Utveckling av ultraljudstransducerteknik

(2) Piezoelektriska enkristallomvandlare : Nomura började forskning om piezoelektriska enkristallmaterial 1969, på 1990-talet. Mellantids piezoelektriska enkristallmaterial har väckt stor uppmärksamhet från forskare på grund av deras utmärkta piezoelektriska egenskaper. För närvarande är piezoelektriska enkristallgivare utmärkta forskningshotspots efter kompositgivare. Till exempel har en ny typ av avslappnad ferroelektrisk enkristallomvandlare representerad av blylantanzinkcitrat-blytitanat och blyvismutsilikat-blytitanat mycket högre piezoelektrisk koefficient och elektromekanisk kopplingskoefficient än PZT-kerammaterialet. Givaruppsättningen utformad med piezoelektriskt enkristallmaterial har mycket högre känslighet och bandbredd än den piezoelektriska keramiska ersättningsanordningen. 1999 utvecklade Toshiba Corporation i Japan 3,5MHZ PZNT91/9 ultraljudsgivare, som uppnådde hög upplösning och stark penetrerande kraft, och användes kliniskt. 2003 utvecklade University of Southern California en högfrekvent men elementär piezoelektrisk kristallgivare gjord av litiumtantalatmaterial, som fick ett bra penetrationsdjup och bildsignal-brusförhållande. Emellertid är enkristalltillväxtprocessen mycket mer komplicerad än den keramiska beredningsprocessen. För närvarande är det inte möjligt att producera piezoelektriska enkristaller till ett pris som är jämförbart med keramik, och endast ett litet antal givare gjorda av piezoelektriska enkristaller används och kliniskt.

2, Bredbandsgivare: tidigt märkt på ultraljudssonden såsom 2,5, 3,5, 5, 7, 10MHz, etc. Driftsfrekvensen piezoelektrisk cylinderkomponent avser i allmänhet dess mittfrekvens, dess bandbredd är cirka 1MHz, denna typ av sond kan kallas enkelcenterfrekvens smalband. Givaren är fortfarande privat under lång tid, och den har en stor förlust av högfrekvent signal till djupvävnadsekot, vilket påverkar klarheten och känsligheten hos ultraljudsmönstret. I mitten av 1980-talet utvecklades, baserat på dämpningslagen för ultraljud i biologiska vävnader och dess inverkan på ultraljudsbilder, en bredbandsgivare, till exempel en givare med en mittfrekvens på 3,5 MHz och en effektiv bandbredd på cirka 3 MHz. Ytlig vävnad använder hög frekvens för att förbättra upplösningen, medan djup vävnad använder låg frekvens för att bilda mindre dämpade ekosignaler, vilket resulterar i en tydligare bildvisning av djupvävnadsstrukturer. På 1990-talet användes bredbandsgivare med variabel frekvens och ultrabredbandsgivare i klinisk diagnostik. Harmonisk bildteknik används i stor utsträckning i klinisk praxis, är också en bildteknik som utvecklats på basis av bredbandsgivare. Eftersom bredbandsgivaren kan ta emot flera övertoner som genereras av det infallande ultraljudet i vävnadens grund, innehåller den en stor mängd människokroppsinformation, kan förbättra bildens axiella upplösning och kan förbättra känsligheten hos ultraljudsavbildningssystemet.

3, Tredimensionell ultraljudsavbildningsgivare: Jämfört med traditionell tvådimensionell ultraljudsavbildning har tredimensionell ultraljudsavbildning fördelarna med intuitiv bildvisning, noggrann mätning av volymen och området av målet och den tid som krävs för att förkorta läkarens diagnos. Ultraljudsavbildning har varit i fokus för nuvarande applikationer och utveckling. För närvarande finns det huvudsakligen två metoder för att ta tredimensionella ultraljudsbilder. En är att erhålla en serie tvådimensionella ultraljudsbilder med kända rumsliga positioner genom att använda den befintliga endimensionella fasade linjeuppsättningen, och sedan utföra tredimensionell rekonstruktion på bilderna för att erhålla tvådimensionella bilder huvudsakligen genom mekaniskt driven skanning och magnetfältsrymd. positioneringsskanningsmetod. Den mekaniska enhetens skanningsmetod är att erhålla en tvådimensionell bild genom att fixera givaren på en datorstyrd mekanisk arm för fläktsvepande eller roterande skanning. På grund av komplicerad utrustning och höga tekniska krav används metoden för Pzt piezokristaller för närvarande mindre; rumslig positionering av magnetfält. Skanningsmetoden är att fixera magnetfältspositionssensorn på den konventionella ultraljudsgivaren och mäta förändringen av givarens rumsliga position under provtagningsoperationen; den slumpmässiga scanningen kan utföras som en konventionell sond, och rörelsespåret för datoravkänningssonden samplas. Metoden är flexibel i drift och kan utföra ett brett spektrum av skanning. Nackdelen är att systemet måste kalibreras före varje användning, och skanningsprocessen måste vara jämn och långsam, vilket i hög grad påverkas av mänskliga faktorer. Dessutom är den existerande endimensionella linjära array-omvandlaren sammansatt av ett flertal små element i en dimension, och elektronisk fokusering i avbildningsplanet kan uppnås. Det finns emellertid bara ett arrayelement i en rumslig position med en viss tjocklek från bildplanet, och elektronisk fokusering kan inte realiseras. I framtiden realiseras tredimensionell rekonstruktion, och fokus uppnås vanligtvis genom att använda en akustisk lins i bildplanets tjockleksriktning, men fokus är fixerat på grund av linsens fokus. Samtidigt är rekonstruktionen av den tredimensionella bilden av den tvådimensionella bilden för lång, och upplösningen för den tredimensionella bilden är ofta lägre än den för den tvådimensionella bilden. Eftersom de tvådimensionella bilderna förvärvas vid olika tidpunkter är de rekonstruerade tredimensionella bilderna svåra att realisera realtidsvisning av levande vävnader och organ. Den piezokeramiska sensorn ska använda den tvådimensionella area array-sonden för att styra ultraljudsstrålen för att fokusera i den tredimensionella rymdavböjningsriktningen, erhålla tredimensionella rumsliga data i realtid och sedan rekonstruera den tredimensionella bilden.