DE4409601B4

DE4409601B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallabbildung unter Verwendung von kombinierter linearer Abtastung und Sektorabtastung

Info

Publication number: DE4409601B4
Application number: DE19944409601
Authority: DE
Inventors: Robert H. Andover Banta jun.; Richard A. Snyder
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1994-03-21
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2014-03-22
Also published as: DE4409601A1; JP3643585B2; JPH07136165A; JP2004057823A

Abstract

Verfahren zur Ultraschallabbildung in einem System, das ein Array (10) mit gleichmäßig zueinander beabstandeten Ultraschallwandlerelementen umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Schrittes:
Senden von Ultraschallenergie mit dem Array (10) zu Fokuspunkten auf Sektorlinien (33, 35), die ihren Ursprung in einem Scheitelpunkt (30, 32) haben, durch Ansteuern einer ersten Gruppe von Wandlerelementen, die eine Sektoröffnung bilden, wobei die Sektorlinien (33, 35) ein Sektorabtastmuster (16, 18) festlegen;
Senden von Ultraschallenergie mit dem Array (10) zu Fokuspunkten auf parallelen Linien (26, 28), die ihren Ursprung an verschiedenen Punkten auf dem Array (10) haben und in einem Winkel Θ, der nicht Null Grad ist, bezüglich einer Normalen (20) zu dem Array gerichtet sind, durch Ansteuern einer zweiten Gruppe von Wandlerelementen, die zumindest einen Teil der ersten Gruppe von Wandlerelementen umfassen, wobei die parallelen Linien (26, 28) ein lineares Abtastmuster (14) festlegen, wobei das Sektorabtastmuster (16, 18) und das lineare Abtastmuster (14) aneinandergrenzen, um ein...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschallabbildungssystem, das eine phasengesteuerte Arraystrahlsteuerung und Fokussierung verwendet, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallabbildung, die eine Kombination von linearer Abtastung und Sektorabtastung verwenden, um ein erweitertes Blickfeld zu schaffen, während die Vorteile der linearen Abtastung bewahrt werden.
In einem phasengesteuerten Array-Ultraschallabbildungssystem umfaßt ein Ultraschallwandler ein Array von Wandlerelementen. Das System enthält einen Mehrkanalsender und einen Mehrkanalempfänger. Im typischen Fall, in dem die Anzahl der Kanäle geringer ist als die Anzahl der Wandlerelemente des Arrays, verbindet ein elektronisches Schaltnetzwerk eine ausgewählte Gruppe der Wandlerelemente mit den Sender- und Empfängerkanälen. Jeder Sendekanal bewirkt, daß ein ausgewähltes Wandler-Arrayelement einen Ultraschallimpuls in ein Ziel, das abgebildet werden soll, sendet, typischerweise in den menschlichen Körper. Die gesendete Ultraschallenergie wird durch das Anlegen geeigneter Verzögerungen an die Impulse, die von jedem Wandler-Arrayelement gesendet werden, gesteuert und fokussiert, so daß die gesendete Energie an einem gewünschten Punkt konstruktiv aufaddiert wird. Der Impuls wird teilweise durch verschiedene Strukturen und Gewebe im Körper zum Wandler-Array zurückreflektiert.
Das Steuern und Fokussieren der empfangenen Ultraschallener gie wird in einer umgekehrten Art und Weise bewerkstelligt. Die von einem Ziel oder einer Struktur reflektierte Ultraschallenergie erreicht die Array-Elemente zu unterschiedlichen Zeiten. Die empfangenen Signale werden in getrennten Empfängerkanälen verstärkt und verzögert und dann in einem Empfangsstrahlbilder aufaddiert. Die Verzögerung für jeden Kanal ist derart gewählt, daß der Empfangsstrahl auf einen gewünschten Punkt fokussiert ist. Die Verzögerungen können dynamisch verändert werden, so daß der Strahl auf zunehmend größer werdende Tiefen entlang einer Abtastlinie fokussiert wird, während die Ultraschallenergie empfangen wird. Der gesendete Strahl tastet ein Gebiet des Körpers ab. Die vom Strahlbilder erzeugten Signale werden verarbeitet, um eine Abbildung des Gebietes zu erzeugen.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Abtastmuster, oder Abtastformate bekannt. Bei einem linearen Abtastmuster wird Ultraschallenergie entlang mehrerer paralleler Linien, die ihren Ursprung an verschiedenen Punkten auf dem Wandler-Array haben, gesendet und empfangen. Die parallelen Linien können senkrecht zum Array stehen oder können in einem gewünschten Winkel gesteuert werden. Das lineare Abtastmuster erzeugt ein relativ hochwertiges Bild, da alle Abtastlinien auf Strukturen auftreffen, die aus der gleichen Richtung abgebildet werden. Das Blickfeld, das mit einem linearen Abtastmuster erhalten wird, ist bei allen Tiefen gleich.
Bei einem Sektorabtastmuster wird die Ultraschallenergie entlang von Sektorlinien, die ihren Ursprung an einem gemeinsamen Scheitelpunkt haben, der typischerweise auf dem Wandler-Array liegt, gesendet und empfangen. Das Sektorabtastmuster weist ein Blickfeld auf, das mit der Tiefe anwächst. Ein Nachteil des Sektorabtastmusters ist sein relativ kleines Blickfeld bei flachen Tiefen. Techniken zur Vergrößerung des Blickfeldes eines Sektorabtastmusters bei flachen Tiefen, die die Verschiebung des Sektorabtastmusters umfassen, um ihren Ursprung in einem gedachten Scheitelpunkt, der hinter dem Wandler-Array liegt, zu haben, sind gut bekannt. Die Abtastmuster mit dem gedachten Scheitelpunkt haben nicht die Vorteile einer linearen Abtastung bei der Erzeugung eines hochwertigen Bildes.
Eine Abtasttechnik, die eine Kombination von linearer Abtastung und Sektorabtastung verwendet, ist in der US 4,664,122, erteilt am 12. Mai 1987, offenbart. Bei diesem offenbarten Wandler-Array wird das Abtastformat dadurch realisiert, daß die Zwischenräume zwischen Elementen in Unterarrays an jedem Ende des Arrays kleiner sind als die Zwischenräume zwischen Elementen in einem zentralen Unterarray. Die Steuerung der linearen Abtastung ist nicht offenbart.
