医用超声探头介绍
医用超声探头原理及分类
医用超声探头原理及分类一、原理是各种型号的超声诊断仪借以将高频电能转换为超声机械能向外辐射，并接收超声回波将声能转换为电能的一种声-电可逆转换器件。
将电信号加载在超声振子上引起震荡产生超声，这就是探头的逆压电效应，也被称为探头的发射作用；将从人体组织返回的超声回波作用在超声振子上转换成电信号，这是探头的压电效应，也被称为探头的接收作用。
二、分类脉冲回波式探头：1、单探头：它通常选用磨制成平面薄圆片形的压电陶瓷作为换能器。
超声聚焦通常采用薄壳球形或碗型换能器有源聚焦和平面薄圆片配声透镜聚焦两种方式。
常用于A型、M型、机械扇扫和脉冲多普勒工作方式的超声诊断仪中。
2、机械探头：按压电晶片数和运动方式可分为单元换能器往返摆动扫描和多元换能器旋转切换扫描探头两类。
按扫差平面特性可分为扇形扫查、全景径向扫查和矩形平面线形扫查探头。
3、电子探头：它采用多元结构，利用电子学原理进行声束扫查。
按结构和工作原理它可分为线阵、凸阵和相控阵探头。
4、术中探头：它是在手术过程中用来显示体内结构及手术器械位置的，属于高频探头，频率在7MHz左右，具有体积小，分辨力高的特点。
它有机械扫描式、凸阵式和线控式三种。
5、穿刺探头：它通过相应的体腔，避开肺气、肠胃气和骨组织，以接近被检的深部组织，提高可检查性和分辨力。
目前已有经直肠探头、经尿道探头、经阴道探头、经食管探头、胃镜探头和腹腔镜探头。
这些探头有机械式、线控式或凸阵式；有不同的扇形角；有单平面式和多平面式。
其频率都比较高，一般在6MHz左右。
近年还发展了口径小于2mm、频率在30MHz以上的经血管探头。
6、经腔内探头：它通过相应的体腔，避开肺气、肠胃气和骨组织，以接近被检的深部组织，提高可检查性和分辨力。
目前已有经直肠探头、经尿道探头、经阴道探头、经食管探头、胃镜探头和腹腔镜探头。
这些探头有机械式、线控式或凸阵式；有不同的扇形角；有单平面式和多平面式。
其频率都比较高，一般在6MHz左右。
超声探头的种类及常用手法
超声探头的种类及常用手法1. 超声探头的种类超声探头是超声诊断仪器的重要组成部分，用于产生和接收超声波信号，并将其转化为数字信号进行图像处理。
根据应用需求和使用环境的不同，超声探头可以分为以下几种类型：1.1 线性探头线性探头也称为直线探头或排列探头，采用一维排列的方式进行成像。
它的特点是像素密度高，图像分辨率高，适用于浅部组织的成像。
线性探头常用于乳腺、甲状腺、血管等部位的检查。
1.2 凸面探头凸面探头也称为凸透镜探头，采用弧面设计，可以提供较宽的视场和较大的深度范围。
凸面探头适用于腹部、胸部、心脏等器官的检查，特别适用于肝脏、胰腺等深部组织的成像。
1.3 阵列探头阵列探头又称为多普勒探头，具有多个元件组成的阵列，能够进行多个方向的扫描，实现多角度成像。
阵列探头适用于心脏、子宫、胎儿等需要动态观察的器官。
1.4 直视探头直视探头是一种特殊的探头，通常用于内窥镜超声检查。
它通过插入体腔或组织进行检查，可以直接观察到内部结构。
2. 超声探头的常用手法超声探头在医学检查中有多种应用手法，包括以下几种常见手法：2.1 B超成像B超成像是超声诊断中最常用的手法之一，通过对组织的回声进行分析，可以获得图像信息。
B超成像适用于几乎所有部位的检查，包括肝脏、肾脏、胸部、盆腔等。
2.2 彩色多普勒超声彩色多普勒超声是一种结合了多普勒效应和超声成像的技术，可以显示血流和血流速度信息。
