DE19912089B4

DE19912089B4 - Verfahren und Einrichtung zur Farbfluß-Bildgebung unter Verwendung von Golay-codierter Anregung beim Senden und Pulskomprimierung beim Empfangen

Info

Publication number: DE19912089B4
Application number: DE19912089A
Authority: DE
Inventors: Richard Yung Chiao; David John Mukwonago Muzilla; Anne Lindsey New Berlin Hall
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: US6095977A; DE19912089A1; IL128964A; IL128964A0; JPH11309147A; JP4445058B2

Abstract

Einrichtung zur Bildgebung des Flusses von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend:
ein Ultraschall-Wandlerarray (2), das eine Vielzahl von Wandlerelementen aufweist,
eine mit dem Wandlerarray verbundene Sendeeinrichtung (20) zum Pulsen eines Satzes gewählter Wandlerelemente, die eine Sendeapertur bilden, mit einer ersten codierten Pulssequenz während erster und dritter Sendeaktivierungen und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während einer zweiten Sendeaktivierung, wobei die ersten bis dritten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert sind, die erste codierte Pulssequenz eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, die zweite codierte Pulssequenz eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist und die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind,
eine mit dem Wandlerarray verbundene Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen erster bis dritter bündelsummierter Signale nach den ersten bis dritten Sendeaktivierungen,
eine Einrichtung (32) zum angepaßten Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den...

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Ultraschall-Farbfluß-Dopplerbildgebung von Fluid-Strömungsfeldern und insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur bildlichen Darstellung von im menschlichen Körper fließenden Blut, indem die Doppler-Verschiebung von Ultraschallechos detektiert wird, die von dem strömenden Blut reflektiert werden.
Ultraschall-Scanner zum Detektieren von Blutfluß auf der Basis des Doppler-Effektes sind allgemein bekannt. Derartige Systeme arbeiten durch Betätigen eines Ultraschall-Wandlerarrays, um Ultraschallwellen in das Objekt zu senden und Ultraschallechos zu empfangen, die von dem Objekt zurückgestreut werden. Bei der Messung von charakteristischen Größen des Blutflusses werden zurückkehrende Ultraschallwellen mit einer Frequenzreferenz verglichen, um die Frequenzverschiebung zu ermitteln, die den zurückkehrenden Wellen durch strömende Streuteile, wie beispielsweise Blutzellen, erteilt worden ist. Diese Frequenz-, d. h. Phasen-Verschiebung überträgt sich in die Geschwindigkeit des Blutflusses. Die Blutgeschwindigkeit wird dadurch berechnet, daß die Phasenverschiebung von Aktivierung zu Aktivierung bei einem speziellen Entfernungstor gemessen wird.
Die Änderung oder Verschiebung in der zurückgestreuten Frequenz vergrößert sich, wenn Blut in Richtung auf den Wandler fließt, wenn Blut von dem Wandler wegfließt. Farbflußbilder werden dadurch erzeugt, daß ein Farbbild der Geschwindigkeit des sich bewegenden Materials, wie beispielsweise Blut, über ein schwarzes und weißes anatomisches B-Mode-Bild superpositioniert wird. Üblicherweise stellt der Farbflußmode hunderte von benachbarten Samplevolumina gleichzeitig dar, die alle über ein B-Mode-Bild gelegt und farbcodiert sind, um die Geschwindigkeit von jedem Samplevolumen darzustellen.
Bei der üblichen Farbflußverarbeitung wird ein Hochpaß-Filter, das als ein Wandfilter bekannt ist, auf die Daten angewendet, bevor eine Farbflußabschätzung gemacht wird. Der Zweck dieses Filters besteht darin, Signalkomponenten zu entfernen, die durch Gewebe erzeugt werden, das den interessierenden Blutfluß umgibt. Wenn diese Signalkomponenten nicht entfernt werden, wird die entstehende Geschwindigkeitsabschätzung eine Kombination der Geschwindigkeiten aus dem Blutfluß und dem umgebenden Gewebe sein. Die Rückstreuungskomponente von Gewebe ist um ein Vielfaches größer als die von Blut, so daß die Geschwindigkeitsabschätzung mit großer Wahrscheinlichkeit mehr Gewebe darstellt anstatt den Blutfluß. Um die Fließgeschwindigkeit zu erhalten, muß das Gewebesignal ausgefiltert werden.
In dem Farbflußmode von einem üblichen Ultraschall-Bildgebungssystem wird ein Ultraschall-Wandlerarray aktiviert, um eine Serie von viele Zyklen (üblicherweise 4–8 Zyklen) aufweisende Tonstöße (Tonbursts) auszusenden, die auf die gleiche Sendefokalposition mit den gleichen Sendecharakteristiken fokussiert sind. Diese Tonstöße werden bei einer Pulswiederholungsfrequenz (PRF von Puls Repetition Frequency) aktiviert. Die PRF liegt üblicherweise im Kilohertz-Bereich. Eine Serie von Sendeaktivierungen, die auf die gleiche Sendefokalposition fokussiert sind, werden als ein ”Paket” bezeichnet. Jedes Sendestrahlbündel breitet sich durch das Objekt, das gescannt bzw. abgetastet wird, aus und wird durch Ultraschall-Streuglieder, wie beispielsweise Blutzellen, reflektiert. Die Rückkehrsignale werden durch die Elemente des Wandlerarrays detektiert und dann durch einen Bündelformer zu einem Empfangsstrahlenbündel geformt.
Beispielsweise ist die traditionelle Farbaktivierungssequenz eine Serie von Aktivierungen (z. B. Tonstöße) entlang der gleichen Position, wobei diese Aktivierungen (Firings) die entsprechenden Empfangssignale erzeugen:
F₁F₂F₃F₄...F_M,
wobei F_i das Empfangssignal für die i-te Aktivierung ist und M die Anzahl von Aktivierungen in einem Paket ist.
Diese Signale werden in einen Eckendreherspeicher geladen, und ein Hochpaß-Filter (Wandfilter) wird auf jede Position entlang der Reichweite über den Aktivierungen, d. h. in ”Langsamzeit”, angewendet. Im einfachsten Fall von einem (1, –1) Wandfilter wird jeder Reichweitenpunkt gefiltert, um die entsprechenden Differenzsignale zu erzeugen: (F1 – F2)(F2 – F3)(F3 – F4)...(FM-1 – FM),und diese Differenzen werden in ein Schätzglied für die Farbflußgeschwindigkeit eingegeben.
Einer der Hauptvorteile des Doppler-Ultraschalls besteht darin, daß er für nicht-invasive und quantitative Messungen des Blutflusses in Gefäßen sorgen kann. Bei gegebener Größe des Winkels θ zwischen dem durchschallenden Bündel und der Flußachse kann die Größe des Geschwindigkeitsvektors durch die übliche Doppler-Gleichung ermittelt werden: v = cfd/(2f0cosθ), (1)wobei c die Schallgeschwindigkeit im Blut ist, f₀ die Sendefrequenz ist und f_d die durch Bewegung hervorgerufene Doppler-Frequenzverschiebung in dem rückgestreuten Ultraschall ist.
