医療用超音波プローブの原理と分類

超音波プローブは超音波診断機器の重要なコンポーネントであり、電気信号を超音波信号に変換したり、その逆を行ったりすることができるため、超音波の放出と受信の2つの機能があります。

ワイヤレス超音波プローブの原理

圧电効果

ワイヤレス超音波プローブのコアは、圧電結晶または複合圧電材料です。 初期のトランスデューサーは圧電効果のある結晶を使用し、高ポリマー圧電材料はトランスデューサーとして使用され、周波数帯域幅、低インピーダンス、および処理が容易な特性を備えていました。 現在、プローブはセラミックと高分子ポリマーで合成された複合材料の使用を開始しています。 自然界にはいくつかの特別な結晶があります。 それらが外力を受けて変形すると、電荷が結晶の表面に蓄積して電圧を形成します。 この効果は圧電効果と呼ばれ、そのような結晶は圧電結晶と呼ばれます。

圧電水晶 (発振器) は、超音波トランスデューサのコア部分である。 圧電結晶は、自然と人工のタイプに分けることができます。 水晶は天然の圧電材料ですが、高価であり、その性能インジケータは良くありません。 現在、圧電材料はほぼ完全に人工圧電結晶に使用されています。

ワイヤレス超音波プローブの分類

ワイヤレス超音波プローブの構造、形態、および外部励起パルスパラメータ、作業および集束方法は、放出される超音波ビームの形状に大きな影響を与えます。超音波診断機器の性能、機能、品質に大きな影響を与えます。 トランスデューサーアレイの材料は、超音波ビームの形状にほとんど影響を与えませんが、圧電効率、音圧、音強度、およびその発光と受信のイメージング品質に大きな影響を与えます。

単一プローブ

通常、トランスデューサーとして地面と研磨された平らな円形の圧電セラミックを使用します。 超音波フォーカシングは通常、2つの方法を採用しています。薄いシェルの球形またはボウル型のトランスデューサーのアクティブフォーカシングと、平らな薄い円形レンズのフォーカシングです。 これは、Aタイプ、Mタイプ、機械式ファンスキャン、およびパルスドップラー作業モードの超音波診断機器で一般的に使用されています。

機械プローブ

それは2つのタイプに分けることができます: 圧電チップとモーション方法の数に応じて、スイングスキャンを往復する単一要素トランスデューサとマルチエレメントトランスデューサ回転スイッチングスキャンプローブ。 スキャン平面の特性に応じて、セクタースキャン、パノラマ放射状スキャン、および矩形平面ラインスキャンプローブに分けることができます。

電子プローブ

多要素構造を採用し、ビームスキャンに電子原理を使用します。 その構造と動作原理によれば、リニアアレイ、凸アレイ、フェーズドアレイワイヤレス超音波プローブに分けることができます。

術中プローブ

外科手術中の手術器具の内部構造と位置を表示するために使用され、約7MHzの周波数の高周波プローブに属します。これは小さなサイズと高解像度の特性を持っています。 メカニカルスキャン、凸アレイ、ライン制御の3つのタイプがあります。

穿刺プローブ

対応する体腔から肺ガス、胃腸ガス、骨組織を回避することで、検査対象の深部組織に近づき、検出可能性と分解能を向上させることができます。 現在、直腸プローブ、尿道プローブ、膣プローブ、食道プローブ、胃鏡プローブ、および腹腔鏡プローブがあります。 これらのプローブは、機械的、線制御、または凸状の配列にすることができます。それらは異なるセクター角度を持っています。シングルプレーンおよびマルチプレーン形式を持っています。 それらの周波数は比較的高く、一般に約6 MHzである。 近年、直径2mm未満、周波数30MHzを超える血管プローブが開発されている。

脱捕捉プローブ

対応する体腔から肺ガス、胃腸ガス、骨組織を回避することで、検査対象の深部組織に近づき、検出可能性と分解能を向上させることができます。 現在、直腸プローブ、尿道プローブ、膣プローブ、食道プローブ、胃鏡プローブ、および腹腔鏡プローブがあります。 これらのプローブは、機械的、線制御、または凸状の配列にすることができます。それらは異なるセクター角度を持っています。シングルプレーンおよびマルチプレーン形式を持っています。 それらの周波数は比較的高く、一般に約6 MHzである。 近年では、血管2mm未満の直径および30MHzを超える周波数を有するプローブが開発された。