สายเคเบิลโคแอกเซียลความถี่สูงช่วยส่งสัญญาณที่สะอาดยิ่งขึ้นในหัววัดการถ่ายภาพขั้นสูง

การส่งสัญญาณที่ซับซ้อนอย่างยิ่งเหล่านี้ รวมถึงสัญญาณที่ใช้ในระบบอัลตราซาวนด์ภาพภายในหลอดเลือด (IVUS), ระบบถ่ายภาพภายในหัวใจ (ICE) และระบบกล้องส่องตรวจความละเอียดสูง (HD endoscopy) จำเป็นต้องอาศัยการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกที่มีความไวสูงจากตัวแปลงสัญญาณที่ปลายโพรบที่เครื่องประมวลผลภาพ สัญญาณส่วนใหญ่เหล่านี้ทำงานที่ความถี่สูงกว่า 5 เมกะเฮิร์ตซ์ โดยบางส่วนมีความถี่สูงกว่า 50 เมกะเฮิร์ตซ์ ซึ่งช่วยให้ได้ภาพความละเอียดสูงที่จำเป็นต่อการระบุความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น และสนับสนุนการวินิจฉัยและการดำเนินการรักษาอย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม การส่งสัญญาณที่ความถี่สูงนั้นมีแนวโน้มจะเกิดการลดทอนสัญญาณ ความไม่สอดคล้องของค่าอิมพีแดนซ์ การบิดเบือนเฟส และสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งล้วนแต่ส่งผลให้คุณภาพของภาพลดลง ที่โฮเทน เราผลิตสายส่งสัญญาณความถี่สูง ชุดสายเคเบิลโคแอคเชียล สำหรับโพรบที่ใช้ในการถ่ายภาพขั้นสูง เทคโนโลยีหลักสี่ประการต่อไปนี้ทำให้สามารถส่งสัญญาณได้อย่างเชื่อถือได้ และสนับสนุนการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัยคุณภาพสูง

ไดอิเล็กตริกที่สูญเสียพลังงานต่ำเป็นพิเศษ เพื่อลดการสูญเสียสัญญาณให้น้อยที่สุดในช่วงความถี่ต่าง ๆ

การลดทอนสัญญาณของ สายเคเบิลโคอาเซียล ขึ้นอยู่กับความถี่ เนื่องจากปรากฏการณ์ skin effect และการสูญเสียสัญญาณในไดอิเล็กตริกของสายเคเบิล สัญญาณตอบกลับระดับต่ำจากเนื้อเยื่อชั้นลึกอาจสูญเสียสัญญาณมากกว่า 1.5 เดซิเบลต่อเมตร เมื่อส่งผ่านสายเคเบิลทั่วไปที่ความถี่ 20 เมกะเฮิร์ตซ์ โฮเทนใช้วัสดุไดอิเล็กตริกแบบสูญเสียน้อยขั้นสูง เช่น พอลิเตตระฟลูออโรเอธิลีนแบบขยายตัว (e-PTFE) และพอลิเอทิลีนแบบไมโครพอรัส ซึ่งมีค่าการสูญเสียพลังงานต่ำกว่า 0.0005 ที่ความถี่ 10 เมกะเฮิร์ตซ์ วัสดุเหล่านี้ช่วยรักษาสัญญาณสะท้อนที่อ่อนแอให้อยู่เหนือระดับเสียงรบกวนในสายเคเบิลสำหรับหัววัด IVUS และอัลตราซาวนด์ ขณะเดียวกันก็สามารถควบคุมการสูญเสียการแทรกสอดให้ต่ำกว่า 0.3 เดซิเบลต่อเมตร ที่ความถี่ 30 เมกะเฮิร์ตซ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกมีความเสถียรสูงมาก แม้ในโครงสร้างจุลภาคแบบพรุนของ e-PTFE จึงหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของอัตราการลดทอนสัญญาณระหว่างการสแกนที่ดำเนินการเป็นเวลานาน ส่งผลโดยตรงต่อการปรับปรุงความละเอียดของภาพและการเจาะลึกลงไปในเนื้อเยื่อ

การจับคู่อิมพีแดนซ์อย่างแม่นยำเพื่อกำจัดการสะท้อนของสัญญาณ

การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของความต้านทานจำเพาะที่จุดต่อสายเคเบิล จุดเชื่อมต่อขั้วต่อ หรือจากความแปรผันในการผลิต อาจก่อให้เกิดภาพผิดปกติ เช่น ภาพซ้อน (ghosting) และสัญญาณรบกวนด้านข้างในช่วงระยะทาง (range sidelobes) ทุกชิ้นส่วนได้รับการตรวจสอบด้วยระบบควบคุมการอัดรีดแบบปิดวงจร (closed-loop extrusion control) ที่ได้รับสิทธิบัตรโดย Hotten และระบบสะท้อนเวลา (time-domain reflectometry: TDR) ซึ่งจะทำให้ค่าความต้านทานจำเพาะมีความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 2% (เมื่อใช้งานด้านการถ่ายภาพทางการแพทย์ จะระบุค่าความต้านทานจำเพาะมาตรฐานไว้ที่ 50 โอห์ม) นอกจากนี้ เรายังให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับบริเวณรอยต่อระหว่างสายเคเบิลกับวงจรยืดหยุ่นภายในของหัวตรวจ (probe) สำหรับสายเคเบิล ICE catheter และชุดสายถ่ายภาพสำหรับกล้องส่องภายใน (endoscope imaging harnesses) โดยเราออกแบบแผงเชื่อมต่อเฉพาะ (transition boards) ให้สอดคล้องกับค่าความต้านทานจำเพาะของสายเคเบิลอย่างต่อเนื่อง แทนที่จะใช้การเปลี่ยนผ่านแบบเฉียบคม การรักษาความต่อเนื่องของความต้านทานจำเพาะนี้ช่วยกำจัดภาพผิดปกติแบบ ring down ซึ่งอาจทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นสัญญาณของโรค ผลการวัดทั้งหมดแสดงค่า VSWR ต่ำกว่า 1.2:1 ตลอดทั้งช่วงความถี่

