DE10322157A1 - Anzeigevorrichtung für Subtraktionsabbildungsverfahren - Google Patents

Anzeigevorrichtung für Subtraktionsabbildungsverfahren

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DE10322157A1
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Abstract

Es sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige von Referenzhintergrund- und Flussultraschallbildern offenbart. Das Verfahren umfasst das Senden zumindest eines ersten und zweiten Breibandimpulses (24) an eine gemeinsame Sendebrennpunktposition, das Empfangen zumindest einer ersten und zweiten Ultraschallreflexion, die mit dem zumindest ersten und zweiten Breitbandimpuls (24) verbunden sind, die Ausbildung einer Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente, beruhend auf der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, die Ausbildung einer B-Modushintergrundsignalkomponente, beruhend auf einer unabhängigen Verarbeitung zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion und die Anzeige eines Ultraschallbildes mit einer Flussbildkomponente in einem ersten Abschnitt einer Anzeigeeinrichtung (22) und einer B-Modusreferenzbildkomponente, beruhend auf zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, wobei die B-Modusreferenzbildkomponente in einem zweiten Bildabschnitt der Anzeigeeinrichtung (22) angezeigt wird.

Description

  • Herkömmliche Ultraschallabtasteinrichtungen erzeugen zweidimensionale B-Modus-Bilder von Gewebe, bei denen die Helligkeit eines Bildelements auf der Intensität der Echorückstrahlung beruht. In einem sogenannten "Farbfluss- Modus" kann der Blutfluss oder die Bewegung von Gewebe abgebildet werden. Herkömmliche Ultraschall- Flussabbildungsverfahren verwenden typischer Weise entweder das Dopplerprinzip oder ein Zeitbereich-Kreuzkorrelationsverfahren zum Schätzen der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit, die dann in Farbe, einem B-Modus-Bild überlagert angezeigt wird.
  • Die Messung des Blutflusses im Herzen und in Gefäßen unter Verwendung des Dopplereffekts ist bekannt. Die Frequenzverschiebung rückgestreuter Ultraschallwellen kann zur Messung der Geschwindigkeit der Zurückstreuer aus dem Gewebe oder Blut verwendet werden. Die Frequenz der zurückgestreuten Signale erhöht sich, wenn das Blut zum Messwandler fließt, und verringert sich, wenn das Blut weg vom Messwandler fließt, wobei der Betrag der Erhöhung oder Verringerung proportional zur Geschwindigkeit des Blutflusses ist. Somit kann diese Frequenzverschiebung zum Schätzen der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit verwendet werden, die unter Verwendung verschiedener Farben zur Darstellung der Geschwindigkeit und Richtung des Flusses angezeigt wird. Der Farbflußgeschwindigkeitsmodus zeigt hunderte angrenzende Abtastvolumina gleichzeitig an, die alle zur Darstellung der Geschwindigkeit jedes Abtastvolumens farbkodiert sind.
  • Das resultierende Flussbild kann mit einem stationären Gewebe- (d. h. B-Modus-)Bild, das durch die Erfassung entweder der Grund- oder (sub-)harmonischen Signalkomponenten erhalten wird, entweder durch Summation oder als eine Überlagerung zur Ausbildung anatomischer Kennungsmarken kombiniert werden. Ein Vorteil der Überlagerung besteht darin, dass sie in Farbe durchgeführt werden kann, so dass die Flussregionen klar herauskommen. Allerdings erfordert dieses Verfahren eine komplexere Anzeige. Des weiteren sind die Leuchtartefakte schwerwiegend, die sich aus der Bewegung umgebenden Gewebes ergeben. Das Injizieren des Hintergrund-B-Modus-Bildes durch Summation (entweder kohärent oder inkohärent) resultiert in milderen Leuchtartefakten. In beiden Fällen sind allerdings zusätzliche Feuerungen über die für die Flussabbildung verwendeten hinaus zur Erfassung der stationäres Gewebe darstellenden Abbildungsdaten erforderlich.
  • Ein alternatives Verfahren zur Abbildung von Blutfluss ist der B-Fluss. Im B-Fluss wird eine hohe Ortsauflösung durch die Verwendung breitbandiger Impulse erreicht, während eine hohe Vollbildrate durch die Verwendung kleiner Paketgrößen erreicht wird. Ein hoher SNR (Signal-Rausch-Verhältnis)/dynamischer Bereich wird durch die Verwendung einer kodierten Anregung beibehalten. In der Reichweitenrichtung ist die Flussempfindlichkeit am höchsten, und ergibt sich aus einer impulsweisen RF-Dekorrelation, während die Flussempfindlichkeit in der Richtung quer zur Reichenweitenrichtung auf einer impulsweisen Amplitudendekorrelation beruht, da eine Gruppe von Reflektoren (beispielsweise Blut oder Kontrastmittel) über das Strahlprofil fließt.
  • Das Verfahren beinhaltet das Senden eines kleinen Pakets kodierter breitbandiger Impulse mit einem gegebenen Impulswiederholungsintervall zu einer Sendebrennpunktposition. Die Paketgröße ist klein (beispielsweise zwei bis vier Feuerungen), um eine hohe Vollbildrate zu erreichen, wobei der unerwünschte Nebeneffekt eines verringerten SNR (Signal-zu- Rauschverhältnisses) verringert ist. Das SNR kann optional unter Verwendung einer kodierten Anregung wiederhergestellt werden. Eine kodierte Folge breitbandiger Impulse (die an einer Grundfrequenz zentriert sind) wird mehrere Male an eine bestimmte Sendebrennpunktposition gesendet, wobei jede kodierte Folge eine Feuerung bildet. Beim Empfang werden die für jede Feuerung erhaltenen Empfangsimpulse dekodiert und bandpassgefiltert, beispielsweise zum Isolieren eines örtlich komprimierten Impulses, der an der Grundfrequenz zentriert ist. Die zurückgestreuten Signale von dieser Folge von Feuerungen werden dann in Zeitlupe zur Entfernung von Echos von stationären oder sich langsam bewegenden Reflektoren entlang des Sendeweges gefiltert. Die Zeitlupenfilterung wird vorzugsweise durch ein Hochpass-FIR- (endliche Impulsantwort) oder IIR- (unendliche Impulsantwort) Wandfilter durchgeführt, das das Flusssignal-zu-Stör-Verhältnis erhöht. Ein Flussbild wird durch Abtasten der Sendebrennpunktposition über die interessierende Region ausgebildet. Die Bildwechselrate kann durch eine gleichzeitige Verarbeitung von mehr als einem Empfangsvektor von einem einzelnen Sendevektor mit paralleler Empfangshardware erhöht werden.
  • Die Paketgröße, das Impulswiederholungsintervall (PRI) und die interessierende Region (ROI) können optional vom Benutzer gesteuert werden.
  • Bei der Abbildung des Blutflusses sehr kleiner Blutgefäße oft hinunter in das Perfusionsbett des Organs haben die Signale eine derart geringe Amplitude und das Blut fließt so langsam, dass herkömmliche Flussabbildungsverfahren kein geeignetes Flusssignal extrahieren können. In Fällen wie diesem werden optional Kontrastmittel, wie gasgefüllte Mikrobläschen in das Blut injiziert, um als Markierungen zur Abbildung des Blutflusses zu dienen. Wie vorstehend beschrieben, wird eine kodierte Folge breitbandiger Impulse mehrere Male an einen bestimmten Sendebrennpunkt gesendet. Grund- und (sub-/ultra-)harmonische Signale werden aus der Interaktion zwischen den gesendeten Ultraschallimpulsen und dem Ausbreitungsmedium, insbesondere dem injizierten Kontrastmittel erzeugt. Beim Empfang werden die Empfangssignale dekodiert und bandpassgefiltert, um wahlweise die Grund- oder (sub-/ultra-)harmonischen Signale zu isolieren. Diese isolierten, wahlweise gefilterten Signale werden dann über Feuerungen unter Verwendung eines herkömmlichen Wandfilters hochpassgefiltert.
  • Als Ergebnis dieser Filterung werden wahlweise gefilterte Signale, die von nicht-stationärem Gewebe oder von Flussregionen entlang des Sendeweges reflektiert werden, extrahiert, während empfangene Energie mit Frequenzen unterdrückt wird, die zu einem unerwünschten stationären Gewebesignal beigetragen hätten.
