DE112015007245T5

DE112015007245T5 - Zusammengesetzte Ultraschall-Strömungsbildgebung mit hoher Auflösung

Info

Publication number: DE112015007245T5
Application number: DE112015007245.4T
Authority: DE
Inventors: Gert Seerup; Per Haugaard
Original assignee: BK Medical AS
Current assignee: BK Medical AS
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2018-09-20
Also published as: US20200138401A1; US11432793B2; WO2017115104A1

Abstract

Ein Ultraschallbildgebungssystem umfasst ein Wandlerarray (202) mit einer Vielzahl von Wandlerelementen (206), die konfiguriert sind, um einen gepulsten Feldstrahl in ein Scan-Sichtfeld zu übertragen, um Echosignale zu empfangen, die als Antwort auf das gepulste Feld erzeugt werden, das mit Teilchen/ Strukturen, die in dem Scan-Sichtfeld fließen/sich bewegen, wechselwirkt, und um elektrische Signale zu erzeugen, die die Echosignale anzeigen. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner einen Strahlformer (212) mit mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformern, die so konfiguriert sind, dass sie die elektrischen Signale über eine Vielzahl von Verarbeitungskanälen (312) in entsprechende Empfangsstrahlen von HF-Daten mit einer Strahlpegelverzögerung, Kanalpegelverzögerungen, einer Strahlpegelverstärkung und Kanalpegelverstärkungen verarbeiten. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner einen Geschwindigkeitsprozessor (216), der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Teilchen/Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld von den HF-Daten fließt/sich bewegt, zu schätzen. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner eine Wiedergabeeinheit (224), die konfiguriert ist, um die Strömungsgeschwindigkeitsschätzung auf einer Anzeige (226) mit einer Farbcodierung anzuzeigen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Nachfolgende betrifft im Allgemeinen eine Ultraschallbildgebung und insbesondere eine Farbströmungsbildgebung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ultraschallbildgebung liefert ein Echtzeitbild mit Informationen über das Innere eines Patienten, wie beispielsweise Organe und Blutgefäße. Darüber hinaus kann die Ultraschallbildgebung die Strömung in Blutgefäßen in Echtzeit visualisieren. Eine herkömmliche Farbströmungsabbildung (CFM) ist ein Verfahren, um die Strömung innerhalb von Blutgefäßen zu schätzen und zu visualisieren. Die CFM ist typischerweise von einem Schwarzweißbild (B-Modus) überlagert, das die Gewebestrukturen zeigt. Die CFM kann unter Verwendung einer kostengünstigen Geschwindigkeitsschätzvorrichtung effizient realisiert und durchgeführt werden. Die CFM-Bildgebung wurde typischerweise auf ein kleineres Gebiet von Interesse (ROI) der gesamten Bildansicht bezogen auf das B-Modus-Bild beschränkt, um eine hohe räumliche Auflösung und hohe Bildfrequenzen zu erzielen. Das Erhöhen des ROI und/oder der Bildfrequenz unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen räumlichen Auflösung erfordert die Erfassung von mehr Daten pro angezeigtem Bild, und das Erfassen von mehr Daten pro Bild erfordert längere Erfassungszeiten und somit niedrige Anzeigebildfrequenzen.
Um dem zu begegnen, wird eine parallele Datenerfassung eingesetzt, bei der Daten für mehrere Bildzeilen pro Erfassungsereignis (engl. shot) erfasst werden. Ein Ultraschallerfassungsereignis ist eine Emission einer Ultraschallwelle, gefolgt von dem Empfang von mehrkanaligen Echosignalen und deren Strahlformung zu HF-Datenstrahlen. Jeder Strahl wird durch den Geschwindigkeitsprozessor in eine Scan-Zeile von Geschwindigkeitsschätzungen verarbeitet und von der Wiedergabeeinheit in eine Bildzeile für das endgültig angezeigte Bild verarbeitet. Bei der parallelen Datenerfassung werden mehrere Strahlformer verwendet, die einen Block aus mehreren Empfangsstrahlen pro Erfassungsereignis bilden. Das Abbilden der Empfangsstrahlenblöcke in Bildzeilen für das endgültige Bild ist jedoch ein Problem. Eine direkte Abbildung von Empfangsstrahlen mit HF-Daten auf Scan-Zeilen von Geschwindigkeitsschätzungen erzeugt Strömungsbilder mit ernstzunehmenden Blockartefakten. Durch die Verwendung eines lateralen Mittelungsfilters zur Reduzierung der Artefakte wird auch die laterale räumliche Auflösung verringert.
Ein Beispiel einer Erfassungssequenz von Farbströmungssystemen mit hoher Auflösung gemäß dem Stand der Technik ist in 1 gezeigt. Die Erfassungssequenz für ein gesamtes Anzeigebild besteht darin, einen ersten Rahmen mit Sendestrahlen {0, 4} und Empfangsstrahlen {-1, 0, 1, .. 6}, einen zweiten Rahmen mit Sendestrahlen {1, 5} und Empfangsstrahlen {0, 7}, einen dritten Rahmen mit Sendestrahlen {2, 6} und Empfangsstrahlen {1, .. 8} und einen vierten Rahmen mit Sendestrahlen {3, 7} und Empfangsstrahlen {2, .. 9} zu erfassen. Ist der ausgerichtete Bezugsrahmen der zweite Rahmen, werden die anderen Rahmen seitlich verschoben, um Daten unter Verwendung aller Zwischenpositionen der Sendestrahlen zu erfassen. Diese rahmenbasierte Erfassung mit 4 bis 8 parallelen Empfangsstrahlen funktioniert in einigen Anwendungen gut, aber durch die Zeitverzögerung, die durch das erforderliche Entschachteln und den Rahmenmittelungsfilter entsteht, ist dieses Verfahren nicht für Anwendungen geeignet, in denen eine hohe Bildfrequenz (eine hohe Zeitauflösung) erforderlich ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der Anmeldung betreffen die obigen und weitere Aspekte.
In einem Aspekt umfasst ein Ultraschallbildgebungssystem ein Wandlerarray mit einer Vielzahl von Wandlerelementen, die konfiguriert sind, um einen gepulsten Feldstrahl in ein Scan-Sichtfeld zu übertragen, um Echosignale, die als Antwort auf das gepulste Feld erzeugt werden, das mit Teilchen/Strukturen, die in dem Scan-Sichtfeld fließen/sich bewegen, wechselwirkt, zu empfangen und um elektrische Signale zu erzeugen, die die Echosignale anzeigen. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner einen Strahlformer mit mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformern, die so konfiguriert sind, dass sie die elektrischen Signale über eine Vielzahl von Verarbeitungskanälen in entsprechende Empfangsstrahlen aus HF-Daten mit einer Strahlpegelverzögerung, Kanalpegelverzögerungen, einer Strahlpegelverstärkung und Kanalpegelverstärkungen verarbeiten. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner einen Geschwindigkeitsprozessor, der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Teilchen/Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld der HF-Daten fließt/sich bewegt, zu schätzen. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner eine Wiedergabeeinheit, die konfiguriert ist, um die Strömungsgeschwindigkeitsschätzung auf einer Anzeige mit einer Farbcodierung anzuzeigen.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren das Übertragen eines Ultraschallsignals mit Elementen eines Wandlerarrays, das Empfangen eines Satzes von Echosignalen mit den Elementen eines Wandlerarrays, die als Antwort auf das Ultraschallsignal erzeugt werden, das sich mit der sich bewegenden Struktur wechselwirkt, und das Erzeugen von elektrischen Signalen mit den Elementen einer Wandlerarrays, die den empfangenen Satz von Echosignalen anzeigen. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen von Sequenzen von überlappenden Erfassungspaketen mit einer Empfangsschaltung. Das Verfahren umfasst ferner das Strahlformen, mit mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformern, der überlappenden Erfassungspakete, um Strahlen mit HF-Daten zu erzeugen. Das Strahlformen umfasst Kanalpegelverzögerungen und -verstärkungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine Vorrichtung ein Wandlerarray, das Ultraschallechos empfängt, die als Antwort auf ein Druckfeld erzeugt werden, das mit der sich bewegenden Struktur wechselwirkt, und analoge Signale erzeugt, die dies anzeigen, sowie ein Bedienungsfeld. Das Bedienungsfeld umfasst mehrere synthetische Sendeapertur-Strahlformer, die konfiguriert sind, um die analogen Signale unter Verwendung der Kanalpegelverzögerungen und/oder Kanalpegelverstärkungen zu verarbeiten und strahlgeformte Daten zu erzeugen. Das Bedienungsfeld umfasst ferner einen Geschwindigkeitsprozessor, der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der sich bewegenden Struktur zu schätzen, die von den strahlgeformten Daten fließt.
Dem Fachmann wird sich weitere Aspekte der vorliegenden Anmeldung beim Lesen und Verstehen der beigefügten Beschreibung ergeben.
