Ултразвуково изследване (ултразвук) е неинвазивна диагностична процедура, която използва високочестотни звукови вълни за получаване на изображения на вътрешните органи на тялото. Тази статия предоставя информация за това как работи ултразвуковата машина.

Терминът "ултразвук" се отнася до честота, която е над обхвата на човешкия слух. Ултразвукът, който също е известен като диагностична медицинска сонография, не е инвазивна процедура за изобразяване, която включва използването на високочестотни звукови вълни за диагностика, както и терапевтични цели. Счита се за по-безопасно от рентгеновите лъчи и КТ, тъй като не включва използването на йонизиращо лъчение.

Ултразвукова машина

Ултразвукова машина е компютърно интегриран диагностичен инструмент, който се състои от предавател, процесор, монитор, клавиатура с контролни бутони, устройство за съхранение и принтер. Нейните компоненти работят заедно, за да създават образи на вътрешните органи.

Ултразвукова визуализация и обратен пиезоелектричен ефект

Пиезоелектричните кристали са кристали, които генерират заряд, когато са подложени на механично напрежение. Превръщането на механичната енергия в електрическа се нарича пиезоелектричен ефект. Кварц, бариев титанат, оловен ниобат, оловен цирконат титанат и други са някои от пиезоелектричните материали. В случай на ултразвук, импулсни ултразвукови вълни се създават с помощта на пиезоелектрични кристали, които се поставят в ръчна сонда, наречена сензор. Когато се прилага електрически ток към пиезоелектричния кристал, той предизвиква механично напрежение. Това се нарича обратен пиезоелектричен ефект. Този обратен пиезоелектричен ефект, произвежда ултразвукови вълни.

Когато се приложи електрически ток върху тези кристали, това води до бърза промяна в тяхната форма. Това кара кристалите да произвеждат звукови вълни, които се разпространяват навън. Когато тези звукови вълни се върнат и ударят кристалите, те излъчват електрически ток.

Честотата, използвана за ултразвук, е в диапазона 2–15 MHz. Налице е обратна връзка между дължината на вълната и честотата на ултразвуковите вълни. Високочестотните ултразвукови вълни имат къса дължина на вълната, а нискочестотните ултразвукови вълни имат голяма дължина на вълната. Високите честоти се използват за сканиране на органи или тъкани, които са близо до повърхността. Високочестотните вълни дават изображения с висока резолюция. Въпреки че ниските частични вълни могат да проникнат в по-дълбоките структури, те осигуряват изображение с ниска резолюция.

Ултразвукови компоненти

Днес ултразвуковите машини са лесно достъпни и широко използвани за диагностични цели. Нека да разберем как се създават и излъчват ултразвукови вълни чрез тези машини.

Централен процесор (CPU)

Процесорът съдържа захранване за конвертора, както и микропроцесор, който се отнася до набор от кабели, свързващи процесора с останалата част от компютъра. Неговата задача е да получава данни и да осигурява изход чрез обработка на данните в съответствие с маршрута. При ултразвук процесорът изпраща електрически ток към сензора и обработва информацията, предавана от процесора в 2D или 3D изображение. Тези изображения могат да се видят на монитора.

сензор

Трансдюсерът е част от ултразвуковото сканиране. Терминът "преобразувател" е устройство, което преобразува енергията от една форма в друга. Това устройство действа като предавател, както и приемник. По време на ултразвука нанесете гела в определена част от тялото, за да предотвратите изкривяването на звуковите вълни. Сондата се движи напред и назад през тази част на тялото. Използването на електрически ток в кристалите в преобразувателя води до генериране на ултразвукови вълни. Отражението на ултразвукова вълна възниква на границата на различни типове тъкани. Преобразувателят преобразува ехото на механична енергия или ултразвукови вълни, които се отразяват от целевия орган или тъкан, в електрически ток. След това процесорът обработва информация за полето и амплитудата на звука и времето, прекарано от ултразвуковите вълни, отразени върху сензора за създаване на 2D или 3D изображения на вътрешните органи.

Други компоненти

Ogram Сономедният техник може да използва клавиатурата за добавяне на бележки и измерване на изображения. Сензорът за управление на импулса може да се използва за промяна на продължителността и честотата на ултразвуковите импулси или за промяна на режима на сканиране.

Data Обработените данни от процесора се преобразуват в изображение, което може да се види на монитора.

Data Обработените данни и / или изображения могат да бъдат записани на твърд диск заедно с медицинските досиета на пациента.

Ras Ултразвуковият техник може също да избере изображение, което може да бъде отпечатано с термичен принтер, свързан с ултразвук.

Ултразвукът има различни приложения в диагностиката, но е станал незаменим за анализиране на развитието на плода. Докато конвенционалният ултразвук осигурява двуизмерно изображение за триизмерна човешка анатомия, сега можете да създавате 3D и 4D изображения. Докато 3D сканирането на снимки на ембриона се извършва в три измерения, движещите се триизмерни изображения на ембриона се наричат ​​4D сканиране. Въпреки че страничните ефекти не са свързани с използването на ултразвук, бяха изразени опасения за възможна връзка между злоупотребата с ултразвук и термичните ефекти на ултразвуковите вълни. Например, ако сондата остане на едно място за дълъг период от време, това може да доведе до повишаване на температурата на това място. За да се намалят тези рискове, задължително е ултразвуковата машина да се използва от опитен техник.

Принципът на ултразвукова машина. Ултразвуков сензор

Под ултразвука разбират звуковите вълни, честотата на които е извън обхвата на честотите, възприемани от човешкото ухо.