Da Blut einen sehr kleinen Rückstreu-Koeffizienten hat, ist es bei der medizinischen Ultraschall-Farbfluß-Bildgebung erwünscht, die Sichtbarmachung des Flusses durch Optimierung des Signal/Rausch-Verhältnisses SNR und der Auflösung zu verbessern. Codierte Anregung ist eine gut bekannte Radartechnik, die in Situationen angewendet wird, wo die Spitzenleistung von einem gesendeten Signal nicht mehr erhöht werden kann, aber die mittlere Leistung kann erhöht werden kann. Dies ist häufig der Fall bei der medizinischen Ultraschall-Bildgebung, wo Begrenzungen des Systemdesigns die Spitzenamplitude von dem den Wandler treibenden Signal bestimmen. Die codierte Anregung kann angewendet werden, um das Signal/Rausch-Verhältnis durch Senden eines längeren Signals zu vergrößern und/oder um die Auflösung zu vergrößern, indem ein kürzerer decodierter Puls genommen wird.
Bei der medizinischen Ultraschall-Bildgebung können längere Signale, wie beispielsweise Zirpen, verwendet werden, um höhere mittlere Leistungswerte zu liefern, und die temporäre Auflösung wird durch Korrelieren des Rückkehrsignales mit einem angepaßten Filter wieder hergestellt. Zirpgeräusche sind jedoch teuer zu implementieren bei einem phasengesteuerten Ultraschallsystem aufgrund der Komplexität der Elektronik, und so sind binäre Codes oder Codes, die auf einfache Weise digital dargestellt werden können als eine Serie von Digitalzahlen gleich +1, –1 oder 0, praktischer. Binärcodes sind auch bevorzugt, weil sie die größte Energie für eine gegebene Spitzenamplitude und Pulsdauer enthalten. Die Probleme mit Binärcodes bestehen darin, daß Seitenkeulen, die in dem Korrelationsprozeß erzeugt werden, im allgemeinen das Bild verschlechtern.
Die nachveröffentlichte DE 199 09 699 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gepulsten Dopplerbildgebung. Durch eine codierte Anregung beim Senden und eine geeignete Pulskompression beim Empfang wird z. B. unter Verwendung von Golay-Codepaaren erreicht, dass sich der größte Teil der Energie in einem kurzen Intervall konzentriert. Dadurch wird die Empfindlichkeit erhöht und die Möglichkeit geschaffen, auch ein kleines, tief liegendes Abtastvolumen mit einer hohen Auflösung abzubilden.
Akzeptable Seitenkeulenwerte können unter Verwendung eines komplementären Satzes von Sendecodes, z. B. Golay-Codes, verwendet werden. Ein Satz von komplementär-codierten Kurven erzeugen Signale, die, nach einer Autokorrelation und Summation, einen kurzen Puls in der Reichweite aufgrund der Tatsache erzielen, daß die Seitenkeulenwerte, die durch die Autokorre lation von der einen Codesequenz erzeugt werden, in der Größe gleich, aber im Vorzeichen entgegengesetzt sind zu denjenigen der komplementären Sequenz.
Es gibt Situationen, wo diese Ideen auch auf die Farbflußverarbeitung ausgedehnt werden können. In Fällen, wo die Flußdynamik klein genug ist, damit man die Codes zwischen den komplementären Aktivierungen nicht verschlechtert, kann man ein günstiges Signal/Rausch-Verhältnis SNR erzielen, wenn man wiederum durch die Systemspitzenleistung eingeschränkt ist, aber nicht durch die mittlere Leistung. Zusätzlich haben Farbflußsysteme bereits die Tendenz, relativ lange Tonstöße zu senden bzw. zu aktivieren, um das SNR zu maximieren, so daß man zusätzliche räumliche Auflösung gegenüber einer typischen Dopp ler-Verarbeitung unter Verwendung codierter Sequenzen gewinnen kann.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verbessern des Signal/Rausch-Verhältnisses SNR und/oder der Auflösung bei der Farbfluß-Ultraschall-Bildgebung gerichtet, indem eine Golay-codierte Anregung beim Senden und eine Pulskomprimierung beim Empfangen verwendet werden. Die codierte Anregung gestattet, daß ein langer Sendepuls beim Empfang komprimiert wird, so daß der größte Teil der Energie in einem kurzen Intervall konzentriert ist. Diese Technik kann angewendet werden, um die Farbfluß-Empfindlichkeit in tiefliegenden Bereichen zu maximieren. Alternativ kann für eine gegebene akustische Sendestoßlänge und Dosierung die räumliche Auflösung verbessert werden, ohne daß ein Kompromiß bei der Empfindlichkeit gemacht werden muß.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden das Signal/Rausch-Verhältnis SNR und/oder die Auslösung verbessert, indem ein Paar von Golay-codierten Pulssequenzen in abwechselnder Folge an der gleichen Sendefokalposition gesendet werden und dann (unter Verwendung eines anpassenden Filters) die Daten teilweise decodiert werden nach der Bündelsummierung (und vor der Demodulation) oder nachdem sowohl eine Bündelsummierung als auch eine Demodulation erfolgt sind. Die teilweise decodierten Daten werden dann Vektor-summiert, um die vollständig decodierten, d. h. Puls-komprimierten, Signale zu erzeugen, die dann durch ein Hochpaß-Filter (Wandfilter) geleitet werden. Die Wand-gefilterten, Puls-komprimierten Signale werden an ein Geschwindigkeits- oder Leistungs-Schätzglied ausgegeben, das bildgebende Signale liefert, die den Fluß in der Scan- bzw. Abtastebene darstellen. Diese bildgebenden Signale werden dann als Farbinformation auf einem Bildmonitor dargestellt.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Golay-codierte Pulssequenzen durch bipolare Pulser als Antwort auf entsprechende Golay-codierte Sendesequenzen erzeugt. Jede Golay-codierte Sendesequenz wird durch Falten eines entsprechenden Golay-Codepaares mit einer entsprechenden Basissequenz abgeleitet. Ein Golay-Codepaar ist ein Paar binärer (+1, –1) Sequenzen mit der Eigenschaft, daß die Summe der Autokorrelationen von den zwei Sequenzen eine Kronecker Deltafunktion ist.
Durch Senden von zwei Pulssequenzen (z. B. viele Zyklen aufweisende Tonstöße), die auf entsprechende Weise phasen-(d. h. polaritäts-)codiert sind gemäß den Golay-codierten Sendesequenzen, ermöglicht die Korrelation von jedem der Bündel-summierten oder Bündel-summierten und demodulierten Signale mit seinem entsprechenden Golay-Code und die Summierung dieser Korrelationen eine Erhöhung im Signal/Rausch-Verhältnis SNR mit praktisch keiner Verschlechterung in der Bildauflösung oder im Kontrast oder eine Vergrößerung in der Auflösung ohne Verschlechterung im SNR oder Kontrast. In der Praxis treten Reichweiten-Seitenkeulen aufgrund von Gewebebewegung zwischen aufeinanderfolgenden Sendeaktivierungen auf, aber diese Verschlechterung des decodierten Signals ist gering für einen Fluß bei langsamer Geschwindigkeit.
