ITMI20000540A1 - Sistema di generazione di immagini ad ultrasuoni con formazione difascio usando eccitazione codificata unipolare e bipolare. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale

Questa invenzione riguarda sistemi generatori di immagini ad ultrasuoni e, in particolare, metodi e dispositivi per aumentare il rapporto tra segnale e disturbo (SNR) in generazione di immagini mediche ad ultrasuoni.

Un convenzionale sistema generatore di immagini ad ultrasuoni comprende una complesso di elementi trasduttori di ultrasuoni che trasmettono un fascio di ultrasuoni e ricevono il fascio riflesso dall’oggetto che viene studiato. In particolare si esegue una serie di misure nelle quali un’onda a ultrasuoni focalizzata è trasmessa, il sistema commuta in un modo di ricezione dopo un breve intervallo di tempo e l’onda ultrasonica riflessa è ricevuta, formato in un fascio ed elaborata per visualizzazione. Tipicamente, la trasmissione e la ricezione sono focalizzate nella medesima direzione durante ciascuna misura per acquisire dati da una serie di punti lungo un fascio acustico o linea di analisi. Il ricevitore è focalizzato dinamicamente ad una successione di distanze lungo la linea di analisi quando le onde ultrasoniche riflesse sono ricevute.

Per generazione di immagini ad ultrasuoni, il complesso ha tipicamente una molteplicità di elementi trasduttori disposti in una o più righe e eccitati separatamente con tensioni separate. Scegliendo il ritardo (o la fase) e l’ampiezza delle tensioni applicate, i singoli elementi trasduttori in una data riga possono essere controllati per produrre onde ultrasoniche che si combinano a formare un’onda ultrasonica complessiva la quale viaggia lungo una direzione vettoriale preferita ed è focalizzata in un punto prescelto lungo il fascio. I parametri formatori di fascio di ciascuno dei treni possono essere variati per fornire un cambiamento nel fuoco massimo o altrimenti cambiare il contenuto dei dati ricevuti per ciascun treno, per esempio, trasmettendo fasci successivi lungo la medesima linea di analisi dove il punto focale di ciascun fascio è spostato rispetto al punto focale del fascio precedente. Nel caso di un complesso direzionale, cambiando i ritardi e le ampiezze delle tensioni applicate, il fascio con il suo punto focale può essere mosso in un piano per analizzare l’oggetto. Nel caso di un complesso lineare, un fascio focalizzato diretto normalmente al complesso è analizzato attraverso l’oggetto facendo passare Γ apertura attraverso il complesso da un treno al successivo. I medesimi principi ci apllicano quando la sonda del trasduttore è impiegata per ricevere il suono riflesso in un modo di ricezione. Le tensioni prodotte agli elementi trasduttori riceventi sono sommate in modo che il segnale complessivo sia indicativo del’ultrasuono riflesso da un singolo punto focale dell’oggetto. Come con il modo di trasmissione, questa ricezione focalizzata dall’energia ultrasonica è ottenuta impartendo ritardi separati (e/o spostamenti di fase) e guadagni al segnale da ciascun elemento trasduttore ricevente.

Un’immagine ad ultrasuoni è composta da molte linee di analisi di immagini. Una singola linea di analisi (o un piccolo gruppo localizzato di linee di analisi) è acquisita trasmettendo energia ultrasonica focalizzata ad un punto nella regione di interesse e quindi ricevendo l’energia riflessa nel tempo. L’energia di trasmissione focalizzata è chiamata fascio di trasmissione. Durante il tempo dopo la trasmissione, uno o più formatori di fascio in ricezione sommano coerentemente l’energia ricevuta da ciascun canale, cambiando dinamicamente la rotazione di fase o i ritardi per produrre sensibilità di picco lungo le desiderate linee di analisi a distanze proporzionali al tempo trascorso. Il risultante schema di sensibilità focalizzata è chiamato fascio ricevuto. La risoluzione di una linea di analisi è un risultato della direttività della coppia associata di fasci di trasmissione e di ricezione.

I segnali di uscita dei canali del formatore di fascio sono sommati coerentemente a formare un rispettivo valore di intensità di pixel per ciascun volume di campione nella regione o volume di interesse dell’oggetto. Questi valori di intensità di pixel sono compressi logaritmicamente, convertiti in analisi e quindi visualizzati come un'imagine dell'anatomia che viene analizzata.

In sistemi di generazione di immagine mediche ad ultrasuoni del tipo qui sopra descritto, è desiderabile ottimizzare il SNR. Un addizionale SNR può essere usato per ottenere una maggiore penetrazione ad una data frequenza di generazione di immagini o per migliorare la risoluzione facilitando la generazione di immagini ad ultrasuoni ad una frequenza più alta.

L’uso di codici di Golay in ultrasuoni è noto nell’ ambito della valutazione non distruttiva (NDE) usando trasduttori ad elementi singoli a fuoco fisso per ispezionare oggetti inanimati. I codici di Golay sono anche noti nella comunità della generazione di immagini mediche ad ultrasuoni. Tuttavia, i codici di Golay non sono stati usati comunemente nei sistemi di generazione di immagini ad ultrasuoni perchè si pensava che fecalizzazione dinamica, movimento di tessuti (effetto non presènte in NDE) e effetti di propagazione non lineari provocassero un’inaccettabile degradazione dei codici con corrispondente degradazione dei campi.

La domanda di breveto U.S. No. di serie 09/063.109, depositata il 20 aprile 1998 e ceduta al presente titolare, descrive un metodo e un dispositivo per migliorare l’SNR in generazione di immagini mediche ad ultrasuoni usando un’eccitazione codificata di Golay nel complesso di trasduttori. L’SNR è migliorata trasmettendo una coppia di sequenza di base codificata di Golay consecutivamente su ciascun fascio nella medesima posizione focale e quindi decodificando i dati sommati in fascio. Una coppia di sequenza di base codificata di Golay è formata intrecciando una sequenza di base con una coppia di codici di Golay dopo sovracampionamento. Una coppia di codici di Golay è una coppia di sequenze binarie (+1, -1) con la proprietà che la somma delle autocorrelazioni delle due sequenze è una funzione delta di Kronecker. Una sequenza di Golay sovracampionata è la sequenza di Golay con zeri tra ciascun 1 e —1, il numero degli zeri essendo maggiore o uguale a uno meno della lunghezza della sequenza di base. La sopracitata proprietà delle coppe di codici di Golay si trasforma in due vantaggi importanti rispetto i codici in generale: i codici di Golay non hanno lobi laterali di campo, e (2) i codici di Golay possono essere trasmessi usando solo generatori di impulsi bipolari rispetto ad un più costoso convertitore da digitale ad analogico.

In pratica, le immagini prodotte usando un’eccitazione codificata possono essere degradate da distorsione di codici. I codici bipolari si degradano quando il segnale rappresentante il simbolo positivo di codice non cancella più il segnale rappresentante il simbolo negativo di codice dopo una propagazione non lineare. C’è una necessità di un metodo per ridurre la degradazione dei codici a causa della propagazione non lineare e per realizzare un'eccitazione codificata su sistemi che hanno solo generatori di impulsi unipolari.

Un’eccitazione codificata per generazione di immagini mediche a ultrasuoni è realizzata trasmettendo differenti simboli di codici o elementi in una sequenza di base codificata su treni differenti. La sequenza di base codificata è formata intrecciando una sequenza di base con una sequenza sovracampionata di codice. Per ciascun treno il codice il designato simbolo di codice o di elemento nella sequenza di base codificata è sostituito da un simbolo unitario (per esempio 1 o -1) mentre le altre localizzazioni del simbolo sono tutte poste a zero. Dopo ciascuna trasmissione, la forma d’onda ricevuta è moltiplicata per i rispettivi simboli e accumulata sopra tutte le trasmissioni per sintetizzare la forma d’onda codificata ricevuta. Questa tecnica di sentitizzare un codice bipolare (in generale polifase) da trasmissioni codificate unipolari è utile per ridurre la degradazione dei codici dovuta a propagazione non lineare e per realizzare un’eccitazione codificata di sistemi che hanno solo generatori di impulsi unipolari. Il rimedio per questa tecnica è una ridotta frequenza di quadro dato che due treni di trasmissione unipolare sono necessari per ciascun treno bipolare. Il metodo dell’invenzione può essere esteso a codici polifasi a codici di trasmissione singoli (per esempio codici Barker) e a trasmissioni codificate spazialmente.