Откриването на ултразвук датира от наблюденията на полета на прилепите. Учените, които привързват очи на прилепите, са открили, че тези животни не губят ориентацията си в полет и могат да избегнат пречките. Но след като те също покриха ушите си, ориентацията в пространството в прилепите се счупи и те срещнаха препятствия. Това доведе до заключението, че прилепите в тъмнината се ръководят от звукови вълни, които не се улавят от човешкото ухо. Тези наблюдения бяха направени още през XVII век, като в същото време беше предложен терминът "ултразвук". Прилеп за ориентация в пространството излъчва къси импулси от ултразвукови вълни. Тези импулси, отразени от препятствията, се възприемат след известно време от ухото на прилеп (ехо-феномен). Според времето, което преминава от момента на излъчване на ултразвуковия импулс към възприемането на отразения сигнал, животното определя разстоянието до обекта. В допълнение, прилепът може също да определи посоката, в която се връща ехо сигнала, локализацията на обекта в пространството. По този начин той изпраща ултразвукови вълни и след това възприема отразената картина на околното пространство.

Принципът на ултразвуково местоположение е в основата на работата на много технически устройства. Според т. Нар. Принцип на импулсно ехо, сонар работи, което определя положението на кораба спрямо плитчините риба или морското дъно (ехолот), както и устройствата за ултразвукова диагностика, използвани в медицината: устройството излъчва ултразвукови вълни, след това възприема отразените сигнали, и върху времето, изминало от момента на излъчване до момента на възприемане на ехо сигнала, определят пространственото положение на отразяващата структура.

Какво представляват звуковите вълни?

Звуковите вълни са механични вибрации, които се разпространяват в пространствени вълни, които се появяват след като камъкът е хвърлен във водата. Разпространението на звукови вълни до голяма степен зависи от веществото, в което те се разпространяват. Това се обяснява с факта, че звуковите вълни се появяват само когато частиците на материята осцилират.

Тъй като звукът може да бъде разпространяван само от материални обекти, звукът не се произвежда във вакуум (в изпитите често се задава въпросът „запълване“: как звукът се разпределя във вакуум?).

Звукът в околната среда може да се разпространи както в надлъжната, така и в напречната посока. Ултразвуковите вълни в течности и газове са надлъжни, тъй като отделните частици на средата осцилират по посоката на разпространение на звуковата вълна. Ако равнината, в която се движат частиците на средата, е разположена под прав ъгъл спрямо посоката на разпространение на вълната, като например в случай на морски вълни (осцилации на частици във вертикална посока и разпространение на вълните в хоризонтала), се говори за напречни вълни. Такива вълни се наблюдават и при твърди вещества (например в кости). В меките тъкани ултразвукът се разпространява главно под формата на надлъжни вълни.

Когато отделните частици на надлъжната вълна се изместват един към друг, тяхната плътност и следователно налягането в веществото на средата в това място се увеличава. Ако частиците се отклоняват една от друга, локалната плътност на веществото и налягането в това място намаляват. Ултразвуковата вълна образува зона с ниско и високо налягане. С преминаването на ултразвуковата вълна през тъканта, това налягане се променя много бързо в точката на средата. За да се различи налягането, образувано от ултразвуковата вълна от постоянното налягане на средата, то се нарича също променливо или звуково налягане.

Параметри на звуковата вълна

Параметрите на звуковата вълна включват:

Амплитуда (А), например максимално звуково налягане („височина на вълната“).

Честота (v), т.е. брой на трептенията за 1 s. Единицата за честота е Hertz (Hz). В диагностичните устройства, използвани в медицината, използвайте честотния диапазон от 1 до 50 MG c (1 MHz = 106 Hz, обикновено обхват от 2,5 до 15 MHz).

Дължина на вълната (λ), т.е. разстоянието до съседния гребен на вълната (по-точно, минималното разстояние между точките със същата фаза).

Скоростта на разпространение или скоростта на звука. Тя зависи от средата, в която се разпространява звуковата вълна, както и от честотата.

Налягането и температурата имат значителен ефект, но във физиологичния температурен диапазон този ефект може да бъде пренебрегнат. За ежедневната работа е полезно да се помни, че по-плътната околна среда, толкова по-голяма е скоростта на звука в нея.

Скоростта на звука в меките тъкани е около 1500 m / s и се увеличава с увеличаване на плътността на тъканите.

Тази формула е от основно значение за медицинската ехография. С негова помощ е възможно да се изчисли дължината на вълната λ на ултразвука, което позволява да се определи минималният размер на анатомичните структури, които все още се виждат с ултразвук. Тези анатомични структури, чийто размер е по-малък от дължината на ултразвуковата вълна, с ултразвук са неразличими.

Дължината на вълната ви позволява да получите доста груб образ и не е подходящ за оценка на малки структури. Колкото по-висока е честотата на ултразвука, толкова по-малка е дължината на вълната и големината на анатомичните структури, които все още могат да се различат.

Възможността за детайлизиране се увеличава с увеличаване на честотата на ултразвука. Това намалява дълбочината на проникване на ултразвук в тъканта, т.е. проникващата му способност намалява. По този начин, с увеличаване на честотата на ултразвука, наличната дълбочина на изследванията на тъканите намалява.

Дължината на вълната на ултразвука, използвана в ехографията за изследване на тъканите, варира от 0,1 до 1 mm. Не могат да бъдат идентифицирани по-малки анатомични структури.

Как да получите ултразвук?

Пиезоелектричен ефект

Производството на ултразвук, използвано в медицинската диагностика, се основава на пиезоелектричния ефект - способността на кристалите и керамиката да се деформират под действието на приложено напрежение. Под действието на променливо напрежение, периодично се деформират кристали и керамика, т.е. възникват механични вибрации и се образуват ултразвукови вълни. Пиезоелектричният ефект е обратим: ултразвуковите вълни причиняват деформация на пиезоелектричния кристал, което се съпровожда от появата на измеримо електрическо напрежение. Така пиезоелектричните материали служат като генератори на ултразвукови вълни и техните приемници.

Когато настъпи ултразвукова вълна, тя се разпространява в свързващата среда. "Свързване" означава, че има много добра звукова проводимост между ултразвуковия генератор и средата, в която се разпространява. За тази цел обикновено се използва стандартен ултразвуков гел.

За да се улесни преходът на ултразвукови вълни от твърда керамика на пиезоелектричния елемент към меките тъкани, той се покрива със специален ултразвуков гел.

