DE602004002523T2

DE602004002523T2 - Diagnostische ultraschall-bildgebende Vorrichtung mit einem 2D Schallkopf mit variablen Subarrays

Info

Publication number: DE602004002523T2
Application number: DE602004002523T
Authority: DE
Inventors: c/o Aloka Co. Hideki Tokyo Takeuchi
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2024-06-16
Also published as: DE602004002523D1; EP1491913A3; US7217243B2; CN1575772A; EP1491913B1; US20040267135A1; CN1575772B; EP1491913A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine diagnostische Ultraschallvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Geräte werden auf dem Gebiet der ärztlichen Behandlung verwendet. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kanalreduktionstechnik.
Gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 weist die diagnostische Ultraschallvorrichtung einen 2D-Arraywandler, zusammengesetzt aus einer Vielzahl an Wandlerelementen, die in eine Vielzahl an 2D-Subarrays unterteilt sind; eine Gruppenbestimmungssektion zum Festlegen einer Vielzahl an Gruppen mit Bezug auf eine Vielzahl an Wandlerelementen innerhalb jedem Subarray gemäß einer Strahlausbildungsrahmenbedingung, wobei die Gruppenbestimmungssektion die Anzahl an jede der Gruppen bildenden Wandlerelementen variieren kann; eine Übertragersektion zum Versorgen der Vielzahl an Gruppen mit einer Vielzahl an Übertragungssignalen, die in Bezug auf jedes Subarray festgelegt sind; und eine Empfängersektion zum Verarbeiten einer Vielzahl an Gruppenempfangssignalen, entsprechend der Vielzahl an Gruppen, die in Bezug auf jedes Subarray festgelegt sind, auf; wobei die Gruppenbestimmungssektion eine Vielzahl an Empfangssignalen für jede Gruppe addiert, um eine Empfangskanalreduktion zum Zeitpunkt des Empfangs durchzuführen, und ein identisches Übertragungssignal an eine Vielzahl an Wandlerelementen parallel für jede Gruppe ausgibt, um eine Aussendekanalreduktion zum Zeitpunkt des Sendens durchzuführen.
Beschreibung des Stands der Technik
Diagnostische Ultraschallvorrichtungen werden auf dem Gebiet der ärztlichen Behandlung zum Zweck der Diagnose von Erkran kungen eines lebenden Körpers (Patient) verwendet. Insbesondere senden diagnostische Ultraschallvorrichtungen einen Ultraschallimpuls zu einem lebenden Körper und empfangen eine reflektierte Welle davon zum Bilden eines Ultraschallbilds auf der Basis eines durch die empfangene reflektierte Welle erhaltenen Empfangssignals. Eine typische diagnostische Ultraschallvorrichtung umfasst einen Vorrichtungskörper (Haupteinheit) und eine mit dem Vorrichtungskörper verbundene Sonde (Sondeneinheit). Die Sonde umfasst im Allgemeinen einen Sondenkopf, ein Kabel und ein Anschlussteil.
Ein innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellter Arraywandler (Wandlerarray) ist aus einer Vielzahl an Wandlerelementen zusammengesetzt. Neuerdings wird der Arraywandler tendenziell durch ein Mehrfachelement gebildet. Eine Vielfalt an 2D-Arraywandlern, die ein zweidimensionales Abtasten einer Ultraschallwelle zum Bilden eines dreidimensionalen Raums bewirken, wird in die praktische Verwendung umgesetzt. Unter diesen befinden sich 2D-Arraywandler, die mehrere tausend Wandlerelemente umfassen.
Ist eine Signalleitung unabhängig für jedes der einen Arraywandler bildenden Wandlerelemente bereitgestellt, muss eine große Anzahl an Signalleitungen für den gesamten Arraywandler angeschlossen werden. In einer derartigen Struktur wird der Durchmesser des sich vom Sondenkopf erstreckenden Sondenkabels (ein Kabel, das eine Vielzahl an Signalleitungen einschließt) sehr groß und erhöht sich auch die Anzahl an Anschlüssen (Pins) des am Ende des Sondenkabels bereitgestellten Anschlussteils. Da es zudem nötig ist, einen Sender und einen Empfänger für jedes Wandlerelement vorzusehen, weisen die Übertragersektion und die Empfängersektion einen erhöhten Schaltungsumfang auf. Demgemäß bestand bei der Entwicklung von mehrere Wandlerelemente umfassenden Arraywandlern der Bedarf, dass sowohl der Durchmesser des Sondenkabels als auch die Anzahl an Kanälen (die Anzahl an Sendern und Empfängern) reduziert werden.
Die japanische Patentoffenlegung Nr. 2001-104303 offenbart eine Struktur, in welcher eine Vielzahl an Wandlerelementen fest mit einer einzigen gemeinsamen Signalleitung verbunden ist (siehe 2 und 3 der Veröffentlichung). Die japanische Patentoffenlegung Nr. 2001-276064 offenbart eine Struktur, in welcher zwei Phaseneinstellungs- und -additionsschaltungen (oder Strahlausbildungsschaltungen) in Stufen bereitgestellt sind. Die japanische Patentoffenlegung Nr. Hei 9-322896 offenbart in 6, dass eine Vielzahl an Gruppen für einen 2D-Arraywandler starr festgelegt ist, dass eine Vielzahl an ersten Strahlausbildern mit der Vielzahl an Gruppen verbunden ist, und dass eine Vielzahl an zweiten Strahlausbildern im anschließenden Schritt der Vielzahl an ersten Strahlausbildern bereitgestellt ist. Keines dieser Dokumente beschreibt jedoch, dass eine Vielzahl an Gruppen für jede der auf dem 2D-Arraywandler bereitgestellten Subarrays dynamisch festgelegt ist, oder dass eine Kanalreduktion unter Verwendung von jeder dieser Gruppen durchgeführt wird. US-Patent Nr. 5832923 offenbart, dass eine Vielzahl an 2D-Subarrays auf einem 2D-Arraywandler definiert ist, und dass eine Vielzahl an Gruppen auf jedem Subarray definiert ist. In diesem Patent ist jedoch die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen unter einer Vielzahl an Gruppen identisch. Demgemäß beschreibt dieses Dokument nicht das Merkmal des Variierens der Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen gemäß der Strahlrichtung.
US-5,563,346 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbilden eines Gegenstands unter Verwendung von Ultraschall. Wandlerelemente eines zweidimensionalen Arrays sind zum Bilden von Subarrays miteinander verbunden. Die Wandlerelemente von jedem Subarray werden im Sendemodus mit derselben Zeitverzögerung angetrieben und im Empfangsmodus gemeinsam ausgelesen. Auf diese Weise wird die Anzahl an erforderlichen Zeitverzögerungen reduziert und störende Kapazitäten an den Signalleitungen abgeschwächt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
(1)
Eine wie vorstehend dargelegte erfindungsgemäße diagnostische Ultraschallvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sondeneinheit und ein Vorrichtungskörper, mit dem die Sondeneinheit lösbar verbunden ist, bereitgestellt sind; wobei die Empfängersektion aufweist: eine Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen, die entsprechend der Vielzahl an Subarrays bereitgestellt sind, wobei jede Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren in Bezug auf eine Vielzahl an Gruppenempfangssignalen durchführt, um ein angepasstes und addiertes Subphasensignal auszugeben; und wobei mindestens eine Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung zum Durchführen eines Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahrens in Bezug auf eine Vielzahl an von der Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen ausgegebenen durch Subphasen eingestellten und addierten Signalen; wobei der Arraywandler, die Gruppenbestimmungssektion und die Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen innerhalb der Sondeneinheit bereitgestellt sind; und wobei die mindestens eine Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung innerhalb des Vorrichtungskörpers bereitgestellt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt vorteilhaft eine diagnostische Ultraschallvorrichtung bereit, an dem ein die Kanalreduktion betreffendes neues und bevorzugtes Verfahren angewandt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt vorteilhaft auch eine diagnostische Ultraschallvorrichtung bereit, in welchem ein dünnes Sondenkabel verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft auch die Reduktion von Nebenkeulen, die die Qualität eines Ultraschallbilds vermindern.
Mit der vorstehenden Struktur ist eine Vielzahl an Subarrays in Bezug auf den Arraywandler und eine Vielzahl an Gruppen in Bezug auf jedes Subarray definiert. Wird eine bestimmte Gruppe durch eine Vielzahl an Wandlerelementen gebildet, werden diese Wandlerelemente mit einem gemeinsamen Übertragungssignal versorgt. Wenn eine Gruppe durch eine Vielzahl an Wandlerelementen gebildet wird, werden ferner von der Vielzahl an Wandlerelementen ausgegebene Empfangssignale vereinigt, wodurch sie ein Gruppenempfangssignal bilden. Folglich kann die Anzahl an durch die Übertragersektion (Sendemittel) zu erzeugenden Übertragungssignale und die Anzahl an durch die Empfängersektion (Empfangsmittel) zu verarbeitenden Empfangssignale reduziert werden. Mit anderen Worten kann die Kanalreduktion einfach erzielt werden.
Das Subarraymuster auf dem Arraywandler ist fest definiert oder dynamisch variabel. Jede Gruppe wird normalerweise durch eine Vielzahl an Wandlerelementen gebildet. Jedoch kann eine Gruppe, die durch ein einzelnes Wandlerelement gebildet ist, unter der Vielzahl der Gruppen vorliegen. Es ist erwünscht, die Form einer Vielzahl an Gruppen (Gruppenmuster) gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung (wie z.B. die Strahlscanrichtung und das erforderliche Strahlprofil) anpassbar zu variieren. In einem derartigen Fall ist es erwünscht, die Anzahl an eine Gruppe bildenden Wandlerelementen anpassbar festzulegen. Erfindungsgemäß ist der Arraywandler ein 2D-Arraywandler und jedes Subarray ein 2D-Subarray. Die Empfängersektion kann aus einem Subabschnitt und einem Hauptabschnitt zusammengesetzt sein. Gleichermaßen kann die Übertragersektion aus einem Subabschnitt und einem Hauptabschnitt zusammengesetzt sein. Alle Wandlerelemente innerhalb jedes Subarrays können als wirkende Wandlerelemente (d.h. Wandlerelemente, die das Senden und den Empfang von Ultraschall bewirken) verwendet werden, oder eine Vielzahl an nicht wirkenden Wandlerelementen (d.h. Wandlerelemente die kein Senden und Empfangen von Ultraschall bewirken) kann für alle oder einen Teil der Subarrays definiert sein.
Vorzugsweise weist die Gruppenbestimmungssektion eine Schaltschaltung auf und addiert die Schaltschaltung eine Vielzahl an Empfangssignalen für jede Gruppe, um zum Zeitpunkt des Empfangs eine Empfangskanalreduktion durchzuführen, und gibt parallel für jede Gruppe ein identisches Übertragungssignal an eine Vielzahl an Wandlerelemente aus, um eine Aussendekanalreduktion zum Zeitpunkt des Sendens durchzuführen.
Vorzugsweise ist der Schalkreis eine Schaltmatrixschaltung zum selektiven Verbinden einer Vielzahl an Wandlerelementen innerhalb jedes Subarrays mit einer Vielzahl an Gruppensignalleitungen. Die Schaltmatrixschaltung verbindet jedes Wandlerelement innerhalb jedes Subarrays zu einer Gruppensignalleitung, ausgewählt aus der Vielzahl der Gruppensignalleitungen, und der Matrixschalkreis kann eine gewünschte Anzahl an Wandlerelementen mit jeder Gruppensignalleitung verbinden. Mit dieser Struktur wird eine Vielzahl an Gruppensignalleitungen im Allgemeinen durch die Anzahl an Signalleitungen gebildet, die gleich der an jedem Subarray festgelegten Anzahl an Gruppen ist. Vorzugsweise weist die Schaltmatrixschaltung eine große Anzahl an Schaltern auf, die an entsprechenden Verbindungen zwischen einer Vielzahl an Gruppensignalleitungen und einer Vielzahl an Signalleitungen, die sich von einer Vielzahl an Wandlerelementen erstrecken, bereitgestellt sind. Mit der EIN/AUS-Funktion dieser Schaltungen wird die Gruppierung durchgeführt.
