Razvoj tehnologije ultrazvučnih pretvarača

(2) Piezoelektrični monokristalni pretvornici: Nomura je započela istraživanje piezoelektričnih monokristalnih materijala 1969., u 1990-ima. Srednjoročni piezoelektrični monokristalni materijali privukli su široku pozornost istraživača zbog svojih izvrsnih piezoelektričnih svojstava. Trenutno su piezoelektrični monokristalni pretvornici izvrsna istraživačka žarišta nakon kompozitnih pretvornika. Na primjer, novi tip opuštenog feroelektričnog monokristalnog pretvornika predstavljen olovo lantan cink citrat-olovo titanat i olovo bizmut silikat-olovo titanat ima puno veći piezoelektrični koeficijent i koeficijent elektromehaničke sprege od PZT keramičkog materijala. Niz pretvornika dizajniran s piezoelektričnim monokristalnim materijalom ima mnogo veću osjetljivost i propusnost od piezoelektričnog keramičkog zamjenskog uređaja. Godine 1999. Toshiba Corporation iz Japana razvila je ultrazvučnu sondu od 3,5 MHZ PZNT91/9, koja je postigla visoku rezoluciju i snažnu moć prodora, te je primijenjena i klinički. Godine 2003. Sveučilište Južne Kalifornije razvilo je visokofrekventni, ali elementarni piezoelektrični kristalni pretvornik izrađen od materijala litij tantalata, koji je postigao dobru dubinu prodiranja i omjer signala i šuma slike. Međutim, proces rasta monokristala puno je kompliciraniji od procesa pripreme keramike. Trenutačno nije moguće proizvesti piezoelektrične monokristale po cijeni usporedivoj s keramikom, a samo se mali broj pretvarača izrađenih od piezoelektričnih monokristala primjenjuje i klinički primjenjuje.

2, Širokopojasna sonda: rano označena na ultrazvučnoj sondi kao što je 2,5, 3,5, 5, 7, 10MHz, itd. Radna frekvencija komponenta piezoelektričnog cilindra općenito se odnosi na njegovu središnju frekvenciju, njegova propusnost je oko 1MHz, ova vrsta sonde može se nazvati uskim pojasom s jednom središnjom frekvencijom. Sonda je još dugo privatna i ima veliki gubitak visokofrekventnog signala u dubokom tkivnom ehu, što utječe na jasnoću i osjetljivost ultrazvučnog uzorka. Sredinom 1980-ih, na temelju zakona slabljenja ultrazvuka u biološkim tkivima i njegovog utjecaja na ultrazvučne slike, razvijen je širokopojasni pretvornik, kao što je pretvornik sa središnjom frekvencijom od 3,5 MHz i efektivnom širinom pojasa od oko 3 MHz. Površinsko tkivo koristi visoku frekvenciju za poboljšanje razlučivosti, dok duboko tkivo koristi nisku frekvenciju za formiranje manje prigušenih eho signala, što rezultira jasnijim prikazom slike struktura dubokog tkiva. U 1990-ima, širokopojasni pretvarači varijabilne frekvencije i ultraširokopojasni pretvarači korišteni su u kliničkoj dijagnostici. Tehnologija harmonijskog oslikavanja naširoko se koristi u kliničkoj praksi, također je tehnologija oslikavanja razvijena na temelju širokopojasnih sondi. Budući da širokopojasni pretvarač može primiti višestruke harmonike generirane upadnim ultrazvukom u temelju tkiva, on sadrži veliku količinu informacija o ljudskom tijelu, može poboljšati aksijalnu rezoluciju slike i može poboljšati osjetljivost ultrazvučnog sustava za snimanje.

3, Pretvornik trodimenzionalne ultrazvučne slike: U usporedbi s tradicionalnom dvodimenzionalnom ultrazvučnom slikom, trodimenzionalna ultrazvučna slika ima prednosti intuitivnog prikaza slike, točnog mjerenja volumena i površine mete i vremena potrebnog za skraćivanje dijagnoze liječnika. Ultrazvučno oslikavanje je u središtu trenutne primjene i razvoja. Trenutno postoje uglavnom dvije metode za dobivanje trodimenzionalnih ultrazvučnih slika. Jedan je dobiti niz dvodimenzionalnih ultrazvučnih slika s poznatim položajima u prostoru korištenjem postojećeg jednodimenzionalnog faznog niza linija, a zatim izvršiti trodimenzionalnu rekonstrukciju na slikama kako bi se dobile dvodimenzionalne slike uglavnom kroz mehanički pokretano skeniranje i prostor magnetskog polja. metoda skeniranja pozicioniranja. Metoda mehaničkog pogona skeniranja je dobivanje dvodimenzionalne slike fiksiranjem sonde na računalno kontroliranu mehaničku ruku za lepezasto ili rotirajuće skeniranje. Zbog komplicirane opreme i visokih tehničkih zahtjeva, metoda Pzt piezo kristala trenutno se manje koristi; prostorno pozicioniranje magnetskog polja. Metoda skeniranja je fiksiranje senzora položaja magnetskog polja na konvencionalni ultrazvučni pretvornik i mjerenje promjene prostornog položaja pretvornika tijekom operacije uzorkovanja; nasumično skeniranje može se izvesti kao konvencionalna sonda, a uzorkuje se trag kretanja računalne senzorske sonde. Metoda je fleksibilna u radu i može izvesti širok raspon skeniranja. Nedostatak je što se sustav mora kalibrirati prije svake upotrebe, a proces skeniranja mora biti ravnomjeran i spor, na što uvelike utječe ljudski faktor. Osim toga, postojeći jednodimenzionalni linearni niz pretvornika sastoji se od mnoštva malih elemenata u jednoj dimenziji, te se može postići elektroničko fokusiranje u ravnini slike. Međutim, postoji samo jedan element niza u prostornom položaju s određenom debljinom od ravnine slike, te se elektroničko fokusiranje ne može realizirati. U budućnosti se ostvaruje trodimenzionalna rekonstrukcija, a fokus se obično postiže korištenjem akustične leće u smjeru debljine ravnine snimanja, ali fokus je fiksiran zbog fokusa leće. Istodobno, rekonstrukcija trodimenzionalne slike dvodimenzionalnom slikom je preduga, a rezolucija trodimenzionalne slike često je niža od one dvodimenzionalne slike. Budući da se dvodimenzionalne slike dobivaju u različito vrijeme, rekonstruirane trodimenzionalne slike teško je realizirati kao prikaz živih tkiva i organa u stvarnom vremenu. Piezo keramički senzor koristi dvodimenzionalnu sondu s nizom područja za kontrolu ultrazvučne zrake za fokusiranje u smjeru otklona trodimenzionalnog prostora, dobivanje trodimenzionalnih prostornih podataka u stvarnom vremenu i zatim rekonstruiranje trodimenzionalne slike.