彩色多普勒超声广泛应用于心脏、血管、肝脏等器官的检查，对于血液循环和血流动力学的评估具有重要意义。
2.3 弹性成像弹性成像是一种用于评估组织弹性和硬度的技术。
通过对组织的变形或位移进行测量，可以获取组织的弹性特性，用于肿瘤、乳腺、甲状腺等病变的鉴别诊断。
2.4 三维超声三维超声是一种在平面成像基础上增加了深度信息的技术，可以提供更准确的空间结构信息。
三维超声广泛应用于胎儿、子宫、卵巢等器官的检查，对于胎儿的发育观察具有重要意义。
结论超声探头的种类和常用手法多样，适用于各种器官和组织的检查与诊断。
医用超声探头的种类
医用超声探头的种类
医用超声探头是医学影像诊断中常用的一种设备，它能够通过
超声波来成像人体内部的器官和组织，帮助医生进行诊断和治疗。
根据不同的应用和需要，医用超声探头有多种不同的种类，每种都
有特定的用途和优势。
1. 线阵探头（Linear array transducer），线阵探头适用于
浅表部位的超声检查，如甲状腺、乳腺、肾脏等。
它具有高分辨率
和较宽的成像范围，适合于观察细小结构和进行定位测量。
2. 凸阵探头（Convex array transducer），凸阵探头适用于
深部器官的超声检查，如心脏、肝脏、膀胱等。
它具有较大的成像
深度和较宽的扫描范围，适合于观察大范围的解剖结构和进行动态
观察。
3. 阵列探头（Phased array transducer），阵列探头适用于
需要快速成像和动态观察的情况，如心脏超声检查和血管超声检查。
它具有快速成像和多普勒功能，可以观察心脏和血管的运动和血流
情况。
4. 便携式探头（Portable transducer），便携式探头适用于临床急救和移动医疗的场合，如急诊科、卫生院和野外医疗。
它具有小巧轻便、易于携带和操作的特点，可以在不同场合进行快速的超声检查和评估。
以上是一些常见的医用超声探头种类，它们在临床诊断和治疗中发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，医用超声探头的种类和功能还在不断地发展和完善，为医学影像诊断提供了更多的选择和可能。
超声探头介绍(一)
超声探头的组成部分
1 压电陶瓷
2 探头外壳
压电陶瓷是超声探头的核心
外壳为探头提供保护和定向
部件,可以将电能转换为机 械振动,从而产生超声波。
作用,可以降低噪音,提高探 头的耐用性和使用寿命。
它决定了探头的工作频率和 性能。
3 连接线
4 连接器
连接线用于将探头与超声仪 器设备相连,传输电信号并
连接器是探头与设备之间的 接口,确保信号和电源的可
探头的尺寸选择
尺寸与频率的关系
探头的尺寸与其工作频率 是相关的。一般来说,尺寸 越小,其工作频率越高。频 率的选择还需要考虑探测 对象的特性和检测要求。
探头应用场景的影响
不同的应用场景也会对探 头尺寸的选择产生影响。 如在狭小空间内使用,需要 选用较小尺寸的探头以便 操作。而在大范围扫查时, 则需要选择尺寸较大的探 头。
探头频率的影响因素
材料特性
探头内部压电陶瓷材料的特性 ,如声速、弹性模量等,会影响 到探头的共振频率。
探头结构
探头外壳、衬垫、匹配层等部 件的设计,也会影响探头的振 动频率和频带特性。
工作环境
探头使用时的温度、压力等环境条件变化,也会影响探头的频率特性。
探头的聚焦方式
聚焦槽聚焦
利用探头表面上的凹槽对声波进行聚焦,可以形成较窄且高 强度的聚焦束。这种方式制造简单,但聚焦性能较差。