Die US 4,664,122 zeigt eine Kombination einer linearen Abtastung und einer Sektorabtastung. Ein Ultraschallwandler-Array mit einer Mehrzahl von Wandlerelementen wird verwendet, die in ein mittleres Teil-Array und in zwei periphere Teil-Arrays unterteilt sind. Die Wandlerelemente des mittleren Teil-Arrays sind für eine lineare Abtastung eines Objekts vorgesehen und die peripheren Teil-Arrays sind für eine Sektorabtastung vorgesehen. Für die lineare Abtastung werden ausschließlich die Wandlerelemente des mittleren Teil-Arrays verwendet, und für die Sektorabtastungen werden ausschließlich die Wandlerelemente der peripheren Teil-Arrays verwendet.
Die US 4,319,489 betrifft ein Ultraschalldiagnoseverfahren und eine Ultraschalldiagnosevorrichtung und beschreibt eine lineare Abtastung unter einem Winkel gegenüber einer Normalen zum Sensor-Array.
Die DE 36 34 504 C2 beschreibt eine Ultraschall-Abbildungsvorrichtung, die eine Apertur-Auswahleinrichtung umfaßt, um einen Teil der Wandlerelemente zum Senden und Empfangen auszuwählen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallabbildung mit einer Kombination aus linearer Abtastung und Sektorabtastung anzugeben, durch welche ein vollständiges Bild des abzutastenden Objekts erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.
Das Sektorabtastmuster und das lineare Abtastmuster grenzen aneinander, um ein zusammengesetztes Abtastmuster zu bilden.
Das Verfahren umfaßt ferner das Empfangen von Ultraschallechos mit dem Array von Fokuspunkten auf den parallelen Linien und den Sektorlinien und das Erzeugen von Signalen, die eine Abbildung entlang der parallelen Linien und der Sektorlinien darstellen.
Das Sektorabtastmuster kann an einem oder beiden Enden des linearen Abtastmusters verwendet werden. Typischerweise liegt der Scheitelpunkt des Sektorabtastmusters auf dem Array am Ende des linearen Abtastmusters. Wenn die Sektorabtastmuster an beiden Enden des linearen Abtastmusters verwendet werden, hat das zusammengesetzte Abtastmuster eine allgemein trapezförmige Gestalt. Das Sektorabtastmuster erstreckt sich zwischen einem gewünschten maximalen Winkel α bezüglich einer Normalen zu dem Array und dem Winkel Θ der parallelen Linien.
Die Sektorlinien des Sektorabtastmusters werden durch eine Sektoröffnung des Array gesendet, und die parallelen Linien werden durch eine lineare Öffnung des Array gesendet. Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Sektoröffnung in einem zusammengesetzten Abtastmuster unter Verwendung eines linearen Abtastmusters und eines Sektorabtastmusters, abhängig von der Tiefe des zu untersuchenden Gebietes, weitenmäßig verändert wird. Eine Sektoröffnung mit voller Weite wird für relativ tiefe Abbildung benutzt. Eine Sektoröffnung mit geringerer Weite, die kleiner ist als die Sektoröffnung mit der vollen Weite, wird für relativ flache Abbildung verwendet. Wenn die Sektoröffnung für flache Abbildung weitenmäßig reduziert ist, wird vorzugsweise die Anzahl der parallelen Linien im linearen Abtastmuster erhöht, um ein großes Blickfeld zu erzeugen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Wandler-Array ein lineares Array aus gleich dimensionierten und gleich weit voneinander entfernten Wandlerelementen. Vorzugsweise werden die parallelen Linien mit gleichen Zwischenräumen angeordnet und die Sektorlinien mit gleichen Zwischenwinkeln angeordnet.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1A und 1B ein Abtastmuster gemäß der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche lineare Abtastwinkel;
2A bis 2C schematische Darstellungen des Wandler-Arrays und eine Variation des Abtastmusters für verschiedene Bildtiefen;
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ultraschallabbildungssystems zur Realisation der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Ultraschallabbildungssystems zur Realisation der vorliegenden Erfindung; und
5 ein Flußdiagramm, das die Schritte darstellt, die mit der Erzeugung eines Sektorabtastmusters an einem oder beiden Enden eines linearen Abtastmusters im System von 4 verbunden sind.
Eine Technik zur Ultraschallabbildung gemäß einem Vorteil der vorliegenden Erfindung ist in den 1A und 1B dargestellt. Ein Ultraschallwandler-Array 10 umfaßt eine Vielzahl von Wandlerelementen, typischerweise in einer linearen Konfiguration. Techniken zur Herstellung von Ultraschallwandler-Arrays sind gut bekannt.
Ein zusammengesetztes Abtastmuster 12 enthält ein lineares Abtastmuster 14 und Sektorabtastmuster 16 und 18. Das lineare Abtastmuster 14 kann in einem Winkel Θ bezüglich einer Normalen 20 zum Array 10 gesteuert werden, und ist an seinen Enden durch Linien 22 und 24 begrenzt. Das lineare Abtastmuster 14 wird durch eine Vielzahl von parallelen Abtastlinien 26, 28, usw. erzeugt, die ihren Ursprung an verschiedenen Punkten des Wandlers 10 haben. Jede dieser parallelen Abtastlinien kann in einem Winkel Θ bezüglich der Normalen 20 gerichtet, oder gesteuert, sein oder kann parallel zur Normalen 20 verlaufen. Die hierin benutzten Ausdrücke "Parallelabtastlinien" und "Sektorabtastlinien" beziehen sich auf Linien, entlang denen die Ultraschallenergie gesendet und empfangen wird. Die Abtastlinie kann als eine Linie zwischen dem Brennpunkt und der Mitte der aktiven Wandleröffnung oder insbesondere der Mitte der Masse der Apodisierungsfunktion für die aktive Wandleröffnung definiert werden.
