توسعه فناوری مبدل اولتراسونیک

(2) مبدل های تک کریستالی پیزوالکتریک : Nomura در سال 1969، در دهه 1990، تحقیقات خود را بر روی مواد تک کریستالی پیزوالکتریک آغاز کرد. مواد تک کریستالی پیزوالکتریک میان مدت به دلیل خواص پیزوالکتریک عالی مورد توجه گسترده محققان قرار گرفته اند. در حال حاضر، مبدل های تک کریستالی پیزوالکتریک پس از مبدل های کامپوزیتی، کانون های تحقیقاتی عالی هستند. به عنوان مثال، نوع جدیدی از مبدل تک کریستالی فروالکتریک آرام که توسط لانتانیم روی سیترات سرب تیتانات و سرب بیسموت سیلیکات سرب تیتانات نشان داده شده است، دارای ضریب پیزوالکتریک و ضریب جفت الکترومکانیکی بسیار بالاتری نسبت به مواد سرامیکی PZT است. آرایه مبدل طراحی شده با مواد تک کریستال پیزوالکتریک دارای حساسیت و پهنای باند بسیار بالاتری نسبت به دستگاه جایگزین سرامیک پیزوالکتریک است. در سال 1999، شرکت توشیبا ژاپن مبدل اولتراسونیک 3.5 مگاهرتز PZNT91/9 را توسعه داد که به وضوح بالا و قدرت نفوذ قوی دست یافت و از نظر بالینی استفاده شد. در سال 2003، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی یک مبدل کریستالی پیزوالکتریک با فرکانس بالا اما عنصری ساخته شده از ماده لیتیوم تانتالات ساخته شد که عمق نفوذ و نسبت سیگنال به نویز تصویر را به خوبی به دست آورد. با این حال، فرآیند رشد تک کریستال بسیار پیچیده تر از فرآیند آماده سازی سرامیکی است. در حال حاضر امکان تولید تک کریستال های پیزوالکتریک با قیمتی قابل مقایسه با سرامیک وجود ندارد و تنها تعداد کمی از مبدل های ساخته شده از تک بلورهای پیزوالکتریک به صورت کلینیکی استفاده می شود.

2، مبدل پهن باند: روی پروب اولتراسوند اولیه مانند 2.5، 3.5، 5، 7، 10 مگاهرتز، و غیره مشخص شده است جزء سیلندر پیزوالکتریک . مبدل هنوز برای مدت طولانی خصوصی است و سیگنال فرکانس بالا را به اکو بافت عمیق از دست می دهد که بر وضوح و حساسیت الگوی اولتراسوند تأثیر می گذارد. در اواسط دهه 1980، بر اساس قانون تضعیف اولتراسوند در بافت‌های بیولوژیکی و تأثیر آن بر تصاویر اولتراسوند، یک مبدل باند وسیع، مانند مبدلی با فرکانس مرکزی 3.5 مگاهرتز و پهنای باند مؤثر حدود 3 مگاهرتز ساخته شد. بافت سطحی از فرکانس بالا برای بهبود وضوح استفاده می کند، در حالی که بافت عمقی از فرکانس پایین برای تشکیل سیگنال های اکو ضعیف تر استفاده می کند، که منجر به نمایش تصویر واضح تر از ساختارهای بافت عمیق می شود. در دهه 1990، مبدل های باند پهن با فرکانس متغیر و مبدل های باند فوق العاده گسترده در تشخیص بالینی استفاده شدند. فناوری تصویربرداری هارمونیک به طور گسترده در عمل بالینی استفاده می شود، همچنین یک فناوری تصویربرداری است که بر اساس مبدل های باند پهن توسعه یافته است. از آنجایی که مبدل پهن باند می تواند هارمونیک های متعدد تولید شده توسط اولتراسوند تصادفی را در پایه بافت دریافت کند، حاوی مقدار زیادی اطلاعات بدن انسان است، می تواند وضوح محوری تصویر را بهبود بخشد و می تواند حساسیت سیستم تصویربرداری اولتراسوند را بهبود بخشد.

