DE10248745A1 - Gleichzeitige Mehrarten- und Mehrband-Ultraschallabbildung - Google Patents

Gleichzeitige Mehrarten- und Mehrband-Ultraschallabbildung

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Abstract

Ein Ultraschallabbildungsverfahren und -system, die dazu ausgelegt sind, gleichzeitig Mehrarten- und Mehrband-Echoinformation von einem einzelnen Satz von Impulsauslösungen zu erfassen und zu verarbeiten. Ultraschallrohsignale werden digitalisiert und in einem I/Q-Datenpuffer gespeichert. Die gespeicherten Daten werden dann als Funktion des Fequenzbandes oder einer alternativen Codierung parallel vorverarbeitet. Die parallele Vorverarbeitung umfasst wahlweise die Verarbeitung der Daten bezüglich verschiedener Abbildungsarten. Die Ausgangssignale der parallelen Vorprozessoren werden mit separaten Echoformern gekoppelt, die verwendet werden, um verschiedene gewünschte Echoinformationen gleichzeitig zu rekonstruieren, um ein Mehrarten- oder Mehrband-Bild zu erzeugen. Der Echoformungsprozess wird wahlweise parallel durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Abbildungsvorrichtungen insbesondere auf dem Gebiet der Ultraschallabbildung.
  • Die Ultraschallabbildung ist ein häufig verwendetes Verfahren zum Untersuchen eines breiten Bereichs von Materialien. Das Verfahren ist insbesondere in der Medizin aufgrund seiner relativ eindringungsfreien Art, seiner geringen Kosten und seiner schnellen Diagnosezyklen üblich. Typischerweise wird eine Ultraschallabbildung durch Erzeugen und Leiten von Ultraschallwellen in ein zu untersuchendes Material und dann Beobachten von Reflexionen, die an den Grenzen von unterschiedlichen Materialien erzeugt werden, durchgeführt. Die Reflexionen werden durch Empfangsvorrichtungen (Wandler) in elektrische Signale umgewandelt und dann unter Verwendung von Strahlformungsverfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, verarbeitet, um die Orte von Echoquellen festzustellen. Die resultierenden Daten werden unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung wie z. B. eines Monitors angezeigt.
  • Typischerweise wird das in das zu untersuchende Material gesandte Ultraschallsignal durch Anlegen von kontinuierlichen oder gepulsten elektronischen Signalen an einen Wandler erzeugt. Die Sendefrequenz von medizinischem Ultraschall liegt am üblichsten im Bereich von 1 MHz bis 15 MHz. Der Ultraschall pflanzt sich durch das zu untersuchende Material fort und reflektiert an Strukturen wie z. B. Grenzen zwischen benachbarten Gewebeschichten. Während er läuft, kann die Ultraschallenergie gestreut, in Resonanz gebracht, gedämpft, reflektiert oder anderweitig modifiziert werden. Teile der reflektierten Signale werden zu den Wandlern zurückgeführt und als Echos erfasst. Die Erfassungswandler wandeln die Echosignale in elektronische Signale um und liefern sie zu einem Strahlformer. Der Strahlformer berechnet Orte von Echoquellen und umfasst typischerweise einfache Filter und Signalmittelungseinheiten. Die berechnete Positionsinformation, die durch eine serielle Reihe von Strahlformungsoperationen erzeugt wird, wird verwendet, um zweidimensionale Daten zu erzeugen, die als Bild dargestellt werden können. In Systemen des Standes der Technik ist die Rate, mit der Bilder erzeugt werden (die Bildrate) durch zumindest die Impulsrückkehrzeit begrenzt. Die Impulsrückkehrzeit ist die Zeit zwischen dem Senden von Ultraschall in die interessierenden Medien und der Erfassung der letzten reflektierten Signale.
  • Wenn sich ein Ultraschallimpuls durch ein zu untersuchendes Material fortpflanzt, werden zusätzliche Oberfrequenzkomponenten erzeugt. Diese zusätzlichen Oberfrequenzkomponenten pflanzen sich weiter fort und reflektieren wiederum an anderen Strukturen in dem zu untersuchenden Material oder treten mit diesen in Wechselwirkung. Sowohl Grundwellen- als auch Oberwellensignale werden erfasst. Die Analyse von Oberwellensignalen ist im Allgemeinen mit der Visualisierung von Grenzen oder Bildkontrastmitteln, die dazu ausgelegt sind, Ultraschall bei speziellen Oberfrequenzen zurückzustrahlen, verbunden.
  • Verschiedene Arten der Ultraschallabbildung sind im Stand der Technik anerkannt. Diese Arten des Standes der Technik umfassen die Analyse von Signalen bei den Grund- (Basisband) oder Oberfrequenzen zum Erforschen von statischen Strukturen in dem zu untersuchenden Material und das Erfassen einer Bewegung unter Verwendung von Doppler- Spektral- oder Doppler-Farbabbildungsarten. Diese Abbildungsarten werden entweder nacheinander oder abwechselnd ausgeführt und die Ergebnis in einem einzelnen Bild kombiniert. In einem System des Standes der Technik wird beispielsweise eine erste Reihe von Ultraschallimpulsen zuerst ausgelöst, um die Oberwellen- Gewebeabbildung zu erleichtern, die verwendet wird, um ein menschliches Herz zu untersuchen. Eine zweite Reihe von Ultraschallimpulsen wird ausgelöst, um Doppler- Farbabbildungssignale mit einer Grundfrequenz zu erzeugen. Diese Signale messen die Geschwindigkeit des Blutflusses durch das Herz. Die erste Reihe und die zweite Reihe von Ultraschallimpulsen werden in einer zeilenverschachtelten oder bildverschachtelten Weise abgewechselt. Die von jeder Reihe erzeugten Signale werden separat analysiert und die resultierenden zweidimensionalen Daten werden in einem einzelnen Datensatz zur Anzeige für den Benutzer kombiniert. In der Anzeige ist es üblich, Farbe zu verwenden, um die kombinierten Datensätze zu unterscheiden und zu charakterisieren. Da die Daten unter Verwendung von zwei verschiedenen Sätzen von Ultraschallimpulsen, die zu verschiedenen Zeiten erzeugt werden, aufgezeichnet werden, kann das angezeigte Bild unerwünschte zeitliche Anomalien enthalten. Eine solche Anomalie könnte beispielsweise einen Blutfluss durch eine geschlossene Herzklappe anzeigen. Die Verwendung von mehreren Reihen von Impulsen setzt auch das zu untersuchende Material zusätzlicher Ultraschallenergie aus. Diese zusätzliche Energie kann als unerwünscht betrachtet werden.
    • KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • Fig. 2 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
  • Fig. 3 zeigt erläuternde Wellenformen, die Signale darstellen, die in einem Schritt bei der Ausführung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gefunden werden;
  • Fig. 4A zeigt ein Beispiel eines demodulierten Signalspektrums von einem einzelnen Kanal, der einem einzelnen Empfangswandler zugeordnet ist;
  • Fig. 4B zeigt ein erläuterndes Spektrum, das Signale darstellt, die nach der Demodulation durch einen I/Q-Mischer gefunden werden;
  • Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem Oberwellensignale für eine 2D-Abbildung und Grundwellensignale für eine Doppler-Abbildung parallel verarbeitet werden;
  • Fig. 6A zeigt Schritte, die an einem Verfahren der Erfindung beteiligt sind, bei dem Oberwellensignale für eine 2D-Abbildung verarbeitet werden;
  • Fig. 6B zeigt Schritte, die an einem Verfahren der Erfindung beteiligt sind, bei dem Grundwellensignale für eine Doppler-Abbildung verarbeitet werden;
  • Fig. 7A zeigt ein erläuterndes Spektrum, das Signale darstellt, die nach der Verarbeitung unter Verwendung einer Mehrphasen-Mittelungseinheit gefunden werden; und
  • Fig. 7B zeigt ein erläuterndes Spektrum, das Signale darstellt, die nach der Demodulation des in Fig. 7A gezeigten Signals unter Verwendung eines digitalen Mischers gefunden werden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung umfasst Systeme und Verfahren zum Durchführen einer parallelen und Mehrarten-Verarbeitung von Ultraschallsignalen. Ein Verfahren zur parallelen Verarbeitung von Ultraschallsignalen ist beispielsweise eine Ultraschallabbildung mit den Schritten des Sendens von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, welche die Ultraschallimpulse modifizieren, des Empfangens der modifizierten Ultraschallimpulse an einem Sensor, des Erzeugens von Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse unter Verwendung des Sensors, des Verarbeitens der Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten; des Interpretierens der verarbeiteten Signale, um Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen; und des Erzeugens von Bilddaten ohne sichtbare zeitliche Anomalien unter Verwendung der Positionsdaten. Von einem solchen Bild wird behauptet, das es sichtbar zeitlich synchronisiert ist.
