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(jī)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(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，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(jī)械品質(zhì)因數(shù)高，帶寬窄；脆性大、抗張強(qiáng)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(duì)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(jī)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(shí)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(shí)由于復(fù)合材料換能器中高分子材料的使用會(huì)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(duì)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(diǎn)。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(jī)電耦合系數(shù)等指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)制作的換能器陣，有遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(qiáng)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(yuǎn)比陶瓷制備工藝復(fù)雜。目前還不能生產(chǎn)出價(jià)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(duì)深部組織回聲高頻信號(hào)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(duì)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(dá)到3MHz左右的換能器，其檢測(cè)淺表組織時(shí)采用高頻率提高分辨率，而對(duì)深部組織是采用低頻率形成衰減較少的回聲信號(hào)，從而使深部組織結(jié)構(gòu)得以較清晰的圖像顯示。20時(shí)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(cè)量結(jié)果和可以縮短醫(yī)師診斷需要的時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，三維超聲成像一直是當(dāng)前應(yīng)用及開發(fā)的焦點(diǎn)。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(duì)獲得的圖像進(jìn)行三維重建，獲取二維圖像主要通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)掃查法和磁場(chǎng)空間定位掃查法。機(jī)械驅(qū)動(dòng)掃查法是通過將換能器固定在計(jì)算機(jī)控制的機(jī)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(chǎng)空間定位掃查法是將磁場(chǎng)位置感應(yīng)器固定在常規(guī)超聲換能器上，測(cè)定換能器在采樣操作時(shí)空間位置的變化；可以想常規(guī)探頭一樣隨意掃查，有計(jì)算機(jī)感知探頭的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行采樣。該方法操作靈活，可進(jìn)行較大范圍的掃查；缺點(diǎn)是每次使用前對(duì)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(shí)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(gè)陣元，無法實(shí)現(xiàn)電子聚焦，未來實(shí)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(shí)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(shí)，通過二維圖像重建三維圖像的時(shí)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(shí)刻采集的，重建的三維圖像難以實(shí)現(xiàn)活體組織器官的實(shí)時(shí)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(jìn)行聚焦，獲得實(shí)時(shí)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(shì)，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(gè)具有振動(dòng)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(shí)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(duì)cMUT的聲場(chǎng)作了仿真研究。目前cMUT還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，未應(yīng)用于臨床。
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