DE3926477A1

DE3926477A1 - Process parallel image scanning - using ultrasound imaging device with adaptive focussing

Info

Publication number: DE3926477A1
Application number: DE19893926477
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Hassler; Wolfgang Dipl Phys Haerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1991-02-14

Abstract

In a process for constructing a parallel scanned image with an ultra sound imaging device with adaptive focussing, the scan is carried out in the adjustment stage with the largest possible emitting and receiving apertures, to obtain correction values which are then used to compensate in the following real time scan to provide adaptive focussing. In the adjustment stage the scan lines are divided up into different colour regionsa whose middle points intersect with the transmitter beam such that the emitter aperture is bigger than the receiving aperture. USE/ADVANTAGE - Produces good quality image by adaptive focussing by compensation values obtained in adjustment stage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Parallel scan-Bildes mit einem Wandlerarray und mit einem Ultraschall- Bildgerät mit adaptiver Fokussierung.The invention relates to a method for building a parallel scan image with a transducer array and with an ultrasound Imaging device with adaptive focusing.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Einrichtung zur adaptiven Fokussierung bei einem medizinischen Ultraschall- Bildgabegerät ist in der EP-A-02 56 481 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst in einer Adaptionsphase eine Schnitt ebene des Untersuchungsobjektes durch fokussierte Ultraschall- Sendestrahlen abgetastet. Dabei werden durch Inhomogenitäten bedingte Unterschiede der Schallgeschwindigkeit im Gewebe aus den reflektierten Echosignalen gemessen. Mit einem Korrelations verfahren werden aus den Meßwerten Korrekturwerte für die Ver zögerungszeit der Signale der Elementarwandler des Ultraschall- Arrays gegenüber der Standardfokussierung abgeleitet. In der anschließenden B-Bild-Darstellungsphase werden sodann bei der Emission und/oder beim Empfang die Verzögerungszeiten der akti ven Apertur in Abhängigkeit von den Korrekturwerten verändert. Dadurch werden die Störeffekte aufgrund unterschiedlicher Schallaufzeit kompensiert. Dieses Kompensationsverfahren wird auch als das "Prinzip der adaptiven Antenne" oder das "Prinzip der adaptiven Aperturänderung" bezeichnet. Die aufgrund der Laufzeitunterschiede bedingten Zeitdifferenzen gegenüber den Laufzeiten im homogenen Gewebe werden aus der Kreuzkorrelations funktion der "fokussiert empfangenen" Echosignale von z.B. un mittelbar benachbarten Elementarwandlern bestimmt. Unter dem Begriff "fokussiert empfangene Signale" sind die einzelnen Zeitsignale zu verstehen, die von den Elementarwandlern des Arrays abgenommen und unter der Annahme einer ortsinvarianten Schallgeschwindigkeit im ganzen Untersuchungsraum verzögert worden sind. Um nun auch in Abtastrichtung langsam veränderliche Schallgeschwindigkeitsänderungen im wandlernahen Untersuchungs gebiet erfassen zu können, muß bei der Adaption mit möglichst großer Sendeapertur gearbeitet werden. Bei einem Parallelscan mit einem linearen Array ist diese Forderung wegen der end lichen Arraylänge nur unvollkommen zu erfüllen.A method of the type mentioned and a device for adaptive focusing in a medical ultrasound Imaging device is described in EP-A-02 56 481. With this The process is initially a cut in an adaptation phase plane of the examination object by focused ultrasound Transmitted rays scanned. This is due to inhomogeneities conditioned differences in the speed of sound in the tissue the reflected echo signals measured. With a correlation correction values for the ver delay time of the signals of the elementary transducers of the ultrasound Arrays derived from the standard focus. In the subsequent B-picture display phase are then at the Emission and / or the delay times of the acti ven aperture changed depending on the correction values. As a result, the interference effects are different due to Sound propagation time compensated. This compensation procedure will also called the "principle of adaptive antenna" or the "principle the adaptive aperture change " Differences in transit time caused differences in time Transit times in homogeneous tissue are from the cross-correlation function of the "focused received" echo signals from e.g. un indirectly determined elementary converters. Under the The term "received signals focused" are the individual Understand time signals from the elementary converters of the Arrays removed and assuming a site invariant Speed of sound delayed in the entire examination room have been. In order to change slowly in the scanning direction Changes in the speed of sound in the examination close to the transducer To be able to capture the area must be possible with the adaptation large transmission aperture. During a parallel scan with a linear array, this requirement is because of the end to meet the imperfect array length.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Ver fahren zum Aufbau eines Parallelscan-Bildes mit einem Wandler array und mit einem Ultraschall-Bildgerät mit adaptiver Fokussie rung auch die Auflösung beeinflussende, in Abtastrichtung lang sam veränderliche Schallgeschwindigkeitsänderungen im wandler nahen Untersuchungsgebiet erfassen zu können.The invention is therefore based on the object in a Ver drive to build up a parallel scan image with a converter array and with an ultrasound imaging device with adaptive focus tion also affects the resolution, long in the scanning direction sam changes in the speed of sound in the transducer to be able to capture the nearby study area.