โครงสร้างที่คงที่ด้านเฟส เพื่อให้มีคุณสมบัติด้านความหน่วงเวลาที่สม่ำเสมอ

การจัดแนวเฟสสัมพัทธ์ของเส้นทางสัญญาณหลายเส้นภายในหัววัดแบบโฟกัสลำแสง (phased-array) หรือหัววัดแบบหลายองค์ประกอบ (multi-element imaging probes) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างลำแสงที่แม่นยำ ถ้าเรขาคณิตและ/หรือวัสดุของสายเคเบิลระหว่างช่องสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลง ภาพที่สร้างขึ้นจะเกิดการเลื่อนตำแหน่งผิดพลาดและ/หรือพร่ามัว เนื่องจากความแตกต่างของเวลาที่สัญญาณมาถึงแต่ละช่อง Hotten บรรลุความเสถียรของเฟสได้ด้วยวิธีหลักสามประการ ได้แก่ (1) ความสม่ำเสมอของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงภายในแต่ละชุดการผลิต (2) การจับคู่ความยาวเส้นทางสัญญาณด้วยความแม่นยำสูง (เช่น ความคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±1 มม.) สำหรับกลุ่มสายโคแอกเซียลหลายเส้น และ (3) ฉนวนป้องกันแบบถักแน่นให้ค่าความจุไฟฟ้าสม่ำเสมอ แม้เมื่อมีการดัดงอ นอกจากนี้ เรายังดำเนินการปรับสมดุลอุณหภูมิบนชุดสายไฟแบบหุ่นยนต์ (robotics wire harnesses) ของเราสำหรับระบบถ่ายภาพอัตโนมัติ เพื่อกำจัดแรงเครียดภายในที่อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส ซึ่งส่งผลให้การสร้างลำแสงมีความสอดคล้องกัน โดยมีข้อผิดพลาดของเฟสน้อยกว่า 2° ที่ความถี่ 10 MHz

การป้องกันรบกวนอย่างครอบคลุม ทั้งจากภายนอกและภายใน

ในบางกรณี ใช้ตัวตรวจจับภาพร่วมกับเทคโนโลยีการแผ่รังสีอื่นๆ เช่น ระบบผ่าตัดด้วยไฟฟ้า และอุปกรณ์ที่รู้จักกันดีซึ่งก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนในสายโคแอกเชียลที่มีการป้องกันไม่เพียงพอ คือ เครื่องฟลูออโรสโคป สาเหตุอื่นๆ ของสัญญาณรบกวนอาจเกิดขึ้นภายในระบบเอง เช่น ผลกระทบจากสายเคเบิลที่เกิดจากการเคลื่อนไหวซึ่งถูกตรวจจับได้ ด้วยการออกแบบการป้องกันแบบสามชั้น Hotten ปกป้องอุปกรณ์ของท่านโดยใช้ชั้นนำไฟฟ้าแบบกึ่งตัวนำด้านใน (เพื่อกักเก็บประจุไตรโบอิเล็กทริก) ชั้นโลหะถักแบบเงินเคลือบทองแดงที่มีความหนาแน่นสูง (มีประสิทธิภาพในการป้องกันร้อยละ 95 ลดการรบกวนจากสนามแม่เหล็กภายนอก) และชั้นฟอยล์ป้องกันด้านนอก (ป้องกันการเหนี่ยวนำจากสนามไฟฟ้าได้เต็มร้อยเปอร์เซ็นต์) เพื่อลดกระแสโหมดร่วม จึงมีการจัดเตรียมตัวนำกลับสำหรับกราวด์แบบเส้นเกลียวสำหรับสายเคเบิล IVUS และ ICE ของแคโทเดอร์หลอดเลือด ผลรวมทั้งหมดคือค่าอิมพีแดนซ์การถ่ายโอนต่ำกว่า 3 มิลลิโอห์มต่อเมตร ที่ความถี่ 30 เมกะเฮิร์ตซ์ ซึ่งทำให้สัญญาณมีความสะอาด ส่งผลให้ได้ภาพที่มีคอนทราสต์สูงและปราศจากอาร์ติแฟกต์

บทสรุป

ไม่เพียงแต่หัววัดภาพขั้นสูงจะให้สัญญาณที่ชัดเจนขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นผลมาจากการคัดเลือกวัสดุไดอิเล็กตริกอย่างพิถีพิถัน การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำ และการออกแบบเฟสและฉนวนหุ้มของหัววัดด้วยความรอบคอบ อุปกรณ์สายเคเบิลโคแอกเซียลความถี่สูงถูกนำมาใช้งานในหัววัดอัลตราซาวนด์ คาโทเดอร์ ICE ชุดสาย IVUS และระบบเอนโดสโคป เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณเสียงและแสงที่ปลายหัววัด เราได้พัฒนาสายเคเบิลหลากหลายรูปแบบมากกว่า 400 แบบ และดำเนินการผลิตบนสายการผลิตสายเคเบิลมากกว่า 40 สายต่อปี โดยมีกำลังการผลิตมากกว่า 10,000 เมตรต่อปี เพื่อสนับสนุนระบบภาพถ่ายทางการแพทย์ที่ช่วยให้การวินิจฉัยทางคลินิกมีความแม่นยำ และส่งผลให้ผู้ป่วยได้รับผลลัพธ์ที่ดีเยี่ยม