Vorzugsweise variiert die Schaltmatrixschaltung die Anzahl an gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung mit jeder Gruppensignalleitung verbunden Wandlerelemente. Vorzugsweise ist eine Vielzahl an jedes Subarray bildenden Wandlerelementen in eine Vielzahl an wirkenden Wandlerelementen und ein oder eine Viel zahl an nicht wirkenden Wandlerelementen gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung eingeordnet und ist die Vielzahl an wirkenden Wandlerelementen mit der Vielzahl an Gruppensignalleitungen verbunden. Vorzugsweise ist ferner ein Mittel zum Durchführen der Gewichtung in Bezug auf jedes der Gruppenempfangssignale gemäß der Anzahl an jede Gruppe formenden Wandlerelementen bereitgestellt.
Vorzugsweise sind der Arraywandler und die Gruppenbestimmungssektion innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellt. Vorzugsweise ist ferner die Übertragersektion innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellt. Mit dieser Struktur kann die Anzahl einer das Sondenkabel bildenden Vielzahl an Signalleitungen reduziert werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Empfängersektion eine Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen, die entsprechend der Vielzahl an Subarrays bereitgestellt sind, wobei jede Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren mit Bezug auf die Vielzahl an Gruppenempfangssignalen durchführt, um ein angepasstes und addiertes Subphasensignal auszugeben, und mindestens eine Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung zum Durchführen eines Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahrens in Bezug auf eine Vielzahl an von der Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen ausgegebenen durch Subphasen eingestellte und addierte Signale.
Mit der vorstehenden Struktur wird, nachdem das Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren für jedes Subarray durchgeführt wurde, das Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahren in Bezug auf eine Vielzahl an durch Subphasen eingestellte und addierte Signale durchgeführt. Die Anzahl an Signalen wird schrittweise durch eine Vielzahl an Stufen, umfassend Gruppierung, Subphaseneinstellung und -addition und Hauptphaseneinstellung und -addition, wie vorstehend beschrie ben, verringert und schließlich wird ein Signal (ein durch Hauptphasen eingestelltes und addiertes Signal) für einen Empfangsstrahl erhalten. Hier bedeutet ein Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren (oder ein Strahlausbildungsverfahren) ein Verfahren, in welchem jedes der Vielzahl an Signalen zuerst durch Phasen eingestellt (verzögert) wird und die erhaltenen Signale dann miteinander addiert werden.
Erfindungsgemäß sind der Arraywandler, die Gruppenbestimmungssektion und die Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellt. Mit dieser Struktur kann die Anzahl der das Sondenkabel bildenden Signalleitungen weiter reduziert werden.
Vorzugsweise umfasst die Empfängersektion ferner eine Vielzahl an Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen, so dass eine Vielzahl an Empfangsstrahlen gleichzeitig durch ein Empfangsverfahren ausgebildet werden kann. Die gleichzeitige Bildung einer Vielzahl an Empfangsstrahlen ermöglicht die Erhöhung der Rahmengeschwindigkeit oder der Volumengeschwindigkeit. Selbst wenn eine Vielzahl an Empfangsstrahlen ausgebildet wird, kann eine einzelne Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung oder dergleichen unter der Vielzahl an Empfangsstrahlen aufgeteilt werden.
Vorzugsweise umfasst die Gruppenbestimmungssektion eine Vielzahl an Schaltschaltungen, die entsprechend der Vielzahl an Subarrays bereitgestellt sind, und jede Schaltschaltung gruppiert m Wandlerelemente innerhalb jedes Subarrays in n (1 < n < m) Gruppen. Hier sind die Anzahl m an Wandlerelementen innerhalb eines Subarrays (oder die Anzahl m an wirkenden Wandlerelementen innerhalb eines Subarrays), die Anzahl n an Gruppen für jedes Subarray und die Anzahl k an Subarrays, die nachstehend beschrieben werden, ganze Zahlen mit einer Beziehung von 1 < n < m und k ist 2 oder größer.
Vorzugsweise ändert die Gruppenbestimmungssektion dynamisch ein Gruppenbestimmungsmuster für jedes Subarray gemäß einer Strahlscanrichtung, die als die Strahlausbildungsrahmenbedingung vorgegeben ist. Vorzugsweise umfasst die Änderung eines Gruppenbestimmungsmusters das Ändern einer Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen und das Ändern einer Form jeder Gruppe. Vorzugsweise umfasst die Änderung eines Gruppenbestimmungsmusters ferner das Ändern, ob ein oder eine Vielzahl an nicht wirkenden Wandlerelementen in jedem Subarray umfasst ist oder nicht.
Die Gruppenbestimmungssektion (oder das Gruppenfestlegungsmittel) wird vorzugsweise durch eine Schaltschaltung, wie ein Multiplexer und eine Matrixschaltung gebildet. Eine Vielzahl an von einer Vielzahl von Wandlerelementen gespeisten Empfangssignalen wird einfach an Gruppeneinheiten an der Gruppenbestimmungssektion durch elektrische Verbindung einer Vielzahl an Signalleitungen addiert (drahtgebundene Addition). Jedoch kann, falls nötig, eine gewichtete Addition oder dergleichen durchgeführt werden.
(2)
Eine andere diagnostische Ultraschallvorrichtung umfasst (a) einen Sondenkopf, (b) einen innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellten Arraywandler, der durch eine Vielzahl an Wandlerelementen, die in k (1 < k) Subarrays unterteilt sind, gebildet ist, (c) eine innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellte Gruppenbestimmungssektion zum Festlegen von n Gruppen in Bezug auf m Wandlerelemente innerhalb jedes Subarrays, in welchem 1 < n < m gemäß einer Strahlausbildungsrahmenbedingung ist, wobei die Gruppenbestimmungssektion die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen variieren kann, (d) Sendeschaltungen, wobei die Anzahl an Sendeschaltungen k ist, die entsprechend den k Subarrays innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellt sind, wobei jede Sendeschaltung n Übertragungssignale zu n Gruppen speist, die für das entsprechende Subarray festgelegt sind, und (e) Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen, wobei die Anzahl an Subphaseneinstel lungs- und -additionsschaltungen k ist, die entsprechend den k Subarrays innerhalb des Sondenkopfs bereitgestellt sind, wobei jede Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren in Bezug auf n Gruppenempfangssignale durchführt und ein angepasstes und addiertes Subphasensignal ausgibt.
Vorzugsweise ist ferner ein oder eine Vielzahl an Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen zum Durchführen eines Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahrens in Bezug auf k durch Subphasen eingestellte und addierte Signale, die von den k Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen ausgegeben werden, bereitgestellt. Vorzugsweise addiert die Gruppenbestimmungssektion eine Vielzahl an Empfangssignalen, die von der Vielzahl an Wandlerelementen, die eine Gruppe zum Erzeugen eines Gruppenempfangssignals zum Zeitpunkt des Empfangs bilden, ausgegeben werden, und speist zum Zeitpunkt des Sendens ein identisches Signal parallel zu der Vielzahl an die Gruppe bildenden Wandlerelemente. Vorzugsweise umfasst die Gruppenbestimmungssektion eine Schaltmatrixschaltung und kann die Schaltmatrixschaltung eine gewünschte Anzahl an Wandlerelementen mit einer Gruppensignalleitung verbinden.
(3)
Noch eine andere diagnostische Ultraschallvorrichtung umfasst (A) eine erste Einheit, die als Sondenkopf dient, und (B) eine zweite mit der ersten Einheit über ein Sondenkabel verbundene Einheit, wobei die erste Einheit (a) einen Arraywandler, der durch eine Vielzahl an Wandlerelementen, die in eine Vielzahl an Subarrays unterteilt sind, gebildet ist, und (b) eine Gruppenbestimmungssektion zum Festlegen einer Vielzahl an Gruppen mit Bezug auf eine Vielzahl an Wandlerelementen innerhalb jedes der Subarrays gemäß einer Strahlformungsbedingung, umfasst, wobei die Gruppenbestimmungssektion die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen variieren kann, und wobei die zweite Einheit (c) eine Übertragersektion zum Speisen einer Vielzahl an Übertragungssignalsätzen über das Sondenkabel zu der Gruppenbestimmungssektion umfasst, und (d) eine Empfängersektion zum Verarbeiten einer Vielzahl an von der Gruppenbestimmungssektion über das Sondenkabel gespeisten Gruppenempfangssignalsätzen.
Mit der vorstehenden Struktur ist mit Bezug auf den Arraywandler eine Vielzahl an Subarrays und eine Vielzahl an Gruppen mit Bezug auf jedes Subarray definiert. Wird eine bestimmte Gruppe durch eine Vielzahl an Wandlerelementen gebildet, wird ein gemeinsames Übertragungssignal zu diesen Wandlerelementen gespeist. Wird ferner eine Gruppe durch eine Vielzahl an Wandlerelementen gebildet, wird eine Vielzahl an von der Vielzahl an Wandlerelementen ausgegebenen Empfangssignalen kombiniert, um dadurch ein Gruppenempfangssignal zu bilden. Folglich kann die Anzahl an durch die Übertragersektion zu bildenden Übertragungssignalen und die Anzahl an durch die Empfängersektion zu verarbeitenden Empfangssignalen reduziert werden. Mit anderen Worten kann eine Kanalreduktion einfach erzielt werden. Durch Variieren der Anzahl an Wandlerelementen, die jede Gruppe gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung bilden, kann ein bevorzugter Ultraschallstrahl gebildet werden. Ein oder eine Vielzahl an nicht wirkenden Wandlerelementen kann innerhalb jedes Subarrays gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung definiert sein.
Die zweite Einheit entspricht einem Anschlussteil des Sondenkabels und des Vorrichtungskörpers, oder des Vorrichtungskörpers. Im ersteren Fall kann ein Teil oder die gesamte Übertragersektion oder ein Teil oder die gesamte Empfängersektion innerhalb des Anschlussteils bereitgestellt sein.
Vorzugsweise umfasst die Empfängersektion eine Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen, mit der Maßgabe, dass sie der Vielzahl an Subarrays entspricht, wobei jede Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren mit Bezug auf einen Satz an dazu eingegebenen Gruppenempfangssignalen durchführt und ein angepasstes und addiertes Subphasensignal aus gibt, und eine Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung zum Durchführen eines Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahrens in Bezug auf eine Vielzahl an von der Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen ausgegebenen durch Subphasen eingestellten und addierten Signale.
Mit der vorstehenden Struktur wird, nachdem das Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren für jedes Subarray durchgeführt wurde, das Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahren in Bezug auf die Vielzahl an durch Subphasen eingestellten und addierten Signalen durchgeführt. Die Anzahl an Signalen wird durch eine Vielzahl an Stufen, umfassend Gruppierung, Subphaseneinstellung und -addition und Hauptphaseneinstellung- und -addition, wie vorstehend beschrieben, schrittweise verringert, und schließlich wird ein Signal (ein durch Hauptphasen eingestelltes und addiertes Signal) für einen Empfangsstrahl erhalten.
Vorzugsweise weist die zweite Einheit ein Anschlusskabel und einen Vorrichtungskörper auf und zumindest die Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen ist innerhalb des Anschlusskabels enthalten. Vorzugsweise ist ferner die Übertragersektion innerhalb des Anschlusskabels bereitgestellt. Wird die Subphaseneinstellung und -addition und -erzeugung des Übertragungssignals innerhalb des Anschlusskabels durchgeführt, ist es auch möglich, eine dreidimensionale Ultraschalldiagnose durch Verbinden des Anschlusskabels mit dem im Vorrichtungskörper in einem herkömmlichen diagnostischen Ultraschallvorrichtung bereitgestellten Sondenverbindungsteil durchzuführen.
Vorzugsweise weist die zweite Einheit einen Vorrichtungskörper auf und sind die Übertragersektion und die Empfängersektion innerhalb des Vorrichtungskörpers bereitgestellt.