Die Aufgabe wird in einer ersten Variante so gelöst, daß in der Adaptionsphase die Abtastzeilen des Parallelscan-Bildes in ein zelne Tiefenbereiche eingeteilt sind, deren Mittelpunkte sich jeweils mit der Schwerelinie eines Sendestrahles schneiden, daß die Sendeapertur größer als die Empfangsapertur gewählt ist und daß die in der Adaptionsphase gewonnenen Korrekturwerte in dem nachfolgenden Real-Time-Scan zur adaptierten Fokussierung ver wendet werden.The task is solved in a first variant so that in the Adaptation phase the scanning lines of the parallel scan image in one individual depth ranges are divided, the centers of which are each cut with the gravity line of a transmission beam that the transmission aperture is selected to be larger than the reception aperture and that the correction values obtained in the adaptation phase in the subsequent real-time scan for adapted focusing ver be applied.

Die Aufgabe wird in einer zweiten Variante so gelöst, daß die Sendeapertur gleich der Empfangsapertur gewählt ist, daß die Sende- und Empfangsapertur in der Adaptionsphase größer gewählt ist als der nachfolgende Real-Time-Scan mit adaptierter Fokussie rung und daß die in der Adaptionsphase mit der großer Apertur für die Randzeilen gewonnenen Korrekturwerte auch für die Ab tastzeilen des darüber hinausgehenden Real-Time-Scans verwendet werden. The task is solved in a second variant so that the Transmitting aperture equal to the receiving aperture is chosen that the Larger transmission and reception aperture in the adaptation phase is as the subsequent real-time scan with adapted focus tion and that in the adaptation phase with the large aperture correction values obtained for the margin lines also for the Ab key lines of the additional real-time scan used will.

Da nun die Sende- und Empfangsapertur gleich groß gewählt sind, können die beim Empfang gewonnenen Korrekturwerte auch bei der Sendung berücksichtigt werden, so daß eine bessere Auflösung erreicht wird.Since the transmission and reception apertures are now the same size, the correction values obtained on reception can also be Shipment will be considered, so that better resolution is achieved.

Die Aufgabe wird in einer dritten Variante dadurch gelöst, daß die Sendeapertur und die Empfangsapertur gleich gewählt sind, daß die Sende- und Empfangsapertur in der Adaptionsphase größer gewählt sind als im nachfolgenden Real-Time-Scan mit adaptier ter Fokussierung, daß die Korrekturwerte für die Randzeilen, die nicht mehr parallel abgetastet werden können, mittels eines Sektorscans gewonnen werden, wobei die im Sektorscan erhaltenen Korrekturwerte die Korrekturwerte für den auf die Adaptions phase folgenden Real-Time-Scan enthalten.The task is solved in a third variant in that the transmission aperture and the reception aperture are selected the same, that the transmission and reception aperture is larger in the adaptation phase are selected as in the following real-time scan with adapt ter focusing that the correction values for the margin lines, that can no longer be scanned in parallel using a Sector scans are obtained, with those obtained in the sector scan Correction values the correction values for the adaptations phase following real-time scan.

Gegenüber der ersten Variante kann hier auch bei wandlernahen Bereichen die Fokussierung adaptiert werden. Weiterhin sind gegenüber der ersten Variante nicht so viele Sendevorgänge mit unterschiedlicher Fokussierung notwendig, so daß eine kürzere Adaptionszeit gegeben ist.Compared to the first variant, this can also be used for near-to-the-converter Areas of focus are adapted. Furthermore are compared to the first variant, not as many transmissions different focus necessary, so that a shorter Adaptation time is given.

