Классификация и принцип работы ультразвукового зонда

Ультразвуковой зонд — это устройство, преобразующее электрическую энергию в ультразвуковые волны и преобразующее эхо-сигналы в электрические сигналы. Его основным компонентом является пьезоэлектрический кристалл, который может генерировать высокочастотные механические колебания под действием переменного тока, а затем излучать ультразвуковые волны. Когда ультразвуковые волны сталкиваются с интерфейсом тканей и органов в организме, они отражаются, а отраженные волны снова принимаются зондом и преобразуются в изображения.

1. Принцип работы ультразвукового зонда
Ультразвуковой диагностический прибор генерирует падающие ультразвуковые волны (прошедшие волны) и принимает отраженные ультразвуковые волны (эхо) через зонд, что является важной частью диагностического оборудования. Задача ультразвукового зонда заключается в преобразовании электрических сигналов в ультразвуковые сигналы или наоборот. Зонд может передавать и принимать ультразвук, выполнять электроакустическое и сигнальное преобразование, а также может преобразовывать электрические сигналы, посылаемые хостом, в высокочастотные колебательные ультразвуковые сигналы, а также может преобразовывать ультразвуковые сигналы, отраженные от тканей и органов, в электрические сигналы и отображать их на дисплее хоста. Ультразвуковой зонд изготовлен с использованием этого рабочего принципа. При включении питания чип в зонде может производить упругую деформацию, тем самым генерируя ультразвуковые звуковые волны; в противном случае, когда ультразвуковая звуковая волна проходит через чип, она может заставить его производить упругую деформацию, что, в свою очередь, вызывает изменение напряжения. Наконец, плата обработки сигнала обрабатывает соответствующие изменения электрического сигнала для завершения обнаружения изображения обнаруженного объекта. Этот процесс обработки называется пьезоэлектрическим эффектом (положительный и отрицательный пьезоэлектрический эффект).

2. Состав зонда
Компонент пьезоэлектрического кристалла-сердечника
Функция: преобразование электрической энергии в ультразвуковые волны и преобразование полученного эха в электрические сигналы.
Распространенные материалы: PZT (цирконат-титанат свинца), пьезоэлектрические композитные материалы и т. д.
Принцип работы: при включении тока кристалл деформируется и вибрирует, испуская ультразвуковые волны; при получении эха кристалл деформируется в обратном направлении, генерируя электрические сигналы.
Каждый зонд может содержать от десятков до сотен массивов пьезоэлектрических кристаллов.

Согласующий слой
Функция: улучшение согласования акустического импеданса между пьезоэлектрическими кристаллами и тканями человека, уменьшение отражения акустической энергии и повышение эффективности проникновения ультразвуковых волн.
Материал: обычно смола или композитный материал, акустическое сопротивление находится между кристаллами и тканями человека.
Как правило, это 1–2-слойная структура: многослойный согласующий слой дает лучший эффект.

Акустическая линза или фокусирующий элемент
Функция: управление направлением распространения ультразвукового луча, достижение эффекта фокусировки и улучшение разрешения изображения.
Тип: фиксированный фокус или электронный фокус.
Место действия: устанавливается на переднем конце зонда (сторона, которая контактирует с пациентом).

Подложка
Функция:
Поглощение звуковых волн, излучаемых с задней стороны кристалла, для предотвращения эхо-помех;
Сокращает время ультразвукового импульса и улучшает осевое разрешение.
Материал: Обычно эпоксидная смола, содержащая металлические частицы.

Акустическое окно/защитная пленка
Функция: Защита кристалла от внешних повреждений, позволяя ультразвуковым волнам распространяться плавно.
Материал: Полиуретановая пленка или другие биосовместимые материалы.

Проводная и кабельная система
Функция: Передача электрических импульсов, излучаемых хостом, на пьезоэлектрический кристалл и передача эхо-сигнала, полученного кристаллом, обратно хосту.
Структура: Высокоплотный многоканальный коаксиальный кабель для обеспечения целостности сигнала.
Меры предосторожности: Избегайте натягивания и складывания кабеля зонда, чтобы предотвратить потерю сигнала из-за повреждения провода.

