DE19819893B4

DE19819893B4 - Verfahren und Einrichtung zum Verbessern der Auflösung und Empfindlichkeit bei der Farbströmungs-Ultraschall-Bildgebung

Info

Publication number: DE19819893B4
Application number: DE19819893A
Authority: DE
Inventors: David John Mukwonago Muzilla; Anne Lindsey New Berlin Hall; Michael J. New Berlin Washburn; Mir Said Brookfield Seyed-Bolorforosh; David D. Milwaukee Becker; Doralie Milwaukee Martinez; Xiao-Lian Brookfield Xu
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-05-04
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2018-05-05
Also published as: KR100641589B1; IT1305610B1; JPH1128209A; ITMI980931A1; NO982060D0; NO982060L; CN1208599A; IL124166A; JP4324256B2; DE19819893A1; CN1165263C; US5908391A; KR19980086766A

Abstract

Verfahren zur Abbildung eines Mediums von sich bewegenden Ultraschall streuenden Elementen mit den Schritten:
Senden eines ersten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines ersten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes von den Ultraschallstrahlbündeln des ersten Satzes eine erste Sendefokuszonenlage besitzt;
Senden eines zweiten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes von den Ultraschallstrahlbündeln des zweiten Satzes eine sich von der ersten Sendefokuszonenlage unterscheidende zweite Sendefokuszonenlage besitzt;
Erfassen der ersten und zweiten Bilder von Pixelströmungsdaten in Folge, wobei das zweite Bild nach dem ersten Bild erfaßt wird;
Ausgeben eines ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion eines Bild-mittelnden Algorithmus, des zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten, wobei das zuvor ausgegebene Bild seinerseits als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des ersten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines nächsten, zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten ausgegeben wurde;...

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Ultraschallbildgebung der menschlichen Anatomie zum Zwecke der medizinischen Untersuchung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Darstellung eines sich bewegenden Fluids oder Gewebes im menschlichen Körper durch Detektieren der Doppler-Verschiebung von Ultraschallechos, die von dem sich bewegenden Fluid oder Gewebe reflektiert werden.
Herkömmliche Ultraschallabtaster oder sog. Ultraschallscanner erzeugen zweidimensionale 8-Modus-Abbildungen von Gewebe, in welchen die Helligkeit eines Bildpunktes oder sog. Pixels auf der Intensität der Echoantwort basiert. Bei der Farbströmungsbildgebung kann die Strömung von Blut oder die Bewegung von Gewebe abgebildet werden. Die Messung der Blutströmung im Herzen und in Gefäßen unter Anwendung des Doppler-Effektes ist allgemein bekannt. Die Frequenzverschiebung rückgestreuter Ultraschallwellen kann zur Messung der Geschwindigkeit der "Rückstreuer" aus dem Gewebe oder Blut verwendet werden. Die Änderung oder Verschiebung in der rückgestreuten Frequenz vergrößert sich, wenn Blut auf den Meßumformer zufließt, und verkleinert sich, wenn Blut von dem Meßumformer wegfließt. Die Doppler-Verschiebung kann unter Anwendung verschiedener Farben zur Darstellung der Geschwindigkeit und Richtung der Strömung angezeigt werden. Der Farbströmungsgeschwindigkeitsmodus zeigt hunderte benachbarter Probenvolumina gleichzeitig und alle farbcodiert an, um die Geschwindigkeit jedes Probenvolumens darzustellen. Die Energie-Doppler-Bildgebung (PDI – Power Doppler Imaging) ist ein Farbströmungsmodus, in welchem die Amplitude des Strömungssignals anstelle der Geschwindigkeit angezeigt wird. Die Farbströmungsabbildung kann der 8-Modus-Abbildung überlagert werden.
US 5 301 674 A beschreibt ein Ultraschallbildgebungssystem zur Durchführung einer dynamischen Fokussierung. Das Senden von Ultraschall in unterschiedliche Tiefen innerhalb des Objektes erfolgt unter Optimierung der Sendefrequenzen für die einzelnen Tiefen. Zur Bilderstellung werden verschiedene Frequenzanteile der Echosignale ausgewertet.
US 5 119 342 A beschreibt eine Vorrichtung zur Ultraschallbildgebung mit zwei programmierbaren Strahlfokussierungsmodulen, die die einzelnen Signale an den Elementen eines Wandlerarrays gezielt abschwächen und/oder in der Phase verschieben. Ultraschallbündel werden auf Sendefokusbereiche fokussiert und von Empfangsfokusbereichen empfangen, um einzelne Segmente einer Scanlinie zu erfassen, von denen mehrere ein zusammengesetztes Bild liefern.
Die vorliegende Erfindung ist in ein Ultraschallbildgebungssystem integriert, das aus vier Hauptsubsystemen: einem Strahlbündelformer siehe 2 (1), Prozessoren 4 (einschließlich eines getrennten Prozessors für jeden unterschiedlichen Modus), einer Scan-Wandler/Darstellungs-Steuerung 6 und einem Kernel 8 besteht. Die Systemsteuerung ist in dem Kernel 8 konzentriert, welcher Bedienereingaben über eine Bedienerschnittstelle 10 akzeptiert und wiederum die verschiedenen Subsysteme steuert. Die Hauptsteuerung 12 führt Steuerungsfunktionen auf der Systemebene aus. Sie akzeptiert Eingaben vom Bediener über die Bedienerschnittstelle 10 sowie Systemstatusänderungen (z. B. Modusänderungen) und führt entsprechende Systemänderungen entweder direkt oder über die Scansteuerung aus. Der Systemsteuerbus 14 stellt die Schnittstelle von der Hauptsteuerung zu den Subsystemen bereit. Die Scanablaufsteuerung 16 liefert Steuereingaben in Echtzeit (akustische Vektorrate) an den Strahlbündelformer 2, den Systemzeittaktgenerator 24, die Prozessoren 4 und den Scanwandler 6. Die Scanablaufsteuerung 16 wird von dem Hostrechner mit den Vektorfolgen und den Synchronisationsoptionen für Erfassungen von akustischen Bildern programmiert. Auf diese Weise steuert die Scanablaufsteuerung die Strahlbündelverteilung und die Strahlbündeldichte. Der Scanwandler gibt die von dem Hostrechner definierten Strahlbündelparameter über den Scansteuerbus 18 an die Subsysteme weiter.