Gegenüber der zweiten Variante sind die Korrekturwerte für die Randzeilen genauer bestimmt.Compared to the second variant, the correction values for the margins more precisely.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbe schreibung der drei Varianten.Further advantages of the invention result from the figure writing of the three variants.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 den Einfluß der Wellenlänge der Störschicht auf den Schallstrahl, Fig. 1 shows the influence of the wave length of the perturbation on the sound beam,

Fig. 2 Verfahren nach der ersten Variante mit einer Vergrößerung der Sendeapertur durch Quasi-Sektorscan im Sendefall und Parallelscan mit kleiner Apertur im Empfangsfall, Fig. 2 A method according to the first variant, with an increase of the transmit aperture by quasi-sector scan in the transmission case and parallel scan with a small aperture in the receiving case,

Fig. 3 Verfahren nach der zweiten Variante mit einer Einteilung des Wandlerarrays in eine gleichgroße Sende- und Empfangsapertur, Fig. 3 A method according to the second variant, with a division of the transducer array in an equal transmit and receive aperture,

Fig. 4 Verfahren nach der dritten Variante mit gleichgroßer Sende- und Empfangsapertur mit Parallelscan in der Bild mitte und Sektorscan an den Bildrändern und Fig. 4 method according to the third variant with the same size transmission and reception aperture with parallel scan in the middle of the image and sector scan at the edges and

Fig. 5 Bildung einer großen Apertur durch unterteilte Aperturen. Fig. 5 formation of a large aperture by subdivided apertures.

Das Problem der Schallgeschwindigkeitsänderungen im wandler nahen Untersuchungsgebiet wird anhand von Fig. 1 mit ihren vier Teilfiguren 1A bis 1D erläutert. In Fig. 1A ist ein Schallstrahl 2 durch seine seitliche Berandung 4 dargestellt. Der von der Apertur A ausgehende Strahl 2 durchtritt eine ebene, gegen die Schalleinfallsrichtung 6 geneigte Grenzschicht 8 zwischen dem wandlernahen Bereich mit der Schallgeschwindigkeit c1 und dem wandlerfernen Bereich mit der Schallgeschwindigkeit c2. Die Oberfläche des Wandlers ist durch die x-Achse und die Schall einfallsrichtung 6 ist durch die z-Achse eines rechtwinkligen Koordinatensystems verdeutlicht. Der Strahl 2 wird gemäß dem aus der Optik bekannten Gesetz gebrochen, so daß der Punkt P statt des Punktes P′ im Sendefall angeschallt wird und Echos vom Punkt P und nicht vom Punkt P′ empfangen werden. Die Antenne sieht also beim Empfang des Echos von Punkt P dasselbe Schallfeld wie beim Empfang eines Echos von Punkt P′ im Fall einer nicht gezeigten, parallel zum Array verlaufenden Grenz schicht 8. Die Schallbreiten oder Fokussierungen sind in beiden Fällen praktisch gleich. Die Phasenverteilungen längs des Arrays sind ebenfalls gleich, so daß die beiden Fälle nicht unterschieden werden können. Die Brechung an der Grenzschicht kann also in diesem Falle auch nicht korrigiert werden. The problem of the speed of sound in the transducer changes near study area will be explained with reference to FIG. 1 with its four sub-figures 1 A to 1 D. In Fig. 1A, a sound beam 2 is shown by its lateral boundary 4 . The beam 2 emanating from the aperture A passes through a flat boundary layer 8 inclined towards the direction of incidence 6 between the area near the transducer with the speed of sound c 1 and the area away from the transducer with the speed of sound c 2 . The surface of the transducer is indicated by the x-axis and the direction of sound 6 is illustrated by the z-axis of a right-angled coordinate system. The beam 2 is refracted according to the law known from optics, so that the point P instead of the point P 'is sonicated in transmission and echoes from the point P and not from the point P' are received. The antenna therefore sees the same sound field when receiving the echo from point P as when receiving an echo from point P 'in the case of a boundary layer (not shown) which runs parallel to the array 8 . The sound widths or focusing are practically the same in both cases. The phase distributions along the array are also the same, so that the two cases cannot be distinguished. The refraction at the boundary layer cannot be corrected in this case either.

Eine ebene Grenzschicht 8 stellt eine starke Abstraktion der tat sächlich im Körpergewebe vorkommenden Schichtungen dar. Der Realität näher dürfte die Annahme eines bandbegrenzten "Rausch signals" für den Verlauf der Grenzfläche 8 längs der x-Achse sein. In y-Richtung, also quer zur Abtastrichtung x, wird hier keine Abhängigkeit angesetzt. Rauschsignale können als Über lagerung vieler Sinus-Schwingungen unterschiedlicher Frequenz und Amplitude aufgefaßt werden. Daher werden in den nächsten Fig. 1B bis 1D sinus-förmige Verläufe der Grenzschicht mit der Wellenlänge λ angenommen.A flat boundary layer 8 represents a strong abstraction of the layers actually occurring in the body tissue. The assumption of a band-limited "noise signal" for the course of the interface 8 along the x-axis should be closer to reality. No dependency is applied here in the y direction, that is to say transversely to the scanning direction x. Noise signals can be understood as the superposition of many sine waves of different frequencies and amplitudes. Therefore, sinusoidal curves of the boundary layer with the wavelength λ are assumed in the next FIGS. 1B to 1D.

