三、医用超声探头

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1、第三章:医用超声探头医用超声探头: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。3.1压电振子的基本特性：1、压电振子的等效电路：动态支路由下列元件串联组成：表示振子自身力阻的等效动态电阻Rd，表示辐射力阻等效动态电阻Rm。二者相加合称动态电阻R1；动态电感Ld和动态电容Cd。第三章:医用超声探头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

2、:医用超声探头3.2医用超声探头的主要特性：1、使用特性：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。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

3、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2、声学特性：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

4、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

5、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。（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

6、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

7、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，