  • Diese vorstehend beschriebenen Abbildungsmodi verringern das Signal von normalem umgebenden Gewebe, um dem Benutzer die effektive Abbildung von Signalen zu ermöglichen, die eine wesentlich geringere Amplitude haben. Im Fall kodierter harmonischer Angio- ("coded harmonic angio", CHA) und kodierter Angio- ("coded angio", CA) Modi, die beide für eine Kontrastmittelabbildung entwickelt wurden, ist das Signal das vom injizierten Kontrastmittel in sehr kleinen Blutgefäßen oft unten im Perfusionsbett eines Organs. Im Fall eines B-Fluss- Modus kann der Benutzer den Blutfluss unter Verwendung hochfrequenter, breitbandiger Abbildungsimpulse (anstelle von Doppler), die allgemein für eine B-Modusabbildung verwendet werden, mit Bildwechselraten abbilden, die mit dem B-Modus vergleichbar sind.
  • Leider macht es das Fehlen des umgebenden Gewebehintergrunds, der eine gute Visualisierung dieser niedrig liegenden Signale ermöglicht, für den Benutzer sehr schwierig, eine aktive Abbildung durchzuführen, da die Visualisierung der anatomischen Kennungsmarken eingeschränkt ist, die dem Benutzer die optimale Positionierung des Messfühlers ermöglichen. Bei bestimmten Anwendungen, wie bei der Früherkennung bestimmter Gefäßerkrankungen ist die mit der Blutflussabbildung verbundene eingeschränkte Gewebehintergrundabbildung nicht ideal. War die Auflösung der Hintergrundabbildung klar, würde das Hintergrundbild insbesondere ein Referenzbild bereitstellen, das vom Sonographen zum Errichten einer Referenz für die abgetastete Anatomie verwendet werden kann. Leider resultiert die Verwendung der vorhandenen Nicht-Doppler-basierten Verfahren der Blutflussabbildung oft in einer geringen oder keiner Hintergrundgewebeabbildung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dem Benutzer ein Hintergrundgewebebild bereitzustellen, ohne die Systembildwechselrate dafür zu opfern oder die Abbildungsauflösung der Blutflusssignale niedriger Amplitude zu zerstören.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Anzeige von Fluss- und Referenzhintergrundultraschallbildern gelöst. Das Verfahren umfasst das Senden zumindest eines ersten und zweiten Breitbandimpulses zu einer gemeinsamen Sendebrennpunktposition, das Empfangen zumindest einer ersten und zweiten Ultraschallreflexion, die mit dem zumindest ersten und zweiten Breitbandimpuls verbunden sind, das Bilden einer Fluss- und/oder Kontrastmittelsignalkomponente beruhend auf der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, das Bilden einer B-Modus-Hintergrundsignalkomponente beruhend auf einer unabhängigen Verarbeitung zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, und das Anzeigen eines Ultraschallbildes, das eine Fluss-/Kontrastmittelbildkomponente in einem ersten Bildabschnitt einer Anzeigevorrichtung und eine B-Modus-Referenzbildkomponente beruhend auf zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion enthält, wobei die B-Modus-Referenzbildkomponente in einem zweiten Bildabschnitt der Anzeigevorrichtung angezeigt wird.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ein medizinisches Ultraschalldiagnosesystem zur Abbildung stationärer und sich bewegender Reflektoren für einen interessierenden Bereich in einem Patienten offenbart. Das Ultraschalldiagnosesystem enthält eine Sendeeinrichtung zum Senden einer Folge aus zumindest zwei Impulsen zu einer Sendebrennpunktposition und einen Empfänger zum Empfangen von zumindest zwei Echosignalen, die mit der Folge aus den zumindest zwei Impulsen verbunden sind. Die Echosignale enthalten eine Grundfrequenzkomponente.
  • Das System beinhaltet ferner eine erste Anzeigeverarbeitungseinrichtung zum Empfangen und Verarbeiten der zumindest zwei Echosignale und ist mit einem Filter zum Zuführen eines gefilterten Signals ausgestattet, das Fluss-/Kontrastmittelbildinformationen für sich bewegende Reflektoren beruhend auf den zumindest zwei Echosignalen enthält. Es ist auch eine zweite Anzeigeverarbeitungseinrichtung enthalten zum Empfangen und unabhängigen Verarbeiten von zumindest einem der zumindest zwei Echosignale, die B-Modus-Informationen für stationäre Reflektoren beruhend auf den zumindest zwei Echosignalen enthalten, wobei die B-Modus-Informationen für stationäre Reflektoren die Grundfrequenzkomponente enthalten. Eine Anzeigevorrichtung ist zur Anzeige eines Fluss-/Kontrastmittelbildes sich bewegender Reflektoren beruhend auf dem gefilterten Signal und eines B-Modus-Referenzbildes stationärer Reflektoren beruhend auf dem zumindest einen der zumindest zwei Echosignale enthalten, das von der zweiten Anzeigeverarbeitungseinrichtung zugeführt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. In den Figuren sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen B-Modus- Ultraschallabbildungssystems, bei dem zur Verarbeitung entsprechender Sendefeuerungen zwischen einer B-Modus- Verarbeitungseinrichtung und einer zweiten Farbflussverarbeitungseinrichtung umgeschaltet werden kann,
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ultraschallabbildungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 3 ein ausführlicheres Blockschaltbild von zwei unabhängigen Verarbeitungseinrichtungen/Erfassungseinrichtungen aus Fig. 2 zum Formulieren eines Referenzbildes und eines Flussbildes,
  • Fig. 4 ein Blockschaltbild einer unabhängigen Verarbeitung eines Ein-Rückstrahlungssignals von einer Mehrfachfeuerungsgruppe zur Erzeugung eines separaten Referenzbildsignals für eine Anzeigevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 5 ein Blockschaltbild einer unabhängigen Verarbeitung von zwei Rückstrahlungssignalen von einer Mehrfachfeuerungsgruppe zur Erzeugung eines separaten Referenzbildsignals für eine Anzeigevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung, die ein Videoformat zur Betrachtung eines Referenzbildes und eines Flussbildes zeigt, und
  • Fig. 7 eine schematische Darstellung der Anzeigevorrichtung aus Fig. 5, die ein alternatives Videoformat zur Betrachtung eines Referenzbildes und eines Flussbildes zeigt.
  • In Fig. 1 ist ein herkömmliches Ultraschallabbildungssystem gezeigt. Das System umfasst ein Messwandlerarray 10 aus einer Vielzahl separat angesteuerter Messwandlerelemente 12, die jeweils ein Signalbündel von Ultraschallenergie erzeugen, wenn sie durch einen von einem Sender 14 erzeugten gepulsten Signalverlauf aktiviert werden. Die vom untersuchten Objekt zum Messwandlerarray 10 zurückreflektierte Ultraschallenergie wird durch jedes Empfangsmesswandlerelement 12 in ein elektrisches Signal umgesetzt und einem Empfänger 16 separat über einen Satz von Sende-/Empfangs-(T/R)Schaltern 18 zugeführt. Die T/R- Schalter 18 sind typischer Weise Dioden, die die Empfangselektronik vor durch die Sendeelektronik verursachten Hochspannungen schützen. Das Sendesignal veranlasst die Dioden zum Sperren oder Begrenzen des Signals zum Empfänger. Der Sender 14 und der Empfänger 16 arbeiten unter der Steuerung einer Mastersteuereinrichtung 20, die auf Befehle von einem menschlichen Bediener anspricht. Eine vollständige Abtastung wird durch die Erfassung einer Reihe von Echos durchgeführt, bei der der Sender 14 augenblicklich zum Aktivieren jedes Messwandlerelementes 12 eingeschaltet wird, und die von jedem Messwandlerelement 12 daraufhin erzeugten Echosignale werden dem Empfänger 16 zugeführt. Ein Kanal kann den Empfang beginnen, während ein anderer Kanal noch sendet. Der Empfänger 16 kombiniert die separaten Echosignale von jedem Messwandlerelement zur Erzeugung eines einzelnen Echosignals, das zur Erzeugung einer Zeile in einem Bild auf einem Anzeigemonitor 22 verwendet wird.
