DE69930598T2

DE69930598T2 - Bilderzeugungssystem zur farblichen Darstellung von Strömungen mit verbesserter Segmentation und Strömdynamik

Info

Publication number: DE69930598T2
Application number: DE69930598T
Authority: DE
Inventors: Steven C. Waukesha Miller; Lindsay Anne New Berlin Hall
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: JP4717978B2; US6123672A; EP1016878B1; JP2000308642A; EP1016878A2; DE69930598D1; EP1016878A3

Description

Diese Erfindung betrifft akustische Bildgebung und insbesondere die Erzeugung von Farbflussbildern auf der Basis der Dopplerverschiebung von Ultraschallsignalen.
Alle bekannten Farbfluss- bzw. Farbströmungs-Ultraschallbildgebungssysteme bilden momentan einen Kompromiss zwischen der Fähigkeit, eine Wandbewegung von einer Fluidströmung (z.B. einer Blutströmung) zu segmentieren, und der Fähigkeit, schnelle Strömungsdynamik zu visualisieren. Eine derartige Segmentierung erfordert große Paketgrößen, die die Framerate bis zu dem Punkt reduzieren, an dem eine arterielle Strömungsdynamik nicht visualisiert werden kann. Äußerst kleine Packetgrößen, wie beispielsweise zwei oder drei Pulsungen eines Ultraschallwandlers, ermöglichen eine gute Visualisierung der Strömungsdynamik auf Kosten eines geringen Vermögens, ein Wandaufleuchten zu unterdrücken. Diese Erfindung beseitigt den Kompromiss, der bei den bekannten Systemen erforderlich ist, und ermöglicht eine Visualisierung schneller Strömungsdynamik, wobei sie gleichzeitig ermöglicht, das Bild der Strömungsregionen von dem Bild der Wand- oder Geweberegionen zu segmentieren.
US-A-5 363 851 beschreibt ein Mehrfach-Verzögerungs-Verfahren zur Schätzung sowohl hoher als auch niedriger Geschwindigkeiten von Blut aus einem einzelnen Satz von Ultraschallpulsungen.
Die vorliegende Erfindung ist in einem Ultraschallsystem nützlich, das in der Lage ist, einen Schwingungsenergiewandler anzuregen, Ultraschallwellenstrahlen zu erzeugen und die Strahlen bei vorbestimmten Winkelpositionen durch ein untersuchtes Objekt zu leiten. Die bevorzugte Ausführungsform enthält verbesserte Techniken zur Bereitstellung einer Farbanzeige einer oder mehrerer charakteristischer Eigenschaften einer Fluidströmung, beispielsweise einer Blutströmung, in dem Gewebe des Objektes. Die Technik enthält eine Erzeugung erster Empfängersignale, die von einem vorbestimmten Abstandsbereich in dem Objekt rückgestreuten Ultraschallwellen entsprechen, in Abhängigkeit von der Erzeugung einer vorbestimmten ersten Anzahl von Anregungen des Wandlers pro Strahlposition bei einer vorbestimmten ersten Anregungsfolge- bzw. Anregungswiederholfrequenz. Es werden ferner zweite Empfängersignale, die von dem Objekt rückgestreuten Ultraschallwellen entsprechen, in Abhängigkeit von einer Erzeugung einer vorbestimmten zweiten Anzahl von Anregungen des Wandlers pro Strahlposition bei einer vorbestimmten zweiten Anregungswiederholfrequenz erzeugt. Die Empfängersignale werden vorzugsweise durch einen Ultraschallempfänger erzeugt. In Abhängigkeit von dem ersten Empfängersignal werden erste Farbflusssignale erzeugt, die erste charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung kennzeichnen. Ferner werden zweite Farbflusssignale, die zweite charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung kennzeichnen, in Abhängigkeit von den zweiten Empfängersignalen erzeugt. Die ersten und zweiten Farbflusssignale werden vorzugsweise mit einem Farbfluss- bzw. Farbströmungsprozessor erzeugt. Kombinationen der ersten und zweiten Farbflusssignale werden vorzugsweise unter Verwendung einer Logikeinheit, beispielsweise eines Prozessors, ausgewählt.
Durch Verwendung der vorerwähnten Techniken kann eine Strömungsdynamik in optimaler Weise bei minimaler Aufleuchtung einer Wandbewegung angezeigt werden. Beispielsweise kann ein derartiges Ergebnis durch Kombination von Bild frames mit unterschiedlichen Verarbeitungsparametern erreicht werden. Dies bedeutet, dass Segmentierungsframes mit einer großen Anzahl von Feuerungen bzw. Pulsungen pro Strahlposition (Packetgrößen) und/oder niedrigeren Pulswiederholfrequenzen (PRFs, Pulse Repetition Frequencies) dazu verwendet werden können, Strömungsregionen von Wand-/Geweberegionen in einem angezeigten Bild zu segmentieren. Strömungsdynamikframes mit höheren PRFs und niedrigeren Packetgrößen können verwendet werden, um schnelle Aktualisierungen zu erzielen, wodurch eine bessere Strömungsdynamikvisualisierung in dem angezeigten Bild ermöglicht wird. Die dynamische Strömung wird lediglich in den in dem entsprechenden Segmentierungsframe als Strömung segmentierten Bereichen angezeigt. Die Zuordnung kann entsprechend dem zeitlich nächsten Frame oder, durch Verwendung von EKG-Triggersignalen, dem in Bezug auf den gleichen Punkt in dem Herzzyklus nächsten Frame erfolgen.
Die vorstehenden Methoden ermöglichen eine Visualisierung einer schnellen Strömungsdynamik mit hohen Frameraten bei kleinen Packetgrößen unter Aufrechterhaltung des Vermögens zur Unterdrückung einer Wandaufleuchtung. Beispielsweise kann (können) während eines einzelnen von allen paar Frames (oder Herzzyklen) ein Segmentierungsframe (Segmentierungsframes) abgefeuert werden. Die Bilddaten von diesen Frames werden gespeichert. Wenn nachfolgende Schnelldynamikflussframes abgefeuert werden, können ihre Daten mit den Segmentierungsframes derart verschmolzen werden, dass eine Strömung nicht in Regionen angezeigt wird, von denen festgestellt worden ist, dass sie in dem entsprechenden Segmentierungsframe eine Wand darstellen.
Die Erfindung ist nun in größeren Einzelheiten zu Beispielszwecken mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ultraschallbildgebungssystems, das eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines Senders, der Teil des Systems nach 1 bildet.
2A und 2B zeigen graphische Darstellungen des Signals in einem beliebigen der Kanäle des Senders 50 nach 2.
3 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines Empfängers, der Teil des Systems nach 1 bildet.
4 zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild des Anzeigesystems, der Teil des Systems nach 1 bildet.
5 zeigt eine Form des in 3 veranschaulichten Mittel-Prozessors 102.
6 zeigt eine andere Ausführungsform des in 5 veranschaulichten Mittel-Prozessors 102.
