Beamforming is een kritisch proces in ultrageluidssystemen met hoge resolutie die de beeldkwaliteit verbeteren door de ultrasoonstraal te focussen en te sturen. Nauwkeurige berekening van de parameters voor het vormen van stralen zorgt voor optimale systeemprestaties en beeldresolutie. In dit artikel worden de belangrijkste parameters besproken die betrokken zijn bij het vormen van stralen en hoe deze effectief kunnen worden berekend.

Fundamentele beamformingparameters

De belangrijkste parameters in bundelvorming zijn onder meer het aantal elementen, de afstand tussen elementen en de bemonsteringssnelheid. Deze parameters beïnvloeden de focus, stuurhoek en resolutie van de bundel. Het correct instellen van deze waarden is essentieel voor het bereiken van hoogwaardige beeldvorming.

Berekening van het aantal elementen

Het aantal elementen in de transducer array bepaalt de directiviteit en resolutie van de bundel. Het wordt berekend op basis van de gewenste laterale resolutie en de diafragmagrootte van het systeem. Typisch, een hoger aantal elementen verbetert de beeldkwaliteit, maar verhoogt de systeem complexiteit.

De formule voor het aantal elementen (N) is:

N = (Aperture Size) / (Element Spacing)

Bepalen van de afstand tussen element en element

De afstand tussen de elementen beïnvloedt de stuurmogelijkheden van roosterkwabben en bundels. Om roosterkwabben te voorkomen, moet de afstand kleiner zijn dan of gelijk aan de helft van de golflengte van de ultrasone frequentie.

De berekening is:

Spacing = λ / 2

Monsternamesnelheid en concentratieberekening

De bemonsteringssnelheid moet voldoende zijn om de ultrasone signalen nauwkeurig vast te leggen. Volgens de stelling van Nyquist moet het minstens tweemaal de hoogste frequentiecomponent zijn.

De concentratiediepte (F) wordt berekend op basis van de vertraging (t) voor de ultrageluid om het doel te bereiken en terug te keren:

F = (c × t) / 2

waarbij [c de snelheid van het geluid in weefsel is (~1540 m/s).