  • Unter der Steuerung der Mastersteuereinrichtung 20 steuert der Sender 14 das Messwandlerarray 10 derart an, dass die Ultraschallenergie als gerichteter fokussierter Strahl gesendet wird. Dazu wird eine Vielzahl von Impulsgebern 24 durch einen Sendestrahlformer 26 mit jeweiligen Zeitverzögerungen beaufschlagt. Die Mastersteuereinrichtung 20 bestimmt die Bedingungen, unter denen die akustischen Impulse gesendet werden. Mit diesen Informationen bestimmt der Sendestrahlformer 26 den Zeitverlauf und die Amplituden jedes durch die Impulsgeber 24 zu erzeugenden Sendeimpulses. Die Amplituden jedes Sendeimpulses werden durch eine Apodisiererzeugungsschaltung 36 erzeugt, die eine Hochspannungssteuereinrichtung sein kann, die die Versorgungsspannung für jeden Impulsgeber einstellt. Die Impulsgeber 24 senden wiederum die Sendeimpulse zu jedem Element 12 des Messwandlerarrays 10 über die T/R-Schalter 18, die Zeit-Gewinn-Steuerungs-(TGC)Verstärker 28 vor den Hochspannungen schützen, die im Messwandlerarray vorhanden sein können. In der Apodisiererzeugungsschaltung 36 werden Gewichtungen erzeugt, die einen Satz Digital-zu-Analog-Wandler umfassen können, die die Gewichtungsdaten vom Sendestrahlformer 26 entnehmen und an die Impulsgeber 24 anlegen können. Durch geeignete Anpassung der Sendebrennpunktzeitverzögerungen auf herkömmliche Art und Weise und auch die Anpassung der Sendeapodisiergewichtungen kann ein Ultraschallstrahl zur Ausbildung eines Sendestrahls gerichtet und fokussiert werden. Die Apodisiergewichtungen und die Sendebrennpunktverzögerungen können durch die Mastersteuereinrichtung 20 beruhend auf der Systemprogrammierung und Bedienereingaben eingestellt werden.
  • Die durch jedes Signalbündel aus Ultraschallenergie erzeugten Echosignale werden von Objekten zurückgestreut, die sich an aufeinanderfolgenden Reichweiten entlang jedes Sendestrahls befinden. Die zurückgestreuten Echosignale werden separat von jedem Messwandlerelement 12 erfasst, und ein Abtastwert der Größe des Echosignals an einem bestimmten Zeitpunkt stellt das Reflexionsausmaß dar, das an einer bestimmten Reichweite auftritt. Aufgrund der Unterschiede der Ausbreitungswege zwischen einem reflektierenden Punkt und jedem Messwandlerelement 12 werden die Echosignale aus einer bestimmten Reichweite nicht gleichzeitig durch jedes Messwandlerelement 12 erfasst und ihre Amplituden sind nicht die gleichen. Der Empfänger 16 verstärkt die separaten Echosignale über einen jeweiligen TGC-Verstärker 28 in jedem Empfangskanal. Der durch die TGC-Verstärker bereitgestellte Verstärkungsbetrag wird durch einen (nicht gezeigten) Steuerweg gesteuert, der durch eine (nicht gezeigte) TGC-Schaltung angesteuert wird, die durch die Mastersteuereinrichtung und eine manuelle Bedienung von Potentiometern eingestellt wird. Die verstärkten Echosignale werden dann einem Empfangsstrahlformer 30 zugeführt. Jeder Empfängerkanal des Empfangsstrahlformers ist mit jeweils einem Messwandlerelement 12 durch einen jeweiligen TGC-Verstärker 28 verbunden.
  • Unter der Steuerung der Mastersteuereinrichtung 20 verfolgt der Empfangsstrahlformer 30 die Richtung des gesendeten Strahls. Der Empfangsstrahlformer 30 beaufschlagt die korrekten Zeitverzögerungen und empfängt Apodisiergewichtungen für jedes verstärkte Echosignal und summiert sie zur Ausbildung eines Echosignals, das die gesamte Ultraschallenergie genau angibt, die von einem Punkt reflektiert wird, der sich an einer bestimmten Reichweite entlang eines Ultraschallstrahls befindet. Die Empfangsbrennpunktzeitverzögerungen werden in Echtzeit unter Verwendung einer speziellen Hardware berechnet oder aus einer Nachschlagetabelle ausgelesen. Die Empfangskanäle haben auch eine Schaltungseinrichtung zur Filterung der empfangenen Impulse. Die zeitverzögerten Empfangssignale werden dann summiert und entweder einer Signalverarbeitungseinrichtung oder einer Erfassungseinrichtung 33 auf einem Weg für eine herkömmliche B-Modus-Verarbeitung oder einer anderen Signalverarbeitungseinrichtung oder Erfassungseinrichtung 32 für eine Farbfluss- und/oder Dopplerflussverarbeitung zugeführt. Die Mastersteuereinrichtung 20 wählt zwischen den Erfassungseinrichtungen 32 und 33 über einen Schalter 35 zum Umsetzen der summierten Empfangssignale in für eine Anzeige geeignete Daten in Abhängigkeit vom Typ der gesendeten Sendefeuerung aus.
  • Für B-Modus-(Grauskala-)Daten extrahiert die Erfassungseinrichtung 33 die Hüllkurve des Rückstrahlungssignals, wobei üblicherweise eine zusätzliche Verarbeitung angewendet wird, wie eine Kantenverstärkung und logarithmische Kompression. Für einen Farbfluss wendet die Erfassungseinrichtung 32 typischerweise ein Hochpassfilter zur Beseitigung des stationären Gewebesignals an und extrahiert eine Phasenverschiebung, die die Geschwindigkeit des sich bewegenden Blutes angibt. Ein Abtastwandler 34 empfängt die Anzeigedaten von den Erfassungseinrichtungen 32, 33 und setzt die Daten in das gewünschte Bild für die Anzeige um. Insbesondere setzt der Abtastwandler 34 die akustischen Bilddaten vom Polarkoordinaten-(R-Θ)-Sektorformat oder linearen Kartesischen Koordinatenarray in geeignet skalierte Anzeigebildelementdaten in Kartesischen Koordinaten mit der Videorate um. Diese abtastgewandelten akustischen Daten werden dann für eine Anzeige auf dem Anzeigemonitor 22 vorgesehen, der die sich zeitlich verändernde Amplitude der Signalhüllkurve als Grauskala abbildet. Für jeden Sendestrahl wird eine jeweilige Abtastzeile angezeigt.
  • Bei dem herkömmlichen System werden die speziellen Fluss- und/oder Kontrastabbildungsmodi, wie B-Fluss, CHA und CA typischerweise unter Verwendung der B- Moduserfassungseinrichtung 33 verarbeitet, und die Erfassungseinrichtung 32 wird entweder nicht oder weiterhin für eine Dopplerverarbeitung verwendet.
  • Fig. 2 zeigt ein Ultraschallflussabbildungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verwendung bei der medizinischen Diagnose. Bei diesem System wird jedes Messwandlerelement 12 in der Sendeapertur N-mal unter Verwendung eines möglicherweise kodierten Signalverlaufs gepulst (wobei N vorzugsweise 2 bis 4 ist). Der geeignete zu sendende Signalverlauf wird dann durch einen Sendefolgenspeicher 38 jedem Impulsgeber für jede Feuerung zugeführt. Die Impulsgeber 24 steuern die Elemente 12 des Messwandlerarrays 10 derart an, dass die erzeugte Ultraschallenergie in einem Strahl für jede Sendefeuerung gerichtet oder gelenkt wird. Dazu werden die jeweiligen gepulsten Signalverläufe, die durch die Impulsgeber als Antwort auf die Sendefolge 38 erzeugt werden, mit Sendebrennpunktzeitverzögerungen 36 beaufschlagt. Durch die geeignete Anpassung der Sendebrennpunktzeitverzögerungen auf herkömmliche Art und Weise kann der Ultraschallstrahl an einer gewünschten Sendebrennpunktposition fokussiert werden.
  • Für jedes Senden werden die Rückstrahlungsechosignale von den Messwandlerelementen 12 den jeweiligen Empfangskanälen 40 des Empfangsstrahlformers zugeführt. Unter der Steuerung der Mastersteuereinrichtung 20 (Fig. 1) verfolgt der Empfangsstrahlformer die Richtung des gesendeten Strahls. Der Sendestrahlformer beaufschlagt das empfangene Echosignal mit den geeigneten Empfangsbrennpunktzeitverzögerungen 42 und summiert sie zur Ausbildung eines Echosignals, das die gesamte, von einer bestimmten Position entlang eines Sendestrahls reflektierte Ultraschallenergie genau angibt. Die zeitverzögerten Empfangssignale werden in einer Empfangssummiereinrichtung 44 für jede der N-Sendefeuerungen summiert, die an einer bestimmten Sendebrennpunktposition fokussiert sind.
  • Gemäß den Fig. 2 und 3 werden die summierten Empfangssignale für aufeinanderfolgende Sendefeuerungen in der Erfassungseinrichtung 32 empfangen und möglicherweise dekodiert, wenn ein kodierter Signalverlauf gesendet wurde, bandpassgefiltert und einem Wandfilter zugeführt, das eine Filterung über die N Sendefeuerungen durchführt und dann ein gefiltertes Signal einer Nachverarbeitungseinheit 54 zuführt. Die Nachverarbeitungseinheit 54 bildet die Hüllkurve des feuerungsweise gefilterten Signals und führt eine optionale Kompression und/oder weitere Nachverarbeitung durch.
