Trasduttori ad Array Sequenziato: Principi e Applicazioni in Ecografia

Storia

Si ritiene che la tecnologia a ultrasuoni sia stata sviluppata durante la Seconda Guerra Mondiale. Non si può sapere con certezza perché la tecnologia bellica è ancora classificata. In origine, la tecnologia sonar imitava quella radar: trasmetteva un singolo segnale e vedeva cosa tornava indietro. Il suono, tuttavia, differisce dai segnali a microonde e una singola trasmissione non funziona bene per il suono. Per il sonar (e successivamente per l'ecografia), è meglio inviare una sequenza di segnali focalizzati e poi usare gli echi che tornano per costruire un'immagine. Questo richiede un array di trasduttori che lavorano con una sequenza di fasci sonori focalizzati: un array sequenziato di trasduttori.

Struttura

L'array sequenziato di trasduttori consiste di circa 500 trasduttori distribuiti uniformemente su un'area di circa 100 mm. Nella maggior parte dei sistemi, alcuni di questi trasduttori rispondono alla volta, poi se ne scelgono altri. Questo continua finché tutti i trasduttori non vengono usati per scansionare un'area. I trasduttori possono essere focalizzati a diverse profondità variando il ritardo temporale prima che un particolare trasduttore contribuisca con il suo segnale all'immagine. Se alcuni trasduttori in fila hanno ritardi brevi sull'estremo e ritardi progressivamente più lunghi fino a quello centrale, questi pochi trasduttori agiscono come una lente che può essere focalizzata a una certa profondità variando i ritardi temporali. Le sequenze si ripetono così rapidamente che l'array può produrre un filmato, come una cinepresa che crea un film da una sequenza di fotogrammi fermi.

Applicazioni

Gli ultrasuoni sono suoni fuori dall'intervallo uditivo umano (20-20.000 hertz). Le macchine a ultrasuoni industriali operano solitamente tra 50.000 e 100.000 hertz, a seconda del materiale esaminato. L'ecografia industriale cerca crepe o difetti in vetro, plastica, calcestruzzo e metalli. L'ecografia biologica è solitamente intorno a 1.000.000 hertz. L'ecografia medica ha l'array sequenziato di trasduttori nell'unità portatile che il medico applica al paziente. L'ecografia medica permette al medico di vedere filmati del corpo a profondità selezionate. L'ecografia è meno distruttiva dei raggi X, quindi guardare un filmato ecografico per ore è meno dannoso di una singola radiografia. L'ecografia serve per visualizzare il flusso sanguigno in vene e arterie, osservare il funzionamento del cuore e, l'uso più comune, dare ai neogenitori la prima visione del loro bambino.