Vorzugsweise umfasst die Gruppenbestimmungssektion eine Vielzahl an Schaltschaltungen zum Gruppieren von m Wandler elementen innerhalb jedes Subarrays in n Gruppen, wobei 1 < n < m. Hier sind die ein Subarray bildende Anzahl m an Wandlerelementen, die Anzahl n an Gruppen für jedes Subarray und die Anzahl k an nachstehend beschriebenen Subarrays ganze Zahlen mit einer Beziehung von 1 < n < m, und k ist 2 oder größer.
Vorzugsweise ist jedes der m Wandlerelemente ein wirkendes Wandlerelement und umfasst jedes Subarray zusätzlich zu den m wirkenden Wandlerelementen ein oder eine Vielzahl an nicht wirkenden Wandlerelementen gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung.
Vorzugsweise wird zwischen der ersten Einheit und der zweiten Einheit ein Übertragungssignal als Spannungssignal übertragen und wird ein Empfangssignal als Stromsignal übertragen. Das Übertragungssignal kann ein Signal mit etwa 100 V oder ein Signal vom Niederspannungstyp mit etwa einigen V bis mehrere zehn V sein. Im letzteren Fall wird, da jedes Wandlerelement vorzugsweise vom Niederimpedanztyp ist, z.B. ein Laminierverfahren bei der Herstellung des Arraywandlers verwendet. Ist ein Empfangssignal ein Stromsignal, können durch die Kapazität der Signalleitung verursachte Probleme der Dämpfung und des Abfalls von Frequenzcharakteristika eliminiert oder reduziert werden. Eine Zweiwege-Übertragungsschaltung (eine Eingang-Ausgang-Schaltung) kann an beiden Enden der Signalleitung oder am Ende der Signalleitung an der Geräteseite bereitgestellt sein.
Vorzugsweise ist jede der Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen eine analoge Phaseneinstellungs- und -additionsschaltung die eine Verzögerungsleitung umfasst. Vorzugsweise ist jede der Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen eine digitale Phaseneinstellungs- und -additionsschaltung. Vorzugsweise ist jede der Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen eine ein CCD aufweisende Phaseneinstellungs- und -additionsschaltung.
(4)
Eine diagnostische Ultraschallvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist (A) eine erste Einheit, die als Sondenkopf dient, und (B) eine zweite Einheit, die über eine Gruppe an Signalleitungen mit der ersten Einheit verbunden ist, auf, wobei die erste Einheit (a) einen durch eine Vielzahl an in k (1 < k) Subarrays unterteilten Wandlerelementen gebildeten Arraywandler und (b) eine Gruppenbestimmungssektion zum Festlegen von n Gruppen mit Bezug auf m Wandlerelemente innerhalb jedem der Subarrays gemäß einer Strahlausbildungsrahmenbedingung einschließt, wobei 1 < n < m, wobei die Gruppenbestimmungssektion die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen variieren kann und wobei die zweite Einheit (c) eine Übertragersektion zum Speisen von k Sätzen an Übertragungssignalen zur Gruppenfestlegungseinheit über die Gruppe an Signalleitungen und (d) eine Empfängersektion zum Verarbeiten von k Sätzen an von der Gruppenbestimmungssektion über die Gruppe an Signalleitungen zugeführten Gruppenempfangssignalen umfasst, wobei (e) jeder Satz an Übertragungssignalen durch n Übertragungssignale gebildet wird und (f) jeder Satz an Gruppenempfangssignalen durch n Gruppenempfangssignale gebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden auf der Basis der folgenden Zeichnungen weiter detailliert beschrieben, wobei:
1 ein Blockdiagramm ist, das eine erste Ausführungsform eine diagnostischen Ultraschallvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Schaltdiagramm ist, das eine Beispielsstruktur einer Subsende-/-empfängersektion von 1 darstellt;
3 eine Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Arraywandler und einem Subarray darstellt;
4 ein erstes Beispiel für die Gruppierung von Mustern auf dem Subarray darstellt;
5 ein zweites Beispiel für die Gruppierung von Mustern auf dem Subarray darstellt;
6 ein drittes Beispiel für die Gruppierung von Mustern auf dem Subarray darstellt;
7 eine Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einer Hauptverzögerung (Hauptverzögerungsbetrag) und einer Subverzögerung (Subverzögerungsbetrag) erklärt;
8 eine Ansicht ist, die einen Zustand darstellt, in dem 16 Empfangsstrahlen gleichzeitig mit Bezug auf einen Sendestrahl ausgebildet werden;
9 eine Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen der Sendestrahladresse und den für jedes Subarray bestimmte Betriebsbedingungen darstellt;
10 eine Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen der Sendestrahladresse und einem Satz an Hauptverzögerungsbeträgen für jeden Empfangsstrahl darstellt;
11 ein Blockdiagramm ist, das eine zweite Ausführungsform einer diagnostischen Ultraschallvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ein Blockdiagramm ist, das ein anderes Beispiel einer diagnostischen Ultraschallvorrichtung darstellt;
13 eine erste Beispielstruktur einer Kanalreduktionseinheit und eines Sende-/Empfangsmoduls ist;
14 eine zweite Beispielstruktur einer Kanalreduktionseinheit und eines Sende-/Empfangsmoduls ist;
15 eine dritte Beispielstruktur einer Kanalreduktionseinheit und eines Sende-/Empfangsmoduls ist;
16 eine vierte Beispielstruktur einer Kanalreduktionseinheit und eines Sende-/Empfangsmoduls ist;
17 eine fünfte Beispielstruktur einer Kanalreduktionseinheit und eines Sende-/Empfangsmoduls ist; und
18 ein Blockdiagramm ist, das eine Gesamtstruktur einer diagnostischen Ultraschallvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
19 ein anderes Beispiel für die Gruppierung von Mustern auf dem Subarray zeigt; und
20 noch ein anderes Beispiel für die Gruppierung von Mustern auf dem Subarray zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 bis 10 und 18 bis 20 zeigen eine erste Ausführungsform und 11 bis 17 zeigen eine zweite Ausführungsform und ein anderes Beispiel. Auf 3 bis 10 und 19 und 20 wird ebenfalls für die Zwecke des Verständnisses der zweiten Ausführungsform und des anderen Beispiels Bezug genommen. Mit anderen Worten wird auf jede Ausführungsform dasselbe Kanalreduktionsverfahren angewandt.
Mit Bezug zuerst auf 18 wird eine Basisstruktur einer diagnostischen Ultraschallvorrichtung gemäß einer ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die diagnostische Ultraschallvorrichtung ist aus einer Sonde (Sondeneinheit) 240 und einem Vorrichtungskörper 242 zusammengesetzt. Die Sonde 240 schließt einen Sondenkopf 244, ein Sondenkabel 246 und ein Anschlusskabel (nicht dargestellt) ein. Der Vorrichtungskörper 242 umfasst einen Sende-/Empfangssteuerabschnitt 248, eine Empfängersektion 250, ein Signalverarbeitungsmodul 252, einen Bildformungsabschnitt 254 und ein Display 256. Der Sondenkopf 244 sendet und empfängt Ultraschall. Ein Empfangssignal, das durch Senden und Empfangen von Ultraschall erhalten wird, wird dann durch die Empfängersektion 250 und das Signalverarbeitungsmodul 252 in den Bildformungsabschnitt 254 eingegeben. Der Bildformungsabschnitt 254 bildet ein Ultraschallbild auf der Basis des empfangenen Signals. Das Ultraschallbild wird auf dem Bildschirm des Displays 256 angezeigt. Zweidimensionale Tomographiebilder, zweidimensionale Blutstrombilder und dreidimensionale Bilder befinden sich unter den Bildern, die gemeinsam als Ultraschallbilder bekannt sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden die von einem dreidimensionalen Raum in einem lebenden Körper erhaltenen Volumendaten einem Volumenwiedergabeverfahren unterzogen, um ein dreidimensionales Bild zu bilden. Viele andere Verfahren zum Bilden eines dreidimensionalen Bildes sind ebenfalls bekannt.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Hauptteils in der ersten Ausführungsform darstellt. Wie vorstehend mit Bezug auf 18 beschrieben, ist eine diagnostische Ultraschallvorrichtung aus einer Sondeneinheit und einem Vorrichtungskörper 12 zusammengesetzt. Die Sondeneinheit schließt einen Sondenkopf 10, ein Sondenkabel 14 und ein nicht dargestelltes Anschlusskabel ein. Das Anschlusskabel ist mit dem Vorrichtungskörper 12 lösbar verbunden, der mit einem Anschlussteil für ein Sondenanschlussteil versehen ist.
Der Sondenkopf 10. wird in Kontakt mit einer Oberfläche z.B. einem lebenden Körper verwendet und sendet einen Ultraschall impuls und empfängt eine davon reflektierte Welle in einem derartigen Kontaktzustand. Der Sondenkopf 10 umfasst einen 2D-(zweidimensionalen) Arraywandler 16, der aus einer Vielzahl an zweidimensional angeordneten Wandlerelementen 16a zusammengesetzt ist. Der 2D-Arraywandler 16 erzeugt einen Ultraschallstrahl, der in einer zweidimensionalen Weise elektronisch abgetastet wird. Das elektronische Abtastverfahren schließt in diesem Falle elektronische Sektorabtastung, elektronische Linearabtastung und dergleichen ein. Mit der zweidimensionalen elektronischen Abtastung eines Ultraschallstrahls, wird ein dreidimensionaler Raum, (dreidimensionaler Echodatenerfassungsraum) gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der 2D-Arraywandler 16 aus etwa viertausend Wandlerelementen 16a zusammengesetzt.
Eine Vielzahl an 2D Subarrays ist mit Bezug auf den 2D-Arraywandler 16 (die weiter mit Bezug auf 3 beschrieben werden) definiert. Diese Subarrays 18 sind derart definiert, dass sie auf dem 2D Arraywandler 16 eng miteinander verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist eine Vielzahl an Subarrays eine rechteckige Form auf. Obwohl die Position und die Gestalt von jedem Subarray fest bestimmt sind, können sie anpassbar geändert werden.
Der Sondenkopf 10 enthält eine Vielzahl an Subsende-/-empfängersektionen 20 (Einschwinger-Prüfkopf). In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Subarrays 18 und die Subsende-/-empfängersektionen 20 einander auf einer eins zu eins Basis. In der vorliegenden Ausführungsform sind z.B. 128 Subarrays und 128 entsprechend Subsende-/-empfängersektionen 20 bereitgestellt. Wie nachstehend weiter mit Bezug auf 2 oder dergleichen beschrieben, ist jede Subsende-/-empfängersektion 20 der vorliegenden Ausführungsform mit einer Gruppenfestlegungsfunktion, einer Subphaseneinstellungs- und -additionsfunktion und einer Übertragungssignalerzeugungsfunktion versehen. Mit der Gruppenfestlegungsfunktion wird eine Vielzahl an Wandlerelementen (z.B. 16 Wandlerelemente) 16a, die ein Subarray 18 bilden, gruppiert oder in eine Vielzahl an Gruppen (z.B. 4 Gruppen) unterteilt. Jede Gruppe umfasst eine Vielzahl an Wandlerelementen (oder als Ausnahme ein einzelnes Wandlerelement). In der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl an Wandlerelementen, die jede Gruppe bildet, gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung variabel eingestellt (insbesondere die Strahlscanrichtung, die Strahlreflexionsrichtung (Steuerung) oder die Strahlform). Mit anderen Worten ist, während das Festlegungsmuster für eine Vielzahl an Subarrays fest ist, ist das Festlegungsmuster für eine Vielzahl an Gruppen innerhalb jedes Subarrays variabel. Durch Variieren der Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung kann eine Seitenkeule reduziert oder ein bevorzugtes Strahlprofil erhalten werden.
