تطوير تكنولوجيا محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية

(2) محولات الطاقة البلورية المفردة الكهرضغطية : بدأ نومورا البحث في المواد البلورية المفردة الكهرضغطية في عام 1969، في التسعينيات. جذبت المواد البلورية المفردة الكهرضغطية متوسطة المدى اهتمامًا واسعًا من الباحثين نظرًا لخصائصها الكهرضغطية الممتازة. في الوقت الحاضر، تعد محولات الطاقة البلورية المفردة الكهرضغطية نقاطًا بحثية ممتازة بعد محولات الطاقة المركبة. على سبيل المثال، هناك نوع جديد من محولات الطاقة البلورية المفردة الكهروضوئية المريحة التي يمثلها تيتانات الرصاص وسيترات الزنك واللانثانوم الرصاص وتيتانات سيليكات الرصاص البزموت لها معامل كهرضغطية ومعامل اقتران كهروميكانيكي أعلى بكثير من مادة السيراميك PZT. تتميز مجموعة محولات الطاقة المصممة بمادة بلورية أحادية كهرضغطية بحساسية وعرض نطاق ترددي أعلى بكثير من جهاز استبدال السيراميك الكهرضغطي. في عام 1999، قامت شركة Toshiba اليابانية بتطوير محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية 3.5MHZ PZNT91/9، والذي حقق دقة عالية وقوة اختراق قوية، وتم تطبيقه وسريريًا. في عام 2003، طورت جامعة جنوب كاليفورنيا محول طاقة بلوري كهرضغطية عالي التردد مصنوع من مادة تنتاليات الليثيوم، والتي حصلت على عمق اختراق جيد ونسبة إشارة إلى ضوضاء الصورة. ومع ذلك، فإن عملية نمو البلورة الواحدة أكثر تعقيدًا بكثير من عملية تحضير السيراميك. في الوقت الحاضر، ليس من الممكن إنتاج بلورات مفردة كهرضغطية بسعر مماثل للسيراميك، ويتم تطبيق عدد صغير فقط من محولات الطاقة المصنوعة من بلورات مفردة كهرضغطية وسريريًا.

2 ، محول النطاق العريض: تم وضع علامة مبكرة على مسبار الموجات فوق الصوتية مثل 2.5 ، 3.5 ، 5 ، 7 ، 10 ميجا هرتز ، إلخ. مكون اسطوانة كهرضغطية يشير تردد التشغيل بشكل عام إلى تردده المركزي ، ويبلغ عرض النطاق الترددي حوالي 1 ميجا هرتز ، ويمكن تسمية هذا النوع من المسبار بنطاق ضيق ذو تردد مركزي واحد. لا يزال محول الطاقة خاصًا لفترة طويلة، كما أنه يعاني من فقدان كبير للإشارة عالية التردد لصدى الأنسجة العميقة، مما يؤثر على وضوح وحساسية نمط الموجات فوق الصوتية. في منتصف الثمانينات، واستنادًا إلى قانون توهين الموجات فوق الصوتية في الأنسجة البيولوجية وتأثيره على صور الموجات فوق الصوتية، تم تطوير محول طاقة واسع النطاق، مثل محول طاقة بتردد مركزي قدره 3.5 ميجا هرتز وعرض نطاق فعال يبلغ حوالي 3 ميجا هرتز. تستخدم الأنسجة السطحية ترددًا عاليًا لتحسين الدقة، بينما تستخدم الأنسجة العميقة ترددًا منخفضًا لتشكيل إشارات صدى أقل توهينًا، مما يؤدي إلى عرض صورة أكثر وضوحًا لهياكل الأنسجة العميقة. في التسعينيات، تم استخدام محولات الطاقة ذات النطاق العريض ذات التردد المتغير ومحولات الطاقة ذات النطاق العريض للغاية في التشخيص السريري. تُستخدم تقنية التصوير التوافقي على نطاق واسع في الممارسة السريرية، وهي أيضًا تقنية تصوير تم تطويرها على أساس محولات الطاقة ذات النطاق العريض. نظرًا لأن محول الطاقة عريض النطاق يمكن أن يستقبل توافقيات متعددة ناتجة عن الموجات فوق الصوتية الحادثة في أساس الأنسجة، فإنه يحتوي على كمية كبيرة من معلومات جسم الإنسان، ويمكنه تحسين الدقة المحورية للصورة، ويمكنه تحسين حساسية نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية.