In Fig. 1B ist die Wellenlänge λ der Grenzschicht 8 viermal so groß gewählt wie die Apertur A′, die durch die Projektion der durch die Randstrahlen 4 begrenzten Grenzschicht 8 auf die X-Achse bestimmt ist. Die Phase der Grenzschicht 8 liegt so, daß sich wieder eine Brechung ergibt. Wenn die gestrichelt ein gezeichnete Ausgleichsgerade 10 im Bereich A′ im selben Winkel zur Schallrichtung 6 liegt wie die Fläche 8 in Fig. 1A, wird der Brechungswinkel gleichgroß sein. Die Krümmung der Grenz schicht 8 führt allerdings zu einer Verbreiterung oder Defo kussierung des Schallstrahles 2 in dem Falle, in dem c1 kleiner als c2 ist. Dies gilt für Sendung und Empfang gleichermaßen.In Fig. 1B, the wavelength λ of the boundary layer 8 is chosen four times as large as the aperture A ', which is determined by the projection of the boundary layer 8 delimited by the marginal rays 4 onto the X axis. The phase of the boundary layer 8 is such that refraction occurs again. If the dashed line drawn a straight line 10 in the area A 'at the same angle to the sound direction 6 as the surface 8 in Fig. 1A, the refractive angle will be the same size. However, the curvature of the boundary layer 8 leads to a broadening or defocusing of the sound beam 2 in the case in which c 1 is less than c 2 . This applies equally to sending and receiving.

In Fig. 1C ist die Wellenlänge λ der Grenzschicht 8 gegenüber Fig. 1B halbiert und die Phasenlage so, daß die Ausgleichsge rade 10 nunmehr horizontal liegt. Folglich wird keine Brechung oder Strahlablenkung zu erwarten sein. Der Strahl 2 wird aber wegen der starken Krümmung mehr defokussiert werden als im vorigen Beispiel nach Fig. 1B.In Fig. 1C, the wavelength λ of the boundary layer 8 is halved compared to Fig. 1B and the phase position so that the compensation 10 is now horizontal. As a result, no refraction or beam deflection is expected. However, because of the strong curvature, the beam 2 will be defocused more than in the previous example according to FIG. 1B.

In Fig. 1D ist die Wellenlänge λ der sinus-förmigen Grenzschicht abermals halbiert. Die Ausgleichsgerade 10 liegt trotz gleich bleibend hoher Amplitude der Grenzschichtschwankung weniger schräg zur Schallrichtung, so daß die Brechung geringer als vorher ausfällt. Die Defokussierung wird noch stärker sein. In Fig. 1D, the wavelength λ of the sinusoidal boundary layer is halved again. The compensation line 10 is less oblique to the sound direction despite the constant high amplitude of the boundary layer fluctuation, so that the refraction is lower than before. The defocus will be even stronger.

Bei Fortführung dieses Gedankens erkennt man, daß noch höher frequente Ortsschwankungen noch weniger Brechung, aber mehr Defokussierung bewirken. Man erkennt aus den anhand von Fig. 1A bis 1D beschriebenen Beispielen, daß gemessen an der Apertur länge A langwellige Schwankungen der Grenzschicht eher eine Strahlablenkung, kurzwellige eher eine Defokussierung bewirken.If this idea is continued, it can be seen that even higher frequency fluctuations cause less refraction but more defocusing. It can be seen from the examples described with reference to FIGS. 1A to 1D that, measured at the aperture, length A, long-wave fluctuations in the boundary layer tend to cause beam deflection, and short-wave fluctuations tend to cause defocusing.