Mit der vorstehenden Gruppierung wird zum Zeitpunkt des Sendens ein einzelnes Übertragungssignal, welches zu Gruppeneinheiten gespeist wird, zu einem oder einer Vielzahl an Wandlerelementen, die eine spezifische Gruppe entsprechend dem Übertragungssignal bilden, gespeist. Normalerweise ist eine Gruppe aus zwei oder mehreren Wandlerelementen zusammengesetzt und wird ein einzelnes Übertragungssignal deshalb parallel zu den zwei oder mehreren Wandlerelementen gespeist. Zum Zeitpunkt des Empfangs wird andererseits ein einzelnes Gruppenempfangssignal für jede Gruppe erhalten. Da eine Gruppe normalerweise aus zwei oder mehreren Wandlerelementen zusammengesetzt ist, wird ein von einem Multiplexer ausgegebenes Gruppenempfangssignal, nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben, durch Addition von zwei oder mehreren von zwei oder mehreren Wandlerelementen ausgegeben Empfangssignalen erhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Addition (das Addieren) einer Vielzahl an für jede Gruppe erhaltenen Empfangssignale durch die Verbindung von einer Vielzahl an Signalleitungen in einem Multiplexer durchgeführt. Insbesondere wird eine Vielzahl an Empfangssignalen auf Grund der Verbindung einer Vielzahl an Signalleitungen, die sich von einer Vielzahl an Wandlerelementen erstrecken, miteinander addiert, wobei ein ein zelnes Gruppenempfangssignal erhalten wird. In einem derartigen Fall ist es natürlich möglich, eine gewichtete Addition einer Vielzahl an Empfangssignalen oder dergleichen durchzuführen. Gemäß der Strahlausbildungsrahmenbedingung kann ein oder eine Vielzahl an Wandlerelementen innerhalb des Subarrays als nicht wirkende Wandlerelemente (d.h. ein Wandlerelement, mit dem die Gruppensignalleitung nicht verbunden ist) bereitgestellt sein. In einem derartigen Fall wird eine Vielzahl an wirkenden Wandlerelementen (ein Wandlerelement mit dem die Gruppensignalleitung verbunden ist) innerhalb des Subarrays zum Bilden einer Vielzahl an Gruppen verwendet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung klar wird, wird mit der Gruppenfunktion von jeder Subsende-/-empfängersektion 20 eine Kanalreduktion für jedes Subarray erzielt. Zum Beispiel kann als Ergebnis der Gruppierung von 16 Wandlerelementen in 4 Gruppen ein Kanalreduktionsverhältnis von 1/4 realisiert werden. Zudem ist jede Subsende-/-empfängersektion 20 auch mit einer wie vorstehend beschriebenen Subphaseneinstellungs- und -additionsfunktion versehen und kann unter Verwendung dieser Funktion eine Kanalreduktion erzielen. Insbesondere werden 4 Gruppen an z.B. von jedem Subarray 18 erhaltenen Empfangssignale einem Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren innerhalb des Sondenkopfs 10 unterzogen, wodurch ein einiges angepasstes und addiertes Subphasensignal für jedes Subarray 18 erhalten wird. Mit anderen Worten gibt, wenn man seine Aufmerksamkeit auf das Verfahren eines Empfangssignals, während 16 durch 16 Wandlerelemente erzeugte Empfangssignale anfänglich für jedes Subarray erhalten wurden, richtet, jede Subsende-/-empfängersektion 20 nur ein einziges Empfangssignal (ein angepasstes und addiertes Subphasensignal) aus. Dies führt zu einem Kanalreduktionsverhältnis von 1/16 mit Bezug auf das Empfangsverfahren im Sondenkopf 10. Wie nachstehend beschrieben umfasst jede Subsende-/-empfängersektion 20 eine Anzahl an Sendern (z.B. 4 Sender) entsprechend der Anzahl an ein Subarray formenden Gruppen. Demgemäß werden zum Zeitpunkt des Sendens z.B. 16 Wandlerelemente durch z.B. 4 Übertragungssignale angetrieben. Insbesondere wird ein einzelnes Übertragungssignal für eine Gruppe erzeugt, und folglich werden 4 Übertragungssignale zu 4 Gruppen (d.h. 16 Wandlerelemente bilden das Subarray) gespeist. Hier wird ein Kanalreduktionsverhältnis von 1/4 erzielt.
Der Sondenkopf 10 weist einen Subsendesteuerabschnitt 22 zum Steuern des Sendebetriebs in der Vielzahl an Subsende-/-empfängersektionen 20 auf. Ferner weist der Sondenkopf 10 auch einen Subempfangssteuerabschnitt 24 zum Steuern der Empfangssignalverfahren in der Vielzahl an Subsende-/-empfängersektionen 20 auf. Diese Steuerabschnitte werden nachstehend weiter detailliert beschrieben. Ein Sondenkabel 14, umfassend eine Vielzahl an Signalleitungen 100 und eine oder eine Vielzahl an Steuerleitungen 102, ist zwischen dem Sondenkopf 10 und dem Vorrichtungskörper 12 bereitgestellt. Jede Signalleitung 100 ist mit einer spezifischen Subsende-/-empfängersektion 20 verbunden.
Die Struktur des Vorrichtungskörpers 12 wird beschrieben. Eine Vielzahl an (z.B. 128) durch Subphasen eingestellte und addierte Signale, die wie nachstehend beschrieben als Analogsignale ausgegeben werden, werden in eine Vielzahl an (z.B. 128) entsprechende A/D-Umwandler 26 eingegeben, in welchem jedes Eingabesignal in ein Digitalsignal umgewandelt wird. Die Ausgangssignale von den entsprechenden A/D-Umwandlern 26 werden parallel in einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten FIFO (first-in first-out) Speichern 28 gespeichert. In der vorliegenden Ausführungsform sind 16 FIFO-Speicher 28 für jedes Subarray 18 bereitgestellt, um durch ein Empfangsverfahren gleichzeitig 16 Empfangsstrahlen auszubilden. Eine Lesesteuerung wird mit Bezug auf jeden FIFO-Speicher 28 durch einen nachstehend beschriebenen Sende-/-Empfangssteuerabschnitt 32 durchgeführt. Der Sende-/-Empfangssteuerabschnitt 32 bestimmt einen Verzögerungsbetrag durch Steuern des Lesetimings mit Bezug auf jeden FIFO-Speicher 28.
Wie vorstehend. beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform 16 parallel zueinander angeordnete FIFO-Speicher 28 für jedes Subarray 18 bereitgestellt. In der anschließenden Stufe dieser FIFO-Speicher 28 sind 16 Additionsschaltungen 30 parallel zueinander angeordnet. Jede Additionsschaltung 30 addiert 16 von den entsprechenden 16 spezifischen FIFO-Speichern 28 ausgegebene Empfangssignale und gibt ein Empfangssignal 104, das durch Phasen eingestellt und addiert wurde, (ein durch Hauptphasen eingestelltes und addiertes Signal) aus. Mit anderen Worten sind in der vorliegenden Ausführungsform 16 digitale Hauptstrahlenausbildner (Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen) 27 innerhalb des Vorrichtungskörpers 12 bereitgestellt. Hier ist eine Strahlenausbildungstechnologie nicht auf die wie in 1 beschriebene digitale Strahlenausbildung beschränkt, und eine analoge Strahlenausbildung kann ebenfalls angewandt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Subphaseneinstellung und -addition innerhalb des Sondenkopfs 10 durchgeführt und wird eine Hauptphaseneinstellung und -addition innerhalb des Vorrichtungskörpers 12 durchgeführt. Mit den vorstehenden in zwei Stufen durchgeführten Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren wird schließlich ein Empfangsstrahl ausgebildet. Die elektronische Schaltung wie eine Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung kann ebenfalls innerhalb des Sondenanschlussteils (nicht dargestellt), wie nachstehend mit Bezug auf eine zweite Ausführungsform (11) beschrieben, bereitgestellt sein. Ferner kann die elektronische Schaltung, wie eine Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung ebenfalls innerhalb des Vorrichtungskörpers, wie nachstehend mit Bezug auf ein anderes Beispiel (12) beschrieben, bereitgestellt sein.
Der Sende-/Empfangssteuerabschnitt 32 innerhalb des Vorrichtungskörpers 12 arbeitet gemäß einem von einem Hauptsteuerabschnitt (nicht dargestellt) gespeisten Steuersignal 106, um den Betrieb von jedem in 1 dargestellten Element zu steuern. Insbesondere führt innerhalb des Vorrichtungskörpers 12 der Sende-/Empfangssteuerabschnitt 32 eine Schreibsteuerung und Lesesteuerung mit Bezug auf eine Vielzahl an FIFO-Speichern 28 durch und erzielt dadurch einen dynamischen Fokus beim Empfang. Ferner speist der Sende-/Empfangssteuerabschnitt 32 durch die Steuerleitung 102 ein Steuersignal zu dem Sondenkopf 10. Gemäß dem Steuersignal steuern der Subsendesteuerabschnitt 22 und der Subempfangssteuerabschnitt 24 den Betrieb einer Vielzahl an Subsende-/-empfängersektionen 20 innerhalb des Sondenkopfs 10. Das Steuersignal wird auch verwendet, um Muster im Gruppierungsverfahren auszuwählen, welches durch einen Multiplexer, wie nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben, durchgeführt wird. Es sollte angemerkt werden, dass eine Elektroenergieleitung und ein von dem Vorrichtungskörper 12 zum Sondenkopf 10 gespeistes Taktsignal nicht in 1 dargestellt sind.
2 stellt insbesondere eine spezifische Struktur einer bestimmten Subsende-/-empfängersektion 20 in der in 1 dargestellten Struktur dar. Die Vielzahl an Subsende-/-empfängersektionen 20 in 1 weist die gleiche Struktur auf. Wie vorstehend beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Subarray 18 durch 16 Wandlerelemente 16a gebildet. Ein Multiplexer 38 ist entsprechend einem Subarray 18 bereitgestellt. Der Multiplexer 38 ist eine als Schaltmittel dienende Schaltmatrix und weist die wie vorstehend beschriebene Gruppierungsfunktion auf. Der Multiplexer 38 führt ein Verbindungsverfahren zwischen 16 Anschlüssen, angeordnet an der Seite des Arraywandlers 16 (nämlich 16 Elementsignalleitungen) und 4 Anschlüssen, angeordnet an der Seite der Subsende-/-empfängersektion 20 (nämlich 4 Gruppensignalleitungen) durch. Mit dem Multiplexer 38 kann eine Vielfalt an Gruppenbestimmungsmustern (Gruppierungsmustern) auf den Subarray 18, wie nachstehend mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben, festgelegt werden. In 2 bezeichnet die Nummer 102c ein vom Vorrichtungskörper zum Multiplexer 38 gespeistes Steuersignal zum Auswählen des Schaltmusters. Alternativ dazu kann eine Vielzahl an Multiplexern durch eine einzige Schaltmatrixschal tung gebildet werden. Der Multiplexer 38 umfasst ferner eine Vielzahl an Schaltern (nicht dargestellt), die an Verbindungen zwischen den 16 Elementsignalleitungen und den 4 Gruppensignalleitungen bereitgestellt sind. Mit dem EIN/AUS-Betrieb von jedem dieser Schalter werden eine oder eine Vielzahl an Elementsignalleitungen mit jeder Gruppensignalleitung verbunden.
Die Subsende-/-empfängersektion 20 der vorliegenden Ausführungsform umfasst 4 Zweiwege-Übertragungsschaltungen (I/F Schaltungen oder Eingang/Ausgang-Schaltungen) 42, die zur Signalübertragung verwendet werden, eine Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 34 und eine Übertragersektion 36. In der vorliegenden Erfindung wirkt jede Zweiwege-Übertragungsschaltung 42 als ein/eine Impulsgeber/Kopfverstärkerschaltung. Insbesondere speist jede Zweiwege-Übertragungsschaltung 42 ein Übertragungssignal, gespeist von der Übertragersektion 36 zum Multiplexer 38, und gibt andererseits ein Empfangssignal, ausgegeben vom Multiplexer 38 an die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 34, aus. In diesem Fall ist es bevorzugt, ein Empfangssignal zwischen dem Subarray 18 und den 4 Zweiwege-Übertragungsschaltungen 42 in einem Strommodus und ein Übertragungssignal zwischen dem Subarray 18 und den 4 Zweiwege-Übertragungsschaltungen 42 in einem Spannungsmodus zu übertragen.