Das Sektorabtastmuster 16 hat seinen Ursprung in einem Scheitelpunkt 30 auf dem Wandler-Array 10 und das Sektorabtastmuster 18 hat seinen Ursprung in einem Scheitelpunkt 32 auf dem Wandler-Array 10. Das Sektorabtastmuster 16 erstreckt sich von einer Linie 34, in einem Winkel α bezüglich der Normalen 20, bis zu einer Linie 22 an der Grenze des linearen Abtastmusters 14. Das Sektorabtastmuster 18 erstreckt sich von einer Linie 36, in einem Winkel -α bezüglich der Normalen 20, bis zu einer Linie 24 an der Grenze des linearen Abtastmusters 14. Das Sektorabtastmuster 16 wird durch Senden und Empfangen von Ultraschallenergie entlang von Sektorabtastlinien 33, 35, usw., die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 30 haben und sich zwischen den Linien 34 und 22 erstrecken, erhalten. Typischerweise sind die Sektorlinien mit gleichen Zwischenwinkeln angeordnet. Ähnlich wird das Sektorabtastmuster 18 durch Senden von Sektorabtastlinien (nicht gezeigt), die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 32 haben und sich zwischen den Linien 36 und 24 erstrecken, erhalten. Folglich grenzt das Sektorabtastmuster 16 an das eine Ende des linearen Abtastmusters 14 und das Sektorabtastmuster 18 grenzt an das andere Ende des linearen Abtastmusters 14.
Die Sektorabtastmuster 16 und 18 und das lineare Abtastmuster 14 definieren das zusammengesetzte Abtastmuster 12. Die Form des zusammengesetzten Abtastmusters 12 ist allgemein trapezförmig. Die Form des Abtastmusters 12 ist als "allgemein trapezförmig" beschrieben, da die untere Grenze 38 eine ungerade Linie sein kann. In den 1A und 1B umfaßt die untere Grenze 38 gekrümmte Abschnitte 38A und 38B und einen geraden Abschnitt 38C. Alternativ können die Sektorlinien der Sektorabtastmuster 16 und 18 derart verlängert werden, daß die gesamte untere Grenze des zusammengesetzten Ab tastmusters eine gerade Linie ist.
Ultraschallenergie wird entlang der Sektorlinien der Sektorabtastmuster 16 und 18 und der parallelen Linien des linearen Abtastmusters 14 durch Unterarrays der Wandlerelemente im Wandler-Array 10, bekannt als Öffnungen, gesendet und empfangen. Die Öffnung, durch die Ultraschallenergie gesendet und empfangen wird, ist als die aktive Öffnung bekannt. In den 1A und 1B werden die Sektorabtastmuster 16 und 18 durch Senden und Empfangen von Ultraschallenergie durch die Sektoröffnungen 40, bzw. 42, die durch die kreuzweise schraffierten Abschnitte des Arrays 10 angezeigt sind, gebildet. Jede der Sektoröffnungen 40 und 42 enthält eine ausreichende Anzahl von Wandlerelementen, um das gewünschte Sektorabtastmuster zu erzeugen. Der Scheitelpunkt jedes Sektorabtastmusters hat seinen Ursprung typischerweise in der Mitte der jeweiligen Sektoröffnung. Bei einem Beispiel, das unten ausführlicher beschrieben ist, enthalten die Sektoröffnungen 40 und 42 jeweils 128 Wandlerelemente.
Das lineare Abtastmuster 14 erstreckt sich vom Scheitelpunkt 30 des Sektorabtastmusters 16 in der Mitte der Sektoröffnung 40 bis zum Scheitelpunkt 32 des Sektorabtastmusters 18 in der Mitte der Sektoröffnung 42. Jede der parallelen Linien des linearen Abtastmusters 14 hat, wie unten beschrieben ist, eine dazugehörige lineare Öffnung.
Ein typisches Abtasten des zusammengesetzten Abtastmusters 12 kann wie folgt durchgeführt werden. Zuerst wird Ultraschallenergie von den Wandlerelementen in der Sektoröffnung 40 entlang den Sektorlinien 33, 35, usw., die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 30 haben, gesendet und empfangen, um das Sektorabtastmuster 16 zu bilden. Die Sektorlinien erstrecken sich von der Linie 34 in dem maximal gewünschten Winkel α bis zu der Linie 22 in dem Winkel Θ des linearen Abtastmusters 14. Bei einem Beispiel sind die Sektorlinien in einem Abstand von einem halben Grad zueinander angeordnet.
Folglich erstrecken sich in dem Beispiel von 1A die Sektorlinien des Sektorabtastmusters 16 von der Linie 34 in 28,5° bis zu einer Linie in –9,5°, die neben der Linie 22 liegt (da Linie 22 die erste Linie des linearen Abtastmusters 14 ist). In diesem Beispiel hat das Sektorabtastmuster 16 sechsundsiebzig Sektorlinien. Alternativ kann die Linie 22 die letzte Sektorlinie des Sektorabtastmusters 16 sein. Die erste Linie des linearen Abtastmusters 14 kann eine Linie sein, die neben der Linie 22 liegt.
Als nächstes wird das lineare Abtastmuster 14 durch Senden und Empfangen von Ultraschallenergie durch lineare Öffnungen des Array 10 gebildet. Die parallelen Linien des linearen Abtastmusters 14 werden durch elektronisches Verschieben der aktiven linearen Öffnung über den Array 10 gebildet, typischerweise um zwei Wandlerelemente zugleich. Die erste lineare Öffnung, die verwendet wird, um die Linie 22 zu bilden, ist typischerweise die gleiche wie die Sektoröffnung 40. Dann wird die lineare Öffnung um zwei Wandlerelemente verschoben. Ultraschallenergie wird entlang einer zweiten Linie, die zu der Linie 22 parallel ist, gesendet und empfangen. Der Vorgang der Verschiebung der linearen Öffnung um zwei Wandlerelemente und des Sendens und des Empfangens von Ultraschallenergie entlang von parallelen Linien wird bis zur Vollendung des linearen Abtastmusters 14 bei der Linie 24 wiederholt. Das lineare Abtastmuster 14 enthält folglich eine Vielzahl von Abtastlinien, die parallel zu den Linien 22 und 24 in dem Steuerwinkel Θ sind. Es ist offensichtlich, daß die lineare Öffnung innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung um ein Wandlerelement oder um mehr als zwei Wandlerelemente zwischen parallelen Abtastlinien verschoben werden kann.
Schließlich wird das Sektorabtastmuster 18 in der gleichen Art und Weise gebildet wie das Sektorabtastmuster 16. Das bedeutet, daß Ultraschallenergie von den Wandlerelementen der Sektoröffnung 42 gesendet und empfangen wird, um Sektorlinien zu bilden, die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 32 haben. Die Sektorlinien erstrecken sich zwischen der Linie 36 in dem maximal gewünschten Winkel und der Linie 24 an der Grenze des linearen Abtastmusters 14. Es ist offensichtlich, daß die Reihenfolge für die Abtastung der Sektorabtastmuster und des linearen Abtastmusters willkürlich ist und daß eine andere Reihenfolge verwendet werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Abtastung jedoch der Reihe nach von links nach rechts oder von rechts nach links.
