Hogytájú koaxiális kábel hogyan támogatja a tisztább jeleket a fejlett képalkotó szenzorokban

Ezeknek a rendkívül összetett jeleknek – például az IVUS-ultrahang-képalkotásban, az ICE-szívbeli képalkotásban és a nagyfelbontású (HD) endoszkópos rendszerekben használt jeleknek – a továbbítása rendkívül érzékeny analóg jelátvitelt igényel a vizsgálófej átalakítójától a képalkotó feldolgozóegységig. A jelek többsége 5 MHz feletti frekvencián működik, egyesek akár 50 MHz fölé is emelkednek, így biztosítva a magas felbontású képalkotást, amely szükséges a lehetséges rendellenességek azonosításához, valamint a pontos diagnózis és beavatkozás támogatásához. Azonban a magasfrekvenciás jelátvitel érzékeny a csillapításra, az impedancia-mismatch-re, a fázistorzításra és az elektromágneses zavarokra, amelyek mindegyike csökkentheti a kép élességét. A Hotten cég magasfrekvenciás koaxiális kábelszerelvényeiben fejlett képalkotó vizsgálófejekhez gyárt. A következő négy alaptechnológia teszi lehetővé a megbízható jelátvitelt és támogatja a minőségi diagnosztikai képalkotást.

Szuperalacsony veszteségű dielektrikumok a frekvenciatartományokon belüli minimális csillapítás érdekében

A jelcsillapítás koaxialis kábel a frekvencia függvényében változik a bőrhöz hasonló hatás (skin effect) és a kábel dielektrikumában fellépő jelcsillapítás miatt. A mély szövetekből érkező gyenge visszatérő jelek több mint 1,5 dB/m jelcsillapítást szenvedhetnek, ha hagyományos kábeleken keresztül továbbítják őket 20 MHz-en. A Hotten speciális, alacsony veszteségű dielektromos anyagokat használ, például kibővített PTFE-t (e-PTFE) és mikroporos polietilént, amelyek disszipációs tényezője 10 MHz-en 0,0005-nél kisebb. Ezek az anyagok segítenek fenntartani a gyenge visszavert jeleket a zajszint fölött az IVUS- és ultrahang-szondakábelekben, miközben 30 MHz-en 0,3 dB/m-nél kisebb behelyezési csillapítást érnek el. A permittivitás rendkívül stabil marad még az e-PTFE porózus mikrostruktúrájában is, így elkerülhető a csillapítás ingadozása hosszú vizsgálati időszak alatt. Ez közvetlenül hozzájárul a kép felbontásának javításához és a szövetekbe való behatolás növeléséhez.

Pontos impedancia-illesztés a jelvisszaverődések kiküszöbölésére

A jellemző impedancia megszakításai a kábelcsatlakozásoknál, a csatlakozófelületeknél vagy a gyártási eltérések miatt képhibákat okozhatnak, például fantomképeket és távolsági mellékcsúcsokat. Minden alkatrészt ellenőrizünk Hotten szabadalmaztatott zárt hurkú extrúziós vezérlésével és időtartománybeli reflexiométeres (TDR) rendszereivel, amelyek 2 %-nál kisebb impedancia-tűrést érnek el (orvosi képalkotás esetén 50 ohm névleges kábelként tekintjük). Figyelmünket az ICE katéterkábelek és az endoszkópos képalkotó kábelkészletek kábelének belső hajlékonycsuklós áramkörhöz való illesztésére is kiterjesztjük – mivel az átmeneti nyomtatott áramköröket úgy tervezzük meg egyedi igény szerint, hogy a kábel impedanciájához illeszkedjenek, nem pedig éles átmenetet alkalmazunk. Az impedancia folytonossága kiküszöböli a „ring down”-típusú képhibákat, amelyeket tévesen betegségként is értelmezhetnének. Minden mérés azt mutatja, hogy a VSWR értéke az egész frekvenciatartományban < 1,2:1.

Fázisállandó szerkezet konzisztens késleltetési tulajdonságokkal

A többcsatornás jelutak relatív fázisigazítása a fázisvezérelt vagy többszelemes képalkotó szenzorokban alapvető fontosságú a pontos sugáralakításhoz. Ha a csatornák közötti kábel geometriája és/vagy anyaga változó, akkor a rekonstruált kép eltolódik és/vagy elmosódik a jelek érkezési idejében fellépő különbségek miatt. A Hotten a fázisstabilitást három kulcsfontosságú módszerrel éri el: (1) Magas dielektromos állandó egyenletessége minden gyártási tételben; (2) Nagy pontosságú jelút-hossz illesztés (pl. ±1 mm-es tűrések) többkoaxiális kötegek esetén; (3) Sűrű fonott páncélzat biztosít egyenletes kapacitást akkor is, ha hajlítva használják. Emellett termikus kiegyenlítést is végzünk robotos vezetékkötegeinken az automatizált képalkotó rendszerekhez, hogy eltávolítsuk azokat a belső feszültségeket, amelyek fáziseltolódáshoz vezethetnek. Ez koherens sugáralakítást eredményez, 10 MHz-en kevesebb mint 2°-os fázishibával.

Komplex páncélzás külső és belső zajok elutasítására

Néhány esetben képalkotó vizsgálati eszközöket más sugárzó technológiákkal együtt alkalmaznak, például elektromos sebészeti rendszerekkel és a rosszul árnyékolt koaxiális kábelekben zajt okozó, jól ismert eszközzel, a fluoroszkóppal. A zaj más belső okokból is származhat, például a kábelekben a mozgásokból eredő hatások által keltett jelek felfogása miatt. A Hotten háromrétegű árnyékolási megoldást alkalmaz, amely egy félig vezető belső rétegből (a triboelektromos töltések megtartására), egy erősen fonott ezernelőített rézárnyékolóból (95%-os árnyékolási hatékonyság, külső forrásból származó mágneses zavarok csökkentésére) és egy külső fóliás árnyékolóból (100%-os villamos térerő-csatlakozás elleni védelem) áll. A közös módusú áramok csökkentése érdekében az intravaszkuláris katéterek IVUS- és ICE-kábeljeihez sodrott földelő visszavezető vezetőt biztosítanak. Az eredményként elérhető átviteli impedancia 30 MHz-en kevesebb, mint 3 mΩ/m, így tiszta jeleket kapunk, amelyek magas kontrasztú, hibamentes képeket eredményeznek.

Összegzés

Nemcsak a fejlett képalkotó érzékelők tisztább jeleket biztosítanak, hanem a dielektromos anyag gondos kiválasztásának, az impedancia-szabályozás alkalmazásának és az érzékelők fázisainak és pajzsainak tervezésének eredménye is. A nagyfrekvenciás koaxiális kábelkészleteket ultrahang-érzékelőkben, ICE katéterekben, IVUS kábelkészletekben és endoszkópos rendszerekben használják az akusztikai és optikai jelek épségének megőrzésére az érzékelő csúcsán. Több mint 400 kábelváltozatot fejlesztettünk ki, és évente több mint 40 kábelgyártó sort üzemeltetünk, amelyek évi gyártási kapacitása több mint 10 000 méter, és a képalkotó rendszerek támogatására szolgál, amelyek lehetővé teszik a pontos klinikai diagnózisokat és kiváló betegkimeneteket.