Das Strahlformen ist ein kritischer Prozess in hochauflösenden Ultraschallsystemen, der die Bildqualität durch Fokussierung und Lenkung des Ultraschallstrahls verbessert. Eine genaue Berechnung der Strahlformparameter gewährleistet eine optimale Systemleistung und Bildauflösung. In diesem Artikel werden die wichtigsten Parameter für das Strahlformen und ihre effektive Berechnung erörtert.

Grundlegende Strahlformungsparameter

Die Hauptparameter bei der Strahlformung sind die Anzahl der Elemente, der Elementabstand und die Abtastrate, die den Fokus, den Lenkwinkel und die Auflösung des Strahls beeinflussen, was für eine qualitativ hochwertige Abbildung unerlässlich ist.

Berechnung der Anzahl der Elemente

Die Anzahl der Elemente in der Wandleranordnung bestimmt die Richtwirkung und Auflösung des Strahls, die auf der Grundlage der gewünschten lateralen Auflösung und der Öffnungsgröße des Systems berechnet wird. Typischerweise verbessert eine höhere Anzahl von Elementen die Bildqualität, erhöht jedoch die Systemkomplexität.

Die Formel für die Anzahl der Elemente (N) lautet:

N = (Aperturgröße) / (Elementabstand)

Bestimmung des Elementabstands

Der Abstand der Elemente beeinträchtigt die Gitterkeulen und die Lenkfähigkeit der Strahlen; um Gitterkeulen zu verhindern, sollte der Abstand kleiner oder gleich der halben Wellenlänge der Ultraschallfrequenz sein.

Die Berechnung ist:

Spacing = λ / 2

Sampling Rate und Fokusberechnung

Die Abtastrate muss ausreichend sein, um die Ultraschallsignale genau zu erfassen, und nach dem Nyquist-Theorem sollte sie mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenzkomponente.

Fokustiefe (F) wird auf der Grundlage der Zeitverzögerung (t) berechnet, damit der Ultraschall das Ziel erreicht und zurückkehrt:

F = (c × t) / 2

wobei c die Schallgeschwindigkeit im Gewebe (~1540 m/s) ist.