Dezvoltarea tehnologiei traductoarelor cu ultrasunete

(2) Traductoare piezoelectrice cu un singur cristal : Nomura a început cercetările asupra materialelor piezoelectrice cu un singur cristal în 1969, în anii 1990. Materialele piezoelectrice monocristalne pe termen mediu au atras atenția cercetătorilor datorită proprietăților lor piezoelectrice excelente. În prezent, traductoarele piezoelectrice cu un singur cristal sunt puncte fierbinți de cercetare excelente după traductoarele compozite. De exemplu, un nou tip de traductor cu un singur cristal feroelectric relaxat reprezentat de citrat de plumb lantan-zinc-titanat de plumb și silicat de bismut de plumb-titanat de plumb are un coeficient piezoelectric și un coeficient de cuplare electromecanic mult mai mare decât materialul ceramic PZT. Matricea de traductoare proiectată cu material monocristal piezoelectric are o sensibilitate și lățime de bandă mult mai mari decât dispozitivul de înlocuire ceramică piezoelectrică. În 1999, Toshiba Corporation din Japonia a dezvoltat traductorul cu ultrasunete PZNT91/9 de 3,5MHZ, care a atins rezoluție înaltă și putere de penetrare puternică și a fost aplicat și clinic. În 2003, Universitatea din California de Sud a dezvoltat un traductor de cristal piezoelectric de înaltă frecvență, dar elementar, realizat din material de tantalat de litiu, care a obținut o adâncime de penetrare bună și un raport semnal-zgomot al imaginii. Cu toate acestea, procesul de creștere a unui singur cristal este mult mai complicat decât procesul de preparare a ceramicii. În prezent, nu este posibil să se producă monocristale piezoelectrice la un preț comparabil cu ceramica și doar un număr mic de traductoare din monocristale piezoelectrice sunt aplicate și clinic.

2, traductor de bandă largă: marcat timpuriu pe sonda cu ultrasunete, cum ar fi 2,5, 3,5, 5, 7, 10MHz, etc. Frecvența de funcționare componenta cilindrului piezoelectric se referă în general la frecvența sa centrală, lățimea de bandă este de aproximativ 1MHz, acest tip de sondă poate fi numit bandă îngustă de frecvență centrală unică. Traductorul este încă privat pentru o lungă perioadă de timp și are o pierdere mare de semnal de înaltă frecvență la ecoul profund al țesutului, ceea ce afectează claritatea și sensibilitatea modelului de ultrasunete. La mijlocul anilor 1980, pe baza legii de atenuare a ultrasunetelor în țesuturile biologice și a influenței sale asupra imaginilor cu ultrasunete, a fost dezvoltat un traductor cu bandă largă, cum ar fi un traductor cu o frecvență centrală de 3,5 MHz și o lățime de bandă efectivă de aproximativ 3 MHz. Țesutul superficial folosește frecvența înaltă pentru a îmbunătăți rezoluția, în timp ce țesutul profund folosește frecvența joasă pentru a forma semnale de eco mai puțin atenuate, rezultând o afișare mai clară a imaginii structurilor țesuturilor profunde. Tehnologia imagistică armonică este utilizată pe scară largă în practica clinică, este, de asemenea, o tehnologie de imagistică dezvoltată pe baza traductoarelor de bandă largă. Deoarece traductorul de bandă largă poate primi armonici multiple generate de ultrasunetele incidente în fundația țesutului, acesta conține o cantitate mare de informații despre corpul uman, poate îmbunătăți rezoluția axială a imaginii și poate îmbunătăți sensibilitatea sistemului de imagistică cu ultrasunete.

3, traductor de imagistică cu ultrasunete tridimensional: în comparație cu imagistica cu ultrasunete bidimensională tradițională, imagistica cu ultrasunete tridimensională are avantajele afișajului intuitiv al imaginii, măsurarea precisă a volumului și suprafeței țintei și timpul necesar pentru a scurta diagnosticul medicului. Imagistica cu ultrasunete a fost punctul central al aplicațiilor și dezvoltării actuale. În prezent, există în principal două metode de obținere a imaginilor cu ultrasunete tridimensionale. Una este să obțineți o serie de imagini ultrasonice bidimensionale cu poziții spațiale cunoscute, utilizând matricea de linii de fază unidimensionale existente și apoi să efectuați reconstrucția tridimensională a imaginilor pentru a obține imagini bidimensionale, în principal prin scanare condusă mecanic și spațiu de câmp magnetic. metoda de scanare de pozitionare. Metoda de scanare cu acționare mecanică este de a obține o imagine bidimensională prin fixarea traductorului pe un braț mecanic controlat de computer pentru scanarea cu ventilator sau rotație. Datorită echipamentelor complicate și a cerințelor tehnice ridicate, metoda piezocristalelor Pzt este utilizată în prezent mai puțin; Poziționarea spațială a câmpului magnetic. Metoda de scanare este de a fixa senzorul de poziție a câmpului magnetic pe traductorul ultrasonic convențional și de a măsura schimbarea poziției spațiale a traductorului în timpul operațiunii de eșantionare; scanarea aleatorie poate fi efectuată ca o sondă convențională, iar pista de mișcare a sondei de detectare a computerului este eșantionată. Metoda este flexibilă în funcționare și poate efectua o gamă largă de scanări. Dezavantajul este că sistemul trebuie calibrat înainte de fiecare utilizare, iar procesul de scanare trebuie să fie uniform și lent, ceea ce este foarte afectat de factorii umani. În plus, traductorul de matrice liniară unidimensională existent este compus dintr-o multitudine de elemente mici într-o singură dimensiune, iar focalizarea electronică în planul imaginii poate fi realizată. Cu toate acestea, există un singur element de matrice într-o poziție spațială cu o anumită grosime față de planul de imagine și focalizarea electronică nu poate fi realizată. În viitor, se realizează reconstrucția tridimensională, iar focalizarea este de obicei realizată prin utilizarea unei lentile acustice în direcția grosimii planului de imagine, dar focalizarea este fixată datorită focalizării lentilei. În același timp, reconstrucția imaginii tridimensionale de către imaginea bidimensională este prea lungă, iar rezoluția imaginii tridimensionale este adesea mai mică decât cea a imaginii bidimensionale. Deoarece imaginile bidimensionale sunt achiziționate în momente diferite, imaginile tridimensionale reconstruite sunt dificil de realizat afișarea în timp real a țesuturilor și organelor vii. Senzorul piezo-ceramic trebuie să folosească sonda cu matrice de zonă bidimensională pentru a controla fasciculul ultrasonic pentru a se focaliza în direcția de deviere a spațiului tridimensional, pentru a obține date spațiale tridimensionale în timp real și apoi pentru a reconstrui imaginea tridimensională.