Die Anmeldung dient der Veranschaulichung und wird nicht durch die Figuren der begleitenden Zeichnungen beschränkt, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben, wobei

1 schematisch eine Erfassungssequenz eines Farbströmungssystems mit hoher räumlicher Auflösung gemäß dem Stand der Technik darstellt;
2 schematisch ein Beispiel eines Ultraschallbildgebungssystems darstellt, das zur Farbströmungsabbildung mit hoher Auflösung ausgebildet ist;
3 schematisch ein Beispiel einer Empfangsschaltung und eines Strahlformers des Systems der 2 darstellt;
4 schematisch eine Erfassungssequenz für die Konfiguration der 2 darstellt;
5 schematisch ein Beispiel einer geneigten translatierten Ultraschallfeldpunkt-Spreizfunktion innerhalb eines Blutgefäßes für einen strahlgeformten Nur-Kanal-Empfangsstrahl, der am weitesten von dem Sendestrahl entfernt ist, darstellt;
6 schematisch ein Beispiel einer geschätzten tiefenabhängigen Breite des Sendestrahls bezogen auf den Sendefokussierungspunkt darstellt;
7 schematisch ein Beispiel einer geneigten Ultraschallfeldpunkt-Spreizfunktion innerhalb eines Blutgefäßes für einen strahlgeformten Nur-Kanal-Empfangsstrahl nahe dem Sendestrahl darstellt;
8 schematisch ein beispielhaftes Ultraschallbildgebungssystem darstellt, das für die Vektorströmungsbildgebung ausgebildet ist;
9 schematisch eine Erfassungssequenz für die Konfiguration der 8 darstellt;
10 eine schematische Abwandlung der 2 darstellt, die ferner zur Spektralgeschwindigkeits-Doppler-Bildgebung ausgebildet ist;
11 eine schematische Abwandlung der 8 darstellt, die ferner zur Spektralvektorgeschwindigkeits-Doppler-Bildgebung ausgebildet ist; und
12 ein beispielhaftes Verfahren gemäß der Ausführungsform hierin darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Das Folgende beschreibt allgemein ein beispielhaftes Ultraschallbildgebungssystem, das für eine zusammengesetzte synthetische Sendeapertur (STA)-Strömungsbildgebung ausgebildet ist, die eine zusammengesetzte STA-Farbströmungsabbildungsbildgebung (CFM-Bildgebung), eine zusammengesetzte STA-Vektorströmungsbildgebung (VFI), eine zusammengesetzte STA-Spektralgeschwindigkeits-PulswellenDoppler (PWD)-Bildgebung, eine zusammengesetzte STA-Spektralvektor-Geschwindigkeitspulswellen-Doppler-Bildgebung und/oder weitere zusammengesetzte STA-Strömungsbildgebungen umfasst.
2 zeigt ein Beispiel eines Ultraschallbildgebungssystems 200, das für eine zusammengesetzte STA-CFM-Bildgebung ausgebildet ist. Das Ultraschallbildgebungssystem 200 umfasst ein Wandlerarry 202 und ein Ultraschallbedienungsfeld 204, die über geeignete komplementäre Hardware und/oder drahtlose Schnittstellen (nicht dargestellt) verbunden sind.
Das Wandlerarry 202 umfasst ein oder mehrere Wandlerelemente 206. Beispiele von geeigneten Arrays umfassen 64, 128, 192, 256 und/oder weitere Elementarrays, einschließlich größerer und kleinerer Arrays. Das Array kann linear, gewölbt und/oder anderweitig geformt, vollständig besetzt, wenig besetzt und/oder eine Kombination davon sein. Das eine oder die mehreren Wandlerelemente 206 wandeln ein elektrisches Anregungssignal in ein Ultraschalldruckfeld um und umgekehrt.
Das eine oder die mehreren Wandlerelemente 206 können selektiv über das elektrische (gepulste) Anregungssignal angeregt werden, das wenigstens einen Teilsatz der Wandlerelemente 206 dazu veranlasst, ein Ultraschallsignal in ein Untersuchungs- oder Scan-Sichtfeld zu übertragen. Das Ultraschallsignal kann sich in einem hart fokussierten Ultraschallstrahl, einem weich fokussierten Strahl, einer ebenen Welle oder einer defokussierten (sphärischen) Welle und/oder einem anderen Ultraschallsignal befinden.
Das eine oder die mehreren Wandlerelemente 206 empfangen zudem Echosignale (ein Ultraschalldruckfeld) und erzeugen analoge elektrische Signale, die dies anzeigen. Die Echosignale werden in einem Fall als Antwort auf die übertragenen Ultraschallsignale erzeugt, die mit Strukturen, wie beispielsweise Blutzellen, wechselwirken, die in einem Teil eines Gefäßes und/oder eines anderen Gewebes in einem Gebiet von Interesse in dem Scan-Sichtfeld fließen.
Die Übertragungsschaltung 208 ist ausgebildet, um das elektrische Anregungssignal zu erzeugen (beispielsweise eine vorbestimmte Anzahl M von Pulsen). Die Empfangsschaltung 210 ist konfiguriert, um die analogen elektrischen Signale zu empfangen und zu konditionieren.
Ein Strahlformer 212 ist mit mehreren STA-Fokussierstrahlformern konfiguriert. Das Wirkprinzip der STA-fokussierten Strömungsbildgebung ist in dem am 1. Oktober 2002 eingereichten Patent US 7,542,790 B2 mit dem Titel „Apparatus und method for velocity estimation in synthetic aperture imaging“ beschrieben, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Der Strahlformer 212 kann zwei (2) bis vierundsechzig (64) oder mehr parallele Strahlformer, einschließlich acht (8) bis vierundsechzig (64) oder mehr parallele Strahlformer, umfassen. Im Allgemeinen kann der Strahlformer 212 eine skalare Architektur aufweisen, bei der eine feste Rechnerbandbreite bei niedrigerer Eingangsabtastfrequenz mehr parallele Strahlen bilden kann als bei höheren Frequenzen.
Der dargestellte Strahlformer 212 umfasst einen herkömmlichen Verzögerungs- und Summierungsstrahlformer (z. B. einen Strahlformer mit angepasstem Filter usw.). Andere Strahlbildungsverfahren werden hierin ebenfalls in Betracht gezogen. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, sind die mehreren STA-Fokussierungsstrahlformer mit einer Verzögerungs- und Verstärkungsschaltung für Strahlpegelverzögerungen und -verstärkungen und Kanalpegelverzögerungen und -verstärkungen ausgebildet. Die Strahlformer 212 geben strahlgeformte Daten aus (Empfangsstrahlen mit HF-Daten). Mit dieser Konfiguration mindert der Strahlformer 212 jeglichen Bedarf an einem De-Interleaving bzw. Entschachtelung und einer gemittelten Einzelbildfilterung und die damit verbundene Zeitverzögerung. Somit ist das hierin beschriebene Verfahren sehr gut für eine hohe räumliche Auflösung und/oder eine Bildgebung mit hoher Bildfrequenz geeignet.
3 zeigt ein Beispiel der Elemente 206, der Empfangsschaltung 210 und des Strahlformers 212 in Verbindung mit einem akustischen Fokussierungspunkt 300 und Echos.
Die Empfangsschaltung 210 umfasst ein analoges vorderes Ende (AFE) 304 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 306. Das AFE 304 umfasst einen Verstärker 308 und einen ADC 310 für jeden Kanal 312. Jeder der Verstärker 308 verstärkt ein entsprechendes analoges elektrisches Signal von einem Mikrovoltpegel zu einem Spannungsbereich des ADC 306. In einem Fall wird eine Verstärkung des Kanals 312 eingestellt, um schwache Signale so gut es geht zu verstärken, ohne die Signale abzuschneiden. jeder ADC 310 digitalisiert ein verstärktes elektrisches Signal.
Der Strahlformer 212 umfasst eine Verzögerungsschaltung 314, eine Verstärkungsschaltung 316 und einen Addierer/eine Summierungsvorrichtung 318. Die Verzögerungsschaltung 314 umfasst eine Verzögerungsschaltung 320 für jeden Kanal 312, und die Verstärkungsschaltung 316 umfasst eine Verstärkungsschaltung 322 für jeden Kanal 312. Eine Kanalpegelverzögerungsschaltung 324 bildet einen Kanalpegelverzögerungswert für jeden Kanal 312, und eine Strahlpegelverzögerungsschaltung 326 bildet einen Strahlpegelverzögerungswert. Eine Kanalpegelverstärkungsschaltung 328 bildet einen Kanalpegelverstärkungswert für jeden Kanal 312, und eine Strahlpegelverstärkungsschaltung 330 bildet einen Strahlpegelverstärkungswert.
Der Strahlformer 212 kann eine ein- oder mehrstufige Strahlformung verwenden. Bei der einstufigen Strahlformung (in 3 gezeigt) wird die Kanalpegel- und Strahlpegelverzögerung einmal angewandt und in nur einer einzigen Stufe summiert. Bei der mehrstufigen Strahlformung, wie der zweistufigen Strahlformung, wird die Kanalpegelverzögerung und -summierung in einer ersten Stufe durchgeführt, zwischen HF-Strahlen gepuffert und dann die Strahlpegelverzögerung und -summierung in einer zweiten Stufe durchgeführt. In einem Fall können die Verzögerungen mit einer Genauigkeit eines 1/16 der Ultraschallwellenlänge (λ) oder besser angewendet werden.
Die Werte für die Kanalpegelverzögerungen und die Kanalpegelverstärkung sowie für die Strahlpegelverzögerungen und die Strahlpegelverstärkung können unter Verwendung bekannter und/oder anderer Verfahren z. B. auf der Grundlage des Wirkprinzips der STA-fokussierten Strömungsbildgebung, die in der US 7,542,790 beschrieben ist, berechnet werden. Die Kanalpegelverzögerungen und -verstärkung und die Strahlpegelverzögerungen und -verstärkung können als eine Funktion der Zeit aktualisiert werden, um eine volldynamische Kanalpegelempfangsfokussierung und Apodisation gegenüber der Scantiefe und eine voll dynamische Strahlpegelempfangsfokussierung und Apodisation gegenüber der Scantiefe bereitzustellen.