Das eingangs beschrieben Verfahren zur adaptiven Fokussierung geht von der Annahme kleiner Strahlablenkungen im Sendefall aus, akzeptiert aber Defokussierungen. Daher ist dort vorge schlagen, die größtmögliche Sendeapertur zu verwenden. Die größtmögliche Sendeapertur ist durch die Länge des linearen Arrays gegeben. Wenn diese Länge als Sendeapertur verwendet werden kann, bleiben im wesentlichen nur Brechungseffekte unerfaßt, die ein ganzes Parallelscan-Bild betreffen. Dies bedeutet eine in der Praxis kleine Geometrieverzerrung, aber nicht ein Bild schlechter Auflösung.The method described above for adaptive focusing assumes small beam deflections in the case of transmission off, but accepts defocusing. Therefore it is featured there suggest using the largest possible transmission aperture. The The largest possible transmission aperture is due to the length of the linear Given arrays. If this length is used as the transmission aperture essentially only refractive effects remain undetected, which affect an entire parallel scan image. This means a small geometry distortion in practice, however not an image of poor resolution.

Es ist nicht unmittelbar einsichtig, wie die volle Arraylänge bei einem Parallelscan genutzt werden kann, weil dann ja keine Verschiebemöglichkeit für die aktive Apertur A besteht. Eine erste Variante vor Realisierung einer möglichst großen Sende apertur wird im folgenden anhand der Fig. 2 erklärt. Dort ist ein Array 12 von ca. 10 cm Länge durch die x-Achse symbolisiert. Um nun den Punkt P am linken Bildrand auf der ersten Abtast zeile 14 im Sendefall zu beleuchten, wird die ganze Arraylänge von x = 0 bis x = 10 cm zum Senden verwendet. Die elektronische Fokussierung simuliert eine kreisförmige Wandlerkrümmung 16 mit dem Radius R um den Punkt P. Das Elementarwandlerplättchen an der Stelle x1 wird zu diesem Zweck mit der Zeitverzögerung τ_f gegenüber dem Plättchen bei x = 10 cm angeregt. Diese Verzöge rung ergibt sich aus der geometrischen Länge l und der zugrunde gelegten Schallgeschwindigkeit c zu τ_f = 1/c. Zum Ausgleich der höheren Dämpfungsverluste auf dem längeren Weg zwischen dem Punkt P und x = 10 cm gegenüber dem Weg zwischen dem Punkt P und x = 0 werden die Elementarwandlerplättchen mit unterschied lichen Amplituden angeregt. Die Amplitudenverteilung über der Arraylänge x wird durch die Gewichtsfunktion G_f beschrieben. Die Gewichtsfunktion G_f ist in Fig. 2 dargestellt durch den Abstand der Kurve 18 von der simulierten Wandlerkrümmung 16. Sie ergibt sich aus der üblichen Erwartung für eine exponen tiell wegabhängige Absorption. Man erhält so eine effektive Aperturbelegung, die einer Rechteckbelegung bei einem dämpfungsfreien Übertragungsmedium näherungsweise entspricht.It is not immediately clear how the full array length can be used in a parallel scan, because then there is no possibility of moving the active aperture A. A first variant before realizing a transmission aperture that is as large as possible is explained below with reference to FIG. 2. There, an array 12 of approximately 10 cm in length is symbolized by the x-axis. In order to illuminate the point P on the left edge of the image on the first scanning line 14 in the case of transmission, the entire array length from x = 0 to x = 10 cm is used for transmission. The electronic focusing simulates a circular transducer curvature 16 with the radius R around point P. For this purpose, the elementary transducer plate at point x 1 is excited with the time delay τ _f compared to the plate at x = 10 cm. This delay results from the geometric length l and the underlying speed of sound c at τ _f = 1 / c. To compensate for the higher attenuation losses on the longer path between point P and x = 10 cm compared to the path between point P and x = 0, the elementary transducer plates are excited with different amplitudes. The amplitude distribution over the array length x is described by the weight function G _f . The weight function G _f is shown in FIG. 2 by the distance of the curve 18 from the simulated converter curvature 16 . It results from the usual expectation for an exponentially path-dependent absorption. An effective aperture assignment is thus obtained which approximately corresponds to a rectangular assignment in the case of an attenuation-free transmission medium.

