三、醫(yī)用超聲探頭

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1、第三章:醫(yī)用超聲探頭醫(yī)用超聲探頭:超聲診斷儀借以將高頻電能轉換為超聲機械能向外輻射,并接收超聲回波將聲能轉換為電能的一種聲——電可逆轉換器件。3.1壓電振子的基本特性：1、壓電振子的等效電路：動態(tài)支路由下列元件串聯(lián)組成：表示振子自身力阻的等效動態(tài)電阻Rd，表示輻射力阻等效動態(tài)電阻Rm。二者相加合稱動態(tài)電阻R1；動態(tài)電感Ld和動態(tài)電容Cd。第三章:醫(yī)用超聲探頭2、壓電振子的頻率特性：壓電振子本身是一個彈性體，當所施加力的頻率等于其固有頻率時，由于正壓電效應而產生最大電信號。當所施加的電頻率等于其固有頻率時，由于逆壓電效應則發(fā)生機械諧振，諧振時振幅最大，彈性能量也最大。第三章

2、:醫(yī)用超聲探頭3.2醫(yī)用超聲探頭的主要特性：1、使用特性：a、探頭的工作頻率：探頭中的換能器與儀器聯(lián)接后，實際輻射超聲波的頻率。b、頻率寬度：指換能器的工作頻率響應的范圍。c、靈敏度：指探頭與超聲診斷儀器配合使用時，在最大探測深度上，可發(fā)現(xiàn)最小病灶的能力。d、分辨力：分辨力的高低主要與以下因素有關：Ⅰ、探頭中換能器的輻射特性，若輻射特性好，則聲束截面尺寸小，擴散角小，指向性好，橫向分辨力就高；輻射特性好．聲束能量集中，旁瓣小，近場區(qū)干擾小，也有利于提高分辨力。Ⅱ、換能器的輻射面積越大，聲束的擴散角越小，橫向分辨力也將提高。Ⅲ、換能器的頻率響應好，距離分辨力高。Ⅳ、換能器的

3、機械品質因素低，也有利于縱向分辨力的提高。Ⅴ、換能器的層間匹配的好壞，也直接影響分辨力。如果層間匹配不佳時，超聲在超聲探頭中來回發(fā)射，造成回波疊加，從而使縱向分辨力下降。第三章:醫(yī)用超聲探頭2、聲學特性：a、頻率特性：指換能器阻抗頻率特性和輻射頻率特性的總稱。阻抗頻率特性是指換能器阻抗隨頻率的變化的特性。輻射頻率特性指換能器輻射狀態(tài)的頻率特性。b、換能特性：指換能器發(fā)射和接收狀態(tài)的能量轉換特性。c、暫態(tài)特性：指換能器對脈沖響應的隨動能力。d、輻射特性：指換能器的輻射聲場在空間的分布狀態(tài)，主要以指向性和聲束尺寸來進行描述。e、吸收特性：指壓電振子墊襯的吸收特性。第三章:醫(yī)用

4、超聲探頭３、實時成像與非實時成像按成像的速度將掃描方式分為實時成像（動態(tài)成像）與非實時成像（靜態(tài)成像）。a、實時成像：實時地顯示組織與器官的圖像，這對于掃描運動器官有重要意義。例如檢查心臟瓣膜或確定胎兒運動時，就要求有實時顯像。一般說它的成像幀頻要在20幀/秒以上。b、非實時成像：幀頻達不到一定的要求，只能顯示靜止結構的圖像。凡是采用手動方式移動換能器來移動掃描聲線的，或者雖是采用機械方式掃描，但為了獲得高質量（線數(shù)多）、大視場（深度大）的像，只能是靜態(tài)成像。非實時成像系統(tǒng)要產生一幅完整的像，必須要有相應的存貯器件和顯示裝置相配合，現(xiàn)多用數(shù)字掃描變換器的數(shù)字貯器件。這種器

5、件有較大的靈便性，有圖像電子放大、灰階圖像變化、左右圖像翻轉、屏面字符、電子標尺等功能。第三章:醫(yī)用超聲探頭3.3超聲探頭的分類：按換能器所有的振子數(shù)分類：第三章:醫(yī)用超聲探頭１、柱形單振元探頭：a、結構：主要由五部分組成：壓電振子、引線、墊襯吸聲材料、聲學絕緣體、外殼。b、基本特性：特征頻率、受電激勵后振動時間的長短以及體積的大小。第三章:醫(yī)用超聲探頭２、掃描方式：（1）線掃：換能器作橫向平移，它的線距均勻，視場的橫向尺寸由換能器移動距離所限制，縱向尺度由作用距離所限制。（2）扇掃：換能器在被檢查目標的上面（直接接觸型）或上方（通過水路耦合）作擺動，它的聲線不均勻，近距

6、離處密度大，遠處疏松。這種掃描的特點是可以通過狹窄的窗孔檢查待查的區(qū)域，如通過肋骨之間的間隙檢查心臟。（3）弧向掃：它的聲線分布與扇掃相反。第三章:醫(yī)用超聲探頭３、機械掃描與電子掃描：a、機械掃描：借電機帶動換能器擺動或旋轉，同時位置傳感器連續(xù)地檢測換能器的瞬間取向，并產生位置信號，使顯示器的掃描線有相應的取向。右圖是一種較典型的擺動式機械掃探頭的結構示意圖。其單一壓電振子置于一個盛滿水的小盒中，通過齒輪和連桿的傳動，可作300角的擺動。位置電位器用于測定驅動軸的位置變化，從而可換算出壓電振子的角度變化，它是一種低噪聲電位器。直流馬達作為驅動力源，它驅動整個機械傳動裝置帶

7、動壓電振子作扇掃運動。第三章:醫(yī)用超聲探頭b、電子掃描：用電子方式控制多陣元換能器實現(xiàn)掃描。有兩種不同類型的陣：一是線形步距陣，通稱線陣；另一種是線形相控陣，通稱相控陣。它們的換能器都是由排成一線的許多單元組成。線陣的長度一般為10~15cm，寬1cm左右；相控陣的陣元數(shù)較少，長度短，約1~3cm左右。（1）線陣：用電子開關切換多元換能器陣元，使之輪流工作。為了提高系統(tǒng)的分辨力與靈敏度，實用時通常有若干個相鄰的小單元同時受到激勵，發(fā)射一束超聲并接收其回波，例如先由第1至12個小單元（同時受激勵）發(fā)射第1個超聲波束并接收其回波，