Come qui usato, il termine “ sequenza di trasmissione” riguarda una sequenza di simboli unitari di codici o elementi fornita ai generatori di impulsi, dove il termine “sequenza di impulsi” indica una sequenza di impulsi fornita dai generatori di impulsi alla ricezione di una sequenza di trasmissione.

La Figura 1 è uno schema a blocchi di un sistema generatore di immagini ad ultrasuoni che può essere programmato per incorporare la presente invenzione.

La Figura 2 è uno schema a blocchi di un sistema generatore di immagini di ulrasuoni del tipo descritto nella domanda di brevetto U.S. 09/063.109. Le Figure da 3 a 5 sono diagrammi di impulsi mostranti una sequenza di base (Figura 3), una sequenza di codice di Golay sovracampionato (Figura 4) e una sequenza di base codificata di Golay (Figura 5) secondo gli insegnamenti della domanda di brevetto U.S. 09/063.109.

Le Figure 6 e 7 sono diagrammi di impulsi mostranti sequenze di trasmissione di simboli unitari di codici A e B da usare in separati treni di trasmissione secondo una realizzazione preferita dell’ invenzione.

Le Figure 8 e 9 sono diagrammi di impulsi mostranti sequenze di trasmissione di simboli di elementi unitari A e B da usare in separati treni di trasmissione secondo un’altra realizzazione preferita dell’invenzione.

La Figura 10 è uno schema a blocchi del’estremo anteriore di un sistema generatore di immagini ad ultrasuoni secondo realizzazioni preferite dalla presente invenzione che sintetizzano codici di trasmissione complementare (per esempio codici di Golay) o cosiddetti codici a trasmissione singola (per esempio codici di Barker).

La Figura 11 è un’illustrazione di un impulso compresso che viene prodotto intrecciando un codice bifase di trasmissione a cinque bit con coefficienti adattati di filtro di un filtro decodificatore.

La Figura 12 è uno schema a blocchi di un sistema generatore di immagini digitali ad ultrasuoni secondo una realizzazione preferita dell’ invenzione che sintetizza trasmissioni codificate spazialmente.

Un sistema generatore di immagini ad ultrasuoni in cui la presente invenzione può essere incorporata è mostrato in Figura 1 come comprendente un complesso di trasduttori 10 avente una pluralità di elementi trasduttori 12 eccitati separatamente, ciascuno dei quali produce un treno di energia ultrasonica quando è eccitato da una forma d’onda ad impulsi prodotta da un trasmettitore 14. L’energia ultrasonica riflessa verso il complesso di trasduttori 10 da un oggetto sotto studio è convertita in un segnale elettrico da ciascun elemento trasduttore ricevente 12 e applicata separatamente ad un ricevitore 16 attraverso un gruppo di commutatori 18 di trasmissione e ricezione (T/R). I commutatori T/R sono tipicamente diodi e proteggono l elettronica di ricezione dalle alte tensioni generate dall’elettronica di trasmissione. Il trasmettitore 14 e il ricevitore 16 sono attivati sotto controllo di un controllore principale 20 rispondente a comandi di un operatore umano. Un’analisi completa è eseguita acquisendo una serie di echi in cui il trasmettitore 14 è acceso momentaneamente per eccitare ciascun elemento trasduttore 12 e i successi segnali di eco prodotti da ciascun elemento trasduttore 12 sono applicati al ricevitore 16. Il ricevitore 16 combina i separati segnali di echi da ciascun elemento trasduttore per produrre un singolo segnale di eco che è usato per produrre una linea in un’immagine su un munitore di visualizzazione 22.

Sotto la direzione di un controllore principale 20, il trasmettitore 14 attiva un complesso di trasduttori 10 in modo che l’energia ultrasonica è trasmessa come un fascio direzionale focalizzato. Per realizzare questo, si impartiscono rispettivi ritardi alla molteplicità di generatori di impulsi 24 mediante un formatore di fascio di trasmissione 26. Il controllore principale 20 determina la condizione sotto la quale gli impulsi acustici saranno trasmessi. Con queste informazioni, il formatore di fascio di trasmissione 26 determina la scansione e le ampiezze di ciascuno degli impulsi di trasmissione da generare da parte dei generatori di impulsi 24. Le ampiezze di ciascun impulso di trasmissione sono generate da un circuito di generazione di apodizzazione (non mostrato). Gli impulsi 24 a loro volta inviano gli impulsi di trasmissione a ciascuno degli elementi del complesso di trasduttori 10 attraverso commutatori T/R 18, che proteggono amplificatori 28 di compensazione di guadagno nel tempo (TGC) da alte tensioni che possono esistere sul complesso di trasduttori. Regolando opportunamente i ritardi di focalizzazione in trasmissione e i pesi di apodizzazione in modo convenzionale, il fascio ultrasonico può essere diretto e focalizzato per formare un fascio trasmesso.

I segnali di eco prodotti da ciascun fascio di energia ultrasonica si riflettono dagli oggetti localizzati a distanze successive lungo ciascun fascio di trasmissione. I segnali di eco sono rivelati separatamente da ciascun elemento trasduttore 12 e un campione dellampiezza del segnale di eco in un momento particolare nel tempo rappresenta la quantità di riflessione che capita ad una particolare distanza. A causa di differenze nei percorsi di propagazione tra un punto di riflessione e ciascun elemento trasduttore 12, i segnali di eco non sono rivelati contemporaneamente e le loro ampiezze non sono uguali. Il ricevitore 16 amplifica i separati segnali di eco attraverso un rispettivo amplificatore TGC 28 in ciascun canale di ricezione. La quantità di amplificazione fornita dagli amplificatori TGC è controllata verso una linea di controllo (non mostrata). I segnali di eco amplificati sono inviati ad un formatore di fascio di ricezione 30. Ciascun canale ricevitore del formatore di fascio di ricezione è collegato a uno rispettivo degli elementi trasduttori 12 mediante uno rispettivo degli amplificatori TGC 28.

Sotto la direzione del controllore principale 20, il formatore di fascio di ricezione 30 traccia la direzione del fascio trasmesso, campionando i segnali di eco ad una successione di distanze lungo ciascun fascio. Il formatore di fascio di ricezione impartisce i corretti ritardi e riceve pesi di apodizzazione per ciascun segnale di eco amplificato e somma i segnali per fornire un segnale composito di eco che rappresenta accuratamente lenergia ultrasonica totale riflessa da un punto posizionato ad una particolare distanza lungo un fascio ultrasonico. I ritardi di fecalizzazione ricevuti sono calcolati in tempo reale usando una circuiteria specializzata o sono letti da una tabella di consultazione. I canali di ricezione hanno anche circuiterie per filtrare gli impulsi ricevuti prima che siano sommati dal formatore di fascio di ricezione.

Nel sistema mostrato in Figura 1, la frequenza del segnale di uscita di formatore di fascio è spostata verso una banda di base da un demodulatore 31. Un modo di ottenere questo è di moltiplicare il segnale di ingresso per una funzione sinusoidale complessa e<i2pf>dt, dove fd è lo spostamento di frequenza richiesto per portare lo spettro di segnale nella banda di base. I segnali demodulati sono fomiti ad un elaboratore di segnali 22 che converte i segnali demodulati in dati di visualizzazione. Nel modo B (scala di grigi) questo è l’inviluppo del segnale con qualche elaborazione digitale, come esaltazione di bordi e compressione logaritmica. Un convertitore di analisi 34 riceve i dati di visualizzazione dall’elaboratore di segnali 32 e converte i dati nell 'immagine desiderata per la visualizzazione. In particolare, il convertitore di analisi 34 converte i dati di immagine acustica da un formato di settore in coordinate polari (R-θ) o da un complesso lineare di coordinate cartesiane in dati di pixel di visualizzazione in coordinate cartesiane opportunamente scalate alla frequenza video. I dati acustici convertiti per analisi sono quindi fomiti per visualizzazione su un monitore di visualizzazione 22 che rappresenta l’ampiezza variabile nel tempo dell’ inviluppo dei segnali di modo B come una scala di grigi. Una rispettiva linea di analisi è visualizzata per ciascun fascio trasmesso.