Geht man zunächst davon aus, daß die Empfangsapertur E kon ventionell, d.h. klein gegen die Arraylänge ist und im ge zeichneten Fall symmetrisch zu x = 0 liegt, dann ergibt sich die eingezeichnete senkrechte Abtastzeile 14. Die Schwerelinie 20 des Sendestrahls schneidet die Abtastzeile 14 im Winkel α. Unter der Schwerelinie 20 ist die Winkelhalbierende des auf den Punkt P fokussierten Sendestrahls zu verstehen. Der Punkt P bildet den Mittelpunkt eines Tiefenbereichs auf dem Abtast strahl 14, der sich von z1 bis z2 erstreckt. Nur die Echoinfor mation aus diesem kleinen Tiefenbereich wird zum Aufbau eines Parallelscan-Bildes akzeptiert. Für weitere, unmittelbar an schließende Tiefenbereiche, muß die Fokussierung angepaßt werden, so daß für einen näher am Wandler liegenden Nachbar- Tiefenbereich auf z.B. P2 fokussiert wird. Die Länge der jeweiligen Tiefenbereiche ergibt sich näherungsweise aus der Bedingung, daß der Tiefenbereich innerhalb der effektiven 6 dB-Schallstrahlbreite des Bildsystems liegt. Ein anderes Kriterium kann darin gesehen werden, daß die geometrischen Wegunterschiede von einem beliebigen Sendewandler zu einem beliebigen Empfangswandler innerhalb der Apertur E über den Reflektorpunkt z1 oder z2 nicht größer als ein Achtel der effektiven akustischen Wellenlänge werden dürfen. If one initially assumes that the receiving aperture E is conventional, ie small compared to the array length and, in the case shown, is symmetrical to x = 0, then the vertical scanning line 14 is shown . The gravity line 20 of the transmission beam intersects the scanning line 14 at the angle α. The gravity line 20 is to be understood as the bisector of the transmitted beam focused on the point P. The point P forms the center of a depth range on the scanning beam 14 , which extends from z 1 to z 2 . Only the echo information from this small depth range is accepted to build up a parallel scan image. For further depth ranges that close immediately, the focusing must be adapted so that for a neighboring depth range closer to the transducer the focus is on, for example, P 2 . The length of the respective depth ranges results approximately from the condition that the depth range lies within the effective 6 dB sound beam width of the image system. Another criterion can be seen in the fact that the geometric path differences from any transmitter converter to any receiver converter within the aperture E via the reflector point z 1 or z 2 must not be greater than one eighth of the effective acoustic wavelength.

Die folgenden Punkte müssen bei dieser Technik berücksichtigt werden:The following points must be considered with this technique will:

1. The minimum achievable depth z of the reflector point P is given by the maximum achievable acceptance angle β of the elementary transducers, which look most obliquely with respect to the vertical scanning line 14 at the point P. Assuming an acceptance angle of β = ± 45 °, then in the example there is a minimum depth of z = 10 cm.
2. An adaptation of the focus via an iteration of the measurement result for correction in case of transmission of another measurement step is not feasible because of the transmission aperture is larger than the reception aperture. In other words, for large sound incidence angles up to the acceptance angle no correction values are obtained.
3. The tracking of the focus must be the finer, depending the greater the degree of focus and the angle α, this leads to a large number of transmissions with difference focus and thus a long scan time. This angle can be offset by asymmetrical "shading" be made a little smaller.

Anhand der Fig. 3 wird nun die zweite Variante zur Vergrößerung der Sendeapertur beschrieben.The second variant for enlarging the transmission aperture will now be described with reference to FIG. 3.

Die Ausdehnung bzw. Scanrichtung des Arrays 12 ist wieder durch die x-Achse verdeutlicht. Das Array hat hier wieder eine Länge von 10 cm. Die Abtasttiefe im Untersuchungsgebiet soll gleich falls wieder durch die z-Achse verdeutlicht werden. Hier wird die zur Adaption verwendete Sendeapertur E′ gleich groß wie die Empfangsapertur E′ und halb so groß wie Arraylänge gewählt, d.h. die Länge der Apertur E′ beträgt 5 cm. Dies dürfte in der Praxis für die Vermeidung stärkerer Brechungseffekte ausrei chen, weil die meist vorkommenden Störzonen, wie z.B. Fettläpp chen, kleiner sein dürften. Damit ist ein normaler Parallelscan zur Adaption mit E′ zwischen x2 und x3, also auf dem wichtigen Mittelteil des Arrays, möglich. Die aktive Empfangsapertur E für den auf die Adaptionsphase folgenden Real-Time-Scan ist kürzer als die Apertur E′, hier beträgt E = 2 cm. Da die Apertur E eine Scanweite von 8 cm zwischen x1 und x4 zuläßt, können bereits 62% der genannten Arraylänge für die Adaption erfaßt werden.The extension or scanning direction of the array 12 is again illustrated by the x axis. The array is again 10 cm long. The scanning depth in the study area should also be illustrated again by the z-axis. Here, the transmission aperture E 'used for the adaptation is chosen to be the same size as the reception aperture E' and half the length of the array, ie the length of the aperture E 'is 5 cm. In practice, this should suffice to avoid stronger refraction effects because the most common fault zones, such as fat lobes, are likely to be smaller. This enables a normal parallel scan for adaptation with E 'between x 2 and x 3 , i.e. on the important middle part of the array. The active reception aperture E for the real-time scan following the adaptation phase is shorter than the aperture E ', here E = 2 cm. Since the aperture E permits a scan width of 8 cm between x 1 and x 4 , 62% of the array length mentioned can already be recorded for the adaptation.