Die empfangenen Ultraschallechos entlang jeder der Sektorlinien und der parallelen Linien werden durch die Wandlerelemente der aktiven Öffnung in elektrische Signale umgewandelt. Die elektrischen Signale werden wie unten beschrieben verarbeitet, um eine Ultraschallabbildung des Gebietes innerhalb des zusammengesetzten Abtastmusters 12 zu schaffen. Das Bild wird typischerweise auf einem Anzeigebildschirm dargestellt und hat die Form des Abtastmusters 12, das in den 1A und 1B gezeigt ist und unten beschrieben wird.
Das Abtastmuster 12, das in den 1A und 1B gezeigt ist und unten beschrieben wird, welches sowohl ein gesteuertes lineares Abtastmuster als auch ein oder mehrere Sektorabtastmuster umfaßt, hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber Abtastmustern nach dem Stand der Technik. Das gesteuerte lineare Abtastmuster 14 liefert ein hochwertiges Bild der interessierenden Strukturen, da der Winkel Θ des Abtastmusters 14 für ein senkrechtes Auftreffen auf eine interessierende Struktur eingestellt werden kann. Wenn z.B., wie in 1B gezeigt ist, ein zu untersuchendes Blutgefäß 50 in einem Winkel Θ bezüglich des Wandler-Arrays 10 gerichtet ist, kann das lineare Abtastmuster 14 für das beste Bild im Winkel Θ gesteuert werden. Die Sektorabtastmuster 16, und 18 vergrößern das Blickfeld sehr.
Ein Beispiel des Wandler-Arrays 10 enthält 288 Elemente mit einem Elementabstand (Abstand von Mitte zu Mitte) von 135 μm, was einem Wert von 0,66 der Ultraschallwellenlänge bei 7,5 MHz und einem Wert von 0,44 der Ultraschallwellenlänge bei 5,0 MHz entspricht. Diese Konfiguration erlaubt die Steuerung der Ultraschallenergie über mindestens ±30° und erlaubt einen fließenden Übergang zwischen dem Sektorabtastmuster und dem linearen Abtastmuster. Für ein Wandler-Array 10 mit 288 Elementen und einer Länge von 3,89 cm ist die Abtastweite für eine herkömmliche lineare Abtastung 3,4 cm in allen Tiefen. Wenn die lineare Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Sektorabtastung verbunden wird, wächst das Blickfeld mit der Tiefe an. Bei dem obigen Beispiel für den Sektorwinkel von 28,5° und bei Benutzung von veränderlichen Sektoröffnungen wie unten erörtert, ist die Weite des Blickfelds in einer Tiefe von 4 cm 6,8 cm; die Weite des Blickfelds in einer Tiefe von 6 cm ist 8,3 cm; und die Weite des Blickfelds in einer Tiefe von 8 cm ist 9,8 cm.
Es ist offensichtlich, daß der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zahlreiche Variationen einschließt. Es ist z.B. nicht notwendig, an beide Enden des linearen Abtastmusters Sektorabtastmuster vorzusehen. Stattdessen kann ein einziges Sektorabtastmuster an beiden Enden des linearen Abtastmusters vorgesehen sein. Wenn Sektorabtastmuster an beiden Enden des linearen Abtastmusters verwendet werden, können sie verschiedene Parameter haben. Die Sektorabtastmuster können z.B. verschiedene maximale Winkel haben und können durch verschiedene Sektoröffnungen gesendet werden. Außerdem liegt der Scheitelpunkt des Sektorabtastmusters nicht notwendigerweise auf dem Wandler-Array 10. Techniken zur Erzeugung eines Sektorabtastmusters, das seinen Ursprung in einem gedachten Scheitelpunkt hat, der hinter oder vor dem Wandler-Array 10 liegt, können innerhalb des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Parameter des Wandler-Arrays, die die Anzahl der Wandlerelemente und den Elementabstand einschließen, können für eine spezielle Anwendung ausgewählt werden.
Als weitere Variation können Sendespleiß-Techniken verwendet werden. Gemäß der Sendespleiß-Technik werden zwei Abtastlinien aufeinanderfolgend in die gleiche Richtung und vom gleichen Ursprung auf dem Array, aber bei verschiedenen Brennweiten, gesendet. Dieser Vorgang wird für jede Abtastlinie im gewünschten Abtastmuster wiederholt.
Gemäß einem anderen Vorteil der Erfindung werden die Sektoröffnungen 40 und 42 weitenmäßig verändert, wobei dies von der Tiefe des zu untersuchenden Gebietes abhängt. Typischerweise wird die Bildtiefe basierend auf der Tiefe des interessierenden Gebietes ausgewählt. Wie oben erwähnt, haben Sektorabtastmuster ein relativ kleines Blickfeld bei flachen Tiefen und ein relativ großes Blickfeld bei größeren Tiefen. Das lineare Abtastmuster hat ein festes Blickfeld für alle Tiefen. Diese Eigenschaften werden benutzt, um ein großes Blickfeld sowohl für flache als auch für tiefe Abbildungen zu schaffen. Eine große Öffnung erlaubt eine detaillierte Auflösung von tiefen Strukturen. Bei flachen Abbildungstiefen können die Sektoröffnungen in der Weite reduziert werden und die Weite des linearen Abtastmusters kann durch eine Erhöhung der Anzahl der parallelen Linien vergrößert werden. Durch die Vergrößerung der Weite des linearen Abtastmusters wird das Blickfeld bei flachen Abbildungstiefen vergrößert.
Die Veränderung der Weite jeder Sektoröffnung und die Weite des linearen Abtastmusters ist in den 2A bis 2C dargestellt. In 2A haben die Sektoröffnungen 40 und 42 des Wandler-Arrays 10 die volle Weite, und das lineare Abtastmuster erstreckt sich zwischen dem Scheitelpunkt 30 und dem Scheitelpunkt 32. Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung hat das Wandler-Array 10 288 Elemente. Die Sektoröffnungen 40 und 42 haben jeweils 128 Wandlerelemente. Die lineare Öffnung hat ebenfalls 128 Elemente und ist typischerweise zwei Elemente zugleich von dem Scheitelpunkt 30 zu dem Scheitelpunkt 32 verschoben, um einundachzig parallele Linien zu bilden. Die Konfiguration, die in 2A gezeigt ist, ist für Abbildungstiefen von etwa 8 cm oder größer geeignet.