Трябва да се внимава при почистване на ултразвуковия сензор! Съвпадащият слой в повечето ултразвукови сензори се влошава при повторна обработка с алкохол поради "хигиенни" причини. Следователно, когато почиствате ултразвуковия сензор, е необходимо стриктно да следвате инструкциите, приложени към устройството.

Структурата на ултразвуковия сензор

Генераторът на ултразвукови вибрации се състои от пиезоелектричен материал, най-вече керамичен, на предната и задната страна на който има електрически контакти. На предната страна, обърната към пациента, се нанася съответстващ слой, който е предназначен за оптимално ултразвуково изследване в тъканта. От задната страна пиезоелектричните кристали са покрити със слой, който силно абсорбира ултразвука, което предотвратява отразяването на ултразвукови вълни в различни посоки и ограничава подвижността на кристала. Това ни позволява да гарантираме, че ултразвуковият сензор излъчва възможно най-кратките ултразвукови импулси. Продължителността на импулса е определящият фактор в аксиалната резолюция.

Сензорът за ултразвук в b-mode, като правило, се състои от множество малки, съседни един до друг керамични кристали, които са конфигурирани поотделно или в групи.

Ултразвуковият сензор е много чувствителен. Това се обяснява, от една страна, от факта, че в повечето случаи той съдържа керамични кристали, които са много крехки, от друга страна, от факта, че компонентите на сензора са разположени много близо един до друг и могат да бъдат изместени или счупени с механично разклащане или удар. Цената на един съвременен ултразвуков датчик зависи от вида на оборудването и е приблизително равна на цената на кола от средна класа.

Преди транспортиране на ултразвуковото устройство, стабилно фиксирайте ултразвуковия датчик на устройството и по-добре го изключете. Сензорът се счупва лесно при падане и дори незначително разклащане може да причини сериозни щети.

В диапазона от честоти, използвани в медицинската диагностика, е невъзможно да се получи рязко фокусиран лъч, подобен на лазер, с който е възможно да се „изследват” тъканите. Въпреки това, за да се получи оптимална пространствена резолюция, е необходимо да се стремим да намалим максимално диаметъра на ултразвуковия лъч (като синоним на ултразвуков лъч понякога се използва терминът "ултразвуков лъч"). диаметър).

Колкото по-малък е ултразвуковият лъч, толкова по-добри са детайлите на анатомичните структури с ултразвук.

Ето защо, ултразвукът е фокусиран доколкото е възможно на определена дълбочина (малко по-дълбоко от изследваната структура), така че ултразвуковия лъч образува "талия". Те фокусират ултразвука или с помощта на “акустични лещи”, или чрез прилагане на импулсни сигнали към различни пиезокерамични елементи на преобразувателя с различни взаимни промени във времето. В същото време фокусирането върху по-голяма дълбочина изисква увеличаване на активната повърхност или отвора на ултразвуковия преобразувател.

Когато сензорът е фокусиран, в ултразвуковото поле има три зони:

Най-ясният ултразвуков образ се получава, когато изследваният обект е в фокалната зона на ултразвуковия лъч. Обектът се намира в зоната на фокусиране, когато ултразвуковия лъч има най-малка ширина, което означава, че неговата резолюция е максимална.

Близо до ултразвукова зона

Близостта до зоната е непосредствено до ултразвуковия сензор. Тук ултразвуковите вълни, излъчвани от повърхността на различни пиезокерамични елементи, се наслагват един върху друг (с други думи, възниква интерференцията на ултразвуковите вълни), затова се образува рязко нехомогенно поле. Нека обясним това с ясен пример: ако хвърлите шепа камъчета във водата, тогава кръговите вълни, които се отклоняват от всеки от тях, се припокриват. В близост до мястото, където пада камъчето, съответстващо на близката зона, вълните са неравномерни, но на известно разстояние постепенно се приближават до кръгови. Опитайте поне веднъж да направите този експеримент с деца, когато ходите близо до водата! Ярко изразената нехомогенност на близката ултразвукова зона образува размито изображение. Самата хомогенна среда в близката зона изглежда като редуващи се светли и тъмни ивици. Ето защо, близката ултразвукова зона за оценка на изображението е почти или изобщо не е подходяща. Този ефект е най-силно изразен в изпъкнали и секторни сензори, които излъчват разсейващ ултразвуков лъч; За линеен сензор хетерогенността в близката зона е най-слабо изразена.

Възможно е да се определи до каква степен се разпростира близката зона на ултразвука, ако завъртите копчето, ще усилите сигнала, докато едновременно ще наблюдавате ултразвуковото поле в съседство със сензора. Зоната в близост до ултразвука може да бъде разпозната от бял лист в близост до сензора. Опитайте се да сравните близката зона на линейни и секторни сензори.

Тъй като близката ултразвукова зона не е приложима за оценката на образа на даден обект, по време на ултразвуковите изследвания те се стремят да минимизират близката зона и да я използват по различни начини, за да я отстранят от изследваната област. Това може да бъде направено, например, чрез избор на оптимално положение на сензора или чрез електронно изравняване на неравномерността на ултразвуковото поле. Но на практика това е най-лесно да се постигне с помощта на така наречения буфер, напълнен с вода, който се поставя между сензора и обекта на изследване. Това ви позволява да показвате шума на близката зона от местоположението на обекта, който се изследва. Обикновено като буфер се използват специални дюзи за отделни сензори или универсална подложка за гел. Вместо вода се използват пластмасови дюзи на силиконова основа.

С повърхностно подреждане на изследваните структури, използването на буфер може значително да подобри качеството на ултразвуковото изображение.

Област на фокусиране

Фокусната зона се характеризира с факта, че, от една страна, диаметърът (ширината) на ултразвуковия лъч тук е най-малък, а от друга страна, поради ефекта на събиращата леща, интензивността на ултразвука е най-голяма. Това позволява висока резолюция, т.е. възможността за ясно разграничаване на детайлите на обекта. Следователно анатомичната формация или обект, който трябва да бъде изследван, трябва да бъдат разположени в областта на фокусиране.

