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超聲探頭是超聲診斷儀的核心部件，其功能類似于B超設(shè)備的"眼睛"，通過發(fā)射超聲波束并接收組織反射的回波信號，實現(xiàn)對人體組織的探查。作為連接人體與診斷設(shè)備的關(guān)鍵中介，探頭在超聲成像過程中發(fā)揮著不可替代的作用。

 

超聲探頭的工作原理

 

超聲探頭的核心功能是實現(xiàn)電信號與超聲波信號的雙向轉(zhuǎn)換。其工作原理基于壓電效應(yīng)：當(dāng)主機輸送電信號時，探頭內(nèi)的壓電晶片產(chǎn)生機械振動，發(fā)射超聲波；當(dāng)接收組織反射的超聲波時，晶片又將其轉(zhuǎn)換為電信號傳回主機處理成像。這一過程類似于自然界中蝙蝠或鯨魚利用聲波回聲定位的機制，通過電-聲-電的轉(zhuǎn)換循環(huán)，最終在顯示器上呈現(xiàn)出人體組織的超聲圖像。

 

 

超聲探頭的組成

探頭的組成主要由晶片、聲透鏡、匹配層、吸聲塊、支撐架、聲頭外殼。

 

那么探頭最主要的部分是什么呢?

 

超聲探頭的核心組件是壓電晶片，壓電晶片可分為天然和人造兩種。石英晶體是一種天然壓電料，但價格昂貴，性能指標一致性不好。目前使用壓電材料基本上都是人造壓電晶體，采用具有壓電特性的單晶或多晶材料制成。壓電晶片發(fā)揮著能量轉(zhuǎn)換器的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)電能與聲能的雙向轉(zhuǎn)換——既可以將主機發(fā)出的電信號轉(zhuǎn)化為超聲波發(fā)射到人體組織，又能將反射回來的超聲回波重新轉(zhuǎn)換為電信號傳回主機處理成像。探頭通過專用連接器與超聲主機對接，常見的接口規(guī)格包括24針、96針、156針和260針等多種型號，這些精密插針確保探頭與主機之間信號傳輸?shù)目煽啃浴?/span>

超聲探頭的分類

 

按掃描方式分類

 

1. 機械式探頭

原理：通過機械運動（如旋轉(zhuǎn)或擺動）使單個或多個換能器晶片移動，實現(xiàn)聲束掃描。

特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但存在機械磨損問題；掃描速度較慢，適用于早期B超設(shè)備。

應(yīng)用：早期超聲診斷儀，如機械扇形掃描探頭。

 

2. 電子式探頭

原理：采用電子控制多個陣元（晶片）的發(fā)射和接收順序，實現(xiàn)聲束的電子偏轉(zhuǎn)與動態(tài)聚焦。

特點：無機械運動，掃描速度快，成像穩(wěn)定；可支持多種成像模式（B超、M超、多普勒等）。

應(yīng)用：現(xiàn)代超聲設(shè)備的主流探頭類型，如相控陣探頭、線陣探頭等。

 

3.按陣元排列方式分類

先解釋下陣元是什么？

陣元就是上述探頭組成中的獨立壓電晶體單元，雖然探頭外觀是一個整體，但內(nèi)部實際上是由數(shù)十至數(shù)百個微型陣元排列組成的陣列。每個陣元需要獨立的發(fā)射/接收電路進行控制，這些電路即構(gòu)成系統(tǒng)的物理通道。例如：128陣元探頭通常對應(yīng)128個發(fā)射通道和128個接收通道。

 

（圖：一個最簡單的超聲系統(tǒng)，4發(fā)射通道，4接收通道）

 

1. 線陣探頭（Linear Array）

結(jié)構(gòu)：陣元呈直線排列，聲束平行發(fā)射，形成矩形掃描區(qū)域。

特點：高頻（518MHz），分辨率高，但穿透深度較淺；適用于淺表器官檢查。

應(yīng)用：甲狀腺、乳腺、肌肉骨骼、血管超聲等。

 

2. 凸陣探頭（Convex Array / Curved Array）

結(jié)構(gòu)：陣元呈弧形排列，聲束呈扇形掃描，視野較寬。

特點：中低頻（28MHz），穿透力強，適合深部器官成像；圖像邊緣可能存在一定畸變。

應(yīng)用：腹部（肝、膽、胰、腎）、婦產(chǎn)科（經(jīng)腹超聲）、泌尿系統(tǒng)檢查。

 

