Entwicklung der Ultraschallwandlertechnologie

(2)Piezoelektrischer EinzelkristallWandler: Nomura begann 1969 in den neunziger Jahren mit der Forschung über piezoelektrische Einkristallmaterialien. Mittelfristige piezoelektrische Einkristallmaterialien haben aufgrund ihrer hervorragenden piezoelektrischen Eigenschaften große Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gezogen. Gegenwärtig sind piezoelektrische Einzelkristallwandler nach Verbundwandlern hervorragende Forschungs -Hotspots. Beispielsweise hat eine neue Art von entspannten ferroelektrischen Einzelkristallwandler, die durch Blei-Lanthan-Zink-Citrat-Führungs-Titanat und Blei-Wismut-Silikat-Lead-Titanat dargestellt wird, einen viel höheren piezoelektrischen Koeffizienten und elektromechanischen Kopplungskoeffizienten als das PZT-Keram-Material. Das mit piezoelektrischen Einzelkristallmaterial entwickelte Wandlerarray weist eine viel höhere Empfindlichkeit und Bandbreite als die piezoelektrische Keramikersatzvorrichtung auf. 1999 entwickelte die Toshiba Corporation of Japan den 3,5 -MHz -PZNT91/9 -Ultraschallwandler, der eine hohe Auflösung und starke durchdringende Leistung erreichte und klinisch angewendet wurde. Im Jahr 2003 entwickelte die University of Southern California eine hochfrequente, aber elementare piezoelektrische Kristallwanderin aus Lithium-Tantalatmaterial, die eine gute Penetrationstiefe und ein Bild-Signal-Rausch-Verhältnis erhielt. Der Einkristallwachstumsprozess ist jedoch viel komplizierter als der Keramikvorbereitungsprozess. Gegenwärtig ist es nicht möglich, piezoelektrische Einzelkristalle zu einem Preis zu produzieren, der mit Keramik vergleichbar ist, und nur eine kleine Anzahl von Wandlern aus piezoelektrischen Einzelkristallen und klinisch werden angewendet.

2, Breitbandwandler: früh markiert auf der Ultraschallsonde wie 2,5, 3,5, 5, 7, 10 MHz usw. Die Betriebsfrequenz vonPiezoelektrische Zylinderkomponente Im Allgemeinen bezieht sich seine Mittelfrequenz, seine Bandbreite etwa 1 MHz, diese Art von Sonde kann als Single -Center -Frequenz -Schmalband bezeichnet werden. Der Wandler ist noch lange immer privat und hat einen großen Verlust des Hochfrequenzsignals für das Tiefgewebe-Echo, das die Klarheit und Empfindlichkeit des Ultraschallmusters beeinflusst. Mitte der 1980er Jahre, basierend auf dem Dämpfungsgesetz von Ultraschall in biologischen Geweben und seinem Einfluss auf Ultraschallbilder, wurde ein Breitband-Wandler entwickelt, wie z. . Das oberflächliche Gewebe verwendet eine hohe Frequenz, um die Auflösung zu verbessern, während Deep-Tissue niedrige Frequenz verwendet, um weniger abgeschwächte Echosignale zu bilden, was zu einer klareren Bildanzeige von Tiefengewebestrukturen führt. In den 1990er Jahren wurden variable Frequenz-Breitbandtransducer und ultra-Weitbandtransducer verwendet in Klinische Diagnostik. Die harmonische Bildgebungstechnologie wird in der klinischen Praxis häufig eingesetzt und ist auch eine Bildgebungstechnologie, die auf der Grundlage von Breitbandwandlern entwickelt wurde. Da der Breitbandwandler mehrere Harmonische erhalten kann, die durch den einfallenden Ultraschall im Fundament des Gewebes erzeugt werden, enthält er eine große Menge an menschlichen Körperinformationen, kann die axiale Auflösung des Bildes verbessern und die Empfindlichkeit des Ultraschallbildgebungssystems verbessern.

3, dreidimensionaler Ultraschallbildgebungs Wandler: Im Vergleich zur herkömmlichen zweidimensionalen Ultraschallbildgebung hat die dreidimensionale Ultraschallbildgebung die Vorteile der intuitiven Bildanzeige, genaue Messung des Volumens und Bereichs des Ziels und Zeit, die zur Verkürzung der Diagnose von erforderlich ist der Physiker. Die Ultraschallbildgebung war der Schwerpunkt der aktuellen Anwendungen und der Entwicklung. Gegenwärtig gibt es hauptsächlich zwei Methoden zum Erwerb von dreidimensionalen Ultraschallbildern. Eine davon ist, eine Reihe von zweidimensionalen Ultraschallbildern mit bekannten räumlichen Positionen unter Verwendung des vorhandenen eindimensionalen Phased-Leitungsarrays zu erhalten und dann die dreidimensionale Rekonstruktion auf den Bildern durchzuführen, um zweidimensionale Bilder haupt Feldraum. Positionierungs -Scanmethode. Die mechanische Antriebscanning-Methode besteht darin, ein zweidimensionales Bild zu erhalten, indem der Wandler auf einem computergesteuerten mechanischen Arm für Lüftersweeping oder rotierendes Scannen repariert wird. Aufgrund komplizierter Geräte und hoher technischer Anforderungen wird die Methode von PZT Piezo -Kristallen derzeit weniger verwendet. Die räumliche Positionierung von Magnetfeld. Die Scan -Methode besteht darin, den Magnetfeldpositionssensor am herkömmlichen Ultraschallwandler zu reparieren und die Änderung der räumlichen Position des Wandlers während des Probenahmevorgangs zu messen. Das zufällige Scanning kann wie eine herkömmliche Sonde durchgeführt werden, und die Bewegungsspur der Computer -Erfassungssonde wird abgetastet. Die Methode ist flexibel im Betrieb und kann eine Vielzahl von Scanning durchführen. Der Nachteil ist, dass das System vor jeder Verwendung kalibriert werden muss und der Scanprozess gerade und langsam sein muss, was stark von menschlichen Faktoren beeinflusst wird. Darüber hinaus besteht der vorhandene eindimensionale lineare Array-Wandler aus einer Vielzahl kleiner Elemente in einer Dimension, und die elektronische Fokussierung in der Bildebene kann erreicht werden. Es gibt jedoch nur ein Array -Element in einer räumlichen Position mit einer gewissen Dicke aus der Bildebene, und die elektronische Fokussierung kann nicht realisiert werden. In Zukunft wird eine dreidimensionale Rekonstruktion realisiert, und der Fokus wird normalerweise durch die Verwendung einer akustischen Linse in der Dickenrichtung der Bildgebungsebene erreicht, aber der Fokus wird aufgrund des Fokus der Linse festgelegt. Gleichzeitig ist die Rekonstruktion des dreidimensionalen Bildes durch das zweidimensionale Bild zu lang, und die Auflösung des dreidimensionalen Bildes ist häufig niedriger als das des zweidimensionalen Bildes. Da die zweidimensionalen Bilder zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen werden, sind die rekonstruierten dreidimensionalen Bilder schwer zu realisieren, dass lebende Gewebe und Organe in Echtzeit angeordnet sind. Der Piezo-Keramiksensor soll die zweidimensionale Flächenarray-Sonde verwenden, um den Ultraschallstrahl zu kontrollieren, um sich in der dreidimensionalen Raumablenkung zu konzentrieren, dreidimensionale räumliche Daten in Echtzeit zu erhalten und dann das dreidimensionale Bild zu rekonstruieren.