Nel sistema di Figura 2, ciascun elemento trasduttore dell’apertura di trasmissione è impulsato usando una sequenza codificata di una sequenza di base, ciascun impulso nella sequenza essendo chiamato comunemente un chip. La sequenza di base è codificata di fase, usando codici di trasmissione a N cifre per creare sequenze codificate di N-chip che sono memorizzate in una memoria 36 di sequenze di trasmissione. Ciascuna lettura di sequenza codificata della memoria 36 di sequenze di trasmissione controlla l’attivazione di una molteplicità di generatori di impulsi 24 durante un rispettivo treno di trasmissione. Per esempio, gli elementi di trasduttore sono impulsati secondo una prima sequenza codificata durante un primo treno di trasmissione focalizzato ad una desiderata posizione focale di trasmissione e, in accordo con una seconda sequenza codificata durante un secondo treno di trasmissione, focalizzato nella medesima posizione focale di trasmissione. La prima e la seconda sequenza codificata sono generate intrecciando rispettivamente primi e secondi codici di trasmissione con la sequenza di base, cioè codificando di fase la sequenza di base usando i codici di trasmissione. Secondo una realizzazione preferita, il primo e il secondo codice di trasmissione sono codici di Golay complementari, per esempio la coppia di codici di Golay [1,1] e [1, -1] e i generatori di impulsi 24 sono bipolari.

I generatori di impulsi 24 eccitano elementi 12 di un complesso di trasduttori 10, in modo che l’energia ultrasonica prodotta sia focalizzata in un fascio per ciascun treno di trasmissione. Per realizzare questo, ritardi 38 di fecalizzazione di trasmissione sono impartiti alle rispettive forme d’onda pulsate prodotte dai generatori di impulsi. Regolando opportunamente i ritardi di fuoco di trasmissione in modi convenzionali, i fasci ultrasonici possono essere focalizzati ad una molteplicità di posizioni focali di trasmissione per effettuare un’analisi in un piano dalle immagini.

Per ciascuna trasmissione, i segnali di eco dagli elementi trasduttori 12 sono inviati a rispettivi canali ricevitori 40 per ricevere il formatore di fascio. Ciascun canale ricevitore contiene un convertitore da analogico a digitale (non mostrato). Sotto la direzione del controllore principale 20 (Figura 1) il formatore di fascio di ricezione traccia la direzione del fascio trasmesso. Una memoria 42 di formatore di fascio di ricezione impartisce i corretti ritardi di fuoco di ricezione a ciascun segnale di eco ricevuto e somma i segnali di eco per fornire un segnale composito' di eco che rappresenta accuratamente l’energia ultrasonica totale riflessa da una particolare posizione focale di trasmissione. I segnali ricevuti ritardati sono sommati in un sommatore 44 di fascio ricevuto per ciascun treno di trasmissione.

T segnali ricevuti sommati da treni successivi sono fomiti ad un filtro decodificatore 46 che correla il primo segnale ricevuto sommato con il codice di ricezione per il primo treno di trasmissione e il secondoo segnale ricevuto sommato con il secondo codice di ricezione per il secondo treno di trasmissione. I segnali filtrati derivati dal primo e dal secondo treno di trasmissione focalizzati alla medesima posizione focale di trasmissione sono sommati mediante un sommatore vettoriale 50. Come qui usato il termine “decodificatore” comprende il filtro di decodifica e il sommatore vettoriale.

Il segnale decodificato è demodulato e fornito ad un elaboratore di segnali 32 (Figura 1). Nel modo B l’elaborazione di segnali contiene una rivelazione di inviluppo, un’esaltazione di bordi e una compressione logaritmica. Dopo l’elaborazione di segnali e la conversione di analisi, è visualizzata una linea di analisi su un monitore di visualizzazione. Questa procedura è ripetuta in modo che una rispettiva linea di analisi sia visualizzata per ciascuna posizione focale di trasmissione (nel caso di una posizione focale di trasmissione per ciascun angolo di fascio) o per ciascun vettore (nel caso di posizioni focali multiple di trasmissione per ciascun angolo di fascio).

Durante ciascun treno, i generatori di impulsi 24 sono eccitati dalla sequenza di base codificata di Golay fornita dalla memoria 36 di sequenza di trasmissione o da una circuiteria specializzata, in risposta alla sequenza di base codificata di Golay dalla memoria 36 di sequenza di trasmissione e ai ritardi di fuoco di trasmissione da una tabella di consultazione 38, i generatori di impulsi forniscono sequenze di impulsi codificati di Golay ai rispettivi elementi trasduttori 12 formanti Γ apertura di trasmissione. Gli elementi 1 e —1 di ciascuna sequenza di base codificata di Golay sono trasformati in impulsi di fase opposta dei generatori di impulsi 24.

La coppia di codici di Golay è trasmessa non direttamente ma prima per sovracampionamento (tipicamente a 40MHz o dt=campioni di tempo di 0,025 microsecondi) le sequenze sono quindi intrecciate con una sequenza di base per formare sequenze di base codificate di Golay. Una sequenza di base codificata di Golay può essere trasmessa molto più efficacemente che una medesima sequenza codificata di Golay poiché il suo spettro è meglio adattato alla banda passante di trasduttore con un’opportuna selezione della sequenza di base.

Le Figure da 3 a 5 illustrano la formazione di una sequenza di base codificata di Golay dall’ intreccio di una sequenza di base con una di una coppia di sequenze di Golay sovracampionate. La sequenza di base è indicata per ottimizzare la forma degli impulsi ultrasonici e dell’energia spettrale. In un esempio illustrato in Figura 3, la sequenza di base è una sequenza di impulsi avente le seguenti polarità: [+1,+ 1,+ 1,+1, -1,-1, -1,-1,]. Per un primo treno, la sequenza di base è intrecciata con una sequenza di Golay sovracampionata (vedere Figura 4) corrispondente ad un codice di Golay [+1,+ 1,+ 1,-1], La sequenza di base codificata di Golay è mostrata in Figura 5. Per un secondo treno, la sequenza di base è intrecciata con una sequenza di Golay sovracampionata (non mostrata) corrispondente al codice di Golay [-1,+ 1,-1,-1], Le sequenze di base codificate sono precalcolate e memorizzate nella memoria di sequenza di trasmissione. La sequenza di trasmissione dopo aver eccitato l’elemento trasduttore, porta ad una sequenza di impulsi ultrasonici con polarità data da una sequenza di Golay per ciascun treno.

Di preferenza, un filtro decodificatore 46, mostrato in Figura 2, comprende un filtro a risposta finita di impulsi (FER) che esegue anche filtrazione a banda passante e un sommatore vettoriale 50 comprende una memoria ausiliaria avente un ingresso collegato all’uscita del filtro FIR.

Per ciascun treno, il filtraggio di decodifica è eseguito usando sequenze di Golay sovracampionate corrispondenti alla sequenza di base codificata di Golay impiegata durante la trasmissione. Le sequenze di Golay sovracampionate invertite nel tempo sono memorizzate in una memoria 48 e sono fomite al filtro di decodifica 46 a momenti opportuni. Il filtro di decodifica è un filtro a risposta finita di impulsi che esegue la correlazione:

dove * indica l’intreccio e la barra superiore indica coniugazione (se x e y sono complessi). I risultati delle correlazioni sono sommate in un sommatore vettoriale 50 per formare il segnale decodificato, che è quindi fornito al demodulatore 31.

Il sistema generatore di immagini descritto nella domanda di brevetto US No. di serie 09/063.109 può anche funzionare demodulando i segnali di eco RF in banda di base e sottocampionando prima o dopo la somma di fascio. In questo caso, le sequenze di Golay sovracampionate che sono memorizzate per correlazione, sono anche demodulate in banda di base e sottocampionate.

