Как работает ультразвуковой датчик

Ультразвуковые датчики

Сегодня современную медицину невозможно представить без ультразвуковой диагностики – безопасного и высоко информативного способа исследования пациентов. Проведение этого исследования невозможно без специального датчика, который посылает УЗ-волны через ткани человека. Отображаемые волны обрабатываются компьютером и выводятся на монитор аппарата УЗИ в виде четкой картинки, позволяющей специалисту определить появление патологий на различных органах и тканях пациента. Рассмотрим, как работает ультразвуковой датчик.

Принцип работы УЗ-датчика

Для получения УЗ-волн используется пьезоэлектрический эффект. Он основан на способности кристалла и керамики под воздействием электрического напряжения деформироваться, создавая механические колебания и образуя ультразвуковые волны.

Обратный эффект состоит в том, что ультразвук вызывает деформацию керамики и кристалла. При этом возникает электрическое напряжение, которое можно точно измерить. Таким образом, пьезоэлементы служат одновременно генераторами и приемниками ультразвука.

Датчик УЗИ содержит сотни мелких пьезокристаллов-преобразователей, которые работают в одинаковом режиме. Для фокусировки ультразвука на определенной глубине используется фокусирующая или акустическая линза. Максимальная четкость изображения при ультразвуковой диагностике получается при попадании исследуемого органа в фокусную зону.

Сзема ультразвукового исследования

Электрические контакты расположены на передней и задней стороне генератора колебаний. Передняя сторона, обращенная к пациенту, имеет согласующий слой, оптимизирующий передачу ультразвука в ткани пациента. Задняя сторона пьезокристаллов покрыта слоем, поглощающим ультразвук и препятствующим его отражению в разные стороны.

Для оптимальной передачи УЗ-волн с твердой керамической поверхности на мягкие ткани пациента используют специальный гель. УЗИ-датчики очень чувствительный и дорогой вид медицинского оборудования, поэтому требуют очень бережного и аккуратного отношения при использовании. Важное значение для сохранения их работоспособности имеет и то, чем обрабатывают датчики УЗИ после проведения сеанса диагностики.

Типы датчиков

Существует два основных типа датчиков УЗИ:

  • механические, которые проводят сканирование путем движения излучателя (качания или вращения), такие датчики считаются устаревшими и сейчас практически не используются в медицине;
  • электронные производят развертку электронным способом.

По расположению пьезоэлектрических элементов УЗ-датчики делятся на 3 типа:

  • линейные – элементы располагаются по прямой линии группами или раздельно и излучают параллельные волны с получением прямоугольного изображения. Используются для обследования на небольшой глубине;
  • секторные – ультразвуковые волны расходятся в виде сектора, таким же получается и изображение. Преимуществом является получение широкого поля обзора на большой глубине;
  • конвексные – элементы располагаются по дуге. Соединяет качества вышеописанных датчиков, получая изображение близлежащей зоны (как линейный) и широкий обзор глубоких слоев (как секторный).