  • Dieses Verfahren kann durchgeführt werden unter Verwendung eines Ultraschallabbildungssystems mit einem Ultraschallwandler zum Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, die die Ultraschallimpulse modifizieren, einem Sensor (der wahlweise derselbe Wandler ist, der zum Senden verwendet wird) zum Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse und zum Erzeugen von analogen Signalen als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse, einem A/D-Wandler zum Umwandeln der analogen Signale in digitale Daten, einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren zum parallelen Vorverarbeiten der digitalen Daten, und einem Echoformungssystem zum Interpretieren der vorverarbeiteten digitalen Daten und zum Erzeugen von Positionsdaten als Reaktion auf die vorverarbeiteten digitalen Daten. Das Echoformungssystem umfasst wahlweise ein Flächenformungssystem, ein Volumenformungssystem oder ein mehrdimensionales Formungssystem.
    • 1. Verfahren zur Ultraschallabbildung mit den Schritten:
      Senden eines Ultraschallimpulses in interessierenden Medien, so dass die interessierenden Medien den Ultraschallimpuls modifizieren;
      Empfangen des modifizierten Ultraschallimpulses an einem Wandler;
      Erzeugen von Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse;
      paralleles Verarbeiten der Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten; und
      Interpretieren der verarbeiteten Signale, um Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen.
    • 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Interpretierens der verarbeiteten Signale eine Flächenformung umfasst.
    • 3. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse an einem Wandler;
      Erzeugen von Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse;
      Verarbeiten der Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten;
      Interpretieren der verarbeiteten Signale, um Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen, wobei die Positionsdaten zeitlich synchronisiert sind; und
      Erzeugen von Bilddaten unter Verwendung der Positionsdaten.
    • 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei zumindest einer der Ultraschallimpulse unter Verwendung von mindestens zwei der Vielzahl von Abbildungsarten verarbeitet wird.
    • 5. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner den Schritt des Anzeigens eines Bildes ohne sichtbare zeitliche Anomalien unter Verwendung der Bilddaten umfasst.
    • 6. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse an einem oder mehreren Wandlern;
      Erzeugen von Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse;
      Vorverarbeiten der Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren; und
      Interpretieren der vorverarbeiteten Signale, um Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen.
    • 7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der Signale parallel durchgeführt wird.
    • 8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der Signale parallel durchgeführt wird und der Schritt des Vorverarbeitens der Signale eine Vielzahl von Abbildungsarten verwendet.
    • 9. Verfahren nach Anspruch 6, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung der Positionsdaten umfasst, und wobei der Schritt des Vorverarbeitens der Signale parallel durchgeführt wird.
    • 10. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse an einem oder mehreren Wandlern;
      Erzeugen von analogen Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse;
      Umwandeln der analogen Signale unter Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Daten;
      Vorverarbeiten der digitalen Daten unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren; und
      Interpretieren der vorverarbeiteten digitalen Daten, um Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen.
    • 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten parallel durchgeführt wird.
    • 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten eine Echoformung umfasst.
    • 13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten eine Echoformung umfasst und die Echoformung ein Flächenformungsmodul verwendet, das eine Vielzahl von Flächenformern umfasst.
    • 14. Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner den Schritt des Lieferns von vorverarbeiteten digitalen Daten zu einem oder mehreren Elementen einer Vielzahl von Flächenformern von einem oder mehreren Elementen der Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren umfasst.
    • 15. Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner den Schritt des Lieferns von Positionsdaten zu einem Bildabtastwandler umfasst, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden.
    • 16. Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung des Bildwandlers und der Positionsdaten umfasst.
    • 17. Verfahren nach Anspruch 15, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung des Bildwandlers und der Positionsdaten umfasst, wobei die Bilddaten keine sichtbaren zeitlichen Anomalien aufweisen.
    • 18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten von dem Echoformungssystem parallel durchgeführt wird.
    • 19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten durchgeführt wird.
    • 20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Doppler-Abbildung umfassen.
    • 21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Abbildung unter Verwendung von Oberfrequenzen umfassen.
    • 22. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten parallel durchgeführt wird, und die Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren auf die Codierung innerhalb der digitalen Daten reagieren.
    • 23. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt des parallelen Nachverarbeitens der Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
    • 24. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt des Speicherns der digitalen Daten in einem I/Q-Datenpuffer vor dem Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten umfasst.
    • 25. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt des Speicherns der digitalen Daten in einem Mehrkanal- Datenpuffer umfasst, wobei der Schritt des Speicherns in einem Mehrkanal-Datenpuffer nach dem Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten und vor dem Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten stattfindet.
    • 26. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse an einem Wandler;
      Erzeugen von analogen Signalen als Reaktion auf die empfangenen Ultraschallimpulse;
      Umwandeln der analogen Signale unter Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Daten;
      Vorverarbeiten der digitalen Daten unter Verwendung eines Vorverarbeitungsmoduls;
      Interpretieren der vorverarbeiteten digitalen Daten und Erzeugen von Reaktions-Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Echoformern.
    • 27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten eine Vielzahl von Abbildungsarten parallel verwendet.
    • 28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Oberwellenabbildung umfasst.
    • 29. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Echoformern Strahlformer umfassen.
    • 30. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Echoformern Flächenformer umfassen.
    • 31. Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten parallel unter Verwendung der Vielzahl von Echoformern durchgeführt wird.
    • 32. System nach Anspruch 26, welches ferner den Schritt des Lieferns der Positionsdaten zu einer Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
    • 33. Verfahren nach Anspruch 26, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung des Bildabtastwandlers und der Positionsdaten umfasst, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden.
    • 34. Verfahren nach Anspruch 26, welches ferner den Schritt des Speicherns der digitalen Daten in einem Mehrkanal- Datenpuffer umfasst, wobei der Schritt des Speicherns in einem Mehrkanal-Datenpuffer nach dem Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten und vor dem Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten stattfindet.
    • 35. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden eines Satzes von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien eine Vielzahl von Impulsen im Satz von Ultraschallimpulsen modifizieren;
      Empfangen der modifizierten Vielzahl von Ultraschallimpulsen an einem Wandler;
      Erzeugen von Signalen als Reaktion auf die empfangenen Impulse;
      Vorverarbeiten der Signale unter Verwendung eines Vorverarbeitungsmoduls; und
      Interpretieren der vorverarbeiteten Signale, um Reaktions-Positionsdaten unter Verwendung eines Echoformungssystems zu erzeugen, wobei die Positionsdaten eine Information umfassen, die von einem Impuls in dem Satz von Ultraschallimpulsen abgeleitet wird, wobei die Ableitung der Information von dem einen Impuls eine Vielzahl von Abbildungsarten verwendet.
    • 36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten unter Verwendung des Vorverarbeitungsmoduls angewendet werden.
    • 37. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Echoformungssystem ein Flächenformungsmodul umfasst.
    • 38. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Echoformungssystem ein Strahlformungsmodul umfasst.
    • 39. Verfahren zur Ultraschallanalyse mit den Schritten:
      Senden eines Satzes von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien einen Impuls im Satz von Ultraschallimpulsen modifizieren;
      Empfangen des modifizierten Ultraschallimpulses an einem Wandler;
      Erzeugen von analogen Signalen als Reaktion auf den empfangenen Impuls;
      Umwandeln der analogen Signale unter Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Daten;
      Vorverarbeiten der digitalen Daten unter Verwendung eines Vorverarbeitungsmoduls; und
      Interpretieren der vorverarbeiteten digitalen Daten unter Verwendung eines Echoformungssystems, um Reaktions- Positionsdaten zu erzeugen, wobei die Reaktions- Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden.
    • 40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten parallel verwendet werden.
    • 41. Verfahren nach Anspruch 39, welches ferner den Schritt des Lieferns der Positionsdaten zu einem Nachverarbeitungsmodul mit einer Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
    • 42. Verfahren nach Anspruch 45, wobei das Echoformungssystem einen Strahlformer umfasst.
    • 43. Verfahren nach Anspruch 45, wobei das Echoformungssystem einen Flächenformer umfasst.
    • 44. Verfahren nach Anspruch 39, welches ferner den Schritt des Speicherns der digitalen Daten in einem I/Q-Datenpuffer vor dem Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten umfasst.
    • 45. Verfahren nach Anspruch 39, welches ferner den Schritt des Speicherns der digitalen Daten in einem Mehrkanal- Datenpuffer umfasst, wobei der Schritt des Speicherns in einem Mehrkanal-Datenpuffer nach dem Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten und vor dem Schritt des Interpretierens der vorverarbeiteten digitalen Daten stattfindet.
    • 46. Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Echoformungssystem einen mehrdimensionalen Former umfasst.
    • 47. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Positionsdaten zeitlich synchronisiert sind.
    • 48. Verfahren nach Anspruch 47, welches ferner den Schritt des Erzeugens eines Bildes unter Verwendung der Positionsdaten umfasst, wobei das Bild keine sichtbaren zeitlichen Anomalien aufweist.