  • Eine andere Signalverarbeitungseinrichtung oder Erfassungseinrichtung 133 wählt zumindest eine der N Sendefeuerungen über eine Signalverlaufsauswähleinrichtung 37 aus, führt eine Dekodierung durch, wenn ein kodierter Signalverlauf ausgewählt wurde, und verarbeitet das Signal gleichzeitig mit der Verarbeitung in der vorstehend beschriebenen Erfassungseinrichtung 32 zur Ausbildung eines separaten Signals, das eine stationäre oder sich langsam bewegende Struktur angibt, beispielsweise Hintergrundgewebe. Die Signalverlaufsauswahleinrichtung 37 wird optional durch die Mastersteuereinrichtung 20 gesteuert, indem die Mastersteuereinrichtung 20 zur Auswahl zumindest einer der Feuerungen der N Sendefeuerungen eingerichtet wird. Nach der Nachverarbeitung (die eine mögliche Kantenhervorhebung und logarithmische Kompression beinhaltet) und Abtastwandlung der zwei Signale von den Erfassungseinrichtungen 32, 133 wird eine Abtastzeile auf dem Anzeigemonitor 22 (Fig. 1) angezeigt. Dieser Vorgang wird wiederholt, so dass eine jeweilige Abtastzeile für jede Sendebrennpunktposition (im Fall einer Sendebrennpunktposition für jeden Strahlwinkel) oder für jeden Vektor angezeigt wird (im Fall mehrfacher Sendebrennpunktpositionen für jeden Strahlwinkel).
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Erfassungseinrichtung 32 gemäß den Fig. 2 und 3, die das Fluss-/Kontrastmittelsignal verarbeitet, ein Filter 46, das ferner ein FIR-Filter 48 umfasst, dessen Eingang mit dem Ausgang der Empfangsstrahlsummiereinrichtung 44 verbunden ist, und eine Vektorsummiereinrichtung 50, deren Eingang mit dem FIR-Filter 48 und deren Ausgang mit der Hüllkurvenerfassung und optionalen weiteren Nachverarbeitung 54 verbunden ist. Das FIR- Filter kombiniert effektiv eine Impulskompression, wenn eine kodierte Anregung verwendet wird, eine Bandbegrenzung und zusammen mit der Vektorsummiereinrichtung das Wandfilter. Das FIR-Filter hat M Filteranzapfungen zum Empfangen eines jeweiligen Satzes aus M Filterkoeffizienten für jede Sendefeuerung. Die Filterkoeffizienten für die n-te Sendefeuerung sind anc0, anc1, . . ., ancM-1, wobei an die Skalargewichtung für die n-te Sendefeuerung ist, n = 0,1, . . ., N-1, und c0, c2, . . ., CM-1 ein Satz von Filterkoeffizienten ist, die ausgewählt werden, so dass das FIR-Filter 48 einen Hauptteil der gewünschten Grundfrequenzen oder gewünschten (sub/ultra-)harmonischen Frequenzen im Empfangssignal durchläßt. Wurde ein kodierter Signalverlauf gesendet, enthalten die c0, c1, . . . cM-1 Koeffizienten auch das Impulskompressionsdekodierfilter. Die Skalargewichtungen a0, a1, . . ., aN-1 bilden ein "Wand-Filter" in Zeitlupe, das wahlweise Signale von Reflektoren durchläßt, die sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Die Filterkoeffizienten anc0, anc1, . . ., ancM-1 werden dem Filter für jede Sendefeuerung durch die Mastersteuereinrichtung aus einem Filterkoeffizientenspeicher 52 zugeführt. Beispielsweise wird für die erste Sendefeuerung dem FIR-Filter der Satz an Filterkoeffizienten a0c0, a0c1, . . ., aocMl zugeführt, für die zweite Sendefeuerung wird dem FIR- Filter der Satz aus Filterkoeffizienten a1c0, a1c1, . . ., a1cM-1zugeführt, und so weiter. Die Filterkoeffizienten sind in Abhängigkeit von der Diagnoseanwendung programmierbar. Verschiedene Sätze von Filterkoeffizienten können in Nachschlagetabellen im Mastersteuereinrichtungsspeicher gespeichert werden, und der gewünschte Satz von Koeffizienten kann vom Systembediener auswählbar sein. Für Anwendungen, bei denen die Anzahl von Sendefeuerungen N = 2 ist, sind Paare von Filterkoeffizientensätzen im Speicher gespeichert, wobei ein Satz von Filterkoeffizienten eines ausgewählten Paares dem FIR- Filter vor der ersten Sendefeuerung zugeführt wird, und der andere Satz der Filterkoeffizienten des ausgewählten Paares dem FIR-Filter nach der ersten Sendefeuerung und vor der zweiten Sendefeuerung zugeführt wird. Gleichermaßen sind für Anwendungen, in denen die Anzahl der Sendefeuerungen N = 3 ist, zwei oder drei Sätze von Filterkoeffizienten im Speicher zur Verwendung bei der Filterung der Empfangssignale gespeichert, die sich aus der ersten bis dritten Feuerung ergeben. Ein ähnlicher Vorgang findet für Anwendungen statt, bei denen die Anzahl aller Sendefeuerungen N > 3 ist.
  • Die aufeinanderfolgenden FIR-Filter-Ausgangssignale für die N Sendefeuerungen werden in einer Vektorsummiereinrichtung akkumuliert. Das Ausgangsignal der Vektorsummiereinrichtung wird dann einer herkömmlichen B-Modusverarbeitung (einer Hüllkurvenerfassung und logarithmischen Kompression) gefolgt von einer Abtastwandlung und Anzeige unterzogen.
  • Gemäß den Fig. 2 und 3 enthält die Erfassungseinrichtung 133 einen Eingang zum Empfangen zumindest einer Sendefeuerung von der Signalverlaufsauswähleinrichtung 37 zur Erzeugung einer B- Modusreferenz unter Verwendung der Erfassungseinrichtung 133 als zweite B-Modusverarbeitungseinrichtung zur gleichzeitigen und unabhängigen Verarbeitung einer Untergruppe der Sendefeuerungen, die zur Ausbildung eines Fluss-/Kontrastmittelbildsignals in der Erfassungseinrichtung 32 verwendet werden. Der Eingang der Erfassungseinrichtung 133 empfängt zumindest eine Sendefeuerung von der in der Erfassungseinrichtung 32 verarbeiteten Mehrfachfeuerungsgruppe und führt sie durch das FIR-Filter 48, das eine Impulskompression anwendet, wenn ein kodierter Signalverlauf gesendet wurde, und eine Bandbegrenzung durchführt. Das Filter hat P Filteranzapfungen zum Empfangen eines jeweiligen Satzes aus P Filterkoeffizienten für jede Sendefeuerung. Die Filterkoeffizienten d0, d1, . . ., dP-1 stellen einen Satz von Filterkoeffizienten dar, die derart ausgewählt werden, dass das FIR-Filter 48 einen Hauptteil der gewünschten Grundfrequenzen oder gewünschten (sub-/ultra-)harmonischen Frequenzen im Empfangssignal durchläßt. Wurde ein kodierter Signalverlauf gesendet, enthalten die d0, d1, . . ., dP-1-Koeffizienten auch das Impulskompressionsdekodierfilter. Die Filterkoeffizienten d0, d1, . . ., dP-1 werden dem Filter für jede Sendefeuerung durch die Mastersteuereinrichung aus einem Filterkoeffizientenspeicher 52 zugeführt. Die Filterkoeffizienten sind wiederum in Abhängigkeit von der Diagnoseanwendung programmierbar. Verschiedene Sätze von Filterkoeffizienten können in Nachschlagetabellen in dem Mastersteuerungseinrichtungsspeicher gespeichert werden, und der gewünschte Satz von Koeffizienten kann vom Systembediener wählbar sein. Im Fall des Sendens nicht-kodierter Signalverläufe oder kodierter Signalverläufe, die lediglich eine Feuerung für die Dekodierung erfordern, wird lediglich eine Feuerung in die Erfassungseinrichtung 133 eingegeben, und lediglich ein Satz von Filterkoeffizienten muss vom Filterkoeffizientenspeicher 52 zugeführt werden. Im Fall von Codes, die mehrfache Feuerungen für die Dekodierung erfordert, wie Golay-Codes, die zwei Feuerungen zur Durchführung einer Impulskompression erfordern, werden zwei Signalverläufe in die Erfassungseinrichtung 133 eingegeben, und zwei Sätze von Filterkoeffizienten werden verwendet, eine für jeden Signalverlauf. Bei Anwendungen, bei denen die Anzahl von Sendefeuerungen N = 2 ist, wird ein Satz von Filterkoeffizienten eines ausgewählten Paares zum FIR-Filter vor der ersten Sendefeuerung übertragen, und der andere Satz von Filterkoeffizienten des ausgewählten Paares wird zu dem FIR-Filter nach der ersten Sendefeuerung und vor der zweiten Sendefeuerung übertragen. Ist die Anzahl von in die Erfassungseinrichtung 133 eingegebenen Sendefeuerungen größer als 1 (wie im Fall der Dekodierung von Golay-Codes) werden aufeinanderfolgende FIR-Filter-Ausgangssignale für die mehrfachen Sendefeuerungen in einer Vektorsummiereinrichtung 50 akkumuliert. Das Ausgangssignal der Vektorsummiereinrichtung wird dann einer herkömmlichen B-Modusverarbeitung (Hüllkurvenerfassung und logarithmischen Kompression) gefolgt von einer Abtastwandlung und Anzeige unterzogen.
