Ultraäänianturiteknologian kehittäminen

(2) Pietsosähköiset yksikidemuuntimet : Nomura aloitti pietsosähköisten yksikidemateriaalien tutkimuksen vuonna 1969, 1990-luvulla. Keskipitkän aikavälin pietsosähköiset yksikidemateriaalit ovat herättäneet tutkijoiden laajaa huomiota erinomaisten pietsosähköisten ominaisuuksiensa ansiosta. Tällä hetkellä pietsosähköiset yksikidemuuntimet ovat erinomaisia ​​tutkimuskohteita komposiittiantureiden jälkeen. Esimerkiksi uudentyyppisellä relaksoidulla ferrosähköisellä yksikideanturilla, jota edustavat lyijylantaani-sinkkisitraatti-lyijy-titanaatti ja lyijy-vismutti-silikaatti-lyijy-titanaatti, on paljon korkeampi pietsosähköinen kerroin ja sähkömekaaninen kytkentäkerroin kuin PZT-keraamimateriaalilla. Pietsosähköisestä yksikidemateriaalista suunnitellulla anturiryhmällä on paljon suurempi herkkyys ja kaistanleveys kuin pietsosähköisellä keraamisella vaihtolaitteella. Vuonna 1999 japanilainen Toshiba Corporation kehitti 3,5 MHz:n PZNT91/9 ultraäänianturin, joka saavutti korkean resoluution ja vahvan läpäisytehon, ja jota käytettiin ja kliinisesti. Etelä-Kalifornian yliopisto kehitti vuonna 2003 litiumtantalaattimateriaalista valmistetun korkeataajuisen, mutta alkuainepitoisen pietsosähköisen kidemuuntimen, jolla saavutettiin hyvä tunkeutumissyvyys ja kuvasignaali-kohinasuhde. Yksikiteiden kasvatusprosessi on kuitenkin paljon monimutkaisempi kuin keraaminen valmistusprosessi. Tällä hetkellä pietsosähköisiä yksittäiskiteitä ei ole mahdollista valmistaa keramiikkaan verrattavalla hinnalla, ja vain pieni määrä pietsosähköisistä yksittäiskiteistä valmistettuja muuntimia käytetään ja kliinisesti.

2, Laajakaistaanturi: merkitty varhain ultraäänianturiin, kuten 2,5, 3,5, 5, 7, 10MHz jne. Toimintataajuus pietsosähköinen sylinterin komponentti viittaa yleensä sen keskitaajuuteen, sen kaistanleveys on noin 1MHz, tämän tyyppistä anturia voidaan kutsua yksittäisen keskitaajuuden kapeakaistaiseksi. Anturi on vielä pitkään yksityinen, ja sillä on suuri korkeataajuisen signaalin menetys syvälle kudoskaikuun, mikä vaikuttaa ultraäänikuvion selkeyteen ja herkkyyteen. 1980-luvun puolivälissä biologisten kudosten ultraäänen vaimennuslakiin ja sen vaikutukseen ultraäänikuviin perustuen kehitettiin laajakaistainen anturi, kuten muuntaja, jonka keskitaajuus on 3,5 MHz ja tehollinen kaistanleveys noin 3 MHz. Pintakudos käyttää korkeaa taajuutta parantaakseen resoluutiota, kun taas syväkudos käyttää matalataajuutta muodostamaan vähemmän vaimennettuja kaikusignaaleja, jolloin syväkudosrakenteet näkyvät selkeämmin. 1990-luvulla kliinisessä diagnostiikassa käytettiin vaihtuvataajuisia laajakaistaantureita ja ultralaajakaistaantureita. Harmonista kuvantamistekniikkaa käytetään laajalti kliinisessä käytännössä, se on myös laajakaistamuuntimien pohjalta kehitetty kuvantamistekniikka. Koska laajakaistaanturi voi vastaanottaa useita yliaaltoja, jotka syntyvät ultraäänen synnyttää kudoksen perustassa, se sisältää suuren määrän ihmiskehotietoja, voi parantaa kuvan aksiaalista resoluutiota ja voi parantaa ultraäänikuvausjärjestelmän herkkyyttä.