Bezugnehmend auf 1 enthält ein Schwingungsenergiebildgebungssystem ein Wandlerarray 11, das mehrere gesondert voneinander angesteuerte Elemente 12 aufweist, die jeweils einen Ultraschallenergieimpulsstoß erzeugen, wenn sie durch eine anregende gepulste Signalform erregt werden, die durch einen Sender 13 erzeugt wird. Die zu dem Wandler array 11 von dem untersuchten Objekt zurückreflektierte Ultraschallenergie wird durch jedes Wandlerelement 12 in ein elektrisches Signal gewandelt und gesondert einem Empfänger 14 durch einen Satz von Sende/Empfangs-Schaltern (S/E-Schaltern) 15 zugeführt. Der Sender 13, der Empfänger 14 und die Schalter 15 werden unter der Steuerung einer digitalen Steuerungseinrichtung 16 betrieben, die auf Befehle von einer Bedienperson anspricht. Ein kompletter Scann wird durch Akquisition einer Reihe von Echos durchgeführt, bei der Schalter 15 in ihre Sendeposition überführt werden, der Sender 13 vorübergehend angesteuert wird, um jedes Wandlerelement 12 mit Energie zu versorgen, die Schalter 15 anschließend in ihre Empfangsposition überführt werden und die nachfolgenden Echosignale, die durch jedes Wandlerelement 12 erzeugt werden, dem Empfänger 14 zugeführt werden. Die gesonderten Echosignale von jedem Wandlerelement 12 werden in dem Empfänger 14 miteinander kombiniert, um ein einzelnes Echosignal zu erzeugen, das verwendet wird, um eine Linie in einem Bild auf einem Anzeigesystem 17 zu erzeugen.
Der Sender 13 steuert das Wandlerarray 11 in einer derartigen Weise an, dass die erzeugte Schwingungsenergie, z.B. Ultraschallenergie, in Form eines Strahlbündels gerichtet oder gelenkt wird. Es kann folglich ein B-Scann durchgeführt werden, indem dieses Strahlbündel durch einen Satz von Winkelstellungen von einem Punkt zum anderen bewegt wird, anstatt das Wandlerarray 11 physikalisch zu bewegen. Um dies zu bewerkstelligen, verleiht der Sender 13 eine Zeitverzögerung (T_i) den jeweiligen gepulsten Wellenformen 20, die auf aufeinander folgende Wandlerelemente 12 angewandt werden. Wenn die Zeitverzögerung null beträgt (T_i = 0), werden sämtliche Wandlerelemente 12 simultan mit Energie gespeist, und der resultierende Ultraschallstrahl wird entlang einer Achse 21 gerichtet, die zu der Wandlerstirnseite senkrecht verläuft und ihren Ursprung in der Mitte bzw. dem Zentrum des Wandlerarrays 11 hat. Wenn die Zeitverzögerung (T_i) vergrößert wird, wie dies in 1 veranschaulicht ist, wird der Ultraschallstrahl in Bezug auf die zentrale Achse 21 um einen Winkel Θ nach unten gerichtet.
Die Beziehung zwischen der Zeitverzögerung T_i, die auf jedes i-te Signal von einem Ende des Wandlerarrays (i = 1) bis zu dem anderen Ende (i = n) angewandt wird, ist durch die folgende Beziehung gegeben:
wobei:

x: = Abstand der Mitte des Wandlerelementes 12 von der Mitte des Wandlerarrays;
θ: = Sendestrahlwinkel,
c: = Schallgeschwindigkeit in dem untersuchten Objekt und
R_T: = Entfernung, bei der der Sendestrahl fokussiert

Die Zeitverzögerungen T_i in der Gleichung (1) haben den Effekt, dass der Strahl unter dem gewünschten Winkel θ abgelenkt wird und veranlasst wird, dass dieser bei einer festgesetzten Entfernung oder Distanz R_T fokussiert ist. Ein Sektorscann wird durchgeführt, indem die Zeitverzöge rungen T_i bei aufeinander folgenden Anregungen zunehmend verändert werden. Somit wird der Winkel θ stufenweise verändert, um den ausgesandten Strahl in eine Folge von Richtungen zu lenken. Wenn die Richtung des Strahls oberhalb der zentralen Achse 21 zeigt, erfolgt die Zeitsteuerung der Impulse 20 in umgekehrter Weise, wobei jedoch die Formel nach Gleichung (1) weiterhin gilt.
Weiterhin bezugnehmend auf 1 ist ersichtlich, dass die Echosignale, die durch jeden Ultraschallenergieimpulsstoß erzeugt werden, von reflektierenden Objekten hervorgehen, die an aufeinander folgenden Positionen (R) entlang des Ultraschallstrahls angeordnet sind. Diese werden gesondert voneinander durch jedes Segment 12 des Transducerarrays 11 erfasst, wobei ein Abtastwert der Stärke des Echosignals in einem bestimmten Zeitpunkt die Stärke der Reflexion kennzeichnet, die in einer bestimmten Entfernung (R) auftritt. Aufgrund der Differenzen des Ausbreitungspfads zwischen einem reflektierenden Punkt P und jedem Wandlerelement 12 treten diese Echosignale jedoch nicht gleichzeitig auf, und ihre Amplituden sind nicht gleich. Der Empfänger 14 hat die Funktion, diese gesonderten Echosignale zu verstärken und zu demodulieren, jedem die richtige Zeitverzögerung zu erteilen und jedes in der Phase zu verschieben und sie gemeinsam aufzusummieren, um ein einzelnes Echosignal zu liefern, das die gesamte Ultraschallenergie genau anzeigt, die von einem Punkt P reflektiert wird, der sich bei R entlang des unter dem Winkel θ ausgerichteten Ultraschallstrahls befindet.
Um die elektrischen Signale, die durch die Echos von jedem Wandlerelement 12 erzeugt werden, gleichzeitig aufzusummieren, werden Zeitverzögerungen und Phasenverschiebun gen in jedem gesonderten Wandlerelementkanal des Empfängers 14 eingeführt. Die Strahlzeitverzögerungen für den Empfang sind die gleichen Verzögerungen (T_i) wie die vorstehend beschriebenen Sendeverzögerungen. Um jedoch dynamisch zu fokussieren, ändern sich die Zeitverzögerung und Phasenverschiebung jedes Empfängerkanals kontinuierlich während eines Empfangs des Echos, um eine dynamische Fokussierung des empfangenen Strahls in der Entfernung R, von der das Echosignal herrührt, zu erzielen. Die genaue Gleichung für die Zeitverzögerung T_d, die dem durch jedes Wandlerelement empfangenen Signal auferlegt wird, lautet wie folgt:
wobei:

t: = nach dem Senden von Schall von der Mitte des Wandlerarrays aus (d.h. START) abgelaufene Zeit,
c: = Schallgeschwindigkeit in dem untersuchten Objekt,
θ: = Strahlwinkel und
x: = Abstand der Mitte des Elementes von der Mitte des Wandlerarrays.