Gemäß dem breiten Konzept der Erfindung kann die Ausgangsgröße des Bündelformers entweder ein HF-Signal oder seine I/Q-Komponenten sein. Vorzugsweise ist die Ausgangsgröße des Bündelformers teilweise decodiert, demoduliert und dann vollständig decodiert. Im Falle eines HF-Bündelformer-Ausgangssignals transformiert der Demodulator das teilweise decodierte HF-Signal in seine I/Q-Komponenten für eine Farbfluß-Verarbeitung. Wenn der Demodulator vor dem Decodierungsfilter ist, dann muß das Decodierungsfilter so ausgelegt sein, daß es die demodulierten Signale teilweise decodiert.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Signalverarbeitungskette für ein übliches Farbfluß-Ultraschall-Bildgebungssystem.
2 ist ein Blockdiagramm und zeigt den Eingang von einer Farbfluß-Ultraschall-Bildgebungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm und zeigt die Signalverarbeitungskette für eine Farbfluß-Ultraschall-Bildgebungseinrichtung gemäß dem in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 1 enthält die Signalverarbeitungs-Grundkette für eine Farbfluß-Bildgebungseinrichtung ein Ultraschall-Wandlerarray 2, das zum Senden von codierten Pulssequenzen aktiviert wird, die phasencodierte Tonstöße der Länge P aufweisen, die wiederholt bei der Pulswiederholungsfrequenz PRF aktiviert bzw. gesendet werden. Die HF-Rückkehrsignale werden durch die Wandlerelemente detektiert und von den entsprechenden Empfangskanälen in dem Bündelformer 4 empfangen. Der Bündelformer summiert die Daten der verzögerten Kanäle und gibt entweder HF- oder gleichphasige und Quadratur-(I/Q-)Daten ab. Die letztgenannte Alternative ist in 1 dargestellt.
In dem üblichen System werden die Frequenzen der Bündelformerausgangssignale durch einen Demodulator 6 ins Basisband verschoben. Die demodulierten I/Q-Komponenten werden in einem Eckendreherspeicher (Corner Turner Memory) 8 gespeichert, dessen Zweck darin besteht, Daten von möglicherweise verschachtelten (interleaved) Aktivierungen zu Puffern und die Daten als Vektoren von Punkten über den Aktivierungen bei einer gegebenen Reichweitenzelle abzugeben. Die Daten werden in ”schneller Zeit” oder sequentiell in Richtung der Reichweite (entlang eines Vektors) für jede Aktivierung empfangen. Die Ausgangsgröße des Eckendreherspeichers wird in ”langsamer Zeit” oder sequentiell durch Aktivierung für jede Reichweitenzelle neu geordnet. Die entstehenden ”langsamen” I/Q-Signalsamples werden durch entsprechende Wandfilter 10 geleitet, die irgendwelche Störanteile entsprechend dem stationären oder sich sehr langsam bewegenden Gewebe zurückweisen. Die gefilterten Ausgangsgrößen werden dann zu einem Parameter-Schätzglied 12 geleitet, das die Reichweitenzelleninformation in Autokorrelations-Zwischenparameter N, D und R(0) umsetzt. N und D sind der Zähler und der Nenner für die Autokorrelations-Gleichung, wie nachfolgend gezeigt:
wobei I_i und Q_i die demodulierten, ins Basisband umgesetzten Eingangsdaten für die Aktivierung i sind, und M ist die Zahl der Aktivierungen in dem Paket. R(0) ist als eine endliche Summe über der Anzahl von Aktivierungen in einem Paket wie folgt angenähert:
Ein Prozessor wandelt N und D in eine Größe und Phase für jede Reichweitenzelle um. Die verwendeten Gleichungen sind wie folgt:
Das Parameter-Schätzglied verarbeitet die Größen- und Phasenwerte in Schätzwerte der Leistung, Geschwindigkeit und Turbulenz. Die Phase wird verwendet, um die mittlere Doppler-Frequenz zu berechnen, die zu der Geschwindigkeit proportional ist, wie es nachfolgend gezeigt ist; R(0) und |R(T)| (Größe) werden zum Abschätzen der Turbulenz verwendet.
Die mittlere Doppler-Frequenz in Hertz wird aus der Phase von N und D und der Pulswiederholungszeit T erhalten:
Die mittlere Geschwindigkeit wird unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung für die Dopplerverschiebung berechnet. Da θ, der Winkel zwischen der Strömungsrichtung und der Abtastrichtung, nicht bekannt ist, wird cosθ mit 1,0 angenommen.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Parameter-Schätzglied nicht die mittlere Doppler-Frequenz als eine Zwischenausgangsgröße berechnet, sondern v direkt aus der von dem Prozessor abgegebenen Phase unter Verwendung einer Nachschlagetabelle berechnet.
Die Turbulenz kann im Zeitbereich als eine Reihenexpansion zweiter Ordnung der Varianz der mittleren Doppler-Frequenz berechnet werden. Der Ausdruck im Zeitbereich für die Turbulenz beinhaltet das Berechnen der Null-Verzögerungs- und Eins-Verzögerungs-Autokorrelationsfunktionen, R(0) bzw. R(T). Die exakten Autokorrelationsfunktionen werden durch endliche Summen über den bekannten Daten in der Anzahl von Aktivierungen in einem Paket approximiert:
Der mittlere Signalwert ϕ(R(T)) ist ein Schätzwert der mittleren Doppler-Frequenzverschiebung der strömenden Reflektoren, die ihrerseits proportional zu der mittleren Blutströmungsgeschwindigkeit ist. Das Varianzsignal σ² gibt die Frequenzverteilung der Fließsignalkomponente von dem Echosignal im Basisband an. Dieser Wert ist ein Maß der Strömungsturbulenz, da laminare Strömung einen sehr schmalen Geschwindigkeitsbereich hat, während turbulente Strömung eine Mischung von vielen Geschwindigkeiten ist. Um die Stärke des Signals von den strömenden Reflektoren anzugeben, gibt das Signal R(0) die Größe der zurückgekehrten Leistung in dem Doppler-verschobenen Fließsignal an.
Die Farb-Schätzwerte werden zu einem Scan-Wandler 14 gesendet, der die Farbbilder in das X-Y-Format für eine Videodarstellung umsetzt. Die Scan-gewandelten Einzelbilder (Frames) werden zu einem Video-Prozessor 16 geleitet, der im Grunde die Videodaten zu einer Display-Farbkarte für ein Video-Display kartiert. Die Farbfluß-Einzelbilder werden dann zu dem Video-Monitor 18 für eine bildliche Darstellung gesendet. Üblicherweise werden entweder die Geschwindigkeit oder die Leistung alleine dargestellt, oder die Geschwindigkeit wird in Verbindung mit entweder Leistung oder Turbulenz dargestellt. Die Systemsteuerung ist in einem Hauptcomputer (nicht gezeigt) zentriert, der Eingaben des Operators über ein Operator-Interface (z. B. eine Tastatur) aufnimmt und seinerseits die verschiedenen Untersysteme steuert.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 2 gezeigt. Für jede Sendeaktivierung wird jedes Wandlerelement 2' in der Sendeapertur mit einer codierten Pulssequenz gepulst, die von einem entsprechenden bipolaren Pulser 20 abgegeben wird. Die codierte Pulssequenz wird von einer codierten Sendesequenz abgeleitet, die durch Falten eines Sendecodes (z. B. ein Golay-Code) mit einer Basissequenz (z. B. einen viele Zyklen aufweisenden Tonstoß) gebildet wird. Für einen n-Digit-Sendecode weist die codierte Pulssequenz n Teile (chips) auf. Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung erzeugen die bipolaren Pulser eine Polaritäts-codierte Pulssequenz, in der die Phase von Pulsen, die mit +1 codiert sind, 0° beträgt, während die Phase von mit –1 codierten Pulsen 180° beträgt. Die codierte Sendesequenz zum Steuern der Phase von Pulsen, die von jedem bipolaren Pulser 20 abgegeben wird, wird in einen Sendesequenzspeicher 22 gespeichert.