3, Kolmiulotteinen ultraäänikuvausanturi: Verrattuna perinteiseen kaksiulotteiseen ultraäänikuvaukseen, kolmiulotteisella ultraäänikuvauksella on edut intuitiivinen kuvan näyttö, tarkka kohteen tilavuuden ja alueen mittaus sekä aika, joka tarvitaan lääkärin diagnoosin lyhentämiseen. Ultraäänikuvaus on ollut nykyisten sovellusten ja kehityksen painopiste. Tällä hetkellä kolmiulotteisten ultraäänikuvien hankkimiseen on pääasiassa kaksi menetelmää. Yksi on saada sarja kaksiulotteisia ultraäänikuvia tunnetuilla avaruudellisilla paikoilla käyttämällä olemassa olevaa yksiulotteista vaiheistettua viivataulukkoa ja sitten suorittaa kuville kolmiulotteinen rekonstruktio kaksiulotteisten kuvien saamiseksi pääasiassa mekaanisesti ohjatun skannauksen ja magneettikentän avulla. paikannusskannausmenetelmä. Mekaanisella käyttöskannausmenetelmällä saadaan kaksiulotteinen kuva kiinnittämällä anturi tietokoneohjattavaan mekaaniseen varteen tuulettimen pyyhkäisyä tai pyörivää skannausta varten. Monimutkaisten laitteiden ja korkeiden teknisten vaatimusten vuoksi Pzt-pietsokidemenetelmää käytetään tällä hetkellä vähemmän; magneettikentän spatiaalinen paikannus. Skannausmenetelmänä on kiinnittää magneettikentän asentoanturi tavanomaiseen ultraäänianturiin ja mitata anturin spatiaalisen sijainnin muutos näytteenoton aikana; satunnainen skannaus voidaan suorittaa tavanomaisen koettimen tapaan, ja tietokonetunnistimen liikeradasta otetaan näytteitä. Menetelmä on toiminnaltaan joustava ja sillä voidaan suorittaa laaja valikoima skannauksia. Haittapuolena on, että järjestelmä on kalibroitava ennen jokaista käyttöä ja skannausprosessin tulee olla tasainen ja hidas, mihin vaikuttavat suuresti inhimilliset tekijät. Lisäksi olemassa oleva yksiulotteinen lineaarinen ryhmämuunnin koostuu useista pienistä elementeistä yhdessä ulottuvuudessa, ja elektroninen tarkennus kuvantamistasossa voidaan saavuttaa. Kuvaustasosta katsottuna tila-asemassa on kuitenkin vain yksi matriisielementti tietyllä paksuudella, eikä elektronista tarkennusta voida toteuttaa. Jatkossa toteutetaan kolmiulotteinen rekonstruktio ja tarkennus saavutetaan yleensä käyttämällä akustista linssiä kuvaustason paksuussuunnassa, mutta tarkennus on kiinteä linssin tarkennuksen ansiosta. Samanaikaisesti kolmiulotteisen kuvan rekonstruktio kaksiulotteisella kuvalla on liian pitkä, ja kolmiulotteisen kuvan resoluutio on usein pienempi kuin kaksiulotteisen kuvan. Koska kaksiulotteiset kuvat saadaan eri aikoina, rekonstruoituja kolmiulotteisia kuvia on vaikea toteuttaa reaaliaikaisesti elävistä kudoksista ja elimistä. Pietsokeraaminen anturin on tarkoitus käyttää kaksiulotteisen alueen matriisin anturia ohjaamaan ultraäänisädettä tarkentamaan kolmiulotteisen avaruuden poikkeaman suuntaan, hankkimaan reaaliaikaista kolmiulotteista paikkatietoa ja rekonstruoimaan sitten kolmiulotteinen kuva.