Transdutor da endocavidade da ponta de prova do varredor do ultrassom do eco de Siemens X300 EV9-4

Estrutura do transdutor

Os parâmetros de desempenho do transdutor que influenciam na qualidade das imagens ultrassonográficas são a resolução axial e lateral e a sensibilidade. A resolução axial é determinada principalmente pela frequência da onda ultrassônica. À medida que a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui, o que é vantajoso porque proporciona uma melhor distinção entre um alvo e outros objetos. A resolução lateral ao longo da direção ortogonal à direção axial é determinada pelo perfil do feixe do transdutor. Um feixe mais estreito leva a uma melhor resolução ao longo da direção lateral. A sensibilidade do transdutor determina a relação de contraste das imagens ultrassônicas. Um transdutor com maior sensibilidade pode gerar uma imagem mais brilhante do alvo. O transdutor foi projetado para adquirir imagens de alta qualidade melhorando esses parâmetros de desempenho.

Um transdutor de matriz 1D típico é composto de uma camada ativa, camadas de correspondência acústica, um bloco de apoio, uma lente acústica, cortes, uma placa de aterramento (GRS) e uma placa de circuito impresso flexível de sinal (FPCB). A camada ativa geralmente é feita de um material piezoelétrico – principalmente piezocerâmico. A camada ativa gera uma onda de ultrassom em resposta a um sinal elétrico, recebe a onda refletida na fronteira de um órgão e converte a onda de ultrassom recebida em um sinal elétrico por meio do efeito piezoelétrico. No entanto, a grande diferença na impedância acústica entre os elementos piezocerâmicos e o corpo humano impede a transferência eficiente de energia ultrassônica entre os dois meios. As camadas de correspondência acústica são usadas para facilitar a transferência de energia ultrassônica. Cada camada correspondente tem uma espessura de um quarto do comprimento de onda na frequência central do transdutor. O bloco de apoio é usado para absorver a onda de ultrassom que se propaga para trás a partir do elemento piezoelétrico. Se a onda inversa for refletida na parte inferior do bloco de apoio e retornada ao elemento piezoelétrico, poderá causar ruído na imagem de ultrassom. Assim, o bloco de apoio deve ter uma atenuação elevada. Além deste amortecimento do material, diversas variações estruturais foram implementadas para aumentar os efeitos de espalhamento no interior do bloco de apoio, por exemplo, inserindo ranhuras ou hastes no bloco. O bloco de apoio geralmente tem uma impedância acústica entre 3 e 5 Mrayl. Se o bloco de apoio tiver uma impedância acústica muito alta, a energia acústica gerada pelo elemento piezoelétrico será desperdiçada pelo bloco de apoio e poucas ondas ultrassônicas serão transmitidas ao corpo humano. A lente acústica protege o transdutor ultrassônico contra danos externos e foca o feixe de ultrassom em um ponto específico com base na lei de Snell. Materiais com baixas constantes de atenuação são preferidos para reduzir a perda de energia ultrassônica dentro da lente. As lentes acústicas típicas são feitas de materiais de borracha para um contato confortável entre o transdutor e os pacientes. O corte é uma lacuna entre elementos piezoelétricos dispostos que isola cada elemento de seus elementos vizinhos para reduzir a diafonia entre eles. A diafonia degrada seriamente o desempenho do transdutor. Portanto, vários formatos e materiais de corte foram desenvolvidos para diminuir o crosstalk.