Wie sich die Impedanz des mikrokoaxialen Kabels auf die hochauflösende Ultraschallbildgebung auswirkt

Die medizinische Bildgebung ist ein äußerst sensibler Bereich, in dem die Signalintegrität eine entscheidende Rolle für die Diagnosegenauigkeit spielt. Signalintegrität: Die Qualität eines Signals zwischen der Sonde am Wandler und der Verarbeitungseinheit selbst beeinflusst direkt die Bildqualität am Ausgang des hochauflösenden Ultraschallsystems. Eine weitere, kleinere, aber ebenso bedeutende Komponente in dieser Signalkette ist das Mikrokoax-Signalkabel, das sich in der Sonde befindet. Die hohe und konstante Impedanzkontrolle ist ein zentrales Konzept für die Zuverlässigkeit der Diagnose.

Die Impedanz ist einer der Gründe für die Aufrechterhaltung der Signaltreue.

Die Impedanz wird in der Einheit Ohm (Ω) angegeben und stellt den Widerstand dar, den das Kabel gegenüber Wechselstrom hoher Frequenz aufweist. Bei der Anwendung der Ultraschallbildgebung sendet ein Wandler einen kurzen Schwall akustischer Energie in den Körper und zeichnet die reflektierten Echos auf. Dies sind Hochfrequenzsignale. Die charakteristische Impedanz des Mikrokoaxialkabels muss zur Quelle (Wandlerelemente) und zur Last (Eingang des Bildgebungssystems) passen, was üblicherweise 50 Ω oder 75 Ω beträgt, um eine optimale Leistungsübertragung und minimale Signalreflexion zu gewährleisten.

Eine Impedanzanpassung führt zu Signalreflexionen. Diese elektrischen Echoeffekte verringern das reflektierte Signal, verursachen Signalverzerrungen im Kabel und erzeugen Echos im Ultraschallbild, was sich negativ auf die Kontrastauflösung auswirkt, zu unscharfen Kanten sowie Artefakten wie Ghosting-Effekten oder Abschattungen führt und so Details verbirgt.

Unzureichende Impedanzkontrolle beeinträchtigt die Bildqualität negativ.

Die ungeprüften Änderungen der Impedanz in Mikrokoaxialkabeln können eine erhebliche Behinderung für die Funktion von Ultraschallbildgebungssystemen darstellen. Die wesentlichen Auswirkungen betreffen:

Verringerte axiale Auflösung: Dies ist eine Eigenschaft des Systems, die es ihm ermöglicht, Unterschiede zwischen zwei Objekten wahrzunehmen, die sich nahe beieinander im Strahlengang des Ultraschalls befinden. Verformte Signale erzeugen ein Echo in invertierter Form, wodurch zwei dünne Gewebeschichten oder feine Läsionen, die nicht identisch sind, kaum voneinander unterscheidbar werden.

Verlust von Details und Kontrast: Hochauflösende Bildgebung setzt die Genauigkeit der Signalstärke voraus, um die Dichte der Gewebe bestimmen zu können. Hohe Auflösung basiert auf der Präzision der Signalamplitude und der zeitlichen Abstimmung. Unterschiede in der Impedanz können die Echosignale abschwächen oder ebnen, was zu geringem Kontrast und dem Verlust feiner diagnostischer Informationen führt.

Erhöhtes Rauschen und Artefakte: Reflexionen können verstärktes zufälliges Rauschen oder musterartige Artefakte im Bild sein und entweder als Pathologie oder tatsächliche Abnormalität angenommen werden.

Abwägung zwischen elektrischer Leistung und Herstellbarkeit.

Es ist ein komplizierter Prozess, das Kabel einer Ultraschallsonde dieser Güteklasse herzustellen. Ein weiterer technisch wichtiger und zentraler, äußerst wesentlicher Aspekt ist die Impedanzstabilität, die Folgendes umfasst:

Präzise Dielektrikum-Extrusion: Der Durchmesser der Isolierung sowie die Konzentrizität von Mittelleiter und Abschirmung sollten konstant bleiben. Jede Veränderung führt zu einer Änderung der Kapazität des Kabels und infolgedessen zu einer Änderung der Kapazität und somit der Impedanz.

Bildung einer stabilen Abschirmung: Wenn die Abschirmung außen liegt, muss sie sehr konzentrisch sein. Die Auswirkung einer exzentrischen Abschirmung auf Signalreflexion und Impedanzvariation ist sehr stark.

Gute Kabelkonfektion: Das gute Kabel kann aus guten Abschlüssen bestehen, und das Produkt ist ein gutes Kabel, das verschwendet wird. Bei der Montage von Prüfkabeln ist viel sorgfältiges Crimpen und Löten erforderlich, um sicherzustellen, dass der Stecker an der Übergangsstelle zwischen Stecker und Stecker keine Unstetigkeit verursacht.

Zwischen Spezifikation und zuverlässiger Diagnose.

Schließlich hängt die Architektur der Mikrokoaxialkabel mit der klinischen Sicherheit der Architektur zusammen. Leistung: Ein Kabel mit gleichbleibend starker Leistung gewährleistet:

Kristallklare Bilder: Dies liegt daran, dass feinere Strukturen, z. B. die Anatomie des Fetus oder das Innere von Gefäßen, in feinerem Detail erfasst werden müssen.

Hohe diagnostische Sicherheit: Es unterdrückt mehrdeutige Artefakte, wodurch der Arzt mithilfe hochpräziser Bilddaten die richtige Diagnose stellen kann.

Systemlebensdauer und Stabilität: Es wäre nicht der unerwünschten Arbeit des Ultraschallsystems ausgesetzt aufgrund der unvorhergesehenen Schwankungen der Stromversorgung, und dennoch bliebe die Kapitalinvestition erhalten.

Eng tolerierte Impedanz-Steuerkabel sind das beste Produkt, da die OEMs gerade dabei sind, die nächste Generation von hochauflösenden Ultraschallsystemen zu entwickeln, bei denen die Betriebsfrequenz hoch ist. Daher werden Mikrokoaxialkabel bei der kommenden Generation von Ultraschallsystemen, die mit höheren Betriebsfrequenzen arbeiten, nicht mehr passiv aufgebaut. Bildqualität, Diagnosesicherheit sowie langfristige Zuverlässigkeit des Systems hängen direkt von der Genauigkeit der Impedanzsteuerung ab.