DE69805484T2

DE69805484T2 - Verfahren zur Fokussierung eines Ultraschallsignals und Gerät für ein Ultraschallabbildungssystem

Info

Publication number: DE69805484T2
Application number: DE69805484T
Authority: DE
Inventors: Moo Ho Bae
Original assignee: Medison Co Ltd
Current assignee: Samsung Medison Co Ltd
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: KR100280197B1; KR19990039095A; EP0916966A1; JPH11221214A; JP3401199B2; US6231511B1; DE69805484D1; EP0916966B1

Description

Verfahren zum Fokussieren von Ultraschallsignalen und Vorrichtung für ein Ultraschall-Bildgebungssystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fokussieren von Ultraschallsignalen und eine Vorrichtung für ein Ultraschall-Bildgebungssystem, insbesondere ein Verfahren zum Fokussieren von Ultraschallsignalen und eine Vorrichtung zur Sende- und/oder Empfangs-Fokussierung eines in Richtung eines Objekts gesendeten Ultraschallsignals.
Gewöhnlich verwendet ein Ultraschall-Bildgebungssystem eine Ultraschallwelle, um in Form eines Schnittes die interne Struktur eines Objekts, wie eines menschlichen Körpers, sichtbar zu machen. Das Ultraschall-Bildgebungssystem beinhaltet eine Vorrichtung zum Fokussieren eines Ultraschallsignals und eine Bildgebungseinrichtung. Die Einrichtung zum Fokussieren des Ultraschallsignals emittiert ein Ultraschallsignal in Richtung eines Objekts und konvertiert das Ultraschallsignal, das an einer nichtzusammenhängenden Fläche akustischer Impedanz des Objekts reflektiert wurde, in ein elektrisches Signal. Die Bildgebungseinrichtung nutzt das elektrische Signal, um die interne Struktur des Objektes anzuzeigen. Beispiele für Ultraschall-Bildgebungssysteme sind in der EP 0 293 773 A und der EF 0 56 63 A offenbart.
Bei dem Ultraschall-Bildgebungssystem ist die Auflösung eines Ultraschallbildes einer der entscheidenden Faktoren für funktionelle Verbesserungen. Das System wird ständig weiterentwickelt, um die Auflösung zu verbessern. Im Falle des Ultraschallbildes ist die seitliche Auflösung schlechter als die Auflösung in axialer Richtung. Beim Festlegen der seitlichen Auflösung spielt die Fokussierung eine wichtige Rolle. Um die seitliche Auflösung zu verbessern, verwendet das Ultraschall-Bildgebungssystem als Sensor ein Wandler- Array mit einer Anzahl von Wandler-Elementen und führt eine Sende-Fokussierung und eine Empfangs-Fokussierung auf der Grundlage einer elektrischen Signalverarbeitung durch. Während der Empfangs-Fokussierung ist es möglich, eine dynamische Fokussierung zu verwenden, bei der die Position eines Brennpunktes schrittweise von einer Position in der Nähe des Wandler-Arrays zu einer weit entfernten Position bewegt wird, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle berücksichtigt wird. Die dynamische Fokussierung ergibt eine bessere seitliche Auflösung, als dies im Falle eines festen Brennpunkts möglich ist.
Im folgenden wird eine allgemeine Sende-Fokussierung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
In Fig. 1 ist die x-Achse parallel zur Ultraschall- Sendeebene eines Wandler-Arrays 10 und die z-Achse senkrecht zu dieser angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein Punkt, in dem eine Abtastzeile die Oberfläche eines bestimmten Wandler-Elements innerhalb des Wandler- Arrays 10 schneidet, als Ursprung (0,0) bezeichnet.
Das Wandler-Element, das im Ursprung angeordnet ist, ist als "Wandler-Element 0" bezeichnet. Die Abtastzeile verbindet den Mittelpunkt der Ultraschall-Sendefläche des "Wandler-Elements 0" mit einem Sende-Brennpunkt F, wobei ein Leitwinkel mit θ bezeichnet ist.
Damit die Ultraschallimpulse aller Wandler-Elemente den Sende-Brennpunkt F zeitgleich erreichen, sollte ein Wandler Element, das weiter entfernt vom Ursprung angeordnet ist, einen Ultraschallimpuls früher emittieren als ein Wandler-Element, das näher am Ursprung angeordnet ist. Beispielsweise sollte ein "Wandler-Element 3" einen Ultraschallimpuls um 13/v früher senden als das "Wandler-Element 0". Hierbei bezeichnet "v" die Geschwindigkeit der Ultraschallimpulse, "r" den Abstand zwischen Ursprung und Brennpunkt F und "1" die Abstands differenz zwischen dem Abstand r und dem Abstand r+1 der Ultraschall-Sendefläche des Wandler-Elements, das nicht im Ursprung angeordnet ist, zum Brennpunkt F. Auf diese Weise ergibt sich bei Verwendung des Leitwinkels θ, um den jede der als durchgezogene Linien dargestellten Abtastzeilen entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber der z-Achse gedreht ist, eine Sende-Verzögerungszeit td(x&sub1;) für eine Verzögerungseinheit, die einem an der Stelle x&sub1; befindlichen "Wandler-Element 1" zugeordnet ist, aus der folgenden Gleichung 1.
Es ist nicht möglich, den Verzögerungseinheiten einen negativen Wert für die Sende-Verzögerungszeit zuzuweisen. Deshalb ist es in der Praxis notwendig, alle Werte für die Sende-Verzögerungszeit in positive Zahlen umzuwandeln, indem ein positiver Wert zu den zu allen Wandler-Elementen gehörigen Werten für die Sende-Verzögerungszeit addiert wird.
Jedoch sei zum Zwecke einer einfachen Erläuterung angenommen, dass die Möglichkeit besteht, der Verzögerungseinheit einen negativen Wert für die Sende-Verzögerungszeit zuzuweisen. Außerdem sei ein momentaner Zeitpunkt, zu dem ein "Wandler-Element 0" einen Ultraschallpuls aussendet, als "0" definiert. Weiterhin lässt sich nach Ersetzen von "r" in Gleichung 1 durch vt/2 die Sende-Verzögerungszeit oder Empfangs-Verzögerungszeit für ein Wandler-Element mit der Mittelpunkts-Position x mittels der folgenden Gleichung 2 angeben.
Hierbei ist "t" die Zeit, die der Ultraschallpuls für ein Hin- und Zurücklaufen zwischen einem Wandler-Element und dem Brennpunkt F benötigt.
Wenn eine Sende-Verzögerung gemäß Gleichung 2 für jeden in einem Pulsgenerator (nicht gezeigt) erzeugten elektrischen Puls verwendet wird, bilden die durch die Wandler-Elemente in Richtung des Brennpunkts F gesendeten Ultraschallpulse die in Fig. 2 gezeigten Wellenkämme. Jeder der in Fig. 2 dargestellten Wellenkämme entsteht, weil die Wandler- Elemente einen vom Pulsgenerator ausgehenden Puls mit verschiedenen Sende-Verzögerungszeiten verzögern und das verzögerte Ergebnis aussenden.
Während der Sende-Fokussierung erreichen alle Ultraschallpulse den Brennpunkt F zur gleichen Zeit, und alle Ultraschallpulse, die den Brennpunkt F erreicht haben, besitzen die gleiche Phase. Auf diese Weise wird eine Amplitude oder Intensität der Ultraschallwelle im Brennpunkt F maximal. Allerdings erreichen die Ultraschallpulse die vom Brennpunkt F verschiedenen Bereiche A oder B nicht zur gleichen Zeit und weisen dort unterschiedliche Phasenlagen auf. Daher interferieren die Ultraschallpulse in den Bereichen A oder B auf destruktive Weise, und die Intensität der Ultraschallwelle in den Bereichen A oder B wird kleiner als im Brennpunkt F. Wenn der Abstand in seitlicher Richtung größer ist als in axialer Richtung, wird die Intensität der Ultraschallpulse in diesem Fall viel kleiner.