Die bipolaren Pulser 20 treiben die Elemente 2' des Wandlerarrays 2 in der Weise, daß die erzeugte Ultraschallenergie in einen Richtstrahl bzw. ein Bündel für jede Sendeaktivierung bzw. -auslösung fokussiert wird. Um dies zu erreichen, werden den entsprechenden gepulsten Wellenformen, die von den Pulsern als Antwort auf die codierte Sendesequenz ausgegeben werden, Sendefokus-Zeitverzögerungen 24 gegeben. Durch geeignetes Einstellen der Sendefokus-Zeitverzögerungen in herkömmlicher Weise kann das Ultraschallbündel auf eine gewünschte Sendefokusposition fokussiert werden. Die codierten Pulssequenzen werden von den Pulsern über entsprechende Sende/Empfangs-(T/R)Umschalter 19 an die Wandlerelemente geliefert. Die T/R-Umschalter 19 sind üblicherweise Dioden, welche die Empfangselektronik vor den von der Sendeelektronik erzeugten hohen Spannungen schützen. Das Sendesignal bewirkt, daß die Dioden abschalten oder das Signal zum Empfänger begrenzen.
Nach jedem Senden werden die Wandlerelemente 2' in den Empfangsmodus umgeschaltet, um die zurücklaufenden Echos aufzunehmen, die von dem untersuchten Objekt zurückgestreut werden. Diese Rückkehrsignale werden entsprechenden Empfangskanälen 26 von dem Empfangsbündelformer zugeführt, was ebenfalls über die T/R-Umschalter 19 geschieht. Der Empfangsbündelformer verfolgt Echos unter der Regie von einer Hauptsteuerung (nicht gezeigt). Der Empfangsbündelformer erteilt dem empfangenen Echosignal die richtigen Empfangsfokus-Zeitverzögerungen 28 und summiert sie, um ein Echosignal zu liefern, das genau die gesamte Ultraschallenergie angibt, die von einer Folge von Reichweiten entsprechend einer bestimmten Sendefokalposition reflektiert wird. Gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel transformiert der Bündelformer das HF-Signal auch in seine I/Q-Komponenten mittels einer Hilbert-Bandpaß-Filterung in jedem Empfangskanal. Die I/Q-Komponenten werden dann in einem Empfangssummierer 30 für jede Sendeaktivierung summiert. Die Hilbert-Bandpaß-Filterung kann alternativ nach der Bündelsummierung durchgeführt werden.
Die I/Q-Komponenten für jede Sendeaktivierung werden dann angepaßt gefiltert durch ein entsprechendes Decodierungsfilter 32, das einen teilweise decodierten Puls gemäß der Erfindung abgibt. Für einen n-Digit-Sendecode ist das Decodierungsfilter 32 vorzugsweise ein FIR (von Finit Impuls Response) Filter mit n Filteranzapfungen zum Empfangen eines Satzes n Filterkoeffizienten aus einem Filterkoeffizienten-Speicher 34.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Filterkoeffizienten c₀, c₁, ... c_n-1 skalare Werte, die, wenn sie mit dem n-Digit-Sendecode gefaltet und dann mit dem komplementären Signal summiert sind, eine teilweise decodierte Pulssequenz erzeugen. [Die Filterkoeffizienten, wie die Sende- und Empfangs-Zeitverzögerungen und die codierten Sendesequenzen, können von der Hauptsteuerung geliefert werden.] Das geeignete Decodierungsfilter wird auf der Basis des Sendecodes, der Demodulationsfrequenz (wenn die Decodierung der Demodulation folgt) und der Größe des Heruntersampelns ausgelegt, das beim Empfang ausgeführt wird.
Die in 3 gezeigte Ultraschall-Bildgebungseinrichtung verwendet eine komplementäre Codeverarbeitung für eine Farbfluß-Bildgebung wie folgt. Anstelle des Sendens eines Paketes, das aus M Sendeaktivierungen besteht (z. B. ist jeder Puls ein aus vielen Zyklen bestehender Tonstoß), würde man ein Paket senden, das aus 2M Sendeaktivierungen besteht, wobei aufeinanderfolgende Sendepulse abwechselnd mit den entsprechenden Codes von dem komplementären (z. B. Golay-)Codepaar codiert werden, um abwechselnde codierte Pulssequenzen A und B zu bilden. Beispielsweise könnte die codierte Pulssequenz A durch Codieren einer Sequenz von n Sendepulssequenzen mit entsprechenden Digits bzw. Ziffern von einem ersten n-Digit-Sendecode und ein Codieren einer anderen Sequenz von n-Sendepulssequenzen mit entsprechenden Digits bzw. Ziffern von einem zweiten n-Digit-Sendecode gebildet werden, wobei die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind. Die Autokorrelation wird für jede Sendeaktivierung erreicht, indem das Decodierungsfilter 32 mit einem Empfangscode gleich dem Sendecode für diese Aktivierung geladen wird und dann eine angepaßte Filterung der Empfangssignale durchgeführt wird. Die autokorrelierten Sequenzen werden dann summiert, wobei entsprechende dezidierte Vektorsummierer 36 verwendet werden, und in einem Hochpaß gefiltert, wobei entsprechende Wandfilter 10 verwendet werden. Alternativ können die dualen Funktionen der Summierung von Golay-Codepaaren und der Hochpaß-Filterung durch entsprechende ”generalisierte” Wandfilter ausgeführt werden. Ein generalisiertes Wandfilter wird dadurch gebildet, daß die Filterkoeffizienten von einem üblichen Wandfilter dupliziert werden. Die summierten und einer Hochpaßfilterung unterworfenen Daten werden optional um einen Faktor von 2 in entsprechenden Dezimatoren 38 dezimiert. Die dezimierten oder undezimierten Daten werden dann in das Parameter-Schätzglied 12 eingegeben.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung aktiviert der Bündelformer 4 ein Paket von komplementären codierten Pulssequenzen A und B in abwechselnder Folge, d. h. A, B, A, B, .... Die Empfangssignale, die aus diesem Paket resultieren, können wie folgt bezeichnet werden:
A₁, B₁, A₂, B₂, A₃, B₃, ... A_M, B_M,
wobei A_i das Empfangssignal für die i-te Aktivierung des Codes A, B_i das Empfangssignal für die i-te Aktivierung des Codes B ist, die das Komplement von Code A ist, und 2M ist die Anzahl von Aktivierungen bzw. Auslösungen in einem Paket.