    • 49. Ultraschallanalysesystem mit:
      einem Ultraschallwandler, der dazu ausgelegt ist, Ultraschallimpulse in interessierende Medien zu senden, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      einem Wandler, der dazu ausgelegt ist, die modifizierten Ultraschallimpulse zu empfangen, und Signale als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse erzeugt;
      einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren, die dazu ausgelegt sind, die Signale parallel vorzuverarbeiten; und
      einem Echoformungssystem, das dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten Signale zu interpretieren und Reaktions- Positionsdaten zu erzeugen.
    • 50. System nach Anspruch 49, wobei das Echoformungssystem eine Vielzahl von Strahlformern umfasst, wobei die Vielzahl von Strahlformern dazu ausgelegt sind, Signale zu empfangen, die unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten vorverarbeitet werden.
    • 51. System nach Anspruch 49, wobei das Echoformungssystem ein Flächenformungsmodul umfasst.
    • 52. System nach Anspruch 49, wobei das Echoformungssystem dazu ausgelegt ist, eine mehrdimensionale Formung zu umfassen.
    • 53. Ultraschallanalysesystem mit:
      einem Ultraschallwandler, der dazu ausgelegt ist, Ultraschallimpulse in interessierende Medien zu senden, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      einem Wandler, der dazu ausgelegt ist, die modifizierten Ultraschallimpulse zu empfangen und analoge Signale als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse zu erzeugen;
      einem A/D-Wandler, der dazu ausgelegt ist, die analogen Signale in digitale Daten umzuwandeln;
      einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren, die dazu ausgelegt sind, die digitalen Daten parallel vorzuverarbeiten; und
      einem Echoformungssystem, das dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten digitalen Daten zu interpretieren und Positionsdaten als Reaktion auf die vorverarbeiteten digitalen Daten zu erzeugen.
    • 54. System nach Anspruch 53, welches ferner einen Bildabtastwandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Positionsdaten zu empfangen, dazu ausgelegt ist, Positionsdaten, die unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden, zu kombinieren, und dazu ausgelegt ist, die kombinierten Positionsdaten zu verwenden, um zusammengesetzte Bilddaten zu erzeugen.
    • 55. System nach Anspruch 53, welches ferner einen Bildabtastwandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Positionsdaten zu empfangen, dazu ausgelegt ist, Positionsdaten, die unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden, zu kombinieren, und dazu ausgelegt ist, die kombinierten Positionsdaten zu verwenden, um zusammengesetzte Bilddaten zu erzeugen, wobei die Bilddaten verwendet werden, um ein Bild ohne sichtbare zeitliche Anomalien zu erzeugen.
    • 56. System nach Anspruch 53, wobei die Echoformungssysteme eine Vielzahl von Strahlformern umfassen.
    • 57. System nach Anspruch 56, wobei die Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren dazu ausgelegt sind, die digitalen Daten in einer Vielzahl von Abbildungsarten vorzuverarbeiten, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Doppler-Abbildung umfassen.
    • 58. System nach Anspruch 57, wobei ein oder mehrere Strahlformer innerhalb der Vielzahl von Strahlformern dazu ausgelegt ist/sind, vorverarbeitete digitale Daten zu empfangen, die durch einen oder mehrere der Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren vorverarbeitet werden.
    • 59. System nach Anspruch 53, wobei die Echoformungssysteme eine Vielzahl von Flächenformungsmodulen umfassen.
    • 60. System nach Anspruch 59, wobei ein oder mehrere Flächenformungsmodule innerhalb der Vielzahl von Flächenformungsmodulen dazu ausgelegt ist/sind, vorverarbeitete digitale Daten zu empfangen, die von einem oder mehreren der Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren vorverarbeitet werden.
    • 61. System nach Anspruch 59, wobei die Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren dazu ausgelegt sind, die digitalen Daten in einer Vielzahl von Abbildungsarten vorzuverarbeiten, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Oberwellenabbildung umfassen.
    • 62. System nach Anspruch 59, wobei die Vielzahl von Flächenformungsmodulen dazu ausgelegt sind, die vorverarbeiteten digitalen Daten parallel zu interpretieren.
    • 63. System nach Anspruch 53, wobei die Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren dazu ausgelegt sind, die digitalen Daten als Reaktion auf die Codierung innerhalb der digitalen Daten vorzuverarbeiten.
    • 64. System nach Anspruch 53, welches ferner ein Nachverarbeitungsmodul umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Positionsdaten zu empfangen, wobei das Nachverarbeitungsmodul eine Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
    • 65. System nach Anspruch 53, welches ferner einen I/Q- Datenpuffer umfasst, der dazu ausgelegt ist, die digitalen Daten vor der Vorverarbeitung zu empfangen.
    • 66. System nach Anspruch 53, welches ferner einen Mehrkanal-Datenpuffer umfasst, der dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten digitalen Daten zu empfangen, und dazu ausgelegt ist, die empfangenen Daten zum Echoformungssystem zu liefern.
    • 67. Ultraschallanalysesystem mit:
      einem Ultraschallwandler, der dazu ausgelegt ist, Ultraschallimpulse in interessierende Medien zu senden, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
      einem Wandler, der dazu ausgelegt ist, die modifizierten Ultraschallimpulse zu empfangen, und dazu ausgelegt ist, analoge Signale als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse zu erzeugen;
      einem A/D-Wandler, der dazu ausgelegt ist, die analogen Signale in digitale Daten umzuwandeln;
      einem Vorverarbeitungsmodul, das dazu ausgelegt ist, die digitalen Daten vorzuverarbeiten; und
      einer Vielzahl von Flächenformern, die dazu ausgelegt sind, die vorverarbeiteten digitalen Daten zu interpretieren und Positionsdaten als Reaktion auf die vorverarbeiteten digitalen Daten zu erzeugen.
    • 68. System nach Anspruch 67, wobei ein Element der Vielzahl von Flächenformern dazu ausgelegt ist, zur Doppler-Abbildung vorverarbeitete Daten zu empfangen.
    • 69. System nach Anspruch 67, welches ferner einen Bildabtastwandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, die Positionsdaten zu empfangen, dazu ausgelegt ist, die empfangenen Positionsdaten zu kombinieren, und dazu ausgelegt ist, die kombinierten Positionsdaten zu verwenden, um zusammengesetzte Bilddaten zu erzeugen, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten abgeleitet werden.
    • 70. System nach Anspruch 69, wobei die Bilddaten keine sichtbaren zeitlichen Anomalien aufweisen, wenn sie angezeigt werden.
    • 71. System nach Anspruch 67, wobei die digitalen Daten unter Verwendung einer Vielzahl von parallelen Abbildungsarten vorverarbeitet werden.
    • 72. System nach Anspruch 71, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten unter Verwendung von Grundfrequenzen abbilden.
    • 73. System nach Anspruch 67, wobei ein Signal als Reaktion auf einen Impuls der modifizierten Ultraschallimpulse in digitale Daten umgewandelt wird, wobei die digitalen Daten, die sich aus dem einen Impuls ergeben, unter Verwendung einer Vielzahl von parallelen Abbildungsarten vorverarbeitet werden.
    • 74. System nach Anspruch 73, wobei die digitalen Daten, die sich aus dem einen Impuls ergeben, durch eine Vielzahl von Flächenformern interpretiert werden.
    • 75. System nach Anspruch 67, wobei die vorverarbeiteten digitalen Daten parallel interpretiert werden.
    • 76. System nach Anspruch 67, welches ferner ein Nachverarbeitungsmodul umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Positionsdaten zu empfangen, wobei das Nachverarbeitungsmodul eine Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
    • 77. System nach Anspruch 67, welches ferner einen I/Q- Datenpuffer umfasst, der dazu ausgelegt ist, die digitalen Daten vor der Vorverarbeitung zu empfangen.
    • 78. System nach Anspruch 67, welches ferner einen Mehrkanal-Datenpuffer umfasst, der dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten digitalen Daten zu empfangen, und dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten Daten vor der Erzeugung der Positionsdaten zu speichern.
    • 79. Ultraschallanalysesystem mit:
      einem Ultraschallwandler, der dazu ausgelegt ist, einen Satz von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien zu senden, wobei die interessierenden Medien die Impulse in dem Satz von Ultraschallimpulsen modifizieren;
      einem Wandler, der dazu ausgelegt ist, die durch die interessierenden Medien modifizierten Ultraschallimpulse zu empfangen, und dazu ausgelegt ist, analoge Signale als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse zu erzeugen;
      einem A/D-Wandler, der dazu ausgelegt ist, die analogen Signale in digitale Daten umzuwandeln;
      einem Vorverarbeitungsmodul, das dazu ausgelegt ist, die digitalen Daten vorzuverarbeiten; und
      einem Echoformungssystem, das dazu ausgelegt ist, Reaktions-Positionsdaten aus den vorverarbeiteten digitalen Daten zu erzeugen, wobei die Reaktions-Positionsdaten eine Information umfassen, die aus mindestens einem Impuls innerhalb des Satzes von Ultraschallimpulsen abgeleitet wird, wobei die Ableitung eine Vielzahl von Abbildungsarten umfasst, die parallel ausgeführt werden.