Die Auflösung ist als kombiniertes Ergebnis der vorstehend beschriebenen Sende-/Empfangs-Fokussierung festgelegt. Da der Brennpunkt während der Sende-Fokussierung festliegen sollte, ist die Empfangs-Fokussierung ideal. Sogar im Fall der Empfangs-Fokussierung ist die seitliche Auflösung in der Umgebung des Brennpunkts am besten und ist ansonsten relativ schlecht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Erzielen einer fokussierten Abtastzeile zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Erzielen einer fokussierten Abtastzeile bei einem Ultraschall- Bildgebungssystem mit einem Wandler-Array, das eine Mehrzahl von Wandler-Elementen aufweist, die zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind, wobei das Verfahren ein Erzeugen einer ersten Abtastzeile durch Senden einer ersten Ultraschall-Signalkette und ein Empfangen einiger oder aller an Punkten längs der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der ersten Signalkette beinhaltet und wobei eine zweite andere Abtastzeile durch Senden einer anderen zweiten Ultraschall-Signalkette erzeugt wird, einige oder alle von Punkten längs der ersten Abtastzeile reflektierten Signale der zweiten Signalkette empfangen werden und ein kombiniertes Signal für jeden der Punkte längs der ersten Abtastzeile aus den reflektierten Signalen der ersten und zweiten Kette gewonnen wird.
Das Senden der ersten Ultraschall-Signalkette kann beinhalten, dass die Elemente einer ersten Gruppe von Wandler- Elementen jeweils einen Ultraschallpuls aussenden. Das Senden der zweiten Ultraschall-Signalkette kann beinhalten, dass die Elemente einer zweiten Gruppe von Wandler- Elementen jeweils einen Ultraschallpuls aussenden. Wenigstens ein Wandler-Element kann zu beiden Gruppen von Wandler-Elementen gehören. Das Erzeugen der ersten und zweiten Abtastzeile kann abwechseln geschehen.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass eines der empfangenen Signale der ersten Signalkette, welches von einem Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurde, bei einem ersten vorbestimmten Wandler-Element gespeichert wird und dass eines der empfangenen Signale der zweiten Signalkette, welches vom gleichen Punkt reflektiert wurde, bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element gespeichert wird.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass dem empfangenen Signal der zweiten Signalkette eine Verzögerungszeit zugewiesen und das verzögerte Signal zu dem empfangenen Signal der ersten Signalkette addiert wird.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass an ersten und zweiten vorbestimmten Wandler-Elementen empfangene Signale, die von einem der Punkte längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurden, gespeichert werden.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass eine Signalankunfts-Verzögerungszeit für das erste vorbestimmte Wandler-Element berechnet wird und interpolierte Daten in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit erzeugt werden.
Die Berechnung der Signalankunfts-Verzögerungszeit kann ein Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden empfangenen Signals beim ersten vorbestimmten Wandler-Element und einem Empfang eines aus einem Signal der ersten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Referenzsignals bei dem zweiten vorbestimmten Wandler- Element beinhalten.
Die Berechnung der Signalankunfts-Verzögerungszeit-Daten kann beinhalten, dass die Signal-Verzögerungszeit unter Verwendung der Beziehung
bestimmt wird, in der t die Zeit ist, die ein Signal benötigt, um von dem einen Punkt längs der ersten Abtastzeile zurückzulaufen, in der Xf ein Versatz zwischen dem zweiten Wandlerelement, durch das die erste Abtastzeile verläuft, und einem dritten Wandler-Element ist, durch das die zweite Abtastzeile verläuft, in der Zf der Abstand zwischen dem dritten Wandler-Element und einem Brennpunkt auf der zweiten Abtastzeile ist, in der Xe ein Versatz zwischen dem ersten und zweiten Wandler-Element ist und v die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen bezeichnet, und dass die Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal addiert wird, um auf diese Weise ein Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass eine weitere Abtastzeile durch Senden einer weiteren Ultraschall-Signalkette erzeugt wird, dass bei dem ersten vorbestimmten Wandler Element ein weiteres empfangenes Signal empfangen wird, das aus einem Signal einer weiteren Kette von gesendeten Signalen besteht, das von dem Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurde, dass weitere Signalankunfts- Verzögerungszeit-Daten durch Bestimmung einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang des weiteren empfangenen Signals und dem Referenzsignal berechnet werden und dass die weitere Verzögerungszeit zu dem weiteren empfangenen Signal addiert wird, um auf diese Weise ein weiteres Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass das Zusatzsignal und das weitere Zusatzsignal addiert werden, um auf diese Weise ein Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element zu erzeugen.
Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass ein fokussiertes Signal Sfokussiert in Abhängigkeit von dem Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element bestimmt wird.
Das Verfahren kann weiterhin die Berechnung eines fokussierten Signals Sfokussiert beihalten, wobei des fokussierte Signal Sfokussiert unter Verwendung von
Sfokussiert (t) = (A(t, Xe, Xf)·s(t - td(t, Xf, Zf, Xe), Xf, Xe, Xf))
bestimmt wird, wobei A (t, Xe, Xf) einen Apodisationsfaktor bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung schafft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Fokussieren eines Ultraschallsignals mit einem Wandler-Array aus einer Mehrzahl von Wandler-Elementen, die zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind, einem Mittel zum Erzeugen einer ersten Abtastzeile durch Senden einer ersten Ultraschall-Signalkette und einem Mittel zum Empfangen einiger oder aller von Punkten längs der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der ersten Signalkette, mit Mitteln zum Erzeugen einer zweiten, anderen Abtastzeile durch Senden einer zweiten Ultraschall- Signalkette, Mitteln zum Empfangen einiger oder aller von den Punkten der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der zweiten Signalkette und Mitteln zum Erzielen eines kombinierten Signals für jeden Punkt längs der ersten Abtastzeile aus den reflektierten Signalen.