Die gleiche Berechnung, geeignet skaliert, ergibt auch die richtige Phasenverschiebung.
Unter der Leitung der digitalen Steuerungseinrichtung 16 sorgt der Empfänger 14 für Verzögerungen während des Scanns in einer derartigen Weise, dass die Steuerung des Empfängers 14 mit der Richtung θ des durch den Sender 13 gelenkten Strahls nachgeht, und er tastet die Echosignale in einer Folge von Entfernungen R ab und stellt die richtigen Verzögerungen und Phasenverschiebungen bereit, um an einem Punkt P entlang des Strahls dynamisch zu fokussieren. Somit führt jede Emission einer Ultraschallimpulswellenform zu der Akquisition einer Reihe von Daten- bzw. Messpunkten, die die Menge eines von einer entsprechenden Reihe von Punkten P, die entlang des Ultraschallstrahls angeordnet sind, reflektierten Schalls repräsentieren.
Das Anzeigesystem 17 empfängt die Reihe von Daten- bzw. Messpunkten, die durch den Empfänger 14 erzeugt werden, und wandelt die Daten in eine Form um, die das gewünschte Bild erzeugt. Wenn beispielsweise ein A-Scann erwünscht ist, wird lediglich die Amplitude der Reihe von Messpunkten als Funktion der Zeit graphisch dargestellt. Wenn ein B-Scann erwünscht ist, wird jeder Messpunkt in der Reihe dazu verwendet, die Helligkeit eines Pixels in dem Bild zu steuern, und es wird ein eine Reihe von Messungen aufweisender Scann unter aufeinander folgenden Ablenkwinkeln (θ) durchgeführt, um die für eine Anzeige erforderlichen Daten zu erhalten.
Bezugnehmend auf 2 in Verbindung mit 1 enthält der Sender 13 einen Satz Kanalpulscodespeicher, die gemeinsam als Speicher 50 angezeigt sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind 128 gesonderte Wandlerelemente 12 vorhanden, und deshalb sind 128 gesonderte Kanalpulscodespeicher 50 vorhanden. Jeder Pulscodespeicher 50 ist gewöhnlich ein 1-Bit mal 512-Bit Speicher, der ein Bitmuster 150 speichert, das die Frequenz des Ultraschallimpulses 52, der erzeugt werden soll, bestimmt. In der bevorzugten Aus führungsform wird dieses Bitmuster aus jedem Pulscodespeicher 50 durch einen 40 MHz Haupt-Taktgeber ausgelesen und einem Treiber 53 zugeführt, der das Signal auf ein zur Ansteuerung des Wandlers 11 geeignetes Leistungsniveau verstärkt. In dem in 2a veranschaulichten Beispiel ist das Bitmuster durch eine Folge von vier „1"-Bits gebildet, die sich mit vier „0"-Bits abwechseln, um einen 5 MHz Ultraschallimpuls 52 zu erzeugen; jedoch können in der bevorzugten Ausführungsform andere Trägerfrequenzen (F₀), von beispielsweise 2,5, 3,75, 6,25, 7,5, 8,75 und 10 MHz, angewandt werden. Die Wandlerelemente 12, auf die diese Ultraschallimpulse 52 angewandt werden, reagieren durch Erzeugung von Ultraschallenergie. Wenn sämtliche 512 Bits verwendet werden, wird ein Impuls einer schmalen Bandbreite von lediglich 40 kHz auf der Trägerfrequenz (d.h. in dem vorliegenden Beispiel bei 5 MHz) zentriert ausgesandt.
Wie vorstehend angegeben, müssen zur Steuerung des ausgesandten Strahls der Ultraschallenergie in der gewünschten Richtung (θ) die Impulse 52 für jeden der N-Kanäle, wie beispielsweise in 2b veranschaulicht, um das richtige Maß verzögert werden. Diese Verzögerungen werden durch eine Sendesteuerung 54 erzielt, die vier Steuersignale (START, HAUPT-TAKTGEBER, R_T und θ) von der digitalen Steuerungseinrichtung 16 (1) entgegennimmt. Unter Verwendung des Eingangssignals θ, des festgesetzten Sendefokusses R_T und der obigen Gleichung (1) berechnet die Sendesteuerung 54 die Verzögerungsschrittweite T_i, die zwischen aufeinander folgenden Sendekanälen erforderlich ist. Wenn das Steuerungssignal START empfangen wird, schaltet die Sendesteuerung 54 eine von vier möglichen Phasen des 40 MHz Signals des HAUPT-TAKTGEBERS durch den ersten Sendekanal 50 hindurch. Danach wird bei jedem nachfolgenden Verzögerungs zeitintervall (T_i) das 40 MHz HAUPT-TAKTGEBER-Signal durch den nächsten Kanalpulscodespeicher 50 durchgelassen, bis sämtliche n = 128 Kanäle ihre Ultraschallimpulse 52 erzeugen. Jeder Sendekanal 50 wird zurückgesetzt, nachdem sein gesamtes Bitmuster 51 ausgesandt worden ist, und der Sender 13 wartet anschließend auf das nächste θ-Signal und das nächste START-Steuersignal von der digitalen Steuerungseinrichtung 16. Wie oben angegeben umfasst ein vollständiger B-Scann in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 128 Ultraschallimpulse, die in Schrittweiten Δθ von 0,70° durch einen Sektor von 90°, der um die Zentralachse 21 (1) des Wandlers 11 zentriert liegt, abgelenkt bzw. gesteuert.
Für eine detaillierte Beschreibung des Senders 13 wird auf die auf die gleiche Anmelderin lautende US-Patentschrift Nr. 5 014 712 Bezug genommen, die am 14. Mai 1991 veröffentlich worden ist und den Titel „Coded Excitation For Transmission Dynamik Focusing of Vibratory Energy Beam" trägt.
Bezugnehmend insbesondere auf 3 besteht der Empfänger 14 aus diesen Sektionen oder Gruppen: einer Zeit-Verstärkung-Steuerungsgruppe 100, einer Empfangsstrahlformungsgruppe 101 und einem Mittel-Prozessor 102. Die Zeit-Verstärkung-Steuerungs-(oder TGC-, Time-Gain Control)Gruppe 100 enthält einen Verstärker 105 für jeden der n = 128 Empfangskanäle und eine Zeit-Verstärkung-Steuerungsschaltung 106. Der Eingang jedes Verstärkers 105 ist mit einem zugehörigen Element der Wandlerelemente 12 verbunden, um das Echosignal, das dieses empfängt, entgegenzunehmen und zu verstärken. Die Stärke der durch die Verstärker 105 erzielten Verstärkung wird durch eine Steuerungsleitung 107 gesteuert, die durch die TGC-Schaltung 106 angesteuert wird.