    • 80. System nach Anspruch 79, wobei das Echoformungssystem ein Volumenformungsmodul umfasst.
    • 81. System nach Anspruch 79, wobei das Echoformungssystem ein Flächenformungssystem umfasst.
    • 82. System nach Anspruch 81, wobei das Echoformungssystem ein mehrdimensionales Formungssystem umfasst.
    • 83. System nach Anspruch 81, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Oberwellenabbildung umfassen.
    • 84. System nach Anspruch 81, welches ferner einen Mehrkanal-Datenpuffer umfasst, der dazu ausgelegt ist, die vorverarbeiteten digitalen Daten zu empfangen, und dazu ausgelegt ist, die empfangenen Daten mit dem Echoformungssystem zu koppeln.
    • 85. System nach Anspruch 81, wobei die Positionsdaten zeitlich synchronisiert sind.
    • 86. System nach Anspruch 85, welches ferner einen Bildabtastwandler umfasst, der dazu ausgelegt ist, die erzeugten Reaktions-Positionsdaten, die unter Verwendung von verschiedenen Abbildungsarten abgeleitet werden, zu kombinieren, und dazu ausgelegt ist, ein Bild unter Verwendung der kombinierten Reaktions-Positionsdaten zu erzeugen, wobei das Bild keine sichtbaren zeitlichen Anomalien aufweist.
    AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, das im Allgemeinen als System 100 bezeichnet ist. Das System 100 umfasst einen Wellenformgenerator 110, der Wellenformen mit einer Vielzahl von Impulsen erzeugt. Diese Impulse weisen wahlweise unterschiedliche oder mehrere Frequenzen auf. Der Ausgang des Wellenformgenerators 110 ist mit einem Breitstrahlsender 115 gekoppelt. Der Breitstrahlsender 115 spaltet die Eingangswelleform in mehrere Kanäle auf, verstärkt das Signal und/oder wendet die Verzögerungen an, die zum Erzeugen einer Breitstrahl-Ultraschallwelle erforderlich sind. Die Breitstrahltechnologie verringert die Anzahl von gesendeten Impulsen, die erforderlich sind, um eine Fläche abzubilden, und ermöglicht die Verwendung von Flächenformungsverfahren anstelle der Strahlformungsverfahren des Standes der Technik. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Breitstrahlsender 115 gegen einen Strahlsender des Standes der Technik ausgetauscht. Der Ausgang des Breitstrahlsenders 115 ist über einen Mehrkanal-Sende/Empfangs-Schalter 120 gekoppelt und wird verwendet, um einen Ultraschallwandler 125 anzusteuern. Der Ultraschallwandler 125 sendet Ultraschallimpulse 127 in interessierende Medien 130. Diese Ultraschallimpulse 127 werden durch Dämpfung, Streuung, Reflexion, Oberwellenerzeugung oder dergleichen modifiziert. Zurückkehrende Echos werden von Wandlerelementen 128 empfangen. Die Wandlerelemente 128, die verwendet werden, um Echos zu erfassen, können ein Teil des Ultraschallwandlers 125 sein, der zum Erzeugen der Ultraschallimpulse 127 verwendet wird. Die erfassten Signale umfassen Ultraschall mit Frequenzen nahe der ursprünglichen Sendefrequenz sowie mit anderen Oberfrequenzen. Jedes der Wandlerelemente 128 wandelt die empfangenen Ultraschallimpulse in elektrische Signale um und koppelt diese elektrischen Signale mit einem unterschiedlichen Datenkanal 133.
  • Nach der Umwandlung in elektrische Signale werden Impulse mit dem Mehrkanal-Sende/Empfangs-Schalter 120 von unterschiedlichen Datenkanälen 133 gekoppelt. Der Sende/Empfangs-Schalter 120 leitet die elektrischen Signale zu einem analogen Mehrkanal-Verstärker 135. Der analoge Verstärker 135 verstärkt die Signale und koppelt sie mit einem Mischer 140 zur Demodulation. Der Mischer 140 kann ein analoger Mischer, ein Mehrkanalmischer, ein Phasenmodulator, ein Zeitsignalmultiplizierer und/oder irgendein anderer auf dem Fachgebiet bekannter Signalmodulator sein. Die demodulierten Signale bestehen aus phasengleichen und Quadratur-(I/Q)Komponenten. Jeder unterschiedliche Datenkanal 133 ist unabhängig über ein Filter 142 gekoppelt.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Filter 142 ein Mehrkanal-Bandpassfilter, das selektiv spezielle Frequenzbereiche sperrt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die resultierenden Signale unter Verwendung eines Mehrkanal-A/D-(Analog-Digital)Wandlers 145 digitalisiert und werden in einem I/Q-Datenpuffer 150 gespeichert. Der I/Q-Datenpuffer 150 weist mehrere Kanäle auf und kann wahlweise programmiert werden, um einzeln digitalisierte Signale zu summieren, die von jedem unterschiedlichen Datenkanal 133 empfangen werden. Der I/Q-Datenpuffer 150 stellt die gespeicherten Daten für ein Vorverarbeitungsmodul 160 zur Verfügung. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden ein digitaler Mischer 140 und/oder ein digitales Filter 142 wahlweise nach dem A/D-Wandler 145 angeordnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Vorverarbeitungsmoduls 160 umfasst eine Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z. Diese Bezeichnungen sind willkürliche Bezeichnungen und sollen die Anzahl von Frequenzband-Vorprozessoren 162 nicht auf sechsundzwanzig begrenzen. Jeder Frequenzband- Vorprozessor 162 kann mehrere Datensätze von mehreren oder allen der unterschiedlichen Datenkanäle 133, die im I/Q- Datenpuffer 150 gespeichert sind, verarbeiten. Die Frequenzband-Vorprozessoren werden wahlweise durch eine oder mehrere Eigenschaften unterschieden. Diese Unterscheidungseigenschaften umfassen beispielsweise den Verarbeitungsfrequenzbereich (Frequenzband), eine spezielle Codierung innerhalb des verarbeiteten Signals, die Art der durchgeführten Verarbeitung oder dergleichen. Signale, die sich aus einem oder mehreren Sende/Empfangszyklen ergeben, werden vor der Bilderzeugung wahlweise kombiniert, gefiltert, decodiert und/oder moduliert. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann jeder Frequenzband-Vorprozessor 162A-Z innerhalb des Vorverarbeitungsmoduls 160 auf alle oder einen Teil der Daten innerhalb des I/Q-Datenpuffers 150 zugreifen. Die Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z können jeweils ausgewählte Daten übernehmen und sie parallel derart verarbeiten, dass alle der vom Passbandfilter 142 durchgelassenen Daten wahlweise durch mindestens einen Frequenzband-Vorprozessor 162A-Z verarbeitet werden. Die vorverarbeiteten Mehrband-Mehrkanal-Signale werden wahlweise in einem Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert und für eine Reihe von Flächenformern 172 innerhalb eines Flächenformungsmoduls 170 zur Verfügung gestellt. In Fig. 1 sind die Flächenformer 172 einzeln mit 172A-Z bezeichnet. Diese Bezeichnungen sind willkürliche Bezeichnungen und sollen die Anzahl von Flächenformern 172A-Z nicht auf sechsundzwanzig begrenzen.