  • Das Zeitintervall zwischen jeder der N Sendungen pro Brennpunktposition kann von einem Benutzer gesteuert werden, um die "Zeitlupen-Filterabschneidefrequenz" zu bestimmen. Ein längeres Intervall zwischen jeder der N Sendungen zu einer bestimmten Brennpunktposition resultiert in einer niedrigeren Abschneidefrequenz mit höherer Empfindlichkeit hinsichtlich eines langsamen Geschwindigkeitsflusses.
  • Das Fluss-/Kontrastmittelbild wird optional selbst in einem Abschnitt der Anzeigevorrichtung 22 für einen maximalen Bildkontrast angezeigt, oder kann mit einem B- Modushintergrundbild überlagert werden. Die Überlagerung des Flussbildes auf einem herkömmlichen B-Modusbild ermöglicht der diagnostizierenden Person die Beobachtung des Blutflusses relativ zu bekannten anatomischen Kennungsmarken während der medizinischen Diagnose.
  • Bei einem in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein herkömmliches B-Modusreferenzbild aus einer Feuerung 56 einer Mehrfachfeuerungsgruppe 58 bei einer B-Fluss-, kodierten Angio-(CA-) oder kodierten harmonischen Angio-(CHA-)Abbildung hergeleitet. Werden insbesondere einzelne Sendefeuerungscodes bei der B-Fluss-, CHA- und CA-Abbildung verwendet, ist lediglich eine Feuerung 56 aus der Mehrfachfeuerungsgruppe 58 zur Ausbildung eines herkömmlichen B-Modusbildes erforderlich. Die einzelne Feuerung 56 wird unabhängig von der Verarbeitungseinrichtung/Erfassungseinrichtung 133 getrennt von der Verarbeitung der Mehrfachfeuerungsgruppe 58 durch die Verarbeitungseinrichtung/Erfassungseinrichtung 32 verarbeitet. Die Erfassungseinrichtung 133 erzeugt ein Referenzbildsignal 60, das einen Gewebehintergrund für die Anzeigevorrichtung 22 angibt, während die Erfassungseinrichtung 32 ein Flussbildsignal 62 erzeugt, das einen Fluidfluss oder Kontrastmittel für die Anzeigevorrichtung 22 angibt. Das Referenzbildsignal wird weiter zur Ausbildung eines ersten Bildabschnitts auf der Anzeigevorrichtung 22 verarbeitet, der einen stationären Hintergrund angibt, um ein Referenzbild 100 (siehe Fig. 6 und 7) bereitzustellen. Das Fluss-/Kontrastmittelbildsignal 62 wird weiter zur Ausbildung eines zweiten Bildabschnitts auf der Anzeigevorrichtung 22 verarbeitet, der die Fluidfluss-/Kontrastmitteldynamik angibt, um ein Fluss-/Kontrastmittelbild 102 in Verbindung mit einem entsprechenden Flussbildsignal bereitzustellen.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel in Fig. 5 werden beispielsweise zwei Feuerungen 66 und 68 (beispielsweise ein impulsinvertiertes Paar) der CHA-Mehrfachfeuerungsgruppe 58 optional zur Bildung eines harmonischen Referenzbildes verwendet. Die Gewebeabbildung für das Referenzbild kann durch die Verwendung von Harmonischen (beispielsweise der zweiten, dritten oder höheren harmonischen) verbessert werden, die eine höhere Frequenz als die Grundfrequenz haben. Beispielsweise kann die harmonische Abbildung bei zweimal der Grundfrequenz die Bildqualität aufgrund der höheren Ortsauflösung erhöhen, und auch aufgrund des Vorhandenseins weniger Artefakte oder einer geringeren Interferenz im zweiten harmonischen Signal als im Signal an der Grundfrequenz. Dies beruht auf der Tatsache, dass die harmonischen Frequenzen entlang des Wellenausbreitungswegs anstelle an der Sendequelle erzeugt werden. Wie zuvor beschrieben, werden die zwei Feuerungen 66 und 68 durch die Verarbeitungseinrichtung/Erfassungseinrichtung 133 unabhängig, getrennt von der Verarbeitung der Mehrfachfeuerungsgruppe 58 durch die Verarbeitungseinrichtung/Erfassungseinrichtung 32 verarbeitet. Die Erfassungseinrichtung 133 erzeugt ein Referenzbildsignal 60, das einen Gewebehintergrund angibt, für die Anzeigevorrichtung 22, während die Erfassungseinrichtung 32 ein Fluss-/Kontrastmittelbildsignal 62 für die Anzeigevorrichtung 22 erzeugt, das dem Fluidfluss/das Kontrastmittel angibt. Das Referenzbildsignal 60 wird weiter zur Ausbildung eines ersten Bildabschnitts auf der Anzeigevorrichtung 22 verarbeitet, der einen stationären Hintergrund angibt, um ein Referenzbild 100 auszubilden (siehe Fig. 6 und 7). Das Fluss-/Kontrastmittelbildsignal 62 wird weiter zur Ausbildung eines zweiten Bildabschnitts auf der Anzeigevorrichtung 22 verarbeitet, der eine Fluidfluss-/Kontrastmitteldynamik angibt, um ein Bild 102 in Verbindung mit einem entsprechenden Fluss-/Kontrastmittelbildsignal bereitzustellen.
  • Bei einem weiteren Beispiel, bei dem die kodierte Anregung verwendet wird, werden so viele Feuerungen in der Verarbeitungseinrichtung 133 empfangen, wie bei der Dekodierverarbeitung erforderlich sind. Werden beispielsweise Golay-Codes in der B-Fluss-Feuerungsfolge verwendet, sind zwei Feuerungen aus der gesendeten Anzahl zur geeigneten Dekodierung der Codes erforderlich. Das kodierte Senden kann die Signalamplitude und das SNR durch das Senden eines Signalverlaufs mit der Amplitude des regulären Sendeverfahrens aber mit längerer Impulsdauer weiter erhöhen. Die momentane Leistung beim kodierten Senden ist die gleiche wie beim regulären Senden. Allerdings sendet das kodierte Sendeverfahren mehr Energie durch das Senden eines längeren Ultraschallsignalverlaufs, und daher ist das Eindringen typischerweise für kodierte Signalverläufe größer als für nicht-kodierte Signalverläufe.
  • Ein Paar von Golay-kodierten Basisfolgen wird durch Faltung einer Basisfolge mit einem Golay-Codepaar nach einer Überabtastung gebildet. Ein Golay-Codepaar ist ein Paar binärer (+1, -1)-Folgen mit der Eigenschaft, dass die Summe der Autokorrelationen der zwei Folgen eine Kronecker-Deltafunktion ergibt. Eine überabgetastete Golay-Folge ist die Golay-Folge mit Nullen jeweils zwischen +1 und -1, wobei die Anzahl der Nullen größer oder gleich der Länge der Basisfolge minus eins ist. Golay-Codes haben bei der Dekodierung keine Entfernungsnebenkeulen. Für jede Feuerung wird eine Dekodierung unter Verwendung der überabgetasteten Golay-Folge entsprechend der während des Sendens verwendeten Golay-kodierten Basisfolge durchgeführt. Durch das Senden von zwei Folgen von Impulsen, die gemäß einem Golay-Paar polaritätskodiert sind, ermöglicht die Korrelation jedes der empfangenen Strahlsummensignalen mit seiner entsprechenden überabgetasteten Golay-Folge und die Summation dieser Korrelationen eine Erhöhung des SNR ohne virtuelle Verschlechterung der Bildauflösung oder des Kontrasts. In der Praxis treten Entfernungsnebenkeulen aufgrund einer Codeverzerrung auf, tendieren aber dazu, unter dem Rauschteppich zu liegen und die Bildqualität nicht nachteilig zu beeinflussen. Gewebebewegung, die zwischen dem Senden von zwei Folgen des Golay-Paares auftritt, verursacht auch eine Codeverzerrung, was die Entfernungsnebenkeulen erhöht. Durch das Senden der zweiten Folge sobald die Echos von der ersten Folge vollständig empfangen sind, kann das Zeitintervall zwischen den zwei Sendungen minimiert werden. Die Minimierung des Intervalls zwischen den Sendungen minimiert die bewegungsinduzierte Codeverzerrung.