Wie in der Technik allgemein bekannt, nimmt bei steigender Distanz des Echosignals seine Amplitude ab. Infolgedessen nimmt die Helligkeit des Bildes schnell in Abhängigkeit von der Entfernung (R) ab, wenn nicht das Echosignal, das von weiter entfernten Reflektoren herrührt, mehr als das Echosignal von näher gelegenen Reflektoren verstärkt wird. Diese Verstärkung wird durch den Bediener gesteuert, der von Hand acht (gewöhnlich) TGC-Linearpotentiometer 108 auf Werte festsetzt, die eine verhältnismäßig gleichmäßige Helligkeit über dem gesamten Bereich des Sektionsscanns ergeben. Das Zeitintervall, über dem das Echosignal akquiriert wird, bestimmt den Entfernungsbereich, von dem dieses ausgeht, und dieses Zeitintervall wird durch die TGC-Schaltung 106 in acht Segmente unterteilt. Die Einstellungen der acht Potentiometer werden dazu verwendet, die Verstärkungen der Verstärker 105 während eines jeden der acht jeweiligen Zeitintervalle derart festzulegen, dass das Echosignal über dem Echosignalakquisitionszeitintervall in ständig steigendem Maße verstärkt wird.
Die Empfangsstrahlformungsgruppe 101 des Empfängers 14 enthält n = 28 gesonderte Empfängerkanäle 110. Wie nachstehend in größeren Einzelheiten erläutert, empfängt jeder Empfängerkanal 110 das analoge Echosignal von einem der Verstärker 105 an einem Eingang 111, und er erzeugt einen Strom digitaler Ausgangswerte an einem I-Bus 112 und einem Q-Bus 113. Jeder dieser I- und Q-Werte stellt einen demodulierten Abtastwert der Echosignalhüllkurve in einer bestimmten Distanz (R) dar. Diese Abtastwerte sind verzögert und phasenverschoben, so dass sie, wenn sie an den Summationspunkten 114 und 115 mit den I- und Q-Abtastwerten von jedem der anderen Empfängerkanäle 110 gemeinsam aufsummiert werden, die Amplitude und Phase des Echosignals kennzeich nen, das von einem Punkt P reflektiert worden ist, der in einem Abstand R auf dem gesteuerten bzw. abgelenkten Strahl (θ) liegt. In der bevorzugten Ausführungsform wird jedes Echosignal über dem gesamten Bereich der Scannlinie (von gewöhnlich 40 bis 200 mm) auf ungefähr 512 Punkten abgetastet.
Für eine detailliertere Beschreibung des Empfängers 14 wird auf die auf die gemeinsame Anmelderin lautende US-Patentschrift Nr. 4 983 970 Bezug genommen, die am 8. Januar 1991 veröffentlich worden ist und den Titel „Method and Apparatus for Digital Phase Array Imaging" trägt.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 empfängt die Mittel-Prozessorgruppe 102 die Strahlabtastwerte von den Summierpunkten 114 und 115. Die I- und Q-Werte jedes Strahlabtastwertes sind digitale Zahlen, die die Inphase- und Quadraturkomponenten der Amplitude des von einem Punkt (R, θ) reflektierten Schalls kennzeichnen. Der Mittel-Prozessor 102 kann an diesen Strahlabtastwerten vielfältige Berechnungen vornehmen, deren Auswahl durch die Art des Bildes bestimmt ist, das rekonstruiert werden soll. Wenn beispielsweise ein herkömmliches Amplitudenbild erzeugt werden soll, ist ein Erfassungsprozessor 120 (3) implementiert, in dem ein digitaler Amplitudenbetragswert M aus jedem Empfangsstrahlabtastwert berechnet und gemeinsam mit den R,θ-Koordinaten des Reflexionspunktes an einem Ausgang 121 erzeugt wird, und zwar entsprechend der Gleichung
Der Erfassungsprozessor 120 kann ferner Korrekturverfahren ausführen, beispielsweise dasjenige, das in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentschrift Nr. 4 835 689 offenbart ist, die am 30. Mai 1989 veröffentlich worden ist und den Titel „Adaptive Coherent Energy Beam Formation Using Phase Conjungation" aufweist. Derartige Korrekturverfahren untersuchen die empfangenen Strahlabtastwerte und berechnen Korrekturwerte, die bei nachfolgenden Messungen durch den Sender 13 und Empfänger 14 verwendet werden können, um die Strahlfokussierung und -ablenkung bzw. -steuerung zu verbessern. Derartige Korrekturen sind beispielsweise erforderlich, um der Inhomogenität des Mediums Rechnung zu tragen, das der Schall von jedem Wandlerelement während eines Scanns durchläuft.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Farbfluss- bzw. Farbströmungsprozessor 123, der ebenfalls in dem Mittel-Prozessor 102 angeordnet ist. Der Farbströmungsprozessor 123, der in größeren Einzelheiten nachstehend im Zusammenhang mit 5 beschrieben ist, empfängt die I- und Q-Werte jedes demodulierten und fokussierten Echosignalabtastwertes von den Summierpunkten 114 und 115 und erzeugt einen 12-Bit Strömungswert an dem Mittel-Prozessorausgang 121. Dieses Strömungssignal steuert die Farben Rot, Grün und Blau der Anzeige und wird dem Anzeigesystem 17 gemeinsam mit der Amplitude M für den gleichen Punkt zugeführt. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert, ist die durch diesen Strömungswert angezeigte Farbe eine Funktion der Leistung des Dopplersignals, das von der Strömung herrührt, wie dies durch den Farbströmungsprozessor 123 gemessen wird.
Bezugnehmend insbesondere auf 1 und 4 erzeugt der Empfänger 14 einen Strom digitaler 8-Bit Zahlen an seinem Ausgang 121, der dem Eingang des Anzeigesystems 17 zu geführt wird. Jede Ausgabe enthält eine 8-Bit Gewebeamplitude und einen 12-Bit Strömungswert. Diese „Scanndaten" werden in einem Speicher 150 in Form einer Matrix abgespeichert, wobei die Zeilen der Scanndatenmatrix 150 den jeweiligen Strahlwinkeln (θ), die akquiriert werden, entsprechen, während die Spalten der Scanndatenmatrix 150 den jeweiligen Distanzen (R), an denen Abtastwerte entlang jedes Strahls akquiriert werden, entsprechen. Die R- und θ-Steuersignale 151 und 152 von dem Empfänger 14 zeigen an, wo jeder Eingangswert in der Matrix 150 abzuspeichern ist, und eine Speichersteuerungsschaltung 153 schreibt diesen Wert in den richtigen Speicherort in der Matrix 150 ein. Der Scann kann fortlaufend wiederholt werden, wobei der Wertefluss von dem Empfänger 14 fortlaufend die Scanndatenmatrix 150 aktualisiert.
Weiterhin bezugnehmend auf 4 werden die Scanndaten in der Matrix 150 durch einen digitalen Scannkonverter 154 gelesen und in eine Form gewandelt, die das gewünschte Bild ergibt. Wenn beispielsweise ein herkömmliches B-Scannbild erzeugt wird, werden die Gewebeamplitude und Strömungswerte M(R, θ), die in der Scanndatenmatrix 150 abgespeichert sind, in Werte M(x, y) umgewandelt, die die Grauschattierung (für Gewebe) und Farbe (für eine Strömung) an Pixelstellen (x, y) in dem Bild kennzeichnen. Eine derartige Umwandlung der Ultraschallbilddaten von Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten ist beispielsweise in einem Artikel von Steven C. Leavitt et al. in Hewlett-Packard Journal, Oktober 1983, Seiten 30–33, mit dem Titel „A Scan Conversion Algorithm for Displaying Ultrasonic Images" beschrieben.
