医用超声探头浅析

医用超声内窥镜微型超声探头设计分析引言：在临床医学中，内窥镜被越来越广泛的应用于临床诊断和治疗当中去，随着现代化技术的发达，内窥镜的设计也越来越人性化，现代化，利用现代化的高精尖技术使得内窥镜的设计与制造也更加的智能化。

医用超声内窥镜是对电子内窥镜的更加智能化的发展升级，是在其基础上利用超声微探头探入人体内，通过扇面扫描，显示立体的三维病灶，获取相应部位的信息，达到检查诊断的目的。

医用超声内窥镜是在电子内窥镜基础上结合现代化的超声传感技术等高科技相结合的产物，其微型超声探头是靠微型电机来驱动的，并以超声换能器为传感元件，从而实现对目标器官组织的扇面扫面成像，其超声微探头通过从内径的钳道插入，对病变部位进行三维的扫描，显示立体的三维病灶，从而达到诊疗的目的。

通过借助超声内窥镜的诊断，能使医生快速了解分析出患者病变部位的组织形态和病变情况，而且通过微型超声探头的扇面扫描，还可以对病变部位的组织学特征了如指掌。

一、超声内窥镜概述超声内窥镜是一种超声波探头与内窥镜的有机结合，其原理是利用内用内窥镜和超声回波来实现对目标器官组织的双重检查，对人体无任何创伤和电磁辐射，并且利用微型电机驱动超声探头进行扇面扫描成像，能准确生动的提供人体断面的动态图像。

近年来，超声内窥镜在技术上的不断改革创新，以及其功能的越来越现代化、智能化使其在临床医学上越来越受到重视。

二、医用超声内窥镜概述（一）医用超声内窥镜的结构原理医用超声内窥镜结构原理随着目前科学和技术的迅猛发展，高科技产品也越来越广泛的应用于各个领域，医学超声内窥镜的不断发展创新，并通过借助现代化的电子信息技术、数字图像处理技术等，使得被广泛的引用于临床医学的诊疗，其本身对患者没有任何的创伤，而且省时省力，深受医生和患者的欢迎。

医用超声内窥镜的系统成像主要依靠超声换能器为传感元件，使得超声探头在微型电动机的驱动下实现扇形扫描，并以超声回波的形式，通过回波信号获取目标部位的组织学特征，从而达到临床诊疗目的。

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。

医用超声探头浅析概 论超声探头是医用超声仪器的心脏。

不管何种超声诊断仪 ,A 型、B 型、或M 型,其探头结构大致相同,主要都是由换能器（压电材料，又称压电晶体、压电振子）组成，并将换能器安放在由塑胶包裹的探头腔中。

以A超探头为例说明探头的基本结构：① 压电晶片/换能器，作用主要是在发射时将电信号转换成超声波，在接收时将超声波转换成电信号。

② 吸声背块，作用是吸收晶体背向辐射的超声，减少或消除晶体两端之间超声的多次反射造成的干扰；增大晶片阻尼，使发射脉冲窄，从而提高分辨率。

③ 匹配层，主要作用是使晶体辐射的超声有效进入人体，实现对人体组织的检查。

换能器和人体之间声阻抗匹配。

④ 电极、导线，用于传到电信号。

⑤ 声隔离层，位于壳体与振动体之图0-1，医用超声探头结构间声，防止超声传至外壳引起反射产生干扰。

⑥ 保护层和外壳，主要用于保护仪器。

压电晶体利用了正向压电效应和逆向压电效应来完成声--电的转换。

医用压电材料种类繁多，如压电单晶体（石英、酒石酸钾钠、磷酸二氢铵、铌酸钾、硫酸锂等）、压电多晶体（钛酸钡、偏铌酸铅、锆钛酸铅、铌镁-锆-钛酸铅等）、压电高分子聚合物（聚偏二氟乙烯等）、复合压电材料（聚偏二氟乙烯+锆钛酸铅复合（PVDF+PZT）等）。

各类压电材料特性不尽相同，但是都能满足特定的需求，在医用超声仪器中应用广泛。

由于压电材料的特性千差万别，导致超声探头的参数、特性也差异很大。

对于不同的医用场合，要选用不同的探头完成操作。

因此，对超声探头的参数、特性的研究显得极为重要。

本文结合具体应用场合和具体机型，来说明医用超声仪器探头特性参数的选取。

一、 医用超声探头的分类超声探头的性能优劣，直接影响了成像的质量。

超声探头通常是从以下几个方面进行分类：(1) 按波束控制方式 :线扫探头、相控阵探头、机械扇扫(包括单元式 、多元切换式和环阵)探头等；(2) 按探头中换能器所用振元（压电晶体）数目:单元探头和多元探头；(3) 按探头的几何形状 :矩形探头 、弧形探头 (凸形探头)、柱形探头、圆形探头等；(4) 按诊断部位 :心脏探头、腹部探头、眼科探头、颅脑探头等；(5) 按应用方式 :体外探头、体内探头、穿刺活检探头。

