超聲探頭知識講解

超聲探頭知識講解一、B超探頭的工作原理

超聲診斷儀是通過探頭產生入射超聲波（發(fā)射波）和接收反射超聲波（回波）的，它是診斷設備的重要部件。而超聲探頭的任務是就是將電信號變換為超聲波信號或相反地將超聲波信號變換為電信號。目前探頭可以發(fā)射和接收超聲，進行電聲、信號轉換，能夠將由主機送來的電信號轉變?yōu)楦哳l振蕩的超聲信號，又能將從組織臟器反射回來的超聲信號轉變?yōu)殡娦盘柖@示于主機的顯示器上。超聲探頭就是利用這一工作原理制成。

既然探頭能夠將電能轉換成超聲波，那這一原理又是怎樣的呢？

擔任這一重要任務的硬件是探頭內部組成部分的晶片，在通電狀態(tài)下，它能產生彈性形變，從而產生超聲聲波；相反情況下，當超聲聲波通過晶片時，又能引起它產生彈性形變，繼而引起電壓的變化，最后通過信號處理板對相應電信號變化的處理來完成被探測物的圖像探查。這一處理過程稱之為壓電效應。壓電效應：

壓電效應泛指晶體處于彈性介質中所具有的一種聲-電可逆特性，此現(xiàn)象為法國物理學者居里兄弟于1880年所發(fā)現(xiàn)，故也稱居里效應。具有壓電效應性質的晶體,稱為壓電晶體。

目前常用于超聲探頭的晶體片有鋯酸鉛、鈦酸鋇、石英、硫酸鋰等人工或天然晶體。鈦酸鋇及鋯酸鉛是在高溫下燒結的多晶陶瓷體，把毛坯燒結成陶瓷體后，經過適當?shù)难心バ拚?，得到所需的幾何尺寸，再用高壓直流電場極化后,就具有壓電性質，成為換能器件。

壓電效應又分為正壓電效應和逆壓電效應。1、

正壓電效應

在晶體或陶瓷的一定方向上，加上杌械壓力，使其變形，晶體或陶瓷的兩個受力面上，產生符號相反的電荷；變形方向相反，兩面的電荷極性隨之變換．電荷密度同施加的機械力成正比．這種因機械力作用而激起表面的電荷效應，稱為正壓電效應．２．逆壓電效應

在晶體或陶瓷表面沿軸方向施加電壓，在電場作用下引起幾何應變，電壓方向改變，機械應變方向亦隨之改變，形變與電場成比例。這種因電場作用而引起的形變效應，稱為逆壓電效應。超聲診斷儀探頭在發(fā)射超聲波時是逆壓電效應。接收超聲回波時產生壓電效應．

晶體和陶瓷片因切割方位和幾何尺寸的不同，產生機械振動的固有頻率也不同,當外加的交變電壓的頻率與固有頻率一致時，產生的機械振動最強;當外加的機械力的頻率與固有頻率一致時，所產生的電荷也最多。在超聲波診斷儀中激勵脈沖的頻率必須與探頭的固有頻率相同。

二、B超探頭主流叫法和型號命名法則（一）、根據(jù)外形命名：1、凸陣探頭3.5MHz/6.5MHZ2、線陣探頭7.5MHz3、相控陣探頭3.0MHz4、容積探頭/3D/4D

3.5MHz.........（二）、根據(jù)人體部位命名：1.腹部探頭2.淺表探頭

3.腔體探頭（陰道EV/直腸EC）4.心臟探頭5.經食道探頭.........

凸陣探頭線陣探頭腔體探頭高頻線陣

動物探頭

1、微凸探頭3.2MHz和

5.0MHz2、腔體探頭6.5MHz3、線陣探頭5.0MHz和7.5MHz常見掃描圖形線陣式扇形式凸陣式（三）B超探頭型號命名法則首先介紹一些探頭命名的英文單詞：1.凸陣探頭：Convexprobe2.腔體探頭：Endocavityprobe3.線陣探頭：Linearprobe4.相控陣探頭：Phasedarrayprobe5.扇形探頭（心臟探頭）：Sectorprobe所以：比如飛利浦C5-2C就是凸陣Convex的第一個字母縮寫。5-2指的是它的工作頻率是2-5MHZ所以，C5-2這個探頭的命名，決定了它不是一個專一的探頭命名。意思就是提到C5-2這個探頭，就有很多探頭能匹配到它。必須精確到準確機型，才能精準知道哪個探頭是C5-2探頭。到底是HD11C5-2探頭還是HD15/IU22C5-2探頭，還是ATLHDI系列C5-2探頭，還是東軟系列C5-2探頭。