Der Hauptdatenpfad beginnt mit den digitalisierten HF-Eingangssignalen aus dem Meßumformer für den Strahlbündelformer. Gemäß 2 enthält ein herkömmliches Ultraschallbildgebungssystem ein Meßumformerarray 36, das aus mehreren getrennt betriebenen Meßumformerelementen 38 besteht, wovon jedes ein Ultraschallenergieimpulsbündel oder sog. Ultraschallenergieburst erzeugt, wenn es mittels einer Pulswellenform, die von einem (nicht dargestellten) Sender erzeugt wird, mit Energie versorgt wird. Die von dem untersuchten Objekt an das Meßumformerarray 36 zurück reflektierte Ultraschallenergie wird durch jedes empfangende Meßumformerelement 38 in ein elektrisches Signal umgewandelt und getrennt an den Strahlbündelformer 2 angelegt.
Die von jedem von Ultraschallenergieburst erzeugten Echosignale werden von Objekten reflektiert, die in aufeinanderfolgenden Abständen entlang des Ultraschallstrahlbündels angeordnet sind. Die Echosignale werden getrennt von jedem empfangenden Meßumformerelement 38 erfaßt und die Größe des Echosignals an einem spezifischen zeitlichen Punkt repräsentiert den Betrag der in einem spezifischen Abstand auftretenden Reflexion. Bedingt durch die Unterschiede in den Ausbreitungspfaden zwischen einem Ultraschall streuenden Probenvolumen und jedem empfangenden Meßumformerelement 38 werden jedoch diese Echosignale nicht gleichzeitig detektiert und werden deren Amplituden nicht gleich sein. Der Strahlbündelformer 2 verstärkt die getrennten Echosignale, verleiht jedem die korrekte Zeitverzögerung, und summiert diese, um ein einziges Echosignal zu erzeugen, welches genau die gesamte von dem Probenvolumen reflektierte Energie anzeigt. Jeder Strahlbündelformerkanal 40 empfängt das Echosignal von einem entsprechenden Meßumformerelement 38.
Um die von den auf jedes Meßumformerelement 38 auftreffenden Echos erzeugten elektrischen Signale gleichzeitig zu summieren, werden von einer Strahlbündelformersteuerung 42 Zeitverzögerungen in jeden einzelnen getrennten Strahlbündelformerkanal 40 eingeführt. Die Strahlbündelzeitverzögerungen für den Empfang sind dieselben Verzögerungen wie die Sendeverzögerungen. Die Zeitverzögerung jedes Strahlbündelformerkanals ändert sich jedoch kontinuierlich während des Empfangs des Echos, um eine dynamische Fokussierung des empfangenen Strahlbündels in dem Abstand zu erzeugen, von welchem das Echosignal ausgeht. Die Strahlbündelformerkanäle weisen ferner eine (nicht dargestellte) Schaltung zum Apodisieren und Filtern der empfangenen Pulse auf.
Die in den Summierer 44 eintretenden Signale sind verzögert, so daß sie mit verzögerten Signalen aus jedem der anderen Strahlbündelformerkanäle 40 summiert werden. Die summier ten Signale zeigen die Größe und Phase des Echosignals an, das von einem entlang des gelenkten Strahlbündels angeordneten Probenvolumen reflektiert wird. Ein Signalprozessor oder Detektor 4 wandelt das empfangene Signal in Darstellungsdaten um.
Der Strahlbündelformer gibt zwei summierte digitale Basisband-Empfangsstrahlbündel aus. Die Basisbanddaten werden in einen B-Modus-Prozessor 4A und in einen Farbströmungs-Prozessor 4B eingegeben, wo sie dem Erfassungsmodus entsprechend verarbeitet und als verarbeitete akustische Vektor-(Strahlbündel)-Daten an den Scan-Wandler/Darstellungs-Prozessor 6 ausgegeben werden. Der Scan-Wandler/Darstellungs-Prozessor 6 akzeptiert die verarbeiteten akustischen Daten und gibt die Videodarstellungssignale für die Abbildung in einem Rasterscanformat an einen Farbmonitor 22 aus.
Der B-Modus-Prozessor wandelt das Basisband aus dem Strahlbündelformer in eine logarithmisch komprimierte Version der Signalhüllkurve um. Die B-Funktion bildet die sich zeitlich verändernde Amplitude der Hüllkurve des Signals als eine Grauskala unter Verwendung eines 8-Bit-Ausgangssignals für jedes Pixel ab. Die Hüllkurve eines Basisbandsignals ist die Größe des Vektors, welchen die Basisbanddaten repräsentieren.
Die Frequenz von Schallwellen, die von der Innenseite von Blutgefäßen, Herzhohlräumen usw. reflektiert werden, ist proportional zu der Geschwindigkeit der Blutzellen verschoben: positiv verschoben für Blutzellen, die sich auf den Meßumformer zu bewegen, und negativ für diejenigen, die sich davon weg bewegen. Der Farbströmungs-(CF)-Prozessor wird dazu verwendet, eine zweidimensionale Echtzeitabbildung der Blutgeschwindigkeit in der Abbildungsebene zu erzeugen. Die Blutgeschwindigkeit wird berechnet, indem die Phasenverschiebung von Auslösung zu Auslösung bei einem spezifischen Entfernungs- bzw. Abstandstor (range gate) gemessen wird. Anstelle der Messung des Doppler-Spektrums bei nur einem Abstandstor in der Abbildung wird die mittlere Blutgeschwindigkeit von mehreren Vektorlagen und mehreren Abstandstoren entlang jedes Vektors berechnet, und eine zweidimensionale Abbildung aus dieser Information erstellt. Der Aufbau und die Betriebsweise eines Farbströmungsprozessors sind in US 5,524,629 A offenbart, dessen Inhalte hiermit durch Bezugnahme beinhaltet sind.
Der Farbströmungsprozessor erzeugt Geschwindigkeits-(8 Bit), Varianz(Turbulenz)-(4 Bit) und Energie-(8 Bit) Signale. Der Bediener wählt, ob die Geschwindigkeit und Varianz oder die Energie an den Scanwandler ausgegeben werden. Das Ausgangssignal wird in eine Chrominanzsteuerungs-Nachschlagetabelle eingegeben, welche sich in dem Videoprozessor 22 befindet. Jede Adresse in der Nachschlagetabelle speichert 24 Bits. Bei jedem Pixel in der zu erzeugenden Abbildung steuern 8 Bits die Intensität von Rot, 8 Bits die Intensität von Grün und 8 Bits die Intensität von Blau. Diese Bitmuster sind so vorgewählt, daß sich, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit in der Richtung oder Größe verändert, die Farbe des Pixels an jeder Stelle verändert. Beispielsweise wird eine Strömung auf den Meßumformer zu üblicherweise als Rot und eine Strömung von den Meßumformer weg üblicherweise als Blau dargestellt. Je schneller die Strömung ist, desto heller ist die Farbe.