Unabhängig von der speziellen Konvertierung, die durch den digitalen Scannkonverter 154 bewerkstelligt wird, werden die resultierenden Bilddaten in einen Speicher 155 eingeschrieben, der ein zweidimensionales Array konvertierter Scanndaten speichert. Eine Speichersteuerungseinrichtung 156 ermöglicht einen Doppel-Port-Zugriff auf den Speicher 155, so dass der digitale Scannkonverter 154 fortwährend die Werte darin mit frischen Daten aktualisieren kann, während ein Anzeigeprozessor 157 die aktualisierten Daten ausliest. Der Anzeigeprozessor 157 spricht auf Bedienerbefehle an, die von einem Steuerungspanel 158 empfangen werden, um herkömmliche Bildverarbeitungsfunktionen an den konvertierten Scanndaten in dem Speicher 155 auszuführen. Beispielsweise kann der Bereich von Helligkeitspegeln, die durch die konvertierten Scanndaten in dem Speicher 155 angezeigt werden, den Helligkeitsbereich der Anzeigevorrichtung 160 übersteigen. In der Tat kann die Helligkeitsauflösung der konvertierten Scanndaten in dem Speicher 155 weit größer sein als die Helligkeitsauflösung des menschlichen Auges, so dass von Hand bedienbare Steuerungen gewöhnlich vorgesehen sind, die dem Bediener ermöglichen, ein Fenster mit Helligkeitswerten auszuwählen, über dem ein maximaler Bildkontrast erreicht werden soll. Der Anzeigeprozessor liest die konvertieren Scanndaten von dem Speicher 155, erzielt die gewünschte Bildverstärkung oder -verfeinerung und schreibt die verfeinerten Werte in einen Anzeigespeicher 161 ein.
Der Anzeigespeicher 161 wird von einer Anzeigesteuerungsschaltung 162 über eine Speichersteuerungsschaltung 163 gemeinsam benutzt, und die darin enthaltenen Werte werden abgebildet bzw. gemappt, um die Helligkeit und Farbe der entsprechenden Pixel auf dem Display 160 zu steuern.
Die Anzeigesteuerungseinrichtung 162 ist eine kommerziell erhältliche integrierte Schaltung, die dazu vorgesehen ist, die speziell verwendete Art der Anzeige 160 zu betreiben. Beispielsweise kann die Anzeige 160 durch eine Bildschirmanzeige oder einen Monitor CRT (Cathode Ray Tube, Kathodenstrahlröhre) gebildet sein, wobei in diesem Fall die Anzeigesteuerungseinrichtung 162 durch einen CRT-Controllerchip gebildet ist, der die erforderlichen Synchronisationsimpulse für die horizontale und vertikale Ablenkungsschaltungen bereitstellt und die Anzeigedaten in dem geeigneten Zeitpunkt während der Ablenkung auf den Monitor CRT abbildet.
Es sollte für Fachleute offensichtlich sein, dass das Anzeigesystem 17 in Abhängigkeit von den Leistungsfähigkeiten und der Flexibilität eines bestimmten Ultraschallsystems eine beliebige von vielen Formen einnehmen kann. In der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform werden programmierte Mikroprozessoren verwendet, um die Funktionen des digitalen Scannkonverters und Anzeigeprozessors zu implementieren, und das resultierende Anzeigesystem ist deshalb sehr flexibel und leistungsstark.
Bezugnehmend insbesondere auf 5 kann der Farbströmungsprozessor 123 nach 3 aus kommerziell erhältlichen integrierten Schaltungen aufgebaut sein. Der Prozessor 123 enthält einen Pufferspeicher 300, der die I- und Q-Abtastwerte des demodulierten Echosignals speichert, die durch die Strahlformungsgruppe des Empfängers erzeugt werden, und wendet diese auf die I- und Q-Eingänge einer Autokorrelations- und Normalisierungsschaltung 301A an, die ihre N- und D-Ausgaben einer Geschwindigkeitsschätz- bzw. Geschwindigkeitsberechnungsschaltung 301B übergibt. Die I- und Q-Ausgangssignale von dem Speicher 300 werden ferner einem Verzögerungs-FIFO 302 übergeben. Die Schaltungen 301A und 301B können beispielsweise aus konjugiert-komplexen Multiplizierern, ein paar Verzögerungen und ein paar Integratoren aufgebaut sein, wie dies von C. Kasai et al. in einem Artikel in IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, VOL. SU-32, Nr. 3, Mai 1985, mit dem Titel „Real-Time Tow-Dimensional Blood Flow Imaging Using Autocorrelation Technique" beschrieben ist. Die Schaltung 301B erzeugt ein Ausgangssignal 2, das den mittleren Wert der Frequenz der n Abtastwerte, die ihrem Eingang zugeführt werden, kennzeichnet. Falls keine Bewegung der Reflektoren vorliegt, gibt es keine Doppler-Änderung der Frequenz der Echosignale, und dieses Ausgangssignal ist gleich null. Bei einer Bewegung in einer Richtung weist das Ausgangssignal 2 einen positiven Wert, und wenn die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung verläuft, weist das Ausgangssignal 2 einen negativen Wert auf.
Das Mittelwertausgangssignal 2 wird über ein IIR-Filter 305 dem Referenzeingang einer komplexen Mischerschaltung 303 zugeführt. Gleichzeitig werden die verzögerten I- und Q-Werte des gleichen demodulierten Echosignalabtastwertes, die zur Erzeugung des Signals 2 verwendet werden, den Eingängen des komplexen Mischers 303 zugeführt. Durch den komplexen Mischer 303 werden Frequenz verschobene Ausgangssignale I' und Q' entsprechend den folgenden Gleichungen erzeugt: I' = Icosθ + Qsinθ (4), Q' = Isinθ – Qcosθ (5).
Diese komplexe Mischung mit der mittleren Frequenz 2 hat den Effekt, dass alle demodulierten Echosignalfrequenzen um den Wert –2 verschoben werden. Da in den meisten Situationen die Filterwandsignalkomponenten das Echosignal dominieren, wird die mittlere Frequenz der Wandsignalkomponenten gemessen, und die durch den komplexen Mischer 303 vorgenommene Frequenzverschiebung verschiebt im Wesentlichen den Mittelwert der Wandsignalfrequenz 0 (oder den Gleichanteil D.C.). Hinsichtlich weiterer Details zu der Verschiebung des Wandsignals vgl. US-Patentschrift Nr. 5 349 524. Die große Wandsignalkomponente wird Frequenz verschoben und ist nun um die Gleichspannung D.C. herum zentriert.
