マイクロ同軸ケーブルのインピーダンスが高精細超音波画像に与える影響

医療画像診断は非常にセンシティブな分野であり、信号の完全性が診断精度において重要な役割を果たします。信号完全性：トランスデューサのプローブと処理装置間の信号品質は、高精細超音波システムの画像出力側における画像品質に直接影響します。この信号伝送経路において、もう一つ小さなながらも同様に重要な構成要素がプローブ内に存在するマイクロ同軸信号ケーブルです。高いインピーダンス制御性とその安定性は、診断信頼性そのものに関する概念です。

インピーダンスは信号忠実度を維持する理由の一つです。

インピーダンスはオーム（Ω）という単位で表され、高周波の交流に対してケーブルが示す抵抗を意味します。超音波画像診断での応用において、トランスデューサーは体に向かって短パルスの音響エネルギーを送信し、反射して戻ってくるエコーを記録します。これらはラジオ周波数信号です。マイクロ同軸ケーブルの特性インピーダンスは、通常50Ωまたは75Ωである発信源（トランスデューサー素子）および負荷（画像装置入力）と一致していなければならず、これにより最適な電力伝送と最小限の信号反射が可能になります。

インピーダンスの不整合は信号の反射を引き起こします。このような電気的残響は、反射信号を減衰させ、ケーブル内の信号歪みを生じ、超音波画像上ではコントラスト分解能への影響、輪郭のぼやけ、ダブり効果や影のようなアーチファクト（偽像）を引き起こし、詳細が隠れる原因となります。

不十分なインピーダンス制御は画像品質に悪影響を及ぼします。

マイクロ同軸ケーブルにおけるインピーダンスの変化が制御されていない場合、超音波画像システムの動作に深刻な障害を引き起こす可能性があります。主な影響としては以下の通りです。

軸方向分解能の低下：これは、超音波ビームの進行方向に互いに近接する2つの物体を区別できるシステムの能力を指します。信号が屈曲すると、反転したエコー信号が生じ、類似していない2つの薄い組織層や微細な病変を識別することがほとんど不可能になります。

ディテールとコントラストの損失：高精細な画像化には、組織の密度を判断するために信号強度の正確さが重要です。高精細な画像は信号の振幅とタイミングの精度に依存しています。インピーダンスの差異により、エコー信号が減衰または平準化され、結果としてコントラストが低下し、微細な診断情報が失われます。

ノイズとアーチファクトの増大：反射により、ランダムなノイズや画像上の規則的なアーチファクトが増幅される場合があり、これらは病変または実際に異常であると誤って解釈される可能性がある。

電気的性能と製造性の両立。

このレベルの超音波プローブ用ケーブルを製造することは複雑なプロセスである。さらに極めて重要で不可欠な別の技術的要件として、インピーダンスの安定性がある。これには以下の要素が含まれる：

高精度誘電体押出：絶縁体の直径および中心導体とシールドの同心度は一定に保たれる必要がある。変動が生じるとケーブルの静電容量が変わり、それに伴いキャパシタンスおよびインピーダンスが変化する。

安定したシールド構造：外側のシールドは非常に高い同心度を保つ必要がある。シールドの中心ずれは信号の反射やインピーダンスの変動に強い影響を与える。

優れたケーブルの組立構造：優れたケーブルは、適切な端子処理から成り立ちます。しかし、場合によっては優れたケーブルが無駄にされることもあります。プローブケーブルの組立には、コネクタとケーブルの接合部で不連続性が生じないよう、非常に丁寧な圧着およびはんだ付け作業が多数必要です。

仕様と信頼性ある診断の間。

最終的に、マイクロ同軸ケーブルの構造とその臨床的信頼性は、精度と密接に関連しています。性能：一貫性があり、強固な性能を持つケーブルにより、以下のことが保証されます。

クリアな画像：胎児の解剖学的構造や血管内部など、より微細な構造をより詳細に視認する必要があるためです。

高い診断的自信： 高忠実度の画像データを活用することで、曖昧なアーチファクトを抑制し、医師が正しい診断を行うことを支援します。

システムの寿命と安定性： 電力の予期せぬ変動が発生しても、超音波システムの望ましくない動作が発生することはなく、資本投資も維持されます。

高インピーダンス整合性を要するプローブケーブルは、OEM各社が動作周波数の高い次世代高精細超音波システムを開発している現在において最も優れた製品です。したがって、今後の超音波システムでは、より高い動作周波数に対応するためにマイクロ同軸ケーブルは従来のような受動的構成では構築されなくなります。画像品質や診断の信頼性、および長期的なシステムの信頼性は、インピーダンス制御の精度に直接依存しています。