La Figura 10 è uno schema a blocchi applicabile a realizzazioni dell’invenzione che sintetizzano codici complementari di trasmissione (per esempio codici di Golay) e che usano generatori di impulsi unipolari o bipolari. La Figura 10 si applica anche a realizzazioni che sintetizzano singoli codici di trasmissione (per esempio codici di Barker) e che usano generatori di impulsi unipolari o bipolari. Tuttavia, per codici di trasmissione complementari, il segnale di uscita del filtro di decodifica 46 è inviato ad un sommatore vettoriale 50 (Figura 2) mentre, per codici singoli di trasmissione, il segnale di uscita del filtro di decodifica 46 è inviato direttamente al demodulatore 31 (Figura 2) senza somma vettoriale dopo essere passato dal filtro di decodifica. Addizionalmente, i coefficienti di filtro che sono fomiti al filtro di decodifica differiscono, a seconda del tipo di codice di trasmissione usato, come spiegato in dettaglio qui sotto.

In una realizzazione preferita dell’ invenzione, la distorsione complementare dei codici è ridotta trasmettendo i differenti simboli di codice nella sequenza di base codificata (vedere Figura 5) su treni differenti, come illustrato nelle Figure 6 e 7. La sequenza di trasmissione A di Figura 6 corrisponde al simbolo di codice 1, mentre la sequenza di trasmissione B di Figura 7 corrisponde al simbolo di codice -1, in modo che sottraendo la sequenza B dalla sequenza A si arriva alla sequenza originale codificata di base. La Figura 10 mostra che questo è realizzato fornendo sequenze di trasmissione A e B (Figure 6 e 7) in successione per la memoria di sequenza di trasmissione. Il segnale ricevuto sommato di fascio risultante dal primo treno di trasmissione (sequenza A) è moltiplicato in un moltiplicatore 52 dal simbolo di codice 1 preso da una memoria 54 di simbolo di codice. Questo primo segnale di prodotto è fornito ad un sommatore vettoriale 56. Il segnale ricevuto sommato di fascio risultante dal secondo treno di trasmissione (sequenza B) è quindi moltiplicato nel moltiplicatore 52 per il simbolo di codice -1 preso dalla memoria 54 di simboli di codice. Questo secondo segnale di prodotto è anche fornito al sommatore vettoriale 56. Il sommatore vettoriale somma il primo e il secondo segnale di prodotto per sintetizzare la forma d’onda che, in assenza di distorsione di codice, sarebbe stata ricevuta seguendo un singolo treno di trasmissione di una sequenza di impulsi bipolari basata sulla sequenza di base codificata mostrata in Figura 5. La forma d’onda di ricezione sintetizzata è inviata al filtro di decodifica 46, mostrato in Figura 2. Questo procedimento è ripetuto per sintetizzare la forma d’onda ricevuta per la sequenza complementare di base codificata. Le forme d’onda ricevute sintetizzate corrispondenti ai codici complementari di trasmissione sono decodificate dal filtro di decodifica 46 in combinazione con il sommatore vettoriale 50. Il filtro di decodifica è programmato rispetto a gruppi rispettivi di coefficienti di filtro per le due forme d’onda sintetizzate di ricezione. Le sequenze di trasmissione, i simboli di codici e i coefficienti di filtro sono fomiti dal controllore principale.

Benché la realizzazione illustrata nelle Figure 6 e 7 sia utile. per ridurre la degradazione di codici dovuta a propagazione non lineare, i generatori di impulsi devono ancora essere bipolari se la sequenza di base è bipolare. Questa limitazione è rimossa in un’altra realiziazione preferita dove i simboli di differenti elementi nella sequenza di base codificata sono trasmessi su treni differenti, come illustrato nelle Figure 8 e 9. La sequenza di trasmissione A mostrata in Figura 8 corrisponde al simbolo di elemento 1, mentre la sequenza di trasmissione B mostrata in Figura 9 corrisponde al simbolo di elemento -1, in modo che sottraendo la sequenza B dalla sequenza A si arriva ancora alla sequenza di base originale codificata. Come indicato in Figura 10, le sequenze di trasmissione A e B mostrate nelle Figure 8 e 9 sono prelevate dalla memoria 36 di sequenza di trasmissione, mentre i rispettivi simboli di elementi (per esempio 1 e -1) sono prelevati dalla memoria 54 di simboli di elementi. La forma d’onda di ricezione sintetizzata dal moltiplicatore 52 e dal sommatore vettoriale 56 è fornita al filtro di decodifica 46, mostrato in Figura 2. Questo precodimento è ripetuto per sintetizzare la forma d’onda di ricezione per la sequenza complementare di base codificata. Le forme d’onda di ricezione sintetizzate corrispondenti ai codici complementari di trasmissione sono decodificate dal filtro di decodifica 46 in combinazione con il sommatore vettoriale 50. Il filtro di decodifica è programmato con rispettivi gruppi di coefficienti di filtro per le due forme d’onda di ricezione sintetizzate. Le sequenze di trasmissione, i simboli di elementi e i coefficienti di filtro sono fomiti dal controllore principale.

L’invenzione può essere estesa a codici bipolari di simboli di trasmissione (per esempio codici di Barker). Per codici bipolari singoli di trasmissione, una sequenza di codice specialmente progettata modula un treno di trasmissione (sequenza di base) di lunghezza P. Una sequenza di impulsi codificati di n treni è spesso chiamata codice di n-chip in modo che la sequenza di impulsi codificati abbia una lunghezza totale di n x P. Il segnale di uscita dal formatore di fascio è compresso nel tempo passando attraverso un filtro di decodifica 46 (Figura 10) che è un filtro di risposta finita ad impulsi. Alcune forme d’onda codificate sono meglio compresse per filtraggio adattato, cioè usando un gruppo di coefficienti di filtro FIR che sono una copia identica del codice di n-chip. Tuttavia, effetti di compressione talvolta più desiderabili sono ottenuti per filtraggio disadattato usando filtri FIR che hanno più di n coefficienti di filtro o hanno coefficienti che differiscono dal codice originale n-chip. Il segnale di uscita del filtro di decodifica (cioè di compressione) è un segnale di impulsi compressi di lunghezza uguale o vicino alla lunghezza originale P del treno di trasmissione, ma la cui ampiezza è quella prodotta dalla sequenza di impulsi codificati n volte più lunga.

Secondo una realizzazione preferita dell’invenzione, due sequenze di impulsi di trasmissione (impulsi unipolari corrispondenti a sequenze di trasmissione di simboli elementari unitari o impulsi bipolari corrispondenti a sequenze di trasmissione di simboli unitari di codici) sono trasmessi in treni separati, invece di trasmettere la sequenza bipolare di impulsi di un singolo codice di trasmissione in un treno. Dopo ciascuna trasmissione, le rispettive forme d’onda ricevute sono moltiplicate dal simbolo rispettivo nel moltiplicatore 52, mostrato in Figura 10, e accumulate nel sommatore vettoriale 56 per sintetizzare la forma d’onda che, in assenza di distorsione di codice, sarebbe stata ricevuta seguendo un singolo treno di trasmissione della sequenza di impulsi di singolo codice di trasmissione. Per ciascun treno di trasmissione, ciascun elemento trasduttore 12 nell’apertura di trasmissione è pulsato con una rispettiva sequenza di impulsi (unipolare o bipolare) per uno rispettivo dei generatori di impulsi 24. Le corrispondenti sequenze di trasmissione sono derivate da una sequenza codificata di base formata intrecciando un codice di trasmissione (per esempio un codice Barker) con una sequenza di base. La sequenza di trasmissione codificata per controllare gli impulsi prodotti da ciascun generatore di impulsi 24 è memorizzata nella memoria 36 di sequenza di trasmissione.

Il segnale di ricezione sintetizzato prodotto dal sommatore vettoriale 56, mostrato in Figura 10, dopo i treni di trasmissione appaiati, è decodificato dal filtro di decodifica 46. Per singoli codici di trasmissione, il filtro di decodifica 46 produce un impulso compresso. Per un codice di trasmissione di n cifre, il filtro di decodifica 46 è di preferenza un filtro FIR avente M prese di filtro (M≥n) per ricevere un gruppo di coefficienti di filtro M da una memoria 48 di coefficienti di filtro. I coefficienti di filtro

hanno valori scalari che, quando intrecciati nel codice di trasmissione di n cifre, producono una sequenza compressa di impulsi ricevuti.

Come esempio, la Figura 11 mostra una sequenza di codice di 5 chip dalla famiglia di codici di Barker. I codici di Barker sono sequenze bifasi (o binarie) di codice di svariate lunghezze fino a n=13. Il gruppo di tutti i codici di Barker è descritto da Welch e altri in “Compressione pratica di impulsi a spettro disperso per generazione di immagini ultrasoniche di tessuti”, IEEE Trans Ultrason, Ferroelect., and Freq. Contr., Vol. 45, No. 2, Marzo 1998, pagine da 349 a 355. Se il codice di Barker a 5 bit [1,1,1, -1,1] è decodificato da un filtro FIR di adattamento (cioè un filtro avente coefficienti di filtro identici alle cifre del codice di trasmissione) come mostrato in Figura 11, il rapporto di compressione ottenuto è n=5, che corrisponde ad un guadagno SNR di 7 dB. Tuttavia, come visto in Figura 11, l’impulso principale del segnale di uscita del filtro di decodifica è circondato da impulsi di ampiezza minore. Questi impulsi di picola ampiezza corrispondono a lobi laterali o di campo che sono 1/n volte minori di ampiezza drispetto al lobo principale.

Tra tutti i codici bifasi, i codici di Barker sono noti per la loro proprietà di avere i minimi lobi laterali possibili quando decodificati con un filtro adattato. Tuttavia, per ogni singolo codice di trasmissione, i lobi laterali possono spesso essere soppressi per filtraggio disadattato a spese di un minore guadagno di segnale e/o di allargamento del lobo principale (diminuita risoluzione di campo).

La Figura 10 illustra l’invenzione come comprendente mezzi 52, 54 e 56 per sintetizzare la forma d’onda che, in assenza di distorsione di codice, sarebbe stata ricevuta seguendo un singolo treno di trasmissione della sequenza di singoli impulsi codificati di trasmissione e mezzi 46, 48 e 50 (in Figura 2) per decodificare il segnale ricevuto sintetizzato. Tuttavia, una preferita realizzazione semplificata dell’invenzione può essere ottenuta eliminando mezzi 52, 54 e 56 e adattando lo stadio di decodifica 46, 48 e 50 per eseguire entrambe le funzioni. Per esempio, per sintesi di codici complementari di trasmissione, varrebbe lo schema a blocchi di Figura 2. Nell’ultimo esempio, la fase di moltiplicare i segnali ricevuti per i simboli di codici o di elementi è incorporata nello stadio di decodifica memorizzando, nella memoria dei coefficienti di filtro, i coefficienti compositi di filtro formati moltiplicando i rispetivi simboli di codici o elementi con i rispettivi vettori di coefficienti di filtro di decodifica; e la fase di sommare vettorialmente per formare il segnale ricevuto sintetizzato può essere combinata con la somma vettoriale per decodificare adattando il sommatore vettoriale 50 a sommare quattro vettori invece di due. In questo modo, i- mezzi 46, 48 e 50 di Figura 2 possono essere resi funzionalmente equivalenti ai mezzi 46, 48, 50, 52, 54 e 56 tutti i quali, eccetto il sommatore vettoriale 50 di Figura 2, sono mostrati in Figura 10.

Similmente, se si usa un codice di Barker invece di un codice complementare, i mezzi 52, 54 e 56 possono essere eliminati memorizzando i coefficienti compositi di filtro nella memoria 48, come precedentemente descritto, e incorporando un sommatore vettoriale dopo il filtro di decodifica e prima del demodulatore. In questa situazione, il sommatore vettoriale ha necessità di solo due vettori.

Il metodo impiegante simboli unitari di elementi può essere esteso a trasmissioni codificate spazialmente ( per esempio usando codici di Hadamard). In un sistema impiegante trasmissioni codificate spazialmente, M gruppi di segnali codificati sono trasmessi, un gruppo dopo l’altro, da M elementi di trasmissione di un compresso di trasduttori. Per ciascuna trasmissione, tutti gli M elementi trasmittenti sono attivati contemporaneamente secondo la codifica di un particolare gruppo. I risultati dati di diffusione sono memorizzati per ciascuno degli M eventi di trasmissione. I dati di diffusione memorizzati sono succesivamente decodificati con l’inverso della matrice di codifica per ottenere singole informazioni elementari.

Un sistema del tipo precedente è illustrato in Figura 12. Un complesso di trasduttori 10 è formato da una pluralità di elementi trasduttori 12 eccitati separatamente, ciascuno dei quali produce un treno di energia ultrasonica quando eccitato da una forma d’onda pulsata prodotta da un rispettivo generatore di impulsi e ricevitore 58. L’energia ultrasonica riflessa al complesso di trasduttori 10 dall’oggetto sotto studio è convertita in un segnale elettrico da ciascun elemento trasduttore ricevente e applicata separatamente ad un rispettivo generatore di impulsi e ricevitore 58. I generatori di impulsi e ricevitori 58 funzionano sotto un controllo di un controllore principale 20 sensibile a comandi di un operatore umano.

Supponendo M elementi di trasmissione in un complesso di L≥M elementi trasduttori, gli M elementi sono attivati contemporaneamente per trasmettere onde ultrasoniche non focalizzate durante ciascuno dei K=M eventi di trasmissione. Per ciascun evento di trasmissione, un differente vettore codificato ad M elementi è applicato ai generatori di impulsi ricevitori dal controllore 20 per attivare gli elementi trasmettitori. Gli M vettori di codici a M elementi formano le colonne di una matrice Q di tipo M x M che è invertibile. La matrice Q<-1 >ha colonne

Per ciascun evento di trasmissione M, m=1, 2, ..., M, il segnale retrodiffuso N è trasformato in segnali elettrici ad un gruppo di N elementi ricevitori. Questi segnali elettrici sono amplificati e trasmessi dai rispettivi generatori di impulsi e ricevitori 58 a rispettivi convertitori 60 da analogico a digitale. Per ciascun evento di trasmissione, i segnali digitalizzati sono memorizzati in una memoria ad accesso casuale (RAM) 62 sotto il controllo del controllore 20. A seguito del completamento dei K eventi di trasmissione corrispondenti ad un quadro di immagine, i dati memorizzati nella RAM 62 sono ritirati e trasformati, cioè decodificati, in un altro gruppo di dati da un elaboratore 64 di segnali digitali.

L’elaboratore di segnali digitali esegue anche formazione di fascio sui dati di immagine decodificata. I dati di immagine decodificata e formata in fascio sono visualizzati su un monitore video 22 come singolo quadro di immagni. Questo procedimento è ripetuto per produrre una successione di quadri di immagini quando il complesso di trasduttori è passato sopra la regione o volume di interesse.

Secondo un sistema impiegante trasmissioni decodificate spazialmente, il gruppo di dati è trasformato secondo la seguente formula:

Questa trasformazione decodifica il gruppo di K eventi di trasmissione, ciascuno dei quali aveva trasmesso su un gruppo di M=K elementi, per ottenere un gruppo di dati dove gli elementi di trasmissione sono isolati, cioè corrisponde al segnale ricevuto ad un elemento di ricezione n da un elemento di trasmissione m. il gruppo di dati decodificati possono essere formati in fascio per produrre un’immagine confocale.

Benché ciascuna matrice invertibile possa essere usata come matrice di codifica, ci sono dei benefici significativi per scegliere la matrice di Hadamard come matrice di codifica. Gli elementi della matrice di Hadamard sono 1 o -1, il che può essere realizzato facilmente come inversione di fase nell’ elettronica di trasmissione. La matrice di una matrice simmetrica di Hadamard è semplicemente la versione in scala di se stessa In generale, il procedimento di decodifica implica le M(M-1) operazioni (addizioni e moltipliche) sul gruppo di dati ricevuti. Tuttavia, la decodifica può essere eseguita in Mlog2M operazioni (solo addizioni). Le matrici di Hadamard possono essere generate dalla seguente ricorrenza:

dove M=2, 4, 8, 16, ... .

