Vývoj technologie ultrazvukových měničů

(2) Piezoelektrické monokrystalové měniče: Nomura zahájila výzkum piezoelektrických monokrystalových materiálů v roce 1969, v 90. letech 20. století. Střednědobé piezoelektrické monokrystalické materiály přitahovaly širokou pozornost výzkumníků díky svým vynikajícím piezoelektrickým vlastnostem. V současné době jsou piezoelektrické monokrystalové měniče vynikajícími výzkumnými ohnisky po kompozitních měničích. Například nový typ uvolněného feroelektrického monokrystalového měniče reprezentovaný olovnatým lanthanem, zinečnatým citrátem-titanátem olovnatým a křemičitanem olovnatým-křemičitanem olovnatým má mnohem vyšší piezoelektrický koeficient a elektromechanický vazebný koeficient než keramický materiál PZT. Pole měničů navržené s piezoelektrickým monokrystalickým materiálem má mnohem vyšší citlivost a šířku pásma než piezoelektrické keramické náhradní zařízení. V roce 1999 společnost Toshiba Corporation of Japan vyvinula 3,5 MHz ultrazvukový převodník PZNT91/9, který dosáhl vysokého rozlišení a silné penetrační síly a byl použit klinicky. V roce 2003 University of Southern California vyvinula vysokofrekvenční, ale elementární piezoelektrický krystalový měnič vyrobený z lithiového tantalátu, který získal dobrou hloubku průniku a poměr obrazového signálu k šumu. Proces růstu monokrystalu je však mnohem komplikovanější než proces přípravy keramiky. V současné době není možné vyrábět piezoelektrické monokrystaly za cenu srovnatelnou s keramikou a pouze malé množství měničů vyrobených z piezoelektrických monokrystalů je aplikováno a klinicky.

2, Širokopásmový převodník: brzy označen na ultrazvukové sondě, jako je 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz atd. Provozní frekvence součást piezoelektrického válce obecně odkazuje na její středovou frekvenci, její šířka pásma je asi 1 MHz, tento typ sondy lze nazvat úzkým pásmem s jedinou středovou frekvencí. Převodník je stále po dlouhou dobu soukromý a má velkou ztrátu vysokofrekvenčního signálu na hluboké tkáňové echo, což ovlivňuje jasnost a citlivost ultrazvukového vzoru. V polovině 80. let 20. století byl na základě zákona zeslabení ultrazvuku v biologických tkáních a jeho vlivu na ultrazvukové obrazy vyvinut širokopásmový převodník, např. převodník se střední frekvencí 3,5 MHz a efektivní šířkou pásma asi 3 MHz. Povrchová tkáň používá vysokou frekvenci ke zlepšení rozlišení, zatímco hluboká tkáň využívá nízkou frekvenci k vytváření méně zeslabených echo signálů, což má za následek jasnější zobrazení hlubokých tkáňových struktur. V 90. letech 20. století byly v klinické diagnostice používány širokopásmové převodníky s proměnnou frekvencí a ultraširokopásmové převodníky. Harmonická zobrazovací technologie je široce používána v klinické praxi, je také zobrazovací technologií vyvinutou na bázi širokopásmových převodníků. Protože širokopásmový snímač může přijímat více harmonických generovaných dopadajícím ultrazvukem v základu tkáně, obsahuje velké množství informací o lidském těle, může zlepšit axiální rozlišení obrazu a může zlepšit citlivost ultrazvukového zobrazovacího systému.

3, Trojrozměrný ultrazvukový zobrazovací snímač: Ve srovnání s tradičním dvourozměrným ultrazvukovým zobrazováním má trojrozměrné ultrazvukové zobrazování výhody intuitivního zobrazení obrazu, přesné měření objemu a oblasti cíle a čas potřebný ke zkrácení diagnózy lékaře. Ultrazvukové zobrazování je středem zájmu současných aplikací a vývoje. V současnosti existují především dvě metody pořizování trojrozměrných ultrazvukových snímků. Jedním z nich je získat sérii dvourozměrných ultrazvukových obrazů se známými prostorovými polohami pomocí existujícího jednorozměrného pole fázovaných čar a poté provést na snímcích trojrozměrnou rekonstrukci, aby se získaly dvourozměrné obrazy hlavně prostřednictvím mechanicky řízeného skenování a prostoru magnetického pole. metoda snímání polohy. Metodou skenování mechanického pohonu je získat dvourozměrný obraz upevněním snímače na počítačem řízené mechanické rameno pro rozmítání vějíře nebo otáčení. Vzhledem ke komplikovanému vybavení a vysokým technickým nárokům je metoda Pzt piezokrystalů v současnosti využívána méně; prostorové polohování magnetického pole. Metoda skenování spočívá v upevnění snímače polohy magnetického pole na konvenčním ultrazvukovém snímači a měření změny prostorové polohy snímače během operace vzorkování; náhodné skenování může být prováděno jako konvenční sonda a je vzorkována pohybová stopa počítačové snímací sondy. Metoda je flexibilní v provozu a může provádět širokou škálu skenování. Nevýhodou je, že systém se musí před každým použitím zkalibrovat a proces skenování musí být rovnoměrný a pomalý, na což má velký vliv lidský faktor. Kromě toho stávající jednorozměrný lineární převodník sestává z množství malých prvků v jednom rozměru a lze dosáhnout elektronického zaostřování v zobrazovací rovině. V prostorové poloze s určitou tloušťkou od zobrazovací roviny je však pouze jeden prvek pole a nelze realizovat elektronické zaostřování. V budoucnu se realizuje trojrozměrná rekonstrukce a zaostření se obvykle dosahuje použitím akustické čočky ve směru tloušťky zobrazovací roviny, ale ohnisko je fixní kvůli ohnisku čočky. Současně je rekonstrukce trojrozměrného obrazu dvojrozměrným obrazem příliš dlouhá a rozlišení trojrozměrného obrazu je často nižší než u dvourozměrného obrazu. Vzhledem k tomu, že jsou dvojrozměrné obrazy pořizovány v různých časech, rekonstruované trojrozměrné obrazy je obtížné realizovat zobrazením živých tkání a orgánů v reálném čase. Piezokeramický senzor má používat dvourozměrnou plošnou sondu k ovládání ultrazvukového paprsku, aby se zaostřil ve směru vychýlení trojrozměrného prostoru, získal trojrozměrná prostorová data v reálném čase a poté rekonstruoval trojrozměrný obraz.