Die Übertragersektion 36 umfasst 4 Speicher (in diesem Fall 4 FIFO-Speicher) 56 und 4 D/A-Wandler 48. Jeder FIFO-Speicher 56 wirkt als Wellenformgenerator, und der Betrieb (insbesondere das Ausgabetiming) des FIFO-Speichers 56 wird durch den Subsendesteuerabschnitt 22 gesteuert. Insbesondere erzeugt jeder FIFO-Speicher 56 eine Übertragungssignalwellenform als Digitalsignal. Ein Übertragungssignal, das ein Digitalsignal ist, ausgegeben von jedem FIFO-Speicher 56, wird in einem D/A-Wandler 48 eingegeben, in welchem das eingegebene Digitalsignal in ein Analogsignal umgewandelt wird. Das Übertragungssignal, das nun ein Analogsignal ist, wird über die vorstehend beschriebene Zweiwege-Übertragungsschaltung 42 zum Multiplexer 38 übertragen. Der Multiplexer 38 bestimmt dann eines oder eine Vielzahl an Wandlerelementen, die die spezifische Gruppe entsprechend dem Übertragungssignal bilden, als Ziel des Signals. Auf diese weise werden 4 durch die Übertragersektion 36 erzeugte Übertragungssignale einzeln zu den entsprechenden der 4 Gruppen, die ein spezifisches Subarray 18 bilden, gespeist.
Die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 34 umfasst 4 A/D-Umwandler 46, 4 Speicher (in diesem Beispiel FIFO-Speicher) 50, eine Additionsschaltung 52 und einen D/A-Umwandler 54. Jeder A/D-Umwandler 46 wandelt ein eingegebenes Empfangssignal (ein Gruppenempfangssignal), das ein Analogsignal ist, in ein Digitalsignal um. Das nun in ein Digitalsignal umgewandelte Empfangssignal wird in dem entsprechenden FIFO-Speicher 50 temporär gespeichert und wird ausgelesen und an die Additionsschaltung 52 beim geeigneten Timing zur Phaseneinstellung gespeist. Die Additionsschaltung 52 addiert die 4 eingegebenen Empfangssignale. Das Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren ist so abgeschlossen. Das durch dieses Additionsverfahren erhaltene Subphaseneinstellungs- und -additionssignal (Digitalsignal) wird dann im D/A-Umwandler 54 in ein Analogsignal umgewandelt. Das durch Subphasen eingestellte und addierte Signal, das nun ein Analogsignal ist, wird an die Signalleitung 100 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben führt die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 34 einen Phaseneinstellungs- und -additionsbetrieb in einer ersten Stufe, nämlich einen Subphaseneinstellungs- und -additionsbetrieb durch und entspricht deshalb einem digitalen Substrahlenausbildner. Die Lesekontrolle wird z.B. mit Bezug auf die 4 Empfangssignale durch den Subempfangssteuerabschnitt 24 durchgeführt. Ein Steuersignal 102B zur Empfangssteuerung wird in den Subempfangssteuerabschnitt 24 eingegeben und ein Steuersignal 102A zur Sendesteuerung wird in den Subsendesteuerabschnitt 22 eingegeben.
Die Struktur der in 2 veranschaulichten Übertragersektion 36 ist lediglich ein Beispiel, und die Übertragersektion 36 kann z.B. durch eine Analogschaltung erzeugt werden. In jedem Fall wird die Verzögerungszeit für jedes Übertragungssignal derart eingestellt, dass ein Sendestrahl im 2D-Arraywandler 16 unter Verwendung eines von der Vorrichtungskörperseite als Bezug gespeisten Triggersignals ausgebildet wird.
Zum Beispiel ist es möglich, ein Übertragungssignal mit einem gewünschten Verzögerungsbetrag in Synchronisation mit einem Triggerimpuls durch geeignete Einstellung der Vorderenden der Speicherposition für das Übertragungssignal im FIFO-Speicher 56 und des Datenübertragungstimings des Übertragungssignals auszugeben. Ferner kann der Subempfangssteuerabschnitt 24 als Verzögerungsdatenspeicher gebildet sein.
3 zeigt den Arraywandler 16. Der Arraywandler 16 ist ein 2D-Arraywandler mit z.B. 50 Wandlerelementen in der X-Richtung und 50 Wandlerelementen in der Y-Richtung. Wie vorstehend beschrieben, ist eine Vielzahl an Subarrays in Bezug auf den Arraywandler definiert. Insbesondere weist jede der Mehrzahl an Subarrays eine rechteckige (quadratische) Form auf, und sie sind eng ohne Spalt dazwischen zu einander über den gesamten Bereich des Arraywandlers 16 definiert. 3 zeigt einen entsprechenden dieser Subarrays 18. Wie vorstehend beschrieben, ist eine Vielzahl an Gruppen für jedes Subarray festgelegt. Ein Sendeverzögerungsbetrag und ein Subempfangsverzögerungsbetrag gemäß der Fokus- und Strahlenlenkung sind an jeder Gruppe bereitgestellt. Hier ist ein Hauptempfangsverzögerungsbetrag für jedes Subarray bereitgestellt. Mit anderen Worten ist ein gemeinsamer Hauptempfangsverzögerungsbetrag für die gesamte Vielzahl an Wandlerelementen, die jedes Subarray bilden, bereitgestellt. Demgemäß ist der durch Addition des Subempfangsverzögerungsbetrags und des Hauptempfangsverzögerungsbetrags erhaltene Gesamtverzögerungsbetrag für die einzelnen Wandlerelemente bereitgestellt.
4 bis 6 zeigen Beispiele für Gruppenbestimmungsmuster für das Subarray. In der vorliegenden Ausführungsform ist dasselbe Gruppierungsmuster für eine Vielzahl an Subarrays festgelegt. Jedoch können verschiedene Gruppierungsmuster für alle oder für Teile der Subarrays zum Zeitpunkt von jeder Sendung eingestellt sein.
Im in 4 dargestellten Beispiel entspricht die Strahlscanrichtung (Strahlablenkungs(lenkungs)richtung) der X-Richtung. 4 Gruppen G1 bis G4 sind Seite an Seite entlang der X-Richtung definiert. Jede der Gruppen G1 bis G4 wird durch 4 in einer Linie entlang der Y-Richtung angeordnete Wandlerelemente gebildet. Im in 5 dargestellten Beispiel entspricht die Strahlscanrichtung der Y-Richtung. 4 Gruppen G1 bis G4 sind Seite an Seite entlang der Y-Richtung definiert. Jede der Gruppen G1 bis G4 wird durch 4 in einer Linie entlang der X-Richtung angeordnete Wandlerelemente gebildet. Im in 6 dargestellten Beispiel ist die Strahlscanrichtung in der diagonalen Richtung quer zur X- und Y-Richtung festgelegt. In diesem Fall weist, obwohl 4 Gruppen G1 bis G4 festgelegt sind, jede Gruppe eine Form (Form und Anzahl an Elementen) auf, die sich von jeder anderen in den 4 und 5 dargestellten unterscheidet. Insbesondere ist die Gruppe G1 aus 3 entlang der X-Richtung angeordneten Wandlerelementen zusammengesetzt und die Gruppe G2 ist aus 4 in einer L-Form angeordneten Wandlerelementen zusammengesetzt und befindet sich ein Wandlerelement an der oberen rechten Ecke des Subarrays 18. Die Gruppe G3 weist dieselbe Form auf wie die Gruppe G2, jedoch sind ihre Richtungen um 180 Grad verschieden. Die Gruppe G4 besteht aus 3 entlang der X-Richtung, ähnlich der Gruppe G1, angeordneten Wandlerelementen, obwohl die Gruppe G4 an der unteren rechten Ecke des Subarrays 18 festgelegt ist, während die Gruppe G1 an der oberen linken Ecke des Subarrays 18 festgelegt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzahl an Wandlerelementen, die jede Gruppe bildet, variabel (nicht fest) entsprechend der Strahlscanrichtung, wie in den 4 bis 6 dargestellt, festgelegt sein.
Beim Bestimmen der Form von jeder Gruppe ist es erwünscht, die Seitenkeule auf das größtmögliche Ausmaß zu reduzieren. Durch Festlegen einer größeren Anzahl an Gruppen pro Subarray, steigt der Freiheitsgrad zum Gruppieren von Mustern, und ein stärker bevorzugter Strahl kann entsprechend gebildet werden. In diesem Fall ist jedoch der Vorteil der Kanalreduktion reduziert. Es ist deshalb erwünscht, die Anzahl an Wandlerelementen und die Anzahl an ein Subarray bildenden Gruppen gemäß der erforderten Genauigkeit für das Strahlprofil zu bestimmen.
Wie vorstehend gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, ist es möglich, die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen frei festzulegen. Im in 6 dargestellten Beispiel ist, um ein bevorzugtes Strahlprofil entsprechend der Strahlscanrichtung zu erhalten, jede der Gruppen G1 und G4 aus 3 Wandlerelementen zusammengesetzt und jede der Gruppen G2 und G3 ist aus 5 Wandlerelementen zusammengesetzt. Es ist erwünscht, das Gruppierungsmuster auf diese Weise gemäß der Strahlscanrichtung dynamisch zu verändern. Dies wird mit Bezug auf 19 und 20 weiter detailliert beschrieben.
19 zeigt ein Beispiel, in welchem sich das Gruppierungsmuster mit einer Änderung in der Strahlscanrichtung verändert. Im in 19 dargestellten Beispiel wirken alle das Subarray 18 bildenden Wandlerelemente als wirkende Wandlerelemente. 19(A) zeigt ein Gruppierungsmuster, wenn die Strahlscanrichtung 0 Grad beträgt (welches dasselbe ist wie das in 4 dargestellte Muster), 19(B) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 10 Grad beträgt, 19(C) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 20 Grad beträgt und 19(D) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 30 Grad beträgt. Wie dargestellt, variieren die Form jeder Gruppe und die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen gemäß der Strahlscanrichtung, sodass ein bevorzugtes Strahlprofil gebildet werden kann.
20 zeigt ein anderes Beispiel, in welchem sich das Gruppierungsmuster mit einer Änderung in der Strahlscanrichtung ändert. Im in 20 dargestellten Beispiel sind ein Teil aller das Subarray 18 bildenden Wandlerelemente nicht wirkende Wandlerelemente 260 und sind die übrigen Wandlerelemente wirkende Wandlerelemente. 20(A) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 10 Grad beträgt. 20(B) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 20 Grad beträgt, 20(C) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 34 Grad beträgt und 20(D) stellt ein Gruppierungsmuster dar, wenn die Strahlscanrichtung 45 Grad beträgt. Wie dargestellt, variiert die Form jeder Gruppe und die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen gemäß der Strahlscanrichtung, und die Anzahl an nicht wirkenden Wandlerelementen variiert ebenfalls, sodass ein bevorzugtes Strahlprofil ausgebildet werden kann.
7 zeigt konzeptionell eine Beziehung zwischen dem Subverzögerungsbetrag in dem Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren und dem Hauptverzögerungsbetrag im Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahren. Der Subphasenverzögerungsbetrag ist ein relativer Verzögerungsbetrag, der für jede Gruppe bestimmt wird, und der Hauptverzögerungsbetrag entspricht einem versetzten Verzögerungsbetrag in Bezug auf jedes Subarray als Ganzes. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Empfangsverzögerungsbetrag für jede Gruppe in den Subverzögerungsbetrag und den Hauptverzögerungsbetrag entsprechend dem zweistufigen Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren unterteilt werden. Andererseits kann der Sendeverzögerungsbetrag für jede Gruppe nicht in dieser Weise geteilt werden.