In herkömmlichen Ultraschallbildgebungssystemen sendet das Array der Ultraschallmeßumformer eine Ultraschallstrahlbündel aus und empfängt dann das reflektierte Strahlbündel von dem untersuchten Objekt. Das Array weist mehrere in einer Zeile angeordnete und mit getrennten Spannungen angesteuerte Meßumformer auf. Durch Auswahl der Zeitverzögerung (oder Phase) und Amplitude der angelegten Spannungen können die einzelnen Meßumformer so gesteuert werden, daß sie Ultraschallwellen erzeugen, welche sich so kombinieren, daß sie eine Gesamtultraschallwelle erzeugen, die entlang einer bevorzugten Strahlbündelrichtung wandert und in einem gewählten Abstand entlang des Strahlbündels fokussiert ist. Mehrere Auslösungen können dazu verwendet werden, um Daten zu erfassen, welche die gewünschte anatomische Informationen entlang mehrerer Scanlinien repräsentieren. Die Strahlbündelformungsparameter von jedem der Auslösevorgänge können variiert werden, um eine Änderung in der Lage des Fokus oder eine anderweitige Veränderung der räumlichen Lage der empfangenen Daten zu erzeugen. Durch Veränderung der Zeitverzögerung und der Amplitude der angelegten Spannungen, kann das Strahlbündel mit seinem Fokuspunkt in einer Ebene zum Abscannen des Objektes bewegt werden.
Dieselben Prinzipien treffen zu, wenn der Meßumformer dazu verwendet wird, den reflektierten Schall zu empfangen (Empfangsmodus). Die an den empfangenden Meßumformern erzeugten Spannungen werden so summiert, daß das Gesamtsignal für den Ultraschall indikativ ist, der von einem einzigen Fokuspunkt in dem Objekt reflektiert wird. Wie bei dem Sendemodus wird dieser fokussierte Empfang der Ultraschallenergie dadurch erzielt, indem den Signalen von jedem empfangenden Meßumformer getrennte Zeitverzögerungen (und/oder Phasenverschiebungen) und Verstärkungen gegeben werden.
Ein derartiger Scanvorgang umfaßt eine Folge von Messungen, in welchen die gelenkte Ultraschallwelle gesendet wird, das System nach einem kurzen Zeitintervall auf den Empfangsmodus umschaltet und die reflektierte Ultraschallwelle empfangen und gespeichert wird. Typischerweise werden der Sendevorgang und der Empfangsvorgang bei jeder Messung in dieselbe Richtung gelenkt, um Daten von einer Reihe von Punkten entlang einer Scanlinie zu erfassen. Der Empfänger wird dynamisch auf eine Aufeinanderfolge von Abständen oder Tiefen entlang der Scanlinie während des Empfangs der reflektierten Ultraschallwellen fokussiert.
In einem Ultraschall-Bildgebungssystem wird der Strahlbündelabstand für eine optimale Abbildung von der Strahlbündelbreite oder der lateralen Punktverteilungsfunktion bestimmt. Die laterale Punktverteilungsfunktion wird von dem Produkt der Wellenlänge und der f-Zahl bestimmt. Die Wellenlänge wiederum ist eine Funktion der Mittenfrequenz der Sendewellenform und der Demodulationsfrequenz des Empfängers.
Die f-Zahl ist gleich der Fokustiefe dividiert durch die Apertur.
Die Anzahl ausgelöster Strahlbündel wird von den räumlichen Probenanforderungen und der gewünschten Bild- bzw. Framerate bestimmt. Die Bildrate ist zu der benötigten Zeit zum Senden und Empfangen aller Strahlbündel, die zur Erstellung eines vollständigen Bildes (Frame) mit Daten erforderlich ist, umgekehrt proportional. Hohe Bildraten sind erforderlich, um die möglichen bewegungsinduzierten Fehler in der Abbildung zu minimieren. Um eine hohe Bildrate zu erhalten, wird die Anzahl von Strahlbündeln auf dem Minimum gehalten, welches das räumliche Abtasterfordernis nach Nyquist noch erfüllt. Wenn weniger Strahlbündel als nach dem minimalen räumlichen Abtasterfordernis notwendig ausgelöst werden, tritt eine räumliche Verfälschung (Aliasing) auf. Bei der optimalen räumlichen Abtastung wird die höchste Auflösung zusammen mit der höchsten Bildrate erzielt.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erhöhen der räumlichen Auflösung und der Empfindlichkeit einer Farbströmungsabbildung unter Beibehaltung einer gewünschten akustischen Bildrate. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die Ultraschallenergie auf einen schmäler definierten Fokusbereich konzentriert, was eine erhöhte Strömungsempfindlichkeit und Gefäßfüllung ermöglicht. Eine bessere Strömungsgleichförmigkeit über dem interessierenden Farbbereich (ROI) wird ebenfalls erhalten.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung nutzt eine Anzahl von Techniken, einschließlich der Nutzung von mehreren Sendefokuszonen und Sende- und Empfangsaperturen mit niedrigen f-Zahlen, das heißt von 1,0 bis 3,0. Die Nutzung von mehreren Sendefokuszonen mit niedrigen f-Zahlen erlaubt eine genaue Fokussierung über einen größeren Tiefenbereich. Ferner werden besondere Wellenformen und besondere Verstärkungskurven für jede Sendefokuszone verwendet. Jede Sendefokuszone wird bei einem getrennten akustischen Bild (frame) ausgelöst.
Ein adaptiver Bildmittelungsalgorithmus wird zum Zusammenmischen der in-Fokus-Daten von jedem dieser akustischen Bilder verwendet, sobald die Daten dargestellt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es keine weitere Reduzierung der realen Bildrate gibt, da keine zusätzlichen Auslösevorgänge gegenüber dem herkömmlichen Einzelfokus-Farbmodus gebraucht werden.