Das Mittel zum Erzeugen einer ersten Abtastzeile kann eine erste Gruppe von Wandler-Elementen aufweisen, die ihrerseits jeweils einen Ultraschallpuls emittieren. Das Mittel zum Erzeugen der zweiten Abtastzeile kann eine zweite Gruppe von Wandler-Elementen aufweisen, die jeweils einen Ultraschallpuls emittieren. Wenigstens ein Wandler-Element kann zu beiden Gruppen von Wandler-Elementen gehören. Die erste und zweite Abtastzeile können abwechselnd erzeugt werden.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Speichern eines der empfangenen Signale der ersten Signalkette, welches von einem der Punkte reflektiert wurde, bei einem ersten vorbestimmten Wandler-Element und Mittel zum Speichern eines der empfangenen Signale der zweiten Signalkette, welches von dem Punkt reflektiert wurde, bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element aufweisen.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Zuweisen einer Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal der zweiten Signalkette und Mittel zum Addieren des verzögerten Signals zu dem empfangenen Signal der ersten Signalkette aufweisen.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Speichern von beim ersten und zweiten vorbestimmten Wandler-Element empfangenen Signalen aufweisen, die von einem der Punkte längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurden.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zur Berechnung einer Signalankunfts-Verzögerungszeit für das erste vorbestimmte Wandler-Element und Mittel zum Erzeugen interpolierter Daten in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung aufweisen. Das Mittel zum Berechnen der Signalankunfts-Verzögerungszeit kann Mittel zum Bestimmen der Signalankunfts-Verzögerungszeit zwischen einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Signals bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element und einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Referenzsignals bei dem zweiten vorbestimmten Wandler Element aufweisen.
Das Mittel zum Berechnen der Signalankunfts-Verzögerungszeit-Daten kann Mittel zum Bestimmen der Signal-Verzögerungszeit unter Verwendung der Beziehung
aufweisen, in der t die Zeit ist, die ein Signal benötigt, um von dem einen Punkt längs der ersten Abtastzeile zurückzulaufen, in der Xf ein Versatz zwischen dem zweiten Wandler-Element, durch das die erste Abtastzeile verläuft, und einem dritten Wandler-Element ist, durch das die zweite Abtastzeile verläuft, in der Zf der Abstand zwischen dem dritten Wandler-Element und einem Brennpunkt auf der zweiten Abtastzeile ist, in der Xe ein Versatz zwischen dem ersten und zweiten Wandler-Element ist und v die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen bezeichnet, sowie Mittel zum Addieren der Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal, um auf diese Weise ein Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.
Die Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Erzeugen einer weiteren Abtastzeile durch Senden einer weiteren Ultraschall-Signalkette, Mittel zum Empfangen eines weiteren, aus einem Signal einer weiteren gesendeten Signalkette bestehenden Signals, das von dem einen Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurde, bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element, Mittel zum Berechnen weiterer Signalankunfts-Verzögerungszeit-Daten durch Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang des weiteren empfangenen Signals und des Referenzsignals und Mittel zum Addieren der weiteren Verzögerungszeit zu dem weiteren empfangenen Signal aufweisen, um so ein weiteres Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.
Die Vorrichtung kann darüber hinaus Mittel zum Summieren des Zusatzsignals und des weiteren Zusatzsignals aufweisen, um so ein Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler- Element zu erzeugen.
Die Vorrichtung kann darüber hinaus Mittel zum Bestimmen eines fokussierten Signals Sfokussiert in Abhängigkeit vom Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element aufweisen.
Die Vorrichtung kann darüber hinaus Mittel zum Berechnen eines fokussierten Signals Sfokussiert aufweisen, die weiterhin Mittel zum Bestimmen des fokussierten Signals Sfokussiert unter Verwendung der Beziehung
Sfokussiert (t) = (A(t, Xe, Xf)·s(t - td(t, Xf, Zf, Xe), Xf, Xe, Xf))
aufweisen, in der A(t, Xe, Xf) einen Apodisierungsfaktor bezeichnet.
Die Vorrichtung kann Empfängermittel mit einer Mehrzahl von Verstärkermitteln aufweisen, von denen jedes zum Verstärken einer Mehrzahl von Ultraschallsignalen, die an einem jeweiligen Wandler-Element empfangen werden, und zum Konvertieren der verstärkten Signale in digitale Signale angeordnet ist, kann weiterhin eine Mehrzahl von kanalinternen Prozessormitteln beinhalten, von denen jedes zum Empfangen und Speichern der digitalen Signale, zum Berechnen einer entsprechenden Zeitverzögerung für jedes digitale Signal und zum Anwenden der Zeitverzögerungen auf jedes gespeicherte digitale Signal vorgesehen ist, um auf diese Weise die Mehrzahl von Ultraschallsignalen, die an dementsprechenden Wandler-Element empfangen wurden, zu verstärken, und kann darüber hinaus Empfangs-Fokussiermittel zum Summieren von Ausgangsgrößen der Mehrzahl von kanalinternen Prozessormitteln aufweisen, um so ein fokussiertes Signal zu erzeugen.
Die Empfangs-Fokussierungsmittel können Apodisierungs- Berechnungsmittel zum Berechnen eines Apodisierungswertes für jedes kanalinterne Prozessormittel, Multipliziermittel zum Multiplizieren von Ausgangsgrößen jedes kanalinternen Prozessormittels mit dem entsprechenden Apodisierungswert zum Erzeugen einer Mehrzahl von Multiplikationsergebnissen und Addiermittel zum Addieren der Multiplikationsergebnisse aufweisen.
Jedes kanalinterne Prozessormittel kann eine Mehrzahl von Pufferspeichern zum Speichern digitaler Signale bezüglich eines Punktes auf einer bestimmten Abtastzeile für jede Abtastzeile, Schreibsteuerungsmittel zum Ausgeben von Schreibsteuerungssignalen an die Pufferspeicher zum Speichern digitaler Signale, Verzögerungs-Berechnungsmittel zum Berechnen von Verzögerungszeiten für gespeicherte Signale, Lesesteuerungsmittel zum Ausgeben von Lesesteuerungssignalen an die Pufferspeicher, um ein Lesen der dort gespeicherten digitalen Signale zu ermöglichen, Verzögerungs- Interpolierungsmittel zum Interpolieren von aus den Pufferspeichern gelesenen digitalen Signalen durch Verzögern von Signalen mittels Verzögerungszeiten, die von dem Verzögerungs-Berechnungsmittel berechnet wurden, sowie Apodisierungsmittel zum Anwenden von Gewichtungswerten auf die vom Verzögerungs-Interpolierungsmittel ausgegebenen verzögerten Signale und zum Addieren der gewichteten Werte aufweisen.