Ein abgestimmter Filter (MF) 332, der an eine erwartete empfangene Echopulsform (Bandbreite) angepasst ist, wird auf jeden der Strahlformer-Ausgangsstrahlen angewendet. In einer Abwandlung kann der abgestimmte Filter 332 ein Filter sein, der auf jeden Kanal des Strahlformers angewendet wird, oder weggelassen wird.
4 zeigt ein Beispiel einer Erfassungssequenz für die CFM-Bildgebung.
Diese Erfassungssequenz gilt für ein Nicht-paketverschränktes Bild von 10 Scan-Zeilen pro Bild, 8 gleichzeitigen Empfangsstrahlen pro Erfassungsereignis und 2 gleichzeitigen Geschwindigkeits-Scan-Zeilen pro Erfassungspaket. Die gestrichelten Pfeile, die von dem Wandlerarray 202 wegzeigen, stellen Sendestrahlen dar, und die durchgezogenen Pfeile, die in Richtung des Wandlerarrays 202 zeigen, sind Empfangsstrahlen. Die ersten fünf Reihen zeigen das Erfassungsereignis (M_Shot) für jeden der fünf Empfangsstrahlblöcke, aus denen das Strömungsbild gebildet wird. Für jedes Erfassungsereignis wird ein Strahl übertragen und ein Block aus 8 Strahlen empfangen. Die untere Reihe zeigt die resultierende Position der Geschwindigkeits-Scan-Zeilen für das Strömungsbild und die Position der Sendestrahlen, aus denen diese strahlgeformt sind.
Bei einem Verfahren auf Paketbasis wird jedes Erfassungsereignis einige Male (M_Shot > 1) wiederholt, um ein Erfassungspaket zu bilden, aus dem Bewegungen geschätzt werden können. Mit M_Shot = 2 sind die Sendestrahlen {0, 0, 2, 2, 4, 4, 6, 6, 8, 8} die Erfassungsereignissequenz für ein vollständiges Anzeigeeinzelbild.
In dem dargestellten Beispiel ist die effektive C-Modus-Pulswiederholungsfrequenz (PRFC) gleich der maximalen PRF, und der Geschwindigkeitsbereich ist V_max = 0,5 * L_z * PRFC, wobei Lz die axiale Wellenlänge Lz = C / F0, F0 die Mittenempfangsfrequenz und C die Schallgeschwindigkeit (z. B. 1540 m/s) ist. Die zusätzlichen Strahlen, die sich über die Ränder des Einzelbildes hinaus erstrecken, werden vor dem Anzeigen verworfen. Ein Bild mit einer Tiefe D = 7 cm, N_Line = 192 Zeilen, 32 Empfangsstrahlen, MultiLine = 8 Scan-Zeilen pro Aufnahme, M_Shot = 4 und F0 = 5 MHz ergibt beispielsweise PRF = C / (2 * D) = 11,0 kHz, PRFC = PRF, einen Geschwindigkeitsbereich von Vmax = 0,5 * L_z * PRFC = 169 cm/s und eine Erfassungsbildfrequenz von FR = PRF / M_Shot / N_Zeile * MultiLine = 115 Hz.
Eine weitere beispielhafte Erfassungssequenz ist die Teilbild-Paketverschränkungserfassung. Die paketverschränkte Erfassung erreicht einen gewünschten niedrigeren Geschwindigkeitsbereich, während die Bildfrequenz beibehalten wird. In 4 ist mit M_Shot = 2 und einem Paketverschränkungsfaktor von P = 2 die Erfassungsereignissequenz für zwei vollständige Anzeigeeinzelbilder die Sendestrahlen {0, 2, 0, 2, 4, 6, 4, 6, 8, 0, 8, 0, 2, 4, 2, 4, 6, 8, 6, 8}. Die effektive C-Modus-Pulswiederholungsfrequenz ist PRFC = PRF / P und der Geschwindigkeitsbereich ist Vmax = 0,5 * L_z * PRFC = 84,7 cm/s, während die Bildfrequenz unverändert ist. In diesem Beispiel besteht das Erfassungspaket aus den erfassten Daten zum Schätzen von P * 2 = 4 Geschwindigkeits-Scan-Zeilen für das Strömungsbild. Dieses Beispiel veranschaulicht auch die Möglichkeit, dass Erfassungspakete die Einzelbildgrenze für optimale Bildfrequenzen überlappen, falls dies erwünscht ist.
Ein weiteres Beispiel ist die Vollbild-Paketverschränkungserfassung. Diese Erfassung erreicht einen gewünschten niedrigen Geschwindigkeitsbereich, während die Bildfrequenz beibehalten wird und kontinuierliche Daten pro Empfangsstrahlposition erhalten werden. In 4 entspricht mit M_Shot = 1 und einem Paketverschränkungsfaktor von P = 5 die Folge von Erfassungsereignissen für einen Erfassungsrahmen den Sendestrahlen {0, 2, 4, 6, 8}. Diese Sequenz wird wiederholt, wodurch kontinuierliche Daten pro Empfangsstrahlort bei einer effektiven C-Modus-Pulswiederholungsfrequenz von PRFC = PRF / P erzeugt werden. Ein Bild mit einer Tiefe D = 7 cm, N_Zeile = 192 Zeilen, 32 Empfangsstrahlen, MultiLine = 8 Scan-Zeilen pro Aufnahme mit F0 = 5 MHz ergibt beispielsweise einen Paketverschränkungsfaktor P = N_Line / MultiLine = 24, PRF = C / (2 * D) = 11,0 kHz, PRFC = PRF / P = 458 Hz, einen Geschwindigkeitsbereich von Vmax = 0,5 * Lz * PRFC = 7,1 cm/s und eine Erfassungsbildfrequenz von FR = PRF / M_Shot / N_Zeile * MultiLine = PRF / P = PRFC = 458 Hz.
Unter erneutem Bezug auf 2 verarbeitet die Vorbearbeitungsschaltung 214 die strahlgeformten HF-Daten vor. Zur Geschwindigkeitsschätzung umfasst dies das Umwandeln der Strahldaten von dem HF-Datenbereich in den komplexwertigen I/Q-Datenbereich, z. B. mit einem Hilbert-Transformationsfilter durch Kombination einer komplexen Demodulation, einem Bandpassfilter und einer optionalen Dezimierung zur Datenreduktion und/oder dergleichen. Die Signalverarbeitung kann mit einer Farbströmungsbildgebung mit hohem Dynamikbereich (HDR) kombiniert werden. Ein Beispiel der HDR-Farbströmungsbildgebung ist in der am 28. Juli 2015 eingereichten Anmeldung mit der Seriennummer 14/801,653 von Haugaard et al. mit dem Titel „High Dynamic Range Ultrasound Flow Imaging“ beschrieben, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner einen Geschwindigkeitsprozessor 216. Die Daten für die paketbasierte Geschwindigkeitsschätzung werden als Strahldaten erfasst, die mit einer Abtastfrequenz (FS) von beispielsweise 15 - 60 MHz gegen Zeit (Scan-Zeilentiefe) abgetastet werden. Die durch FS definierte Zeitdimension wird hierin als FS-Zeitdimension bezeichnet. Eine Anzahl (M_Shot) von Ultraschallpulsen werden übertragen (engl. shot), um Strahldaten zurück zu empfangen, die in der gleichen Strahlrichtung gegenüber der Zeit bei einer Pulswiederholungsfrequenz (PRF) von 200 Hz - 20 kHz erfasst und in einem Erfassungspaket gesammelt werden. Der Zeitbereich, der durch die PRF definiert ist, wird hierin als PRF-Zeitdimension bezeichnet.
Der Geschwindigkeitsprozessor 216 wendet in einer ersten Stufe Hochpassfilter (z. B. mit einem Wandfilter (WF)) entlang der PRF-Zeitdimension für jeden Empfangsstrahl an, um stationäre Signale mit hoher Amplitude und Signale mit hoher Amplitude von sich langsam bewegenden Objekten, wie beispielsweise den Wänden der Blutgefäße, zu entfernen. Der WF kann ein FIR-basierter, IIR-basierter oder ein beliebiger Matrixfilter sein. Im Falle einer paketverschränkten Vollbilderfassung mit kontinuierlichen Daten pro Empfangsstrahlposition, kann der Wandfilter ein direkter IIR-Filter sein, der eine HPF mit sehr schmalem Übergangsband für eine optimale Strömungsempfindlichkeit im Dopplerfrequenzband (Geschwindigkeitsbereich) von Interesse realisiert. Der Geschwindigkeitsprozessor 216 schätzt in einer zweiten Stufe eine Autokorrelation (AC) entlang der PRF-Zeitdimension für jeden Empfangsstrahl.