Weiterhin bezugnehmend auf 5 werden die verschobenen Echosignalwerte I' und Q' den Eingängen eines Hochpass-FIR-Filters 310 (Finite Impulse Response, mit endlich langer Impulsantwort) zugeführt. Das FIR-Filter 310 ist eine kommerziell erhältliche integrierte Schaltung, beispielsweise ein Plessey PDSP 16256A, der einen um den Gleichanteil D.C. herum zentrierten Sperrbereich aufweist.
Die Schaltungen 301A und 301B weisen Ausgangssignale R(O) und R(T) auf, von denen aus die Varianz des ungefilterten Basisband-Echosignals berechnet werden kann. Diese Berechnung wird durch eine Turbulenz-Schätzschaltung 315 entsprechend der folgenden Gleichung durchgeführt: σ2 = (1 – |R(T)|/R(O))/T2 (6),wobei T das Sendeintervall der Ultraschallimpulse darstellt. Diese Varianz σ ist ein Anzeichen für die Weite der Wandsignalkomponenten und wird, wie in 5 veranschaulicht, einem Tiefpass-IIR-Filter 304 zugeführt, das ein Eingangssignal für eine adaptive Auswahlschaltung 306 bereitstellt. Als Ergebnis hiervon ist das Ausgangssignal des FIR-Filters 310 ein gefiltertes Echosignal, das hauptsächlich aus den Strömungssignalkomponenten zusammengesetzt ist.
Die gefilterten Echosignalkomponenten I'' und Q'', die durch das in 5 veranschaulichte FIR-Filter 310 erzeugt werden, werden einer zweiten Autokorrelations- und Normalisierungs-Schätzschaltung 318A zugeführt, die Ausgangssignale an eine zweite Geschwindigkeitsschätzschaltung 318B liefert. Die Schaltung 318A ist mit der Schaltung 301A identisch, und die Schaltung 318B ist mit der Schaltung 301B identisch. Die Geschwindigkeitsschätzschaltung 318B erzeugt an einem Ausgang 328 ein Mittelwertsignal θ', das einen Schätzwert für den Mittelwert der verschobenen Strömungssignalkomponentfrequenzen bildet. Die bedeutet, dass θ' eine Schätzung der mittleren Dopplerverschiebung der strömenden Reflektoren darstellt, die wiederum zu ihrer mittleren Geschwindigkeit proportional ist. Das Signal θ' bildet eine Komponente des Strömungssignals, die durch den Farbströmungsprozessor 123 erzeugt wird.
Um die Art oder das Wesen der strömenden Streuer anzuzeigen, ist an die Schaltung 318B eine Turbulenzberechnungseinrichtung 326 angekoppelt. Die Turbulenzberechnungseinrichtung 326 ist identisch mit der vorstehend beschriebenen Turbulenzberechnungseinrichtung 315 und erzeugt ein Ausgangssignal σ', das den Frequenzstreubereich der Strömungssignalkomponente des Basisband-Echosignals anzeigt. Dieser Wert ist für die Strömungsturbulenz kennzeichnend, weil eine laminare Strömung einen viel schmäleren Bereich von Geschwindigkeiten aufweist, während eine turbulente Strömung eine Mischung vieler Geschwindigkeiten darstellt. Der 4-Bit große Turbulenzwert σ' wird von der Turbulenzberechnungseinrichtung 326 auf einem Leiter 330 als eine weitere Komponente des Strömungssignals geliefert.
Die Schaltung 318A erzeugt ferner auf einem Leiter 332 ein Leistungssignal R(O)', das eine Schätzung der Leistung der Strömungssignalkomponente des Basisband-Echosignals bildet.
Ein Postprozessor 334 empfängt das Signal θ' auf dem Leiter 328, empfängt das Signal σ' auf dem Leiter 330 und empfängt das Signal (R)(O)' auf dem Leiter 332. Der Postprozessor 334 nimmt ferner ein Leistungssignal (R)(O) auf einem Leiter 336 von der Autokorrelations- und Normalisierungsschaltung 301A entgegen. Der Leistungswert R(O) wird zur Schwellenwertfilterung der Geschwindigkeits- und Varianzschätzsignale auf den Leitern 328 und 330 verwendet. Die Schätzwerte werden anschließend in einer durch den Bediener des Systems festgelegten Weise zu einem 8-Bit großen Primärausgangssignal 338 und einem 4-Bit großen Sekundärausgangssignal 340 kombiniert, und zwar basierend auf dem Anzeigemodus, der ausgewählt worden ist.
Das primäre und das sekundäre Ausgangssignal werden zu einem langen Framepuffer 342 und einem kurzen Framepuffer 344 übermittelt. Der Langeframepuffer 342 speichert Werte, die Segmentierungsframes mit einer verhältnismäßig großen Anzahl von Feuerungen bzw. Pulsungen pro Strahlposition (Packetgröße) und/oder einer verhältnismäßig kleineren Pulswiederholungs- bzw. Pulsfolgefrequenz oder Anregungs frequenz (PRF, Pulse Repetition Frequency) kennzeichnen, die dazu verwendet werden, Strömungsregionen von Wand- und Geweberegionen in einem Anzeigesystem 17 zu segmentieren.
Der Kurzframepuffer 344 speichert Werte, die Strömungsdynamikframes mit verhältnismäßig hohen PRFs und Werten, die von verhältnismäßig kleineren Packetgrößen herrühren, entsprechen, die dazu verwendet werden, ein Bild der Strömungsdynamik zu erzeugen. Dies bedeutet, dass die in dem Kurzframepuffer 344 gespeicherten Werte verwendet werden, um schnelle Aktualisierungen zu erzielen, wodurch eine bessere Visualisierung der Strömungsdynamik ermöglicht wird.
Die auf den Daten in dem Puffer 344 basierende dynamische Strömung wird lediglich in Bereichen angezeigt, die durch die in dem Langframepuffer 342 gespeicherten Werte als eine Strömung segmentiert worden sind.
Kurz zusammengefasst, basieren die in dem Framepuffer 342 gespeicherten Werte im Vergleich zu den in dem Framepuffer 344 gespeicherten Werten auf einer größeren Anzahl von Pulsungen bzw. Feuerungen oder Anregungen des Wandlers 11 pro Strahlposition. In gleicher Weise rühren die in dem Puffer 342 gespeicherten Werte von Anregungs- oder Pulswiederholungsfrequenzen her, die kleiner sind als die Anregungs- oder Pulswiederholungsfrequenzen, die zu den in dem Framepuffer 344 gespeicherten Werten führen.