Die Konfiguration, die in 2B gezeigt ist, ist für mittlere Abbildungstiefen, z.B. etwa 6 cm, geeignet. Die Sektoröffnungen 40a und 42a sind weitenmäßig im Vergleich zu den Sektoröffnungen 40 und 42, die in 2A gezeigt sind, verkleinert. Ultraschallenergie wird entlang von Sektorlinien gesendet und empfangen, die ihren Ursprung in Scheitelpunkten 30a und 32a haben, die im Vergleich zu den Scheitelpunkten 30 und 32, die in 2A gezeigt sind, nach außen zu den Enden des Wandler-Arrays 10 hin verschoben sind. Das lineare Abbildungsmuster erstreckt sich zwischen dem Scheitelpunkt 30a und dem Scheitelpunkt 32a. In dem obigen Beispiel eines Wandler-Arrays 10 mit 288 Elementen haben die Sektoröffnungen 40a und 42a jeweils 96 Elemente. Das lineare Abbildungsmuster umfaßt siebenundneunzig parallele Linien.
Eine Konfiguration für flache Abbildung bei Tiefen von etwa 4 cm ist in 2C dargestellt. Sektoröffnungen 40b und 42b sind auf eine minimale Weite reduziert. Das lineare Abbildungsmuster ist auf eine maximale Weite vergrößert. Die Sektorabbildungsmuster haben ihren Ursprung in Scheitelpunkten 30b und 32b, die weiter zu den Enden des Wandler-Arrays 10 hin verschoben sind. In dem Beispiel des Wandler-Arrays mit 288 Elementen haben die Sektoröffnungen 40b und 42b jeweils 64 Elemente. Das lineare Abbildungsmuster hat einhundertdreizehn parallele Linien.
In dem Beispiel von 2A haben die Sektoröffnungen 40 und 42 jeweils 128 Wandlerelemente. Die linearen Öffnungen zum Senden der parallelen Linien des linearen Abbildungsmusters haben für jede der parallelen Linien 128 Wandlerelemente. Wenn die Sektoröffnungen weitenmäßig reduziert sind, wie in 2B und 2C gezeigt ist, ist die Weite der linearen Öffnung vorzugsweise in der Nähe der Enden des linearen Abtastmusters reduziert. Bezogen auf 2B ist die lineare Öffnung auf die Weite der Sektoröffnung für das Senden und das Empfangen von Ultraschallenergie entlang einer Linie, die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 30a hat, reduziert. Die lineare Öffnung ist dann entlang dem Array um 2 Elemente zugleich verschoben und ist weitenmäßig um 4 Elemente für jede aufeinanderfolgende Abtastlinie vergrößert, bis sie die gewünschte maximale Weite im Mittelabschnitt von Array 10 erreicht. Die lineare Öffnung ist dann weitenmäßig um 4 Elemente für jede aufeinanderfolgende Abtastlinie reduziert, während sie sich dem Scheitelpunkt 32a nähert, und besitzt die Weite der Sektoröffnung 42a zum Senden und zum Empfangen von Ultraschallenergie entlang einer Linie, die ihren Ursprung im Scheitelpunkt 32a hat. Während sich die aktive lineare Öffnung dem Ende des linearen Abtastmusters nähert, werden vorzugsweise zwei Wandlerelemente sowohl von der Vorderkante als auch von der Hinterkante der Öffnung für jede aufeinanderfolgende Abtastlinie entfernt, um die Öffnung symmetrisch zu reduzieren. Ähnlich werden, während sich die aktive lineare Öffnung vom Ende des linearen Abtastmusters entfernt, zwei Wandlerelemente sowohl der Vorderkante als auch der Hinterkante der Öffnung für jede aufeinanderfolgende Abtastlinie hinzugefügt, bis die Öffnung ihre maximale Weite erreicht. Dies hält den Sendestrahl parallel zum Empfangsstrahl.
Alternativ können asymmetrische lineare Öffnungen in der Nähe der Enden des linearen Abtastmusters mit einer gewissen Erniedrigung der Bildqualität abseits des Sendebrennpunkts benutzt werden. In diesem Fall fallen, während die aktive lineare Öffnung das Ende des Arrays erreicht, die vordersten Kanäle einfach am Ende ab, und werden nicht benutzt.
Bei dem Beispiel von 2B, bei dem die Sektoröffnungen 40a und 42a jeweils 96 Elemente haben, verändern sich die linearen Öffnungen von 96 Elementen an den Enden des linearen Abtastmusters zu 128 Elementen im Mittelabschnitt des linearen Abtastmusters. Ähnlich verändert sich beim Beispiel von 2C die lineare Öffnung von 64 Elementen an den Enden des linearen Abtastmusters zu 128 Elementen im Mittelabschnitt des linearen Abtastmusters.
Es ist offensichtlich, daß die Anzahl der Elemente im Array, die Anzahl der Elemente in den Sektoröffnungen, die Anzahl der Elemente in den Sektoröffnungen mit reduzierter Weite und die Anzahl der Elemente in den linearen Öffnungen, die in den 2A und 2C gezeigt und oben beschrieben sind, nur exemplarisch gegeben sind, und daß andere Array- und Öffnungsgrößen im Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Außerdem sind die relativen Größen der linearen Öffnung und der Sektoröffnungen eine Sache der Designwahl. Abhängig von der relativen Weite der Sektoröffnung und der linearen Öffnung kann es unnötig sein, die Weite der linearen Öffnung in der Nähe der Enden des linearen Abtastmusters wie oben beschrieben zu reduzieren.
Ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Beispiels eines Ultraschallabbildungssystems, das zur Realisierung der oben beschriebenen Abtasttechniken geeignet ist, ist in 3 dargestellt. Die Wandlerelemente des Arrays 10 sind jeweils mit einem elektronischen Schaltnetzwerk 60 verbunden, das eine aktive Sektoröffnung oder eine lineare Sektoröffnung durch Auswählen einer Gruppe von Wandlerelementen zum Senden und zum Empfangen von Ultraschallenergie bestimmt. Bei dem Beispiel von 3 hat das Wandler-Array 10 288 Elemente und die maximale Öffnungsgröße beträgt 128 Elemente. Das elektronische Schaltnetzwerk 60 verbindet die ausgewählten Wandlerelemente mit einem Sender 62, der einen Sendekanal für jedes Wandlerelement in der ausgewählten Öffnung besitzt. Die Sendekanäle haben programmierbare Verzögerungen zum Steuern und Fokussieren der gesendeten Ultraschallenergie. Der Sender 62 liefert geeignet verzögerte Ultraschallimpulse durch das elektronische Schaltnetzwerk 60 zu den ausgewählten Wandlerelementen der Sektoröffnung oder der linearen Öffnung.