3، مبدل تصویربرداری اولتراسوند سه بعدی: در مقایسه با تصویربرداری سونوگرافی دو بعدی سنتی، تصویربرداری سونوگرافی سه بعدی دارای مزایای نمایش تصویر بصری، اندازه گیری دقیق حجم و مساحت هدف و زمان مورد نیاز برای کوتاه کردن تشخیص پزشک است. تصویربرداری اولتراسوند تمرکز برنامه ها و توسعه فعلی بوده است. در حال حاضر عمدتاً دو روش برای گرفتن تصاویر سونوگرافی سه بعدی وجود دارد. یکی این است که با استفاده از آرایه خط فازی یک بعدی موجود، مجموعه‌ای از تصاویر اولتراسونیک دو بعدی با موقعیت‌های فضایی مشخص را به‌دست آوریم و سپس بازسازی سه‌بعدی روی تصاویر را انجام دهیم تا تصاویر دو بعدی عمدتاً از طریق اسکن مکانیکی و فضای میدان مغناطیسی به دست آوریم. روش اسکن موقعیت یابی روش اسکن مکانیکی درایو بدست آوردن یک تصویر دو بعدی با ثابت کردن مبدل بر روی یک بازوی مکانیکی کنترل‌شده توسط کامپیوتر برای اسکن با فن یا چرخش است. به دلیل تجهیزات پیچیده و الزامات فنی بالا، در حال حاضر از روش کریستال پیزو Pzt کمتر استفاده می شود. موقعیت مکانی میدان مغناطیسی. روش اسکن برای تثبیت حسگر موقعیت میدان مغناطیسی بر روی مبدل اولتراسونیک معمولی و اندازه گیری تغییر موقعیت مکانی مبدل در طول عملیات نمونه برداری است. اسکن تصادفی را می توان مانند یک کاوشگر معمولی انجام داد و مسیر حرکت کاوشگر سنجش کامپیوتر نمونه برداری می شود. این روش در عملیات انعطاف پذیر است و می تواند طیف گسترده ای از اسکن را انجام دهد. عیب آن این است که قبل از هر بار استفاده سیستم باید کالیبره شود و فرآیند اسکن باید یکنواخت و کند باشد که به شدت تحت تأثیر عوامل انسانی است. علاوه بر این، مبدل آرایه خطی یک بعدی موجود از تعداد زیادی عناصر کوچک در یک بعد تشکیل شده است و می توان به فوکوس الکترونیکی در صفحه تصویربرداری دست یافت. با این حال، تنها یک عنصر آرایه در یک موقعیت فضایی با ضخامت معین از صفحه تصویربرداری وجود دارد و تمرکز الکترونیکی نمی تواند محقق شود. در آینده، بازسازی سه بعدی محقق می شود و فوکوس معمولاً با استفاده از یک لنز صوتی در جهت ضخامت صفحه تصویربرداری حاصل می شود، اما فوکوس به دلیل فوکوس لنز ثابت می شود. در عین حال، بازسازی تصویر سه بعدی توسط تصویر دو بعدی بسیار طولانی است و وضوح تصویر سه بعدی اغلب کمتر از تصویر دو بعدی است. از آنجایی که تصاویر دو بعدی در زمان‌های مختلف به دست می‌آیند، تصاویر سه بعدی بازسازی‌شده برای نمایش بافت‌ها و اندام‌های زنده در زمان واقعی دشوار است. سنسور سرامیکی پیزو برای کنترل پرتو اولتراسونیک برای تمرکز در جهت انحراف فضای سه بعدی، به دست آوردن داده های فضایی سه بعدی بلادرنگ و سپس بازسازی تصویر سه بعدی، از پروب آرایه منطقه دو بعدی استفاده می کند.