Der Geschwindigkeitsprozessor 216 wendet in einer dritten Stufe einen Mittelungsfilter an der Ausgabe an. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, über einige Erfassungspakete, in der lateralen Strahldimension und/oder in der zeitlichen Bilddimension durchgeführt werden, um die Blutflussempfindlichkeit oder Auflösung weiter zu verbessern. Die Erfassungspakete können aus Daten vollständig überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen oder teilweise überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen gebildet sein. Für eine zusammengesetzte STA-Farbströmungsbildgebung mit hoher Auflösung addiert diese Stufe die überlappenden AC-Ausgaben der Erfassungspakete überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen. Die komplexwertigen I/Q-Daten AC-Ausgaben werden, so wie sie sind, hinzugefügt, d. h., so wie sie durch die STA-Strahlformung geformt werden.
Der Geschwindigkeitsprozessor 216 schätzt in einer vierten Stufe die Phase, beispielsweise durch Berechnen einer Arcustangens-Operation an der summierten AC-Ausgabe und/oder dergleichen. In der dargestellten Ausführungsform wendet der Geschwindigkeitsprozessor 216 in einer fünften Stufe einen Mittelungsfilter an den Geschwindigkeits-(phasen)-schätzungen an. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, in der lateralen Scan-Zeilenrichtung und/oder in der zeitlichen Bilddimension durchgeführt werden, um die Blutflussempfindlichkeit weiter zu verbessern. In einer Abwandlung wendet der Geschwindigkeitsprozessor 216 den Mittelungsfilter nicht an; d. h. es wird auf eine Mittelung verzichtet.
Ein Beispiel, wie das Addieren der überlappenden AC-Ausgaben in der dritten Stufe die erfassten Empfangsstrahlen in zusammengesetzte STA-Bilder mit hoher Auflösung ohne Strahlbildungsartefakte umwandelt, wird als Nächstes in Verbindung mit 5 beschrieben, die die Geometrie des Erfassungsereignisses des Sendestrahls 0 und des Empfangsstrahls 4 der 4 darstellt. In 5 ist ein Empfangsstrahl 502 in einer Mitte in einer gegebenen Richtung der Scan-Zeile 504 (feingestrichelte Linie) angeordnet. Durch den Strahl 502 bewegt sich ein Objekt 506 mit einem Geschwindigkeitsvektor v. Die Geschwindigkeit, die bei der CFM gemessen wird, ist die axiale Komponente v_z. Da jedoch der Sendestrahl 508 eine leicht unterschiedliche Richtung aufweist, ist eine resultierende Pulsecho-Strahlrichtung (gestrichelte Linie) 510 zwischen dem Sendestrahl 508 und dem Empfangsstrahl 502 ausgerichtet, und eine akustische Pulsecho-Ultraschallpunkt-Spreizfunktion (PSF) ist in diese Richtung geneigt.
Mit einem fokussierten Sendestrahl 508, wie in 6 gezeigt, befindet sich ein Ursprung 602 des Empfangsstrahls 502 in einem endlichen Abstand 604 von einem Ursprung 602 des Sendestrahls 508 entfernt, und eine Flugzeitentfernung von dem Sendeursprung 602 zu einem Sendefokussierungspunkt 606 und von einem Sendefokussierungspunkt 606 zu einem Empfangsfokussierungspunkt 608 auf dem Lichtempfangsstrahl 502 verlängert sich, wodurch es zu einer tiefenabhängigen Verschiebung (Δx) (5) der Punktspreizfunktion kommt. Zum Vergleich zeigt 7 die Geometrie des Erfassungsereignisses des Sendestrahls 4 und des Empfangsstrahls 4 der 4. In diesem Fall befindet sich ein Ursprung 702 des Empfangsstrahls 704 (Empfangsstrahl 4) von einem Sendeereignis eines Sendestrahls 706 (Sendestrahl 4) in der Nähe eines Ursprungs 708 des Sendestrahls 706 und eines Sendefokussierungspunkts, und die Translation Δx der PSF ist bezogen auf jene in 5 gezeigten sehr klein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 wird die Form und Position der PSF für jeden Empfangsstrahl derart gewählt, dass, wenn die vier Empfangsstrahlen 4 der Erfassungsereignisse mit dem Sendestrahl 0, 2, 4 und 6 hinzugefügt würden, hätte die resultierende PSF eine Neigung von Null und sie wäre vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, symmetrisch. Dies kann sicherstellen, dass die summierten AC-Ausgangssignale der vier Empfangsstrahlen 4 in der Scan-Zeile 4 eine Neigung von Null aufweisen und die gleiche Amplitudenempfindlichkeit wie die Summe der vier Empfangsstrahlen für jede beliebige andere Scan-Zeile, mit Ausnahme der Ränder des Bildes, haben. Eine paarweise Asymmetrie der summierten PSF kann sich ohne sichtbare Artefakte in dem Strömungsbild befinden, solange die Neigung null ist und die Energie, die sie enthält, konstant ist. Dies ermöglicht eine größere Auswahl von Erfassungssequenzen, die zur Bildfrequenzoptimierung gewählt werden können.
Die Form der PSF wird durch die STA Strahlformung bestimmt. Die Strahlpegelverzögerungsschaltung 326 berechnet die dynamische Strahlpegelverzögerung für die STA Strahlformung derart, dass die Strahlformung alle Empfangsstrahlen PSF vor der Hinzufügung der AC-Ausgaben in der dritten Stufe der Geschwindigkeitsschätzvorrichtung erneut ausrichtet. Das Gewicht, mit dem jeder Empfangsstrahl zur STA-Strahlformung beitragen soll, hängt von dem tiefenabhängigen Pulsecho-Ultraschallfeld ab. Die Strahlpegelverstärkungsschaltung 330 berechnet die dynamische Strahlpegelverstärkung (Apodisation) der STA-Strahlformung gemäß einer geschätzten tiefenabhängigen Breite des Sendestrahls, wie in 6 gezeigt.
In einem Fall ist der Geschwindigkeitsprozessor 216 derart ausgebildet, dass er den Geschwindigkeitsblutfluss aus den geformten Empfangsstrahlen bestimmt, in dem jeder Empfangsstrahl bandgefiltert wird, die Autokorrelation jedes Empfangsstrahls bestimmt wird, die Autokorrelation der Empfangsstrahlen von unterschiedlichen Erfassungspaketen hinzugefügt werden und die Phase der summierten Autokorrelationen bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu ist der Geschwindigkeitsprozessor 216 ferner ausgebildet, eine Amplitude/Leistung der summierten Autokorrelationen zur Verwendung bei der Gewebeunterscheidung zu bestimmen.
Zusätzlich oder alternativ dazu ist der Geschwindigkeitsprozessor 216 ferner ausgebildet, um zwischen Gewebe und Strömung zu unterscheiden, indem die Amplitude/Leistung eines jeden Empfangsstrahls vor/nach der Wandfilterung bestimmt wird, die Amplitude/Leistung der Empfangsstrahlen von verschiedenen Erfassungspaketen hinzugefügt wird, die mittleren Schwellenwerte von der summierten Amplitude/Leistungsinformation geschätzt werden und eine Schwellenwertverarbeitung an der Geschwindigkeitsinformation mit hoher Auflösung durchgeführt wird. Genauer gesagt kann der Geschwindigkeitsprozessor 216 einen Gewebediskrimator umfassen, der konfiguriert ist, um zu erfassen, ob die geschätzte Bewegungsinformation aus dem Blutfluss, aus dem Gewebe oder von Hintergrundrauschen stammt. In einem Fall erfolgt die Erfassung der Bewegung von Gewebe und die Erfassung von Hintergrundrauschen durch das Vergleichen der Amplitude des Signals mit einem einzelnen oder tiefenabhängigen gemittelten Schwellenwert.
Speckle-Rauschen ist ein inhärentes Artefakt bei der Ultraschallbildgebung, das durch räumlich inhomogenes Gewebe erzeugt wird, das ein Mosaik aus konstruktiven/destruktiven Interferenzmustern in dem empfangenen Signal bildet. Dies kann ein wesentliches Problem bei herkömmlichen Strömungsbildgebungsansätzen sein, da eine destruktive Interferenz (das Abfallen der Signalamplitude) eine Schwellenverarbeitung eines Signals mit hoher Auflösung sehr schwierig macht. Das resultierende Speckle-Rauschmuster im Empfangssignal hängt von der Position/Richtung ab, an/in der das Gewebe beschallt wurde. Das Speckle-Rauschen in einem Amplituden- oder Leistungssignalempfangsstrahl kann verringert werden, indem ein neuer Empfangsstrahl gebildet wird, der der Mittelwert (zusammenfassen; engl. Compounding) von mehreren STA-strahlgeformten Empfangsstrahlen ist, die mit unterschiedlichen Positionen/Richtungen des Sendestrahls erfasst wurden.
Da die obige AC-Ausgabe ein komplexwertiges I/Q-Leistungssignal ist und die summierte AC-Ausgabe aus einer Summe von Empfangsstrahlen der Erfassungsereignisse mit unterschiedlicher Position/Richtung des Sendestrahls gebildet wird, wird das Speckle-Rauschen in der summierten AC-Ausgabe verringert. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf die Gewebeunterscheidung, da es die Schwellenwertverarbeitung eines hoch auflösenden Signals vereinfacht, indem Strömungsbilder nahezu ohne Speckle-Rauschartefakte (schwarze Löcher) erzeugt werden. Zusätzlich können die verwendeten mittleren Schwellenwerte die von der Amplitude/Leistung des ungefilterten Eingabesignals geschätzt werden können, ebenfalls signifikant verbessert werden, indem das Amplituden/Leistungssignal als die Summe der Amplitude/Leistung der ungefilterten Eingangssignal-Empfangsstrahlen gebildet wird.
