三、医用超声探头
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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。
第三章:医用超声探头
它主要由六部分组成：电子开 关、阻尼垫衬、多元换能器、匹 配层、声透镜和外壳。换能器阵 元数目已普遍增加到数百个。 （2）相控阵：工作时，同时激励 所有的单元，并适当地控制加到 各单元上的激励信号的相位（实 际上是控制延时）来改变超声的 发射方向。接收时，对被接收信 号也作类似的相控，形成扇形扫 描。
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。
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
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10~15，宽1左右；相控阵的阵元数较少，长 度短，约1~3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，然 后由第2至13个小单元发射第2个超声束并接收其回波，依次下去，即每次舍去前面的一 个单元，纳入后面的一个，发射许多平行波束，扫描目标区。
第三章:医用超声探头
3.3超声探头的分类：
按换能wk.baidu.com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。
另：为了进一步提高在图像切面内的分辨力，线扫阵和相控扇扫阵 中往往还采用聚焦。线阵探头结构如右图所示。
第三章:医用超声探头
４、直接接触式与水路耦合式 按探头与被查者的皮肤接触与否，即按耦合方式，扫描方
式可分为直接耦合式和水路耦合式两种。 1．直接接触式 超声波通过探头与人体皮肤间的胶状液体介质
耦合层直接向人体入射。它具有声程短、穿透深度可达最大的特 点。可取探头与皮肤垂直的方向，可取比较有利的角度。由于手 持探头运用的灵活性，有时可以压下皮肤，以避开一些有碍于声 传播的结构（如肋骨）。
（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动压 电振子作扇扫运动。
三、医用超声探头
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:医用超声探头
3.2医用超声探头的主要特性： 1、使用特性：
2．水路耦合式 探头与皮肤之间用一定厚度的水或其他液体作 耦合体，与皮肤接触处有透声膜。其特点是：①探头不与皮肤直 接接触，因此换能器大小不受限制，宜采用直径较大、聚焦稍强 的换能器，以提高分辨力；②配合多元换能器，易实现简单和复 合扫描结合；③较容易实现自动化，从而获得可重复的、与操作 人员主观因素无关的图像；④容易对人体表面弯曲得厉害的部位 及直接接触不易耦合到的部位进行扫描。
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。
第三章:医用超声探头
它主要由六部分组成：电子开 关、阻尼垫衬、多元换能器、匹 配层、声透镜和外壳。换能器阵 元数目已普遍增加到数百个。 （2）相控阵：工作时，同时激励 所有的单元，并适当地控制加到 各单元上的激励信号的相位（实 际上是控制延时）来改变超声的 发射方向。接收时，对被接收信 号也作类似的相控，形成扇形扫 描。
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。
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
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10~15，宽1左右；相控阵的阵元数较少，长 度短，约1~3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，然 后由第2至13个小单元发射第2个超声束并接收其回波，依次下去，即每次舍去前面的一 个单元，纳入后面的一个，发射许多平行波束，扫描目标区。
第三章:医用超声探头
3.3超声探头的分类：
按换能wk.baidu.com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。
另：为了进一步提高在图像切面内的分辨力，线扫阵和相控扇扫阵 中往往还采用聚焦。线阵探头结构如右图所示。
第三章:医用超声探头
４、直接接触式与水路耦合式 按探头与被查者的皮肤接触与否，即按耦合方式，扫描方
式可分为直接耦合式和水路耦合式两种。 1．直接接触式 超声波通过探头与人体皮肤间的胶状液体介质
耦合层直接向人体入射。它具有声程短、穿透深度可达最大的特 点。可取探头与皮肤垂直的方向，可取比较有利的角度。由于手 持探头运用的灵活性，有时可以压下皮肤，以避开一些有碍于声 传播的结构（如肋骨）。
（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动压 电振子作扇扫运动。
三、医用超声探头
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:医用超声探头
3.2医用超声探头的主要特性： 1、使用特性：
2．水路耦合式 探头与皮肤之间用一定厚度的水或其他液体作 耦合体，与皮肤接触处有透声膜。其特点是：①探头不与皮肤直 接接触，因此换能器大小不受限制，宜采用直径较大、聚焦稍强 的换能器，以提高分辨力；②配合多元换能器，易实现简单和复 合扫描结合；③较容易实现自动化，从而获得可重复的、与操作 人员主观因素无关的图像；④容易对人体表面弯曲得厉害的部位 及直接接触不易耦合到的部位进行扫描。