產(chǎn)品列表PRODUCTS LIST
1，超聲壓電材料的發(fā)展：（1）壓電復(fù)合材料換能器：目前壓電陶瓷是超聲成像換能器中常用的材料，具有機電轉(zhuǎn)換效率該、易與電路匹配、性能未定、易加工和成本低等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。同時，壓電陶瓷材料也存在聲特性阻抗高，不易與人體軟組織及水的聲阻抗匹配。機械品質(zhì)因數(shù)高，帶寬窄；脆性大、抗張強度底、大面積元件成型較難及超薄高頻換能器不易加工等缺陷。20世紀(jì)70年代美國等開始對復(fù)合材料的研究，復(fù)合材料是將壓電陶瓷和高分子材料按一定的連通方式、一定的體積比例和一定的空間幾何分布復(fù)合而成，目前研究和應(yīng)用廣泛的為1~3型壓電復(fù)合材料，其具有高靈敏度、低聲特性阻抗、較低的機械品質(zhì)因素和容易加工成型等特性。復(fù)合材料超聲換能器可實現(xiàn)多頻率成像。諧波成像和其他非線性成像，其性能明顯由于壓電陶瓷材料制作的換能器。部分諧波成像系統(tǒng)中采用復(fù)合材料制作的寬頻帶換能器，并用用于臨床，同時由于復(fù)合材料換能器中高分子材料的使用會影響陶瓷的有效面積、聲特性阻抗等。以及制作工藝復(fù)雜等原因，一維多陣元換能器等仍使用壓電陶瓷；（2）壓電單晶換能器：1969年日本Nomura等開始對壓電單晶材料的研究，90年代中期壓電單晶體材料由于優(yōu)異的壓電性能得到了研究者的廣泛關(guān)注，目前壓電單晶換能器是繼復(fù)合材料換能器之后的優(yōu)異研究熱點。如以鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛為代表的新型馳豫鐵電單晶換能器，其壓電系數(shù)和機電耦合系數(shù)等指標(biāo)遠遠高于目前普遍使用的PZT姚丹陶瓷材料。用壓電單晶材料設(shè)計制作的換能器陣，有遠遠高于壓電陶瓷換呢過器的靈敏度和帶寬。1999年日本東芝公司研制了3.5MHZ PZNT91/9型超聲換能器，并獲得了很高的分辨率和很強的穿透能力，并應(yīng)用與臨床。2003年美國南加利福尼亞大學(xué)的Cannata等研制了用鋰鈮酸鹽材料制作的高頻但陣元壓電晶換能器，得到了很好的貫穿深度和圖像的信噪比。但由于單晶體生長工藝遠比陶瓷制備工藝復(fù)雜。目前還不能生產(chǎn)出價格和姚丹陶瓷相比的壓電單晶，只有很少一部分壓電單晶制作的換能器應(yīng)用與臨床。
2，寬頻帶換能器：早期標(biāo)注在超聲探頭上如2.5、3.5、5、7、10MHz等工作頻率一般是指其中心頻率，其帶寬約為1MHz，這類探頭可稱為單中心頻率窄帶換能器，目前仍大齡私用，其對深部組織回聲高頻信號損失較大，影響超聲圖形的清晰度與靈敏度。20世紀(jì)80年代中期，人們根據(jù)超聲在生物組織中的衰減規(guī)律及其對超聲圖像的影響，開發(fā)了寬頻帶換能器，如中心頻率3.5MHz有效帶寬可達到3MHz左右的換能器，其檢測淺表組織時采用高頻率提高分辨率，而對深部組織是采用低頻率形成衰減較少的回聲信號，從而使深部組織結(jié)構(gòu)得以較清晰的圖像顯示。20時間90年代，變頻寬帶換能器和超寬頻帶換能器在臨床診斷中得到應(yīng)用。目前臨床上廣泛應(yīng)用的諧波成像技術(shù)也是在寬頻帶換能器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種成像技術(shù)。由于寬頻帶換能器能接收入射超聲在組織的基礎(chǔ)中產(chǎn)生的多次諧波，其包含的人體信息量大，能提高圖像的軸向分辨力，且能提高超聲成像系統(tǒng)的靈敏度。
3，三維超聲成像換能器：與傳統(tǒng)二維超聲成像相比，三維超聲成像具有圖像顯示直觀、能得到靶標(biāo)的容積、面積等的測量結(jié)果和可以縮短醫(yī)師診斷需要的時間等優(yōu)點，三維超聲成像一直是當(dāng)前應(yīng)用及開發(fā)的焦點。目前，主要有兩種獲取三維超聲圖像的方法。一種是利用現(xiàn)有的一維相控線陣獲取一系列空間位置已知的二維超聲圖像，然后再對獲得的圖像進行三維重建，獲取二維圖像主要通過機械驅(qū)動掃查法和磁場空間定位掃查法。機械驅(qū)動掃查法是通過將換能器固定在計算機控制的機械臂上作扇掃或旋轉(zhuǎn)掃查獲取二維圖像，由于設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高，該方法目前已較少使用；磁場空間定位掃查法是將磁場位置感應(yīng)器固定在常規(guī)超聲換能器上，測定換能器在采樣操作時空間位置的變化；可以想常規(guī)探頭一樣隨意掃查，有計算機感知探頭的運動軌跡進行采樣。該方法操作靈活，可進行較大范圍的掃查；缺點是每次使用前對系統(tǒng)必須校正，掃查過程必須均勻緩慢，受人為因素影響大。另外，現(xiàn)有的一維線陣換能器在一維方向上由若干小陳元構(gòu)成，可實現(xiàn)成像平面內(nèi)的電子聚焦。而在距成像平面一定厚度的空間位置上只有一個陣元，無法實現(xiàn)電子聚焦，未來實現(xiàn)三維重建，通常在成像平面的厚度方向上采用聲透鏡實現(xiàn)聚焦，但由于透鏡的聚焦固定，聚焦的效果比較有限。同時，通過二維圖像重建三維圖像的時間過長，三維圖像的分辨率往往低于二維圖像。由于二維圖像是在不同時刻采集的，重建的三維圖像難以實現(xiàn)活體組織器官的實時顯示。第二中是利用二維面陣探頭控制超聲波束在三維空間的偏轉(zhuǎn)方向進行聚焦，獲得實時三維空間數(shù)據(jù)，然后重建得到三維圖像。
4，電容式微加工換換能器：電容式微加工換能器是超聲成像換能器發(fā)展的重要趨勢，其應(yīng)用大規(guī)模集成電路的制作技術(shù)，以硅材料為襯底，上面生長一層中間留有空隙的支撐體，然后在支撐體上覆蓋一層薄膜，這樣薄膜和硅體之間就形成了一層空氣隙，在薄膜和硅體上分別加以金屬電極，就形成一個具有振動薄膜的電容式超聲換能器。cMUT具有靈敏度高、帶寬寬、易于制造、尺寸小。工作溫度范圍寬及易于實現(xiàn)電子集成等由此岸，適合于制造大規(guī)模的二維面陣探頭及高頻探頭，具有良好的帶寬，穿透力可與常規(guī)壓電陶瓷換能器相比。2002年美國斯坦福大學(xué)等在這一方面作了大量的工作，研制出了一維和二維的cMUT，并且對cMUT的聲場作了仿真研究。目前cMUT還處在實驗室研究階段，未應(yīng)用于臨床。
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