Sonde d'échographie Siemens X300 EV9-4 Echo, transducteur endocavitaire

Structure du transducteur

Les paramètres de performance du transducteur, qui influencent la qualité des images échographiques, sont la résolution axiale et latérale ainsi que la sensibilité. La résolution axiale est principalement déterminée par la fréquence de l'onde ultrasonore. Plus la fréquence augmente, plus la longueur d'onde diminue, ce qui est avantageux car cela permet une meilleure distinction entre une cible et d'autres objets. La résolution latérale dans la direction orthogonale à la direction axiale est déterminée par le profil du faisceau du transducteur. Un faisceau plus étroit améliore la résolution dans la direction latérale. La sensibilité du transducteur détermine le rapport de contraste des images échographiques. Un transducteur plus sensible peut générer une image plus lumineuse de la cible. Le transducteur est conçu pour acquérir des images de haute qualité en améliorant ces paramètres de performance.

Un transducteur matriciel 1D typique se compose d'une couche active, de couches d'adaptation acoustique, d'un bloc de support, d'une lentille acoustique, de rainures, d'une feuille de base (GRS) et d'un circuit imprimé flexible (FPCB). La couche active est généralement constituée d'un matériau piézoélectrique, principalement piézocéramique. Elle génère une onde ultrasonore en réponse à un signal électrique, reçoit l'onde réfléchie à la limite d'un organe et convertit l'onde ultrasonore reçue en signal électrique par effet piézoélectrique. Cependant, la grande différence d'impédance acoustique entre les éléments piézocéramiques et le corps humain empêche un transfert efficace de l'énergie ultrasonore entre les deux milieux. Les couches d'adaptation acoustique facilitent le transfert de l'énergie ultrasonore. Chaque couche d'adaptation a une épaisseur d'un quart de longueur d'onde à la fréquence centrale du transducteur. Le bloc de support absorbe l'onde ultrasonore se propageant vers l'arrière depuis l'élément piézoélectrique. Si l'onde retour est réfléchie au fond du bloc de support et renvoyée vers l'élément piézoélectrique, elle peut générer du bruit dans l'image ultrasonore. Le bloc de support doit donc présenter une atténuation élevée. Outre cet amortissement, plusieurs variantes structurelles ont été mises en œuvre pour accroître les effets de diffusion à l'intérieur du bloc, par exemple en y insérant des rainures ou des tiges. L'impédance acoustique du bloc de support est généralement comprise entre 3 et 5 Mrayl. Si l'impédance acoustique est trop élevée, l'énergie acoustique générée par l'élément piézoélectrique sera gaspillée par le bloc de support et peu d'ondes ultrasonores seront transmises au corps humain. La lentille acoustique protège le transducteur ultrasonore des agressions extérieures et focalise le faisceau ultrasonore sur un point précis, conformément à la loi de Snell. Les matériaux à faible constante d'atténuation sont privilégiés afin de réduire la perte d'énergie ultrasonore à l'intérieur de la lentille. Les lentilles acoustiques classiques sont en caoutchouc pour un contact confortable entre le transducteur et le patient. L'entaille est un espace entre les éléments piézoélectriques disposés en réseau qui isole chaque élément des éléments voisins afin de réduire la diaphonie. Cette diaphonie dégrade considérablement les performances du transducteur. Par conséquent, différentes formes et matériaux de saignée ont été développés pour réduire la diaphonie.