Die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung speichert mehrere sogenannte "Mehrfrequenz-Einstellungen". Jede Mehrfrequenz-Einstellung ist eine besondere Strahlbündelformungs- und Wellenform-Einstellung. Jede von diesen Mehrfrequenz-Einstellungen nutzt verschiedene Wellenformen mit unterschiedlichen Anzahlen von Sendezyklen (d. h. Burstlängen), unterschiedlichen f-Zahlen und so weiter. Diese Mehrfrequenz-Einstellungen sind in den Meßumformersondedateien als sogenannte "schnelle" und "langsame" Strahlbündelformungsparameter gespeichert. Diese Parameter definieren die gesendete Wellenform dahingehend, wie die Apertur (f-Zahlen, Apodisation, usw.) genutzt wird, wie das Signal beim Empfang demoduliert wird, die Fokuszonenlagen und mehrere andere Parameter. Ein langsames/schnelles Strahlbündelformungspaar definiert im allgemeinen eine Mehrfrequenz-Einstellung.
Die schnellen Strahlbündelformungsparameter sind diejenigen Parameter, welche verändert werden können, ohne eine signifikante Übergangsverzögerung zu bewirken, wenn der Benutzer Anwendungen oder Mehrfrequenz-Einstellungen verändert. Die langsamen Strahlbündelformungsparameter sind diejenigen Parameter, welche das Laden einer neuen Strahlbündelformungseinstellung in den Systemspeicher erfordern, was eine Verzögerung von ein paar Sekunden bewirkt, wenn der Benutzer Anwendungen oder Mehrfrequenz-Einstellungen verändert, welche eine andere langsame Strahlbündelformungseinstellung verwenden.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 ist ein Blockdarstellung, welche die Hauptfunktionssubsysteme innerhalb eines Echtzeit-Ultraschall-Bildgebungssystems zeigt.
2 ist eine Blockdarstellung eines typischen 128-Kanal-Strahlbündelformers in einem herkömmlichen Ultraschallbildgebungssystem.
3 ist eine Prinzipskizze, die das Profil des akustischen Strahlbündels darstellt, welches sich ergibt, wenn das Ultraschallmeßumformerarray eine Apertur mit einer relativ hohen f-Zahl aufweist.
4 ist eine Prinzipskizze, die das Profil des akustischen Strahlbündels darstellt, welches sich ergibt, wenn das Ultraschallmeßumformerarray eine Apertur mit einer relativ niedrigen f-Zahl aufweist.
5 ist eine Prinzipskizze, die das Profil des akustischen Strahlbündels darstellt, welches sich ergibt, wenn mehrere Sendefokuszonen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
6 eine schematische Blockdarstellung, welche den Algorithmus zum Erzeugen der Ausgangswerte darstellt, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in die Bildmittelungs-Nachschlagetabelle einzufügen sind.
7A und 7B sind Skizzen, welche nicht dezimierte bzw. dezimierte laterale Vektorverteilungen darstellen.
8 eine Prinzipskizze, welche eine nicht-gleichmäßige Verteilung von Vektoren lateral über dem Abbildungsbild darstellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden niedrige f-Zahlen im Sende- und Empfangsbetrieb (d. h. weite Aperturen) verwendet, um die räumliche Auflösung zu verbessern. Die Auswirkung der Verwendung von Aperturen mit niedriger f-Zahl auf das Profil des akustischen Strahlbündels ist in 3 und 4 dargestellt. 3 stellt das Ergebnis der Verwendung einer höheren f-Zahl (kleineren Apertur) dar. Die laterale Fokussierung ist am Fokuspunkt nicht sehr scharf, obwohl der Tiefenbereich in der Abstandsdimension ziemlich groß ist. Das in 4 dargestellte Strahlbündel ist das Ergebnis der Verwendung einer niedrigeren f-Zahl (größeren Apertur). Die laterale Fokussierung ist am Fokuspunkt enger und der Tiefenbereich ist schmäler. In Übereinstimmung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich der Bereich der f-Zahlen von 1,0 bis 3,0.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung werden mehrere Sendefokuszonen verwendet. Die Verwendung von mehreren Sendefokuszonen mit niedrigen f-Zahlen löst das Tiefenbereichsproblem, indem es eine genaue Fokussierung über einen größeren Tiefenbereich gemäß Darstellung in 5 erlaubt. Der Abstand der Sendefokuszonen ist proportional zu der f-Zahl mal der Wellenlänge.
Zusätzlich können besondere Wellenformen für jede Fokuszone verwendet werden. Im Nahfeld besitzen die Sendewellenformen relativ kurze Burstlängen. Die Verwendung von Wellenformen mit kürzerer Burstlänge führt zu einer besseren axialen Auflösung auf Kosten der Empfindlichkeiten (weniger Energie in der Wellenform), was durch Verwendung einer größeren Apertur in Nahfeld kompensiert werden kann. Wellenformen mit längerer Burstlänge werden oft im Fernfeld benötigt, um die erforderliche Durchdringung zu erreichen. In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Sendewellenformen von Fokuszone zu Fokuszone variieren. Die Verwendung einer Wellenform mit niedrigerer Frequenz führt zu einer stärkeren Durchdringung in der Tiefe, und die Verwendung einer Wellenform mit höherer Frequenz führt zu einer besseren Nahfeldauflösung. Der bevorzugte Bereich für die Demodulationsfrequenz beträgt 1,25 bis 8 MHz, was von der Meßsonde abhängig ist, und die bevorzugte Anzahl von Sendezyklen (d. h. die Burstlänge) ist 2 bis 8 Zyklen, was von der Sendefokustiefe, der Mittenfrequenz und der gewünschten axialen Auflösung anhängig ist. Beispielsweise beträgt die Demo dulationsfrequenz bei einer hoch auflösenden Strahlbündelformungseinstellung 5 MHz für alle Fokuszonen; die Anzahl von Sendezyklen gleich 3 für die ersten 10 Fokuszonenlagen (die z. B. 0,4 bis 3,1 cm abdecken); und die Anzahl der Sendezyklen gleich 4 für die 11-te und 12-te Fokuszonenlage (z. B. bei 3,4 bzw. 3,7 cm).