Das Apodisierungsmittel kann kanalinterne Apodisierungs- Berechnungsmittel zum Berechnen eines Apodisierungswertes für jedes vom Verzögerungs-Interpolierungsmittel ausgegebene verzögerte Signal, Multipliziermittel zum Multiplizieren von Ausgangsgrößen des Verzögerungs-Interpolierungsmittels mit dem entsprechenden Apodisierungswert zum Erzeugen einer Mehrzahl von kanalinternen Multiplikationsergebnissen und Addiermittel zum Addieren der kanalinternen Multiplikationsergebnisse aufweisen, um so einen Wert für eine entsprechende Abtastzeile zu erzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer vorbekannten Sende-Fokussierung in einem Brennpunkt F zur beispielhaften Erläuterung des Prinzips;
Fig. 2 die Ausbreitung von Ultraschallpulsen in Richtung eines Brennpunkts F bei einer vorbekannten Sende-Fokussierung;
Fig. 3 und 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Ultraschall-Fokussierung nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Darstellung zur vergleichenden Erörterung der Fälle, in denen von einem Wandler- Element entlang von Abtastzeilen L0 und L2 gesendete Ultraschallpulse den Zielpunkt erreichen und anschließend zum Wandler-Element zurückkehren;
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fokussieren von Ultraschallsignalen; und
Fig. 7 einen kanalinternen Prozessorbereich der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung.
Fig. 3 ist eine geometrische Darstellung zur Erläuterung einer Fokussierung von Ultraschall-Signalen gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 bezeichnen f&sub0; und f&sub2; Brennpunkte und P1. P1', P2, P3 und P4 stehen für Zielpunkte. Weiterhin bezeichnet 21 eine Länge der Strecke, die ein Ultraschallimpuls, der in Richtung eines Brennpunktes f&sub0; längs einer Abtastzeile L0 von einem "Wandler-Element 0" emittiert wurde, zurücklegen muss, bevor er einen Zielpunkt P1 erreicht. Z&sub2; bezeichnet die einem Zeitintervall entsprechende Länge der Strecke, die ein von einem "Wandler- Element 2" längs einer Abtastzeile L2 in Richtung eines Brennpunktes f&sub2; emittierter Ultraschallpuls zurücklegen muß, bevor er den Zielpunkt P1 erreicht. Zf bezeichnet die Länge der Strecke, die zurückzulegen ist, bevor ein von einem "Wandler-Element 2" längs einer Abtastzeile L2 in Richtung eines Brennpunkts f&sub2; emittierter Ultraschallimpuls den Brennpunkt f&sub2; erreicht, und Xf bezeichnet den Abstand zwischen dem "Wandler-Element 0" und dem "Wandler-Element 2".
Fig. 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Ausbreitung von Ultraschallimpulsen längs der Abtastzeilen L0 und L2 in Fig. 3 und zurück zum Zielpunkt P1. Der in Fig. 4 gezeigte Wellenzug (a) zeigt die Zeit, die vergeht, bevor der zum Brennpunkt f&sub0; auf der Abtastzeile L0 gesendete Ultraschallimpuls vom Zielpunkt P1 zu einem "Wandler-Element 0" zurückkehrt. Der Wellenzug (b) zeigt die Zeit, die vergeht, bevor der zum Brennpunkt f&sub2; gesendete Ultraschallimpuls vom Zielpunkt P1 zum "Wandler-Element 0" zurückkehrt.
"Wandler-Element -4" bis "Wandler-Element 4" innerhalb des Abschnitts "A" emittieren die Ultraschallpulse derart längs der Abtastzeile L0 in Richtung Brennpunkt f&sub0;, dass diese sende-fokussiert sind. "Wandler-Element -2" bis "Wandler- Element 6" innerhalb des Abschnitts "B" emittieren die Ultraschallpulse in Richtung des Brennpunkts f&sub2; derart längs der Abtastzeile L2, dass diese sende-fokussiert sind. Der längs der Abtastzeile L0 gesendete Ultraschallimpuls beginnt beim "Wandler-Element 0" und erreicht anschließend den Zielpunkt P1, nachdem die der Entfernung 21 entsprechende Zeit vergangen ist. Anschließend kehrt der Ultraschallimpuls zum "Wandler-Element 0" zurück, nachdem die dem Abstand Z&sub1; entsprechende Zeit vergangen ist. Der längs der Abtastzeile L2 gesendete Ultraschallimpuls beginnt am "Wandler-Element 2" und erreicht anschließend den Zielpunkt P1, nachdem die der zurückgelegten Entfernung Z&sub2; entsprechende Zeit vergangen ist. Nachdem der Ultraschallimpuls den Zielpunkt P1 erreicht hat, wird er vom "Wandler-Element 0" empfangen, wenn die der Entfernung Z&sub1; entsprechende Zeit vergangen ist. Die vom "Wandler Element 0" und vom "Wandler-Element 2" in Richtung des Brennpunktes f&sub0; gesendeten Ultraschallpulse erreichen den Brennpunkt f&sub0; aufgrund der Sende-Fokussierung zur gleichen Zeit. Daher entspricht die Zeit, die vergangen ist, wenn der vom "Wandler-Element 0" gesendete Ultraschallpuls den Punkt P1 erreicht, der Zeit, nach der der vom "Wandler Element 2" gesendete Ultraschallimpuls den Punkt P1' erreicht. Der vorstehende Zusammenhang ist in Fig. 3 anhand eines gestrichelten Kreises dargestellt, dessen Mittelpunkt mit dem Brennpunkt f&sub0; zusammenfällt.
Im Fall der beiden durch das "Wandler-Element 0" empfangenen Ultraschallimpulse, d. h. für den Ultraschallimpuls, der aus dem in Richtung des Sende-Brennpunkts f&sub0; längs der Abtastzeile L0 gesendeten Ultraschallimpuls hervorgeht, und für den Ultraschallpuls, der aus dem in Richtung des Sende- Brennpunkts f&sub2; längs der Abtastzeile L2 gesendeten Ultraschallimpuls hervorgeht, werden die jeweiligen Verzögerungszeiten derart angepasst, dass die empfangenen Ultraschallimpulse, die vom Zielpunkt P1 reflektiert wurden, zur gleichen Zeit addiert werden können. Auf diese Weise wird die Signalintensität des dem Zielpunkt P1 entsprechenden Ultraschallimpulses, der in Richtung des Sende-Brennpunktes f&sub0; gesendet und durch das "Wandler-Element 0" empfangen wurde, mittels des Ultraschallimpulses verstärkt, der in Richtung des Sende-Brennpunktes f&sub2; gesendet, am Zielpunkt P1 reflektiert und anschließend durch das "Wandler-Element 0" empfangen wurde.
Sobald die mittels der Sende-Fokussierung gewonnenen Signale aller Abtastzeilen synthetisiert worden sind, werden die vom endgültigen Zielpunkt reflektierten empfangenen Ultraschallimpulse bezüglich der Einhüllenden in ihren Phasenlage ausgerichtet und anschließend zu dieser addiert. Dementsprechend wird die dem Zielpunkt entsprechende Signalintensität verstärkt, während die zu den übrigen Punkten gehörenden Signalintensitäten nicht größer werden.