3 ، محول التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثي الأبعاد: بالمقارنة مع التصوير بالموجات فوق الصوتية التقليدي ثنائي الأبعاد، يتميز التصوير بالموجات فوق الصوتية ثلاثي الأبعاد بمزايا عرض الصور البديهية، والقياس الدقيق لحجم ومساحة الهدف، والوقت اللازم لتقصير تشخيص الطبيب. كان التصوير بالموجات فوق الصوتية هو محور التطبيقات والتطوير الحالي. في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان للحصول على صور الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد. الأول هو الحصول على سلسلة من الصور بالموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد ذات المواضع المكانية المعروفة باستخدام مصفوفة الخطوط المرحلية أحادية البعد الموجودة، ثم إجراء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد على الصور للحصول على صور ثنائية الأبعاد بشكل رئيسي من خلال المسح الميكانيكي ومساحة المجال المغناطيسي. طريقة المسح لتحديد المواقع. تتمثل طريقة مسح المحرك الميكانيكي في الحصول على صورة ثنائية الأبعاد عن طريق تثبيت محول الطاقة على ذراع ميكانيكي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر من أجل مسح المروحة أو المسح الدوار. نظرًا للمعدات المعقدة والمتطلبات الفنية العالية، يتم حاليًا استخدام طريقة بلورات Pzt الانضغاطية بشكل أقل؛ تحديد المواقع المكانية للمجال المغناطيسي. تتمثل طريقة المسح في تثبيت مستشعر موضع المجال المغناطيسي على محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية التقليدي، وقياس التغير في الموضع المكاني لمحول الطاقة أثناء عملية أخذ العينات؛ يمكن إجراء المسح العشوائي مثل المسبار التقليدي، ويتم أخذ عينات من مسار الحركة لمسبار استشعار الكمبيوتر. تتميز هذه الطريقة بالمرونة في التشغيل ويمكنها إجراء نطاق واسع من عمليات المسح. العيب هو أنه يجب معايرة النظام قبل كل استخدام، ويجب أن تكون عملية المسح متساوية وبطيئة، وهو ما يتأثر بشكل كبير بالعوامل البشرية. بالإضافة إلى ذلك، يتكون محول الطاقة الخطي أحادي البعد الموجود من مجموعة من العناصر الصغيرة في بعد واحد، ويمكن تحقيق التركيز الإلكتروني في مستوى التصوير. ومع ذلك، يوجد عنصر صفيف واحد فقط في موضع مكاني بسمك معين من مستوى التصوير، ولا يمكن تحقيق التركيز الإلكتروني. في المستقبل، يتم تحقيق إعادة البناء ثلاثي الأبعاد، وعادة ما يتم تحقيق التركيز باستخدام عدسة صوتية في اتجاه سمك مستوى التصوير، ولكن يتم تثبيت التركيز بسبب تركيز العدسة. وفي الوقت نفسه، تكون إعادة بناء الصورة ثلاثية الأبعاد بواسطة الصورة ثنائية الأبعاد طويلة جدًا، وغالبًا ما تكون دقة الصورة ثلاثية الأبعاد أقل من دقة الصورة ثنائية الأبعاد. نظرًا لأنه يتم الحصول على الصور ثنائية الأبعاد في أوقات مختلفة، فمن الصعب عرض الصور ثلاثية الأبعاد المُعاد بناؤها في الوقت الفعلي للأنسجة والأعضاء الحية. يستخدم مستشعر السيراميك الضغطي مسبار صفيف المنطقة ثنائي الأبعاد للتحكم في شعاع الموجات فوق الصوتية للتركيز في اتجاه انحراف الفضاء ثلاثي الأبعاد، والحصول على البيانات المكانية ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي، ثم إعادة بناء الصورة ثلاثية الأبعاد.