聚焦深度
不同的聚焦方式决定了探头的聚焦深度。机械聚焦的聚焦深度范围窄,但能够实现更好的聚 焦效果。电子聚焦的聚焦深度较宽,但聚焦效果略差。
聚焦参数调整
在实际使用中,需要根据待检测部位的深度调整探头的聚焦参数,以获得最佳的成像效果。 这需要通过实践经验和操作灵活性来进行优化。
超声探头的工作原理及结构
超声探头的工作原理及结构超声探头是医疗超声设备中的重要组成部分，主要用于产生和接收超声波信号。
它的工作原理和结构对于超声诊断的精确性和效果起着至关重要的作用。
本文将详细介绍超声探头的工作原理和结构。
超声探头的工作原理是利用声波的传播和回波来获取图像。
当超声波从探头的晶体发射出来时，它会在被检测物体内部产生声波反射，形成回波信号。
探头接收这些回波信号，并将其转化为电信号，经过放大和处理后再转换为声图像。
超声探头的具体工作原理主要取决于其内部的晶体和传感器。
超声探头的结构主要分为三部分：晶体、导电层和壳体。
晶体是探头内最重要的组成部分，通常由压电陶瓷材料制成，如铅锆钛酸盐（PZT）。
晶体的厚度和形状会影响探头的频率和焦距。
当晶体受到电信号的激励时，会产生机械振动，进而发射超声波。
晶体也具有接收回波信号的功能，将回波信号转换为电信号。
导电层位于晶体的表面，主要作用是为探头的电信号提供导电路径。
导电层通常由银或其他导电性材料制成，以确保信号传输的可靠性和稳定性。
它也可以通过改变导电层的形状和布局来调整探头的工作频率和形状。
壳体是超声探头的外部保护层，通常由塑料或金属材料制成。
它起到了保护晶体和导电层的作用，同时还可以起到减少外界干扰的作用。
壳体还可以通过改变其形状和尺寸来调整探头的焦距和探测深度。
除了以上的基本结构，超声探头还可以有其他的功能组件，如阵列式探头、多普勒组件等。
阵列式探头由多个晶体排列组成，可以产生多个散射波束，从而得到更精确的图像。
多普勒组件可以对血流进行测量和分析，是超声心动图和血流图的重要组成部分。
总结起来，超声探头是超声设备中至关重要的组成部分，其工作原理和结构直接决定了超声图像的质量和准确性。
通过晶体的发射和接收声波信号，探头可以产生高频的超声波并获取回波信号。
探头的结构主要包括晶体、导电层和壳体，其中晶体是最关键的部分。
此外，超声探头还可以根据具体的应用需求进行设计和改进，添加其他功能组件，以提高超声诊断的效果。
医用超声探头原理
医用超声探头原理
医用超声探头是医学超声成像系统的关键部分，它负责发射和接收超声波信号。
探头内部包含多个发射与接收元件（晶体），一般为聚焦式阵列，通过电信号的控制，能够将超声波束聚焦在感兴趣的区域。
发射元件工作时会产生超声波脉冲，然后通过透明介质如凝胶传入被检查的部位。
当超声波遇到组织或器官时，部分能量会被吸收、反射或折射，形成回波信号。
接收元件则会接收这些回波信号，并将其转化为电信号，再通过探头内部的电路传给超声机进行信号处理。
为了实现更好的成像效果，医用超声探头通常采用多晶元件的阵列形式。
这种设计可以在不同方向上发射和接收超声波，形成多个传感点，从而实现多角度、三维成像。
此外，为了提高成像分辨率和深度，探头通常会采用多频率的工作模式。
不同频率的超声波在组织中的传播速度和散射特性不同，通过组合使用不同频率的超声波可以获取更清晰的图像信息。
总之，医用超声探头通过发送和接收超声波信号，利用回波信号生成组织的图像。