L’invenzione può essere usata con trasmissioni codificate spazialmente del precedente tipo. In una realizzazione preferita, il controllore 20 di Figura 12 è programmato per obbligare un gruppo di generatori di impulsi unipolari a trasmettere due gruppi unipolari di impulsi in treni separati per ciascuna riga della matrice codificatrice. Per esempio, allo scopo di ottenere il medesimo effetto con generatori di impulsi unipolari come quelli ottenuti usando generatori di impulsi bipolari per pulsare un gruppo di quattro elementi con il gruppo di simboli di elementi [+1, 1, -1, 1] rispettivamente in un treno, gli impulsi unipolari sono attivati due volte: nel primo treno unipolare, i tre elementi corrispondenti ai 1 nel gruppo bipolare di simboli di elementi sono pulsati (cioè [+1, 1, 0, 1]; nel secondo treno unipolare solo l’elemento corrsipondente a -1 nel gruppo bipolare di simboli di elementi è pulsato (cioè [0, 0, 1, 0]). I segnali ricevuti prodotti dal primo e dal secondo treno saranno moltiplicati per 1 e -1 rispettivamente e quindi sommati per sintetizzare il segnale ricevuto che sarebbe stato prodotto, supponendo nessuna distorsione di codici, usando generatori di impulsi bipolari per pulsare un gruppo di quattro elementi con il gruppo di simboli di elementi [+1, 1, -1, 1] rispettivamente.

In generale, le precedenti operazioni possono essere eseguite da un elaboratore digitale di segnali 64 di Figura 12. Basandosi su comandi dal controllore 20, l’elaboratore 64 di segnali digitali moltiplica i gruppi rispettivi di segnali di dati elementari ricevuti per i rispettivi gruppi di simboli di elementi e somma i risultanti due gruppi di dati elementari ricevuti per sintetizzare il gruppo di dati che sarebbero risultati qualora quella riga della matrice bipolare originale di codifica fosse stata trasmessa in un singolo treno usando generatori di impulsi bipolari.

Benché solo certe caratteristiche dell’invenzione siano state illustrate e descritte, parecchie modifiche e cambiamenti capiteranno agli esperti nel ramo. Per esempio, l’invenzione non è limitata a usare codici di fase, singoli codici di trasmissione e trasmissioni codificate spazialmente; si possono anche usare dei codici polifase. Perciò, si deve capire che le seguenti rivendicazioni intendono coprire tutte quelle modifiche e cambiamenti che cadono entro il vero spirito dell’invenzione.

Claims (25)