  • Bei jedem der in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiele werden die das Referenzbild 100 bildenden Signalverläufe unter Verwendung einer Untergruppe der bereits für die B-Fluss-CHA- oder CA-Verarbeitung gesendeten erzeugt, wodurch die Bildwechselrate nicht beeinflusst wird. Die nachfolgende Verarbeitung dieser Signalverläufe zur Bereitstellung des Referenzbildes ist vollständig unabhängig von der B-Fluss-CHA- oder CA-Verarbeitung. In diesem Fall wird die Referenzbildqualität unabhängig optimiert. Beispielsweise kann das Empfangsfrequenzband angepasst werden, um ein gefiltertes (Einzelfeuerungs-)harmonisches Bild anstelle eines einfachen Grund-B-Modusbildes als Referenzbild zu ermöglichen.
  • Da außerdem das Referenzbild 100 aus einer Untergruppe der Mehrfachfeuerungen 58 gebildet wird, die bereits abgefeuert wurden, wird das Referenzbild 100 gleichzeitig mit den Subtraktionsmodusbildern angezeigt. Dies steht im Gegensatz zum Farbfluss, bei dem die Feuerungen für das Farbbild und den unterliegenden B-Modus separat durchgeführt werden, was eine zeitliche Diskrepanz zwischen den zwei Bildern läßt. Die zeitliche Diskrepanz ist insbesondere dann offensichtlich, wenn die Abtastbildwechselraten niedrig sind.
  • Gemäß den Fig. 6 und 7 können mehrere Anzeigeformate zur Anzeige des Subtraktionsmodusflussbildes 102 und des Referenzbildes 100 angewendet werden. Bei einem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein seitenweises Mehrfachbildformat gezeigt, wobei das B-Fluss-/CHA-/CA- Flussbild 102 auf einer Seite des Monitors 22 angezeigt wird, während das Referenzbild 100 gleichzeitig auf der anderen Seite angezeigt wird. Bei einem in Fig. 7 gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel wird das Referenzbild optional als Überlagerungsbild für das B-Fluss-/CHA-/CA-Flussbild 102 verwendet. Die Überlagerung geschieht vorzugsweise derart, dass sie transparent ist, was dem Benutzer die Visualisierung des B- Fluss-/CHA-/CA-Flussbildes 102 unter dem Referenzbild 100 ermöglicht. Alternativ dazu wird eines der Bilder optional koloriert, während das andere Bild grau schattiert bleibt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das B-Modus- Referenzbild 100 optional in Bereichen, in denen ein B-Fluss-/CHA-/CH-Signal fehlt, unter Verwendung einer Schwellenwert- oder adaptiven Verarbeitung zur Bestimmung überlagert, ob das Referenzbild 100 oder das B-Fluss-/CHA-/CA-Flussbild 102 anzuzeigen ist. Schließlich kann das B-Modul-Referenzbild als das darunterliegende Bild verwendet werden, wobei das B-Fluss-/CHA-/CA-Flussbild als Überlagerung verwendet wird, wobei die gleichen Bildkombinationseinrichtungen (Transparenz, Farbgebung, Schwellenwert) wie vorstehend beschrieben verwendet werden. Die vorstehend beschriebenen Anzeigemodi beinhalten vorzugsweise einen Schalter 104, um dem Sonographen die Möglichkeit zum schnellen Ein- und Ausschalten des Referenzbildes 100 zum Optimieren der Visualisierung der Dynamik des untersuchten Fluidflusses zu geben.
  • Bei der Verwendung eines Einfachsendecodes erfordern Ausführungsbeispiele zumindest zwei Sendungen des Codes, wobei die resultierenden Echos durch das Wandfilter "Zeitlupen- gefiltert" werden. Dagegen erfordert bei der Verwendung von Golay-Codes die Erfassung von zwei Datenpunkten zu verschiedenen Zeiten vier Sendungen, zwei für jeden Golay-Code des Golay-Codepaares. Daher erfordert die Verwendung von Zwei- Sendecodes zumindest vier codierte Sendungen. Während der Wandfilterung wird der gleiche Satz von Skalar-Gewichtungen bei den Echos beider Golay-Codes des Golay-Codepaares angewendet. Zusätzliche unkodierte Sendungen können im Paket enthalten sein, um ein harmonisches B-Modus-Hintergrundbild wie zuvor beschrieben zu erfassen.
  • Eine Möglichkeit zur merklichen Erhöhung des Flusskontrastes (d. h., der Sichtbarkeit gegenüber dem Hintergrund) besteht in der Verwendung von Kontrastmitteln im Grundmodus.
  • Kontrastmittel sind typischer Weise eingekapselte Gasmikrobläschen zwischen 0,1 und 10 Mikrometer im Durchmesser. Werden sie in den Körper über eine Injektion eingeführt, dienen Kontrastmittel als stark reflektierende Markierungen für den Blutfluss und die Perfusion. Auf die Mikrobläschen einfallende Ultraschallenergie wird stark an den einfallenden (Grund-)Frequenzen und Resonanz-(harmonischen und subharmonischen)Frequenzen reflektiert, so dass sowohl Grund- als auch harmonische Abbildungsverfahren zur Abbildung von Kontrastmittel verwendet werden. Das bevorzugte Verfahren verwendet die harmonischen Frequenzen und nicht die Grundfrequenzen in den Kontrastechos. Mehrfache Feuerungen identischer Impulse werden zu einer bestimmten Sendebrennpunktposition aufeinanderfolgend gesendet. Insbesondere werden N codierte Impulse, zentriert an der Grundfrequenz f0, zu jeder Sendebrennpunktposition gesendet. Beim Empfang komprimiert ein an der Grundfrequenz zentriertes FIR-Filter die empfangenen Impulse und isoliert im wesentlichen die gewünschte Grundkomponente. Daraufhin extrahiert ein Wandfilter das zugrundeliegende Flusssignal über die N Sendungen.
  • Obwohl lediglich bestimmte bevorzugte Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben sind, erkennt der Fachmann viele Modifikationen und Änderungen. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Biphasen-Codes beschränkt; es können auch Polyphasen-Codes verwendet werden. Die beigefügten Patentansprüche sollen daher alle Modifikationen und Änderungen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Beschwerden von Sonographen über das Unvermögen der Visualisierung eines Gewebehintergrunds ohne Verschlechterung der grundlegenden Qualität des gewünschten B-Fluss-/CHA-/CA-Bildes gerichtet sind. Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass das Flussbild selbst für einen maximalen Flusskontrast angezeigt werden kann, oder einem B-Modus-Hintergrundbild überlagert oder Seite an Seite mit diesem angezeigt werden kann. Die Überlagerung des Flussbildes auf einem herkömmlichen B-Modusbild ermöglicht der diagnostizierenden Person die Betrachtung des Blutflusses relativ zu bekannten anatomischen Kennungsmarken während der medizinischen Diagnose.
  • Obwohl die Erfindung bezüglich eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente für Elemente eingesetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen gemacht werden, um die Lehre der Erfindung an eine bestimmte Situation oder ein Material anzupassen, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht durch das bestimmte offenbarte Ausführungsbeispiel eingeschränkt werden, sondern alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Des weiteren bezeichnen die Ausdrücke erster, zweiter, usw. keine Reihenfolge oder Bedeutung, sondern werden lediglich zur Unterscheidung eines Elementes von einem anderen verwendet.