其采用多晶元件的阵列形式，多频率的工作模式和聚焦技术等设计，能够实现更精准、高分辨率的成像效果，为医学诊断提供了重要的技术支持。
超声探头的种类及常用手法
超声探头的种类及常用手法超声探头是超声医学中非常重要的工具，被广泛应用于临床诊断和研究。
本文将介绍超声探头的不同种类以及常用的手法。
超声探头根据其工作原理和应用领域的不同，可以分为以下几种常见的类型：线阵探头：线阵探头由多个发射和接收元件组成，能够提供高分辨率的图像，适用于心脏、肝脏等器官的成像。
行阵探头：行阵探头具有更大的扫描范围和较高的成像速度，适用于观察血流动力学和评估器官功能。
轴向探头：轴向探头适用于___的成像，如腹部和盆腔。
表面探头：表面探头适用于皮肤深度成像，如乳腺和甲状腺。
腔体探头：腔体探头适用于腔内器官的成像，如子宫和胃。
超声探头的应用手法根据不同的临床需求和研究目的而异。
以下是一些常见的超声探头应用手法：B超成像：B超成像是超声医学中最常见和基础的成像手法，通过测量超声波在组织结构中的反射来获得图像。
彩色多普勒：彩色多普勒是通过分析血液流动的速度和方向，将血流显示为彩色图像。
它可用于血管的评估和异常血流的检测。
三维超声成像：三维超声成像可以提供更全面和立体的图像信息，有助于进行器官结构和体积的评估。
弹性成像：弹性成像可以评估组织的硬度和弹性特性，可用于肿瘤的鉴别和评估。
组织多普勒：组织多普勒可以评估组织的血液灌注情况和运动状态，适用于心肌功能和肌腱病变的评估。
总之，超声探头的种类和应用手法多种多样，根据具体的临床需求选择合适的探头和手法，能够更准确地进行诊断和研究。
超声探头是超声诊断中的核心设备，主要有以下几种类型：线性探头：线性探头是一种矩形的超声探头，适用于浅表部位的检查，如甲状腺、乳腺等。
它具有高分辨率和较大的视野角，能够清晰显示组织结构。
凸面探头：凸面探头呈拱形，适用于检查深部器官，如心脏、肝脏等。
它能够产生较好的声像质量，并且具有较大的探查深度。
阵列探头：阵列探头由多个小探头组成，可以同时发射和接收超声波，具有较高的帧率和较好的分辨率。
它适用于实时成像和血流成像，常用于脑部和心脏的检查。
B超探头
第三节 医用超声探头一、压电换能器超声诊断仪是通过探头产生入射超声波(发射波)和接收反射超声波(回波)的，它是诊断设备的重要部件。
高频电能激励探头中的晶体产生机械振动，反射超声波的机械振动又可以通过探头转换为电脉冲。
也就是说探头能将电能转换成声能，又能够将声能转换成电能，所以探头又称做超声换能器。
其原理来自于晶体的压电效应。
1.压电效应压电效应泛指晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性，此现象为法国物理学者居里兄弟于1880年所发现，故也称居里效应（图7-4）。
具有压电效应性质的晶体,称为压电晶体。
目前常用于超声探头的晶体片有锆酸铅、钛酸钡、石英、硫酸锂等人工或天然晶体。
钛酸钡及锆酸铅是在高温下烧结的多晶陶瓷体，把毛坯烧结成陶瓷体后，经过适当的研磨修整，得到所需的几何尺寸，再用高压直流电场极化后,就具有压电性质，成为换能器件。
(1)正压电效应 在晶体或陶瓷的一定方向上，加上机械力使其发生形变，晶体或陶瓷的两个受力面上，产生符号相反的电荷;形变方向相反，电荷的极性随之变换，电荷密度同外施机械力成正比，这种因机械力作用而激起表面电荷的效应，称为正压电效应，如图7-4（a ）。