Mit Blick auf Fig. 3 wird im folgenden die Verzögerungszeit beschrieben, die zum Verstärken der Signalintensität notwendig ist. Bezogen auf das "Wandler-Element 0", das "Wandler Element 2" und den Zielpunkt P1 ist die folgende Gleichung 3 erfüllt:
Unter Verwendung der Beziehung Z&sub1; = vt/2 lässt sich die Gleichung 3 durch die folgende Gleichung 4 ersetzen:
Die Gleichung 4 liefert die Verzögerungszeit des vom Zielpunkt P1 am "Wandler-Element 0" empfangenen Ultraschallpulses bezüglich des vom "Wandler-Element 2" längs der Abtastzeile L2 in Richtung des Brennpunktes f&sub2; gesendeten Ultraschallimpulses.
Wenn Ultraschallsignale synthetisiert werden, nachdem Ultraschallimpulse gesendet und empfangen worden sind, ist es nicht notwendig, die durch Sende-Fokussierung längs der mehreren benachbarten Abtastzeilen erhaltenen Signale im selben Verhältnis zueinander zu summieren. Es gibt mehrere Verfahren, um die seitliche Auflösung zu verbessern. Eines davon ist der Einsatz einer Gewichtung. Beispielsweise sei angenommen, dass die Gewichtung des Rückkehr-Signals des in Richtung eines Brennpunktes längs der Abtastzeile L0 emittierten Signals gleich "1" ist. Dann ist definiert, dass die Gewichtung des Rücklauf-Signals des in Richtung des Sende-Brennpunkts längs der Abtastzeile L2 emittierten Signals gleich "0,7" ist, dass die Gewichtung des Rücklauf- Signals des in Richtung des Sende-Brennpunkts längs der weiteren Abtastzeile L3 emittierten Signals gleich "0,5" ist, wonach die beiden Gewichtungswerte addiert werden. Dieses zur Strahlbildung verwendete Verfahren heißt Apodisation. Durch einen sinnvollen Einsatz der Apodisation ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die seitliche Auflösung zu verbessern.
Der vorstehend beschriebene Fall berücksichtigt lediglich den Empfang des "Wandler-Elementes 0" für die Abtastzeile L0. Jedoch können auch die benachbarten Wandler-Elemente (z. B. "Wandler-Element -4" bis "Wandler-Element 4" in Fig. 3), die zur Sende-Fokussierung bezüglich des Brennpunktes f&sub0; längs der Abtastzeilen L0 beitragen, zur Verstärkung der Signalintensität bezüglich aller möglichen Zielpunkte längs der Abtastzeile L0 verwendet werden.
Beispielsweise ist ein Signal, das am "Wandler-Element 0" empfangen wurde, nachdem es längs der Abtastzeile L0 gesendet wurde, als ein "Referenzsignal" definiert. Das längs der Abtastzeile L2 gesendete Signal wird vom "Wandler- Element 1" empfangen und anschließend gespeichert. Dem gespeicherten Signal wird eine passende Verzögerungszeit zugewiesen. Das verzögerte Signal wird zum Referenzsignal addiert, um so das von einem Zielpunkt längs der Abtastzeile L0 gewonnene Referenzsignal zu verstärken. Vorzugsweise liegt der Zielpunkt nicht fest, sondern bewegt sich mit der Ausbreitung des Ultraschallimpulses längs der Abtastzeile L0. Auf diese Weise wachsen die Signale vom Objekt, die von allen gewünschten Zielpunkten längs der Abtastzeile L0 gewonnen werden, aufgrund konstruktiver oder verstärkender Interferenz, wohingegen die Signale von den anderen Punkten aufgrund destruktiver Interferenz kleiner werden, so dass die Auflösung verbessert wird.
Fig. 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Verzögerungszeit, die auf den am benachbarten "Wandler-Element -1" empfangenen Ultraschallimpuls angewandt wird, um den am "Wandler-Element 0" empfangenen Ultraschallimpuls zu verstärken. Zur besseren Übersichtlichkeit verläuft die Sende- Abtastzeile L2 ausgehend vom Punkt (Xf, 0) durch den Brennpunkt f&sub2;, während (Xi, Zf) die Koordinaten des Brennpunkts f&sub2; sind. Weiterhin ist ein Wandler-Element, das den Ultraschallpuls empfängt, im Punkt (Xe, 0) angeordnet. Die schließlich fokussierbare Abtastzeile verläuft durch den Ursprung (0, 0)und ist mit L0 bezeichnet. Um den am "Wandler-Element 0" vom Zielpunkt P1 empfangenen Ultraschallpuls zu verstärken, wird die zu dem am "Wandler- Element -1" empfangenen Ultraschallimpuls addierte Zeit wie folgt ausgedrückt:
Hierin lassen sich Zt und rr mit Hilfe der folgenden Gleichungen 6 ausdrücken:
Somit lässt sich die Verzögerungszeit mittels der folgenden Gleichung 7 darstellen:
Ersetzen von P1 mit Zp = vt/2 liefert die folgende Gleichung 8:
Wenn der durch das im Punkt (Xe, 0) angeordnete "Wandler- Element -1" empfangene Ultraschallimpuls mit s(t, Xf, Zf, Xe) bezeichnet ist, lässt sich das endgültig resultierende Signal Sfokussiert(t) bezüglich des Zielpunktes P1 mit Hilfe der folgenden Gleichung 9 ausdrücken.
Sfokussiert (t) = (A(t, Xe, Xf)·s(t - td(t, Xf, Zf, Xe), Xf, Xe, Xf)) (9)
Hierin ist A(t, Xe, Xf) der zuvor beschriebene Apodisationsfaktor und verwendet jeweils eine geeignete Funktion für t, Xe und Xf. Das Zeichen " " steht für eine Summenbildung über alle Sende-Abtastzeilen, die den Empfang des Ultraschallimpulses bezüglich des Zielpunktes P1 ermöglichen. " " steht für eine Summenbildung über alle Wandler- Elemente, die den am Zielpunkt P1 reflektierten Ultraschallimpuls empfangen. Wie vorstehend beschrieben, ist t auch in diesem Fall beim Senden eines Impulses immer "0".
Auch erfolgt die Summation über Xe und Xf, während Xe und Xf in einem geeigneten Intervall innerhalb eines geeigneten Bereichs variiert werden. Um die vorstehend beschriebene Fokussierung durchzuführen, werden selbst im Falle einer einzigen fokussierten Abtastzeile Signale innerhalb eines bestimmten Bereichs bezüglich einer Anzahl von Werten für Xe und Xf benötigt. Wenn sich jedoch die Position der schließlich fokussierten Abtastzeile langsam aus der vorherigen Position heraus bewegt, können die meisten Signale ohne Veränderung übernommen werden. Einige Signale werden in diesem Fall lediglich hinzugefügt oder ein Teil der Signale wird (aus der Summation) gelöscht. Vorstehend wurde zur Erleichterung der Erklärung der Fall beschrieben, indem die letztendlich zu fokussierende Abtastzeile festliegt. Jedoch kann die letztendlich fokussierende Abtastzeile auch verschoben werden, wobei in diesem Fall die x-Achse der Gleichungen parallel hierzu mitverschoben werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Fokussiereinrichtung für ein Ultraschall- Bildgebungssystem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die in einem Sender 20 generierten elektrischen Pulse liegen an den entsprechenden Wandler- Elementen eines Wandler-Arrays 10 an. In diesem Fall weist jeder der elektrischen Pulse eine entsprechende unterschiedliche Zeitverzögerung auf, die je nach Anordnung eines Wandler-Elements gewählt ist, um auf diese Weise eine seitliche Sende-Fokussierung durchzuführen. Die Wandler- Elemente emittieren einen durch die Spannung der elektrischen Pulse bestimmten Ultraschallimpuls. Die Ultraschallimpulse werden in Richtung eines Objekts gesendet und anschließend von einem Punkt des Objekts reflektiert. Anschließend erreichen die reflektierten Ultraschallimpulse die Wandler-Elemente des Wandler-Arrays 10 und werden in elektrische Signale umgewandelt. Ein Empfänger 40, der eine Mehrzahl von Verstärkern enthält, verstärkt die Ultraschallimpulse am Ausgang der Wandler-Elemente in geeigneter Weise und konvertiert die verstärkten Ergebnisse in digitale Signale. Jeder kanalinterne Prozessor 50 empfängt das digitale Signal jedes Verstärkers des Empfängers 40, speichert es zu jedem Sendezeitpunkt separat und führt eine Operation durch, die der Summation ( ) über Xf in der vorstehenden Gleichung 9 entspricht.