  • Ausführungsbeispiele des Flächenformungsmoduls 170 verarbeiten Daten, die im Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert sind oder direkt vom Vorverarbeitungsmodul 160 geliefert werden. Die vom Flächenformungsmodul 170 durchgeführte Verarbeitung umfasst die Berechnung einer Positionsinformation hinsichtlich der Quelle von Signalen innerhalb der interessierenden Medien 130. Jeder der Flächenformer 172A-Z ist in der Lage, vielmehr eine Positionsinformation, die eine Fläche abdeckt, unter Verwendung der Breitstrahltechnologie als nur eine Positionsinformation entlang einer Linie zu erzeugen. Da das Vorverarbeitungsmodul 160 die Daten vorverarbeitet, verarbeitet jeder der Flächenformer 172 wahlweise einen Datensatz, der auf ein spezielles Kriterium eingeschränkt ist oder verarbeitet wird, um einen speziellen Aspekt der Daten zu betonen. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Flächenformer 172A beispielsweise Daten, die vorverarbeitet werden, um sich bewegende Komponenten innerhalb der interessierenden Medien 130 zu identifizieren. Der Flächenformer 172A kann folglich Doppler-Komponenten des gesamten Signals, das vom Vorverarbeitungsmodul 160 empfangen wird, verarbeiten. Im gleichen Ausführungsbeispiel ist der Flächenformer 172B angeordnet, um Daten zu verarbeiten, die nach der Verarbeitung durch die Frequenzband-Vorprozessoren 162A und 162B kombiniert werden, von denen jeder Daten mit einer speziellen Codierung vorverarbeitet. Wenn die eingegebenen Daten parallel verarbeitet werden, erzeugt jeder Flächenformer 172A-Z Ausgangsdaten mit denselben Zeitnull- und Zeiteigenschaften und die Ausgangsdaten sind zeitlich synchronisiert. Da das Vorverarbeitungsmodul 160 wahlweise die Gesamtmenge von Daten verringert, kann das Flächenformungsmodul 170 nur einen Teil der vom Vorverarbeitungsmodul 160 empfangenen Daten verarbeiten und Berechnungen können somit schneller durchgeführt werden. Durch das Vorverarbeitungsmodul 160 vorbereitete Daten werden durch das Flächenformungsmodul 170 parallel verarbeitet. Der parallele Aspekt der Verarbeitung beseitigt zeitliche Verzögerungen zwischen den Ausgangssignalen des Flächenformungsmoduls 170 und ermöglicht, dass verschiedene Typen von Abbildungsarten gleichzeitig ausgeführt werden. Eine Datenbetonungsbewegung kann beispielsweise in einer Abbildungsart zur gleichen Zeit verarbeitet werden, wie Daten, die statische Strukturen darstellen, in einer anderen Abbildungsart verarbeitet werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Flächenformungsmoduls 170 in einem Nachprozessorsystem 180 kombiniert oder weiterverarbeitet. Da die Ausgangssignale des Flächenformungsmoduls 170 auf Signalen basieren können, die im Wesentlichen zur gleichen Zeit aufgezeichnet werden, werden die Ausgangsdaten, die sich aus mehreren Abbildungsarten ergeben können, ohne Einführen einer Zeitschwankung kombiniert. In verschiedenen Aspekten der Erfindung kombiniert das Nachprozessorsystem 180 auch Daten von mehreren Breitstrahlzonen und bereitet einen einzelnen Datensatz zum Liefern an einen Bildabtastwandler 190 zur Ausgabe auf einer wahlweisen Bildanzeige 192 vor.
  • Fig. 2 ist ein Ablaufplan, der Schritte eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung des von Fig. 1 dargestellten Systems zeigt. In einem Wellenformerzeugungsschritt 210 wird der Wellenformgenerator 110 verwendet, um eine Wellenform mit einer Reihe von Impulsen zu erzeugen. Diese Impulse werden als einzelne, Paare oder größere Kombinationen von Impulsen gruppiert. Die im Wellenformerzeugungsschritt 210 erzeugte Wellenform umfasst wahlweise eine Vielzahl von Eigenschaften wie z. B. Frequenzen, Amplituden, Impulsbreiten, Phasen oder deren Veränderung. Diese Eigenschaften werden wahlweise verwendet, um die Wellenform zu codieren. Fig. 3 stellt beispielsweise die Wellenform mit einer Reihe von Impulspaaren mit entgegengesetzter Phase dar.
  • In einem Breitstrahl-Erzeugungsschritt 215 verarbeitet der Breitstrahlsender 115 die vom Wellenformgenerator 110 erzeugte Wellenform. In verschiedenen Aspekten der Erfindung umfasst die Verarbeitung durch den Breitstrahlsender 115 die Verstärkung der Wellenform, das Trennen der Wellenform unter unterschiedlichen Datenkanälen 133, das Anwenden von Verzögerungen und Gewichtungen auf jeden unterschiedlichen Datenkanal 133 und dergleichen. Der Breitstrahl-Erzeugungsschritt 215 bewirkt ferner die Kopplung der verarbeiteten Wellenform innerhalb jedes unterschiedlichen Datenkanals 133 mit dem Mehrkanal- Sende/Empfangs-Schalter 120 und mit dem Mehrelement- Ultraschallwandler 125. In einem Ultraschallsendeschritt 220 emittiert jedes Element des Ultraschallwandlers 125 Ultraschallimpulse 127 unter Verwendung der verarbeiteten Wellenformen. Da die vorliegende Erfindung wahlweise die Breitstrahltechnologie beinhaltet, kann die Anzahl von Impulsen, die erforderlich sind, um den Abbildungsbereich abzudecken, signifikant geringer sein als die Anzahl, die erforderlich ist, um einen ähnlichen Bereich unter Verwendung von herkömmlichen Strahlformungsverfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, abzudecken.
  • In einem Impulsfortpflanzungsschritt 225 pflanzen sich Ultraschallimpulse 127 durch interessierende Medien 130 fort. Veränderungen in den interessierenden Medien 130 bewirken, dass Echos erzeugt werden und die Ultraschallimpulse 127 verändert werden. In einem Echoempfangsschritt 230 werden zurückkehrende Ultraschallsignale vom Ultraschallwandler 125 unter Verwendung von Wandlerelementen 128 empfangen. Die Wandlerelemente 128 empfangen die zurückkehrenden Ultraschallsignale mit der Frequenz nahe oder bei den Frequenzen der Ultraschallimpulse 127 und/oder mit deren Oberwellen. Jeder Empfänger erzeugt Signale in zumindest einem des unterschiedlichen Datenkanals 133 und die Signale von jedem unterschiedlichen Datenkanal 133 werden über den Sende/Empfangs-Schalter 120 mit dem analogen Verstärker 135 gekoppelt. Aus dem Echoempfangsschritt 230 werden über einen Nachverarbeitungsschritt 275 alle Operationen wahlweise an unterschiedlichen Datensätzen, wie z. B. dem Satz, der durch verschiedene Analysearten unterschieden wird, parallel durchgeführt.
  • Ein Verstärkungsschritt 235 verwendet einen rauscharmen analogen Verstärker 135, um Signale der unterschiedlichen Datenkanäle 133 zu verstärken. In einem I/Q- Demodulationsschritt 240 wird jeder Kanal vom Mischer 140 verarbeitet, der die Signale demoduliert. Fig. 4A stellt ein Beispiel eines resultierenden demodulierten Signalspektrums von einem einzelnen Kanal, der einem einzelnen Empfänger zugeordnet ist, dar. Signalkomponenten sind nahe der Frequenz (f0), mit der der Ultraschall gesendet wurde, und bei Oberwellen der gesandten Frequenz (2f0, 3f0 oder dergleichen) zu finden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung demoduliert der Mischer 140 die Komponenten des Signals bei der Grundfrequenz (f0) auf eine Basisbandfrequenz (fb) und demoduliert die 2. Oberwellenkomponenten des Signals auf eine neue Frequenz (fb + f0). Das Ergebnis ist in Fig. 4B dargestellt. In einem Filterschritt 245 wird jedes Signal wahlweise über das Filter 142 gekoppelt. Das Filter 142 wendet einen Hochpass-, Tiefpass- oder Bandpassfilter auf das Signal an. Die Art der Filterung wird als Funktion der erwarteten Verwendung des Signals ausgewählt.
  • In einem A/D-Umwandlungsschritt 250 wird das Signal in jedem unterschiedlichen Datenkanal 133 durch den A/D- Wandler 145 vom analogen in den digitalen Bereich umgewandelt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel findet der A/D-Umwandlungsschritt 250 vor dem Demodulationsschritt 240 oder Filterschritt 245 statt. In einem Datenspeicherschritt 255 werden die digitalisierten Daten von jedem Kanal im I/Q-Datenpuffer 150 gespeichert. Der I/Q-Puffer 150 summiert wahlweise die digitalen Signale, die sich aus einer Vielzahl von Impulsen ergeben. Die summierten "Roh"-Daten werden am Ausgang des I/Q- Datenpuffers 150 abgetastet. Unter ausgewählten Summierungs- und Phasenbedingungen führt der Summierungsprozess zu einem Mittelwert, der sich für einige Komponenten der Signale Null nähert.