(2)逆压电效应 在晶体或陶瓷表面沿着电场方向施加电压，在电场作用下引起晶体或陶瓷几何形状应变，电压方向改变，应变方向亦随之改变，形变与电场电压成比例，这种因电场作用而诱发的形变效应，称为逆压电效应，如图7-4（b ）。
图7-4 晶体的压电效应一般情况下，压电效应是线性的，然而，当电场过强或压力很大时，就会出现非线性关系。
晶体和陶瓷片因切割方位和几何尺寸的不同，产生机械振动的固有频率也不同,当外加的交变电压的频率与固有频率一致时，产生的机械振动最强;当外加的机械力的频率与固有频率一致时，所产生的电荷也最多。
在超声波诊断仪中激励脉冲的频率必须与探头的固有频率相同。
2.压电换能器的特性压电换能器的特性参量很多，现只简单介绍以下3种。
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2、压电振子的频率特性： 压电振子本身是一个弹性体，当所施加力的频率等于其固有频率
时，由于正压电效应而产生最大电信号。当所施加的电频率等于其 固有频率时，由于逆压电效应则发生机械谐振，谐振时振幅最大， 弹性能量也最大。
第三章:医用超声探头
3.2医用超声探头的主要特性： 1、使用特性：
（2）扇扫：换能器在被检查目标的上面（直接接触型）或上 方（通过水路耦合）作摆动，它的声线不均匀，近距离处密度大， 远处疏松。这种扫描的特点是可以通过狭窄的窗孔检查待查的区 域，如通过肋骨之间的间隙检查心脏。
（3）弧向扫：它的声线分布与扇扫相反。
第三章:医用超声探头
３、机械扫描与电子扫描 ：
a、机械扫描： 借电机带动换能器摆 动或旋转，同时位置传感器连续地检 测换能器的瞬间取向，并产生位置信 号，使显示器的扫描线有相应的取向。 右图是一种较典型的摆动式机械扫探 头的结构示意图。其单一压电振子置 于一个盛满水的小盒中，通过齿轮和 连杆的传动，可作300角的摆动。位 置电位器用于测定驱动轴的位置变化， 从而可换算出压电振子的角度变化， 它是一种低噪声电位器。直流马达作 为驱动力源，它驱动整个机械传动装 置带动压电振子作扇扫运动。
第三章:医用超声探头
b、电子扫描： 用电子方式控制多阵元换能器实现扫描。有两种不同类型的阵：一 是线形步距阵，通称线阵；另一种是线形相控阵，通称相控阵。它们的换能器都是 由排成一线的许多单元组成。线阵的长度一般为10~15cm，宽1cm左右；相控阵的 阵元数较少，长度短，约1~3cm左右。
（1）线阵：用电子开关切换多元换能器阵元，使之轮流工作。为了提高系统的 分辨力与灵敏度，实用时通常有若干个相邻的小单元同时受到激励，发射一束超声 并接收其回波，例如先由第1至12个小单元（同时受激励）发射第1个超声波束并接 收其回波，然后由第2至13个小单元发射第2个超声束并接收其回波，依次下去，即 每次舍去前面的一个单元，纳入后面的一个，发射许多平行波束，扫描目标区。
2．水路耦合式 探头与皮肤之间用一定厚度的水或其他液体作 耦合体，与皮肤接触处有透声膜。其特点是：①探头不与皮肤直 接接触，因此换能器大小不受限制，宜采用直径较大、聚焦稍强 的换能器，以提高分辨力；②配合多元换能器，易实现简单和复 合扫描结合；③较容易实现自动化，从而获得可重复的、与操作 人员主观因素无关的图像；④容易对人体表面弯曲得厉害的部位 及直接接触不易耦合到的部位进行扫描。
另：为了进一步提高在图像切面内的分辨力，线扫阵和相控扇扫阵 中往往还采用聚焦。线阵探头结构如右图所示。
第三章:医用超声探头