医学影像学的超声探头与设备超声波成像技术是医学影像学中一种常用的无创检查方法，其高分辨率、无辐射、无损伤等优点使其在临床应用中得到广泛应用。

超声探头作为超声波成像的核心装置，与超声设备共同构成了医学影像学中的超声系统。

本文将介绍医学影像学的超声探头与设备相关的知识。

一、超声探头的类型超声探头是将电能转换为声能的装置，可用于发射和接受超声波信号。

根据应用领域和使用目的的不同，超声探头可分为多种类型。

常见的超声探头包括线性探头、凸面探头、相控阵探头等。

1. 线性探头线性探头又称为直线探头或直探头，其发射和接收元件排列成一条直线。

线性探头的特点是具有较高的分辨率和探测深度，适用于肌肉骨骼、血管等部位的检查。

2. 凸面探头凸面探头又称为弧形探头或曲面探头，其发射和接收元件排列成一段曲线。

凸面探头的特点是视野广阔，适用于腹部、心脏等较大器官的检查。

3. 相控阵探头相控阵探头由许多微小的发射和接收元件组成，可以调节每个元件的发射和接收时间，从而改变超声束的方向和焦点位置。

相控阵探头具有多向扫描、三维成像等优点，广泛应用于超声心动图等领域。

二、超声设备的组成超声设备是指超声波的发射、接收、信号处理和图像显示等模块的总称。

一般而言，超声设备由超声发射器、超声接收器、信号处理器、图像显示器等部分组成。

1. 超声发射器超声发射器负责产生高频的超声波信号，并通过超声探头将信号传递到患者体内。

超声发射器需要稳定的电源供应和精确的频率控制，以确保超声波信号的质量和稳定性。

2. 超声接收器超声接收器负责接收经超声探头反射回来的超声波信号，并将其转换为电信号传递给信号处理器。

超声接收器需要高灵敏度和低噪声，以提高信号的强度和清晰度。

3. 信号处理器信号处理器是超声设备中的重要组成部分，负责对接收到的超声信号进行滤波、放大、编码等处理，以提取出感兴趣的图像信息。

信号处理器的性能直接影响着超声图像的质量。

4. 图像显示器图像显示器用于将经信号处理后的超声图像进行显示。

医学超声探头的原理和作用医学超声探头原理和作用医学超声探头是医学超声仪器中的重要组成部分，其主要原理是利用超声波在人体组织中的传播和反射特性，通过探头的发射和接收功能，得到图像，以实现医学诊断和治疗。