Ein Empfangs-Fokussierungsbereich 60 beinhaltet Multiplizierer 62, einen Addierer 64 und einen kanalinternen Apodisations-Rechner 66. Jeder der Multiplizierer 62 multipliziert die Ausgangsdaten des zugehörigen kanalinternen Prozessors 50 mit einem Apodisationswert, der von dem kanalinternen Apodisations-Rechner 66 geliefert wird, und leitet das Ergebnis der Multiplikation an den Addierer 64 weiter. Der Addierer 64 addiert die von dem Multiplizierer 62 gelieferten Daten und übergibt den resultierenden fokussierten Endwert an eine Anzeige 70. Die Anzeige 70 zeigt fokussierte Endwerte in Form eines fokussierten Ultraschallsignals auf einem Monitor 80 an.
Fig. 7 zeigt den detaillierten Aufbau des in Fig. 6 dargestellten kanalinternen Prozessors 50. Der kanalinterne Prozessor 50 weist eine Mehrzahl von Pufferspeichern 51 auf. Jeder Pufferspeicher 51 empfängt von dem Empfänger 40 mit Radiofrequenz (RF) gelieferte Daten, die in ein digitales Signal des empfangenen Ultraschallimpulses umgewandelt werden, und speichert sequenziell Daten mit Radiofrequenz (RF) nach Maßgabe eines zugehörigen Schreib-Steuerteils 53. Jeder Pufferspeicher 51 liefert die gespeicherten Daten an einen Verzögerungs-Interpolator 52, der durch ein Lese- Steuerteil 54 gesteuert ist. Die Lese-Steuerteile 54 sind derart angeordnet, dass jedem Pufferspeicher 51 jeweils ein Lese-Steuerteil zugeordnet ist. Jedes Lese-Steuerteil 54 liest die in einem zugehörigen Pufferspeicher 51 gespeicherten Daten gemäß einem Grad der Verzögerung, die durch einen Fokussierverzögerungs-Rechner 55 angewandt wurde. Jeder Pufferspeicher 51 beinhaltet eine Mehrzahl von statischen RAMs (SRAM), wobei abwechselnd ein SRAM die RF-Daten speichert und ein anderes SRAM die zuvor gespeicherten RF- Daten ausgibt. Auf diese Weise gibt es keine gegenseitige Behinderung von Schreib- und Lesevorgängen. Während des Lesens werden die Daten nicht verändert.
Der Fokussierverzögerungs-Rechner 55 berechnet Verzögerungszeiten unter Verwendung der vorstehenden Gleichung 8, um die im Pufferspeicher 51 gespeicherten Daten zu fokussieren. Die Verwendung der Gleichung 8 entspricht im wesentlichen der Verfahrensweise eines der vorbekannten digitalen Fokussierverfahren. Beispielsweise wird die in Gleichung 8 angegebene Fokussier-Verzögerungszeit durch ein Abtastintervall geteilt, welches für die Analog-Digital- Umwandlung im Empfänger 40 verwendet wird, um sie in einen ganzzahligen Anteil und einen nicht-ganzzahligen Anteil zu zerlegen. Der Fokussierverzögerungs-Rechner 55 berechnet eine Leseadresse aus Daten des ganzzahligen Anteils und gibt die berechnete Leseadresse an das Lese-Steuerteil 54 aus, das der Leseadresse zugeordnet ist. Der Fokussierverzögerungs-Rechner 55 liefert Daten des nicht-ganzzahligen Anteils an einen zugeordneten Verzögerungs-Interpolator 52. Jedes Lese-Steuerteil 54 liest die Daten eines zugehörigen Pufferspeichers 51 unter Benutzung der zugehörigen Leseadresse und gibt die gelesenen Daten an einen zugeordneten Verzögerungs-Interpolator 52 aus. Jeder Verzögerungs- Interpolator 52 verzögert und interpoliert die vom zugehörigen Pufferspeicher 51 ausgegebenen Daten gemäß den vom Fokussierverzögerungs-Rechner 55 gelieferten nicht- ganzzahligen Daten, um auf diese Weise die zeitverzögerten und interpolierten Daten zu generieren. Zu diesem Zweck bestimmt der Verzögerungs-Interpolator 52 mehrere Daten, die der nicht-ganzzahligen Datenausgabe des Fokussierverzögerungs-Rechners 55 entsprechen, indem er die vom zugehörigen Pufferspeicher 51 gelieferten Daten verwendet und die bestimmten Daten interpoliert. Auf diese Weise kann der Verzögerungs-Interpolator 52 die vom Pufferspeicher 51 ausgegebenen Daten um ein passendes Zeitintervall verzögern, das der vom Fokussierverzögerungs-Rechner 55 berechneten Verzögerung entspricht. Die vom Verzögerungs-Interpolator 52 generierten Daten werden an den Apodisationsbereich 90 ausgegeben. Jeder Multiplizierer 92 des Apodisationsbereichs 90 multipliziert die Daten, die von dem zugehörigen Verzögerungs-Interpolator 52 geliefert werden, mit dem entsprechenden Apodisationswert, der in dem kanalinternen Apodisationswert-Rechner 96 berechnet wurde. Alle vorstehend beschriebenen Vorgänge finden in dem jeder Sende-Abtastzeile zugeordneten Bereich gleichzeitig statt. Die generierten interpolierten Daten gelangen über einen zugehörigen Multiplizierer 92 zum Addierer 94. Der Addierer 94 addiert die von dem Multiplizierer 92 ausgegebenen Signale und liefert das fokussierte Endsignal.
Vorstehend wurde zwecks einer vereinfachten Darstellung der vorliegenden Erfindung lediglich der Fall θ = 0 für das lineare Wandler-Array beschrieben, d. h. eine Strahlsteuerung findet nicht statt. Jedoch kann das selbe Verfahren prinzipiell auch auf alle anderen Fokussiervorgänge angewendet werden. Beispielsweise lässt sich das vorstehend beschriebene Verfahren auf ein konvexes Array, ein Steuer-Array und ein zweidimensionales Array anwenden. Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, einen in Fig. 2 gezeigten Brennpunkt hinter einem Wandler-Array anzuordnen, so dass von dem Wandler-Array emittierte Ultraschallimpulse ein divergierendes Wellenfeld bilden. Erfindungsgemäß erfolgt ein Sendevorgang im Wechsel mit einer Veränderung eines Brennpunkts. Mit jedem Sendevorgang ist ein Empfang durch alle Wandler-Elemente und ein Speichern empfangener Daten verbunden, woraufhin eine Fokussierung unter Verwendung des gespeicherten Signals durchgeführt wird. Auf diese Weise werden alle Signale benutzt, die aufgrund durchgeführter Sende-Fokussierung längs einer Anzahl benachbarter Abtastzeilen gewonnen werden, um so einen Effekt zu erzielen, wie er in dem Fall aufträte, dass Brennpunkte in allen Punkten der zu empfangenden Abtastzeile existierten.

