DK147088B - Ultralydomsaetter til laegelige og tekniske ekkoundersoegelser - Google Patents

Description

1Λ7088 o

Opfindelsen angår en ultralydomsætter af den i krav l's indledning angivne art.

Ultralydmetoder får stadig større betydning inden for teknik og medicin, f.eks. ved materialeprøvning og in-5 den for den medicinske diagnostik. En kendt fremgangsmåde er ekkolodfremgangsmåden, ved· hvilken et lydhoved udsender en ultralydimpuls, og den ved en forhindring reflekterede impuls opfanges af et andet eller af samme lydhoved. Ud fra den tid, der forløber, indtil ekkoet opfanges, kan 10 afstanden mellem sender/modtager og den reflekterende genstand bestemmes.

Et mål for en ekkolodfremgangsmådes nøjagtighed er den longitudinale, dvs. den i lydstrålens retning bestående, og den laterale, dvs. den vinkelret på den først-15 nævnte stående, opløsningsevne. Ved anvendelse af en enkel, almindelig omsætter kan der opnås en forholdsvis god longitudinal opløsning, men den laterale opløsning er utilstrækkelig på grund af ultralydstrålens forholdsvis store tværsnit. Gøres lydhovedets tværsnit mindre, har strålen 20 en større divergens som følge af bøjningsforekomster. En forbedring kan opnås ved, at man fokuserer strålen svagt, således, at dens tværsnit bliver minimalt i midten af den genstand, der skal iagttages. Det minimale tværsnit bør imidlertid heller ikke være for lille, fordi strålens di-25 vergens derved atter bliver for stor. Typisk får man et stråletværsnit på 1-2 cm, når der med en frekvens på 2 MHz skal observeres over en dybde på 20 cm.

En væsentlig bedre lateral opløsning kan opnås ved at fokusere ultralydstrålen med et system med stor ‘30 åbning. Den laterale opløsning kan da være af samme størrelsesorden som bølgelængden og altså ved 2 MHz andrage ca. 0,75 mm. Den gode laterale opløsning opnås imidlertid kun over en meget ringe dybde, dvs. ligeledes ca. 1 bølgelængde .

35 Til fokusering af en ultralydstråle står flere muligheder til rådighed. Dersom ultralydomsætteren har en udstrålingsflade, der ligger normalt på stråleretningen, 147088 2

O

udstråles ultralydbølgerne akseparallelt, og kan fokuseres i et brændpunkt ved hjælp af et hulspejl. Den bedste og mindst tabsgivende koncentration af ultralydstrålen opnås ved hjælp af de såkaldte konvergens-om-5 sættere, hvoraf de højeste intensiteter opnås ved hjælp af de kuglefladeformede skål-omsættere. Til fokuseringen kan der også anvendes skål-linser i form af samlelinser af væsker eller faste stoffer, jfr. Matauschek: "Ein-fuhrung in die Ultraschalltechnik", 1962, s. 245-8.

10 I en kendt ultralydsomsætter, jfr. GB-PS 998.172, der er indrettet til at anvendes til ødelæggelse af celle-grupper og ikke til ekkoundersøgelser, er der en ringformet udstrålingsflade til frembringelse af et konver-gent ultralydfelt, hvilken udstrålingsflade hælder imod 15 ring-aksen ved at være udformet som en del af en om- drej ningsparaholoide, med henblik på at fokusere ultralydstrålerne skarpt i et brændpunkt.

Ulempen ved de hidtil kendte ultralydomsættere består i, at en forbedring af den laterale opløsningsevne al-20 tid følges af en formindskelse af den dybde, over hvilken den kan opnås.

Det er på baggrund heraf opfindelsens formål at anvise udformningen af en ultralydomsætter af den i krav l's indledning angivne art, hvormed der opnås en god sam-25 ling af ultralydfeltet og dermed en god lateral opløsningsevne over en større dybde end hvad der hidtil har været muligt, og dette formål opnås ved hjælp af en ultralydomsætter, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved den i krav l's kendetegnende del angivne udformning.

30 Den ringformede ultralydomsætters udstrålingsfla de er således nu ikke længere parabolsk, dvs. en omdrejningsflade med en parabolformet frembringer, men konisk dvs. en omdrejningsflade med en retliniet frembringer. Herved bliver det muligt at fokusere ultralydfeltet i en 35 brændlinie, hvorved der opnås en god lateral opløsning i brændliniens fulde længde, der således svarer til den dybde, over hvilken den gode laterale opløsning er opnået.

3 147088 o

Ultralydomsætteren ifølge opfindelsen repræsenterer et kompromis mellem lateral og longitudinal opløsning, men er særdeles enkelt opbygget og derfor let at fremstille, navnlig dersom den ifølge en udførelsesform for opfindelsen 5 er opbygget som angivet i krav 2.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, der viser en ringformet ultralydomsætter, set i snit.

Den viste ringformede omsætter har et ringformet 10 hus 21 med et i hovedsagen U-formet tværsnit, hvor tværsnitsfladens symmetriakse hælder imod ringaksen og skærer denne i en bestemt afstand, f.eks. 12 cm. Den åbne side af det U-formede tværsnit er vendt imod skæringspunktet og dermed imod ringaksen. I husets ringformede fordybning findes en 15 ringformet dæmpningsblok 24 af epoxyharpiks/wolfram der ved hjælp af korkplader 22 er akustisk isoleret fra huset. På den mod husets åbne side vendende overflade af dæmpningsblokken 24 er der anbragt flere, i det foreliggende tilfælde fire, flade segmenter 23, der tilsammen danner en ring, af et pie-20 zoelektrisk materiale, der er dækket af et til tilpasning til vand tjenende lag 25 af epoxyharpiks. Laget 25 tjener samtidig til mekanisk beskyttelse af den af segmenter 23 dannede piezoelektriske omsætter. Til hver segment fører der fra bagsiden gennem egnede boringer i huset 21 og i dæmp-25 ningsblokken 24 en elektrisk tilledning 26.

De fra den piezoelektriske ultralydomsætter udsendte ultralydbølger danner et ringformet bundt, der i en bestemt afstand fra ultralydomsætteren fokuseres i en brændlinie på ringaksen. Længden af brændlinien bestem-30 mer den dybde, over hvilken der opnås en god lateral opløsning. Længden af brændlinien og dens afstand fra ultralydomsætteren må derfor vælges således, at den genstand, der skal betragtes, belyses over hele sin dybde. Brænd-liniens afstand fra ultralydomsætteren er i hovedsagen be-35 stemt af den udstrålingsfladen hældning imod ringaksen. Brændliniens længde bestemmes først og fremmest af den 4 147088

O

ringformede, piezoelektriske omsætters bredde.

Det er hensigtsmæssigt at det ultralydomsætter-organ/ der indeholder senderomsætteren, har en stor åbningsværdi på f.eks. mere end 6°. Ved åbningsværdi for-5 stås her forholdet mellem den ringformede udstrålingsflades middeldiameter og brændliniens middelafstand fra udstrålingsfladen.