Die ausgewählten Wandlerelemente der Öffnung sind ebenfalls durch das elektronische Schaltnetzwerk 60 mit einem Empfänger 64, der einen Empfangskanal für jedes Wandlerelement in der ausgewählten Öffnung besitzt, verbunden. Der Empfänger 64 verzögert die von jedem Wandlerelement der ausgewählten Öffnung empfangenen Signale, um Fokussieren und Steuern zu bewirken, und kombiniert die verzögerten Signale, um Signale zu erzeugen, die eine Abbildung entlang der Sektorlinien und der parallelen Linien des zusammengesetzten Abtastmusters 12 (1A und 1B) darstellen. Die Signale werden durch einen Signalprozessor 66 zu einer Anzeige 68, typischerweise einer CRT (Kathodenstrahlröhre), um die Ultraschallabbildung anzuzeigen, geliefert. Bevorzugte Abtastwandlungstechniken, die vom Signalprozessor 66 verwendet werden, sind in der US 4,896,283 , erteilt am 23. Januar 1990, offenbart und hiermit durch Bezugnahme aufgenommen. Die Anzeige 68 liefert eine Anzeige des Bildraums, wie in den 1A und 1B schematisch gezeigt ist. Eine Steuereinheit 70 liefert Steuersignale zum Schaltnetzwerk 60 zur Auswahl der Wandlerelemente, zum Sender 62 und zum Empfänger 64 zur Auswahl der Verzögerungen und zum Signalprozessor 66 zur Steuerung der Abbildungsanzeige.
Das Schaltnetzwerk 60 kann als Multiplexer zwischen den Wandlerelementen und der Verarbeitungselektronik betrachtet werden. Ein bevorzugter Multiplexer ist ein sogenannter "tractor treading" Multiplexer (= Multiplexer mit Verschiebungsbehandlungstechnik).
Bei einem phasengesteuerten Array-System muß jedes der empfangenen Wandlersignale in einer genauen Art und Weise verarbeitet werden, wobei typischerweise vorbestimmte Phasenkompensationen und Verzögerungsabgriffstellenauswahlen in der verarbeitenden Elektronik verwendet werden. Diese Phasen- und Abgriffstellenvariablen hängen von der relativen Elementeposition in den ausgewählten Öffnungen ab. Eine bevorzugte Technik zur Realisation von Verzögerungen unter Benutzung von Überlagerungseinrichtungen (Mischern) und von mit Abgriffen versehenen Verzögerungsleitungen ist in der US 4,140,022 , erteilt am 20. Februar 1979, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart. Ein Verzögerungskoeffizientengenerator zur Bestimmung der Verzögerungskoeffizienten, die während der dynamischen Fokussierung benutzt werden, ist in der US 4,949,259 , erteilt am 14. August 1990, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart. Bekannte Techniken zur Sendeapodisierung und zur dynamischen Empfangsapodisierung können im System von 3 verwendet werden. Ein System, das zur Realisierung der Abtastmuster der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist das Sonos 1000 System, hergestellt und verkauft von der Firma Hewlett-Packard.
Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Realisierung in einem Ultraschallabtastsystem des in 3 gezeigten und oben beschriebenen Typen begrenzt ist. Z.B. ist das elektronische Schaltnetzwerk 60 nicht erforderlich, wenn die Anzahl der Kanäle im Sender und Empfänger gleich der Anzahl der Wandlerelemente im Array ist. In diesem Fall werden ausgewählte Sender- und Empfängerkanäle aktiviert, um eine gewünschte Öffnung zu erzeugen. Die Abtasttechnik der vorliegenden Erfindung kann auch in einem digitalen Empfangsstrahlbilder realisiert werden, bei dem die empfangenen Signale digitalisiert und dann digital verzögert werden.
Ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Ultraschallabbildungssystems zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt. Der grundlegende Aufbau basiert auf der US 4,140,022 und verwendet zum Fokussieren und Steuern einen sog. Misch- und Verzögerungsmechanismus (eine feine Verzögerung, die zur groben Verzögerung hinzugefügt wird). Eine Selektorschaltung 100 (die dem elektronischen Schaltnetzwerk 60, das in 3 gezeigt und oben beschrieben ist, entspricht) verbindet die Sender- und Empfängerkanäle des Systems mit den Wandlerelementen des Arrays 10. Im oben beschriebenen Beispiel umfaßt das System einhundertachtundzwanzig Kanäle, und das Array 10 umfaßt zweihundertachtundachzig Wandlerelemente. Die Selektorschaltung 100 führt "tractor treading" durch. Das System, das in 4 gezeigt ist, schließt ebenfalls sowohl Sektor- als auch lineare Fokussierungsschaltungen ein, um Sektorabtastmuster und lineare Abtastmuster wie oben beschrieben zu erzeugen.
Eine digitale Steuerung 102 legt für jede Abtastlinie die Betriebsart (Sektorbetrieb oder linearer Betrieb) und den Ort der aktiven Öffnung auf dem Array 10 fest. Im Sektormodus legt die digitale Steuerung 102 ebenfalls den Winkel α der Sektorlinie fest. Ein Sektorkoeffizientengenerator 104 erzeugt beim Senden, wenn er im Sektormodus dazu befähigt ist, Koeffizienten eines Polynoms dritter Ordnung, das eine Reihennäherung der Entfernungsformel eines Wandlerelements für den gewählten Brennpunkt und Sektorwinkel, wie in der oben erwähnten US 4,949,259 offenbart ist, darstellt. Die Koeffizienten werden dann in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht, wie es durch die Selektorschaltung 100 vorbestimmt ist, und gemäß den Voreinstellungen durch eine MAC-Schaltung 106 (MAC = multiple access computer = Rechner mit mehrfachem Zugriff) geleitet. Die MAC-Schaltung 106 erzeugt die Verzögerungswerte für jeden Kanal, wie US 4,949,259 offenbart ist. Ein Linearkoeffizientengenerator 110 erzeugt beim Senden, wenn er im linearen Modus dazu befähigt ist, die Verzögerungen für jeden Kanal für den ausgewählten Brennpunkt und den linearen Winkel. Die Verzögerungen werden dann in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht, wie es von der Selektorschaltung 100 vorbestimmt ist. Ein Sendeapodisierungsgenerator 112 erzeugt das Sendeapodisierungsprofil für den ausgewählten Sendebrennpunkt. Das Profil wird dann in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht, wie es von der Selektorschaltung 100 vorbestimmt ist. Eine Sendesteuerungsschaltung (transmit control circuit: TRIX) 114 lädt die Verzögerung für jeden Kanal in einen Rückwärtszähler. Nachdem der Zähler eine letzte Zahl erreicht, erzeugt die TRIX 114 einen Sendeimpuls, wenn er dazu durch den Sendeapodisierungsgenerator 112 befähigt ist. Eine Energieversorgung 116 liefert eine Hochspannung zu Sendetreibern 118.