Mit Bezug auf 2 umfasst das Bedienungsfeld 204 ferner einen Leistungsprozessor 218. Der Leistungsprozessor 218 basiert auf einer speziell dafür vorgesehenen Leistungsschätzvorrichtung der eingegebenen Erfassungspakete, der obigen AC-Ausgabe und/oder dergleichen. Nach den obigen Stufen 1 bis 3 besteht die vierte Stufe für die Leistungsschätzvorrichtung darin, den Absolutwert (Pythagoras-Operation) der summierten AC-Ausgabe abzuleiten. Die Ausgabe der Leistungsschätzvorrichtung wird mit der gewünschten, beispielsweise 8 Bit, Anzeigegenauigkeit abgebildet. Dies kann durch eine logarithmische (log)-basierte Dynamikkompression (DRC) mit einem Steuerparameterbereich für die eingegebene Dynamikbereichseinstellung und eine Verstärkung für eine Gesamtverstärkungseinstellung erfolgen. Eine fünfte Stufe vor dem Weiterleiten der Daten zur Anzeige ist ein optionaler Mittelungsfilter für die Leistungsschätzungen. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, in der lateralen Scan-Zeilenrichtung und/oder in der zeitlichen Bilddimension durchgeführt werden, um die Blutflussempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner einen Varianzprozessor 220. Der Varianzprozessor 220 kann auf einer bestimmten Varianzschätzvorrichtung der eingegebenen Erfassungspakete beruhen, oder auf der Ausgabe von der ersten Stufe (WF) und der summierten AC-Ausgabe der dritten Stufe der obigen Geschwindigkeitsschätzvorrichtung beruhen. Die zweite Stufe des Varianzprozessors 220 ist eine zweite Amplituden-/Leistungsschätzvorrichtung, die die Signalleistung entlang der PFR-Zeitdimension für jeden Empfangsstrahl schätzt.
Die dritte Stufe des Varianzprozessors 220 ist ein Mittelungsfilter für die Ausgabe der zweiten Amplituden-/Leistungsschätzvorrichtung. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, über einige Erfassungspakete, in der lateralen Strahldimension und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutflussempfindlichkeit oder Auflösung weiter zu erhöhen. Die Erfassungspakete können aus Daten vollständig überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen oder teilweise überlappenden Sende/Empfangsstrahlrichtungen gebildet sein. Für eine hochauflösende zusammengefasste STA-Ffarbströmungsabbildung fügt diese Stufe die überlappenden Amplituden/Leistungsausgaben der Erfassungspakete überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen hinzu. Die Amplituden/Leistungsausgaben mit realem Wert müssen, so wie sie sind, addiert werden, d. h., so wie sie durch die STA-Strahlformung gebildet werden.
In der vierten Stufe des Varianzprozessors 220 wird die Varianz aus der summierten AC-Ausgabe und der summierten Ausgabe einer zweiten Amplituden-/Leistungsschätzvorrichtung abgeleitet, und das Ergebnis ist beispielsweise eine ungerichtete 8 Bit-Ausgabe. Eine fünfte Stufe vor dem Senden der Daten zur Anzeige ist ein optionaler Mittelungsfilter für die Varianzschätzungen. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, in der lateralen Scan-Zeilenrichtung, und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutstromempfindlichkeit weiter zu verbessern.
Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner einen Bildprozessor 222. Der Bildprozessor 222 verarbeitet die Daten von der Vorarbeitungsschaltung 214 und erzeugt ein Bild, wie beispielsweise einen B-Modus und/oder ein anderes Bild.
Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner eine Wiedergabeeinheit 224 und eine Anzeige 226. Die Wiedergabeeinheit 224 zeigt über die Anzeige 226 visuell das Bild an, das durch den Bildprozessor 222 mit der Strömungsinformation erzeugt wird, die durch den überlagernden Geschwindigkeitsprozessor 216 erzeugt wird. Optional können Leistungsinformationen, die durch den Leistungsprozessor 218 erzeugt werden und/oder Varianzinformationen, die durch den Varianzprozessor 220 erzeugt werden, visuell dargestellt werden. Anzeigeelemente, wie Farbe, Pfeile, usw., können verwendet werden, um Größen und/oder Richtungen darzustellen.
Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner eine Benutzerschnittstelle (UI) 228 mit einer oder mehreren Eingabevorrichtungen (beispielsweise einen Knopf, einen Schalter, einen Schieber, ein Touchpad, eine Maus, einen Trackball, einen Touchscreen, usw.) und/oder einer oder mehreren Ausgangsvorrichtungen (beispielsweise ein Anzeigebildschirm, ein Licht, ein Audiogenerator, usw.), die eine Wechselwirkung zwischen einem Benutzer und dem Ultraschallbildgebungssystem 200 ermöglichen. Das Bedienungsfeld 204 umfasst ferner eine Steuerung 230, die ausgebildet ist, um die eine oder mehreren Komponenten des Bedienungsfelds 204, des Wandlerarrays 202 und/oder eine andere Vorrichtung zu steuern.
In einem Fall können eine oder mehrere der Komponenten (beispielsweise 216, 218, 220 und/oder 222) des Bedienungsfelds 204 über einen oder mehreren Prozessoren (CPU), Mikroprozessor, Steuerung, usw.) implementiert werden, die einen oder mehrere computerlesbare Befehle ausführen, die in dem computerlesbaren Speichermedium codiert oder eingebettet sind, das ein nichttransitorisches Medium ist, wie beispielsweise ein physikalischer Speicher oder ein anderes nichttransitorisches Medium und ein transitorisches Medium ausschließt. Zusätzlich oder alternativ dazu können wenigstens einer der Befehle von einer Trägerwelle, einem Signal oder einem anderen Übertragungsmedium übertragen werden.
Das Ultraschallbildgebungssystem 200 kann Teil eines tragbaren Systems auf einem Gestell mit Rädern, eines Systems, das sich auf einer Tischplatte befindet, und/oder eines anderen Systems, in dem das Wandlerarray 202 in einer Sonde oder dergleichen untergebracht ist, sein, und das Bedienfeld 204 ist in einer davon getrennten Vorrichtung untergebracht. In einem anderen Fall können das Wandlerarray 202 und das Bedienungsfeld 204 in einer gleichen Vorrichtung untergebracht sein, beispielsweise in einer tragbaren Ultraschallabtastvorrichtung, die ein einziges Gehäuse aufweist.
Im Nachfolgenden werden Abwandlungen in Betracht gezogen.
8 zeigt schematisch eine Abwandlung des Ultraschallbildgebungssystems 200 der 2, das zur STA-Vektorströmungsbildgebung ausgebildet ist.
In einer Abwandlung enthält der STA-Fokussierungsstrahlformer 212 8×3 bis N×3 parallele Strahlen (wobei N 64 oder mehr ist). Beispielsweise verwendet die Vektorströmungsbildgebung auf der Grundlage der Transversaloszillation (TO) drei (3) Mal so viele Empfangsstrahlen pro Erfassungsereignis. Der erste Empfangsstrahl ist in der Mitte der Scan-Zeilenrichtung angeordnet, und die zwei anderen Strahlen sind in einem Abstand von +/- 1/8 einer lateralen Wellenlänge relativ zu dem ersten Strahl angeordnet. Die Erfassungssequenz für die Vektor-Geschwindigkeitsströmungsbildgebung ist so wie in 4 gezeigt, mit der Ausnahme, dass jeder Empfangsstrahl nunmehr in Empfangsstrahlgruppen von 3 Empfangsstrahlen unterteilt ist.
In einer weiteren Abwandlung bildet der STA-Fokussierungsstrahlformer 212 Strahlen mit seitlicher Dezimierung. CFM- und VFI-Systeme arbeiten im Allgemeinen mit einer niedrigeren axialen und lateralen Auflösung als die B-Modus-Bildgebung (beispielsweise eine Scan-Zeile pro Wandlerelement), um die gewünschte Strömungsempfindlichkeit und Anzeigebildfrequenz zu erhalten. Die Schätzung der lateralen Geschwindigkeitskomponente auf der Grundlage eines TO-Verfahrens verwendet eine laterale Wellenlänge von typischerweise dem Vierfachen (4) des Wandlerelementabstands. Dies wird in dem am 10. Mai 2000 eingereichten Dokument US 6,859,659 B1 mit dem Titel „Estimation of vector velocity“ erläutert, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Da sich die räumliche Auflösung auf die Wellenlänge des abfragenden Ultraschallfelds bezieht, ist die laterale Auflösung der lateralen Geschwindigkeitskomponente in etwa das Vierfache (4) des Elementabstands. Somit kann gemäß dem Nyquist-Abtasttheorem die laterale Geschwindigkeitsabschätzung idealerweise bei der Hälfte dieser Entfernung (dem Zweifachen (2) Abstand) abgetastet werden, was in diesem Beispiel eine Scan-Zeile bei jedem zweiten Wandlerelement bedeutet. Dieser Ansatz kann verwendet werden, um die Anzahl der erforderlichen Empfangsstrahlen ohne starkes laterales räumliches Aliasing und sichtbare Artefakte in dem angezeigten Strömungsbild zu verringern. Vor der Anzeige der Vektorgeschwindigkeitsinformation werden die dezimierten Scan-Zeilen mit der lateralen Geschwindigkeitskomponente um einen Faktor von zwei (2) interpoliert und durch die Anzeigeeinheit ausgerichtet, um die Anzahl der Scan-Zeilen mit der axialen Geschwindigkeitskomponente in Übereinstimmung zu bringen.