Claims

1. Verfahren zum Erzielen einer fokussierten Abtastzeile bei einem Ultraschall-Bildgebungssystem mit einem Wandler-Array, das eine Mehrzahl von Wandler-Elementen aufweist, die zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind, wobei das Verfahren ein Erzeugen einer ersten Abtastzeile durch Senden einer ersten Ultraschall-Signalkette und ein Empfangen einiger oder aller an Punkten längs der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der ersten Signalkette beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite, andere Abtastzeile durch Senden einer anderen, zweiten Ultraschall- Signalkette erzeugt wird, dass einige oder alle von Punkten längs der ersten Abtastzeile reflektierten Signale der zweiten Signalkette empfangen werden und dass ein kombiniertes Signal für jeden der Punkte längs der ersten Abtastzeile aus den reflektierten Signalen der ersten und zweiten Kette gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Senden der ersten Ultraschall-Signalkette eine erste Gruppe von Wandler-Elementen verwendet wird, von denen jedes einen Ultraschallimpuls aussendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Senden der zweiten Ultraschall-Signalkette eine zweite Gruppe von Wandler-Elementen verwendet wird, von denen jedes einen Ultraschallpuls aussendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wandler-Element zu beiden Gruppen von Wandler-Elementen gehört.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Abtastzeilen abwechselnd erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei weiterhin eines der empfangenen Signale der ersten Signalkette, welches von einem Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurde, bei einem ersten vorbestimmten Wandler Element gespeichert wird und wobei eines der empfangenen Signale der zweiten Signalkette, welches vom gleichen Punkt reflektiert wurde, bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element gespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei weiterhin dem empfangenen Signal der zweiten Signalkette eine Verzögerungszeit zugewiesen wird und wobei das verzögerte Signal zu dem empfangenen Signal der ersten Signalkette addiert wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei weiterhin an ersten und zweiten vorbestimmten Wandler- Elementen empfangene Signale, die von einem Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurden, gespeichert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei weiterhin eine Signalankunfts-Verzögerungszeit für das erste vorbestimmte Wandler-Element berechnet wird und interpolierte Daten in Abhängigkeit von der Verzögerungszeit erzeugt werden.

10. verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Signalankunfts-Verzögerungszeit ein Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden empfangenen Signal beim ersten vorbestimmten Wandler-Element und einem Empfang eines aus einem Signal der ersten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Referenzsignals bei dem zweiten vorbestimmten Wandler-Element beinhaltet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Signalankunfts-Verzögerungszeit beinhaltet:

- eine Bestimmung der Signal-Verzögerungszeit mittels der Beziehung

in der t die Zeit ist, die ein Signal benötigt, um von dem Punkt längs der ersten Abtastzeile zurückzulaufen, in der Xf ein Versatz zwischen dem zweiten Wandlerelement, durch das die erste Abtastzeile verläuft, und einem dritten Wandler-Element ist, durch das die zweite Abtastzeile verläuft, in der Zf der Abstand zwischen dem dritten Wandler-Element und einem Brennpunkt auf der zweiten Abtastzeile ist, in der Xe ein Versatz zwischen dem ersten und zweiten Wandler-Element ist und v die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen bezeichnet und

- ein Addieren der Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal, um auf diese Weise ein Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei weiterhin eine weitere Abtastzeile durch Senden einer weiteren Ultraschall- Signalkette erzeugt wird, weiterhin bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element ein weiteres Signal empfangen wird, das aus einem Signal einer weiteren Kette von gesendeten Signalen besteht, das von dem Punkt längs der ersten Abtastzeile reflektiert wurde, weiterhin weitere Signalankunfts-Verzögerungszeit-Daten durch Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang des weiteren empfangenen Signals und dem Referenzsignal berechnet werden und die weitere Verzögerungszeit zu dem weiteren empfangenen Signal addiert wird, um auf diese Weise ein weiteres Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei weiterhin das Zusatzsignal und das weitere Zusatzsignal addiert werden, um auf diese Weise ein Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element zu erzeugen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei weiterhin ein fokussiertes Signal Sfokussiert in Abhängigkeit von dem Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element bestimmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Berechnung eines fokussierten Signals Sfokussiert eine Bestimmung des fokussierten Signals Sfokussiert mittels der Beziehung

Sfokussiert (t) = (A(t, Xe, Xf)·s(t - td(t, Xf, Zf, Xe), Xf, Xe, Xf))

beinhaltet, in der A(t, Xe, Xf) einen Apodisierungsfaktor bezeichnet.

16. Vorrichtung zum Fokussieren eines Ultraschallsignals mit einem Wandler-Array (10) aus einer Mehrzahl von Wandler-Elementen (Wandler-Elemente -5, ..., -1, 0, 1, ..., 7), die zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen ausgebildet sind, einem Mittel zum Erzeugen einer ersten Abtastzeile (L0) durch Senden einer ersten Ultraschallsignalkette und einem Mittel zum Empfangen einiger oder aller von Punkten (P1, P2) längs der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der ersten Signalkette, gekennzeichnet durch Mittel zum Erzeugen einer zweiten, anderen Abtastzeile (L2) durch Senden einer zweiten Ultraschall-Signalkette, Mittel zum Empfangen einiger oder aller von den Punkten der ersten Abtastzeile reflektierter Signale der zweiten Signalkette und Mittel zum Erzielen eines kombinierten Signals für jeden Punkt längs der ersten Abtastzeile aus den reflektierten Signalen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen der ersten Abtastzeile (L0) eine erste Gruppe von Wandler-Elementen (Wandler- Elemente -4, ..., 0, ..., 4) aufweist, von denen jedes einen Ultraschallpuls aussendet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen der zweiten Abtastzeile (L2) eine zweite Gruppe von Wandler-Elementen (Wandler- Elemente -2, -1, 0, ..., 6) aufweist, von denen jedes einen Ultraschallimpuls aussendet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wandler-Element beiden Gruppen von Wandler-Elementen angehört.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Abtastzeile (L0, L2) abwechselnd erzeugbar sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20 mit einem Mittel zum Speichern eines der empfangenen Signale der ersten Signalkette, welches von einem (P1) der Punkte (P1, P2) reflektiert wurde, bei einem ersten vorbestimmten Wandler-Element (Wandler-Element 0 und einem Mittel zum Speichern eines der empfangenen Signale der zweiten Signalkette, welches von dem einen (P1) der Punkte (P1, P2) reflektiert wurde, bei dem ersten vorbestimmten Wandler-Element (Wandler Element 0).