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Erfindung werden besondere Verstärkungskurven für jede Fokuszone verwendet. Der Begriff "Verstärkungskurve", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf die Art, in welcher sich die Empfängerverstärkung des Systems mit der Tiefe verändert. Bei tieferen Tiefen wird mehr Verstärkung als bei flacheren Tiefen benötigt, da die Abschwächung des akustischen Signals bei tieferen Tiefen stärker ist. Um eine relativ gleichförmige Abbildung über der Tiefe (gleichförmig in der Verstärkung) zu erhalten, muß typischerweise mehr Verstärkung bei tieferen Tiefen angewendet werden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung tritt jedoch der Großteil der Energie des gesendeten Signals bei oder in der Nähe der Sendefokuszone auf. Eine Verstärkungsanpassung erfolgt durch die Verwendung einer besonderen Verstärkungskurve für jede Fokuszone. Die Verstärkung wird so eingestellt, daß das Signal bei der Fokuszone etwas höher und von der Fokuszone weg etwas niedriger ist. Auf diese Weise erfaßt der Bildmittelungsalgorithmus das höhere in-Fokus-Signal und minimiert die außer-Fokus-Beiträge von den Bereichen außerhalb der Fokuszonen. Die Verstärkungskurven sind ein Satz von Zahlen in einer Datei für jede Fokuszone, wobei die Zahlen die auf das Signal in dieser Verarbeitungsstufe angewendete Verstärkung repräsentieren. Diese Verstärkungskurven werden auf der Ausgleichs- bzw. Entzerrungsleiterplatte angewendet, welche ein Teil des Strahlbündelformers ist.
Die erfindungsgemäße Auslösung (Firing) der mehreren Fokuszonen stellt ein Problem für den bereits in der Bildrate eingeschränkten Farbbildgebungsmodus dar, da vollständige Pakete für jede Fokuszone ausgelöst werden müssen. Dieses Pro blem wird überwunden, indem jede Fokuszone bei einem getrennten akustischen Bild ausgelöst wird. Somit ändert sich die Fokuszonenlage von Bild zu Bild.
Wenn im Farbströmungsmodus gescannt wird, wird eine zweidimensionale Abbildung dadurch erzeugt, daß ein vertikaler Vektor nach dem anderen von links nach rechtes ausgelöst wird, um einen nur zweidimensionalen Satz von Pixeldaten aufzubauen, welche die Abbildung erzeugen. Dieser Satz vertikaler Datenvektoren ist als akustisches Bild (Frame) der Farbströmungsdaten bekannt. Bei einem Scanvorgang im Farbströmungsmodus wird jedes akustische Bild mit Farbströmungsdaten, sobald es erfaßt wird, weiterverarbeitet, während das nächste akustische Bild mit Daten erfaßt wird. In Übereinstimmung mit dem Konzept der vorliegenden Erfindung weist jedes akustische Bild nur eine Sendefokuszonenlage für seine Vektoren auf, welche sich von der Sendefokuszonenlage der vorhergehenden und nachfolgenden akustischen Bilder unterscheiden kann. Ein adaptiver Bildmittelungsalgorithmus wird zum Zusammenmischen der in-Fokus-Daten von jedem dieser akustischen Bilder zur Vorbereitung der Darstellung angewendet. In Übereinstimmung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Fokuszonen mittels eines nichtlinearen, datenabhängigen Bildmittelungsalgorithmus kombiniert. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es keine weitere Reduzierung der tatsächlichen Bildrate gibt, da keine weiteren Auslösevorgänge über den herkömmlichen Einzelfokus-Farbmodus hinaus benötigt werden. Jeder gegebene Strömungssignalpegel in der Abbildung wäre in der Amplitude stärker, wenn die dieser Strömung nächstliegende Fokussierungszone gesendet wird. Dieselbe Strömung würde in der Amplitude schwächer erscheinen, wenn die anderen außer-Fokus-Zonen ausgelöst werden. Der Bildmittelungsalgorithmus nutzt vorteilhaft diesen Umstand, indem er die stärkere in-Fokus-Strömungsamplitude mehr als die schwächeren außer-Fokus-Strömungsamplituden weiterverarbeitet und dadurch eine sich ergebende dargestellte Abbildung erzeugt, welche sowohl eine höhere räumliche Auflösung als auch eine größere Empfindlichkeit ergibt. Dieses funktioniert auch im Geschwin digkeitsmodus gut, da eine schwächere außer-Fokus-Strömung außerhalb der Sendefokuszone dazu neigt, unter den Amplitudenschwellenwert für den Geschwindigkeitsmodus zu fallen und nicht angezeigt wird. Die starke in-Fokus-Strömung bei und in der Nähe des Sendefokus neigt dazu, über diesem Schwellenwert zu liegen, weshalb das Geschwindigkeitssignal angezeigt wird.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ultraschall-Bildgebungssystem insgesamt 12 Sendefokuszonenlagen auf, die zur Farbströmungsbildgebung zur Verfügung stehen. Diese Fokuszonenlagen können in jeder langsamen Strahlbündelformungseinstellung unterschiedlich definiert sein. Eins, zwei, drei oder vier zusammenhängende Fokuszonen können in dem interessierenden Bereich (ROI) zu jedem Zeitpunkt abhängig von der Benutzerauswahl und Voreinstellungen aktiv sein. Jede Fokuszone wird bei einem anderen akustischen Bild ausgelöst, und der Bildmittelungsalgorithmus wird dann verwendet, um aufeinanderfolgende Fokuszonen zur Erzeugung von Abbildungen zur Darstellung zu kombinieren. Es gibt auch besondere Verstärkungskurven, welche pro Fokuszone definiert sind, um die Verstärkung über dem Tiefenbereich anzupassen.
Die Erfindung erlaubt bis zu drei unterschiedliche Mehrfrequenz-Einstellungen pro Meßsonde, welche vom Benutzer gewählt werden können und bei allen individuellen Anwendungen voreingestellt werden können. Es werden auch drei Anwendungsgruppen definiert, wovon jede bis zu drei unterschiedliche Mehrfrequenz-Einstellungen aufweisen kann. Dieses erlaubt ein mögliches Maximum von neun (3 × 3) besonderen Strahlbündelformungseinstellungen. Jede Strahlbündelformungseinstellung besteht aus einem besonderen Satz schneller und langsamer Strahlbündelformungsparameter. Zu den schnellen Strahlbündelformungsparametern zählen zumindest die nachstehenden: (1) Demodulationsfrequenz der Fokuszone; (2) Wellenform der Fokuszone; (3) Anzahl von Sendezyklen pro Fokuszone; (4) den auf das ankommende Empfangssignal angewendeten Frequenzversatz vor der Verschiebung auf das Basisband (um die Mittenfrequenz des empfangenen Signals an das Entzerrungsfilter zur Maximierung des Signal/Rausch-Verhältnisses anzugleichen); (5) Abklingzeit; und (6) maximaler Betrag der zulässigen zeitlichen Interpolation. Zu den langsamen Strahlbündelformungsparametern zählen: (1) die Fokuszonenlagen; (2) die minimale Sende-f-Zahl; und die minimale Empfangs-f-Zahl.