  • Vorstehend sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anzeige von Referenzhintergrund- und Flussultraschallbildern beschrieben. Das Verfahren umfasst das Senden zumindest eines ersten und zweiten Breitbandimpulses an eine gemeinsame Sendebrennpunktposition, das Empfangen zumindest einer ersten und zweiten Ultraschallreflexion, die mit dem zumindest ersten und zweiten Breitbandimpuls verbunden sind, die Ausbildung einer Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente beruhend auf der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, die Ausbildung einer B-Modushintergrundsignalkomponente beruhend auf einer unabhängigen Verarbeitung zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion und die Anzeige eines Ultraschallbildes mit einer Flussbildkomponente in einem ersten Abschnitt einer Anzeigeeinrichtung und einer B- Modusreferenzbildkomponente beruhend auf zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion, wobei die B- Modusreferenzbildkomponente in einem zweiten Bildabschnitt der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

Claims (40)

1. Verfahren zur Anzeige von Ultraschallbildern mit den Schritten
Senden zumindest eines ersten und eines zweiten Breitbandimpulses (24) an eine gemeinsame Sendebrennpunktposition,
Empfangen zumindest einer ersten und einer zweiten Ultraschallreflexion, die mit dem zumindest ersten und zweiten Breitbandimpuls (24) verbunden sind,
Ausbilden einer Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente beruhend auf der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion,
Ausbilden einer B-Modus-Hintergrundsignalkomponente beruhend auf einer unabhängigen Verarbeitung zumindest einer der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion und
Anzeigen eines Ultraschallbildes, das eine Flussbildkomponente (102) in einem ersten Bildabschnitt einer Anzeigevorrichtung (22) und eine B-Modus-Referenzbildkomponente (100) beruhend auf der zumindest einen der zumindest ersten und zweiten Ultraschallreflexion enthält, wobei die B-Modus- Referenzbildkomponente (100) in einem zweiten Bildabschnitt der Anzeigevorrichtung (22) angezeigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt die Erzeugung eines kodierten und eines nicht-kodierten Signalverlaufs für mehrfache Impulse (24) enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit der Bildung einer Hüllkurve eines Signals, das die Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente und die B-Modus- Hintergrundsignalkomponente enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einer Wandfilterung über die erste und zweite Ultraschallreflexion.
5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner mit dem Durchlassen von Grundfrequenzkomponenten eines Signals, das die Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente und die B-Modus- Hintergrundsignalkomponente enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Durchlassen harmonischer Frequenzkomponenten eines Signals, das die Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente und die B-Modus- Hintergrundsignalkomponente enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Durchlassen subharmonischer Frequenzkomponenten eines Signals, das die Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente und die B-Modussignalkomponente enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Durchlassen ultraharmonischer Frequenzkomponenten eines Signals, das die Fluss-/Kontrastmittelsignalkomponente und die B- Modussignalkomponente enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt das Senden einer Folge identischer Breitbandimpulse (24), die an einer Grundfrequenz zentriert sind, an eine bestimmte Sendebrennpunktposition enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einer Bandpassfilterung einer Grundfrequenz der ersten und zweiten Ultraschallreflexion, wobei eine gewünschte Komponente der Ultraschallreflexionen im wesentlichen isoliert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt eine Codierung der Folge von zumindest zwei Impulsen (24) mit Sende- Codes zur Bildung eines Pakets kodierter Breitbandimpulse (24) enthält, die mit einem gegebenen Impulswiederholintervall an eine Sendebrennpunktposition gesendet werden, wobei das Paket bis zu vier Impulse (24) enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt eine Modulation jedes Impulses (24) mit einer vordefinierten Codefolge enthält, wobei jeder Impuls (24) eine vorbestimmte Sendesignalbündellänge hat.
13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt eine Modulation erster und zweiter Impulse (24) jeweils mit ersten und zweiten separaten vordefinierten Codefolgen enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sendeschritt eine Modulation erster bis vierter Impulse (24) jeweils mit ersten bis vierten Golay-Codepaarfolgen enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Bildabschnitt und der zweite Bildabschnitt auf der Anzeigevorrichtung (22) Seite an Seite angezeigt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Bildabschnitt und der zweite Bildabschnitt nebeneinander auf der Anzeigevorrichtung (22) zum Ermöglichen eines Überlagerungsanzeigeformats (22) der Flussbildkomponente (102) und der B-Modusreferenzbildkomponente (100) angeordnet sind.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Überlagerungsanzeigeformat (22) zur Anzeige der B- Modusreferenzbildkomponente (100) eingerichtet ist, wenn die Flussbildkomponente (102) fehlt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Überlagerungsanzeigeformat (22) zur Bestimmung, ob die B- Modusreferenzbildkomponente (100) anzuzeigen ist, unter Verwendung eines Schwellenwerts oder einer adaptiven Verarbeitung eingerichtet ist.
19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzeigevorrichtung (22) einen Schalter (35) zum funktionsfähigen Ein- und Ausschalten des zweiten Bildabschnitts enthält.
20. Verfahren zum gleichzeitigen Visualisieren von Gewebehintergrund- und Niedrigamplitudensignalen ohne Einschränkung der Visualisierung der Niedrigamplitudensignale, mit den Schritten
Erzeugen eines ersten Bildes aus einer Vielzahl von Feuerungen (58) auf ein Target zur Bildung entsprechender Signalverläufe,
Verarbeiten der Signalverläufe zum Ausbilden des ersten Bildes, wobei das erste Bild das Niedrigamplitudensignal angibt,
Anzeigen des ersten Bildes auf einer Anzeigevorrichtung (22),
Erzeugen eines zweiten Bildes aus einer Untergruppe (56, 66, 68) der Vielzahl der Feuerungen (58) zum Ausbilden einer Untergruppe der entsprechenden Signalverläufe,
Verarbeiten der Untergruppe (56, 66, 68) der entsprechenden Signalverläufe, wobei das zweite Bild ein B- Modusbild (100) ist, das den Gewebehintergrund unmittelbar am Flusssignal (62) angibt, und
Anzeigen des zweiten Bildes auf der Anzeigevorrichtung (22).
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Anzeigevorrichtung (22) zur unabhängigen Änderung der Visualisierung des zweiten Bildes ohne Beeinflussung des ersten Bildes eingerichtet ist.
22. Verfahren zum Betreiben eines Abbildungssystems mit einer Vielzahl von Messwandlerelementen (12) zum Senden von Wellenenergie im Ansprechen auf eine elektrische Aktivierung und Wandeln zurückgestrahlter Wellenenergie in elektrische Signale und einem Anzeigemonitor (22) zur Anzeige eines Bildes mit einem ersten Bildabschnitt, der eine Funktion eines Flussbildsignals (62) ist, und einem zweiten Bildabschnitt, der eine Funktion eines Referenzbildsignals (60) ist, mit den Schritten
Aktivieren von Messwandlerelementen (12) des Arrays zum Senden fokussierter Wellenenergie, die mit einem Sendecode codiert ist, während eines ersten und zweiten Sendeereignisses,
Ausbilden eines ersten und zweiten Empfangssignals aus durch die Messwandlerelemente (12) erzeugten elektrischen Signalen jeweils nach dem ersten und zweiten Sendeereignis, Ausbilden eines Referenzbildsignals (60), das zumindest teilweise aus einer unabhängigen Verarbeitung zumindest eines des ersten und zweiten Empfangssignals hergeleitet wird,
Komprimieren, Bandpass- und Wandfiltern jeweils erster und zweiter Grundsignalkomponenten des ersten und zweiten Empfangssignals zur Ausbildung eines Flusssignals,
Ausbilden eines Flussbildsignals (62), das zumindest teilweise aus dem Flusssignal hergeleitet wird, und
Zuführen des Flussbildsignals (62) und des Referenzbildsignals (60) zum Anzeigemonitor (22), wobei das Referenzbild (60) ohne Auswirkung auf das Flussbild (62) anpassbar ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, ferner mit den Schritten
Aktivieren von Messwandlerelementen (12) des Arrays zum Senden nicht-kodierter fokussierter Wellenenergie während eines dritten Sendeereignisses,
Ausbilden eines dritten Empfangssignals aus durch die Messwandlerelemente (12) erzeugten elektrischen Signalen nach dem dritten Sendeereignis,
Bandpassfiltern einer harmonischen Signalkomponente des dritten Empfangssignals und
Ausbilden des Referenzbildsignals (60) aus einer unabhängigen Verarbeitung der harmonischen Signalkomponente und des Flusssignals.
24. Verfahren nach Anspruch 22, ferner mit den Schritten
a) Aktivieren der Messwandlerelemente (12) des Arrays zum Senden nicht-kodierter fokussierter Wellenenergie während eines dritten und vierten Sendeereignisses, wobei die nicht- kodierte fokussierte Wellenenergie des dritten Sendeereignisses gegenüber der nicht-kodierten fokussierten Wellenenergie des vierten Sendeereignisses eine entgegengesetzte Polarität hat,
b) Ausbilden eines dritten und vierten Empfangssignals aus durch die Messwandlerelemente (12) erzeugten elektrischen Signalen jeweils nach dem dritten und vierten Sendeereignis,
c) Bandpassfiltern jeweiliger harmonischer Signalkomponenten des dritten und vierten Empfangssignals, wobei im wesentlichen jeweilige Grundsignalkomponenten des dritten und vierten Empfangssignals zur Ausbildung eines harmonischen Hintergrundsignals beseitigt werden, und
d) Ausbilden des Referenzbildsignals (60) aus einer unabhängigen Verarbeitung des harmonischen Hintergrundsignals.
