Как импеданс микрокоаксиального кабеля влияет на ультразвуковую визуализацию высокой четкости

Медицинская визуализация — это чрезвычайно чувствительная область, где целостность сигнала играет важную роль в точности диагностики. Целостность сигнала: качество сигнала между датчиком на преобразователе и самим процессорным блоком напрямую влияет на качество изображения на выходе системы ультразвуковой съемки высокой четкости. Другой небольшой, но не менее значимый компонент в этой цепочке передачи сигнала — микрокоаксиальный сигнальный кабель, расположенный в датчике. Высокий и постоянный контроль импеданса является основой самой диагностической надежности.

Импеданс — одна из причин сохранения достоверности сигнала.

Импеданс будет выражаться в единицах ом (Ω) и представляет собой сопротивление, которое кабель оказывает высокочастотному переменному току. При применении ультразвуковой визуализации преобразователь посылает короткий импульс акустической энергии в тело и регистрирует отражённые эхо-сигналы. Это радиочастотные сигналы. Характеристический импеданс микрокоаксиального кабеля должен соответствовать источнику (элементам преобразователя) и нагрузке (входу системы визуализации), что обычно составляет 50 Ом или 75 Ом, чтобы обеспечить оптимальную передачу мощности и минимальный уровень отражённого сигнала.

Несоответствие импеданса вызывает отражение сигналов. Эти электрические реверберации уменьшают отражённый сигнал, приводят к искажению сигнала в кабеле и появлению эха на ультразвуковом изображении, что влияет на контрастную разрешающую способность, размывает границы и вызывает артефакты, такие как дублирование изображения или затенение, скрывающее детали.

Неэффективный контроль импеданса отрицательно влияет на качество изображения.

Неучтенные изменения импеданса в микрокоаксиальных кабелях могут серьезно мешать работе ультразвуковых визуализационных систем. Основное влияние заключается в следующем:

Снижение осевого разрешения: это свойство системы, позволяющее различать два объекта, расположенных близко друг к другу вдоль пути ультразвукового луча. Искаженные сигналы создают эхо в инвертированной форме, и едва ли возможно четко визуализировать два тонких слоя ткани или мелкие очаговые поражения, которые неодинаковы.

Потеря детализации и контраста: получение изображений высокой четкости требует точного учета силы сигнала для определения плотности тканей. Высокое разрешение основано на точности амплитуды сигнала и временных параметрах. Различия в импедансе могут сглаживать или ослаблять эхосигналы, что приводит к снижению контрастности и потере тонкой диагностической информации.

Повышенный шум и артефакты: отражения могут усиливать случайный шум или создавать узорчатые артефакты на изображении, которые можно принять за патологию или реальное отклонение.

Баланс между электрическими характеристиками и технологичностью производства.

Процесс изготовления кабеля для ультразвукового датчика такого класса является сложным. Другой важной и ключевой технической потребностью, которая крайне необходима, является стабильность импеданса, включающая:

Точная диэлектрическая экструзия: диаметр изоляции и концентричность центрального проводника и экрана должны оставаться неизменными. Любое изменение приведёт к изменению ёмкости кабеля, а следовательно, к изменению ёмкостных характеристик и, как результат, к изменению импеданса.

Формирование стабильного экрана: когда экран расположен снаружи, он должен быть максимально концентричным. Смещение экрана относительно центра оказывает значительное влияние на отражение сигнала и вариации импеданса.

Качественная сборка кабеля: хороший кабель может состоять из качественных оконцеваний, и продукт представляет собой хороший кабель, который не будет потрачен зря. При сборке пробных кабелей требуется много тщательной обжимки и пайки, чтобы обеспечить, что соединитель не создаст разрыва в точке соединения между разъёмом и разъёмом.

Между спецификацией и надёжной диагностикой.

Наконец, архитектура микрокоаксиальных кабелей и клиническая уверенность в этой архитектуре связаны с точностью. Производительность: кабель стабильной и высокой производительности гарантирует:

Чёткие изображения: это объясняется тем, что мельчайшие структуры, например анатомия плода или внутренняя часть сосудов, должны быть видны с более высокой детализацией.

Высокая диагностическая достоверность: Он подавляет неоднозначные артефакты, что может помочь врачу поставить правильный диагноз на основе данных изображений высокой четкости.

Срок службы системы и стабильность: Оно не будет подвержено нежелательной работе ультразвуковой системы из-за непредвиденных колебаний электропитания, при этом капиталовложения всё равно будут сохранены.

Кабели зондов с жёстким допуском по импедансу являются оптимальным решением, поскольку производители оригинального оборудования находятся в процессе разработки нового поколения ультразвуковых систем высокой чёткости, в которых частота работы является высокой. Поэтому микроаксиальные кабели больше не изготавливаются пассивными в следующем поколении ультразвуковых систем, работающих на более высоких частотах. Качество изображения, достоверность диагностики, а также надёжность системы в долгосрочной перспективе напрямую зависят от точности контроля импеданса.