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超音波は物体や体の内部をチェックするための非侵襲的なテクニックです （配布資料/ゲッティイメージズのスポーツ/ゲッティイメージズ）
トランスデューサー
トランスデューサは、ある形態のエネルギーを別の形態のエネルギーに変換する装置です。超音波画像に使用されるカメラはトランスデューサーです。それは電圧を振動に、そしてその逆に変換します。振動は機械的な音波であり、電圧は潜在的な電気エネルギーです。トランスデューサは、波を生成し、それを身体に伝達し、身体構造のエコーを捉えるために統合されているいくつかの部分から構成されています。
クリスタル
水晶はトランスデューサの機械的波の発生源です。電圧が水晶に印加されると、水晶が振動します。これが圧電効果です。電圧の大きさは振動の周波数を制御し、それは次に音波の所望の周波数を生成する。ジルコン酸チタン酸鉛は、トランスデューサーの結晶に一般的に使用される人工材料です。
フォーカス
水晶は円形レンズのような形をしています。放音は、等しい直径を有する結晶から投射され、徐々に直径の半分に減少する。これが問題の焦点です。集束後、放出物は徐々に直径が増加する。超音波トランスデューサは、二次元画像を生成するために複数の結晶を使用する。
設定
超音波は特定の構造を検査するために使用されるので、放出の自然な焦点は適切なイメージングには十分ではありません。焦点は、トランスデューサからの距離に基づいて構造によって異なります。レンズ、湾曲した要素および鏡は、それらの焦点を増大させるためにトランスデューサーにおいて使用され得、そして変更され得ない。電子フォーカスは、機械設定を調整する超音波検査技師によって制御されます。焦点を変えると、トランスデューサは異なる結晶に異なる時間に電圧を印加します。この時間差は放送の焦点を変える。
音響インピーダンス
音響インピーダンスは、材料の密度と音波の速度によって決まります。音波の速度は、材料が通過する材料によって決まります。 2つの材料の音響インピーダンスが異なる場合、音は構造を反映してソノグラムに読み取り値を生成します。音響インピーダンスの違いによって、どれだけの音が反射されるか、そしてどれだけの量が身体から送信され続けるかが決まります。水晶と空気の音響インピーダンスは非常に異なるため、トランスデューサの表面を超えた超音波の伝達はありません。
一連の結晶の層
水晶振動子と本体の間の音響インピーダンスを最小限に抑えるために、水晶振動子とトランスデューサの表面の間に複数の層を直列に配置します。水晶の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有するものから始めて、音響インピーダンスが皮膚のインピーダンスに近い層で終わる多くの層が使用される。これは反射を少なくし、より多くの音が身体を通って伝播することを可能にします。
ゲル
超音波ゲルを皮膚に塗布して、トランスデューサーと身体の間の空気を取り除きます。これは、空気の音響インピーダンス差によって引き起こされるであろう反射を排除する。超音波ゲルは体内の音波の伝播を助けます。
画像制作
超音波は組織を反射します。これらの反射はエコーと呼ばれ、それらは超音波ゲル、対応する層、そして水晶を通って戻ってきます。水晶から、超音波は機械的エネルギーから電気的な位置エネルギー、つまり電圧に変換されます。このエネルギーは、デジタル画像に変換するために残りの超音波システムに送られます。