Район на ултразвук в далечината

В далечната ултразвукова зона ултразвуковият лъч се отклонява. Тъй като ултразвуковия лъч е отслабен при преминаване през тъканта, интензивността на ултразвука, особено нейният високочестотен компонент, намалява. И двата процеса влияят неблагоприятно на разделителната способност и следователно на качеството на ултразвуковото изображение. Затова в проучването в далечната ултразвукова зона се губи яснотата на обекта - колкото повече, толкова по-далеч от сензора.

Разделителната способност на устройството

Разделителната способност на визуалната система за изследване, както оптична, така и акустична, се определя от минималното разстояние, на което два обекта в изображението се възприемат като отделни. Резолюцията е важен качествен показател, характеризиращ ефективността на метода за изследване на образите.

На практика често се пренебрегва, че увеличаването на разделителната способност има смисъл само когато предметът на изследването е значително различен по акустичните си свойства от околните тъкани, т.е. има достатъчен контраст. Увеличаването на разделителната способност при липса на достатъчен контраст не подобрява диагностичните възможности на изследването. Осевата разделителна способност (в посока на разпространение на ултразвуковия лъч) лежи в областта на удвоената стойност на дължината на вълната. Строго погледнато, продължителността на отделните излъчени импулси е от решаващо значение. Това се случва малко повече от две последователни колебания. Това означава, че с датчик с работна честота от 3,5 MHz, 0,5 мм тъканни структури трябва теоретично да се възприемат като отделни структури. На практика това се наблюдава само при условие, че структурите са достатъчно контрастни.

Страничната (странична) резолюция зависи от ширината на ултразвуковия лъч, както и от фокуса и съответно от дълбочината на изследването. В тази връзка резолюцията варира значително. Най-високата резолюция се наблюдава в фокалната зона и е приблизително 4-5 дължини на вълната. По този начин страничната резолюция е 2-3 пъти по-слаба от аксиалната разделителна способност. Типичен пример е ултразвукът на панкреатичния канал. Просветът на канала може да бъде ясно визуализиран само когато е перпендикулярна на посоката на ултразвуковия лъч. Части от канала, разположени отляво и отдясно от различен ъгъл, вече не са видими, тъй като осовата резолюция е по-силна от страничната.

Сагиталната резолюция зависи от ширината на ултразвуковия лъч в равнината, перпендикулярна на сканиращата равнина, и характеризира разделителната способност в посока, перпендикулярна на посоката на разпространение, и следователно, дебелината на слоя на изображението. Сагиталната резолюция обикновено е по-лоша от аксиална и странична. В инструкциите, приложени към ултразвуковата машина, този параметър рядко се споменава. Въпреки това, трябва да се предположи, че сагиталната резолюция не може да бъде по-добра от страничната резолюция и че тези два параметъра са сравними само в сагиталната равнина в фокалната зона. При повечето ултразвукови сензори сагиталният фокус е настроен на определена дълбочина и не е ясно изразен. На практика, сагиталното фокусиране на ултразвуковия лъч се извършва чрез използване на съвпадащ слой в сензора като акустична леща. Променливо фокусиране перпендикулярно на равнината на изображението, като по този начин намаляването на дебелината на този слой се постига само с помощта на матрица от пиезоелементи.

В случаите, когато изследователският лекар е натоварен с подробно описание на анатомичната структура, е необходимо да се изследва в две взаимно перпендикулярни равнини, ако анатомичните особености на изследваната област го позволяват. В същото време, резолюцията намалява от аксиална посока към странична и от латерална към сагитална.

Видове ултразвукови сензори

В зависимост от местоположението на пиезоелектричните елементи има три вида ултразвукови сензори:

В линейните сензори пиезоелектричните елементи са разположени по права линия поотделно или в групи и излъчват ултразвукови вълни в тъканта паралелно. След всяко преминаване през тъканта се появява правоъгълно изображение (за 1 s - около 20 изображения или повече). Предимството на линейните сензори е възможността за получаване на висока разделителна способност в близост до мястото на сензора (т.е. относително високо качество на изображението в близката зона), а недостатъкът е в малкото поле на ултразвуковия преглед на голяма дълбочина (това се дължи на факта, че за разлика от изпъкналите и секторни) сензори, ултразвукови лъчи на линейния сензор не се различават).

Фазиран сензорен сензор наподобява линеен сензор, но е по-малък. Състои се от поредица от кристали с отделни настройки. Сензори от този тип създават образ на секторен сензор на монитора. Докато в случая на механичен сензор за сектора посоката на ултразвуковия импулс се определя от въртенето на пиезоелектричния елемент, при работа със сензор с фазова решетка се получава насочен фокусиран ултразвуков лъч чрез времеви отместване (фазово изместване) на всички активирани кристали. Това означава, че отделните пиезоелектрични елементи се активират с времево закъснение и в резултат на това ултразвуковият лъч се излъчва в наклонена посока. Това ви позволява да фокусирате ултразвуковия лъч в съответствие със задачата на изследването (електронно фокусиране) и същевременно значително да подобрите разделителната способност в желаната част от ултразвуковото изображение. Друго предимство е възможността за динамично фокусиране на получения сигнал. В този случай фокусът по време на приемане на сигнала се настройва на оптимална дълбочина, което също значително подобрява качеството на изображението.

В механичния сензор на сектора, в резултат на механичното колебание на елементите на преобразувателя, ултразвуковите вълни се излъчват в различни посоки, така че изображението се оформя във вид на сектор. След всяко преминаване през тъканта се образува изображение (10 или повече за 1 s). Предимството на секторния сензор е, че ви позволява да получавате голямо зрително поле на голяма дълбочина, а недостатъкът е, че е невъзможно да се учат в близката зона, тъй като зрителното поле в близост до сензора е твърде тясно.

В изпъкнал сензор пиезоелектричните елементи са разположени един до друг в дъга (крива сензор). Качеството на изображението е кръстоска между изображение, получено от линейни и секторни сензори. Изпъкнал сензор, подобен на линеен, се характеризира с висока разделителна способност в близката зона (макар че не достига разделителната способност на линейния сензор) и в същото време широкото зрително поле в дълбочината на тъканта е подобно на секторния сензор.

