医用超声探头原理及分类

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超声探头（ultrasonic probe）是超声诊断仪必不可少的关键部位，它既能将电信号变换为超声信号，又能将超声信号变换为电信号，即具有超声发射和接受双重功能。

一、压电效应   
超声探头的核心是压电晶体或复合压电材料。早期用于超声探头的换能器是具有压电效应的晶体，采用高分子聚合物压电材料作为换能器，它具有频率带宽、低阻抗、柔软易加工的特点。当前探头已开始采用陶瓷与高分子聚合物合成的复合材料。
   
自然界中存在着某些特殊晶体，当受到外力的作用产生形变时，会在晶体表面产生电荷的聚集而形成电压，这种效应叫做压电效应，这种晶体叫压电晶体。

二、医用压电材料
压电晶体（振子）是超声换能器的核心部件。压电晶体可分为天然和人造两种。石英晶体是一种天然压电料，但价格昂贵，性能指标一致性不好。目前使用压电材料基本上都是人造压电晶体。
三、医用超声探头基本结构

四、医用超声探头的分类
超声探头的结构、型式，和外加激励脉冲参数、工作和聚焦方式等条件，对其发射的超声束形状有很大关系，对超声诊断仪的性能、功能、质量也有很大关系．而换能器阵元材料对超声束形状关系不大；但对其发射和接收的压电效率、声压、声强及成像质量关系较大．

脉冲回波式探头：

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。


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。


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。


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。


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。


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。近年还发展了口径小于2mm、频率在30MHz以上的经血管探头。

多普勒探头主要利用多普勒效应测量血流参数，以及心血管疾病的诊断，亦可以用于胎儿监护。主要分为以下三种：
1、连续波多普勒探头：大多数发射晶片与接收晶片是分隔式的。为使连续波多普勒探头具有高的灵敏度，一般都不加吸收块。根据用途不同，连续波多普勒探头发射晶片与接收晶片分开的方式也不同。

2、脉冲波多普勒探头：结构一般与脉冲回波式探头相同，采用单压晶片，具有匹配层和吸收块。

3、梅花形探头：其结构为中心只有一只发射晶片，周围有六只接收晶片，排梅花状，用于检查胎儿，获取胎儿心率。

讨论：如何区别不同电子探头?
腔 内 探 头  线 阵 探 头  凸 阵 探 头  相控阵探头
思考题：简述超声探头的作用？
超声探头同时具有发射和接收作用。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。
《超声波15k20k发生器资料》

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