４、直接接触式与水路耦合式 按探头与被查者的皮肤接触与否，即按耦合方式，扫描方
式可分为直接耦合式和水路耦合式两种。 1．直接接触式 超声波通过探头与人体皮肤间的胶状液体介质
耦合层直接向人体入射。它具有声程短、穿透深度可达最大的特 点。可取探头与皮肤垂直的方向，可取比较有利的角度。由于手 持探头运用的灵活性，有时可以压下皮肤，以避开一些有碍于声 传播的结构（如肋骨）。
Ⅱ、换能器的辐射面积越大，声束的扩散角越小，横向分辨力也将提高。 Ⅲ、换能器的频率响应好，距离分辨力高。 Ⅳ、换能器的机械品质因素低，也有利于纵向分辨力的提高。 Ⅴ、换能器的层间匹配的好坏，也直接影响分辨力。如果层间匹配不佳时， 超声在超声探头中来回发射，造成回波叠加，从而使纵向分辨力下降。
第三章:医用超声探头
第三章:医用超声探头
它主要由六部分组成：电子开 关、阻尼垫衬、多元换能器、匹 配层、声透镜和外壳。换能器阵 元数目已普遍增加到数百个。 （2）相控阵：工作时，同时激励 所有的单元，并适当地控制加到 各单元上的激励信号的相位（实 际上是控制延时）来改变超声的 发射方向。接收时，对被接收信 号也作类似的相控，形成扇形扫 描。
2、声特性： a、频率特性：指换能器阻抗频率特性和辐射频率特性的总称。阻抗
频率特性是指换能器阻抗随频率的变化的特性。辐射频率特性指换能 器辐射状态的频率特性。
b、换能特性：指换能器发射和接收状态的能量转换特性。 c、暂态特性：指换能器对脉冲响应的随动能力。 d、辐射特性：指换能器的辐射声场在空间的分布状态，主要以指向 性和声束尺寸来进行描述。 e、吸收特性：指压电振子垫衬的吸收特性。
第三章:医用超声探头
３、实时成像与非实时成像
按成像的速度将扫描方式分为实时成像（动态成像）与非实时成像（静 态成像）。 a、实时成像： 实时地显示组织与器官的图像，这对于扫描运动器官有重要意 义。例如检查心脏瓣膜或确定胎儿运动时，就要求有实时显像。一般说它的 成像帧频要在20帧/秒以上。 b、非实时成像：帧频达不到一定的要求，只能显示静止结构的图像。凡是采 用手动方式移动换能器来移动扫描声线的，或者虽是采用机械方式扫描，但 为了获得高质量（线数多）、大视场（深度大）的像，只能是静态成像。非 实时成像系统要产生一幅完整的像，必须要有相应的存贮器件和显示装置相 配合，现多用数字扫描变换器的数字贮器件。这种器件有较大的灵便性，有 图像电子放大、灰阶图像变化、左右图像翻转、屏面字符、电子标尺等功能。
第三章:医用超声探头
3.3超声探头的分类：
按换能器所有的振子数分类：
第三章:医用超声探头
１、柱形单振元探头： a、结构：主要由五部分组成：压
电振子、引线、垫衬吸声材料、声 学绝缘体、外壳。
b、基本特性：特征频率、受电 激励后振动时间的长短以及体积的 大小。
第三章:医用超声探头
２、扫描方式： （1）线扫：换能器作横向平移，它的线距均匀，视场的横向 尺寸由换能器移动距离所限制，纵向尺度由作用距离所限制。
a、探头的工作频率：探头中的换能器与仪器联接后，实际辐射超声 波的 频率。 b、频率宽度：指换能器的工作频率响应的范围。 c、灵敏度：指探头与超声诊断仪器配合使用时，在最大探测深度上，可发现 最小病灶的能力。 d、分辨力：分辨力的高低主要与以下因素有关：
Ⅰ、探头中换能器的辐射特性，若辐射特性好，则声束截面尺寸小，扩散 角小，指向性好，横向分辨力就高；辐射特性好．声束能量集中，旁瓣小， 近场区干扰小，也有利于提高分辨力。