又如GE3.5C就是精確定位探頭型號。3.5就是3.5MHZ意思，為探頭中心頻率。C表示凸陣探頭。中心頻率是3.5MHZ，那么肯定就是用于腹部探頭。同理，我們對比下腔體探頭飛利浦C8-4V跟GEE8C的區(qū)別。C凸陣8-4就是工作頻率4-8MHZ，V是Vagina（陰道），E是腔體探頭單詞縮寫。所以C8-4V是腔體探頭，腔體探頭也是弧形的，小凸陣而已。8是中心頻率，C是凸陣。E8C是精準的。同理GE8L跟飛利浦L12-3/L12-5區(qū)別或者命名的意義。S或者P代表心臟。例如3S或者P4-2。M代表面陣。例如：GEM5S-D和ML6-15-DB超探頭參數(shù)1、曲率半徑（mm）曲率半徑是指由探頭的晶片陣列構成弧線的最大內切圓半徑，如右圖。

r

R聲透鏡匹配層晶片吸聲塊支撐架探頭R60R50R40R7R20R13R10等常見的探頭曲率半徑如下：矩形線陣探頭注：矩形線陣探頭的晶片陣列是呈直線排列的，起內切圓半徑是任意值，但我們一般認為其曲率半徑為無窮大，如右圖所示。陣元數(shù)陣元數(shù)量探頭型號舉例

64L3972UST-934N-3.580C3696E6509106VA57R-0375112R40/1121283.5C156UST-984-5192CA621256L12-511-3L插頭組件探頭組件是通過插頭與B超機連接的，而插頭的連接由里面的插針與B超機的插座相連接的，常見的插針數(shù)量有：24P、96P、156P、260P等等。固定旋鈕

插針插頭

現(xiàn)在探頭主流結構分為：多晶體材料和單晶體材料晶體（crystal)：晶體有三個特征(1)晶體有一定的幾何外形；(2)晶體有固定的熔點；(3)晶體有各向異性的特點。1.單晶體是原子排列規(guī)律相同，晶格位相一致的晶體。例如：單晶硅。單晶體是針對多晶體而言的，由單晶體制備的材料為單晶材料。單晶體一般是在特定條件下制備出來的，有許多優(yōu)異的性能。材料整體為一個晶核長大，最后形成單一晶體的材料，單晶材料不存在晶粒大小問題，也沒有晶界。整塊物質都由原子或分子按一定規(guī)律作周期性重復排列。

現(xiàn)在探頭主流結構分為：多晶體材料跟單晶體材料2.晶體是由很多具有相同排列方式但位向不一致的很多小晶粒組成的則稱為多晶體。例如：常用的金屬。單晶體具有晶體的三個特征。多晶體具有前兩項特征，但具有各向同性的特點。、超聲晶片一般是多晶體材料，也就是所謂的壓電陶瓷。