Само с двуизмерно подреждане на елементите на ултразвуковия преобразувател под формата на матрица е възможно да се фокусира ултразвуковия лъч едновременно в латерално и сагитално направление. Тази така наречена матрица от пиезоелементи (или двумерна матрица) допълнително дава възможност да се получат данни за три измерения, без които не е възможно да се сканира количеството тъкан пред сензора. Изработването на матрица от пиезоелектрични елементи е труден процес, който изисква използването на най-новите технологии, поради което едва наскоро производителите започнаха да оборудват своите ултразвукови устройства с изпъкнали сензори.

hi-electric.com

Важна функционална част на ултразвуковата машина е сензорът или преобразувателят. Чрез него визуализацията на изследваните органи се извършва по време на ултразвуковата процедура, тъй като генерира ултразвукови вълни и получава обратното им картографиране.

Цената на ултразвуковата диагностична апаратура и нейната функционалност зависи пряко от набора от сензори. Преди да закупите ултразвукова машина, трябва да определите целта, за която ще се използва.

При избора на преобразувател е необходимо също да се вземе предвид, че те се различават по дълбочината на проникване в изследваните органи.

Сензорни функции

Съгласно обхвата и предназначението има няколко вида ултразвукови сензори:

• универсален външен;
• за изследване на повърхностни органи;
• кардиология;
• педиатрична;
• интракавитарна.

Универсалният външен сензор ви позволява да прекарвате по-голямата част от ултразвука, с изключение на коремната и операционната

• Кардиология - използва се за изследване на сърцето. В допълнение, такива ултразвукови сензори се използват за трансезофагеално изследване на сърцето.
• Универсален ултразвуков външен сензор се използва за изследване и. Може да се прилага както за възрастни пациенти, така и за деца.
• За, а също така използва специален сензор за повърхностно разположени органи.
• Сензорите, използвани в педиатричната практика, имат по-висока работна честота в сравнение с подобно оборудване, предназначено за възрастни пациенти.
• Вътрешно-лъчевите сензори са разделени на следните типове:
  1. трансуретрална;
  2. интраоперативно;
  3. Биопсия.

Основни типове устройства

В зависимост от вида на ултразвуковите скенери, има три основни типа сензори за ултразвуковата машина - сектор, изпъкнал и линеен. Сензори за устройства за ултразвук от секторния тип работят на честота от 1,5 до 5 MHz. Необходимостта от неговото приложение възниква, ако искате да получите по-голямо проникване в дълбочина и видимост в малка област. Обикновено се използва за изследване на сърцето и междуребрените пространства.

Изпъкналите преобразуватели имат честота 2-7.5 MHz, дълбочината им на проникване достига 25 см. Те имат една характеристика, която трябва да се вземе предвид - ширината на полученото изображение е по-голяма от размера на самия сензор. Това е важно за определяне на анатомични забележителности. Предимството им е, че те равномерно и плътно пасват на кожата на пациента. Такива сензори са предназначени за изследване на дълбоките органи - това са коремни органи, тазови органи и урогениталната система, както и тазобедрените стави. При работа с него е необходимо да се вземе предвид тенът на пациента и да се зададе желаната честота на проникване на ултразвуковата вълна.

Отделен тип са 3D и 4D обемни сензори. Те са механично устройство с пръстеновидно или ъглово люлеене и въртене. С помощта на тях се показва чрез сканиране на органите, които след това се превръщат в триизмерно изображение. 4D устройството ви позволява да видите органите във всички срязващи изпъкналости.

Сензорите за линейни ултразвукови машини имат честота от 5-15 MHz, дълбочината им на проникване достига 10 см. Поради тази висока честота, можете да получите висококачествено изображение на екрана. При работа с линейни сензори се появява изкривяване на изображението по краищата. Това е така, защото е неравномерно прикрепено към кожата на пациента. Предназначени са за ултразвуково изследване на органи, разположени на повърхността. Това са млечни жлези, стави и мускули, съдове, щитовидната жлеза.

Разнообразие на преобразуватели

В допълнение към трите основни типа, за ултразвукови скенери се използват следните сензори:

1. Microconvex transducer е вид изпъкнал, предназначен за използване в педиатричната практика. Използва се за изследване на тазобедрените стави и органите на коремната кухина, на отделителната система.
2. Биплан - позволяват да получавате изображения на органи в надлъжната и напречната секция.
3. Фазиран секторен трансдюсер - предназначен за използване в кардиологията, за ултразвуково изследване на мозъка. Той е оборудван с фазирана решетка, която дава възможност да се изследват труднодостъпните места.
4. Датчици за катетър - предназначени за поставяне в труднодостъпни места - съдове, сърце.
5. Вътрешникалните кухини са ректални и вагинални, както и ректално-вагинални видове, използвани в акушерството, урологията и гинекологията.
6. Моливи - използвани за ултразвук на вените и артериите на крайниците и шията.
7. Видео ендоскопски - тези устройства са комбинация от три в едно - ултразвук, гастрофиброскоп и бронхофиброскоп.
8. Лапароскопските са тънки тръбни преобразуватели с радиатор в края. В тях краят може да бъде огънат както в една равнина, така и в две равнини. Има модели, в които краят не се огъва. Всички те се използват при лапароскопия. Те се контролират от специален джойстик. Такива модели също се разделят на линейни, странични, изпъкнали и фазирани с директен преглед.

В допълнение, в практиката на ултразвук се използват матрични сензори с двумерна решетка. Те са едно и половина и двуизмерни. Polutomermerovye ви позволяват да получите максимална дебелина резолюция.

Използвайки двуизмерно устройство, можете да получите изображение като 4D. В същото време те визуализират изображението на екрана в няколко проекции и секции.

Сензорът е най-важната част от ултразвуковата машина. Функционалността и цената на ултразвукова машина зависи от набор от сензори. Ето защо, преди да придобиете определен сензор, трябва точно да определите областта на употреба. Когато избирате сензор, трябва да вземете предвид дълбочината и естеството на положението на органите. В тази статия решихме да разгледаме основните видове и приложения на ултразвуковите сензори.