Von diesem Punkt gibt es zwei Fälle, die betrachtet werden müssen. Der erste Fall ist der, wo das Pulswiederholungsintervall (PRI) als die Zeit zwischen einer A-Aktivierung und der nächsten B-Aktivierung definiert werden kann (jede Aktivierung ist durch eine gewisse Zeit PRI getrennt). Diese PRI-Zeit ist so, daß es eine angemessene Empfangssignalkorrelation zwischen den A-Aktivierungen und B-Aktivierungen gibt, um eine Vektorsummierung der komplementären Codes auszuführen und eine angemessene Seitenkeulenaufhebung und Spitzensignalintegration zu erreichen, aber auch genug Dekorrelation zwischen den Aktivierungen, um eine angemessene Parameterabschätzung zu gestatten. Die PRF ist in diesem Fall die Frequenz, bei der jede einzelne Aktivierung aktiviert wird.
In diesem ersten Fall, wo die PRF die Frequenz ist, bei der die komplementär-codierten Pulssequenzen aktiviert werden, werden die I/Q-Komponenten der Empfangssignale in den Eckendreherspeicher 8 geladen. Es wird eine Vektorsummierung der aufeinanderfolgenden A- und B-Aktivierungen ausgeführt. Dies kann auf einem von zwei Wegen erreicht werden. Entweder kann ein dezimiertes Summierglied implementiert werden, oder das Wandfilter kann verwendet werden, um die Vektorsummierungs- und Wandfilterfunktionen zur gleichen Zeit auf wirksame Weise auszuführen.
Wenn ein dezidierter Vektorsummierer 36 (siehe 3) verwendet wird, dann wird der dezidierte Summierer auf jede Position entlang der Reichweite über den alternativen Aktivierungen in ”Langsamzeit” angewendet, so daß die Ausgangssamples von dem dezidierten Summierer für jede Position entlang der Reichweite sind: (A1 + B1), (B1 + A2), (A2 + B2), (B2 + A3), ..., (BM-1 + AM),(AM + BM).
Auf diese Weise ist die Anzahl von Abtastungen bzw. Samples in dem dezidierten Summierer 36 2M und die Anzahl der Abtastungen bzw. Samples aus dem dezidierten Summierer beträgt (2M – 1). Dann wird ein Wandfilter 10 auf die (2M – 1) summierten Samples für jede Position entlang der Reichweite angewendet, was wiederum in ”Langsamzeit” geschieht. In dem einfachsten Fall von einem (1, 0, –1) Wandfilter wird jeder Reichweitenpunkt gefiltert, um die folgenden entsprechenden Differenzsignale zu erzeugen, während auch die vorhergehende Summierung aufbewahrt wird: (A1 + B1) – (A2 + B2), (B1 + A2) – (B2 + A3), (A2 + B2) – (A3 + B3), (B2 + A3) – (B3 + A4), (AM-1 + BM-1) – (AM + BM).
(Es sind Klammern eingefügt worden, um die mathematischen Operationen deutlicher zu machen). Wenn das generalisierte Wandfilter verwendet wird, um sowohl die Vektorsummierungs- als auch Wandfilterungsfunktionen auszuführen, dann wird das generalisierte Wandfilter auf jede Position entlang der Reichweite über den Aktivierungen in ”Langsamzeit” angewendet. Das generalisierte Wandfilter wird durch Duplizieren der Filterkoeffizienten von einem konventionellen Wandfilter gebildet.
Im einfachsten Fall von einem konventionellen (1, –1)-Wandfilter wird das generalisierte Wandfilter Filterkoeffizienten (1, 1, –1, –1) haben. In diesem Fall wird jeder Reichweitenpunkt gefiltert, um die entsprechenden Differenzsignale zu erzeugen: (A1 + B1) – (A2 + B2), (B1 + A2) – (B2 + A3), (A2 + B2) – (A3 + B3), (B2 + A3) – (B3 + A4), ... (AM-1 + BM-1) – (AM + BM).
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß benachbarte Komplementärcode-Sequenzen addiert (vektorsummiert) und diese Vektorsummen dann hochpaßgefiltert (wandgefiltert) werden. Dies ist das gleiche Ergebnis, wie es in der vorhergehenden Situation erzielt wurde, wo die Summierung getrennt und vor der Wandfilterung ausgeführt wird. Obwohl zwei codierte Pulssequenzen für jede Sendeaktivierung erforderlich sind, aufgrund der Versetzung der codierten Pulssequenzen, muß die Gesamtzahl an Aktivierungen in dem Paket nur um die Anzahl von zusätzlichen Wandfilteranzapfungen erhöht werden, um die äquivalente Anzahl von Samples aus dem Wandfilter und in das Parameter-Schätzglied zu erhalten. Somit können die Bildraten genügend hoch gehalten werden, indem relativ kurze Wandfilter verwendet werden. Wiederum ist bei dieser Implementation das PRI als die Zeit zwischen A- und B-Aktivierungen (jede Aktivierung) definiert, und die PRF ist die Frequenz, bei der die komplementär-codierten Pulssequenzen aktiviert bzw. ausgelöst werden.
Der zweite Fall ist der, wo das PRI als das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden A-Aktivierungen (oder aufeinanderfolgenden B-Aktivierungen) definiert werden kann, und das Zeitintervall zwischen einer A-Aktivierung und der nächsten B-Aktivierung im wesentlichen die Rundlaufzeit ist, die kürzer als das PRI ist. Dieser Fall geht davon aus, daß es keine Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden A-Aktivierungen (oder aufeinanderfolgenden B-Aktivierungen) gibt, so daß eine ange messene Parameterabschätzung ausgeführt werden kann. Es gibt jedoch eine ausreichende Empfangssignalkorrelation zwischen einer A-Aktivierung und der nächsten B-Aktivierung, weil die Rundlaufzeit zwischen der A-Aktivierung und der nächsten B-Aktivierung klein genug ist, um eine gute Korrelation zwischen diesen Aktivierungen für eine Seitenkeulenaufhebung und eine Spitzensignalintegration beizubehalten. In diesem zweiten Fall ist die PRF die Frequenz, bei der die einzelnen codierten Pulssequenzen A- oder B-aktiviert werden. Wiederum ist das PRI zwischen aufeinanderfolgenden A-Aktivierungen und zwischen aufeinanderfolgenden B-Aktivierungen adäquat für eine Parameterabschätzung.
