Ontwikkeling van ultrasone transducertechnologie

(2) Piëzo-elektrische monokristallijne transducers: Nomura begon in 1969, in de jaren negentig, met onderzoek naar piëzo-elektrische monokristallijne materialen. Piëzo-elektrische monokristallijne materialen op de middellange termijn hebben brede aandacht van onderzoekers getrokken vanwege hun uitstekende piëzo-elektrische eigenschappen. Momenteel zijn piëzo-elektrische monokristaltransducers uitstekende onderzoekshotspots na composiettransducers. Een nieuw type ontspannen ferro-elektrische eenkristaltransducer, vertegenwoordigd door loodlanthaanzinkcitraat-loodtitanaat en loodbismuthsilicaat-loodtitanaat, heeft bijvoorbeeld een veel hogere piëzo-elektrische coëfficiënt en elektromechanische koppelingscoëfficiënt dan het PZT-keramische materiaal. De transducerarray ontworpen met piëzo-elektrisch monokristalmateriaal heeft een veel hogere gevoeligheid en bandbreedte dan het piëzo-elektrische keramische vervangingsapparaat. In 1999 ontwikkelde Toshiba Corporation uit Japan de 3,5 MHz PZNT91/9 ultrasone transducer, die een hoge resolutie en een sterk doordringend vermogen bereikte, en klinisch werd toegepast. In 2003 ontwikkelde de Universiteit van Zuid-Californië een hoogfrequente maar elementaire piëzo-elektrische kristaltransducer gemaakt van lithiumtantalaatmateriaal, die een goede penetratiediepte en beeldsignaal-ruisverhouding verkreeg. Het groeiproces van één kristal is echter veel gecompliceerder dan het keramische bereidingsproces. Momenteel is het niet mogelijk om piëzo-elektrische eenkristallen te produceren tegen een prijs die vergelijkbaar is met die van keramiek, en er wordt slechts een klein aantal transducers gemaakt van piëzo-elektrische eenkristallen klinisch toegepast.

2, breedbandtransducer: vroeg gemarkeerd op de ultrasone sonde, zoals 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz, enz. De werkfrequentie piëzo-elektrische cilindercomponent verwijst in het algemeen naar de middenfrequentie, de bandbreedte is ongeveer 1 MHz, dit type sonde kan een enkele middenfrequentie smalband worden genoemd. De transducer is nog lange tijd privé en heeft een groot verlies aan hoogfrequent signaal naar de diepe weefselecho, wat de helderheid en gevoeligheid van het ultrasone patroon beïnvloedt. Halverwege de jaren tachtig werd op basis van de verzwakkingswet van ultrageluid in biologische weefsels en de invloed daarvan op echografiebeelden een breedbandtransducer ontwikkeld, zoals een transducer met een middenfrequentie van 3,5 MHz en een effectieve bandbreedte van ongeveer 3 MHz. Oppervlakkig weefsel gebruikt een hoge frequentie om de resolutie te verbeteren, terwijl diep weefsel een lage frequentie gebruikt om minder verzwakte echosignalen te vormen, wat resulteert in een duidelijkere beeldweergave van diepe weefselstructuren. In de jaren negentig werden breedbandtransducers met variabele frequentie en ultrabreedbandtransducers gebruikt in de klinische diagnostiek. Harmonische beeldvormingstechnologie wordt veel gebruikt in de klinische praktijk en is ook een beeldvormingstechnologie die is ontwikkeld op basis van breedbandtransducers. Omdat de breedbandtransducer meerdere harmonischen kan ontvangen die worden gegenereerd door het invallende ultrageluid in de basis van het weefsel, bevat deze een grote hoeveelheid informatie over het menselijk lichaam, kan hij de axiale resolutie van het beeld verbeteren en kan hij de gevoeligheid van het ultrasone beeldvormingssysteem verbeteren.

3, Driedimensionale echografie-transducer: Vergeleken met traditionele tweedimensionale echografie heeft driedimensionale echografie de voordelen van intuïtieve beeldweergave, nauwkeurige meting van het volume en gebied van het doel, en de tijd die nodig is om de diagnose van de arts te verkorten. Echografie is de focus geweest van de huidige toepassingen en ontwikkelingen. Momenteel zijn er hoofdzakelijk twee methoden voor het verkrijgen van driedimensionale echografiebeelden. Eén daarvan is het verkrijgen van een reeks tweedimensionale ultrasone beelden met bekende ruimtelijke posities door gebruik te maken van de bestaande eendimensionale phased line array, en vervolgens een driedimensionale reconstructie op de beelden uit te voeren om tweedimensionale beelden te verkrijgen, voornamelijk door mechanisch aangedreven scannen en magnetische veldruimte. positioneringsscanmethode. De scanmethode met mechanische aandrijving is het verkrijgen van een tweedimensionaal beeld door de transducer op een computergestuurde mechanische arm te bevestigen voor waaiervegen of roterend scannen. Vanwege ingewikkelde apparatuur en hoge technische eisen wordt de methode van Pzt-piëzokristallen momenteel minder gebruikt; ruimtelijke positionering van het magnetische veld. De scanmethode is om de magnetische veldpositiesensor op de conventionele ultrasone transducer te bevestigen en de verandering van de ruimtelijke positie van de transducer tijdens de bemonsteringsoperatie te meten; het willekeurige scannen kan worden uitgevoerd als een conventionele sonde, en het bewegingsspoor van de computerwaarnemende sonde wordt bemonsterd. De werkwijze is flexibel in gebruik en kan een breed scala aan scans uitvoeren. Het nadeel is dat het systeem voor elk gebruik moet worden gekalibreerd en dat het scanproces gelijkmatig en langzaam moet zijn, wat sterk wordt beïnvloed door menselijke factoren. Bovendien is de bestaande eendimensionale lineaire array-transducer samengesteld uit een aantal kleine elementen in één dimensie, en kan elektronische focussering in het afbeeldingsvlak worden bereikt. Er is echter slechts één array-element in een ruimtelijke positie met een bepaalde dikte vanaf het beeldvlak, en elektronische focussering kan niet worden gerealiseerd. In de toekomst wordt driedimensionale reconstructie gerealiseerd, en de focus wordt meestal bereikt door gebruik te maken van een akoestische lens in de dikterichting van het beeldvlak, maar de focus ligt vast vanwege de focus van de lens. Tegelijkertijd duurt de reconstructie van het driedimensionale beeld door het tweedimensionale beeld te lang en is de resolutie van het driedimensionale beeld vaak lager dan die van het tweedimensionale beeld. Omdat de tweedimensionale beelden op verschillende tijdstippen worden verkregen, zijn de gereconstrueerde driedimensionale beelden moeilijk real-time weergave van levende weefsels en organen te realiseren. De piëzo-keramische sensor moet de tweedimensionale gebiedsarraysonde gebruiken om de ultrasone straal te besturen om te focussen in de driedimensionale ruimteafbuigingsrichting, real-time driedimensionale ruimtelijke gegevens te verkrijgen en vervolgens het driedimensionale beeld te reconstrueren.