Ein Beispiel der Erfassungssequenz zur Vektorgeschwindigkeitsströmungs-Bildgebung mit lateraler Dezimierung ist in 9 dargestellt. In 9 wird jeder Empfangsstrahl der 4 in Empfangsstrahlgruppen aus drei (3) Empfangsstrahlen unterteilt, und anschließend werden die Empfangsstrahlpaare zur Schätzung der lateralen Komponente um 2 dezimiert, was zu einer Gesamtanzahl von Empfangsstrahlen von NB = 8 * 2 = 16 Empfangsstrahlen pro Erfassungsereignis in diesem Beispiel führt. Die vier Empfangsstrahlpaare zur Schätzung der lateralen Komponente sind angeordnet, um eine optimale Symmetrie relativ zu den Sendestrahlen zu erreichen. In diesem Beispiel sind sie mit den 8 Empfangsstrahlen zur Schätzung der axialen Komponente ausgerichtet.
Die untersten drei Reihen zeigen eine resultierende räumliche Position der Axialgeschwindigkeits (V_z)-Scan-Zeiten 902, der Lateralgeschwindigkeits (V_x)-Scan-Zeilen 904 und der ursprünglichen Position der Sendestrahlen 906. Die räumliche Position der lateralen Geschwindigkeits-Scan-Zeilen ist im Vergleich zu den axialen Geschwindigkeits-Scan-Zeilen nicht ganzzahlig (engl. fractional) angegeben. Vor der Anzeige der Vektorgeschwindigkeitsinformationen werden die dezimierten Scan-Zeilen mit der lateralen Geschwindigkeitskomponente um einen Faktor von 2 interpoliert und durch die Anzeigeeinheit ausgerichtet, um die Anzahl der Scan-Zeilen an die axiale Geschwindigkeitskomponente anzugleichen, die die fehlende laterale Geschwindigkeits-Scan-Zeile bildet.
Mit erneutem Bezug auf 8 umfasst das Bedienungsfeld 204 einen Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 und einen Vektorvarianzprozessor 804.
Der Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 wendet in einer ersten Stufe einen Hochpassfilter (z. B. mit einem Wandfilter (WF) und/oder einem anderen Filter) entlang der PRF-Zeitdimension einer jeden Empfangsstrahlgruppe aus drei (3) Empfangsstrahlen an, um stationäre Signale mit hoher Amplitude und Signale mit hoher Amplitude von den sich langsam bewegenden Objekten, wie den Wänden der Blutgefäße, zu entfernen. Ein geeigneter WF umfasst einen Mittelwertsubtraktionsfilter, einen FIR-basierten Filter, einen IIR-basierten Filter, einen beliebigen Matrixfilter und/oder einen anderen WF. Der Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 schätzt in einer zweiten Stufe einfache und doppelte Autokorrelationen (ACs) entlang der PRF-Zeitdimension jeder Empfangsstrahlgruppe, wodurch eine axiale und laterale Komponente gebildet wird.
Der Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 wendet in einer dritten Stufe einen Mittelungsfilter auf jeweils jede der zwei AC-Ausgabekomponenten an. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, über einige Erfassungspakete, in der lateralen Strahldimension und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutflussempfindlichkeit oder Auflösung weiter zu verbessern. Die Erfassungspakete können aus Daten vollständig überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen oder teilweise überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen bestehen. Für eine zusammengesetzte STA-Vektorgeschwindigkeitsströmungs-Bildgebung mit hoher Auflösung fügt diese Stufe die überlappenden AC-Ausgaben von den Erfassungspaketen der überlappenden Sende/Empfangsstrahlrichtungen hinzu. Die komplexwertigen I/Q-Daten-AC-Ausgaben müssen, so wie sie sind, hinzugefügt werden, d. h., so wie sie durch die STA-Strahlformung gebildet werden.
Der Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 schätzt in einer vierten Stufe die Phase, beispielsweise durch Berechnen zweier Arcustangens-Operationen, eine für jede der summierten AC-Ausgangskomponenten. Der Vektorgeschwindigkeitsprozessor 802 wendet in einer fünften Stufe einen Mittelungsfilter für die Geschwindigkeits-(phasen)-schätzungen an. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, in der lateralen Scan-Zeilenrichtung und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutflussempfindlichkeit weiter zu verbessern. Dies wird für jede der zwei Vektorgeschwindigkeitskomponenten durchgeführt. In einer Abwandlung wird auf die fünfte Stufe verzichtet.
Der Vektorvarianzprozessor 804 kann auf einer bestimmten Varianzschätzung des eingegebenen Erfassungsdatenpakets, der Ausgabe von der ersten Stufe (WF) und der summierten AC-Ausgabe der dritten Stufe der Vektorgeschwindigkeitsschätzung und/oder dergleichen basieren. Eine zweite Stufe des Vektorvarianzprozesses 804 umfasst eine Doppelamplituden-/Leistungsschätzvorrichtung, die die axialen und lateralen Leistungssignalkomponenten entlang der PRF-Zeitdimension jeder Empfangsstrahlgruppe schätzt.
Eine dritte Stufe des Vektorvarianzprozessors 804 wendet einen Doppelmittelungsfilter an, einen für jede der Ausgangskomponenten der Amplituden-/Leistungsschätzvorrichtung. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, über einige Erfassungspakete, in der lateralen Strahldimension und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutflussempfindlichkeit oder Auflösung weiter zu verbessern. Die Erfassungspakete können aus Daten vollständig überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen oder teilweise überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen gebildet sein. Für eine zusammengefasste STA-Vektorvarianzströmungsbildgebung mit hoher Lösung fügt diese Stufe die überlappenden Amplituden-/Leistungsausgaben von den Erfassungspaketen überlappender Sende/Empfangsstrahlrichtungen hinzu. Die Amplituden-/Leistungsausgaben mit realem Wert werden, so wie sie sind, d. h., wie sie durch die STA-Strahlformung gebildet werden, hinzugefügt.
Eine vierte Stufe des Vektorvarianzprozessors 804 leitet eine Vektorvarianz von den axial und lateral summierten AC-Ausgaben und den axialen und lateral summierten Ausgaben der Doppelamplituden-/Leistungsschätzvorrichtung beispielsweise als eine 2x8-Bitausgabe ohne Vorzeichen ab. Eine fünfte Stufe des Vektorvarianzprozessors 804 wendet einen Mittelungsfilter für die Vektorvarianzschätzungen an. Die Mittelung kann in der FS-Zeitdimension, in der lateralen Scan-Zeilenrichtung und/oder in der zeitlichen Bilddimension erfolgen, um die Blutflussempfindlichkeit weiter zu verbessern. Dies wird für jede der zwei Vektorvarianzkomponenten durchgeführt. In einer Abwandlung wird auf die fünfte Stufe verzichtet.
10 zeigt schematisch eine Abwandlung des Ultraschallbildgebungssystems 200 der 2, das für eine Spektralgeschwindigkeits-Doppler-Bildgebung ausgebildet ist und einen Spektralgeschwindigkeits-Doppler-Prozessor 1002 enthält.
Ein Ultraschallspektralgeschwindigkeits-Pulswellen-Doppler (PWD) ist ein 1D-Zeit-Bewegungsmodus, bei dem die Erfassung herkömmlicherweise entlang einer einzelnen Scan-Zeile durch ein Blutgefäß durchgeführt wird. Der Bereich der erfassten Daten ergibt sich aus dem Bereich, in dem die Scan-Zeile das Blutgefäß überlappt (entfernungsgesteuert; engl: range-gated) und wird extrahiert. Aus der Anzahl der Erfassungsereignisse wird ein Erfassungspaket gesammelt und die Geschwindigkeitsverteilung beispielsweise als ein Dopplerfrequenz-/Geschwindigkeitsspektrogrammbild berechnet und angezeigt, wobei die Zeit entlang der horizontalen x-Achse und die Geschwindigkeit entlang der y-Achse aufgetragen sind, und die Intensität eines jeden Pixels die Amplituden-/Leistungsspektraldichte (PSD) der Strömung anzeigt.
In dem Spektralgeschwindigkeits-Doppler-Prozessor 1002 wird vor der Schätzung der Geschwindigkeits-PSD das Erfassungspaket entlang der PRF-Dimension bandgefiltert. Die Geschwindigkeits-PSD-Zeile kann beispielsweise unter Verwendung einer FFT-basierten Methode, wie der Welch-Methode oder dergleichen, geschätzt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Strömungsinformationen als Kurven bei Minimalgeschwindigkeit, mittlerer Geschwindigkeit, maximaler Geschwindigkeit, als Varianz- oder Standardabweichungskurven oder anhand einer anderen Statistik dargestellt werden.