Корпус и ручка
Функция: защита внутренней прецизионной структуры и обеспечение ощущения работы.
Материал: медицинский пластик, силикон и т. д., с водонепроницаемыми, пыленепроницаемыми и устойчивыми к коррозии свойствами.

Конструкция: эргономичная структура, удобная для врачей при длительной работе.

Направляющее устройство (только для зондов специального типа)
Функция: установка направляющей для пункционной иглы для направления иглы биопсии или пункционного устройства.
Применение: пункция под контролем УЗИ (например, биопсия узлов щитовидной железы, пункция печени и т. д.)

3. Классификация ультразвуковых датчиков

Классификация по месту диагностики
Существуют офтальмологические датчики, кардиологические датчики, абдоминальные датчики, краниальные датчики, внутриполостные датчики и педиатрические датчики и т. д. Существуют характерные внутриполостные датчики
Классификация по количеству преобразователей, используемых в датчике, существуют единичные датчики и многоэлементные датчики
Классификация по способу управления лучом
Существуют линейные сканирующие датчики, фазированные решетчатые датчики, механические веерные сканирующие датчики и квадратные решетчатые датчики и т. д.
Классификация по геометрии датчика
Существуют прямоугольные датчики, различные датчики для столбчатых сечений, дугообразные датчики (также известные как выпуклые), круглые датчики и т. д.
Классификация по количеству пьезоэлектрических чипов в датчике
Они могут быть разделены на монокристаллические датчики, двухкристаллические датчики и поликристаллические датчики. Среди них монокристаллические зонды дороги по стоимости материала и сложны в процессе. По сравнению с традиционными зондами можно получить более однородные, менее ослабленные и широкополосные изображения. Yichao будет в полной мере применять эту технологию в брюшной полости, акушерстве и гинекологии, сердце и других частях
Другие специальные зонды
В последние годы ультразвуковое вмешательство процветало, и появились пункционные зонды, двухплоскостные зонды, чреспищеводные зонды, интраоперационные зонды, лапароскопические зонды и т. д.

4. Выбор зонда
Частота излучения зонда является одним из важнейших характерных параметров зонда. В ультразвуковой диагностике различные зонды часто выбираются в соответствии с различными объектами и частями исследования, такими как 2 МГц, 2,5 МГц, 5 МГц, 10 МГц и т. д. Частота излучения зонда определяется толщиной кристалла. Форма чипа определяет важные характеристики, такие как форма звукового луча и распределение звукового поля.
Механический секторный сканирующий зонд
Полное название — механический секторный сканирующий зонд, который обычно использовался для ультразвуковых исследований брюшной полости и сердца в первые дни, а сейчас используется почти только для офтальмологического A/B-ультразвука
Плоская линейная решетка
До появления выпуклых решеток это была основная сила для исследований брюшной полости, а частота в основном составляла 3,5 МГц; после появления выпуклых решеток и превращения в основную силу для исследований брюшной полости, она в основном использовалась для исследований небольших органов и поверхностных тканей, а частота обычно составляла 5–7,5 МГц (даже 9 МГц).
Выпуклая решетка
Большой R (радиус кривизны чипа) выпуклой решетки обычно превышает 30 мм, что используется для исследования брюшной полости; малый R (10–20 мм, врачи часто называют его микровыпуклым) используется для исследования сердца.
Фазовая решетка
Используется для цветной визуализации кровотока в сердечно-сосудистой системе при цветном допплеровском ультразвуковом исследовании. Поскольку изображение накладывается (накладывается) на полутоновое изображение анатомической структуры, черно-белые, цветные изображения и допплеровский спектр получаются с использованием различных режимов работы одного и того же зонда.

5. Сканирование звукового луча и сонограммы, сформированные различными зондами
Это краткое введение. Я считаю, что с непрерывным развитием ультразвуковой технологии появится больше зондов с превосходными изображениями и новыми функциями, которые помогут в ультразвуковой диагностике.

Как основной компонент медицинской ультразвуковой системы, ультразвуковые зонды не только бывают различных типов и функций, но и играют незаменимую роль в процессе диагностики. Понимание характеристик и принципов работы различных зондов может помочь врачам принимать более точные и быстрые решения в клинических приложениях, а также помочь покупателям оборудования сделать обоснованный выбор.