現(xiàn)在探頭主流結構分為：多晶體材料跟單晶體材料超聲探頭將來是單晶體材料的天下，目前國內還沒有水平制作出性能完好的單晶體材料的超聲探頭。目前市面上見的最多的就是飛利浦IU22/IE33機器的C5-1/C10-3V/S5-1或者EPIQ5/7的C5-1/S5-1等。GE的就是E8/E9的C1-5-D等。國內的B超廠家也開始大量配備單晶體探頭。B超探頭故障分析與檢修探頭按其掃描方式的不同，可分為線陣掃描探頭和相控陣掃描(扇掃)探頭兩種探頭一般由換能器、殼體、電纜和其它配套件組成。它的任務是將電信號變換為超聲波信號或相反地將超聲波信號變換為電信號探頭本身的自然損耗。這是因為探頭都有一定的使用期限，超過使用期限后，就可能發(fā)生衰老、變質、絕緣降低和機械磨損等現(xiàn)象，嚴重的甚至完全失效、漏電等，造成故障。探頭的使用環(huán)境較差。主要是環(huán)境溫度、濕度，空氣中含腐蝕性氣體和灰塵，探頭受到強烈振動，電源電壓波動過大，這些都可能引發(fā)儀器故障。人為故障。由于使用者或工程技術人員工作責任心不強，不能按時對探頭進行必要的保養(yǎng)和維護，違規(guī)操作等原因引起。探頭出現(xiàn)的問題主要有晶體故障、透鏡故障、護套損壞、外殼損壞、電纜線外漏和電路板燒壞，維修時也是從這幾個方面進行檢查修復探頭壞的幾個常見原因：電纜線損壞的檢修B超探頭所采用的電纜是質量要求很高的多芯高屏蔽電纜，做工十分精細，電纜內導線嚴密，多的有上百根，似發(fā)絲粗細。由于探頭多方位的使用，電纜的彎曲、扭轉使得電纜的外保護區(qū)絕緣層會破皮、斷裂、露出了里面的信號線，屏蔽層的破壞、斷線，圖像就會產生干擾的波紋和缺損晶體損壞的檢修B超探頭內部多數(shù)采用的是壓電晶體，長期使用后會造成晶體自然老化不規(guī)范的使用或摔、碰等外力擊打會造成探頭晶體的損傷，晶體損傷后B超檢測儀檢測出來的圖像就會出現(xiàn)信號衰減、圖像中有黑影、黑條、干擾、缺損等盲區(qū)，嚴重時圖像則會“失明”，這些都會造成醫(yī)生無法診斷，影響診斷質量。晶片的短路可通過測量晶片的供電電壓來判斷，若某一晶片或晶片組的供電電壓較其它的為低，則可判斷該晶片或晶片組內有短路。更換相應的晶片，使得探頭恢復以前的特性，干擾肖失。透鏡故障的檢修聲透鏡是B超探頭上部接觸人體的膠狀專業(yè)物質，長期使用之后會造成聲透鏡自然磨損、劃痕、開裂、腐蝕、脫膠、起泡等破損，尤其是因耦合劑進入下層造成的腐蝕不僅會造成偽影等盲區(qū)造成醫(yī)生的誤診，嚴重的會損傷B超探頭晶體或造成漏電，危及病人的身體，給病人和機器帶來傷害。704液體硅橡膠注入脫膠處并趕出氣泡，用紗布帶用力將探頭綁緊放置24小時后松綁，故障消失，探頭恢復正常使用。證明該故障是由聲透鏡層與匹配層之間脫膠所致。在處理這種故障時，使用液體硅橡膠作探頭聲透鏡的修補材料以及聲透鏡層與匹配層之間的粘合材料護套、外殼及電路板損壞的保養(yǎng)性檢修B超探頭護套是B超探頭與電纜線連接處起加固作用的膠套，B超探頭護套重要的作用是防止電纜直角折壓。長期使用會造成護套的斷裂，脫落和缺失，從而會造成電纜折斷，注意到以下幾點：從主機上插拔探頭前，應先把主機電源切斷；使用中輕拿輕放，不能硬拉或使電纜線打折，嚴禁敲打、跌落、碰撞要使用合格的耦合劑，不要使用有腐蝕性的或自配的耦合劑；每次探頭使用完畢后，用軟布或軟紙將探頭擦干凈，不要用水或有機溶劑擦洗，以免探頭內部電路進水或損壞探頭保護盒中應保持干燥和清潔，室內要保持一定的溫度與濕度，要有良好的地線和穩(wěn)定的交流電源。聲頭外殼晶片晶體陣元表面圖片完成這一系列轉換的關鍵元素是壓電晶體(Piezoelectriccrystal)。同一塊晶體被精密地切割成一個一個單元(Element)，有序地排列成幾何陣列。一個探頭可能由少則幾十個，多則成千上萬個陣元(例如飛利浦X6-1探頭就有9212個陣元)組成。每個陣元由1個到3個單元組成。為了激勵陣元震蕩產生超聲波和拾取超聲電信號，還得給每一組陣元焊接導線。

注：在不同型號的B超，可能會將信號處理板集成在B超探頭組件里。如果該信號處理部分集成在B超機里面，則探頭組件無須再加信號處理板，否則探頭組件處要加信號處理板，而有的集成在探頭里，有的則集成在插頭里。信號處理板電纜線常見的電纜線有：48芯、84芯、198芯

264芯等。幅值觀察法這種測試方法是利用專門的設計工裝。這種工裝在測試時