Ein Beispiel einer Erfassungssequenz für einen zusammengefassten STA-Spektralgeschwindigkeits-Doppler kann aus 4 abgeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Scan-Zeile 4 die Richtung von Interesse ist, würde die Erfassungssequenz ein Erfassungsereignis mit dem Sendestrahl 4 wiederholen. Diese Erfassungssequenz wird wiederholt, um ein Erfassungspaket zu erhalten, aus dem die PSD-Kennlinie berechnet werden kann. Die PSD-Kennlinie wird für jeden entfernungsgesteuerten und bandgefilterten Empfangsstrahl von beispielsweise 1 bis 8 berechnet und addiert, um eine endgültige Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie für die Scan-Zeile 4 für eine Anzeige zu bilden. Die endgültige summierte Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis und ein verringertes Speckle-Rauschen, so wie die obige summierte Autokorrelation der Farbgeschwindigkeitsschätzvorrichtung, aufweisen und stellt eine lateral mehrfach gesteuerte (engl. multi-gated) Abtastung dar. Der Doppler PRF ist in diesem Beispiel PRFD = PRF und es werden neue Daten für die Geschwindigkeits-PSD-Schätzungen für jedes Erfassungsereignis erhalten.
Ein weiteres Beispiel einer Erfassungssequenz für einen STA-Verbundspektralgeschwindigkeitsdoppler kann ebenfalls aus 4 abgeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Scan-Zeile 4 die Richtung von Interesse ist, wäre die Erfassungssequenz die Erfassungsereignisse des Sendestrahls 0, 2, 4 und 6. Diese Erfassungssequenz wird wiederholt, um ein Erfassungspaket zu erhalten, aus dem die Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie berechnet werden kann. Die Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird für jeden der entfernungsgesteuerten und bandgefilterten Empfangsstrahlen 4 berechnet und addiert, um die eine endgültige Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie für die Scan-Zeile für eine Anzeige zu bilden. Die endgültig summierte Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis und ein verringertes Speckle-Rauschen, so wie die obige summierte Autokorrelation der Farbgeschwindigkeitsschätzvorrichtung, aufweisen.
Es sollte beachtet werden, dass hierin tatsächlich nur die Empfangsstrahlen 4 von jedem Erfassungsereignis verwendet werden und daher strahlförmig sein müssen, oder es können Daten der Empfangsstrahlen 3 und 4 verwendet werden, um lateral angeordnete Abtastwerte der Geschwindigkeits-PSD-Schätzung hinzuzufügen. Die effektive Doppler-PRF ist in diesem Beispiel PRFD = PRF / P, wobei P der Verschränkungsfaktor des Erfassungspakets ist und P = 4 ist. Um neue Daten für die Geschwindigkeits-PSD-Schätzung in jedem Erfassungsereignis zu erhalten, kann eine rekursive Summierung der Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie jedes Empfangsstrahls verwendet werden, wobei die älteste PSD-Kennlinie subtrahiert und die neueste zu der zuvor summierten Geschwindigkeits-PSD-Kennlinie addiert wird.
11 zeigt schematisch eine Abwandlung des Ultraschallbildgebungssystems 200 der 2, das zur Spektralvektorgeschwindigkeits-Doppler-Bildgebung ausgebildet ist und einen Spektralvektorgeschwindigkeitsdopplerprozessor 1102 umfasst.
Der Ultraschallspektralvektorgeschwindigkeits-Pulswellen-Doppler ist ein 1D-Zeit-Bewegungsmodus, bei dem die Erfassung entlang einer einzigen Scan-Zeile durch ein Blutgefäß erfolgt. Der Bereich der erfassten Daten ergibt sich aus dem Bereich, in dem die Scan-Zeile das Blutgefäß überlappt (entfernungsgesteuert; engl. range-gated). Unter der Annahme einer auf der Transversaloszillation (TO)-basierenden Vektorgeschwindigkeit werden aus einer Anzahl von Erfassungsereignissen zwei Erfassungspakete gesammelt, die Vektorgeschwindigkeitsverteilung berechnet und beispielsweise als ein Geschwindigkeitsvektor-Spektrogrammbild angezeigt, wobei die Zeit entlang der horizontalen x-Achse und die Geschwindigkeit entlang der y-Achse aufgetragen ist, wobei und die Farbcodierung eines jeden Pixels die Amplituden/Leistungsspektraldichtefunktion (PSD) und die Richtung des Flusses unter Verwendung der Farbcodierung angibt.
In dem Spektralvektorgeschwindigkeits-Doppler-Prozessor 1102 werden vor dem Schätzen der Geschwindigkeits-PSD die Erfassungspakete entlang der PRF-Dimension für jede Empfangsstrahlgruppe aus drei Empfangsstrahlen bandgefiltert. Die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie kann beispielsweise unter Verwendung eines FFT-basierten Verfahrens, wie beispielsweise dem Welch-Verfahren oder dergleichen, geschätzt werden. Alternativ kann das Spektrogramm den Absolutgeschwindigkeitsleistungswert entlang einer gegebenen Strömungsrichtung zeigen oder andere Anzeigeverfahren verwenden. Darüber hinaus oder zusätzlich dazu können die Strömungsinformationen als Kurven bei minimaler Geschwindigkeit, durchschnittlicher Geschwindigkeit, höchster Geschwindigkeit, als Varianz- oder Standardabweichungskurven oder durch eine andere Statistik dargestellt werden.
Ein Beispiel einer Erfassungssequenz für den STA-Verbundspektralvektorgeschwindigkeitsdoppler kann aus der 4 abgeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Scan-Zeile 4 die Richtung von Interesse ist, würde die Erfassungssequenz das Erfassungsereignis mit dem Sendestrahl 4 wiederholen. Diese Erfassungssequenz wird wiederholt, um zwei Erfassungspakete zu erhalten, aus denen die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie berechnet werden kann. Die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird für jede der entfernungsgesteuerten und bandgefilterten Empfangsstrahlgruppen von beispielsweise 1 bis 8 berechnet und addiert, um eine endgültige PSD-Kennlinie für die Scan-Zeile 4 zum Anzeigen zu bilden. Die endgültige summierte Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis und ein verringertes Speckle-Rauschen, so wie die obige summierte Autokorrelation der Farbgeschwindigkeitsschätzvorrichtung, aufweisen, und stellt eine lateral mehrfach gesteuerte Abtastung dar. Der Doppler PRF in diesem Beispiel ist PRFD = PRF, und die neuen Daten für die Geschwindigkeits-PSD-Schätzungen werden für jedes Erfassungsereignis erhalten.
Ein weiteres Beispiel einer Erfassungssequenz für den STA-Verbundspektralvektorgeschwindigkeits-Doppler kann ebenfalls aus 4 abgeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Scan-Zeile 4 die Richtung von Interesse ist, wäre die Erfassungssequenz die Erfassungsereignisse des Sendestrahls 0, 2, 4 und 6. Diese Erfassungssequenz wird wiederholt, um zwei Erfassungspakete zu erhalten, aus denen die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie berechnet werden kann. Die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird für jeden der entfernungsgesteuerten und bandgefilterten Empfangsstrahlen 4 berechnet und addiert, um die eine endgültige Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie für die Scan-Zeile 4 für eine Anzeige zu bilden. Die endgültige summierte Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie wird ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis und ein verringertes Speckle-Rauschen, so wie die obige summierte Autokorrelation der Farbgeschwindigkeitsschätzvorrichtung, aufweisen.
Es sollte beachtet werden, dass hierin tatsächlich nur Empfangsstrahlen 4 von jedem Erfassungsereignis verwendet werden und somit strahlgeformt werden müssen, oder es können Daten von Empfangsstrahlen 3 und 4 verwendet werden, um die lateral angeordneten Abtastwerte zu der Vektorgeschwindigkeits-PSD-Schätzung hinzuzufügen. Die effektive Doppler-PRF ist in diesem Beispiel PRFD = PRF / P, wobei P der Verschränkungsfaktor des Erfassungspakets ist und P = 4 ist. Um neue Daten für die Vektorgeschwindigkeits-PSD-Schätzung in jedem Erfassungsereignis zu erhalten, kann ein rekursives Summieren der Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie einer jeden Empfangsstrahlgruppe verwendet werden, wobei die älteste Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie subtrahiert und die neueste zu der zuvor summierten Vektorgeschwindigkeits-PSD-Kennlinie addiert wird.
Es versteht sich, dass eines oder mehrere der hierin beschriebenen Beispiele (z. B. 2, 8, 10 und/oder 11) kombiniert und/oder modifiziert werden können.
12 zeigt ein beispielhaftes Verfahren.
Es sollte verstanden werden, dass die folgenden Handlungen dem Zwecke der Erläuterung dienen und als nicht einschränkend zu erachten sind. Als solches können eine oder mehrere der Handlungen bzw. Schritte weggelassen werden, eine oder mehrere der Schritte hinzugefügt werden, eine oder mehrere der Schritte in einer anderen Reihenfolge auftreten (auch gleichzeitig mit einer anderen Handlung), usw.
In 1202 sendet ein Wandlerarray ein Ultraschallsignal und empfängt einen Satz von Echosignalen, die als Antwort auf das Ultraschallsignal erzeugt werden, das mit der sich bewegenden Struktur wechselwirkt.
In 1204 erzeugt das Wandlerarray elektrische Signale, die den empfangenen Satz von Echosignalen anzeigen.
In 1206 erfasst die Empfangsschaltung Datensequenzen, wie hierin und/oder anderweitig beschrieben.
In 1208 werden die Datensequenzen mit mehreren STA-Strahlformen überarbeitet, um HF-Datenstrahlen, wie hierin und/oder anderweitig zu beschrieben, zu erzeugen.
In 1210 wird die Strömungsinformation aus den Strahlen von HF-Daten geschätzt, wie hierin und/oder anderweitig beschrieben.