Das empfangene Signal wird durch die Selektorschaltung 100 einem Vorverstärker 119 zugeführt. Wie in der Technik bekannt ist, liefert ein TGC-Generator 120 (TGC = time gain control = Zeitgewinnsteuerung) Zeitgewinnsteuerung für einen variablen Gewinnverstärker 122 in jedem Empfangskanal. Der Sektorkoeffizientengenerator 104 wird beim Empfang, wenn er im Sektormodus dazu befähigt ist, benutzt, um Empfangskoeffizientenvoreinstellungen für jedes Fokusgebiet zu erzeugen. Die Koeffizientenvoreinstellungen werden durch die MAC-Schaltung 106 dazu benutzt, Empfangsverzögerungen zu erzeugen. Der Linearkoeffizientengenerator 110 wird beim Empfang, wenn er im Linearmodus dazu befähigt ist, benutzt, um Empfangsverzögerungen für jedes Fokusgebiet zu erzeugen. Die TRIX 114 erzeugt beim Empfang Mischersteuerungssignale für einen Mischer 124 in jedem Empfangskanal. Ein Empfangsapodisierungsgenerator 130 legt ein dynamisches Empfangsapodisierungsprofil an einen variablen Gewinnverstärker 131 an. Das Profil wird wie durch die Selektorschaltung 100 vorbestimmt in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht, bevor es an die Empfangskanäle angelegt wird. Ein Sektorabgriffstellengenerator 132 erzeugt, wenn er im Sektormodus dazu befähigt ist, Abgriffstellensteuerungssignale für den gewählten Brennpunkt und Sektorwinkel. Die Abgriffstellensteuerungssignale werden, wie durch die Selektorschaltung 100 vorbestimmt, in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht. Ein linearer Abgriffstellengenerator 134 erzeugt, wenn er im linearen Modus dazu befähigt ist, Abgriffstellensteuerungssignale für den gewählten Brennpunkt und linearen Winkel. Die Abgriffstellensteuerungssignale werden dann, wie durch die Selektorschaltung 100 vorbestimmt, in eine Richtung mit der aktiven Öffnung gedreht. Ein Abgriffstellenselektor 140 wählt eine Abgriffstelle auf einer Summierungsverzögerungsleitung 142 aus. Alternativ kann der Abgriffstellenselektor 140 die Verzögerungsleitung abhängig von der speziellen Re alisierung, die benutzt wird, konfigurieren, um eine geeignete Verzögerung für die Abtastlinie zu liefern. Ein Bilddetektor/Abtastwandler 144 bewirkt eine Abtastwandlung des erfaßten Signals, wobei Abtastwandlungstechniken verwendet werden, die in der oben genannten US 4,896,283 offenbart sind, um eine Ultraschallabbildung auf einer Videobildschirmanzeige anzuzeigen.
Die Schritte, die das Senden und das Empfangen von Ultraschallenergie entlang der Sektorlinien eines Sektorabtastmusters, die ihren Ursprung in einer Sektoröffnung in der Nähe eines Endes des Wandler-Arrays 10 haben, umfassen, sind in 5 gezeigt. In 4 werden diese Schritte von der digitalen Steuerung 102, die ein Mikroprozessor sein kann, durchgeführt. Die Ergebnisse werden in den Sektorkoeffizientengenerator 104, die Apodisierungsgeneratoren 112 und 130 und den Sektorabgriffstellengenerator 132, der Speicher mit wahlfreiem Zugriff enthalten kann, geladen. Im Schritt 150 wird die Position der Sektoröffnung, d.h. welches Ende des Arrays 10, aus dem Sektorwinkel und dem linearen Winkel bestimmt. Wenn der Winkel der Sektorlinie größer als der Winkel der linearen Linie ist, dann ist die Sektoröffnung auf der linken Seite des Arrays 10. Andernfalls ist die Sektoröffnung auf der rechten Seite des Arrays. Im Schritt 152 wird eine Abbildung der Wandlerelemente auf die Sende- und Empfangskanäle aus der Größe der Sektoröffnung und dem Standort der Sektoröffnung bestimmt. Die Abbildung ist erforderlich, da der "tractor treading" Prozeß eine Drehung in der Beziehung zwischen Wandlerelementen und Systemkanälen erzeugt. Im Schritt 154 werden gemäß der US 4,949,259 Koeffizientenvoreinstellungen für das Senden und das Empfangen von Fokuspunkten und für die erforderlichen Sektorwinkel erzeugt. Im Schritt 156 werden die Koeffizientenvoreinstellungen gemäß den vorher festgelegten Abbildungen abgebildet, um abgebildete Koeffizientenvoreinstellungen zu liefern, die im Sektorkoeffizientengenerator 104 (4) gespeichert werden. Im Schritt 158 werden Abgriffstellensteuerungssignale für den angezeigten Fokuspunkt und den er forderlichen Sektorwinkel bestimmt. Die Abgriffstellensteuerungssignale werden im Schritt 160 abgebildet, um abgebildete Abgriffstellensteuerungssignale zu schaffen, die im Sektorabgriffstellengenerator 132 gespeichert werden. Im Schritt 162 werden Sende- und Empfangsapodisierungsprofile erzeugt, die auf Apodisierungssteuerungssignalen basieren. Die unabgebildeten Apodisierungsprofile werden im Schritt 164 abgebildet und im Sendeapodisierungsgenerator 112, bzw. im Empfangsapodisierungsgenerator 130, gespeichert.
Es ist offensichtlich, daß das Ausführungsbeispiel des Ultraschallabbildungssystems, das in den 4 und 5 gezeigt und oben beschrieben ist, ein Beispiel für ein geeignetes System zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ist, und daß andere Realisierungen wie oben beschrieben benutzt werden können.