Der Wert des auf dem Leiter 336 erzeugten Leistungssignals wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Falls der Wert größer ist als der Schwellenwert, werden die Signale von dem Postprozessor 334 über einen (nicht veranschaulichten) Ausgabemodusauswahlblock ausgegeben. Wenn der Wert kleiner ist als der Schwellenwert, werden sämtliche Ausgangssignale mit einem Nullwert geladen. Der Ausgabemodusauswahlblock legt die Ausgabe von dem Postprozessor 334 und schließlich zu dem Scannkonverter in einer durch den Bediener bestimmten Weise fest. Das Ausgangssignal von diesem Auswahlblock ist eine einzelne 8-Bit Zahl und eine einzelne 4-Bit Zahl. Die möglichen Modi sind in der folgenden Tabelle aufgezeigt:
Der Wandler 11 wird in der vorstehend beschriebenen Weise angeregt, um alle paar Herzzyklen die Werte für den Langframepuffer 342 zu erzeugen. Der Wandler 11 wird schneller angeregt, um die in dem Kurzframepuffer 344 gespeicherten Werte zu erzeugen. Somit wird der Kurzframepuffer 344 mehrmals pro Herzzyklus aktualisiert.
Nach jeder Aktualisierung des Kurzframepuffers 344 wählt der Postprozessor 334 Kombinationen der Farbströmungssignale aus dem Langframepuffer 342 und dem Kurzframepuffer 344 zur weiteren Verarbeitung aus. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform adressiert der Prozessor 334 jeden Speicherort in dem Langframepuffer 342 und bestimmt seinen Wert. Wenn der Wert null beträgt oder unterhalb eines vor bestimmten Schwellenwerts liegt, wird eine geringe oder kleine Blutströmung angezeigt, und die Daten von dem adressierten Wert des Langframepuffers 342 werden zu dem Bus 142 übermittelt. Wenn der Wert an der adressierten Stelle in dem Puffer 342 ein von null verschiedener Wert ist, der größer ist als der Schwellenwert, wird anschließend auf die entsprechende Adresse in dem Kurzframepuffer 344 zugegriffen, und die Daten von diesem adressierten Ort in dem Puffer 344 werden zu dem Bus 121 übertragen und ersetzen die entsprechenden Daten an der gleichen Adresse aus dem Langframepuffer 342.
Um Werte in dem Langframepuffer 342 und dem Kurzframepuffer 344 zu speichern, adressiert der Postprozessor 334 die Puffer unter Verwendung der Strahlwinkel θ und jeweiliger Entfernungen R, die verwendet werden, um den Scanndatenspeicher 150 in der vorstehend beschriebenen Weise zu adressieren. Die Strahlwinkel- und Entfernungswerte werden dem Prozessor 334 zugeführt, wie dies in 5 veranschaulicht ist.
Infolge des vorstehend beschriebenen Betriebs des Postprozessors 334 werden die Werte aus dem Langframepuffer 342 und dem Kurzframepuffer 344 in Kombinationen derart ausgewählt, dass eine Blutströmung durch das Anzeigesystem 17 nicht in Regionen angezeigt wird, die als Wand oder Gewebe bestimmt worden sind. Jedoch wird die Blutströmungsinformation aus dem Kurzframepuffer 344 rasch gelesen, so dass schnelle Veränderungen der Blutströmungsgeschwindigkeit auf dem Anzeigesystem 17 deutlich sichtbar sind.
6 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, bei der der Postprozessor 334 in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, arbeitet, mit der Ausnahme, dass Werte aus dem Langframepuffer 342 und dem Kurzframepuffer 344 nicht auf den Bus 121 ausgegeben werden. Statt dessen betreibt der digitale Scannkonverter 154 (4 und 6) Speichersteuerungsschaltungen 156A und 156B (6), um die Werte in den Puffern 342 und 344 in entsprechende XY-Koordinaten periodisch zu wandeln, und speichert die gewandelten Werte in einem Langframepuffer 350 und einem Kurzframepuffer 352 ab, wie dies veranschaulicht ist. Die Scannkonvertierung funktioniert in der gleichen Weise, wie vorstehend im Zusammenhang mit 4 in Bezug auf den Scanndatenspeicher 150 beschrieben.
Der Anzeigeprozessor 157 (4 und 6) wählt die Daten von dem Langframepuffer 350 und dem Kurzframepuffer 352 in der vorstehend im Zusammenhang mit dem Langframepuffer 342 und dem Kurzframepuffer 344 beschriebenen Weise aus und kombiniert diese und sendet die ausgewählten Kombinationen der Werte zu der Speichersteuerungsschaltung 163 (4 und 6). Infolge dieser Operation werden die ausgewählten und kombinierten Werte aus dem Langframepuffer 350 und dem Kurzframepuffer 352 in den Anzeigedatenspeicher 161 eingeschrieben, und sie werden durch den Anzeigecontroller 162 in der vorstehend beschriebenen Weise verarbeitet.
Nachdem die Werte aus dem Langframepuffer 350 und dem Kurzframepuffer 352 durch den Anzeigeprozessor 157 ausgewählt und kombiniert worden sind und sie in den Anzeigedatenspeicher 161 eingeschrieben worden sind, bestimmen die resultierenden Werte in dem Speicher 161 die Farbe jedes Pixels der Anzeige 160 in dem interessierenden Farbströmungsbereich. Für jedes Pixel in dem interessierenden Bereich steuern 8 Bits die Intensität von rot, 8 Bits die In tensität von grün und 8 Bits die Intensität von blau. Diese Bitmuster sind derart im Voraus gewählt, dass bei einer Änderung der Richtung oder Stärke der Strömungsgeschwindigkeit, wie durch das Signal θ' gekennzeichnet, die Farbe des Pixels an der Displaystelle X, Y verändert wird. Beispielsweise kann eine Strömung in Richtung auf den Wandler zu in roter Farbe und eine Strömung von dem Wandler weg in blauer Farbe angezeigt werden. Je schneller die Strömung ist, desto heller ist die Farbe.
Als weiteres Beispiel kann der Prozessor 157 die Stärke von auf dem Pixel angezeigtem grün basierend auf dem Turbulenzmesswert auf dem Leiter 330 (5) wählen. Infolgedessen kann die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in einem bestimmten Punkt XY auf dem angezeigten Bild durch die Stärke von rot und blau angezeigt werden, während der Turbulenzgrad durch die Stärke von grün angezeigt werden kann.
Die Intensität oder Lumen des Displays ändert sich entsprechend dem Wert des Leistungssignals auf dem Leiter 332.