Mit Bezug auf 7 bezeichnet die Nummer 206 eine Linie mit einem gleichen Abstand von einem Fokus F, und eine derartige Linie 206 kann als eine virtuelle Schallquelle mit einem Bereich betrachtet werden. Sind die Wandlerelemente an dieser Linie 206 angeordnet, können Phasen des von den Wandlerelementen gesendeten Ultraschalls am Fokus F vollständig ange passt sein und können Phasen von durch die Wandlerelemente empfangenem Ultraschall (reflektierte Wellen) ebenfalls vollständig angepasst sein. In der tatsächlichen Praxis jedoch ist eine Vielzahl an Wandlerelementen auf einer durch die Nummer 200 bezeichneten tatsächlichen Wandlerebene angeordnet, und der Fokus F kann sich bewegen. Bekannte elektronische Fokussierungstechniken werden deshalb angewandt, um die von jedem Wandlerelement in Bezug auf den Fokus gesandten Ultraschallphasen und auch die von den Wandlerelementen ausgegebenen Phasen an Empfangssignale anzupassen. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein elektronisches Verzögerungsverfahren mit Bezug auf ein Übertragungssignal und Empfangssignal für jede Gruppe in jedem Subarray durchgeführt.
Mit Bezug auf 7 bezeichnen die Nummern 202 und 204 eine einem Subarray entsprechende teilweise Öffnung. Gemäß der in 7 dargestellten geometrischen Beziehung ist dem linken Endabschnitt (auf eine Gruppe an der linken Endseite) der Teilöffnungen 202 und 204 die längste Verzögerungszeit vorgegeben und ist die kürzeste Verzögerungszeit dem rechten Endabschnitt (eine Gruppe an der rechten Endseite) der Teilöffnungen 202 und 204 vorgegeben. Die Linien 208 bzw. 210 werden in gleichen Abständen vom Fokus F gezogen und laufen durch die rechten Enden der Teilöffnungen 202 bzw. 204 im in 7 dargestellten Beispiel. Mit Bezug auf die Teilöffnung 202 entspricht der Abstand zwischen der Linie 208 und der Linie 206 dem Hauptverzögerungsbetrag, welcher mit T2 bezeichnet ist. Ferner ist am linken Ende der Teilöffnung 202 der Subverzögerungsbetrag T1 zwischen der tatsächlichen Wandlerebene 200 und der Linie 208 dargestellt. Mit anderen Worten ist der Hauptverzögerungsbetrag über die ganze Teilöffnung 202 einfach, wohingegen der Subverzögerungsbetrag je nach Gruppenposition (z.B. die mittlere Position der Gruppe) innerhalb der Teilöffnung 202 unterschiedlich ist. Gleichermaßen ist mit Bezug auf die Teilöffnung 204 der Hauptverzögerungsbetrag durch T4 und der Subverzögerungsbetrag am linken Ende durch T3 dargestellt. Während die Subverzögerungszeit in der vorliegenden Ausführungsform einzeln für jede Gruppe in jedem Subarray bestimmt wird, ist es auch möglich, dieselbe Subverzögerungszeit mit Bezug auf die Wandlerelemente mit derselben Elementnummer (dieselbe Elementposition oder dieselbe Elementadresse) für eine Vielzahl an Subarrays festzulegen. Mit einer derartigen Struktur kann, obwohl die Strahlfokussierungseigenschaft verringert ist, die Steuerung vereinfacht sein.
8 stellt eine Beziehung zwischen dem Sondenkopf 10 und einem Teil des dreidimensionalen Echodatenerfassungsraums dar. Die Nummer 224 bezeichnet einen Sendestrahl. In der vorliegenden Ausführungsform werden 16 Empfangsstrahlen 228 gleichzeitig mit Bezug auf einen Sendestrahl 224 gebildet.
Eine als untere Oberfläche schematisch dargestellte Matrix 222 des dreidimensionalen Echodatenerfassungsraums 220 stellt Adressen des Empfangsstrahls 228 dar. In 8 sind 16 Adressen in der X-Richtung und 16 Adressen in der Y-Richtung dargestellt, was zu insgesamt 256 Adressen für den Empfangsstrahl führt. Wie konzeptionell durch einen mit der Nummer 226 bezeichneten Kreis dargestellt, weist der Sendestrahl 224 ein breites Strahlprofil auf, das 16 Empfangsstrahlen 228 abdeckt. Andererseits weist jeder Empfangsstrahl 228 ein scharfes Strahlprofil auf.
9 und 10 stellen Tabellen dar, die Sende- und Empfangsbedingungen angeben. Wie in 9 dargestellt, wenn die Sendestrahladresse festgelegt ist, sind das Gruppierungsmuster, ein Satz an Sendeverzögerungsbeträgen und ein Satz an Empfangssubverzögerungsbeträgen (siehe Nummer 229) für jedes Subarray bestimmt. Der Satz an Sendeverzögerungsbeträgen in diesem Beispiel ist aus vier Verzögerungsbeträgen, die für vier ein Subarray bildende Gruppen vorgegeben sind, zusammengesetzt. Der Satz an Empfangssubverzögerungsbeträgen ist in diesem Beispiel aus vier Subverzögerungsbeträgen, die für vier ein Subarray bildende Gruppen vorgegeben sind, zusammengesetzt. Hier kann der Wert für jeden Subverzögerungsbetrag, der den Satz an Empfangssubverzögerungsbeträgen bildet, gemäß der Tiefe eines Empfangspunkts dynamisch verändert werden.
10 stellt einen Satz an Empfangshauptverzögerungsbeträgen 230 für jeden Empfangsstrahl dar, der für jede Sendestrahladresse festgelegt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Empfangshauptverzögerungsbetragssatz 230 aus 128 Hauptverzögerungsbeträgen zusammengesetzt und ist jeder Hauptverzögerungsbetrag gemäß der Tiefe eines Empfangspunkts dynamisch variabel, um eine dynamische Fokussierung beim Empfangen zu erzielen.
Hier ist es auch möglich, dass die in 2 dargestellte Übertragersektion 36 ein Niederspannungs-Übertragungssignal für jede Gruppe erzeugt. In diesem Fall liegt die Spannung eines Übertragungssignals etwa zwischen einigen Volt und etwa 10 Volt, wie ± 4,5 V und ± 9 V. Wird z.B. ein Wandlerelement vom geschichteten Typ als das Wandlerelement 16a verwendet, ist es möglich, den elektrischen Widerstand davon auf etwa mehrere hundert Ohm zu reduzieren. Wird ein derartiges Wandlerelement 16a verwendet, ist es möglich, selbst wenn das Wandlerelement 16a mit einer Niederspannung angetrieben wird, eine ausreichende akustische Kraft zu erhalten. Jedoch können die Wandlerelemente wie in der herkömmlichen Weise mit einer Hochspannung angetrieben werden.
Mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann, da die Gruppierung und Subphaseneinstellung und -addition innerhalb des Sondenkopfs 10 durchgeführt werden, wobei 16 Empfangssignale in ein angepasstes und addiertes Subphasensignal kombiniert werden, der Vorteil der bemerkenswerten Reduktion der Anzahl an Signalleitungen, die das Sondenkabel 14 bilden, erzielt werden. Ferner kann, da die Übertragersektion innerhalb des Sondenkopfs 10 bereitgestellt ist, die Notwendigkeit des Speisens eines Übertragungssignals von der Seite des Vorrichtungskörpers 12 für jeden Sendekanal, nämlich für jede Gruppe, eliminiert werden, und der Vorrichtungskörper 12 muss nur die Übertragersektion innerhalb des Sondenkopfs 10 fernsteuern. Zusätzlich kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vorteil des Erhöhens der Volumengeschwindigkeit erzielt werden, da 16 Empfangsstrahlen gleichzeitig für einen Sendestrahl gebildet werden, da nämlich 16 Stücke an Empfangsinformationen in einem Sende-/Empfangsverfahren erhalten werden können. Unter Verwendung einer Vielzahl an Empfangssignalen, die einem so erhaltenen Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahren unterzogen wurden, wird ein dreidimensionales Ultraschallbild oder ein Tomographiebild, entsprechend einem Querschnitt, wenn der dreidimensionale Datenerfassungsraum aus einer willkürlichen Richtung beobachtet wird, gebildet.
Während ein angepasstes und addiertes Subphasensignal in Form eines Analogsignals zwischen dem Sondenkopf 10 und dem Vorrichtungskörper 12 in der vorliegenden Ausführungsform übertragen wird, ist es natürlich möglich, ein angepasstes und addiertes Subphasensignal in Form eines Digitalsignals zu übertragen.
Als nächstes werden die zweite Ausführungsform und das andere Beispiel mit Bezug auf 11 bis 17 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform und dem anderen Beispiel, ähnlich der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wird ein Multiplexer zum Durchführen der Gruppierung (Kanalreduktion) innerhalb des Sondenkopfs verwendet. Das Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren wird jedoch innerhalb des Anschlussteils (11) oder des Vorrichtungskörpers (12), nicht innerhalb des Sondenkopfs, durchgeführt. In der zweiten Ausführungsform und dem anderen Beispiel, ähnlich der ersten Ausführungsform, können verschiedene Gruppierungsmuster einschließlich der in 4, 5, 6, 19 und 20 dargestellten Gruppierungsmuster festgelegt werden.
11 zeigt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine diagnostische Ultraschallvorrichtung wird grob durch eine Sondeneinheit und einen Vorrichtungskörper 312 ge bildet. Die Sondeneinheit ist aus einem Sondenkopf 310, einem Sondenkabel 314A und einem Anschlusskabel 314B zusammengesetzt. Das Sondenkabel 314A umfasst eine Vielzahl an Signalleitungen, die nachstehend beschrieben werden. Das Anschlusskabel 314B, der eine kastenförmige Form aufweist, ist mit dem Vorrichtungskörper 312 lösbar verbunden. Im in 11 dargestellten Beispiel ist eine elektronische Schaltung, die nachstehend beschrieben wird, innerhalb des Anschlusskabels 314B enthalten. Jedoch kann die elektronische Schaltung innerhalb des Vorrichtungskörpers bereitgestellt sein, wie mit Bezug auf 12 beschrieben wird.
Der Sondenkopf 310 wird in Kontakt mit einer Oberfläche z.B. eines lebenden Körpers verwendet, um das Senden und Empfangen von Ultraschall durchzuführen. Der Sondenkopf 310 umfasst einen 2D-Arraywandler 316, der aus einer großen Anzahl (z.B. etwa 4000) Wandlerelemente 316a zusammengesetzt ist. Ein Ultraschallstrahl wird durch den 2D-Arraywandler 316 gebildet und elektronisch in einer zweidimensionalen Weise abgetastet.
Eine Vielzahl an 2D-Subarrays 318 ist mit Bezug auf den 2D-Arraywandler 316 (siehe 3) definiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind 128 Subarrays definiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Subarray aus 16 Wandlerelementen 316a zusammengesetzt. Die Vielzahl an Subarrays 318 ist auf dem 2D-Arraywandler 316 eng mit einander gekuppelt. Jedes Subarray 318 weist eine rechteckige Form auf und ist fest definiert. Es ist jedoch auch möglich, die Form jedes Subarrays in Bezug auf z.B. die Sende-/Empfangsbedingungen (insbesondere die Strahlscanrichtung) anpassbar zu variieren.
In der vorliegenden Ausführungsform sind 128 Kanalreduktionseinheiten 320 bereitgestellt, die den 128 Subarrays 318 entsprechen. Mit anderen Worten entspricht ein Subarray 318 einer Kanalreduktionseinheit 320. Jede Kanalreduktionseinheit 320 weist eine Funktion des Gruppierens von 16 Wandlerelementen, die ein entsprechendes spezifisches Subarray dazu bilden, in 4 Gruppen auf. Mit dieser Funktion wird das Kanalreduktionsverhältnis von 1/4 erzielt. Wird Aufmerksamkeit auf ein bestimmtes Subarray 318 gelenkt, werden 4 vom Vorrichtungskörper 12 gespeiste Übertragungssignale zu den entsprechenden 4 Gruppen gespeist. Da eine Gruppe normalerweise aus zwei oder mehreren Wandlerelementen zusammengesetzt ist, wird ein Übertragungssignal zu zwei oder mehreren Wandlerelementen parallel gespeist. Mit Bezug auf den Empfang werden 16 Empfangssignale in 4 Gruppenempfangssignale kombiniert. Da eine Gruppe normalerweise aus zwei oder mehreren Wandlerelementen zusammengesetzt ist, werden zwei oder mehrere Empfangssignale zum Erzeugen eines Gruppenempfangssignals addiert. Wie nachstehend beschrieben, kann in dieser Ausführungsform ein derartiges Addierungsverfahren eine Vielzahl an Empfangssignalen durch Verbinden einer Vielzahl an Signalleitungen im Multiplexer erzielt werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl an Empfangssignalen der gewichteten Addition unterzogen werden.