1. RIVENDICAZIONI 3. Sistema per fare immagini di diffusori di ultrasuoni, comprendente: un complesso di trasduttori di ultrasuoni comprendente una molteplicità di elementi trasduttori; una molteplicità di generatori di impulsi per impulsare rispettivamente detta molteplicità di elementi trasduttori; una sorgente di sequenza di trasmissione per fornire prime e seconde sequenze di trasmissione a detti generatori di impulsi durante primi e secondi treni di trasmissione, rispettivamente, detti primi e secondi treni di trasmissione essendo focalizzati ad una posizione focale di trasmissione, dette prime e seconde sequenze di trasmissione avendo la proprietà che la somma vettoriale di detta prima sequenza di trasmissione moltiplicata per un primo simbolo di codice o elemento e detta seconda sequenza di trasmissione moltiplicata per un secondo simbolo di codice o elemento porta ad una prima sequenza di base codificata; un ricevitore collegato a detto complesso di trasduttori e programmato per ricevere primi e secondi gruppi di segnali ricevuti da prescelti elementi trasduttori formando un’apertura di ricezione successiva a detti primi e secondi treni di trasmissione, rispettivamente, e per produrre primi e secondi segnali sommati in fascio rispettivamente derivati da detto primo e secondo gruppo di segnali ricevuti; un filtro programmato con primi e secondi gruppi di coefficienti di filtro per filtrare detti primi e secondi segnali sommati in fascio allo scopo di formare primi e secondi segnali filtrati, rispettivamente, detto primo gruppo di coefficienti di filtro essendo derivati moltiplicando detto primo simbolo di codici o elementi per un primo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica e detto secondo gruppo di coefficienti di filtro essendo derivato moltiplicando detto secondo simbolo di codici o elementi per detto primo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica; un sommatore vettoriale per sommare almeno detto primo e secondo segnale filtrato allo scopo di formare un segnale decodificato; un elaboratore per formare un segnale di immagini che è una funzione di almeno detto segnale decodificato; e un monitore di visualizzazione per visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
2. 2. Il sistema, come è esposto nella rivendicazione 1, in cui: detta sorgente di sequenza di trasmissione è adatta a fornire inoltre terze e quarte sequenze di trasmissione a detti generatori di impulsi durante terzi e quarti treni di trasmissione, rispettivamente, detti terzi e quarti treni di trasmissione essendo focalizzati a detta posizione focale di trasmissione, dette terze e quarte sequenze di trasmissione avendo la proprietà che la somma vettoriale di detta terza sequenza di trasmissione moltiplicata per detto primo simbolo di codici o elementi e detta quarta sequenza di trasmissione moltiplicata per detto secondo simbolo di codici o elementi porta ad una seconda sequenza di base codificata, dette prima e seconda sequenza codificata di base essendo complementari; detto ricevitore essendo inoltre programato per ricevere terzi e quarti gruppi di segnali ricevuti da detti prescelti elementi di' trasduttori che formano detta apertura di ricezione successiva a detti terzi e quarti treni di trasmissione, riespettivamente, e per fornire terzi e quarti segnali sommati di fascio rispettivamente derivati da detti terzi e quarti gruppi di segnali ricevuti; detto filtro essendo inoltre programmato con terzi e quarti gruppi di coefficienti di filtro per filtrare detti terzi e quarti segnali sommati di fascio per formare terzi e quarti segnali filtrati, rispettivamente, detto terzo gruppo di coefficienti di filtro essendo derivato moltiplicando detto primo simbolo di codici o elementi per un secondo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica e detto quarto gruppo di coefficienti di filtro essendo derivato moltiplicando detto secondo simbolo di codici o elementi per detto secondo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica; detto sommatore vettoriale essendo adatto a sommare detti da primo a quarto segnale filtrato per formare detto segnale decodificato.
3. 3. Sistema per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente: un complesso di trasduttori di ultrasuoni comprendente una molteplicità di elementi trasduttori; una molteplicità di generatori di impulsi per pulsare rispettivamente detta molteplicità di elementi trasduttori; una sorgente di sequenza di trasmissione per fornire prime e seconde sequenze di trasmissione a detti generatori di impulsi durante primi e secondi treni di trasmissione, rispettivamente, detti primi e secondi treni di trasmissione essendo focalizzati in una posizione focale di trasmissione, detta prima e seconda sequenza di trasmissione avendo la proprietà che un codice di Barker intrecciato con una sequenza di bàse porta ad una sequenza di base codificata; un ricevitore collegato a detto complesso di trassduttori e programmato per ricevere primi e secondi gruppi di segnali di ricezione da prescelti elementi di trasduttori formanti un’apertura di ricezione successiva a detti primi e secondi canali di trasmissione, rispettivamente, e per produrre priumi e secondi segnali sommati di fascio rispettivamente derivati da detti primi e secondi gruppi di segnali ricevuti; un moltiplicatore per moltiplicare ciascuno di detti primi e secondi segnali sommati di fascio, rispettivamente, per primi e secondi simboli unitari di codici, rispettivamente, allo scopo di produrre primi e secondi prodotti di moltiplicazione; un sommatore vettoriale per sommare i prodotti di moltiplicazione di detto moltiplicatore allo scopo di formare un segnale sintetizzato; un filtro di decodifica per decodificare detto segnale sintetizzato per produrre almeno un impulso compresso; un elaboratore per formare un segnale di immagini che è una funzione di detto almeno un impulso compresso; e un monitore di visualizzazione per visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
4. 4. Metodo per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente le fasi di: eccitare un primo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di trasmissione in un complesso di trasduttori con prime e seconde sequenze di impulsi durante primi e secondi treni di trasmissione rispettivamente, detti primi e secondi treni di trasmissione essendo focalizzati ad ima posizione focale di trasmissione, dette prime e secónde sequenze di impulsi essendo derivati da prime e seconde sequenze di trasmissione, rispettivamente, dette prime e seconde sequenze di trasmissione avendo la proprietà che la somma vettoriale di detta prima sequenza di trasmissione moltiplicata per un primo simbolo di codice o elemento e detta seconda sequenza di trasmissione moltiplicata per un secondo simbolo di codice o di elemento porta a una prima sequenza codificata di base; ricevere primi e secondi gruppi di segnali di ricezione da un secondo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di ricezione nel gruppo di trasduttori successivamente a detto primo e secondo treno di trasmissione rispettivamente; formare primi e secondi segnali sommati di fascio derivati da detti primi e secondi gruppi di segnali ricevuti rispettivamente; filtrare detti primi e secondi segnali sommati di fascio per formare primi e secondi segnali filtrati rispettivamente, applicando primi e secondi gruppi di coefficienti di filtro, rispettivamente, detto primo gruppo di coefficienti di filtro essendo derivato moltiplicando detto primo simbolo di codice o di elemento per un primo gruppo di coeficienti di filtro di decodifica e detto secondo gruppo di coefficienti di filtro essendo derivato moltiplicando detto secondo simbolo di codice o elemento per detto primo gruppo di coefficiente di filtro di decodifica; sommare almeno detto primo e secondo segnale filtrato per formare un segnale decodificato; formare un segnale di immagine che è una funzione di almeno detto secondo segnale; e visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
5. 5. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 4, comprendente inoltre le fasi di: eccitare detto primo gruppo di elementi trasduttori con terze e quarte sequenze di impulsi durante terzi e quarti treni di trasmissione rispettivamente, detti terzi e quarti treni di trasmissione essendo focalizzati a detta posizione focale di trasmissione, dette terze e quarte sequenze di impulsi essendo derivate da terze e quarte sequenze di trasmissione rispettivamente, dette terze e quarte sequenze di trasmissione avendo la proprietà che una somma vettoriale di detta terza sequenza di trasmissione moltiplicata per detto primo simbolo di codice o elemento e detta quarta sequenza di trasmissione moltiplicata per detto secondo simbolo di codice o elemento porta ad una seconda sequenza di base codificata, dette prime e seconde sequenze di base codificate essendo complementari; ricevere terzi e quarti gruppi di segnali di ricezione da detto secondo gruppo di elementi trasduttori successivi a detti terzi e quarti treni di trasmissione rispettivamente; formare terzi e quarti segnali sommati di fascio derivati da detti terzi e quarti gruppi di segnali ricevuti rispettivamente; filtrare detti terzi e quarti segnali sommati di fascio per formare terzi e quarti segnali filtrati, rispettivamente, applicando terzi e quarti gruppi di coefficienti di filtro, rispettivamente, detti terzi gruppi di coefficienti di filtro essendo derivati moltiplicando detto primo simbolo di codice o di elemento per un secondo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica e detto quarto gruppo di coefficienti di filtro essendo derivati moltiplicando detto secondo simbolo di codice o di elemento per detto secondo gruppo di coefficienti di filtro di decodifica; e sommare detti segnali filtrati dal primo a quarto per formare detto segnale decodificato.
6. 6. Metodo per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente le fasi di: eccitare un primo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di trasmissione in un complesso di trasduttori con prime e seconde sequenze di impulsi durante primi e secondi treni di trasmissione rispettivamente, detti primi e secondi treni di trasmissione essendo focalizzati ad una posizione focale di trasmissione, dette prime e seconde sequenze di impulsi essendo derivate da prime e seconde sequenze di trasmissione rispettivemante, dette prime e seconde sequenze di trasmissione avendo la proprietà che un codice di Barker intrecciato con una sequenza di base di detta seconda sequenza di trasmissione moltiplicata per un simbolo di codice o di elemento porta ad una sequenza di base codificata; ricevere primi e secondi gruppi di segnali ricevuti da un secondo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di ricezione nel complesso di trasduttori dopo detti primo e secondo treno di trasmissione, rispettivamente; formare primi e secondi segnali sommati di fascio derivati da detti primi e secondi gruppi di segnali ricevuti rispettivamente; moltiplicare ciascuno di detti primi e secondi segnali sommati di fascio, rispettivamente, per primi e secondi simboli unitari di codici, rispettivamente, per produrre primi e secondi prodotti di moltiplicazione; sommare almeno detti primi e secondi prodotti di moltiplicazione per formare un segnale sintetizzato; decodificare detto segnale sintetizzato per produrre almeno un impulso compresso; formare un segnale di immagine che è una funzione di detto almeno un impulso compresso; e visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
7. 7. Sistema per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente: un complesso di trasduttori di ultrasuoni contenente una molteplicità di elementi trasduttori; un trasmettitore collegato a detto complesso di trasduttori e programmato per pulsare prescelti elementi di trasduttori che formano un’apertura di trasmissione in risposta ad una prima sequenza di impulsi durante un primo treno di trasmissione e in risposta ad una seconda sequenza di impulsi durante un secondo treno di trasmissione, detti primo e secondo treno di trasmissione essendo focalizzati ad una posizione focale di trasmissione; un ricevitore collegato a detto complesso di trasduttore collegato a detto complesso di trasduttori e programmato per ricevere primi e secondi gruppi di segnali ricevuti da prescelti elementi di trasduttori che formano un’apertura di ricezione successivamente a detti primi e secondi treni di trasmissione, rispettivamente, e produrre primi e secondi segnali sommati di fascio rispettivamente derivati da detti primi e secondi segnali di ricezione; un sintetizzatore per sottrarre detto secondo segnale sommato di fascio da detto primo segnale sommato di fascio allo scopo di formare un primo segnale sintetizzato; un sottosistema per formare un segnale di immagine in funzione di almeno detto primo segnale sintetizzato; e un monitore di visualizzazione per visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