Während lediglich bestimmte bevorzugte Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden sich einem Fachmann viele Modifikationen und Änderungsmöglichkeiten erschließen. Beispielsweise kann eine EKG-Triggerung dazu verwendet werden, Segmentierungsframes auszuwählen, die nahezu dem gleichen Zeitpunkt in dem Herzzyklus entsprechen. Ansonsten kann der letzte oder aktuellste Segmentierungsframe verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zur Bereitstellung einer farbigen Darstellung für ein Ultraschallsystem, das in der Lage ist, einen Schwingungsenergiewandler (11) anzuregen, um Strahlbündel von Ultraschallwellen zu erzeugen und die Strahlbündel bei vorbestimmten Winkelpositionen durch ein untersuchtes Objekt zu lenken, wobei die Vorrichtung eine Farbdarstellung einer oder mehrerer charakteristischen Eigenschaften einer Fluidströmung in dem Gewebe des Objektes bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in Kombination aufweist: eine Steuerungseinrichtung (16), die derart angeschlossen ist, um den Wandler mit einer vorbestimmten ersten Anzahl von Malen pro Strahlbündelposition bei einer vorbestimmten ersten Anregungsfolgefrequenz anzuregen, um erste Ultraschallwellen zu erzeugen, und derart angeschlossen ist, um den Wandler mit einer vorbestimmten zweiten Anzahl von Malen pro Strahlbündelposition bei einer vorbestimmten zweiten Folgefrequenz anzuregen, um zweite Ultraschallwellen zu erzeugen, wobei die erste Anzahl größer ist als die zweite Anzahl; einen Empfänger (14), der angeschlossen ist, um in Abhängigkeit von den ersten Ultraschallwellen erste Empfängersignale zu erzeugen, die Ultraschallwellen entsprechen, die von einem vorbestimmten Abstandsbereich innerhalb des Objektes zurückgestreut werden, sowie derart angeschlossen ist, um zweite Empfängersignale, die von dem Objekt rückgestreuten Ultraschallwellen entsprechen, in Abhängigkeit von den zweiten Ultraschallwellen zu erzeugen; einen Farbströmungsprozessor (123), der angeschlossen ist, um erste Farbströmungssignale, die erste charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung anzeigen, in Abhängigkeit von den ersten Empfängersignalen zu erzeugen und um zweite Farbströmungssignale, die zweite charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung kennzeichnen, in Abhängigkeit von den zweiten Empfängersignalen zu erzeugen; eine Logikeinheit (334, 157), die angeschlossen ist, um Kombinationen der ersten und zweiten Farbströmungssignale auszuwählen; und eine Anzeige (17), die angeschlossen ist, um Bilder in Abhängigkeit von den kombinierten ersten und zweiten Farbströmungssignalen derart anzuzeigen, dass die Fluidströmungsdynamik und Segmentierung einer Fluidströmung von sonstigem Gewebe leichter visualisiert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Anregungsfolgefrequenz kleiner ist als die zweite Anregungsfolgefrequenz.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten charakteristischen Eigenschaften eine Segmentierung einer Fluidströmung von zu der Fluidströmung benachbart liegendem Gewebe aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweiten charakteristischen Eigenschaften dynamische Geschwindigkeitsänderungen der Fluidströmung aufweisen.
Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, wobei die Logikeinheit (334, 157) angeschlossen ist, um die ersten Farbströmungssignale durch die zweiten Farbströmungssignale in dem Fall zu ersetzen, dass der Wert der ersten Farbströmungssignale eine Farbströmung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes anzeigt.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Logikeinheit (334, 157) angeschlossen ist, um die zweiten Farbströmungssignale mit den ersten Farbströmungssignalen in dem Fall zu kombinieren, dass der Wert der ersten Farbströmungssignale eine Farbströmung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes anzeigt.
Vorrichtung nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch und ferner einen ersten Speicher (342, 344, 350, 352) zur Speicherung erster Speichersignale als Reaktion auf wenigstens die ersten Farbströmungssignale aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Speicher (342, 344, 350, 352) angeschlossen ist, um zweite Speichersignale als Reaktion auf die zweiten Farbströmungssignale abzuspeichern.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Speicher (342, 344) in Abhängigkeit von den vorbestimmten Winkelpositionen und dem vorbestimmten Bereich adressiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Speicher (350, 352) entsprechend den Koordinaten der Anzeige adressiert wird.
Verfahren zur Bereitstellung einer Farbanzeige für ein Ultraschallsystem, das in der Lage ist, einen Schwingungsenergiewandler (11) anzuregen, um Strahlbündel von Ultraschallwellen zu erzeugen und die Strahlbündel bei vorbestimmten Winkelpositionen durch ein untersuchtes Objekt zu lenken, wobei das Verfahren eine Farbanzeige einer oder mehrerer charakteristischer Eigenschaften einer Fluidströmung in dem Gewebe des Objektes bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist, dass: der Wandler (11) mit einer vorbestimmten ersten Anzahl von Malen pro Strahlbündelposition bei einer vorbestimmten ersten Anregungswiederholungsfrequenz angeregt wird, um erste Ultraschallwellen zu erzeugen, und der Wandler mit einer zweiten Anzahl von Malen pro Strahlbündelposition bei einer vorbestimmten zweiten Wiederholungsfrequenz angeregt wird, um zweite Ultraschallwellen zu erzeugen, wobei die erste Anzahl größer ist als die zweite Anzahl; in Abhängigkeit von den ersten Ultraschallwellen erste Empfängersignale erzeugt werden, die Ultraschallwellen entsprechen, die von einem vorbestimmten Abstandsbereich innerhalb des Objektes zurückgestreut werden; in Abhängigkeit von den zweiten Ultraschallwellen zweite Empfängersignale erzeugt werden, die Ultraschallwellen entsprechen, die von dem Objekt zurückgestreut werden; erste Farbströmungssignale, die charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung kennzeichnen, in Abhängigkeit von den ersten Empfängersignalen erzeugt werden; zweite Farbströmungssignale, die zweite charakteristische Eigenschaften der Fluidströmung kennzeichnen, in Ab hängigkeit von den zweiten Empfängersignalen erzeugt werden; Kombinationen der ersten und zweiten Farbströmungssignale ausgewählt werden; und Bilder in Abhängigkeit von den kombinierten ersten und zweiten Farbströmungssignalen angezeigt werden, so dass die Fluidströmungsdynamik und Segmentierung der Fluidströmung von sonstigem Gewebe auf eine leichtere Weise visualisiert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Anregungswiederholungsfrequenz kleiner ist als die zweite Anregungswiederholungsfrequenz.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ersten charakteristischen Eigenschaften eine Segmentierung einer Fluidströmung von Gewebe aufweisen, das der Fluidströmung benachbart liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zweiten charakteristischen Eigenschaften dynamische Geschwindigkeitsänderungen der Fluidströmung aufweisen.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Auswahlschritt den Schritt aufweist, wonach in dem Fall, dass der Wert der ersten Farbströmungssignale eine Fluidströmung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes anzeigt, die ersten Farbströmungssignale durch die zweiten Farbströmungssignale ersetzt werden.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Auswahlschritt den Schritt aufweist, wonach in dem Fall, dass der Wert der ersten Farbströmungssignale eine Fluidströmung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes anzeigt, die zweiten Farbströmungssignale mit den ersten Farbströmungssignalen kombiniert werden.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 16, das ferner den Schritt der Speicherung erster Speichersignale als Reaktion auf wenigstens die ersten Farbströmungssignale aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Speicherung ferner den Schritt der Speicherung zweiter Speichersignale als Reaktion auf die zweiten Farbströmungssignale aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das ferner den Schritt aufweist, wonach die ersten Speichersignale in Abhängigkeit von den vorbestimmten Winkelpositionen und dem vorbestimmten Bereich ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das ferner den Schritt aufweist, wonach die ersten Speichersignale entsprechend den Koordinaten der Anzeige gelesen werden.