22. Vorrichtung nach Anspruch 21 mit einem Mittel zum Zuweisen einer Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal der zweiten Signalkette und einem Mittel zum Addieren des verzögerten Signals zu dem empfangenen Signal der ersten Signalkette.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22 mit einem Mittel zum Speichern von bei einem ersten (Wandler- Element -1) und einem zweiten (Wandler-Element 0) vorbestimmten Wandler Element empfangenen Signalen, die von einem (P1) der Punkte (P1, P2) längs der ersten Abtastzeile (L0) reflektiert wurden.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23 mit einem Mittel zum Berechnen einer Signalankunfts-Verzögerungszeit td für das erste vorbestimmte Wandler-Element (Wandler-Element -1) und einem Mittel zum Erzeugen interpolierter Daten in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Berechnen der Signalankunfts- Verzögerungszeit (td) Mittel zur Bestimmung einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Signals bei dem ersten vorbestimmten Wandler- Element (Wandler-Element -1) und einem Empfang eines aus einem Signal der zweiten Kette von gesendeten Signalen bestehenden Referenzsignals bei dem zweiten vorbestimmten Wandler-Element (Wandler Element 0) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Berechnen der Signalankunfts- Verzögerungszeit aufweist:

- Mittel zur Bestimmung der Signal-Verzögerungszeit mittels der Beziehung

in der t die Zeit ist, die ein Signal benötigt, um von dem Punkt (P1) längs der ersten Abtastzeile (L0) zurückzulaufen, in der Xf ein Versatz zwischen dem zweiten Wandlerelement, durch das die erste Abtastzeile (L0) verläuft und einem dritten Wandler-Element ist, durch das die zweite Abtastzeile (L2) verläuft, in der Zf der Abstand zwischen dem dritten Wandler- Element und einem Brennpunkt auf der zweiten Abtastzeile ist, in der Xe ein Versatz zwischen dem ersten und zweiten Wandler-Element ist und v die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen bezeichnet, und

- Mittel zum Addieren der Verzögerungszeit zu dem empfangenen Signal, um auf diese Weise ein Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26 mit

- einem Mittel zum Erzeugen einer weiteren Abtastzeile durch Senden einer weiteren Ultraschall-Signalkette;

- einem Mittel zum Empfangen eines weiteren aus einem Signal einer weiteren gesendeten Signalkette bestehenden Signals, das von dem Punkt (P1) längs der ersten Abtastzeile (L0) reflektiert wurde, bei dem vorbestimmten Wandler-Element (Wandler-Element -1);

- einem Mittel zum Berechnen weiterer Signalankunfts- Verzögerungszeit-Daten durch Bestimmen einer Verzögerungszeit zwischen einem Empfang des weiteren empfangenen Signals und des Referenzsignals; und

- einem Mittel zum Addieren der weiteren Verzögerungszeit zu dem weiteren empfangenen Signal, um so ein weiteres Zusatzsignal zum Verstärken des Referenzsignals zu erzeugen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, mit einem Mittel zum Summieren des Zusatzsignals und des weiteren Zusatzsignals, um so ein Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element zu erzeugen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, mit einem Mittel zum Bestimmen eines fokussierten Signals Sfokussiert in Abhängigkeit vom Summensignal für das erste vorbestimmte Wandler-Element.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, mit einem Mittel zum Berechnen eines fokussierten Signals Sfokussiert mit einem Mittel zum Bestimmen des fokussierten Signals Sfokussiert mittels der Beziehung

Sfokussiert (t) = (A(t, Xe, Xf)·s(t - td(t, Xf, Zf, Xe), Xf, Xe, Xf))

in der A(t, Xe, Xf) einen Apodisationsfaktor bezeichnet.

31. Vorrichtung nach Anspruch 16 mit

- einem Empfängermittel (40) mit einer Mehrzahl von Verstärkermitteln, von denen jedes zum Verstärken einer Mehrzahl von Ultraschallsignalen angeordnet ist, die an einem jeweiligen Wandler-Element (Wandler- Elemente -5, ..., -1, 0, 1, ..., 7) empfangen werden, und zum Konvertieren der verstärkten Signale in digitale Signale;

- einer Mehrzahl von kanalinternen Prozessormitteln (50), von denen jedes zum Empfangen und Speichern der digitalen Signale, zum Berechnen einer entsprechenden Zeitverzögerung für jedes digitale Signal und zum Anwenden der Zeitverzögerungen auf jedes gespeicherte digitale Signal vorgesehen ist, um auf diese Weise die Mehrzahl von Ultraschallsignalen, die an dem entsprechenden Wandler-Element empfangen wurden, zu verstärken; und

- einem Empfangs-Fokussiermittel (60) zum Summieren von Ausgangsgrößen der Mehrzahl von kanalinternen Prozessormitteln, um so ein fokussiertes Signal zu erzeugen.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangs-Fokussiermittel (60) Apodisations- Berechnungsmittel (66) zum Berechnen eines Apodisierungswertes für jedes kanalinterne Prozessormittel (50), Multipliziermittel (62) zum Multiplizieren von Ausgangsgrößen jedes kanalinternen Prozessormittels (50) mit dem entsprechenden Apodisierungswert zum Erzeugen einer Mehrzahl von Multiplikationsergebnissen und Addiermittel (64) zum Addieren der Multiplikationsergebnisse aufweist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass jedes kanalinterne Prozessormittel (50) aufweist:

- eine Mehrzahl von Pufferspeichern (51) zum Speichern digitaler Signale bezüglich eines Punktes (P1) auf einer bestimmten Abtastzeile (L0) für jede Abtastzeile;

- Schreibsteuerungsmittel (53) zum Ausgeben von Schreibsteuerungssignalen zum Speichern digitaler Signale an die Pufferspeicher;

- Verzögerungs-Berechnungsmittel (55) zum Berechnen von Verzögerungszeiten für gespeicherte Signale;

- Lesesteuerungsmittel (54) zum Ausgeben von Lesesteuerungssignalen an die Pufferspeicher, um ein Lesen der dort gespeicherten digitalen Signale zu ermöglichen;

- Verzögerungs-Interpolierungsmittel (52) zum Interpolieren von digitalen Signalen, die aus den Pufferspeichern gelesenen wurden, durch Verzögern von Signalen mittels Verzögerungszeiten, die von dem Verzögerungs-Berechnungsmittel berechnet wurden; und

- Apodisierungsmittel (90) zum Anwenden von Gewichtungswerten auf die vom Verzögerungs-Interpolierungsmittel ausgegebenen verzögerten Signale und zum Addieren der gewichteten Werte.

34. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Apodisationsmittel (90) aufweist:

- kanalinterne Apodisations-Berechnungsmittel (96) zum Berechnen eines Apodisationswertes für jedes vom Verzögerungs-Interpolierungsmittel ausgegebene verzögerte Signal;

- Multipliziermittel (92) zum Multiplizieren von Ausgangsgrößen des Verzögerungs - Interpolierungsmittels mit dem entsprechenden Apodisationswert zum Erzeugen einer Mehrzahl von kanalinternen Multiplikationsergebnissen; und

- Addiermittel (94) zum Addieren der kanalinternen Multiplikationsergebnisse, um so einen Wert für eine entsprechende Abtastzeile zu erzeugen.