الموجات فوق الصوتية ذات الفتحة التركيبية

أحد التطبيقات النموذجية لتقنية SAU هو التطبيق الذي اقترحه جنسن. ^{[ 9 ]} في نموذجه، يُستخدم عنصر واحد فقط من عناصر المصفوفة في المحول في كل مرة لإصدار موجة شبه كروية تغطي كامل المنطقة المستهدفة . تُستخدم جميع العناصر لاستقبال الإشارة المرتدة في الوقت نفسه، ما ينتج عنه صورة منخفضة الدقة لكل عملية إطلاق. تحتوي الإشارة المرتدة على المعلومات اللازمة لتكوين الصورة في جميع الاتجاهات، ويمكن تحديد الاتجاه المحدد بتطبيق تأخيرات مختلفة على الإشارات المستقبلة من العناصر المختلفة، وبالتالي تعمل هذه العملية كبؤرة ديناميكية عند جهاز الاستقبال. من خلال جمع جميع الصور منخفضة الدقة التي يتم الحصول عليها في كل مرة بوزن محدد، تتشكل الصورة النهائية عالية الدقة ويتم توليف البؤرة الديناميكية عند الإرسال. ^{[ 9 ]}

بافتراض أن الخط البؤري رقم l في الصورة منخفضة الدقة الملتقطة من إطلاق العنصر رقم i يتم تمثيله على النحو التالي:

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

هنا،${\displaystyle a_{l}(j)}$يمثل عامل التظليل للعنصر j في الاستقبال .${\displaystyle r(t)}$يمثل الإشارة المستلمة و${\displaystyle \tau _{l}(t;i,j)}$يمثل هذا التأخير المطبق على عنصر الاستقبال رقم j عندما يستقبل هذا العنصر إشارة مرسلة من العنصر رقم i ، وذلك لتشكيل حزمة شعاعية في اتجاه محدد. لذا، يمكن تمثيل الصورة منخفضة الدقة بواسطة

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

من خلال جمع جميع الصور منخفضة الدقة ، يمكن تمثيل منطقة الاهتمام للصورة عالية الدقة على النحو التالي:

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

يتم ضبط تركيز الصورة عالية الدقة ديناميكيًا عند كل من طرف الإرسال وطرف الاستقبال.

يُعد معدل الإطارات الشاغل الرئيسي في التصوير الطبي بالموجات فوق الصوتية، والذي يتحدد بعدد الخطوط التي تشكلها النقاط البؤرية اللازمة لإعادة بناء الصورة، وتردد تكرار النبضات. وبأخذ هذين العاملين في الاعتبار ، وبافتراض أن عمق الصورة المتوقعة هو 150${\displaystyle mm}$وسرعة انتشار الصوت عند 1500${\displaystyle m/s}$سيتطلب كل سطر 200${\displaystyle \mu s}$لاستقبال معلومات التشتت الخلفي من أبعد نقطة بؤرية. يتضح أنه لتلبية متطلبات الإطار الذي يحتوي على 200 سطر لكل إطار، يمكن أن يصل معدل الإطارات في نظام SAU إلى ذروته عند 25  هرتز، مما يعكس الإمكانات الكبيرة في سرعة التصوير والاقتصاد في التنفيذ. ^{[ 3 ]}

اقترح باسيمان وإرميرت استخدام نقاط التركيز المرسلة كمصادر افتراضية، وقد دُرست هذه الفكرة لاحقًا في تقنية التصوير الطيفي المكاني (SAU) من قِبل باحثين آخرين. ^{[ 10 ]} تُعامل هذه الطريقة بؤرة المحوّل كعنصر افتراضي بالإضافة إلى نقاط المصدر الفعلية. يُمكن إجراء التصوير بتقنية SAU بغض النظر عن وجود العنصر فعليًا، بعد تحديد زاوية فتحة المحوّل. من خلال تطبيق طريقة التركيز بالمصادر الافتراضية، زادت دقة التصوير وعمق الاختراق. كما اقتُرح إمكانية معالجة التركيز في السمت والارتفاع بشكل منفصل، وتطبيق مفهوم التركيز بالمصادر الافتراضية في تقنية SAU في مستويين. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

قدّم كورتبيك طريقةً لتشكيل الحزمة المتسلسلة لتقليل التعقيد وتبسيط التنفيذ على مستوى الأجهزة. تقوم الفكرة الأساسية على فصل عملية تشكيل الحزمة إلى مرحلتين باستخدام مُشكِّلَي حزمة مستقلين. يُنتج مُشكِّل الحزمة في المرحلة الأولى خطوط مسح باستخدام نقطة بؤرية واحدة في كلٍّ من عمليتي الإرسال والاستقبال. أما مُشكِّل الحزمة في المرحلة الثانية، فيُنشئ مجموعةً من نقاط الصورة عالية الدقة من خلال دمج المعلومات المُستقاة من خطوط المسح المُركَّزة المتعددة التي تم الحصول عليها في المرحلة الأولى. بالنسبة لمُحوِّل طاقة خطي متعدد العناصر، يُمكن جعل الدقة الجانبية لتشكيل الحزمة المتسلسلة (SAU) أكثر استقلاليةً عن المدى، وتحسينها بشكلٍ ملحوظ مقارنةً بالتركيز الديناميكي التقليدي للإرسال والاستقبال. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

طُرحت طريقة التركيز ثنائي الاتجاه القائم على البكسل (BiPBF) لحل مشكلة انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) في تصوير SAU ، حيث يتم الإرسال عبر جزء صغير من المصفوفة. ^{[ 15 ]} في BiPBF، يُستخدم نفس تسلسل الإطلاق في عملية الإرسال كما في تصوير المصفوفة التقليدي، ولكن يتم تجميع بيانات الترددات الراديوية (RF) المُجمّعة باستخدام مجموعات متجاورة من عناصر المصفوفة في عملية الاستقبال. تُحسب التأخيرات الزمنية القائمة على البكسل والمستخدمة في التجميع باستخدام المسافات بين البكسلات والمصادر الافتراضية الموجودة في المواضع الجانبية المتتالية لبؤرة الإرسال. أُجريت تجارب على نماذج محاكاة وتجارب حية؛ وقد تحسنت جودة الصورة في طريقة SAU-BiPBF بشكل ملحوظ مقارنةً بالتصوير بالتركيز الديناميكي التقليدي. ^{[ 16 ] [ 17 ]}