Zusätzlich können besondere Entzerrungsfilter für jede Mehrfrequenzoption für jede Fokuszone getrennt für die Geschwindigkeits- und Energie-Doppler-Bildgebungsmodi gewählt werden. Dieses ermöglicht eine optimale Vorderseiten-angepaßte Filterung pro Fokuszone, um das empfangene Signal/Rausch-Verhältnis zu maximieren.
Je mehr die akustische Bildrate gesteigert werden kann, desto besser sehen die zeitlichen Eigenschaften der Strömung für den Benutzer aus und desto leichter wird es für den Bildmittelungsalgorithmus, die Kombination der akustischen Bilder durchzuführen. Aufgrund des Umstandes, daß unterschiedliche Fokuszonen bei verschiedenen akustischen Bildern ausgelöst werden, wird jede gegebene Fokuszone nur nach jeweils n akustischen Bildern aktualisiert, wobei n die Anzahl aktiver Sendefokuszonen in dem interessierenden Bereich (ROI) ist, d. h. 1, 2, 3 oder 4 ist. Wenn die Bildmittelung und die Verstärkungsanpassung für die tatsächliche Bildrate und Anzahl von Fokuszonen nicht korrekt durchgeführt werden, können Probleme, wie z. B. Bildflackern, auftreten. Außerdem kann unnötigerweise eine außer-Fokus-Strömung dargestellt werden.
Der Bildmittelungsalgorithmus ermöglicht die Darstellung der in-Fokus-Strömung und minimiert das Bildflackern von Bild zu Bild als eine Funktion der realen Bildrate und der Anzahl aktiver Fokuszonen. Die Bildmittelung wird durch ein IIR-Filter mit einem Abgriff durchgeführt, welches den Nachwirkpegel auf der Basis der Farbdaten des vorhergehenden und aktuellen Bildes ermittelt. Bedingt durch die Art der Farbströmungsbildgebung der vorliegenden Erfindung, welche mehrere Fokuszonen erfordert, müssen die jeder Fokuszone entsprechenden Farbströmungsdaten wirksam gehalten werden, während alle anderen Fokuszonen ausgelöst werden. Eine weitere Funktion, welche durch die Bildmittelung bereitgestellt werden muß, besteht darin, dem stärksten Farbsignal zwischen aufeinanderfolgenden Bildern eine höhere Priorität zu geben. Dieses erzeugt indirekt eine Funktion, welche die Daten verbindet und diese in einer adaptiven Weise vereint. Bei jedem Bild kommt das stärkste Signal aus den Bereichen nahe dem Sendefokuspunkt. Das sind die Daten, welche auf dem Monitor dargestellt werden müssen, während alle anderen Sendefokuszonen ausgelöst werden. Die Dauer, für welche die Daten wirksam gehalten werden, hängt von der Anzahl der aktiven Sendefokuszonen, der Signalintensität und der Benutzerwahl des Nachwirkungspegels ab. Die Bildmittelung muß alle diese Anforderungen erfüllen.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der (nicht dargestellte) X-Y-Anzeigespeicher in dem Scan-Wandler 6 ein Filter mit einer Nachschlagetabelle von Ausgangswerten auf, welche Bild-gemittelte Daten darstellen. Diese Bild-gemittelten Daten werden rechnerunabhängig bzw. off-line unter Anwendung des in 6 dargestellten Algorithmus ermittelt. Die in Übereinstimmung mit dem Algorithmus berechneten Ausgangssignale Y_n werden als Teil der Nachschlagetabelle gespeichert.
Die Bildmittelungsschaltung der vorliegenden Erfindung weist einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) auf, der auf der X-Y-Anzeigespeicherleiterplatte angeordnet ist. Das RAM weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf. Die Nachschlagetabelle ist in dem RAM gespeichert. Der eine Eingang empfängt das aktuelle Bild der nicht-bildgemittelten Pixeldaten. Der andere Eingang empfängt das vorhergehende Bild der bildgemittelten Pixeldaten über eine Zeitverzögerungsvorrichtung, welche die vorhergehenden Bilddaten um eine Zeit gleich dem Kehrwert der Bildrate verzögert.
Die Bildmittelungs-Filterfunktion wird off-line durch den in 6 dargestellten Algorithmus implementiert. Die Filterausgangssignale werden on-line in der Form der Nachschlagetabelle gespeichert. Der Algorithmus weist einen Koeffizienten-A Wählschritt 26 auf, in welchem die Nachwirkkoeffizi enten berechnet und ausgewählt werden. Die Koeffizientenauswahl ist eine Funktion der akustischen Bildrate, der Anzahl der Fokuszonen und des gewünschten Nachwirkpegels. Diese Faktoren sind zu einer Gruppe zusammengefaßt und in 6 als ein "LUT Select"-Eingangsignal bezeichnet.
In dem Algorithmus wird der ausgewählte Nachwirkkoeffizient p an den einen Eingang eines ersten Multiplizierers 28 ausgegeben. Der andere Eingang des Multiplizierers 28 repräsentiert das ungefilterte aktuelle Bildeingangssignal X_n. Somit ist das Ausgangssignal des Multiplizierers 28 das Produkt pX_n. Als Folge des Koeffizienten-Wählschrittes 26 wird der Wert (1 – p) an den einen Eingang eines zweiten Multiplizierers 30 ausgegeben. Der andere Eingang des Multiplizierers 30 stellt das Bild-gemittelte vorhergehende Bildausgangssignal Y_n-1 aus einer Zeitverzögerungsvorrichtung 34 dar, welche eine Verzögerung gleich dem Kehrwert der Bildrate erzeugt. Somit ist das Ausgangssignal des Multiplizierers 30 das Produkt (1 – p)Y_n-1. Die Ausgangssignale beider Multiplizierer werden in einen Summierer 32 eingegeben, welcher wiederum das Bildgemittelte aktuelle Bildausgangssignal erzeugt: Yn = pXn + (1 – p)Yn-1. (1)
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der RAM-Chip mit einem Untersatz mehrerer Nachschlagetabellen geladen, welche off-line erzeugt werden und die Ausgangswerte Y_n enthalten. Die Nachschlagetabellen werden für spezifische Betriebsparameter ausgelegt und sind, wie vorstehend angegeben, eine Funktion der akustischen Bildrate, der Anzahl der Fokuszonen und des gewünschten Nachwirkpegels.