25. Verfahren zum Betreiben eines Abbildungssystems mit einer Vielzahl von Messwandlerelementen (12) zum Senden von Wellenenergie im Ansprechen auf eine elektrische Aktivierung und Wandeln zurückgestrahlter Wellenenergie in elektrische Signale und einem Anzeigemonitor (22) zur Anzeige eines Bildes mit einem Bildabschnitt, der eine Funktion eines Flussbildsignals (62) ist, mit den Schritten
Aktivieren von Messwandlerelementen (12) des Arrays zum Senden fokussierter Wellenenergie, die mit einem ersten Golay- Code eines Golay-Codepaares codiert ist, während eines ersten und dritten Sendeereignisses, und zum Senden fokussierter Wellenenergie, die mit einem zweiten Golay-Code des Golay- Codepaares codiert ist, während eines zweiten und vierten Sendeereignisses,
Ausbilden des ersten bis vierten Empfangssignals aus durch die Messwandlerelemente (12) erzeugten elektrischen Signalen jeweils nach dem ersten bis vierten Sendeereignis,
Ausbilden eines Referenzbildsignals (60), das zumindest teilweise aus einer unabhängigen Verarbeitung von zwei des ersten bis vierten Empfangssignals hergeleitet wird,
Decodieren, Bandpass- und Wandfiltern der ersten bis vierten Grundsignalkomponente jeweils des ersten bis vierten Empfangssignals zur Ausbildung eines Flusssignals,
Ausbilden eines Flussbildsignals (62), das zumindest teilweise aus dem Flusssignal hergeleitet wird, und
Zuführen des Flussbildsignals (62) und des Referenzbildsignals (60) zum Anzeigemonitor (22), wobei das Referenzbild (60) ohne Beeinflussung des Flussbildes (62) anpassbar ist.
26. Medizinisches Ultraschalldiagnosesystem zur Abbildung stationärer und sich bewegender Reflektoren für einen interessierenden Bereich in einem Patienten, mit
einem Messwandler (14) zum Senden einer Folge aus zumindest zwei Impulsen (24) an eine Sendebrennpunktposition,
einem Empfänger (16) zum Empfangen von zumindest zwei Echosignalen, die mit der Folge der zumindest zwei Impulse (24) verbunden sind, wobei die Echosignale eine Grundfrequenzkomponente enthalten,
einer erste Anzeigeverarbeitungseinrichtung zum Empfangen und Verarbeiten der zumindest zwei Echosignale mit einem Filter (46) zum Zuführen eines gefilterten Signals, das Flussbildinformationen für sich bewegende Reflektoren beruhend auf den zumindest zwei Echosignalen enthält,
einer zweiten Anzeigeverarbeitungseinrichtung zum Empfangen und unabhängigen Verarbeiten zumindest eines der zumindest zwei Echosignale, die B-Modusinformationen für stationäre Reflektoren beruhend auf den zumindest zwei Echosignalen enthalten, wobei die B-Modusinformationen für stationäre Reflektoren die Grundfrequenzkomponente enthalten, und
einer Anzeigevorrichtung (22) zur Anzeige eines Flussbildes (102) sich bewegender Reflektoren beruhend auf dem gefilterten Signal und eines B-Modusreferenzbildes (100) stationäre Reflektoren beruhend auf dem zumindest einen der zumindest zwei Echosignale, das von der zweiten Anzeigeverarbeitungseinrichtung zugeführt wird.
27. System nach Anspruch 26, wobei die Anzeigevorrichtung (22) zum Kombinieren des Flussbildes (102) und des B- Modusreferenzbildes (100) zum Veranschaulichen des Flusses sich bewegender Reflektoren relativ zu den stationären Reflektoren eingerichtet ist.
28. System nach Anspruch 26, wobei die Anzeigevorrichtung (22) zum Kombinieren eines kolorierten Flussbildes (102) und eines Grauskala-B-Modusbildes (100) für eine Anzeige eingerichtet ist.
29. System nach Anspruch 26, ferner mit einer Einrichtung zur Amplitudenerfassung des gefilterten Ausgangssignals zur Ausbildung eines Flussbildsignals (62).
30. System nach Anspruch 26, wobei der Sender (14) zum Codieren der Folge der zumindest zwei Impulse (24) mit Sendecodes zur Ausbildung eines Pakets kodierter Breitbandimpulse (24) eingerichtet ist, die mit einem gegebenen Impulswiederholintervall an eine Sendebrennpunktposition gesendet werden, wobei das Paket bis zu vier Impulse (24) enthält.
31. System nach Anspruch 26, wobei der Sender (14) zum Modulieren jedes Impulses (24) mit einer vordefinierten Codefolge eingerichtet ist, wobei jeder Impuls (24) eine vorbestimmte Sendesignalbündellänge hat.
32. System nach Anspruch 26, wobei der Sender (14) zum Modulieren des ersten und zweiten Impulses (24) jeweils mit einer ersten und zweiten separaten vordefinierten Codefolge eingerichtet ist.
33. System nach Anspruch 26, wobei der Sender (14) zum Modulieren eines ersten bis vierten Impulses (24) mit einer ersten bis vierten Golay-Codepaarfolge eingerichtet ist.
34. Abbildungssystem mit
einem Messwandlerarray (10) mit einer Vielzahl von Messwandlerelementen (12) zum Senden von Wellenenergie, die an einer Grundfrequenz zentriert ist, im Ansprechen auf eine elektrische Aktivierung und zum Wandeln zurückgestrahlter Wellenenergie in elektrische Signale,
einem Anzeigemonitor (22) zur Anzeige eines Bildes mit einem ersten Bildabschnitt, der eine Funktion eines Flussbildsignals (62) ist, und einem zweiten Bildabschnitt, der eine Funktion eines B-Modus-Referenzbildsignals (60) ist, und
einem Computer, der dazu programmiert ist,
Messwandlerelemente (12) des Arrays zum Senden fokussierter Wellenenergie, die mit einem Sendecode kodiert ist, während eines ersten und zweiten Sendeereignisses zu aktivieren,
ein erstes und zweites Empfangssignal aus durch die Messwandlerelemente (12) erzeugten elektrischen Signalen jeweils nach dem ersten und zweiten Sendeereignis auszubilden, zumindest eines des ersten und zweiten Empfangssignals zur Ausbildung eines B-Modussignals zu verarbeiten,
eine erste und zweite Grundsignalkomponente jeweils des ersten und zweiten Empfangssignals zur Ausbildung eines Flusssignals einer Komprimierung, Bandpass- und Wandfilterung zu unterziehen,
ein B-Modusreferenzbildsignal (60) auszubilden, das zumindest teilweise aus dem B-Modussignal hergeleitet wird,
ein Flussbildsignal (62) auszubilden, das zumindest teilweise aus dem Flusssignal hergeleitet wird, und
das B-Modusbildsignal (60) und das Flussbildsignal (62) dem Anzeigemonitor (22) zuzuführen.
35. System nach Anspruch 34, wobei der erste Bildabschnitt und der zweite Bildabschnitt auf dem Anzeigemonitor (22) Seite an Seite angeordnet sind.
36. System nach Anspruch 34, wobei der erste Bildabschnitt und der zweite Bildabschnitt nebeneinander auf dem Anzeigemonitor (22) angeordnet sind, der zum Ermöglichen eines Überlagerungsanzeigeformats (22) des Flussbildsignals (62) und des B-Modusreferenzbildsignals (60) eingerichtet ist.
37. System nach Anspruch 36, wobei das Überlagerungsanzeigeformat (22) zur Anzeige des B- Modusreferenzbildsignals (60) eingerichtet ist, wenn das Flussbildsignal (62) fehlt.
38. System nach Anspruch 37, wobei das Überlagerungsanzeigeformat (22) zur Bestimmung, ob das B- Modusreferenzbildsignal (60) anzuzeigen ist, unter Verwendung einer Schwellenwert- oder adaptiven Verarbeitung eingerichtet ist.
39. System nach Anspruch 34, wobei der Anzeigemonitor (22) einen Schalter (35) zum funktionsmäßigen Ein- und Ausschalten des zweiten Bildabschnitts enthält.
40. System nach Anspruch 34, wobei die Messwandlerelemente (12) piezoelektrische Elemente zum Senden von Ultraschallwellen im Ansprechen auf eine elektrische Aktivierung und zum Wandeln zurückgestrahlter Ultraschallwellen in elektrische Signale umfassen.
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