  • In einem Datenvorverarbeitungsschritt 260 liest das Vorverarbeitungsmodul 160 Daten aus dem I/Q-Datenpuffer 150 und verarbeitet sie unter Verwendung von einem oder mehreren Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z. Jeder Frequenzband-Vorprozessor 162A-Z kann auf alle Daten zugreifen, die im I/Q-Datenpuffer 150 zur Verfügung stehen. In Abhängigkeit vom Typ der gewünschten Abbildungsart kann jedoch jeder Frequenzband-Vorprozessor 162A-Z auch betrieben werden, um nur ein Segment der Daten zu verarbeiten. In verschiedenen Aspekten der Erfindung werden diese Segmente durch den Wandlerkanal, Frequenzbereich oder die Codierung unterteilt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wenden die Frequenzband- Vorprozessoren 162A-Z eine Vielzahl von Verarbeitungsroutinen auf die Daten an. In einem erläuternden Beispiel ist die Hälfte der Frequenzband- Vorprozessoren 162A-Z dazu ausgelegt, Daten zu verarbeiten, die Doppler-Signalen zugeordnet sind, während die andere Hälfte dazu ausgelegt ist, Signale zu verarbeiten, die statischen Strukturen zugeordnet sind. Somit verarbeitet in diesen Ausführungsbeispielen das Vorverarbeitungsmodul 160 die im I/Q-Datenpuffer 150 gespeicherten Daten in mehreren Betriebsarten, in mehreren Frequenzbändern, mit mehreren Codierungen und/oder in mehreren unabhängigen Datenkanälen. Da das Vorverarbeitungsmodul 160 aus mehreren unabhängigen Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z besteht, kann die Verarbeitung parallel stattfinden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Signale durch die Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z als Funktion der innerhalb des Signals enthaltenen Codierung verarbeitet. Wenn beispielsweise der Wellenformgenerator 110 Impulse mit zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen erzeugt, können die zurückgeführten (codierten) Ultraschallechos durch ihre Frequenz unterschieden (decodiert) werden. Diese Fähigkeit zu unterscheiden ermöglicht, dass Impulse in das zu untersuchende Material mit einer schnelleren Geschwindigkeit gesandt werden als uncodierte Impulse, da ein zweiter Satz von Impulsen gesandt werden kann, bevor der erste empfangen wird. Unter Verwendung dieser Codierung ist die Impulssenderate und die Sammlung von Daten nicht durch die Umlaufzeit eines Impulses begrenzt. Die Impulsumlaufzeit ist die Zeit zwischen dem Senden eines Impulses und der Erfassung aller resultierenden Echos. Die Frequenzband-Vorprozessoren 162A-Z können einzeln angeordnet sein, um Signale auszuwählen und zu verarbeiten, die sich aus einem oder mehreren von unterschiedlichen Frequenzbändern ergeben.
  • Nach der Vorverarbeitung werden die Daten in einem Datenspeicherschritt 265 wahlweise im Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert. Dieser Schritt ermöglicht eine weitere Datenverarbeitung wie z. B. Mittelwertbildung und Synchronisation zwischen dem Vorverarbeitungsmodul 160 und dem Flächenformungsmodul 170. Wenn das Produkt der Anzahl von Vorverarbeitungsarten, Frequenzbändern und Datenkanälen größer ist als die Anzahl von Frequenzband-Vorprozessoren, dann können einige der Kanäle parallel vorverarbeitet werden und die Ergebnisse werden im Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert. Im Anschluss an diesen Vorverarbeitungsprozess wird ein weiterer Satz von Kanälen wahlweise vorverarbeitet und gespeichert. Der Vorverarbeitungsprozess kann wiederholt werden, bis alle Kanäle vorverarbeitet und gespeichert wurden. Die Verwendung des Mehrkanal-Datenpuffers 165 ermöglicht ferner die Implementierung einer größeren Anzahl von parallelen Vorverarbeitungsarten, Frequenzbändern, Codierung und dergleichen.
  • In einem Flächenformungsschritt 270 werden vorverarbeitete Daten verwendet, um parallele Flächenformungsberechnungen unter Verwendung des Flächenformungsmoduls 170 durchzuführen. Das Flächenformungsmodul 170 umfasst eine Vielzahl von Flächenformern 172A-Z. Jeder Flächenformer 172A-Z kann aktiviert werden, um Orte von Echoquellen von Daten zu identifizieren, die von einem einzelnen Frequenzband-Vorprozessor 162A-Z erzeugt werden. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Flächenformer 172A dazu ausgelegt, Daten zu verarbeiten, die vom Frequenzband-Vorprozessor 162A vorverarbeitet werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Flächenformer 172A dazu ausgelegt, Daten zu verarbeiten, die im Mehrkanal-Datenpuffer 165 kombiniert werden, nachdem Teile der Daten durch den Frequenzband-Vorprozessor 162B und den Frequenzband-Vorprozessor 162A separat vorverarbeitet wurden. Die Vorverarbeitung der Daten verringert potentiell das Rauschen, unerwünschte Signalkomponenten und die Gesamtmenge an Daten innerhalb jedes Datenkanals.
  • Die Existenz von mehreren Flächenformern 172A-Z innerhalb des Flächenformungsmoduls 170 ermöglicht eine parallele Verarbeitung von Daten, die mehreren Abbildungsarten zugeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel ist der Flächenformer 172A beispielsweise dazu ausgelegt, Daten zu verarbeiten, die sich bewegenden Echoquellen zugeordnet sind, und der Flächenformer 172B ist dazu ausgelegt, Daten zu verarbeiten, die statischen Echoquellen zugeordnet sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Flächenformer 172A dazu ausgelegt, Daten mit dem Codiertyp A zu verarbeiten, und der Flächenformer 172B ist dazu ausgelegt, Daten mit dem Codiertyp B zu verarbeiten, wobei die Codiertypen A und B beliebige zwei unterscheidbare Codierschemen sind.
  • In einem wahlweisen Nachverarbeitungsschritt 275 wird das Ausgangssignal des Flächenformungsmoduls 170 durch das Nachverarbeitungssystem 180 nachverarbeitet. Die Nachverarbeitung kann ein oder mehrere Elemente wie z. B. Codierung von Daten, die unter Verwendung von verschiedenen Betriebsarten erzeugt werden, Summen- und Differenzberechnungen zwischen Daten, die unter Verwendung von verschiedenen Betriebsarten erzeugt werden, Berechnung von Differenzen unter Daten, die zu verschiedenen Zeiten aufgezeichnet werden, Differential- und Integralberechnungen oder dergleichen umfassen. Das Nachverarbeitungssystem 180 kann auch Daten kombinieren, die von mehreren Übertragungszonen abgeleitet werden, um Datensätze zu erzeugen, die eine erweiterte Fläche abdecken. Die Nachverarbeitung erzeugt zumindest Daten, die ein gewisses Attribut des Signals als Funktion eines Koordinatensystems darstellen.
  • In einem wahlweisen Bildabtast-Umwandlungsschritt 280 wird ein Bild unter Verwendung des Bildabtastwandlers 190 vorbereitet. Das Bild umfasst wahlweise Bewegungsvideo- und/oder falsche Farbdarstellungen der Codierung, die im Nachverarbeitungsschritt 275 entwickelt wurde. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden beispielsweise Geschwindigkeiten von erfassten Materialien berechnet und Farben werden gewählt, um den Bereich und die Verteilung von Geschwindigkeiten visuell zu übermitteln. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden statische Komponenten des interessierenden Materials unter Verwendung eines Farbschemas gezeigt, das dazu ausgelegt ist, ein Material-Ultraschallreflexionsvermögen zu zeigen.
  • Der obige Prozess wird wahlweise für mehrere Sendezonen wiederholt, bis ein gesamtes Blickfeld abgedeckt ist. Siehe beispielsweise die gleichzeitig anhängige US- Patentanmeldung . . . mit dem Titel "Block Switching in Ultrasound Imaging". Die Endbilder von Mehrarten- und/oder Mehrband-Signalen werden kombiniert und durch Abtasten in ein geeignetes Anzeigeformat durch den Bildabtastwandler 190 umgewandelt.
  • In einem wahlweisen Anzeigeschritt 285 wird das im Bildabtast-Umwandlungsschritt 280 vorbereitete Bild unter Verwendung der Bildanzeige 192 angezeigt. Die Endbilder werden mit geringer oder keiner Zeitverzögerung oder Zeitverschiebung zwischen verschiedenen Komponenten des Bildes, die sich aus verschiedenen Abbildungsarten oder Frequenzbändern ergeben, angezeigt.
  • In der vorliegenden Erfindung wird wahlweise mehr als eine Abbildungsart an einem einzelnen Satz von Daten durchgeführt, die aus einem einzelnen Satz von gesandten Ultraschallimpulsen erzeugt werden. In diesen Ausführungsbeispielen wird ein einzelner Satz von Ultraschallimpulsen parallel verwendet, um Echoortsdaten auf der Basis von mehreren Analysearten zu erzeugen. In mehreren Ausführungsbeispielen erzeugt eine parallele Mehrartenabbildung ein sichtbar zeitlich synchronisiertes Bild, wodurch eine Zeitschwankung (Zeitanomalien), die mit Verfahren des Standes der Technik zur seriellen Erzeugung von Echodaten in der Mehrartenabbildung verbunden sind, beseitigt wird. Die Mehrband-Vorverarbeitung und Flächenformung ermöglicht die Trennung von Signalen auf der Basis von Codiereigenschaften. Bilder oder andere Echoortsdaten, die aus separaten Frequenzbändern erzeugt werden, können beispielsweise parallel erzeugt und zusammengesetzt werden, um Modenrauschen ohne Verringerung der Bildrate zu verringern.
  • Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem Oberwellensignale für eine 2D- Abbildung und Grundwellensignale für eine Doppler- Farbabbildung erzeugt und parallel verarbeitet werden. Dieses Ausführungsbeispiel führt die zwei verschiedenen Datenverarbeitungsarten gleichzeitig aus. In dem erläuternden Beispiel von Fig. 5 ist eine der Arten dazu ausgelegt, eine 2D-Oberwellen-Gewebeabbildung mit hoher Auflösung durchzuführen, während die andere Art dazu ausgelegt ist, eine Doppler-Farb-Strömungsabbildung durchzuführen. Beide Arten verwenden denselben Satz von Daten, die aus einer Reihe von Impulsauslösungen erzeugt werden und am I/Q-Datenpuffer 150 gesammelt werden. Alternative Ausführungsbeispiele umfassen wahlweise mehr als zwei verschiedene Analysearten, die parallel ausgeführt werden.
  • In der 2D-Oberwellen-Gewebeabbildungsart werden Daten vom I/Q-Puffer 150 in einen Frequenzband-Vorprozessor 162A kopiert. In dieser Art wird der Frequenzband-Vorprozessor 162A verwendet, um Oberwellensignale zu verarbeiten, um ein 2D-Gewebebild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Der Frequenzband-Vorprozessor 162A ist dazu ausgelegt, eine Mehrimpuls-Mittelungseinheit 510, einen digitalen Mischer 520 und ein Basisbandfilter 530 zu enthalten. Die Ergebnisse der Vorverarbeitung werden wahlweise im Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert und mit dem Flächenformer 172A gekoppelt, um Echoortsdaten (Bild) zu rekonstruieren. Die Echoortsdaten (Bild) werden mit dem Nachprozessor 182A gekoppelt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Nachprozessor 182A einen Amplitudendetektor 560 und einen 2D-Bildprozessor 570.
  • In der Doppler-Strömungsabbildungsart werden Daten vom I/Q- Puffer 150 in den Frequenzband-Vorprozessor 162B kopiert. In diesem Ausführungsbeispiel sind diese Daten dieselben Daten, die vom I/Q-Puffer 150 zur Verwendung in einer parallelen 2D-Oberwellen-Gewebeabbildungsart kopiert werden. In der Doppler-Strömungsabbildungsart ist der Frequenzband-Vorprozessor 162B dazu ausgelegt, ein Störfleckfilter 540 und ein Basisbandfilter 550 zu enthalten. Unter Verwendung dieser Elemente verarbeitet der Frequenzband-Vorprozessor 162B das Grundfrequenzsignal, um sich bewegende Ziele innerhalb der interessierenden Medien 130 zu erfassen. Nach einer wahlweisen Speicherung im Mehrkanal-Datenpuffer 165 und Verarbeitung durch den Flächenformer 172B werden die rekonstruierten Echoortsdaten mit dem Nachprozessor 182B gekoppelt, der einen Doppler- Strömungsabschätzer 580 und einen Farb- Strömungsbildprozessor 590 enthält. Der Bildabtastwandler 190 kombiniert die Echoortsdaten, die unter Verwendung von beiden Verarbeitungsarten erzeugt werden, und wandelt die kombinierten Daten in ein geeignetes Anzeigeformat um, um das Endbild zu erzeugen. Das Endbild wird wahlweise unter Verwendung der Bildanzeige 192 angezeigt.
  • Die verschiedenen Elemente 510 bis 590, die in Fig. 5 eingeführt sind, werden wahlweise unter Verwendung einer Software implementiert. Obwohl der Vorprozessor 162A die Mehrimpuls-Mittelungseinheit 510, den digitalen Mischer 520 und das Basisbandfilter 530 in einem Fall eines Ausführungsbeispiels umfasst, kann in einem nachfolgenden Fall des gleichen Ausführungsbeispiels der Vorprozessor 162A somit über die Software neu konfiguriert werden, so dass er statt dessen das Störfleckfilter 540 und das Basisbandfilter 550 umfasst. Der Nachprozessor 182A ist wahlweise durch die Software in einer analogen Weise konfigurierbar.
  • Fig. 6 umfasst zwei Ablaufpläne, die Prozesse zeigen, die zwei verschiedene Abbildungsarten ermöglichen, die unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Elemente parallel ausgeführt werden können. Fig. 6A zeigt Schritte, die an einem Verfahren der Erfindung beteiligt sind, bei dem Oberwellensignale für eine 2D-Abbildung verarbeitet werden. Fig. 6B zeigt Schritte, die an einem Verfahren der Erfindung beteiligt sind, bei dem Grundwellensignale für Doppler-Abbildung verarbeitet werden. Beide Ablaufpläne beginnen ab einem Schritt 255 und enden im Schritt 280 von Fig. 2.
  • Bei dem von Fig. 6A dargestellten Verfahren umfasst ein Datenvorverarbeitungsschritt 260 einen Datenmittelungsschritt 610, einen digitalen Modulationsschritt 620 und einen Basisbandfilterschritt 630. Im Datenmittelungsschritt 610 verringert oder beseitigt die Mehrimpuls-Mittelungseinheit 510 (Fig. 5) Grundfrequenzkomponenten durch Mitteln von mehreren empfangenen Signalen, die unter Verwendung von mehreren Paaren von phaseninvertierten Sendeimpulsen erzeugt werden. Da die 2. Oberwellenkomponente der empfangenen Signale von dieser phaseninvertierten Impulsfolge phasengleich ist, wird der Rauschabstand der 2. Oberwellenkomponente durch den Mittelungsprozess verbessert. Eine Darstellung von resultierenden Signalen ist in Fig. 7A gezeigt. Signale bei der Grundfrequenz werden im Wesentlichen aufgehoben und die 2. Oberwellensignale werden verstärkt. In alternativen Ausführungsbeispielen, bei denen die Sendeimpulsfolge nicht phaseninvertiert ist, dient die Signalmittelung einfach zum Verbessern des Rauschabstandes. Im digitalen Demodulationsschritt 620 demoduliert der digitale Mischer 520 die 2. Oberwellenkomponente abwärts auf die Basisbandfrequenz. Mögliche resultierende Signale sind in Fig. 7B dargestellt. Im Basisbandfilterschritt 630 wird das Basisbandfilter 530 verwendet, um irgendeine restliche Grundfrequenzkomponente und anderes Rauschen außerhalb des Basisbands auszufiltern, während das demodulierte 2. Oberwellensignal bewahrt wird.
  • Nach dem Basisbandfilterschritt 630 werden die Daten wahlweise in einem Datenspeicherschritt 265 in einem Mehrkanal-Datenpuffer 165 gespeichert. In einem Flächenformungsschritt 270 werden die vorverarbeiteten 2. Oberwellenkomponenten mit dem Flächenformer 172A gekoppelt und Echoortsdaten werden für ein 2D-Gewebebild rekonstruiert.
  • Bei dem von Fig. 6A dargestellten Verfahren umfasst der Nachverarbeitungsschritt 275 einen Signalamplituden- Erfassungsschritt 640 und einen 2D-Bildverarbeitungsschritt 650. Der Amplitudenerfassungsschritt 640 umfasst eine I/Q- Signal-Amplituden-Umwandlung und eine logarithmische Komprimierung. Der 2D-Bildverarbeitungsschritt 650 umfasst wahlweise Operationen wie z. B. die Einstellung von Verstärkung und dynamischem Bereich, räumliche und/oder zeitliche Filterung und dergleichen.
  • Bei dem von Fig. 6B dargestellten Verfahren umfasst der Vorverarbeitungsschritt 260 einen Störfleckfilterschritt 660 und einen Basisbandfilterschritt 670. Im Störfleckfilterschritt 660 wird das Störfleckfilter 540 auf dieselben mehreren Signale angewendet, die für die Oberwellen-Gewebeabbildung gesammelt werden, um Signale zu entfernen, die sich aus stationären und sich langsam bewegenden Quellen innerhalb der interessierenden Medien 130 ergeben. Im Basisbandfilterschritt 670 wird das Basisbandfilter 550 verwendet, um die Störfleck-gefilterte Grundfrequenzkomponente zu gewinnen und jegliches Rauschen außerhalb des Basisbandes zu entfernen. Dem Datenvorverarbeitungsschritt 260 folgt ein wahlweiser Datenspeicherschritt 265 und ein Flächenformungsschritt 270.