Jede Nachschlagetabelle besteht aus mehreren Ausgangswerten Y_n, welche off-line mittels des Bildmittelungsalgorithmus der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden. Als Antwort auf die Auswahl verschiedener Betriebsparameter durch den Systembediener wird die geeignete Nachschlagetabelle in den RAM-Chip geladen. Diese Nachschlagetabelle wird dann von den kombinierten Eingangssignalen des ungefilterten aktuellen Bildeingangssignals X_n und des Bild-gemittelten vorhergehenden Bildausgangssignals Y_n-1 adressiert, um die Ausgangssignale Y_n auszugeben, welche das Ergebnis der off-line erstellten Bildmittelungs-Filterfunktion sind.
In Übereinstimmung mit dem Bildmittelungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangssignalwerte Y_n unter Verwendung von Nachwirkkoeffizienten berechnet, welche eine Funktion der normierten Differenz Δ_norm zwischen den Signalpegeln des vorhergehenden Bilds und des aktuellen Bilds sind. Diese wird erhalten, indem die absolute Differenz zwischen den Signalpegeln des aktuellen Bilds und des vorhergehenden Bilds genommen und das Ergebnis durch den arithmetischen (oder geometrischen) Mittelwert der zwei Daten dividiert wird: Δnorm = |Xn – Yn-1|/(|Xn + Yn-1|/2). (2)
Das Ergebnis von Gleichung (2) wird zur Bestimmung des Betrags der Nachwirkung in der Abbildung verwendet. Die Nachwirkung ist dadurch definiert, wieviel von den Daten in dem vorhergehenden und in dem aktuellen Bild zur Bestimmung des Ausgangssignals Y_n zu verwenden sind (siehe Gleichung (1)), wobei der Nachwirkungskoeffizient p entweder:
ist, wobei f eine nicht-lineare Funktion ist, und k, k₁, k₂, k₃ und k₄ Konstanten mit Werten sind, die von der Anzahl der aktiven Sendefokuszonen, der akustischen Bildrate und dem von dem Systembediener gewählten Nachwirkungspegel abhängen. Die bevorzugte Funktion f ist die Exponentialfunktion (exp) für Gleichung (3) und die hyperbeltangens-Funktion (tanh) für Gleichung (4). Das bevorzugte Verfahren zum Vorausberechnen der Bildgemittelten Ausgangswerte verwendet in Übereinstimmung mit Gleichung (4) unter Verwendung der tanh-Funktion erzeugte Koeffizienten.
Ein Ausgangswert Y_n wird für jedes mögliche Paar von Eingangswerten von X_n und Y_n-1 Werten für jeden einzelnen von mehreren Betriebsbedingungssätzen berechnet. Die Ausgangswerte Y_n werden als getrennte Nachschlagetabellen im Systemspeicher, jeweils als eine besondere Nachschlagetabelle für jeden Satz von Betriebsbedingungen, gespeichert. Die geeignete Nachschlagetabelle wird in dem RAM-Chip als Antwort auf die Auswahl der gewünschten Betriebsbedingungen, z. B. der akustischen Bildrate, der Anzahl der Fokuszonen und des Nachwirkungspegels durch den Systembediener gespeichert. Die Pixeldaten werden dann abhängig von den aus der Nachschlagetabelle ausgelesenen Filterausgangswerten so lange Bild-gemittelt, wie die gewählten Betriebsparameter wirksam bleiben. Die Eingangsdaten können entweder Scan-umgewandelte Bilddaten oder (nicht Scan-umgewandelte) akustische Zeilendaten sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vektordichte dezimiert werden, um die gewünschten akustischen Bilddaten beizubehalten. Ein Maximum von zwei Strahlbündel-geformten Vektordichtesätzen kann für den Farbströmungsmodus definiert werden. Gemäß 1 wird die Scanablaufsteuerung 16 von dem Hostrechner mit diesen Vektordichtesätzen programmiert. Um einen Ausgleich zwischen Auflösung und Bildrate zu ermöglichen, ist die Möglichkeit vorgesehen, eine Dezimierung auf eine niedrigere Vektordichte von einer der zwei ursprünglichen Vektordichten durchzuführen, wie es in 7A und 7B dargestellt ist. Auch eine nicht gleichmäßige Verteilung von Vektoren lateral über die Abbildung ist erlaubt, wie es in 8 dargestellt ist. Bevorzugt wird eine parabolische Verteilung verwendet, obwohl die erfindungsgemäße Vektorverteilung nicht auf eine parabolische Abstandsfunktion beschränkt ist. Eine ungleichmäßige Vektorverteilung erlaubt die Verwendung weniger Vektoren an den Seiten im Vergleich zum Mittelpunkt der Abbildung, da die Apertur bei der Bildgebung zu den Rändern der Abbildung hin kleiner wird. Dieses ermöglicht eine Verbesserung der Bildrate unter Beibehaltung der hoch auflösenden Vektordichte in der Abbildungsmitte, wo die volle Apertur genutzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Abbildung eines Mediums von sich bewegenden Ultraschall streuenden Elementen mit den Schritten: Senden eines ersten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines ersten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes von den Ultraschallstrahlbündeln des ersten Satzes eine erste Sendefokuszonenlage besitzt; Senden eines zweiten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes von den Ultraschallstrahlbündeln des zweiten Satzes eine sich von der ersten Sendefokuszonenlage unterscheidende zweite Sendefokuszonenlage besitzt; Erfassen der ersten und zweiten Bilder von Pixelströmungsdaten in Folge, wobei das zweite Bild nach dem ersten Bild erfaßt wird; Ausgeben eines ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion eines Bild-mittelnden Algorithmus, des zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten, wobei das zuvor ausgegebene Bild seinerseits als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des ersten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines nächsten, zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten ausgegeben wurde; und bildliches Darstellen des ersten aktuellen Bilds Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pixelströmungsdaten Strömungsgeschwindigkeitsdaten beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pixelströmungsdaten Energie-Doppler-Daten beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine erste Verstärkungskurve auf das erste Bild von Pixelströmungsdaten angewendet wird, und eine sich von der ersten Verstärkungskurve unterscheidende, zweite Verstärkungskurve auf das zweite Bild von Pixelströmungsdaten angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Burstlänge aufweist, und ein Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Burstlänge unterscheidende zweite Burstlänge aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Mittenfrequenz aufweist, und ein Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Mittenfrequenz unterscheidende zweite Mittenfrequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Sätze von Ultraschallstrahlbündeln mittels eines Meßumformerarrays mit einer Apertur mit einer f-Zahl in dem Bereich 1,0 bis 3,0 gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ultraschallechos unter Verwendung eines Meßumformerarrays mit einer Apertur mit einer f-Zahl in dem Bereich 1,0 bis 3,0 empfangen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bildmittelnde Algorithmus einen Nachwirkungskoeffizienten berechnet, welcher eine Funktion der normierten Differenz zwischen den Signalpegeln der ersten und zweiten Bilder ist.
