Почему характеристики ультразвукового датчика не менее, а возможно и более важны, чем характеристики ультразвукового аппарата?
Чтобы ответить на этот вопрос нам следует коснуться принципа визуализации ультразвукового диагностического прибора. Понимая какие физические процессы происходят при получении врачом-специалистом диагностического изображения на экране прибора мы сможем понять, почему же характеристики ультразвукового датчика - это одни из наиболее важных параметров при выборе ультразвукового сканера.
Итак, звук по своей сути является механической волной с продольным распространением. Если мы обратимся к классификации звука по частоте, то за гранью слышимого спектра в диапазоне частот от 1 МГц до 25 МГц мы обнаружим ультразвук, который используется в медицинской диагностике.
Для распространения ультразвука необходимо материальное вещество. «Перенос» энергии осуществляется при передаче колебания от одной частицы вещества к другой.
Генерация вышеописанных колебаний происходит посредством подачи электрического импульса на пьезокристаллы, расположенные в датчике: при подаче на грани пьезокристалла переменного напряжения высокой частоты происходит его последовательное сжатие и расширение, что, в свою очередь, служит причиной создания высокочастного изменения давления, которое приводит к возникновению направленных механических колебаний, иначе говоря – ультразвука.
Следовательно пьезокристалл - основной элемент, участвующий при генерации ультразвука. Пьезокристаллы располагаются внутри ультразвукового датчика, при этом:
- Форма расположения – влияет на форму сканирующей апертуры (у линейного датчика – линейная форма, у конвексного – радиальная и т.д.)
- Плотность расположения – влияет на пространственное разрешение получаемого диагностического изображения.
Критически важным является технологический процесс производства ультразвукового датчика в общем и производства пьезоэлементов датчика в частности. Мы все часто отмечаем колоссальную разницу в качестве визуализаций приборов-одноклассников, выпущенных известными общемировыми производителями и приборами неизвестных широкой общественности локальных производств. Нередко, на существенную разницу в визуализации влияет не сколько прибор, сколько ультразвуковой датчик.
Именно ввиду вышеописанных причин лучше не приобретать к вашему прибору «альтернативных» датчиков сторонних производителей.
На изображении ниже схематично представлено устройство ультразвукового датчика:
Именно на ультразвуковом датчике происходит генерация ультразвуковых колебаний и детекция отраженного эхосигнала, а по полученной информации, в свою очередь, происходит построение диагностического изображения.
Почему не все ультразвуковые датчики одинаковы?
Как правило, крупные компании-производители, и компания Mindray в том числе, имеют не только собственные производства ультразвуковых датчиков, но и центры исследований и разработки, которые осуществляют непосредственную деятельность и финансирование в области исследований новых технологий для производства более технологичных, современных и производительных ультразвуковых датчиков. Что, в свою очередь, позволяет выпускать на рынок медицинского оборудования новые ультразвуковые диагностические приборы, а также модифицировать уже выпущенные.
Компания Mindray разработала собственную уникальную технологию производства ультразвуковых диагностических датчиков под наименованием "3T". Технология запатентована и принадлежит исключительно компании Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd. Применение данной технологии сыграло немаловажную роль, благодаря которой мы видим удивительное качественное диагностическое изображение на экранах приборов Mindray бюджетной и средней ценовой категории. Наиболее дорогие системы имеют в своем распоряжении датчики, произведенные по иным, более дорогостоящим технологиям – матричные и монокристальные датчики. Подробнее о них мы расскажем в других материалах на нашем сайте.
Чем же интересна технология 3T компании Mindray? Прежде всего тем, что компания Mindray применяет ее при производстве обычных датчиков "рутинного" применения. Мы считаем, что датчики Mindray соответствуют той сложно достижимой грани, когда благодаря технологическому процессу датчики практически не уступают качеству визуализации датчикам более дорогих сегментов, используемых в премиальных системах для экспертной оценки.
На что обратить внимание при выборе датчиков к ультразвуковому прибору?
Безусловно, наиболее важно будет придерживаться цели и задач применения ультразвукового аппарата – так можно будет подобрать ряд ультразвуковых датчиков с необходимыми частотными характеристиками, формой и размером аппретуры. Но что делать, если под поставленные задачи подходит несколько моделей ультразвуковых датчиков? В этом случае различия в них скорее всего обусловлены различным количеством пьезоэлементов и/или различному технологическому процессу производства датчика.
В частности, необходимо обратить внимание на количество пьезоэлементов, применяемых в конструкции датчика – ведь обращаясь к физике ультразвука, освещенной в начале данной статьи, чем большее количество пьезокристаллов используется в конструкции датчика – тем пространственное разрешение сканирования будет выше.
Попробуем рассмотреть две модели линейных датчиков для прибора Mindray DC-N6: 7L4A и L12-4. Казалось бы, что оба датчика имеют одинаковый размер и форму апертуры, схожую частотную характеристику и произведены компанией Mindray с применением технологии 3T. Почему же качество визуализации у датчика L12-4 выше, чем у датчика 7L4A? Дело в том, что в конструкции вышеуказанных датчиков используется разное количество пьезоэлементов и в данном случае качество визуализации прибора можно будет повысить выбрав датчик с более плотным расположением пьезоэлементов.
Разберем наглядно разницу в изображении датчиков с применением технологии 3T:
