超声探头既是发射器,也是接收器,是整个超声设备中的关键部件。探头种类繁多,结构型式也各有不同,探头的性能直接影响超声波的特性,影响超声的成像效果,选择合适的探头进行超声扫查,才能得到相对准确的检查结果,今天,我们来一起学习了解下超声探头的构造和原理。
下一期将分享探头的分类和应用。
超声探头主要由压电晶体、吸声材料、声透镜、匹配层、电缆接头和外壳等材料构成,其中压电晶体是最重要的组成部件。

压电晶体: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。
吸声材料: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;增大晶体阻尼,使发射脉冲窄,从而提高分辨率。
匹配层:主要作用是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。
阵元:位于探头头部的压电晶体会被平均切割成若干部分,每一部分都是能够独立发射和接收超声波的最小单元,称之为阵元。阵元数越多,图像质量越好。
频率:探头发射超声波的中心频率,单位为兆赫兹(MHz)。频率越高图像分辨率越好,穿透力越差。

频宽:探头所能接收回波信号的频带宽度。频宽越宽,能够接收到的信号越多,提供给医生的诊断信息也越多。
曲率半径:凸阵探头的阵元呈一弧形曲线排列,针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率称为曲率,通过微分 r 阵元来定义,表明曲线偏离直线的程度切点 。曲率半径是描述凸阵探头尺寸大小的指标之一。曲率半径越小,探头扫查角度越大。

SonoEye V5低频凸阵超声
宽度:线阵探头的阵元呈直线排列,其排列长度称为线阵探头的宽度。宽度越宽,探头扫查的最大范围越大;阵元数不变的情况下,增加宽度会导致图像分辨率下降。

SonoEye V3相控阵心脏超声
扫查视野:凸阵和相控阵探头扫查时所成扇形图像的角度称为扫查视野。扫查视野的大小可以调节:扫查视野越大,观察的范围也越大,信息越多,帧率越慢。

正压电效应:在某些晶体的一定方向上施加压力或拉力时,晶体的两个表面将分别出现 正、负电荷,即将机械能转变为电能,此现象为正压电效应。

逆压电效应:把压电晶体置于交变电场中,晶体就沿一定的方向压缩或膨胀,即将电能转变为机械能,此现象为逆压电效应。

利用逆压电效应将电能转换成机械能(超声能量),发射超声波,超声波进入人体组织,反射回来的超声波(回声)作用于探头,即高频震动(外力)施加于压电晶体,产生高频电信号,经超声主机接受处理,在超声诊断仪屏幕上以图形的形式显示出来。

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