Современная медицина предъявляет высокие требования к качеству и точности диагностики, и ультразвуковые исследования занимают в этом процессе одно из ключевых мест. Ведущие мировые производители медицинского оборудования постоянно ищут пути для улучшения характеристик своих аппаратов. На этом фоне новость о разработке инновационного материала для сканирующего модуля УЗИ-датчика специалистами Химико-технологического кластера (ХТК) научного дивизиона «Росатома» становится особенно значимой. Этот новый материал, пленочный композиционный пьезоматериал, обещает кардинально изменить подход к ультразвуковой диагностике, повысив качество визуализации и надежность работы ультразвуковых аппаратов.
Вызовы современной ультразвуковой диагностики
Ультразвуковая диагностика — это один из самых распространенных и доступных методов исследования в медицинской практике. Она позволяет получать высокоточную информацию о состоянии внутренних органов, их локализации, параметрах формы и двигательной активности. Однако для достижения наилучшей точности и разрешения изображения необходимо постоянно совершенствовать конструкцию фазированной антенной решетки и материалы, из которых она изготавливается.
На сегодняшний день в производстве УЗИ-датчиков широко используются пьезокристаллы. Несмотря на свою эффективность, они имеют ряд значительных недостатков. Во-первых, такие материалы крайне уязвимы к механическим воздействиям, что значительно сокращает срок их эксплуатации. Во-вторых, пьезокристаллы работают в узком диапазоне частот, требуя разработки множества специализированных датчиков для различных типов исследований. Эти ограничения ведут к высокой стоимости и частой замене датчиков, что увеличивает расходы на медицинское оборудование и усложняет его эксплуатацию.
Композитные пьезоэлементы: преимущества инновации
Разработанный в ХТК Росатома пленочный композиционный пьезоматериал обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными пьезокерамическими материалами. Одним из главных достоинств нового материала является его высокая устойчивость к механическим воздействиям, что значительно увеличивает срок службы датчиков. Это крайне важно, учитывая, что срок эксплуатации УЗИ-аппаратов составляет минимум 7-8 лет, тогда как датчики нередко требуют замены уже через несколько лет использования.
Кроме того, новый композитный материал имеет в 10 раз более низкое акустическое сопротивление на границе с водой и телом человека. Это способствует уменьшению шумов и потерь сигнала, что позволяет получать более точные и четкие изображения. Высокий коэффициент преобразования электрической энергии в механическую также способствует улучшению качества визуализации.
Еще одним значительным преимуществом композитных пьезоэлементов является их способность работать в широком диапазоне частот. Это открывает возможность создания более универсальных датчиков с возможностью плавного регулирования рабочей частоты. Таким образом, уменьшается необходимость в разработке множества специализированных датчиков, что упрощает и удешевляет производство и эксплуатацию ультразвуковых аппаратов.
Влияние на рынок медицинской техники
Разработка и внедрение нового пьезоматериала имеют потенциал значительно изменить рынок медицинской техники. Российский рынок медицинских технологий уже демонстрирует стабильный рост, особенно после ухода западных компаний, и отечественные разработчики активно заполняют освободившиеся ниши. Инновационные решения, такие как композитные пьезоэлементы, позволяют улучшать функциональность и надежность медицинского оборудования, что в конечном итоге повышает качество медицинской помощи.
Начальник управления функциональных материалов ХТК Егор Данилов подчеркивает, что внедрение нового материала может привести к мультипликативному эффекту: с одной стороны, повышается надежность сканирующего модуля и упрощается конструкция согласующего слоя датчика, с другой — обеспечивается более высокая чувствительность и точность диагностики. Это открывает новые горизонты для развития медицинской техники и продвижения отечественных разработок на международном рынке.
Перспективы и будущее
Инновации в области материаловедения играют ключевую роль в развитии медицинских технологий. Разработка пленочного композиционного пьезоматериала для УЗИ-датчиков — это важный шаг вперед, который может существенно изменить подход к ультразвуковой диагностике. Повышение надежности и универсальности датчиков, улучшение качества визуализации и снижение эксплуатационных затрат — все это делает новый материал перспективным решением для современной медицины.
Вклад Химико-технологического кластера Росатома в развитие ультразвуковой диагностики является значительным шагом к повышению эффективности медицинской помощи. Внедрение инновационных материалов не только улучшает качество диагностики, но и двигает медицину вперед, открывая новые возможности для лечения и профилактики заболеваний. В будущем можно ожидать, что такие разработки будут активно внедряться в практику и станут основой для создания более совершенных и надежных медицинских устройств.
Источник: atomic-energy.ru