随着医疗影像需求的不断提升,通过超声成像获取更高分辨率和更准确的组织结构信息,已成为早期检测微小病灶的重要手段。其中,超声设备工作频率的提升可以显著提高成像分辨率,因此高频超声正逐步应用于血管内成像与浅层组织检查。然而,当超声频率跨越50MHz的门槛后,换能器及相关硬件系统在设计和制造环节面临着更为严苛的要求。
一方面,超高频换能器(工作频率>50MHz)需在极薄的多层结构中完成精密加工和稳定粘接,单层厚度往往小于10微米,而任何亚微米级别的加工误差都可能对性能产生显著影响。这对换能器的设计理论、制备工艺以及批量生产的一致性带来了极高挑战。另一方面,针对超高频超声信号的激励、采样与处理,各环节的电路系统也必须提供高压激励脉冲的输出质量、精确的时钟同步能力、强抗干扰性和高速数据采样与存储的支持。这些高标准不仅对电路本身的设计提出了苛刻要求,也对封装和集成工艺带来新的考验。
此外,随着超声频率的不断升高,声波在组织中的衰减系数会呈指数级增长,导致分辨率和成像深度之间存在不可回避的矛盾,进而影响在临床中的广泛应用。为此,高性能超声器件与专用集成电路的研究方向,旨在系统解决换能器设计与制造难题、提升高频超声电子系统的综合性能,并在物理特性与临床需求之间寻求最佳平衡,从而推动超高频超声影像的实用
High-Performance Ultrasonic Devices and ASIC
超声器件与专用集成电路