Ако трябва да закупите сензор за ултразвукова машина или да възстановите използван, ние с удоволствие ще Ви посъветваме и ще намерим най-добрия вариант за Вас!

Има 3 вида ултразвуково сканиране - линейни, изпъкнали и секторни. Сензорите на ултразвука имат съгласни имена: линейни, изпъкнали и секторни.

Честотата на сензора е 5-15 MHZ, дълбочината на сканиране е до 10 см. Поради високата честота на сигнала, изображението се показва с висока резолюция. С помощта на такъв сензор е трудно да се осигури равномерно прилепване към изпитващия орган, което води до изкривяване на изображението по ръбовете. Линейните сензори са идеални за изследване на органи, разположени повърхностно, мускули, кръвоносни съдове и малки стави.

Честота 2-7.5, дълбочина до 25 см. Ширината на изображението е с няколко сантиметра по-голяма от размера на самите сензори. Не забравяйте да вземете под внимание тази функция, когато определяте точните анатомични ориентири. Сензори от този тип се използват за сканиране на дълбоки органи, като тазобедрените стави, урогениталната система, коремната кухина. В зависимост от цвета на пациента се задава желаната честота.

Това е вид изпъкнал сензор, който се използва в педиатрията. С помощта на този сензор, същите изследвания се извършват както с изпъкналия сензор.

Работната честота е 1,5-5 MHz. Използва се в ситуации, изискващи голям преглед на дълбочина от малка площ. Използва се за изследване на междуребрените пространства и сърцето.

Секторни фазови сензори

Използва се в кардиологията. Благодарение на секторната фазирана решетка е възможно да се промени ъгълът на лъча в сканиращата равнина, което ви позволява да погледнете зад пружината, зад ребрата или зад очите (за изследване на мозъка). Сензорът може да работи в режим на доплери с постоянни вълни или непрекъснати вълни, тъй като Той има способността самостоятелно да получава и излъчва различни части на решетката.

Тези сензори включват вагинално (кривина 10-14 mm), ректално, ректално-вагинално (кривина 8-10 mm), този тип сензор се използва в областта на акушерството, гинекологията, урологията.

Състоят се от комбинирани радиатори - изпъкнали + линейни или изпъкнали + изпъкнали. С помощта на тези сензори изображението може да се получи както в надлъжно, така и в напречно сечение. В допълнение към би-плана, има трипланови сензори с еднократно изображение от всички излъчватели.

3D / 4D съраунд сензори

Механични сензори с въртене на пръстена или ъглово люлеене. Те дават възможност за извършване на сканиране на срязване на органи, след което данните се превръщат от скенера в триизмерно изображение. 4D е триизмерно изображение в реално време. Позволява да преглеждате всички изображения с резюме.

Сензори с двуизмерна решетка. Подразделени на:

• 1.5D (един и половина). Сумата от елементите по дължината на решетката е по-малка от дължината. Това дава максимална резолюция на дебелината.
• 2D (двуизмерен). Решетката е правоъгълник с голям брой елементи по дължина и ширина. Те ви позволяват да получите 4D изображение и в същото време да покажете няколко проекции и филийки.

Устройството, чрез което отразеният ултразвуков сигнал от човешкото тяло влиза в устройството за по-нататъшна обработка и визуализация, е сензорът. Областите на медицинска употреба се определят основно от типа на сензорите, работещи с ултразвуково устройство и наличието на различни режими на работа.

сензор това е устройство, което излъчва сигнал с желаната честота, амплитуда и форма на импулса, а също така получава сигнал, отразен от изследваните тъкани, превръща го в електрическа форма и предава за по-нататъшно усилване и обработка.

Има голям брой сензори, които се различават по метода на сканиране, в приложение, както и сензори, които се различават по типа на използвания в тях конвертор.

Чрез метода на сканиране

От възможните начини за получаване на информация за биологични структури, най-разпространеният метод за получаване на двуизмерно изображение (В-режим). За този режим се изпълняват различни видове сканиране.

Секторно (механично) сканиране. В сензорите за секторно механично сканиране ъгловото изместване на ултразвуков лъч възниква в резултат на колебание или въртене около оста на ултразвуковия преобразувател, който излъчва и приема сигнали. Оста на ултразвуковия лъч се движи около ъгъла, така че изображението прилича на сектор.

Линейно електронно сканиране. С този метод на сканиране, ъгловата посока на ултразвуковия лъч не се променя, гредата се движи успоредно на себе си, така че началото на лъча се движи по работната повърхност на сензора по права линия. Областта на изгледа има формата на правоъгълник.

Изпъкнало електронно сканиране. Поради геометрията на решетката, която е различна от линейната, лъчите не са успоредни една на друга, а се разминават като вентилатор в определен ъглов сектор. Комбинира предимствата на линейното и секторното сканиране.

Микроконвексно електронно сканиране. Този тип сканиране е фундаментално подобен на изпъкналите. Микроконвексното зрително поле има същия вид като секторно механично сканиране. Понякога този тип сканиране принадлежи към един от видовете секторно сканиране, единствената разлика е в по-малкия радиус на кривината на работната повърхност на сензора (не повече от 20-25 мм).

Фазово секторно електронно сканиране. Разликата между фазово сканиране и линейно сканиране е, че с всяка сонда всички елементи на масива се използват за излъчване. За да се извърши такова сканиране, генераторите на възбуждащи импулси образуват импулси от една и съща форма, но с промяна във времето.

По медицинско приложение

В зависимост от областта, в която ще се провежда изследването, се избира сензор. В допълнение, изборът на един или друг тип сензор се влияе от дълбочината на местоположението на разследвания орган или тъкан и тяхната наличност. Първата стъпка в оптимизацията на изображението е да се избере най-високата честота за желаната дълбочина на изследване.