Wiederum werden die I/Q-Komponenten der Empfangssignale in den Eckendreherspeicher 8 geladen. Der dezidierte Vektorsummierer 36 kann in Verbindung mit einem konventionellen Wandfilter 10 verwendet werden, oder ein getrennter dezidierter Vektorsummierer muß nicht verwendet werden, und das Wandfilter kann generalisiert werden, um sowohl eine Summierung als auch eine Wandfilterung auszuführen. Die entstehenden Samples aus dem Wandfilter sind, auf der Basis des obigen Beispiels, wieder die gleichen wie in dem ersten Fall. Jedoch werden in diesem Fall nicht alle dieser Samples dem Parameterschätzglied präsentiert. Jedes zweite Differenzsignal muß durch einen Dezimator 38 (siehe 3) beseitigt werden, weil diese Signale [z. B. (B₁ + A₂) – (B₂ + A₃)] Summierungen haben, die nicht ausreichend korreliert sind, um eine angemessene Seitenkeulenaufhebung und Spitzensignalintegration zu erzielen. Als eine Folge stehen in diesem zweiten Fall weniger Samples für eine Parameterabschätzung zur Verfügung, und die Paketgröße müßte vergrößert werden, um die Anzahl von Samples in das Parameter-Schätzglied, die in dem ersten Fall erhalten wurden, wieder herzustellen.
Um die codierte Anregung bei einem digitalen Ultraschall-Scanner zu implementieren, kann die Codierung beim Senden einfach dadurch realisiert werden, daß der entsprechende komplementäre Sendecode mit einer gewünschten Basissequenz (z. B. [1, –1, 1, –1]) gefaltet wird. Beispielsweise werden für ungeradzahlige Sendeaktivierungen die Wandlerelemente mit einer codierten Pulssequenz A getrieben, die von den bipolaren Pulsern als Antwort auf eine codierte Sendesequenz [1, –1, 1, –1] [1, –1, 1, –1] abgegeben wird, die durch Falten des Golay-Codes [1, 1] mit der Basissequenz [1, –1, 1, –1] abgeleitet wird. Beim Empfang werden die bündelsummierten Signale teilweise decodiert über entsprechende FIR-Decodierungsfilter, deren Koeffizienten an den Golay-Code [1, 1] angepaßt sind. In ähnlicher Weise werden für geradzahlige Sendeaktivierungen die Wandlerelemente mit einer codierten Pulssequenz B getrieben, die von den bipolaren Pulsern als Antwort auf eine codierte Sendesequenz [1, –1, 1, –1][–1, 1, –1, 1] abgegeben wird, die durch Falten des Golay-Codes [1, –1] mit der Basissequenz [1, –1, 1, –1] abgeleitet wird. Beim Empfangen werden die bündelsummierten Signale teilweise decodiert über entsprechende FIR-Decodierungsfilter, deren Koeffizienten an den Golay-Code [1, –1] angepaßt sind.
Die Decodierungsfilter 32 (siehe 3) geben die entsprechenden teilweise decodierten Pulssequenzen an den Demodulator 6 ab. Diese decodierten I/Q-Signale werden durch den Demodulator 6 in der Frequenz verschoben. Ein Weg, um dies zu erzielen, besteht darin, das Eingangssignal mit einem komplexen Sinussignal e^i2πfdt zu multiplizieren, wobei f_d die erforderliche Frequenzverschiebung ist, um das Signalspektrum ins Basisband zu bringen. Die Vektorsummierer 36 empfangen die teilweise decodierten Pulssequenzen und bilden die Vektorsumme, um die vollständig decodierten, d. h. Puls-komprimierten, Signale zu bilden. Die Wandfilter 10 subtrahieren dann die Puls-komprimierten Signale, um wandgefilterte, Puls-komprimierte Signale zu formen. Optional wird die Ausgangsgröße des Bandfilters dezimiert. Die dezimierten oder nicht-dezimierten wandgefilterten, Puls-komprimierten Signale werden dann bei der Parameterabschätzung verwendet.
Die FIR-Decodierungsfilter 32 können in Software oder Hardware am Bündelformerausgang implementiert sein, wie es in 3 gezeigt ist, oder am Demodulatorausgang (nicht ge zeigt). Im letztgenannten Fall müssen die Koeffizienten des Decodierungsfilters an die demodulierten Signale angepaßt sein. In dem Fall, daß der Demodulator um diskrete Frequenzen f_d = k/2t_b, wobei k eine positive ganze Zahl ist und t_b die Dauer der Sendebasissequenz ist, wird das Sinussignal real und der Satz von Filterkoeffizienten wird in beide Decodierungsfilter für die I- und Q-Komponenten eingegeben, die somit ein reales Filter bilden. In dem Fall, daß f_d ≠ k/2t_b ist, empfangen die I- und Q-Decodierungsfilter unterschiedliche Sätze von Filterkoeffizienten und bilden somit ein komplexes Filter. Im letztgenannten Fall sind die Filterkoeffizienten an die entsprechende demodulierte Signalkomponente angepaßt.
Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Insbesondere können die Sendepulssequenzen Amplitudencodiert anstatt Phasen- oder Polaritäts-codiert sein. Zusätzlich können vielphasige Codes anstelle biphasiger Codes verwendet werden.

Claims

Einrichtung zur Bildgebung des Flusses von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend: ein Ultraschall-Wandlerarray (2), das eine Vielzahl von Wandlerelementen aufweist, eine mit dem Wandlerarray verbundene Sendeeinrichtung (20) zum Pulsen eines Satzes gewählter Wandlerelemente, die eine Sendeapertur bilden, mit einer ersten codierten Pulssequenz während erster und dritter Sendeaktivierungen und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während einer zweiten Sendeaktivierung, wobei die ersten bis dritten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert sind, die erste codierte Pulssequenz eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, die zweite codierte Pulssequenz eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist und die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, eine mit dem Wandlerarray verbundene Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen erster bis dritter bündelsummierter Signale nach den ersten bis dritten Sendeaktivierungen, eine Einrichtung (32) zum angepaßten Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, und zur angepaßten Filterung des zweiten bündelsummierten Signals unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um ein zweites teilweise decodiertes Signal zu bilden, eine Einrichtung (10) zum Formen eines ersten Wand-gefilterten, Puls-komprimierten Signals aus den ersten bis dritten teilweise decodierten Signalen, eine Einrichtung (12), die einen Flußparameter als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal abschätzt, um ein Fließbildsignal zu bilden, und eine Einrichtung (14–18) zum bildlichen Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fließparameter Energie ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Sendeeinrichtung (20) den Satz von gewählten Wandlerelementen, die die Sendeapertur bilden, mit der zweiten codierten Pulssequenz während einer vierten Sendeaktivierung pulst, wobei die vierte Sendeaktivierung an der gleichen Sendefokalposition fokussiert ist, die Empfangseinrichtung (26) im Anschluß an die vierte Sendeaktivierung ein viertes bündelsummiertes Signal bildet, die angepaßte Filtereinrichtung (32) das vierte bündelsummierte Signal unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten filtert, um ein viertes teilweise decodiertes Signal zu bilden, die Formungseinrichtung (10) ein zweites Wand-gefiltertes Puls-komprimiertes Signal aus den zweiten bis vierten teilweise decodierten Signalen bildet, und die den Fließparameter abschätzende Einrichtung (12) den Fließparameter als eine Funktion von wenigstens den ersten und zweiten Wand-gefilterten, Puls-komprimierten Signalen abschätzt, um das Fließbildsignal zu bilden.
Einrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fließparameter Geschwindigkeit ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, wobei der Fließparameter Varianz ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Formungseinrichtung (10) enthält: eine Einrichtung zum Vektorsummieren der ersten und zweiten teilweise decodierten Signale, um ein erstes Pulskomprimiertes Signal zu bilden, und zum Vektorsummieren der zweiten und dritten teilweise decodierten Signale, um ein zweites Puls-komprimiertes Signal zu bilden, und ein Hochpaß-Filter für eine Hochpaß-Filterung der ersten und zweiten Puls-komprimierten Signale, um das erste Wandgefilterte, Puls-komprimierte Signal zu bilden.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Formungseinrichtung ein generalisiertes Wandfilter aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 7, wobei das generalisierte Wandfilter Filterkoeffizienten [1, 1, –1, –1] aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Formungseinrichtung ein Wandfilter mit Filterkoeffizienten [1, 0, –1] aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Sendecodes ein Golay-Codepaar bilden.
Einrichtung zur Bildgebung des Flusses von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend: ein Ultraschall-Wandlerarray (2), das eine Vielzahl von Wandlerelementen aufweist, eine mit dem Wandlerarray verbundene Sendeeinrichtung (20) zum Pulsen eines Satzes gewählter Wandlerelemente, die eine Sendeapertur bilden, mit einer ersten codierten Pulssequenz während erster und dritter Sendeaktivierungen und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während zweiter und vierter Sendeaktivierungen, wobei die ersten bis vierten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert sind, die erste codierte Pulssequenz eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, die zweite codierte Pulssequenz eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist und die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, eine mit dem Wandlerarray verbundene Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen erster bis vierter bündelsummierter Signale nach den ersten bis vierten Sendeaktivierungen, eine Einrichtung (32) zum angepaßten Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, und zur angepaßten Filterung des zweiten und vierten bündelsummierten Signals unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um zweite und vierte teilweise decodierte Signale zu bilden, eine Einrichtung (10) zum Formen eines ersten Wandgefilterten, Puls-komprimierten Signals aus den ersten bis vierten teilweise decodierten Signalen, eine Einrichtung (12), die einen Flußparameter als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal abschätzt, um ein Fließbildsignal zu bilden, und eine Einrichtung (14–18) zum bildlichen Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei der Fließparameter Energie ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei: die Sendeeinrichtung (20) den Satz von gewählten Wandlerelementen, die die Sendeapertur bilden, mit der ersten codierten Pulssequenz während einer fünften Sendeaktivierung pulst und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während einer sechsten Sendeaktivierung pulst, wobei die fünften und sechsten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert ist, die Empfangseinrichtung (26) die fünften und sechsten bündelsummierten Signale im Anschluß an die fünften und sechsten Sendeaktivierungen bildet, die angepaßte Filtereinrichtung (32) das fünfte bündelsummierte Signal unter Verwendung des ersten Satzes von Filterkoeffizienten filtert, um ein fünftes teilweise decodiertes Signal zu bilden, und das sechste bündelsummierte Signal unter Verwendung des zweiten Satzes von Filterkoeffizienten filtert, um ein sechstes teilweise decodiertes Signal zu bilden, die Formungseinrichtung (10) ein zweites Wand-gefiltertes Puls-komprimiertes Signal aus den dritten bis sechsten teilweise decodierten Signalen bildet, und die den Fließparameter abschätzende Einrichtung (12) den Fließparameter als eine Funktion von wenigstens den ersten und zweiten Wand-gefilterten, Puls-komprimierten Signalen abschätzt, um das Fließbildsignal zu bilden.
Einrichtung nach Anspruch 13, wobei der Fließparameter Geschwindigkeit ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, wobei der Fließparameter Varianz ist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Formungseinrichtung (10) enthält: eine Einrichtung zum Vektorsummieren der ersten und zweiten teilweise decodierten Signale, um ein erstes Pulskomprimiertes Signal zu bilden, und zum Vektorsummieren der dritten und vierten teilweise decodierten Signale, um ein zweites Puls-komprimiertes Signal zu bilden, und ein Hochpaß-Filter für eine Hochpaß-Filterung der ersten und zweiten Puls-komprimierten Signale, um das erste Wandgefilterte, Puls-komprimierte Signal zu bilden.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Formungseinrichtung ein generalisiertes Wandfilter aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 17, wobei das generalisierte Wandfilter Filterkoeffizienten [1, 1, –1, –1] aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die Formungseinrichtung ein Wandfilter mit Filterkoeffizienten [1, 0, –1] aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Sendecodes ein Golay-Codepaar bilden.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Dezimator (38) zwischen der Formungseinrichtung (10) und der den Fließparameter schätzenden Einrichtung (12) angeordnet ist.
Verfahren zur Bildgebung von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend die Schritte: Erzeugen einer ersten codierten Pulssequenz, die eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, und einer zweiten codierten Pulssequenz, die eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist, wobei die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, Treiben der Wandlerelemente mit der ersten codierten Pulssequenz während einer ersten Sendeaktivierung, mit der zweiten codierten Pulssequenz während einer zweiten Sendeaktivierung und mit der ersten codierten Pulssequenz während einer dritten Sendeaktivierung, wobei die ersten bis dritten Sendeaktivierungen an einer Sendefokalposition fokussiert sind, Empfangen von ersten bis dritten Sätzen von Echosignalen von den Wandlerelementen im Anschluß an die ersten bis dritten Sendeaktivierungen, Bilden von ersten bis dritten bündelsummierten Signalen, die von den ersten bis dritten Sätzen der Echosignale abgeleitet sind, angepaßtes Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, angepaßtes Filtern des zweiten bündelsummierten Signals unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um ein zweites teilweise decodiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der ersten und zweiten teilweise decodierten Signale, um ein erstes Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der zweiten und dritten teilweise decodierten Signale, um ein zweites Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Hochpaß-Filtern der ersten und zweiten Puls-komprimierten Signale, um ein erstes Wand-gefiltertes, Puls-komprimiertes Signal zu bilden, maschinelles Abschätzen eines Fließparameters als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal, um ein Fließbildsignal zu bilden, und bildliches Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Fließparameter Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 22, ferner die Schritte enthaltend: Treiben von Wandlerelementen mit der zweiten codierten Pulssequenz während einer vierten Sendeaktivierung, wobei die vierte Sendeaktivierung an der Sendefokalposition fokussiert ist, Empfangen eines vierten Satzes von Echosignalen von dem zweiten Satz von Wandlerelementen, die die Empfangsapertur bilden, im Anschluß an die vierte Sendeaktivierung, Bilden eines vierten bündelsummierten Signals, das von dem vierten Satz von Echosignalen abgeleitet ist, angepaßtes Filtern des vierten bündelsummierten Signals unter Verwendung des zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, um ein viertes teilweise decodiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der dritten und vierten teilweise decodierten Signale, um ein drittes Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Hochpaß-Filtern der zweiten und dritten Puls-komprimierten Signale, um ein zweites Wand-gefiltertes, Puls-komprimiertes Signal zu bilden, maschinelles Abschätzen eines Fließparameters als eine Funktion von wenigstens den ersten und zweiten Wand-gefilterten Puls-komprimierten Signalen, um das Fließbildsignal zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Fließparameter Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Fließparameter Varianz ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die ersten und zweiten Sendecodes ein Golay-Codepaar bilden.
