Ultrasonido de apertura sintética

Una implementación típica del SAU es la propuesta por Jensen. ^{[ 9 ]} En su modelo, solo se utiliza un elemento de la matriz en el transductor para emitir una onda casi esférica que cubre toda la región de interés . Todos los elementos reciben la señal retrodispersada simultáneamente, obteniendo una imagen de baja resolución en cada disparo. Esta señal contiene la información necesaria para formar la imagen en todas las direcciones, y la dirección específica se adquiere aplicando diferentes retardos a las señales recibidas por los distintos elementos. De esta forma, este proceso funciona como un enfoque dinámico en el receptor. Al sumar todas las imágenes de baja resolución adquiridas en cada instante con un peso determinado, se forma la imagen final de alta resolución y se sintetiza el enfoque dinámico en la transmisión. ^{[ 9 ]}

Suponiendo que la l -ésima línea focal en la imagen de baja resolución adquirida a partir del disparo del i -ésimo elemento se representa como:

${\displaystyle L_{l}(t;i)=\sum _{j=1}^{N}a_{l}(j)r[t-\tau _{l}(t;i,j)]}$

Aquí,${\displaystyle a_{l}(j)}$representa el factor de apodización del j -ésimo elemento receptor .${\displaystyle r(t)}$representa la señal recibida y${\displaystyle \tau _{l}(t;i,j)}$representa el retardo aplicado al j -ésimo elemento receptor cuando el elemento recibe la señal transmitida desde el i -ésimo elemento, para formar el haz en una dirección específica. Por lo tanto, la imagen de baja resolución se puede representar mediante

${\displaystyle \mathbf {L} (t;i)={\begin{bmatrix}L_{1}(t_{0};i)&L_{2}(t_{0};i)&..&L_{S}(t_{0};i)\\L_{1}(t_{1};i)&L_{2}(t_{1};i)&..&L_{S}(t_{1};i)\\.&.&..&.\\.&.&..&.\\L_{1}(t_{h};i)&L_{2}(t_{h};i)&..&L_{S}(t_{h};i)\end{bmatrix}}}$

Al sumar todas las imágenes de baja resolución , la región de interés para la imagen de alta resolución se puede representar como

${\displaystyle \mathbf {H} (t)=\sum _{i=1}^{N}\mathbf {L} (t;i)}$

La imagen de alta resolución se enfoca dinámicamente tanto en el extremo de transmisión como en el de recepción.

La principal preocupación en la obtención de imágenes por ultrasonido médico es la velocidad de fotogramas, que está determinada por el número de líneas que forman los puntos focales necesarios para reconstruir la imagen y la frecuencia de repetición de pulsos. Al considerar estos dos parámetros y asumir que la profundidad de la imagen esperada es de 150${\displaystyle mm}$y la velocidad de propagación del sonido a 1500${\displaystyle m/s}$, cada línea requerirá 200${\displaystyle \mu s}$para recibir la información de retrodispersión del punto focal más lejano. Se puede observar que para satisfacer el cuadro con 200 líneas cada uno, la velocidad de cuadro de SAU puede alcanzar un pico de 25  Hz, lo que refleja el potencial apreciable en velocidad de imagen y economía en la implementación. ^{[ 3 ]}

Passman y Ermert propusieron utilizar puntos focales de transmisión como fuentes virtuales, lo cual fue investigado posteriormente en SAU por investigadores posteriores. ^{[ 10 ]} Este método trata el foco de un transductor como un elemento virtual además de los puntos de fuente reales. La formación de imágenes SAU se puede realizar independientemente de si el elemento existe o no, una vez determinado el ángulo de apertura del transductor. Al introducir el método de enfoque de fuentes virtuales, se incrementó la resolución de la imagen y la profundidad de penetración. También se sugirió que el enfoque en acimut y elevación se puede tratar por separado y que el concepto de enfoque de fuentes virtuales en SAU se puede aplicar en dos planos. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Kortbek propuso un método de formación de haces secuencial para reducir la complejidad y mejorar la simplicidad de la implementación del hardware. La idea básica consiste en separar el proceso de formación de haces en dos etapas mediante el uso de dos formadores de haces independientes. El formador de haces de la primera etapa genera líneas de exploración utilizando un único punto focal tanto en la transmisión como en la recepción. El formador de haces de la segunda etapa crea un conjunto de puntos de imagen de alta resolución combinando la información de las múltiples líneas de exploración enfocadas adquiridas en la primera etapa. Para un transductor de matriz lineal con múltiples elementos, la resolución lateral de la unidad de acceso de formación de haces secuencial (SAU) puede ser más independiente del rango y mejorarse significativamente en comparación con el enfoque dinámico convencional de transmisión y recepción. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

El método de enfoque bidireccional basado en píxeles (BiPBF) se propuso para resolver el problema de que la imagen SAU sufre de una baja relación señal/ruido (SNR ) debido a que la transmisión se realiza mediante una pequeña parte de la matriz. ^{[ 15 ]} En BiPBF, se utiliza la misma secuencia de disparo en el proceso de transmisión que en la imagen de matriz tradicional, pero los datos de radiofrecuencia (RF) recopilados utilizando grupos adyacentes de elementos de la matriz se combinan en el proceso de recepción. Los retardos de tiempo basados ​​en píxeles utilizados para la combinación se calculan utilizando las distancias entre los píxeles y las fuentes virtuales ubicadas en las posiciones laterales sucesivas del foco de transmisión. Se han realizado experimentos tanto en fantomas como en experimentos in vivo; la calidad de imagen del método SAU-BiPBF mejoró considerablemente en comparación con la imagen mediante enfoque dinámico convencional. ^{[ 16 ] [ 17 ]}