8. 8. Il sistema, come esposto nella rivendicazione 7, comprendente inoltre una memoria di simboli di elementi, in cui dette prima e seconda sequenza di impulsi sono unipolari, e in cui detto sintetizzatore comprende un moltiplicatore avente primi e secondi ingressi e un’uscita e un sommatore vettoriale avente un ingresso collegato a detta uscita di moltiplicatore, detti primi e secondi ingressi di moltiplicatore essendo rispettivamente adatti a ricevere detto primo segnale sommato di fascio e un primo valore da detta memoria di simboli di elementi durante un primo ciclo di ricezione ed essendo inoltre rispettivamente adatti a ricevere detto secondo segnale sommato di fascio e un secondo valore da detta memoria di simboli di elementi durante un secondo ciclo di ricezione, detto primo e secondo valore essendo di polarità opposta.
9. 9. Il sistema, come esposto nella rivendicazione 7, comprendente inoltre una memoria di simboli di codici, in cui dette prime e seconde sequenze di impulsi sono bipolari e in cui detto sintetizzatore comprende un moltiplicatore avente primi e secondi ingressi e un’uscita e un sommatore vettoriale avente un ingresso collegato a detta uscita di moltiplicatore, detti primi e secondi ingressi di moltiplicatore essendo rispettivamente adatti a ricevere detto primo segnale sommato di fascio e un primo valore da detta memoria di simboli di codice durante un primo ciclo di ricezione ed essendo rispettivamente inoltre adatti a ricevere detto secondo segnale sommato di fascio e un secondo valore da detta memoria di simboli di codice durante un secondo ciclo di ricezione detti primi e secondi valori essendo di polarità opposta.
10. 10. Il sistema, come esposto nella rivendicazione 7, in cui detto trasmettitore è inoltre programmato per pulsare detti prescelti elementi di trasduttori che formano detta apertura di trasmissione con una terza sequenza di impulsi durante un terzo treno di trasmissione e con una quarta sequenza di impulsi durante un quarto treno di trasmissione, detti terzo e quarto treno di trasmissione essendo focalizzati a detta posizione focale di trasmissione, detto ricevitore essendo inoltre programmato per ricevere terzi e quarti gruppi di segnali da detti prescelti elementi trasduttori che formano deta successiva apertura di ricezione per detto terzo e quarto treno di trasmissione, rispettivamente, e produrre terzi e quarti segnali sommati di fascio rispettivamente derivati da detti terzi e quarti gruppi di segnali, detto sintetizzatore essendo adatto a sottrarre detto quarto segnale sommato di fascio da deto terzo segnale sommato di fascio per formare un secondo segnale sintetizzato e detto segnale di immagine formato da detto sottosistema che è una funzione di detto primo e secondo segnale sintetizzato.
11. 1 1. Il sistema, come esposto nella rivendicazione 10, in cui una prima somma di detta prima sequenza di impulsi e un’inversione di fase di detta seconda sequenza di impulsi uguaglia sostanzialmente una prima sequenza di base codificata formata per intreccio di una sequenza di base con un primo codice di trasmissione e una seconda somma di detta terza sequenza di impulsi e un’inversione di fase di detta quarta sequenza di impulsi uguaglia sostanzialmente una seconda sequanza di base codificata formata per intreccio di detta sequenza di base con un secondo codice di trasmissione, detto primo e secondo codice di trasmissione essendo complementare, detto sottosistema comprendendo un filtro di decodifica programmato con primi e secondi gruppi di coefficienti di filtro per filtrare detto primo e secondo segnale sintetizzato, rispettivamente, detti primi e secondi gruppi di coefficienti di filtro essendo funzioni rispettive di detto primo e secondo codice di trasmissione, rispettivamente.
12. 12. Il sistema, come è esposto nella rivendicazione 7, in cui detto sottosistema comprende un filtro di decodifica programmato con un gruppo di coefficienti di fitro per filtrare detti primi segnali sintetizzati allo scopo di formare un segnale ad impulsi compressi.
13. 13. Sistema per rappresentare diffusori di ultrasuoni comprendente: un complesso di trasduttori di ultrasuoni contenente una molteplicità di elementi trasduttori; un trasmettitore collegato a detto complesso di trasduttori e programmato per impulsare contemporaneamente prescelti elementi di trasduttori che formano un’apertura di trasmissione in risposta ad un primo gruppo di impulsi unipolari durante un primo treno di trasmissione e un secondo gruppo di impulsi unipolari durante un secondo treno di trasmissione; un ricevitore collegato a detto complesso di trasduttori e programmato per ricevere primi e esecondi gruppi di segnali ricevuti da prescelti elementi trasduttori che formano un’apertura di ricezione successivamente a detti primi e secondi treni di trasmissione rispettivamente; un sintetizzatore per sottrarre rispettivamente i segnali ricevuti di detto secondo gruppo di segnali ricevuti di detto primo gruppo per formare un gruppo di segnali sintetizzati; un elaboratore per formare un segnale di immagine che è una funzione di almeno -detto gruppo di segnali sintetizzati; e un monitore di visualizzatopre per visualizzare un’immagine rappresentante detto segnale di immagine.
14. 14. Il sistema, come esposto nella rivendicazione 13 comprendente inoltre una memoria di simboli di elementi, detto sintetizzatore essendo adatto ad aggiungere un primo segnale di prodotto e un secondo segnale di prodotto per ciascun elemento di trasduttore in detta apertura di ricezione, detto primo segnale di prodotto essendo il prodotto di un rispettivo segnale di ricezione di detto primo gruppo e di un primo valore da detta memoria di simboli di elementi e detto secondo segnale di prodotto è il prodotto di un rispettivo segnale di ricezione di detto secondo gruppo e di un secondo valore da detta memoria di simboli di elementi, detto primo e secondo valore essendo di polarità opposta.
15. 15. Metodo per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente le fasi di: eccitare un primo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di trasmissione in un compleso di trasduttori con prime e seconde sequenze di impulsi durante primi e secondi treni di trasmissione rispettivamente, detti primo e secondo treno di trasmissione essendo focalizzati ad una posizione focale di trasmissione; ricevere primi e secondi gruppi di segnali ricevuti da un secondo gruppo di elementi tradsuttori formanti un’apertura di ricezione nell’assieme di trasduttori successivamente a detto primo e secondo treno di trasmissione, rispettivamente; formare primi e secondi segnali sommati di fascio da detto primo e secondo gruppo di segnali ricevuti, rispettivamente; sottrarre detto secondo segnale sommato di fascio da detto primo segnale sommato di fascio per formare un primo segnale sintetizzato; formare un segnale di immagine come funzione di almeno detto primo segnale sintetizzato; e visualizzare un’immagine avente una porzione rappresentante detto segnale di immagine.
16. 16. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 15, in cui detta prima e seconda sequenza di impulsi sono rispettivamente derivati da detta prima e seconda sequenza di trasmissione, la somma di detta prima sequenza di trasmissione e l inversione di fase di detta seconda sequenza di trasmissione formando una prima sequenza di base codificata.
17. 17. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 16, in cui detta prima e seconda sequenza di impulsi sono rispettivamente derivate da detta prima e seconda sequenza di trasmissione, ciascuna di detta prima e seconda sequenza di trasmissione essendo derivata, rispettivamente, da una sequenza codificata di base formata intrecciando un codice di Barker con una sequenza di base.
18. 18. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 15, comprendente inoltre le fasi di: eccitare detto primo gruppo di elementi trasduttori con terze e quarte sequenze di impulsi durante terzi e quarti treni di trasmissione, rispettivamente, detti terzi e quarti treni di trasmissione essendo focalizzati a detta posizione focale di trasmissione; ricevere terzi e quarti gruppi di segnali ricevuti da detto secondo gruppo di elementi trasduttori successvamente a detti terzi e quarti treni di trasmissione, rispettivamente; formare terzi e quarti segnali sommati di fascio da detti terzi e quarti gruppi di segnali ricevuti, rispettivamente; sottrarre detto quarto segnale sommato di fascio da detto terzo segnale sommato di fascio per formare un secondo segnale sintetizzato; e formare un segnale di immagine come funzione di detto primo e secondo segnale sintetizzato.
19. 19. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 18, in cui detta terza e quarta sequenza di impulsi sono derivati rispettivamente da terze e quarte sequenze di trasmissione, la somma di detta terza sequenza di trasmissione e dell’inversione di fase di detta quarta sequenza di trasmissione formando una seconda sequenza di base codificata.
20. 20. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 19, in cui detta prima, seconda, terza e quarta sequenza di impulsi sono derivate rispettivamente da una prima, seconda, terza e quarta sequenza di trasmissione, ciascuna di detta prima, seconda, terza e quarta sequenza di trasmissione essendo derivata, rispettivamente, da una sequenza di base codificata formata intrecciando detti primi e secondi codici complementari con una sequenza di base.
21. 21. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 19, in cui detto primo e secondo codice complementare formano una coppia di codici Golay.
22. 22. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 15, in cui detta prima e seconda sequenza di impulsi sono unipolari.
23. 23. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 15, in cui detta prima e seconda sequenza di impulsi sono bipolari.
24. 24. Metodo per rappresentare diffusori di ultrasuoni, comprendente le fasi di: eccitare un primo gruppo di elementi di trasduttori formante un’apertura di trasmissione in un complesso di trasduttori con primi e secondi gruppi di impulsi unipolari durante primi e secondi treni di trasmissione rispettivamente, detti elementi trasduttori di detto primo gruppo essendo eccitati contemporaneamente per ciascuno di detto primo e secondo treno di trasmissione; ricevere primi e secondi gruppi di segnali ricevuti da un secondo gruppo di elementi trasduttori formanti un’apertura di ricezione nel complesso di trasduttori successivamente a detto primo e secondo treno di trasmissione, rispetivamente; sottrarre rispettivamente i segnali ricevuti di detto secondo gruppo dei segnai ricevuti di detto primo gruppo per formare un gruppo di segnali sintetizzati; formare un segnale di immagine che è una funzione di almeno detto gruppo di segnali sintetizzati; e visualizzare un’immagine rappresentante detto segnale di immagine.
25. 25. Il metodo, come esposto nella rivendicazione 24, in cui la fase di sottrarre i segnali ricevuti di detto secondo gruppo dei segnali ricevuti di detto primo gruppo comprende le fasi di aggiungere un primo segnalò di prodotto e un secondo segnale di prodotto per ciascun elemento trasduttore in detta apertura di ricezione, detto primo segnale di prodotto essendo il prodotto di un rispettivo segnale ricevuto di detto primo gruppo e di un primo valore da una memoria di simboli di elementi e detto secondo segnale di prodotto essendo il prodotto di un rispettivo segnale ricevuto di detto secondo gruppo e di un secondo valore da detta memoria di simboli di elementi, detto primo e secondo valore essendo di polarità opposta.