1. Универсални сензори за външно изследване. Използва се за изследване на тазовите органи и коремната област при възрастни и деца. По принцип, универсалните се използват изпъкнали сензори с работна честота от 3,5 MHz за възрастни; 5 MHz за педиатрия; 2.5 MHz за дълбоки органи. Ъгловият размер на сканиращия сектор: 40-90 º (по-малко от 115 º), дължината на дъгата на работната повърхност - 36-72 mm.

2. Сензори за повърхностни органи. Използват се за изследване на плитко разположени малки органи и структури - щитовидната жлеза, периферните съдове, ставите и др. Работните честоти са 7,5 MHz, понякога 5 или 10 MHz. Най-често използваният линеен датчик, 29-50 мм, рядко изпъкнал, микроконвекс или секторно механичен с водна дюза с дължина на дъгата 25-48 мм.

3. Интракагинални сензори. Съществува голямо разнообразие от интракагинални сензори, които се различават по области на медицинска употреба.

ü Интраоперативни сензори. защото Тъй като сензорите са поставени в работното поле, те трябва да са много компактни. Като правило те използват линейни преобразуватели с дължина 38-64 mm. Понякога се използват изпъкнали конвертори с голям радиус на кривина. Работната честота е 5 или 7.5 MHz.

ü Транс-езофагеални сензори. Този тип сензор се използва за изследване на сърцето от хранопровода. Проектиран на същия принцип като гъвкавия ендоскоп, системата за контрол на зрителния ъгъл е подобна. Използва се механично, изпъкнало или фазирано секторно сканиране с работна честота от 5 MHz.

ü Интраваскуларни сензори. Използва се за инвазивно изследване на кръвоносните съдове. Сканиране - секторно механично кръгло, 360 °. Работна честота 10 MHz и повече.

ü Трансвагинални (интравагинални) сензори. Има секторно механичен или микроконвекс тип с ъгъл на наблюдение от 90º до 270º. Работната честота е 5, 6 или 7.5 MHz. Оси на сектора обикновено са разположени под някакъв ъгъл спрямо оста на сензора. Понякога се използват сензори с два преобразувателя, при които сканиращите равнини са под ъгъл от 90 ° един към друг. Такива сензори се наричат biplanovymi.

ü Трансректални сензори. Използва се предимно за диагностициране на простатит. Работната честота е 7.5 MHz, по-рядко 4 и 5 MHz. Трансректалните сензори използват няколко вида сканиране. При секторно механично сканиране в кръгов сектор (360 °) равнината на сканиране е перпендикулярна на оста на сензора. Друг тип сензор използва линеен ултразвуков преобразувател с местоположение по оста на сензора. Трето, използва се изпъкнал преобразувател, при който равнината на наблюдение преминава през сензорната ос.

Специфична характеристика на тези сензори е наличието на канал за подаване на вода, който да запълва гумената торба, която се носи върху работната част.

ü Трансуретрални сензори. Сензори с малък диаметър, вкарани през уретрата в мехура, като се използват механични секторни или кръгови (360 °) сканирания с работна честота 7,5 MHz.

4. Сърдечни сензори. Особеност на изследването на сърцето е наблюдението през междуребреното пространство. За такива изследвания се използват секторни сензори за механично сканиране (едноелементни или с пръстеновидни решетки) и фазови електронни сензори. Работната честота е 3,5 или 5 MHz. Напоследък трансезофагеалните сензори са използвани в инструментите от висок клас с цветно доплерово картографиране.

5. Сензори за педиатрия. В педиатрията се използват същите сензори като за възрастни, но с по-голяма честота от 5 или 7.5 MHz. Това позволява по-високо качество на изображението поради малкия размер на пациентите. В допълнение се използват специални сензори. Например секторен или микроконвексен сензор с честота от 5 или 6 MHz се използва за изследване на мозъка на новородените през извор.

6. Сензори за биопсия. Използва се за точно насочване на биопсия или игла за пункция. За тази цел, специално проектирани сензори, в които иглата може да премине през отвора (или слота) в работната повърхност (отвор). Поради технологичната сложност на извършването на тези сензори (което значително увеличава цената на сензора за биопсия) често се използват адаптери за биопсия - устройства за насочване на игли за биопсия. Адаптерът е сменяем, здраво монтиран на корпуса на конвенционален сензор.

7. Многочастотни сензори. Сензори с широк работен честотен обхват. Сензорът работи при различни превключващи се честоти, в зависимост от дълбочината на която изследователят се интересува.

8. Доплерови сензори. Използва се за получаване на информация за скоростта или скоростта на кръвния поток в съдовете. В нашия случай, ултразвуковите вълни се отразяват от кръвните частици и тази промяна е пряко зависима от скоростта на кръвния поток.

Сензорът е една от най-важните части на ултразвуковата машина. Зависи от сензора, кои органи и на каква дълбочина може да се изследва. Например, сензор, предназначен за деца, няма да бъде достатъчно силен, за да изследва органите на възрастните пациенти и обратно.

Цената на ултразвуковия скенер зависи до голяма степен от множеството сензори, включени в комплекта. Ето защо, преди да купите трябва да знаете точно областта на използване на устройството.

Ултразвуковите сензори могат да бъдат закупени отделно от устройството. Трябва да се помни, че за различни модели скенери се произвеждат различни модели сензори. Преди да поръчате датчик, уверете се, че той пасва на вашия скенер. Например, сензорите за преносими ултразвукови машини може да не са подходящи за стационарни модели и обратно.

Видове ултразвукови сензори

Работната честота е 5-15 MHz. Дълбочината на сканиране е малка (до 10 см). Поради високата честота на сигнала, те позволяват да се получи изображение с висока резолюция. Този тип сензор осигурява пълно съответствие на изследвания орган с положението на преобразувателя. Недостатък е трудността да се осигури равномерно прилепване на сензора към тялото на пациента. Неравномерното прилягане води до изкривяване на изображението по ръбовете.

Линейните ултразвукови сензори могат да се използват за изследване на повърхностни органи, мускули и малки стави, кръвоносни съдове.

Работната честота е 2-7.5 MHz. Дълбочината на сканиране е до 25 см. Изображението е с ширина няколко сантиметра от ширината на сензора. За да определите точния анатомичен ориентир, специалистът трябва да обмисли тази функция.