Hier werden die bei x2 und x3 gewonnenen Korrekturwerte in die Randbereiche bis x1 bzw. x4 verwendet. Mit Blick auf die ge ringere Wichtigkeit der Bildränder werden so Fehler in den Korrekturwerten in Kauf genommen.Here the correction values obtained at x 2 and x 3 are used in the marginal areas up to x 1 and x 4 , respectively. In view of the lesser importance of the image edges, errors in the correction values are accepted.

Eine korrekte Methode zur Gewinnung von Korrekturwerten ist in Fig. 4 dargestellt. Ebenso wie in Fig. 3 wird die zur Adaption verwendete Sendeapertur E′ gleich groß wie die Empfangsapertur und halb so groß wie die Arraylänge gewählt. Damit ist auch hier ein normaler Parallelscan zur Adaption mit E′ zwischen x2 und x3 möglich. Die beiden Randstreifen zwischen x1, x2 und x3, x4 werden für die Adaption durch einen elektronischen Sektor scan aus E′ mit dem kleinen maximalen Schwenkwinkel α gleich ±16° abgedeckt. Die Adaption im Sektorscan erfolgt genauso, wie im eingangs zitierten Stand der Technik beschrieben. Wenn man dabei von dem Fall senkrechter Abstrahlung, also die senk rechte Zeile bei x2 oder x3, ausgeht, findet man ohne zusätz liche Maßnahmen den Anschluß ("aligning") an die mit dem Parallelscan zwischen x2 und x3 gewonnenen Werte. In den dabei anfallenden Korrekturwerten findet man die für den Parallelscan mit der gebräuchlichen Aperturweite E notwendigen Daten, z.B. finden sich die für die gezeichnete Apertur E erforderlichen Werte aus denjenigen, die bei Sektorscan in Richtung auf Punkt P unter dem Winkel α für die Randapertur E′′ ermittelt wurden. A correct method for obtaining correction values is shown in FIG. 4. As in FIG. 3, the transmission aperture E 'used for adaptation is chosen to be the same size as the reception aperture and half the size of the array length. A normal parallel scan for adaptation with E ′ between x 2 and x 3 is also possible here. The two edge strips between x 1 , x 2 and x 3 , x 4 are covered for the adaptation by an electronic sector scan from E ′ with the small maximum swivel angle α equal to ± 16 °. The adaptation in the sector scan takes place exactly as described in the prior art cited at the beginning. If one starts from the case of vertical radiation, i.e. the vertical line at x 2 or x 3 , one finds the connection ("aligning") to the values obtained with the parallel scan between x 2 and x 3 without additional measures. The resulting correction values contain the data necessary for the parallel scan with the usual aperture width E, e.g. the values required for the drawn aperture E can be found from those which are used for the sector scan in the direction of point P at the angle α for the peripheral aperture E ''Were determined.

Bei Mittelung über mehrere Nachbarzeilen des Sektorscans gelten die Werte für mehrere darüberliegende, benachbarte Scanposi tionen der Apertur E. Die Vorteile der dritten Verfahrens variante sind:When averaging over several neighboring lines of the sector scan apply the values for several overlying, adjacent scan posi tion of the aperture E. The advantages of the third method variant are:

1. The decreases for a maximum acceptance angle of β = ± 45 ° minimum detectable depth to z = 5 cm.
2. The iteration, i.e. Acceptance of those obtained at the reception Correction values for correction in case of transmission of another Measuring step remains fully possible.

Die Stufung der Mitlauffokussierung bleibt unverändert gegen über dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, weil der Fokussie rungsgrad der gleiche geblieben ist. Eine geringere Stufenzahl ist jedoch erreichbar, wenn im Sendefall Axikon-Fokussierung, d.h. dachförmige Aperturkrümmung, verwendet wird, weil dann der Fokusbereich länger wird.The gradation of tracking focusing remains unchanged compared to the embodiment of FIG. 2, because the degree of focussing has remained the same. However, a lower number of steps can be achieved if axicon focusing, ie roof-shaped aperture curvature, is used in the transmission case, because then the focus area becomes longer.