In jedem Fall besteht, da 16 Wandlerelemente in 4 Gruppen für jedes Subarray 318 gruppiert werden, ein Vorteil dahingehend, dass sowohl die Anzahl an Sendekanälen als auch die Anzahl an Empfangskanälen auf ein Viertel innerhalb des Sondenkopfs 310 reduziert werden kann. Ferner können, wie nachstehend beschrieben, da eine Vielzahl an Übertragersektionen 324 außerhalb des Sondenkopfs 310 bereitgestellt ist, Probleme wie ein erhöhter Stromverbrauch und erhöhter physikalischer Maßstab, der aus der Bereitstellung einer Vielzahl an Übertragersektionen innerhalb des Sondenkopfs 310 resultiert, eliminiert werden. Spezieller ist, während eine Vielzahl an Übertragersektionen innerhalb des Sondenkopfs in der ersten beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt ist, in der in 11 dargestellten Struktur eine Vielzahl an Übertragersektionen 324 innerhalb des Anschlussteils 314B, wie nachstehend beschrieben, bereitgestellt.
Das Sondenkabel 314A umfasst eine Vielzahl an Signalleitungen 400. Insbesondere sind 4 Signalleitungen 400 für jedes Subar ray 318 bereitgestellt und ist eine Gesamtheit von 128 × 4 Signalleitungen 400 für den ganzen 2D-Arraywandler 316 bereitgestellt. Eine oder mehrere Steuerleitungen 402A sind ebenfalls im Sondenkabel 314A, getrennt von diesen Signalleitungen 400, umfasst. Die Steuerleitung 402A wird zum Steuern des Betriebs von jedem Element innerhalb des Sondenkopfs 310 verwendet. Es sollte angemerkt werden, dass eine Stromzufuhrleitung, gespeist von der Seite vom Vorrichtungskörper 312 zum Sondenkopf 310 oder dergleichen, in 11 nicht dargestellt ist.
Im in 11 dargestellten Strukturbeispiel ist eine Vielzahl an Sende-/Empfangsmodulen 322 innerhalb des Anschlusskabels 314B bereitgestellt. Ein Sende-/Empfangsmodul 322 ist für jedes Subarray bereitgestellt, und in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Gesamtheit von 128 Sende-/Empfangsmodulen 322 innerhalb des Anschlusskabels 314B bereitgestellt.
Jedes Sende-/Empfangsmodul 322 umfasst die Übertragersektion 324 und eine Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326. Wie nachstehend beschrieben, umfasst die Übertragersektion 324 4 Sender, die 4 entsprechende Übertragungssignale ausgeben. Die 4 Übertragungssignale werden über das Sondenkabel zu der entsprechenden Kanalreduktionseinheit 320 gespeist und dann zu den entsprechenden 4 Gruppen gespeist.
Die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 führt ein Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren an einer ersten Stufe durch, ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren mit Bezug auf die 4 eingegebenen Gruppenempfangssignale. Als Folge werden diese 4 Empfangssignale in ein Subphaseneinstellungs- und -additionssignal, das mit der Nummer 403 bezeichnet ist kombiniert. Eine Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 und ein Sende-/Empfangssteuerabschnitt 329 sind innerhalb des Vorrichtungskörpers 312 bereitgestellt. Die Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 führt ein Hauptphaseneinstellungs- und -additionsverfahren im Bezug auf 128 durch Phasen eingestellte und addierte Signale, erhal ten von den entsprechenden 128 Subarrays, durch. Mit anderen Worten, die Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 führt ein Phaseneinstellungs- und -additionsverfahren an der zweiten Stufe durch, wodurch ein durch Hauptphasen eingestelltes und addiertes Signal 404 erhalten wird. Wie vorstehend beschrieben, ist das Phaseneinstellungs- und -additionsmittel aus einer Vielzahl an Substrahlausbildnern und einem einzigen Hauptstrahlausbildner zusammengesetzt. Die Empfangssignale werden zwischen dem Anschlusskabel 314B und dem Vorrichtungskörper 312 hauptsächlich unter Verwendung der 128 Übertragungsleitungen übertragen. Dies stellt den Vorteil bereit, dass das Signalübertragungsverfahren für bestehende diagnostische Ultraschallvorrichtungen so verwendet werden kann wie es ist. Es besteht ein weiterer Vorteil, dass ein in einer bestehenden diagnostischen Ultraschallvorrichtung bereitgestellter Strahlausbildner als die Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 verwendet werden kann. Alternativ dazu ist es natürlich möglich, eine bestimmte Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 bereitzustellen.
Der Betrieb des Sende-/Empfangssteuerungsabschnitts 329 wird durch einen Hauptsteuerabschnitt (nicht dargestellt) gesteuert, um dadurch den Betrieb von jedem in 11 dargestellten Element zu steuern. Insbesondere gibt der Sende-/Empfangssteuerungsabschnitt 329 ein Steuersignal 402B an jedes Element innerhalb des Sondenanschlussteils 314B aus und gibt ein Steuersignal 402A an jedes Element innerhalb des Sondenkopfs 310 aus.
Während eine einzige Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 328 innerhalb des Vorrichtungskörpers 312 in der in 11 dargestellten Ausführungsform bereitgestellt ist, können eine gewünschte Anzahl an Hauptphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen 328 parallel bereitgestellt sein, ähnlich der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform, um gleichzeitig eine Vielzahl an Empfangsstrahlen in einem Sendeverfahren zu bilden.
12 stellt ein Beispiel einer diagnostischen Ultraschallvorrichtung dar, in welchem Elemente, ähnlich denjenigen in 11, durch ähnliche Nummern bezeichnet werden und deshalb nicht erneut beschrieben werden. Im in 12 dargestellten Strukturbeispiel ist die Vielzahl an in 11 dargestellten Sende-/Empfangsmodule 322 innerhalb des Vorrichtungskörpers 312 bereitgestellt. Das Sondenanschlussteil ist in 12 weggelassen. Diese Struktur kann gleichermaßen einen Vorteil des Reduzierens der Anzahl an Signalleitungen 400 durch innerhalb des Sondenkopfs 310 durchgeführter Kanalreduktion bereitstellen. Der Sende-/Empfangssteuerabschnitt 329 steuert den Betrieb von jedem in 12 dargestellten Element und speist ein Steuersignal zu dem Sondenkopf 310.
In den in 11 und 12 dargestellten Strukturen mit Bezug auf die Signalübertragung im Sondenkabel 314 kann ein Übertragungssignal als ein Spannungssignal und ein Empfangssignal als ein Stromsignal gesendet werden. Ferner kann das Übertragungssignal ein Niedervoltsignal im Bereich von mehreren Volt bis etwa 10 Volt, wie z.B. ± 4,5 V oder ± 9 V sein. Wird ein derartiges Niedervolt-Übertragungssignal zum Antreiben von jedem Wandlerelement verwendet, ist es erwünscht, ein geschichtetes Element als jedes Wandlerelement zu verwenden, so dass jedes Wandlerelement einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. Mit dieser Struktur ist es möglich, sogar durch Antreiben mit einer Niederspannung, eine ausreichende akustische Kraft zu erhalten. Jedoch kann auch eine Hochspannung wie z.B. 100 V ebenfalls als das Übertragungssignal verwendet werden.
Im Beispiel ist, ähnlich der ersten (und der zweiten) Ausführungsform, der Arraywandler 316 als ein 2D-Arraywandler gebildet. Eine Vielzahl an Subarrays 318 ist auf dem Arraywandler 316 (siehe 3) definiert. Jedes Subarray 318 weist eine rechteckige Form auf. Auch in dem Beispiel werden, ähnlich der ersten Ausführungsform, Gruppierungsmuster gemäß den Sende- und Empfangsbedingungen für jedes Subarray 318 (siehe 4 bis 6) festgelegt. Ferner ist in dem Beispiel, ähnlich der ersten und zweiten Ausführungsform, ein Subverzögerungsbetrag für jede Gruppe festgelegt und ein Hauptverzögerungsbetrag ist für jedes Subarray gemäß den in 7 dargestellten Bedingungen festgelegt.
Die Beispielstrukturen der Kanalreduktionseinheit 320 und des Sende-/Empfangsmoduls 322 in der zweiten Ausführungsform und dem Beispiel wird mit Bezug auf 13 bis 16 beschrieben. In diesen Zeichnungen werden ähnliche Elemente durch die gleichen Nummern bezeichnet.
Mit Bezug auf 13 ist der Multiplexer 330 mit dem Subarray 318 verbunden. Der Multiplexer 330 ist eine Schaltmatrix, und wirkt folglich als ein Schaltmittel, oder ein Gruppenfestlegungsmittel. Der Multiplexer 330 weist auf der Seite des Subarrays 318 16 Anschlüsse und auf der Seite des Sondenkabels 4 Anschlüsse auf. Demgemäß kann eine beliebige Leitungsverbindung zwischen diesen 16 Anschlüssen und 4 Anschlüssen erzielt werden, die die Festlegung von gewünschten Gruppierungsmustern ermöglicht. Obwohl die Anzahl an jedes Subarray bildenden Wandlerelementen, ähnlich den vorstehenden Ausführungsformen in der vorliegenden Ausführungsform, variabel festgelegt ist, kann die Anzahl an Wandlerelementen für alle Gruppen gleich festgelegt sein. Ferner kann dasselbe Gruppierungsmuster für eine Vielzahl an Subarrays verwendet werden oder ein gewünschtes Gruppierungsmuster kann für jedes Subarray gemäß der Position des Subarrays und den Sende-/Empfangsbedingungen festgelegt werden.
In der in 13 dargestellten Beispielstruktur sind 4 Zweiwege-Übertragungsschaltungen 332 in der Kanalreduktionseinheit 320 bereitgestellt. Die Zweiwege-Übertragungsschaltung 332 weist eine Funktion des Übertragens eines Empfangssignals und eines Übertragungssignals auf und arbeitet z.B. als eine Umwandlungsschaltung von Strom zu Spannung. Zahlreiche Strukturen können für die nachstehend beschriebene Zweiwege- Übertragungsschaltung 332 und für eine Zweiwege-Übertragungsschaltung 334, verwendet werden.
Andererseits ist eine Vielzahl an Sendern 336, die eine Übertragersektion 324 bilden im Sende-/Empfangsmodul 322 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform sind 4 Sender 336 bereitgestellt und erzeugen 4 Übertragungssignale. Diese Übertragungssignale werden über 4 entsprechende innerhalb des Sende-/Empfangsmoduls 332 bereitgestellte Sendeschaltungen 334 zu der Seite des Sondenkopfs gespeist. Jede der Zweiwege-Übertragungsschaltungen 334 wirkt als Anschlussschaltung zum Annehmen eines Empfangssignals und ebenfalls als Schaltung zum Senden eines Übertragungssignals.
Das Sende-/Empfangsmodul 322 umfasst eine Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326, die als ein Substrahlenausbildner wirkt. Im in 13 dargestellten Beispiel ist die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 als analoge Phaseneinstellungs- und -additionsschaltung gebildet. Insbesondere umfasst die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 eine Schaltmatrix 330 und eine Verzögerungsleitung 341. Die Verzögerungsleitung 341 weist eine große Anzahl an Verzweigungen auf, die entsprechenden Verzögerungsbeträgen entsprechen, und die Schaltmatrix 330 speist jedes der 4 eingegebenen Empfangssignale zu einer Verzweigung, die den Empfangssubverzögerungsbetrag des Signals entspricht, wodurch ein Subphaseneinstellungs- und -additionsverfahren in einer analogen Weise erzielt wird. Mit dem vorstehenden Verfahren wird ein angepasstes und addiertes Subphasensignal 403 erzeugt. Die Schaltmatrix 330 umfasst eine Vielzahl an Schaltern (nicht dargestellt), die an entsprechenden Verbindungen zwischen 16 Elementsignalleitungen und 4 Gruppensignalleitungen bereitgestellt sind. Mit dem EIN/AUS-Betrieb von jedem dieser Schalter wird eine Vielzahl an Elementsignalleitungen mit jeder Gruppensignalleitung verbunden.