Claims

Verfahren zur Ultraschallabbildung in einem System, das ein Array (10) mit gleichmäßig zueinander beabstandeten Ultraschallwandlerelementen umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Schrittes: Senden von Ultraschallenergie mit dem Array (10) zu Fokuspunkten auf Sektorlinien (33, 35), die ihren Ursprung in einem Scheitelpunkt (30, 32) haben, durch Ansteuern einer ersten Gruppe von Wandlerelementen, die eine Sektoröffnung bilden, wobei die Sektorlinien (33, 35) ein Sektorabtastmuster (16, 18) festlegen; Senden von Ultraschallenergie mit dem Array (10) zu Fokuspunkten auf parallelen Linien (26, 28), die ihren Ursprung an verschiedenen Punkten auf dem Array (10) haben und in einem Winkel Θ, der nicht Null Grad ist, bezüglich einer Normalen (20) zu dem Array gerichtet sind, durch Ansteuern einer zweiten Gruppe von Wandlerelementen, die zumindest einen Teil der ersten Gruppe von Wandlerelementen umfassen, wobei die parallelen Linien (26, 28) ein lineares Abtastmuster (14) festlegen, wobei das Sektorabtastmuster (16, 18) und das lineare Abtastmuster (14) aneinandergrenzen, um ein zusammengesetztes Abtastmuster (12) zu bilden; und Empfangen von Ultraschallechos mit dem Array (10) von Fokuspunkten auf den parallelen Linien (26, 28) und den Sektorlinien (33, 35) und Erzeugen von Signalen, die eine Abbildung entlang der parallelen Linien (26, 28) und der Sektorlinien (33, 35) darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senden zu Fokuspunkten auf den Sektorlinien (33, 35) von Sektorabtastmustern (16, 18) erfolgt, die an beiden Seiten des linearen Abtastmusters (14) liegen, wobei das aus dem linearen Abtastmuster und Sektorabtastmuster zusammengesetzte Abtastmuster (12) eine allgemein trapezförmige Form hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite der Sektoröffnung (40, 42) des Sektorabtastmusters (16, 18) und die Weite des linearen Abtastmusters (14) in Abhängigkeit von der Tiefe des abzubildenden Gebiets geändert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Änderns der Weite der Sektoröffnung (40, 42) und der Weite des linearen Abtastmusters (14) folgende Schritte umfaßt: Erzeugen einer weiten Sektoröffnung (40, 42) und eines schmalen linearen Abtastmusters (14) für relativ tiefe Abbildung und Erzeugen einer schmalen Sektoröffnung (40, 42) und eines weiten linearen Abtastmusters (14) für relativ flache Abbildung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens von Ultraschallenergie zu Fokuspunkten auf den Sektorlinien (33, 35) folgende Schritte umfaßt: Senden von Ultraschallenergie zu Fokuspunkten auf den Sektorlinien (33, 35) mit einer vollen Weite der Sektoröffnung (40, 42) des Arrays (10) für relativ tiefe Abbildung und Senden von Ultraschallenergie zu Fokuspunkten auf den Sektorlinien (33, 35) mit einer verminderten Weite der Sektoröffnung (40, 42) des Arrays (10), die schmaler ist als die volle Weite der Sektoröffnung (40, 42), für re lativ flache Abbildung; und daß der Schritt des Sendens von Ultraschallenergie zu Fokuspunkten auf den parallelen Linien (26, 28) den folgenden Schritt umfaßt: Erhöhen der Anzahl paralleler Linien (26, 28) in dem linearen Abtastmuster, wenn die Sektorlinien (33, 35) durch die Sektoröffnung (40, 42) mit der verminderten Weite gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens von Ultraschallenergie zu Fokuspunkten auf den parallelen Linien (26, 28) ferner folgenden Schritt umfaßt: Vermindern der Weite des linearen Abtastmusters (14), durch das Ultraschallwellen zu Fokuspunkten auf den parallelen Linien (26, 28) gesendet werden, in der Nähe der Enden des linearen Abtastmusters (14), wenn Ultraschallwellen zu Fokuspunkten auf den Sektorlinien (33, 35) durch die Sektoröffnung (40, 42) mit der verminderten Weite gesendet werden.
Ultraschallabbildungsscanner, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: ein Array (10) mit gleichmäßig zueinander beabstandeten Ultraschallwandlerelementen; einen Sender (62) zum Senden von Ultraschallenergie mit dem Array (10) (a) zu Fokuspunkten auf Sektorlinien (33, 35), die ihren Ursprung in einem Scheitelpunkt (30, 32) haben, durch Ansteuern einer ersten Gruppe von Wandlerelementen, die eine Sektoröffnung bilden, wobei die Sektorlinien (33, 35) ein Sektorabtastmuster (16, 18) definieren; und (b) zu Fokuspunkten auf parallelen Linien (26, 28), die ihren Ursprung an verschiedenen Punkten auf dem Array (10) haben und in einem Winkel Θ, der nicht Null ist, bezüglich einer Normalen (20) zu dem Array (10) gerichtet sind, durch Ansteuern einer zweiten Gruppe von Wandlerelementen, die zumindest einen Teil der ersten Gruppe von Wandlerelementen umfassen, und wobei das Sektorabtastmuster (16, 18) und das lineare Abtastmuster (14) aneinandergrenzen, um ein zusammengesetztes Abtastmuster (12) zu bilden; und einen Empfänger (64) zum Empfangen von Ultraschallechos mit dem Array (10) von Fokuspunkten auf den parallelen Linien (26, 28) und den Sektorlinien (33, 35) und zum Erzeugen von Signalen, die eine Abbildung entlang der parallelen Linien und der Sektorlinien darstellen.
Ultraschallabbildungsscanner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Linien ein lineares Abtastmuster (14) definieren; daß die Sektorlinien (33, 35) ein Sektorabtastmuster (16, 18) definieren, und wobei das Sektorabtastmuster (16, 18) und das lineare Abtastmuster (14) aneinandergrenzen, um ein zusammengesetztes Abtastmuster (12) zu bilden; und daß der Ultraschallabbildungsscanner ferner folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Verändern der Weite der Sektoröffnung (40, 42) und der Weite des linearen Abtastmusters (14) in Abhängigkeit von der Tiefe des zu untersuchenden Gebietes.