Използват се изпъкнали сензори за сканиране на дълбоки органи: коремната кухина, урогениталната система и тазобедрените стави. Подходящ както за хора с ниски доходи, така и за деца, и за затлъстели хора (в зависимост от избраната честота).

Microconvex - е педиатричен тип изпъкнал сензор. С помощта на същото изследване се прави и с изпъкналия сензор.

Работната честота е 1,5-5 MHz. Използва се в случаите, когато е необходимо да се получи голям преглед на дълбочина от малка площ. Използва се за изследване на междуребрените пространства, сърцето.

Секторни фазови сензори

Използва се в кардиологията. Секторната фазирана решетка ви позволява да промените ъгъла на лъча в сканиращата равнина. Това ви позволява да погледнете зад ребрата, пролетта или зад очите (за изследване на мозъка). Възможността за независимо приемане и излъчване на различни части от решетката ви позволява да работите в режим на постоянен вълнов или непрекъснат вълнов доплер.

Вградени сензори. Вагинално (кривина 10-14 mm), ректално или ректално-вагинално (кривина 8-10 mm). Предназначен е за изследвания и в областта на гинекологията, урологията, акушерството.

Състои се от два комбинирани излъчвателя. Изпъкнал + изпъкнал или владетел + изпъкнал. Оставя се да приема изображения както в кръст, така и в надлъжен разрез. В допълнение към би-план, има три-план сензори с едновременно показване на изображения от всички излъчватели.

3D / 4D съраунд сензори

Механични сензори с въртене на пръстена или ъглово търкаляне. Разрешено е да се извършва автоматично сканиране на органите, след което данните се преобразуват от скенера в триизмерно изображение. 4D - триизмерно изображение в реално време. Можете да прегледате всички изображения с резници.

Сензори с двуизмерна решетка. Споделяне в:

• 1.5D (един и половина). Броят на елементите по дължината на решетката е по-малък от дължината. Това осигурява максимална резолюция на дебелината.
• 2D (двуизмерен). Решетката е правоъгълник с голям брой елементи по дължина и ширина. Оставя се да приема 4D изображение, като едновременно с това показва няколко прожекции и разфасовки.

Сензори с молив (CW слепи)

Сензори с отделен приемник и емитер. Използва се за артерии, вени на крайниците и шията - 4-8 MHz, сърце - 2 MHz.

Gastrofibroskop / bronkhofibroskop и ултразвук са комбинирани в едно устройство.

Игла (катетър) сензори

Микросензори за влизане в труднодостъпни кухини, съдове, сърце.

Представлява тънка тръба с радиатор в края. Сензорът може да се използва за контрол по време на лапароскопски операции. При различни модели върхът може да бъде огънат в една равнина или две равнини или изобщо да не се огъва. Контролът се извършва с помощта на джойстик, подобно на гъвкавите ендоскопи. Излъчвателят може да бъде линейна, изпъкнала страна, фазирана с директен изглед, в зависимост от модела.

Ултразвук, звукова честота повече от 16 kHz, човек не възприема, обаче, скоростта на разпространението му във въздуха е известна и е 344 m / s. С данни за скоростта на звука и времето на неговото разпространение е възможно да се изчисли точното разстояние, което е преминало ултразвуковата вълна. Този принцип е в основата на действието на ултразвукови сензори.

Те са широко използвани в различни области на производство и в известен смисъл са универсално средство за решаване на много проблеми на автоматизацията на технологичните процеси. Такива сензори се използват за определяне на разстоянието и местоположението на различни обекти.

Определянето на нивото на течност (например, разход на гориво при транспортиране), откриване на етикети, включително прозрачни, наблюдение на движението на обект, измерване на разстояние, са само някои от възможните приложения на ултразвукови сензори.

Като правило има много източници на замърсяване в производството, което може да бъде проблем за много механизми, но ултразвуковият сензор, поради особеностите на неговото функциониране, не се страхува от замърсяване, тъй като тялото на сензора, ако е необходимо, може да бъде надеждно защитено от възможни механични въздействия.

Ултразвуковата честота е в диапазона от 65 kHz до 400 kHz, в зависимост от типа на сензора, а честотата на повторение на импулса е между 14 Hz и 140 Hz. Контролерът обработва данните и изчислява разстоянието до обекта.

Активният обхват на ултразвуковия сензор е работният обхват на откриване. Диапазонът на откриване е разстоянието, в което ултразвуковият сензор може да открие обект, и няма значение дали обектът се приближава към чувствителния елемент в аксиална посока или се движи през звуковия конус.

Съществуват три основни режима на работа на ултразвуковите сензори: обратен режим, дифузионен режим и рефлексен режим.

Противоположният режим се характеризира с две отделни устройства, предавател и приемник, които са монтирани една срещу друга. Ако ултразвуковия лъч е прекъснат от обект, изходът се активира. Този режим е подходящ за работа в тежки условия, когато устойчивостта на смущения е важна. Ултразвуковия лъч преминава сигналното разстояние само веднъж. Това решение е скъпо, защото изисква инсталирането на две устройства - предавател и приемник.

Той е снабден с предавател и приемник, разположени в един и същ пакет. Цената на тази инсталация е много по-ниска, но времето за реакция е по-дълго, отколкото в обратния режим.

Диапазонът на детекция тук зависи от ъгъла на падане върху обекта и от повърхностните свойства на обекта, тъй като лъчът трябва да бъде отразен от повърхността на открития обект.

За рефлексовия режим емитерът и приемникът също са в един и същи корпус, но ултразвуковият лъч сега се отразява от рефлектора. Обектите в обхвата на детекция се откриват чрез измерване на промените в разстоянието, което ултразвуковия лъч се движи, и чрез оценяване на загубата на абсорбция или отражение в отразения сигнал. Звукопоглъщащите обекти, както и обекти с ъглови повърхности се откриват лесно с този режим на работа на сензора. Важно условие е положението на еталонния рефлектор да не се променя.

Друга възможност за използване на инфразвук в индустрията -.