Im in 14 dargestellten Strukturbeispiel ist eine Vielzahl an Zweiwege-Übertragungsschaltungen 340 innerhalb eines Sende- /Empfangsmoduls 322 bereitgestellt. Diese Sendeschaltungen 340 sind direkt mit dem Multiplexer 330 verbunden. Jede Sendeschaltung 340 kann ein als zum Senden verwendeter Impulsgeber und als eine zum Empfangen verwendete Kopf-Amp-Schaltung, funktionieren.
Im in 15 dargestellten Strukturbeispiel ist die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 in Form eines digitalen Strahlausbildners geformt. Insbesondere umfasst die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 4 A/D-Umwandler 342, 4 Speicher 346, eine Additionsschaltung 350 und eine Timingsteuerung 348. Ein von jeder Sendeschaltung 334 ausgegebenes Empfangssignal (ein Gruppenempfangssignal) wird zu dem entsprechenden A/D-Umwandler 342 gespeist, in welchem das eingegebene Analogsignal in ein Digitalsignal umgewandelt wird, das dann im Speicher 346 temporär gespeichert wird. Die Timingsteuerung 348 steuert das Signallesetiming mit Bezug auf die 4 Speicher 346, um dadurch jedem Signal eine Verzögerungszeit zuzuordnen. Die 4 aus den 4 Speichern 346 ausgelesenen Signale werden folglich in der Additionsschaltung 350 addiert. Als Ergebnis wird ein angepasstes und addiertes Subphasensignal 403 in Form eines Digitalsignals erhalten.
Die in 16 dargestellte Beispielstruktur ist dieselbe, wie die in 15 dargestellte Beispielstruktur, d.h. das Sende-/Empfangmodul 322 umfasst einen digitalen Substrahlausbildner und unterscheidet sich von der Beispielstruktur von 15 dadurch, dass 4 Zweiwege-Übertragungsschaltungen 340 nur auf der Seite des Sende-/Empfangsmoduls 322 bereitgestellt sind. Insbesondere wirkt jede Sendeschaltung 340 als Impulsgeber-/Kopf-Amp-Schaltung, ähnlich wie jede in 14 dargestellte Sendeschaltung 340, und ist direkt mit dem Multiplexer 330 verbunden.
In der in 17 dargestellten Beispielstruktur, ist, während das Sende-/Empfangsmodul 322 4 Sendeschaltungen 340, ähnlich der in 16 (und 14) dargestellten Struktur umfasst, die Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltung 326 in der Form einer analogen Phaseneinstellungs- und -additionsschaltung, die eine CCD-Vorrichtung verwendet, gebildet. Insbesondere sind 4 CCD's und 4 Schaltschaltungen 354 entsprechend zu 4 Empfangssignalen (4 Gruppenempfangssignale) bereitgestellt, und die Steuerung 360 speist ein Taktsignal zu den CCD's 352 und speist ein Steuersignal zu den Schaltschaltungen 354.
In den CCD's 352 wird ein Eingangssignal sequenziell in Synchronisation mit einem Takt übertragen und wird aus einer Position, die durch die Steuerung 360 spezifiziert wird, extrahiert. Mit anderen Worten kann durch geeignetes Festlegen eines derartigen Punkts zum Extrahieren eines Signals die gewünschte Verzögerungszeit dem Signal vorgegeben werden. Das extrahierte Signal wird an die Additionsschaltung 358 über einen Verstärker 356 ausgegeben. Die 4 Signale, die dem Verzögerungsverfahren unterzogen wurden, werden in der Additionsschaltung 358 addiert, so dass ein angepasstes und addiertes Subphasensignal 403 in Form eines Analogsignals erzeugt wird. Die Steuerung 360 steuert eine Vielzahl an Subphaseneinstellungs- und -additionsschaltungen als Ganzes.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da z.B. 16 Empfangssignale in z.B. 4 Gruppen für jedes Subarray gruppiert werden, da nämlich die Kanalreduktion innerhalb des Sondenkabels erzielt wird, die Anzahl an Signalleitungen zum Übertragen innerhalb des Sondenkabels reduziert werden. Ferner können in der vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsform, da das Gruppierungsmuster von jedem Subarray dynamisch gemäß den Sende-/Empfangsbedingungen geändert wird, bevorzugte Strahlen gebildet werden. Insbesondere kann die Anzahl an jede Gruppe bildenden Wandlerelementen variiert werden, sodass Seitenkeulen reduziert werden können oder ein bevorzugtes Strahlprofil erhalten werden kann.

Claims

Diagnostische Ultraschallvorrichtung aufweisend: – einen 2D-Arraywandler (16; 316), der aus einer Vielzahl von Wandlerelementen (16a; 316a) zusammengesetzt ist, welche in eine Vielzahl von 2D-Subarrays (18; 318) unterteilt sind; – eine Gruppenbestimmungssektion zum Bestimmen einer Vielzahl von Gruppen bezüglich einer Vielzahl von Wandlerelementen (16a; 316a) innerhalb jedes Subarrays (18; 318) in Abhängigkeit mit einer Strahlausbildungsrahmenbedingung, wobei es der Gruppenbestimmungssektion möglich ist, die Anzahl von Wandlerelementen (16a; 316a), die jede der Gruppen (G1, ..., G4) bildet, zu variieren; – eine Übertragersektion (36; 324) zum Versorgen der Vielzahl von Gruppen (G1, ..., G4) mit einer Vielzahl von Übertragungssignalen, welche in Abhänggkeit von jedem Subarray (18; 318) bestimmt sind; und – einer Empfängersektion (250) zum Verarbeiten einer Vielzahl von Gruppenempfangssignalen, welche mit der Vielzahl von Gruppen (G1, ..., G4) korrespondieren, welche in Bezug auf jedes Subarray (18, 318) bestimmt sind; wobei – die Gruppenbestimmungssektion eine Vielzahl von Empfangssignalen für jede Gruppe (G1, ..., G4) aufsum miert, um Empfangskanalreduktion zum Zeitpunkt des Empfangs auszuführen, und ein identisches Übertragungssignal an eine Vielzahl von Wandlerelementen (16a; 316a) parallel für jede Gruppe ausgibt, um Aussendekanalreduktion zum Zeitpunkt des Aussendens auszuführen, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Sondeneinheit (240) und ein Vorrichtungskörper (12; 242), mit dem die Sondeneinheit (240) lösbar verbunden ist, vorgesehen sind, – dass die Empfängersektion (250) aufweist: – eine Vielzahl von Subphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (34; 326), um mit der Vielzahl von Subarrays (18; 318) zu korrespondieren, wobei jede Subphaseneinstellungs- und Additionschaltung (34; 326) einen Subphaseneinstellungs- und Additionsprozess in Bezug auf eine Vielzahl von Gruppenempfangssignalen ausführt, um ein angepasstes und addiertes Subphasensignal (403) auszugeben; und – mindestens eine Hauptphaseneinstellungs- und Additionsschaltung (27; 328) zum Ausführen eines Hauptphaseneinstellungs- und Additionsprozesses in Bezug auf eine Vielzahl von angepassten und addierten Subphasensignalen, welche von der Vielzahl von Subphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (34; 326) ausgegeben werden; – dass der Arraywandler (16; 316), die Gruppenbestimmungssektion und die Vielzahl von Subphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (34; 326) innerhalb der Sondeneinheit (240) vorgesehen sind; und – dass mindestens eine Hauptphaseneinstellungs- und Additionsschaltung ( ; 328) innerhalb des Vorrichtungskörpers (12; 242) vorgesehen ist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sondeneinheit (240) einen Sondenkopf (10; 244; 310) aufweist und der Wandlerarray (16; 316), die Gruppenbestimmungssektion und die Vielzahl von Subphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (34; 326) innerhalb des Sondenkopfes (10; 244; 310) vorgesehen sind.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Übertragersektion (36; 324) des Weiteren innerhalb des Sondenkopfes (10; 244; 310) vorgesehen ist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sondeneinheit (240) einen Sondenkopf (10; 244; 310), ein Sondenkabel (14; 246; 314), welches mit dem Sondenkopf (10; 310; 244) verbunden ist und ein Anschlusskabel (314B), welches mit dem Sondenkabel (14; 314; 314A; 246) verbunden ist, aufweist; wobei der Arraywandler (16; 316) und die Gruppenbestimmungssektion innerhalb des Sondenkopfes (10; 244; 310) vorgesehen sind; und wobei die Vielzahl von Subphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (34; 326) innerhalb des Anschlusskabels (314B) vorgesehen ist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Übertragersektion (36; 324) des Weiteren in dem Anschlusskabel (314B) vorgesehen ist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gruppenbestimmungssektion eine Schaltmatrixschaltung (330) zum selektiven Verbinden einer Vielzahl von Wandlerelementen (16a; 316a) innerhalb jedes Subarrays (18; 318) mit einer Vielzahl von Gruppensignalleitungen ist; wobei die Schaltmatrixschaltung (330) jedes Wandlerelement (16a; 316a) innerhalb jedes Subarrays (18; 318) mit einer Gruppensignalleitung verbindet, welche aus der Vielzahl von Gruppensignalleitungen ausgewählt ist; und wobei die Schaltmatrixschaltung (330) es ermöglicht, eine gewünschte Anzahl von Wandlerelementen (16a; 316) mit jeder Gruppensignalleitung zu verbinden.
Diagnostische Ultraschalleinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schaltmatrixschaltung (330) die Anzahl der Wandlerelemente (16a; 316a), die mit jeder Gruppensignalleitung verbunden ist, in Abhängigkeit mit der Strahlausbildungsrahmenbedingung variiert.
Diagnostische Ultraschalleinrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Vielzahl von Wandlerelementen (16a; 316a), welche jeden Subarray (18; 318) bilden, in eine Vielzahl von wirkenden Wandlerelementen und ein oder eine Vielzahl von nicht wirkenden Wandlerelementen in Abhängigkeit von der Strahlausbildungsrahmenbedingung unterteilt ist, und wobei die Vielzahl von wirkenden Wandlerelementen mit der Vielzahl von Gruppensignalleitungen verbunden ist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Empfängersektion (250) des Weiteren eine Vielzahl von Hauptphaseneinstellungs- und Additionsschaltungen (328) aufweist und eine Vielzahl von Empfangsstrahlen (228) simultan während eines Empfangsprozesses ausgebildet werden.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gruppenbestimmungssektion aufweist: eine Vielzahl von Schaltschaltungen, welche korrespondierend zu der Vielzahl von Subarrays (18; 318) vorgesehen sind, wobei jede Schaltschaltung m Wandlerelemente (16a; 316a) innerhalb jedes Subarrays (18; 318) in n (1 < n < m) Gruppen gruppiert.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gruppenbestimmungssektion dynamisch ein Gruppenbestimmungsmuster für jedes Subarray (18; 318) in Abhängigkeit von einer Strahlscannrichtung, die als die Strahlausbildungsrahmenbedingung vorgegeben ist, variiert.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Änderung eines Gruppenbestimmungsmusters eine Änderung der Anzahl von Wandlerelementen (16a; 316a), welche jede Gruppe (G1, ..., G4) ausbilden und eine Änderung der Form jeder Gruppe aufweist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Änderung eines Gruppenbestimmungsmusters des Weiteren eine Änderung ob ein oder eine Vielzahl von nicht wirksamen Wandlerelementen (260) in jedem Subarray (18; 318) beinhaltet sind oder nicht, aufweist.
Diagnostische Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Gruppenbestimmungssektion die Gruppenbestimmungsmuster für jedes Subarray (18; 318) in Abhängigkeit von einer Position, in welcher das Subarray (18; 318) angeordnet ist, bestimmt.