一、医学超声探头的原理医学超声探头的原理可以分为以下几个方面：1. 压电效应：医学超声探头通常采用压电材料，如石英晶体、陶瓷等。

在电场刺激下，这些材料会发生压电效应，即产生机械变形。

利用这种效应，可以通过电场激励使压电材料振动，进而产生超声波。

2. 脉冲波发射：医学超声探头通过脉冲波发射超声波。

当材料受到电场激励时，它会发生机械振动，从而产生超声波脉冲。

脉冲的形状和振动频率取决于探头的设计和驱动电压。

3. 脉冲波接收：医学超声探头除了用于发射超声波，还用于接收反射回来的超声信号。

当超声波穿过组织时，会发生反射和散射，返回探头的接收元件上。

接收元件可以将机械振动转化为电荷信号，然后通过信号处理电路将其转化为图像。

4. 声束特性：医学超声探头的发射和接收元件的几何形状和排列方式会直接影响声束的特性。

声束是指超声波在媒质中传播时的能量密度分布。

医学超声探头通常采用聚焦技术来改善声束的聚焦能力，从而获得更清晰的图像。

5. 多普勒效应：医学超声探头还可以利用多普勒效应来测量流体的速度和方向。

当超声波遇到流体运动时，会发生频率移动，这个频率移动与流体速度成正比。

通过测量频率移动的大小和方向，可以得到流体运动的信息。

二、医学超声探头的作用医学超声探头在医学领域起到了重要的作用，主要有以下几方面：1. 诊断：医学超声探头可以用于各种疾病的诊断，如肿瘤、器官疾病、血管病变等。

通过探头的发射和接收功、处理信号，可以获得人体内部组织的图像，从而帮助医生做出准确的诊断。

2. 导向：医学超声探头可以用于手术导向。

在一些手术过程中，医生需要直观地了解手术操作区域的情况，以确保手术的准确性和安全性。

通过超声探头的实时成像功能，医生可以清晰地看到手术区域的结构，以进行精确的操作。

医用超声探头分类医用超声探头是超声影像学诊断设备的重要组成部分，利用声波照射人体组织，从而生成影像资料，提供临床医师基于声像图像作出准确诊断的依据。

探头的选择直接影响到诊断效果，因此探头的分类是医用超声技术应用的重要内容之一。

1. 点阵探头点阵式超声探头跟踪被检查物体时，其发出的每个声束均相互平行且均呈同一入射角度，形成了一组平行的声束，从而能够快速依次照亮被探测物的任意部位。

最终形成的声像图像素较高，分辨率高，可供医生对被检查器官进行详细观察和判断。

2. 线阵探头一维线阵式超声探头只能够发射一根声束，但通过不断旋转，得以快速扫过被探查物体的各个部位，形成图像。

它的缺点是成像速度较慢，建议应用于心脏、血管和骨骼关节等器官的检查。

3. 二维阵列探头二维阵列式超声探头由若干个小的发射器和接收器组成，它们互相垂直排列，这种构造方式可以将声波信号发射到任意方向，形成真正意义上的三维图像。

其矩阵密度大，像素及分辨率优越，可对不同深度及方向部位做连续扫描，速度快、成像清晰，非常适合检查胎儿、肝、肾及其他内脏器官。

4. 立体探头立体探头是一种适合于三维成像的探头，它是通过旋转传感器来生成三维图像，这样可以得到更准确、更完整的图像。

其特点是通过快速旋转和非限制性的面积扫描很快就可以生成高质量的三维图像，而且扫描过程中时间很短，极大地减少了对患者的刺激。

5. 内窥镜探头内窥镜探头是一种专用于体腔内脏器官检查的探头，它采用柔性材质制作，并通过细小的气孔缝隙来令声波震动并进行检查。

这种探头使用于检查胃肠道、鼻腔、口腔及阴道等部位。

6. 放大探头放大式超声探头能够放大被探查器官上的硬化度异常，这就有助于医生更准确地确定病灶的位置和大小。

放大式超声探头采用低频和高分辨率技术，有效降低了噪声和影响因素，查看结果更为清晰。

它适用于心脏、肝脏、肾脏和乳腺等器官的检查。

7. 外科探头外科探头适用于外科手术中进行术中超声，目的是探测患者的器官、病变的位置及大小，辅助医生进行手术。

浅谈医用超声诊断仪超声探头的分类和主要特性医用超声探头是各类超声诊断仪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—电转换器件。

超声探头在各类诊断设备中占有非常重要的位置，其性能的优劣直接影响成像的质量。

1 医用超声探头的分类超声诊断仪所配用探头中的换能器基本都是采用压电陶瓷材料，所以超声探头一般又称为压电换能器。

超声探头可以从以下几个方面来分类：① 按探头中换能器所用振元数目：单元探头和多元探头。

② 按波束控制方式：线扫探头|、相控阵探头、机械扇扫（包括单元式、多元切换式和环阵）探头、方阵探头等。

③按探头的几何形状：矩形探头、弧形探头（凸形探头）、柱形探头、圆形探头等。

④ 按诊断部位：心脏探头、腹部探头、眼科探头、颅脑探头等。

⑤ 按应用方式：体外探头、体内探头、穿刺活检探头。

2 医用超声探头的主要特性探头特性的好坏是决定仪器性能的重要因素之一，了解探头特性对使用和维护超声诊断仪是十分重要的。

医用超声探头的特性具有使用特性，同时又具有声学特性。

㈠使用特性使用特性是探头与仪器配合使用的综合性能，它包括探头的工作频率、频带宽度、灵敏度和分辨力。

① 探头的工作频率：即探头中的换能器与仪器联接后，实际辐射超声波的频率。

工作频率的选择主要决定于临床诊断的要求，因为人体各部位对超声的衰减都不相同，其衰减系数随频率的升高增加很快。

因此，对于衰减大的组织或要求探测深度大时，应选取较低的工作频率，相反对于衰减小的组织或要求探测深度小时则选取较高的工作频率。

② 频带宽度：指换能器的工作频率响应的范围。

为了使频带宽度展宽，往往要增加阻尼，但因此也会使换能频率有一定程度的降低。

③ 灵敏度：指探头与超声诊断仪配合使用时在最大探测深度上，可发现最小病灶的能力。

它主要与探头中换能器的换能特性和辐射效率等声学特性有关。

换能特性好、辐射频率高的换能器，探测灵敏度就高。

这主要取决于压电材料的压电性能、压电振子的辐射面积和压电材料的机械品质因素等。

医用超声探头知多少？来源：医疗维修帮今天，我们来简单聊聊医用超声探头！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。