Verfahren nach Anspruch 1, enthaltend: Senden eines dritten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines dritten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des dritten Satzes eine sich sowohl von der ersten als auch zweiten Sendefokuszonenlage unterscheidende dritte Sendefokuszonenlage besitzt; Erfassen des dritten Bildes von Pixelströmungsdaten nach der Erfassung des zweiten Bildes; Ausgeben eines zweiten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des dritten Bildes von Pixelströmungsdaten und des ersten Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten; und bildliches Darstellen des zweiten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten.
Einrichtung zur Abbildung eines Mediums von sich bewegenden Ultraschall streuenden Elementen, enthaltend: eine Einrichtung zum Senden eines ersten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines ersten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Sendefokuszonenlage besitzt; eine Einrichtung zum Senden eines zweiten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium zum Erzeugen eines zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Sendefokuszonenlage unterscheidende, zweite Sendefokuszonenlage besitzt; eine Einrichtung zum Erfassen des ersten und zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten in Folge, wobei das zweite Bild nach dem ersten Bild erfaßt wird; eine Filtermittelungseinrichtung zum Ausgeben eines ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion eines Bild-mittelnden Algorithmus, des zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten, wobei das zuvor ausgegebene Bild seinerseits als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des ersten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines nächsten zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten ausgegeben wurde; und einer Einrichtung zum bildlichen Darstellen des ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Erfassungseinrichtung Mittel zum Berechnen der Strömungsgeschwindigkeit enthält.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Erfassungseinrichtung Mittel zum Berechnen der Strömungsenergie enthält.
Einrichtung nach Anspruch 11, ferner mit Mitteln zum Speichern erster und zweiter Verstärkungskurven, wobei sich die erste Verstärkungskurve von der zweiten Verstärkungskurve unterscheidet, Mitteln zum Anwenden der ersten Verstärkungskurve auf das erste Bild von Pixelströmungsdaten und Mitteln zum Anwenden der zweiten Verstärkungskurve auf das zweite Bild von Pixelströmungsdaten.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Burstlänge aufweist, und ein Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Burstlänge unterscheidende zweite Burstlänge aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Mittenfrequenz aufweist, und ein Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Mittenfrequenz unterscheidende zweite Mittenfrequenz aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einem Meßumformerarray mit einer Sendeapertur mit einer f-Zahl in dem Bereich 1,0 bis 3,0.
Einrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einem Meßumformerarray mit einer Empfangsapertur mit einer f-Zahl in dem Bereich 1,0 bis 3,0.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei der bildmittelnde Algorithmus einen Nachwirkungskoeffizienten berechnet, welcher eine Funktion der normierten Differenz zwischen den Signalpegeln der ersten und zweiten Bilder ist.
Verfahren zur Abbildung eines Mediums von sich bewegenden Ultraschall streuenden Elementen, enthaltend die Schritte: Speichern eines Vektordichtesatzes; Senden eines ersten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium, um ein erstes Bild von Pixelströmungsdaten zu erzeugen, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Sendefokuszonenlage besitzt und in Übereinstimmung mit einer Dezimierung des gespeicherten Vektordichtesatzes gesendet wird; Senden eines zweiten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium, um ein zweites Bild von Pixelströmungsdaten zu erzeugen, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Sendefokuszonenlage unterscheidende zweite Sendefokuszonenlage besitzt und in Übereinstimmung mit der Dezimierung des gespeicherten Vektordichtesatzes gesendet wird; Erfassen der ersten und zweiten Bilder von Pixelströmungsdaten in Folge, wobei das zweite Bild nach dem ersten Bild erfaßt wird; Ausgeben eines ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion eines Bild-mittelnden Algorithmus, des zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten, wobei das zuvor ausgegebene Bild seinerseits als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des ersten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines nächsten zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten ausgegeben wurde; und bildliches Darstellen des ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten.
Verfahren zur Abbildung eines Mediums von sich bewegenden Ultraschall streuenden Elementen, enthaltend die Schritte: Senden eines ersten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium, um ein erstes Bild von Pixelströmungsdaten zu erzeugen, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des ersten Satzes eine erste Sendefokuszonenlage besitzt und in Übereinstimmung mit einem Vektordichtesatz mit einer ungleichmäßigen lateralen Verteilung gesendet wird; Senden eines zweiten Satzes von Ultraschallstrahlbündeln auf das Medium, um ein zweites Bild von Pixelströmungsdaten zu erzeugen, wobei jedes Ultraschallstrahlbündel des zweiten Satzes eine sich von der ersten Sendefokuszonenlage unterscheidende zweite Sendefokuszonenlage besitzt und in Übereinstimmung mit dem Vektordichtesatz mit der ungleichmäßigen lateralen Verteilung gesendet wird. Erfassen der ersten und zweiten Bilder von Pixelströmungsdaten in Folge, wobei das zweite Bild nach dem ersten Bild erfaßt wird; Ausgeben eines ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten als Funktion eines Bild-mittelnden Algorithmus, des zweiten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten, wobei das zuvor ausgegebene Bild seinerseits als Funktion des Bild-mittelnden Algorithmus, des ersten Bildes von Pixelströmungsdaten und eines nächsten zuvor ausgegebenen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten ausgegeben wurde; und bildliches Darstellen des ersten aktuellen Bildes Bild-gemittelter Pixelströmungsdaten.
verfahren nach Anspruch 21, wobei die ungleichmäßige laterale Verteilung parabolisch ist.