Jak koaxiální kabel vysoké frekvence podporuje čistější signály v pokročilých zobrazovacích sondách

Přenos těchto vysoce komplexních signálů – včetně signálů používaných při ultrazvukovém obrazování IVUS, intrakardiálním obrazování ICE a systémech endoskopie ve vysokém rozlišení (HD) – vyžaduje vysoce citlivý analogový přenos signálu od snímací sondy k obrazovému procesoru. Většina těchto signálů pracuje nad 5 MHz, některé dokonce přesahují 50 MHz, což umožňuje obrazování s vysokým rozlišením potřebné k identifikaci potenciálních odchylek a podpoře přesné diagnózy a zásahu. Vysokofrekvenční přenos signálů je však náchylný k útlumu, nesouladu impedancí, zkreslení fáze a elektromagnetickému rušení, což vše může snížit jasnost obrazu. Společnost Hotten vyrábí vysokofrekvenční koaxiální kabelové sestavy pro pokročilé obrazové sondy. Následující čtyři základní technologie umožňují spolehlivý přenos signálů a podporují diagnostické obrazování vysoké kvality.

Ultra-nízkopropustné dielektriky pro minimální útlum napříč frekvenčními pásmy

Útlum signálu koaxiální kabel závisí na frekvenci kvůli kožnímu jevu a ztrátě signálu v dielektriku kabelu. Signály nízké úrovně odražené z hlubokých tkání mohou při přenosu prostřednictvím konvenčních kabelů při frekvenci 20 MHz utrpět ztrátu signálu přesahující 1,5 dB/m. Společnost Hotten používá pokročilé dielektrické materiály s nízkou ztrátou, jako je rozšířený PTFE (e-PTFE) a mikroporézní polyethylen s faktorem útlumu pod 0,0005 při frekvenci 10 MHz. Tyto materiály pomáhají udržet slabé odražené signály nad úrovní šumu v kabelech pro IVUS a ultrazvukové sondy a zároveň dosahují vložného útlumu pod 0,3 dB/m při frekvenci 30 MHz. Permittivita je velmi stabilní i v pórovité mikrostruktuře e-PTFE, čímž se zabrání driftu útlumu během dlouhého skenovacího sezení. To přímo přispívá ke zlepšení rozlišení obrazu a zvýšení proniknutí do tkáně.

Přesné přizpůsobení impedance za účelem eliminace odrazů signálu

Nespojitosti charakteristické impedance na spojích kabelů, rozhraních konektorů nebo způsobené výrobními odchylkami mohou způsobit artefakty obrazu, včetně duchování (ghosting) a vedlejších laloků v rozsahu (range sidelobes). Každá součástka je ověřena pomocí patentovaného uzavřeného řídicího systému extruze Hottena a časově-odrazových (TDR) systémů, které dosahují tolerance impedance menší než 2 % (v případě použití v lékařském zobrazování se jedná o kabel s nominální impedancí 50 ohmů). Naším zájmem je také rozhraní kabelu s vnitřní flexibilní tištěnou deskou (flex circuit) sondy pro kabely ICE katetrů a zobrazovací kabelové sady (imaging harnesses) pro endoskopy – navrhujeme přechodové desky na míru tak, aby odpovídaly impedanci kabelu, nikoli aby docházelo k ostrému přechodu. Spojitost impedance eliminuje artefakty typu „ring down“, které by mohly být zaměněny za onemocnění. Všechna měření ukazují poměr stojaté vlny (VSWR) menší než 1,2:1 pro celý frekvenční pásmo.

Konstrukce s stabilní fází pro konzistentní charakteristiky zpoždění

Vzájemné fázové zarovnání více signálních cest u sonografických sond s fázovaným polem nebo víceprvkových sond je klíčové pro přesné tvorbu paprsku. Pokud se geometrie a/nebo materiál kabelu mezi kanály mění, bude rekonstruovaný obraz nesrovnatelný a/nebo rozostřený kvůli rozdílům v čase dorazení signálu. Společnost Hotten dosahuje fázové stability třemi zásadními přístupy: (1) Vysoká uniformita permitivity u každé výrobní šarže; (2) Vysoce přesné vyrovnání délky signální cesty (např. tolerance v rámci ±1 mm) u vícekoaxiálních svazků; (3) Hustý pletený stínící plášť zajišťuje rovnoměrnou kapacitu i při ohybu. Dále provádíme tepelné vyrovnání robotických kabelových svazků pro automatizované zobrazovací systémy, aby byly odstraněny vnitřní napětí, která mohou způsobit fázový drift. To umožňuje koherentní tvorbu paprsku s fázovou chybou menší než 2° při frekvenci 10 MHz.

Komplexní stínění pro potlačení vnějšího i vnitřního šumu

V některých případech se zobrazovací sondy používají společně s jinými zářivými technologiemi, včetně elektrochirurgických systémů a známého zařízení, které způsobuje šum v špatně stíněných koaxiálních kabelech – fluoroskopů. Jiné příčiny šumu mohou být generovány interně, například účinky pohybů na kabelech, které jsou zachyceny jako šum. Hotten chrání vaše zařízení trojvrstvým stíněním, které kombinuje vnitřní polovodivou vrstvu (zadržující triboelektrické náboje), vysoce spletený stín ze stříbrem potažené mědi (účinnost stínění 95 %, snižující magnetické rušení ze vnějších zdrojů) a vnější stín ve formě fólie (100% stínění elektrického pole). Aby se snížily proudy společného módu, je pro kabel IVUS a ICE intravaskulárních katétrů poskytnut zemnící vodič ve formě smotku. Výsledkem je celková přenosová impedance nižší než 3 mΩ/m při frekvenci 30 MHz, což zajišťuje čisté signály umožňující získat obrazy s vysokým kontrastem a bez artefaktů.

Závěr

Pokročilé zobrazovací sondy nejen poskytují čistější signály, ale jsou také výsledkem pečlivého výběru dielektrického materiálu, aplikované kontroly impedance a návrhu fází a stínění sond. Koaxiální kabelové sestavy pro vysoké frekvence se používají ve zvukových sondách, kateterech ICE, systémech IVUS a endoskopických systémech za účelem zachování integrity akustických a optických signálů na špičce sondy. Vyvinuli jsme více než 400 variant kabelů a ročně provozujeme více než 40 výrobních linek pro kabely s výrobní kapacitou přesahující 10 000 metrů, která podporuje zobrazovací systémy umožňující přesné klinické diagnózy a dosahující vynikajících výsledků u pacientů.