Es versteht sich von selbst, daß bei einer Mitlauffokussierung mehrere, z.B. 5 bis 30 Sende-/Empfangszyklen für dieselbe Scanrichtung mit unterschiedlicher Fokussierung ausgelöst werden müssen. Bevor die Korrelation durchgeführt wird, werden die Empfangssignale aus dem jeweiligen Fokusbereich entnommen und lückenlos aneinandergereiht. Eine Vertauschung der Reihen folge liefert zwar nicht exakt dasselbe Ergebnis, ist aber auch denkbar. Dabei werden die Korrelationen getrennt für jeden Sende-/Empfangszyklus, d.h. für jede Fokustiefe, gebildet und erst anschließend miteinander gemittelt.It goes without saying that with a tracking focus several, e.g. 5 to 30 send / receive cycles for the same Scanning direction triggered with different focus Need to become. Before the correlation is done the received signals are taken from the respective focus area and lined up seamlessly. An exchange of the rows episode does not give exactly the same result, but it is conceivable. The correlations are separated for everyone Send / receive cycle, i.e. for every depth of focus, educated and only then averaged together.

Die hardwaremäßige Realisierung einer so großen aktiven Apertur E′ von 5 cm kostet Aufwand, der auf Kosten längerer Adaptions zeiten eingespart werden kann. Dazu wird - wie in Fig. 5 ge zeigt - die Apertur E′ nach Fig. 3 und 4 in die Teilaperturen E1′, E2′ und E3′ aufgeteilt. Mit jeder der drei Konfigurationen wird so verfahren, wie oben für die nicht unterteilte Apertur geschildert, und die Teilergebnisse werden miteinander gemittelt. So kommt man mit einer kleineren, hardwaremäßig zu realisie renden aktiven Apertur aus. Mit anderen Worten: der Aufwand für die Signalverarbeitungsschaltung ist auf Kosten der Adaptions zeit entsprechend geringer.The hardware implementation of such a large active aperture E 'of 5 cm costs effort that can be saved at the expense of longer adaptation times. For this purpose - as shown in Fig. 5 ge - the aperture E 'according to FIGS . 3 and 4 is divided into the partial apertures E 1 ', E 2 'and E 3 '. The procedure for each of the three configurations is as described above for the undivided aperture, and the partial results are averaged together. This means that you can get by with a smaller active aperture that can be implemented in terms of hardware. In other words: the effort for the signal processing circuit is correspondingly less at the expense of the adaptation.

Natürlich kann die Apertur auch im Sinne einer n²-synthetischen Antenne oder Zwischenstufen davon gebildet werden und darauf aufbauend die Adaption erfolgen. Wenn genügend schnelle Rechner zur Verfügung stehen, kann dann Scan- oder Datenaufnahme zeit eingespart werden.Of course, the aperture can also be formed in the sense of an n ² synthetic antenna or intermediate stages thereof and the adaptation can be carried out on this basis. If enough fast computers are available, then scanning or data acquisition can be saved.

Claims

1. Method for building up a parallel scan image with a transducer array and with an ultrasound image device with adaptive focusing, characterized in that in the adaptation phase the scanning lines of the parallel scan image are divided into individual depth ranges, the center points of which each intersect with the gravity line of a transmission beam. that the transmission aperture is selected to be larger than the reception aperture and that the correction values obtained in the adaptation phase are used in the subsequent real-time scan for adapted focusing.

2. The method according to claim 1, characterized records that the transmitter aperture all transducer elements of the transducer array.

3. Method for building up a parallel scan image with a Transducer array and with an ultrasound imaging device with adaptive Focusing, characterized, that the transmission aperture is selected equal to the reception aperture, that the transmission and reception aperture is larger in the adaptation phase is selected as adapted in the following real-time scan Focusing and that in the adaptation phase with the big one Aperture for the correction lines obtained also for the scanning lines of the additional real-time scan be used.

4. Method for building up a parallel scan image with a Transducer array and with an ultrasound imaging device with adaptive Focusing, characterized, that the transmission aperture and the reception aperture are chosen the same is that the transmission and reception aperture in the adaptation phase is chosen larger than in the subsequent real-time scan with adapted focusing that the correction values for the Margin lines that can no longer be scanned in parallel, can be obtained by means of a sector scan, the in the sector Correction values received the correction values for the scan contain the following real-time scan during the adaptation phase.

5. The method according to claim 4, characterized ge indicates that the transmission and reception aperture are divided into partial apertures, each with the following following signal processing circuit can be connected and the activated one after the other in the adaptation phase will.