  • In dem von Fig. 6B dargestellten Verfahren umfasst ein Nachverarbeitungsschritt 275 einen Doppler-Parameter- Abschätzungsschritt 680 und einen Doppler-Parameter- Nachverarbeitungsschritt 690. Im Doppler-Parameter- Abschätzungsschritt 680 berechnet der Doppler- Strömungsabschätzer 580 Strömungsparameter wie z. B. Doppler-Geschwindigkeit, Doppler-Geschwindigkeitsvarianz, Doppler-Energie und dergleichen. Diese Berechnungen werden wahlweise unter Verwendung von auf dem Fachgebiet bekannten Autokorrelationsverfahren durchgeführt. Im Doppler- Parameter-Nachverarbeitungsschritt 690 kann der Farbströmungsbildprozessor 590 Schwellen, Rauschverringerung, Glättung, Farbcodierung und/oder andere Bildverarbeitungsverfahren verwenden, um ein Farbbild zu erzeugen, das eine Information der interessierenden Doppler-Parameter übermittelt.
  • Die durch Fig. 6A und 6B dargestellten Verfahren werden wahlweise parallel durchgeführt. Die Ergebnisse beider Prozesse werden in einem einzelnen Bilddatensatz im Bildabtast-Umwandlungsschritt 280 (Fig. 2) kombiniert. Dieser einzelne Bilddatensatz wird im Anzeigeschritt 285 unter Verwendung der Bildanzeige 192 angezeigt. Da beide Abbildungsarten parallel ausgeführt werden und denselben Satz von empfangenen Daten verwenden, werden die Ausgangssignale schneller erzeugt als die serielle Ausführung und die Bilder, die unter Verwendung jeder Abbildungsart erzeugt werden, sind zeitlich miteinander synchronisiert. Eine schnellere Bilderzeugung ermöglicht eine höhere Bildrate. Die Synchronisation der Datensammlung für mehrere Abbildungsarten kann zeitliche Anomalien innerhalb eines resultierenden zusammengesetzten Bildes beseitigen oder verringern. Codierte Daten, die aus mehreren gesandten Impulsen entstehen, werden wahlweise zusammenaddiert, um die Rauschabstände zu verbessern.
  • Die Schritte 260 bis 275 umfassen wahlweise zusätzliche und alternative Abbildungsarten wie z. B. Grundwellenabbildung, Doppler-Farbabbildung, Oberwellenabbildung, Doppler- Spektralabbildung und/oder irgendeine andere Ultraschallabbildungsart. Kombinationen von drei oder mehr parallelen Arten sind in alternativen Ausführungsbeispielen auch möglich. Ein Satz von drei parallelen Arten umfasst beispielsweise Oberwellen-Gewebeabbildung, Doppler- Farbabbildung und Doppler-Spektralabbildung. Alternativ umfasst ein weiterer Satz von drei parallelen Arten Oberwellen-Gewebeabbildung, Doppler-Gewebeabbildung und Doppler-Farbabbildung.
  • In der Praxis werden die obigen Verfahren wahlweise auf eine Reihe von Zonen angewendet, die ein Bildblickfeld innerhalb der interessierenden Medien 130 abdecken. Jede Zone kann unabhängig verarbeitet werden und ein Bild der kombinierten Zonen kann durch den Bildabtastwandler 190 konstruiert werden. In jeder Zone wird ein Satz von N Impulsen verwendet, um unter Verwendung einer parallelen Verarbeitung Daten zu erzeugen. Für K Zonen sind insgesamt K.N Impulse erforderlich, um ein vollständiges Bild zu erzeugen. Für einige Abbildungsarten ist der minimale Wert von N Zwei und für andere Abbildungsarten ist der minimale Wert von N Eins. Das Erhöhen der Anzahl von Verarbeitungsarten erhöht nicht notwendigerweise die Anzahl von erforderlichen Impulsen. Das Minimieren des Leistungsverbrauchs verlängert auch die Lebensdauer von begrenzten Leistungsquellen wie z. B. Batterien und ermöglicht die Verwendung von batteriegespeisten Einzel- oder Mehrarten-Instrumenten mit verlängerten Betriebszeiten.
  • Die in dieser Erfindung beschriebene Parallelverarbeitungsarchitektur führt zu sehr schnellen Datenverarbeitungsgeschwindigkeiten. Die Vorverarbeitung von I/Q-Rohdaten optimiert das Eingangssignal und verbessert die Rauschabstände vor der Flächenformung. Dieses optimierte Eingangssignal verbessert die Qualität der Flächenformung und die Genauigkeit der resultierenden Bilddaten.
  • Aus der Beschreibung der hierin dargelegten bevorzugten Ausführungsbeispiele des Prozesses und der Vorrichtung ist für einen üblichen Fachmann ersichtlich, dass Veränderungen und Zusätze an den Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Vorverarbeitungsmodul 160 und das Flächenformungsmodul 170 können beispielsweise für die Verarbeitung von Ultraschalldaten verwendet werden, die durch ein alternatives Mittel erhalten werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden die Flächenformer 172 gegen alternative Echoformungssysteme ausgetauscht, wie z. B. eine Reihe von parallelen Mehrzeilen-Strahlformern, von denen einzelne Beispiele auf dem Fachgebiet bekannt sind. Echoformungssysteme umfassen Strahlformungssysteme, Flächenformungssysteme, Volumenformungssysteme und mehrdimensionale Formungssysteme. Das Ultraschallsystem der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um einen breiten Bereich von Materialien abzubilden.

Claims (20)

1. Verfahren zur Verwendung von Ultraschall, um interessierende Medien zu analysieren, mit den Schritten:
Senden eines Ultraschallimpulses in die interessierenden Medien, wobei der Ultraschallimpuls durch die interessierenden Medien modifiziert wird;
Empfangen des modifizierten Ultraschallimpulses an einem Wandler;
Erzeugen von Signalen als Reaktion auf den empfangenen modifizierten Ultraschallimpuls;
paralleles Verarbeiten der Signale unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten; und
Erzeugen von Positionsdaten als Reaktion auf die parallel verarbeiteten Signale.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens von Positionsdaten eine Flächenformung umfasst.
3. Verfahren zur Verwendung von Ultraschall, um interessierende Medien zu analysieren, mit den Schritten:
Senden einer Vielzahl von Ultraschallimpulsen in die interessierenden Medien, wobei die Ultraschallimpulse durch die interessierenden Medien modifiziert werden;
Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse an einem oder mehreren Wandlern;
Erzeugen von analogen Signalen als Reaktion auf die empfangenen modifizierten Ultraschallimpulse;
Umwandeln der analogen Signale unter Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Daten;
Vorverarbeiten der digitalen Daten unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren; und
Erzeugen von Positionsdaten als Reaktion auf die vorverarbeiteten digitalen Daten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die digitalen Daten, die sich aus einem einzelnen Element der Vielzahl von Ultraschallimpulsen ergeben, unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten verarbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner den Schritt des Anzeigens eines Bildes, das sichtbar zeitlich synchronisiert ist, unter Verwendung der erzeugten Positionsdaten umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten parallel vorverarbeitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Echoformung erzeugt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Echoformung erzeugt werden und die Echoformung ein Flächenformungsmodul verwendet, das eine Vielzahl von Flächenformern umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner den Schritt des Lieferns von vorverarbeiteten digitalen Daten zu einem oder mehreren Elementen einer Vielzahl von Flächenformern von einem oder mehreren Elementen der Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 6, welches ferner den Schritt des Lieferns der Positionsdaten zu einem Bildabtastwandler umfasst, wobei die Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten erzeugt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung des Bildabtastwandlers und der Positionsdaten umfasst.
12. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt des Erzeugens von Bilddaten unter Verwendung des Bildabtastwandlers und der Positionsdaten umfasst, wobei die Bilddaten sichtbar zeitlich synchronisiert sind.
13. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Doppler-Abbildung umfassen.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Abbildungsarten eine Abbildung unter Verwendung von Oberfrequenzen umfassen.
16. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Vorverarbeitens der digitalen Daten parallel durchgeführt wird, und die Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren auf eine Codierung innerhalb der digitalen Daten reagieren.
17. Verfahren nach Anspruch 3, welches ferner den Schritt des parallelen Nachverarbeitens der Positionsdaten unter Verwendung einer Vielzahl von Nachprozessoren umfasst.
18. Ultraschallanalysesystem mit:
einem Ultraschallwandler zum Senden von Ultraschallimpulsen in interessierende Medien, so dass die interessierenden Medien die Ultraschallimpulse modifizieren;
einem Wandler zum Empfangen der modifizierten Ultraschallimpulse und zum Erzeugen von Signalen als Reaktion auf die modifizierten Ultraschallimpulse;
einer Vielzahl von Frequenzband-Vorprozessoren zum parallelen Vorverarbeiten der Signale; und
einem Echoformungssystem zum Erzeugen von Positionsdaten als Reaktion auf die vorverarbeiteten Signale.
19. System nach Anspruch 18, wobei das Echoformungssystem eine Vielzahl von Strahlformern umfasst, die dazu ausgelegt sind, Signale, die unter Verwendung einer Vielzahl von Abbildungsarten vorverarbeitet werden, zu empfangen.
20. System nach Anspruch 18, wobei das Echoformungssystem ein Flächenformungsmodul umfasst.
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