Inżynier i Fizyk Medyczny 1/2016 vol. 5
51
artykuł
/
article
ultrasonografia
/
ultrasonography
Optymalizacja sprzętu
W ostatnim czasie nie tylko w ultrasonografii, lecz także w rent-
genodiagnostyce kładzie się duży nacisk na optymalizację sprzę-
tu. Poniżej przedstawiono elektryczne dopasowanie przetwor-
nika do nadajnika i odbiornika, a także akustyczne dopasowanie
przetwornika do ośrodka.
Oporność przetworników jest zależna od materiałów i rodza-
ju ceramiki oraz średnicy i częstotliwości obciążenia. Jeśli zaist-
nieje konieczność podniesienia lub obniżenia oporności, pomię-
dzy przetwornik a kabel dodaje się transformator.
W przypadku akustycznego dopasowania przetwornika do
ośrodka należy pamiętać, że tylko część mocy elektrycznej przy-
łożonej/doprowadzonej do ośrodka jest zamieniona na moc
dostarczoną do ośrodka/obiektu badań. Dopasowanie zwięk-
sza sprawność transmisji energii akustycznej w obie strony
ponadtrzykrotnie.
Reasumując, jedna część mocy elektrycznej wnika do absorbe-
ra, druga część zamieniana jest na moc promieniowania do ośrod-
ka. Dla dużej czułości potrzebamałego obciążenia w absorbencie.
Z tego powodu wprowadzono warstwę ćwierćfalową (Rys. 1),
która znacząco poprawia skuteczność promieniowania do tkanek.
Towłaśnie ta warstwa odgrywająca rolę transformatora zwiększa
trzykrotnie moc promieniowania, jednocześnie skracając impul-
sy. Warstwa ta jest zazwyczaj utworzona z żywicy epoksydowej
zmieszanej z proszkiem wolfranowym w odpowiednich ilościach.
W bardziej zaawansowanych głowicach stosuje się dwie warstwy.
Fala rozchodzi się jako wiązka ultradźwiękowa. Jej kształt
zależy od apertury (dla przypomnienia powierzchnia promienio-
wania efektywna), ogniskowej i długości fali. Pole wiązki nazy-
wamy polem ultradźwiękowym – pole bliskie (obszar Fresnela)
i dalsze (obszar Fraunhofera). Podział czy granice między polami
określa wzór:
•
ultrasonografy nowe i używane
z szerokimwachlarzem
funkcjonalności
•
dostosowane do potrzeb nawet
najbardziej wymagających
użytkowników
PRZEDSIĘBIORSTWO
INNOWACYJNO-WDROŻENIOWE
ul. Kłodzka 21a, 50-536 Wrocław
tel. 71 727 14 35 • 727 14 25
e-mail:
reklama
X
a
O
=
2
λ
,
gdzie:
X
O
– odległość od przetwornika do granicy pomiędzy polem bli-
skim i dalszym,
a – promień przetwornika,
λ – długość fali.
Pole bliskie można wyznaczyć poprzez wyliczenie za pomo-
cą zależności długości pola bliskiego, które w centymetrach
równe jest w przybliżeniu iloczynowi współczynnika 1,6 oraz
średnicy przetwornika i częstotliwości w MHz. Z tej zależności
można też wnioskować, że długość pola bliskiego rośnie wraz
z częstotliwością oraz średnicą przetwornika. Należy pamiętać,
że w strefie pola bliskiego ilość interferencji jest bardzo duża.
Im większa odległość od przetwornika, tym mniejsze zmiany
gęstości optycznej ośrodka i obraz optyczny staje się bardziej
równomierny.
Większość struktur anatomicznych znajduje się w polu bli-
skim. Wiązka ultradźwiękowa nie rozchodzi się tylko w jednym
kierunku w osi przetwornika zwanym listkiem głównym. Pro-
mieniowanie rozchodzi się również częściowo na boki, tzw. listki
boczne. Ciśnienie akustyczne w listkach bocznych jest znacznie
mniejsze niż w listku głównym. Ważne jest zwrócenie uwagi na
to, że stosunek maksymalnych amplitud listka bocznego pierw-
szego do głównego jest równy około 17,5 dB. Przez listek głów-
ny transmitowanych jest około 85% całkowitej energii promie-
niowanej. Natężenie fali zatem zmniejsza się wraz ze wzrostem
długości fali z kwadratem odległości. Inaczej jest w polu dal-
szym. Tam główny listek wiązki staje się rozbieżny. Rozbieżność
ta jest tymmniejsza, im większa jest powierzchnia przetwornika
i częstotliwość fali.
Podstawowy, ale nie jedyny parametr jakościowy ultra-
sonografu to jego rozdzielność, czyli zdolność rozróżniania