Verfahren zur Bildgebung von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend die Schritte: Erzeugen einer ersten codierten Pulssequenz, die eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, und einer zweiten codierten Pulssequenz, die eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist, wobei die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, Treiben der Wandlerelemente mit der ersten codierten Pulssequenz während einer ersten Sendeaktivierung, mit der zweiten codierten Pulssequenz während einer zweiten Sendeaktivierung, mit der ersten codierten Pulssequenz während einer dritten Sendeaktivierung, und mit der zweiten codierten Pulssequenz während einer vierten Sendeaktivierung, wobei die ersten bis vierten Sendeaktivierungen an einer Sendefokalposition fokussiert sind, Empfangen der ersten bis vierten Sätze von Echosignalen von den Wandlerelementen im Anschluß an die ersten bis vierten Sendeaktivierungen, Bilden der ersten bis vierten bündelsummierten Signale, die von den ersten bis vierten Sätzen der Echosignale abgeleitet sind, angepaßtes Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, angepaßtes Filtern der zweiten und vierten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um ein zweites und viertes teilweise decodiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der ersten und zweiten teilweise decodierten Signale, um ein erstes Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der dritten und vierten teilweise decodierten Signale, um ein zweites Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Hochpaß-Filtern der ersten und zweiten Puls-komprimierten Signale, um ein erstes Wand-gefiltertes, Puls-komprimiertes Signal zu bilden, maschinelles Abschätzen eines Fließparameters als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal, um ein Fließbildsignal zu bilden, und bildliches Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die ersten und dritten Sendeaktivierungen durch ein Pulswiederholungsintervall getrennt sind, die zweiten und vierten Sendeaktivierungen durch das Pulswiederholungsintervall getrennt sind, und die ersten und zweiten Sendeaktivierungen durch ein Rundwander- Zeitintervall getrennt sind, das kürzer als das Pulswiederholungsintervall ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Fließparameter Energie ist.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner die Schritte enthaltend: Treiben von Wandlerelementen mit der ersten codierten Pulssequenz während einer fünften Sendeaktivierung und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während einer sechsten Sendeaktivierung, wobei die fünften und sechsten Sendeaktivierungen an der Sendefokalposition fokussiert sind, Empfangen der fünften und sechsten Sätze von Echosignalen von dem zweiten Satz von Wandlerelementen, die die Empfangsapertur bilden, im Anschluß an die fünften und sechsten Sendeaktivierungen, Bilden fünfter und sechster bündelsummierter Signale, die von den fünften und sechsten Sätzen von Echosignalen abgeleitet sind, angepaßtes Filtern des fünften bündelsummierten Signals unter Verwendung des ersten Satzes von Filterkoeffizienten, um ein fünftes teilweise decodiertes Signal zu bilden, angepaßtes Filtern des sechsten bündelsummierten Signals unter Verwendung des zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, um ein sechstes teilweise decodiertes Signal zu bilden, Vektorsummieren der fünften und sechsten teilweise decodierten Signale, um ein drittes Puls-komprimiertes Signal zu bilden, Hochpaß-Filtern der zweiten und dritten Puls-komprimierten Signale, um ein zweites Wand-gefiltertes, Puls-komprimiertes Signal zu bilden, maschinelles Abschätzen eines Fließparameters als eine Funktion von wenigstens den ersten und zweiten Wand-gefilterten Puls-komprimierten Signalen, um das Fließbildsignal zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Fließparameter Geschwindigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Fließparameter Varianz ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die ersten und zweiten Sendecodes ein Golay-Codepaar bilden.
Einrichtung zur Bildgebung des Flusses von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend: ein Ultraschall-Wandlerarray (2), das eine Vielzahl von Wandlerelementen aufweist, eine mit dem Wandlerarray verbundene Sendeeinrichtung (20) zum Pulsen eines Satzes gewählter Wandlerelemente, die eine Sendeapertur bilden, mit einer ersten codierten Pulssequenz während erster und dritter Sendeaktivierungen und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während einer zweiten Sendeaktivierung, wobei die ersten bis dritten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert sind, die erste codierte Pulssequenz eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, die zweite codierte Pulssequenz eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist und die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, eine mit dem Wandlerarray verbundene Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen erster bis dritter bündelsummierter Signale nach den ersten bis dritten Sendeaktivierungen, eine Demodulationseinrichtung (6) zum Demodulieren der ersten bis dritten bündelsummierten Signale und zur Bildung der ersten bis dritten demodulierten Signale, eine Einrichtung (32) zum angepaßten Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, und zur angepaßten Filterung des zweiten bündelsummierten Signals unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um ein zweites teilweise decodiertes Signal zu bilden, eine Einrichtung (10) zum Formen eines ersten Wandgefilterten, Puls-komprimierten Signals aus den ersten bis dritten teilweise decodierten Signalen, eine Einrichtung (12), die einen Flußparameter als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal abschätzt, um ein Fließbildsignal zu bilden, und eine Einrichtung (14–18) zum bildlichen Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.
Einrichtung zur Bildgebung des Flusses von Ultraschall-Streuteilen, enthaltend: ein Ultraschall-Wandlerarray (2), das eine Vielzahl von Wandlerelementen aufweist, eine mit dem Wandlerarray verbundene Sendeeinrichtung (20) zum Pulsen eines Satzes gewählter Wandlerelemente, die eine Sendeapertur bilden, mit einer ersten codierten Pulssequenz während erster und dritter Sendeaktivierungen und mit einer zweiten codierten Pulssequenz während zweiter und vierter Sendeaktivierungen, wobei die ersten bis vierten Sendeaktivierungen an der gleichen Sendefokalposition fokussiert sind, die erste codierte Pulssequenz eine Funktion von einem ersten Sendecode gefaltet mit einer Basispulssequenz ist, die zweite codierte Pulssequenz eine Funktion von einem zweiten Sendecode gefaltet mit der Basispulssequenz ist und die ersten und zweiten Sendecodes komplementär sind, eine mit dem Wandlerarray verbundene Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen erster bis vierter bündelsummierter Signale nach den ersten bis vierten Sendeaktivierungen, eine Demodulationseinrichtung zum Demodulieren der ersten bis vierten bündelsummierten Signale und zur Bildung erster bis vierter demodulierter Signale, eine Einrichtung (32) zum angepaßten Filtern der ersten und dritten bündelsummierten Signale unter Verwendung eines ersten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den ersten Sendecode angepaßt sind, um erste und dritte teilweise decodierte Signale zu bilden, und zur angepaßten Filterung des zweiten und vierten bündelsummierten Signals unter Verwendung eines zweiten Satzes von Filterkoeffizienten, die an den zweiten Sendecode angepaßt sind, um zweite und vierte teilweise decodierte Signale zu bilden, eine Einrichtung (10) zum Formen eines ersten Wandgefilterten, Puls-komprimierten Signals aus den ersten bis vierten teilweise decodierten Signalen, eine Einrichtung (12), die einen Flußparameter als eine Funktion von wenigstens dem ersten Wand-gefilterten, Pulskomprimierten Signal abschätzt, um ein Fließbildsignal zu bilden, und eine Einrichtung (14–18) zum bildlichen Darstellen eines Bildes, das eine Funktion des Fließbildsignals ist.