In 1212 wird die Strömungsinformation visuell dargestellt. Die Strömungsinformation kann mit oder ohne Ultraschallbild visuell dargestellt werden, das durch die elektrischen Signale erzeugt wird.
Aspekte einer hierin beschriebenen Ausführungsform umfassen: eine oder mehrere Verarbeitungsschritte in Form von Blöcken, wobei lediglich Daten für einen Teilsatz eines Bildes gespeichert werden, anstatt Datensätze von der Größe für das gesamte Bild zu speichern, eine skalierbare axiale Auflösung gegenüber Verarbeitungsbandbreitenerfordernissen durch Verarbeiten von sich im Basisband befindenden und optional dezimierten I/Q-Daten, die Option zur Verwendung herkömmlich fokussierter Sendestrahlen, die Verwendung einer robusten Autokorrelation-basierten Geschwindigkeitsschätzvorrichtung, die Verwendung einer Kreuzkorrelation-basierten Geschwindigkeitsschätzvorrichtung, die parallele Datenerfassung, eine Geschwindigkeitsvorspannung und Standardabweichung, die vergleichbar oder besser als herkömmliche CFM-Bildgebungsverfahren unter Verwendung fokussierter Sendestrahlen sind, wobei sich die Geschwindigkeitsvorspannung und die Standardabweichung mit der Anzahl der Aufnahmen pro Scan-Zeilenrichtung und der Anzahl der summierten Empfangsstrahlen etc. verbessert (umgekehrt proportional dazu).
Die Anmeldung wurde mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Änderungen und Modifikationen ergeben sich den Anderen durch Lesen der Anmeldung. Die Erfindung soll so ausgelegt werden, dass sie all diese Modifikationen und Änderungen insofern umfasst, als sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7542790 B2 [0017]
US 7542790 [0023]
US 6859659 B1 [0056]

Claims

Ultraschallsystem (200), umfassend: ein Wandlerarray (202) mit einer Vielzahl von Wandlerelementen (206), die konfiguriert sind, um einen gepulsten Feldstrahl in ein Scan-Sichtfeld zu übertragen, um Echosignale die als Antwort auf das gepulste Feld erzeugt werden, das mit Teilchen/ Strukturen, die in dem Scan-Sichtfeld fließen/sich bewegen, wechselwirkt, zu empfangen und um elektrische Signale zu erzeugen, die die Echosignale anzeigen; einen Strahlformer (212) mit mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformern, die so konfiguriert sind, dass sie die elektrischen Signale über eine Vielzahl von Verarbeitungskanälen (312) in entsprechende Empfangsstrahlen von HF-Daten mit einer Strahlpegelverzögerung, Kanalpegelverzögerungen, einer Strahlpegelverstärkung und Kanalpegelverstärkungen verarbeiten; einen Geschwindigkeitsprozessor (216), der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der Teilchen/Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld der HF-Daten fließt/sich bewegt, zu schätzen; und eine Wiedergabeeinheit (224), die konfiguriert ist, um die Strömungsgeschwindigkeitsschätzung auf einer Anzeige (226) mit einer Farbcodierung anzuzeigen.
System nach Anspruch 1, wobei der Geschwindigkeitsprozessor die Strömungsgeschwindigkeit durch Wandfilterung eines jeden Empfangsstrahls schätzt, eine Autokorrelation jedes Empfangsstrahls bestimmt und die Autokorrelation der Empfangsstrahlen von verschiedenen Erfassungspaketen addiert, um summierte Autokorrelationen zu erzeugen und eine Phase der summierten Autokorrelationen zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, wobei der Geschwindigkeitsprozessor ferner zwischen Gewebe und Strömung unterscheidet, indem eine Amplitude/Leistung jedes Empfangsstrahls vor und nach der Wandfilterung bestimmt wird, die Amplitude/Leistung von Empfangsstrahlen aus verschiedenen Erfassungspaketen addiert wird, Durchschnittsschwellenwerte aus der summierten Amplituden-/Leistungsinformation geschätzt und eine Schwellwertbildung an Geschwindigkeitsinformationen mit hoher Auflösung durchgeführt werden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Leistungsprozessor (218), der eine Signalleistung der Struktur, die in dem Abtastfeldfluss fließt, aus den HF-Daten bestimmt.
System nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Wiedergabeeinheit (224), die eine Ausgabe des Leistungsprozessors mit einer gewünschten Anzeigegenauigkeit abbildet, indem eine logarithmische (log)-basierte Dynamikkompression mit einem Steuerparameterbereich für eine eingegebene Dynamikbereichseinstellung und einer Verstärkung für eine Gesamtverstärkungseinstellung verwendet wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: einen Varianzprozessor (220), der konfiguriert ist, um eine Varianz der Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld fließt, aus den HF-Daten zu schätzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: einen Vektorgeschwindigkeitsprozessor (802), der konfiguriert ist, um eine Vektorgeschwindigkeit der Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld fließt, aus den HF-Daten zu schätzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: einen Vektorvarianzprozessor (804), der konfiguriert ist, um eine Vektorvarianz der Struktur, die in dem Scan-Sichtfeld fließt, aus den HF-Daten zu schätzen.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformer einstufige Strahlformer umfassen, die Empfangskanal-Echosignale in Empfangsstrahlgruppen aus drei Empfangsstrahlen der HF-Daten verarbeiten, von denen ein Empfangsstrahlpaar unter Berücksichtigung einer geschätzten tiefenabhängigen Breite des Sendestrahls mit einer transversalen Schwingung gebildet wird, und wobei der Vektorgeschwindigkeitsprozessor dezimierte Scan-Zeilen mit einer lateralen Geschwindigkeitskomponente interpoliert und ausrichtet, um eine Anzahl von Scan-Zeilen an eine Axialgeschwindigkeitskomponente anzupassen, bevor die Vektorgeschwindigkeitsinformation angezeigt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen Vorprozessor (214), der einen Farbströmungsprozessor mit hohem Dynamikbereich enthält.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: einen Spektralgeschwindigkeits-Doppler-Prozessor (1002), der konfiguriert ist, um eine Amplituden-/Leistungsspektraldichtefunktion aus den HF-Daten zu schätzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: einen Spektralvektorgeschwindigkeits-Doppler-Prozessor (1102), der konfiguriert ist, um eine Amplituden-/Leistungsspektraldichtefunktion aus den HF-Daten zu schätzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner umfassend: eine Systemsteuereinheit (230), die konfiguriert ist, Sequenzen für ein nicht paketverschränktes Bild und/oder ein paketverschränktes Bild und/oder ein paketverschränktes Bild mit kontinuierlichen Daten pro Empfangsstrahlort zu erfassen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strahlformer ein zweistufiger synthetischer Sendeapertur-Strahlformer ist.
Verfahren, umfassend: Übertragen eines Ultraschallsignals mit Elementen eines Wandlerarrays; Empfangen, mit den Elementen eines Wandlerarrays, eines Satzes von Echosignalen, die als Antwort auf das Ultraschallsignal erzeugt werden, das mit der sich bewegenden Struktur wechselwirkt; Erzeugen von elektrischen Signalen, die den empfangenen Satz von Echosignalen anzeigen, mit den Elementen eines Wandlerarrays; Erfassen von Sequenzen von überlappenden Erfassungspaketen mit einer Empfangsschaltung; und Strahlformen, mit mehreren synthetischen Sendeapertur-Strahlformern, der überlappenden Erfassungspakete, um Strahlen der HF-Daten zu erzeugen, wobei das Strahlformen Kanalpegelverzögerungen und -verstärkungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: Schätzen der Strömungsinformation für die sich bewegende Struktur mit den Strahlen der HF-Daten; und visuelles Darstellen der Strömungsinformation.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei das Strahlformen nur eine einstufige Strahlformung umfasst, bei der die Kanalpegelverzögerungen und Strahlpegelverzögerungen einmal angewendet und in einer einzigen Stufe summiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei das Strahlformen eine mehrstufige Strahlformung umfasst, bei der in einer ersten Stufe eine Kanalpegelverzögerung und -summierung durchgeführt wird, Zwischen-HF-Strahlen gepuffert werden und eine Strahlpegelverzögerung und -summierung in einer nachfolgenden Stufe durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, das die HF-Daten für eine oder mehrere der folgenden verarbeitet: synthetische Sendeapertur - zusammengesetzte Farbenflussabbildung, synthetische Sendeapertur - zusammengesetzte Vektorflussabbildung, synthetische Sendeapertur - zusammengesetzte Spektralgeschwindigkeitspulswellen-Dopplerabbildung und synthetische Sendeapertur-Spektralvektorgeschwindigkeitspulswellen-Dopplerabbildung.
Vorrichtung, umfassend: ein Wandlerarray, das Ultraschallechos empfängt, die als Antwort auf ein Druckfeld erzeugt werden, das mit der sich bewegenden Struktur wechselwirkt, und das analoge Signale erzeugt, die dies anzeigen; und ein Bedienungsfeld (204), wobei das Bedienungsfeld umfasst: mehrere synthetische Sendeapertur-Strahlformer, die konfiguriert sind, um die analogen Signale unter Verwendung von mindestens Kanalpegelverzögerungen und Kanalpegelverstärkungen zu verarbeiten und strahlgeformte Daten zu erzeugen; und einen Geschwindigkeitsprozessor, der konfiguriert ist, um eine Geschwindigkeit der sich bewegenden Struktur zu schätzen, die von den strahlgeformten Daten fließt.