3. 相控陣探頭（Phased Array）

結(jié)構(gòu)：小尺寸陣元，通過電子延遲控制實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)。

特點：低頻（15MHz），穿透力強，但分辨率較低；適用于狹小空間成像（如肋間心臟檢查）。

應(yīng)用：心臟超聲（超聲心動圖）、顱腦超聲（經(jīng)顱多普勒）。

 

4. 矩陣探頭（Matrix Array）

結(jié)構(gòu)：二維陣列（如16×16或32×32陣元），支持三維/四維成像。

特點：多平面掃描，可實時重建三維圖像；成本高，主要用于高端設(shè)備。

應(yīng)用：胎兒四維超聲、心臟三維成像。

 

5. 環(huán)陣探頭（Annular Array）

結(jié)構(gòu)：陣元呈同心圓排列，可動態(tài)聚焦。

特點：聲束聚焦能力強，圖像質(zhì)量高，但制造復(fù)雜。

應(yīng)用：眼科超聲、高精度介入超聲。

 

4.按頻率范圍分類

 

超聲探頭的頻率直接影響穿透深度和分辨率，一般遵循 “高頻高分辨率，低頻高穿透” 的原則。

 

頻率范圍	特點	典型應(yīng)用
低頻（13MHz）	穿透深（1530cm），分辨率低	心臟、腹部深部器官
中頻（38MHz）	平衡穿透與分辨率	腹部、婦產(chǎn)科常規(guī)檢查
高頻（818MHz）	穿透淺（<5cm），分辨率極高	淺表器官（甲狀腺、乳腺、血管）
超高頻（>18MHz）	顯微級分辨率，穿透極淺	皮膚、眼科、小動物超聲

 

5.按臨床應(yīng)用分類

 

 

1. 通用型探頭

凸陣探頭（35MHz）：腹部、盆腔檢查。

線陣探頭（715MHz）：淺表器官、血管超聲。

 

2. 心臟專用探頭

相控陣探頭（25MHz）：經(jīng)胸超聲心動圖（TTE）。

經(jīng)食管探頭（TEE）：高頻微型探頭，用于精細心臟結(jié)構(gòu)評估。

 

3. 腔內(nèi)探頭

經(jīng)陰道探頭（510MHz）：婦科疾病、早孕檢查。

經(jīng)直腸探頭（510MHz）：前列腺癌篩查。

 

4. 介入與手術(shù)探頭

術(shù)中探頭：無菌設(shè)計，用于手術(shù)導(dǎo)航。

穿刺引導(dǎo)探頭：帶穿刺架，精準引導(dǎo)活檢或治療。

 

5. 便攜式與掌上探頭

無線手持探頭：連接手機/平板，用于急診、基層醫(yī)療。

POCUS（床旁超聲）探頭：便攜式設(shè)備，適合ICU、救護車使用。

 

 

特殊功能探頭

 

1. 多頻探頭（Multifrequency）

支持頻率切換（如3.5MHz/5MHz），適應(yīng)不同深度需求。

 

2. 諧波成像探頭

優(yōu)化二次諧波接收，減少噪聲，提高圖像清晰度。

 

3. 4D超聲探頭

矩陣陣列設(shè)計，支持實時三維動態(tài)成像（如胎兒四維超聲）。

 

未來發(fā)展趨勢

 

1. 更高頻率與更小尺寸：超高頻探頭（>50MHz）用于皮膚及顯微成像。

2. AI智能探頭：集成AI算法，自動優(yōu)化圖像并輔助診斷。

3. 無線化與云端連接：5G遠程超聲會診技術(shù)普及。

4. 新型材料應(yīng)用：壓電復(fù)合材料（如PMNPT）提升換能效率。

 

醫(yī)用超聲探頭的分類涉及掃描方式、陣元排列、頻率范圍及臨床應(yīng)用等多個維度。選擇合適的探頭需綜合考慮 檢查部位、深度需求及圖像質(zhì)量要求。隨著技術(shù)進步，超聲探頭正朝著 更高分辨率、智能化、便攜化 方向發(fā)展，為精準醫(yī)療提供更強大的工具。