超声探头的分类和影响
发布时间：
2025-03-12 09:39
市场上的超声仪器可以根据超声类型不同，有A 型超声仪器、B 型超声仪器和彩色超声仪器。但通常情况下，医疗机构采购和使用的大型彩超机能够涵盖各类超声类型的检查，临床医生通过患者的需求开具不同超声类型检查，超声科医生则根据需求更换不同的换能器（即探头）来切换，以适应不同类型和探测深度组织的需求。
探头 -- 超声设备性能的核心
超声探头是决定成像质量的核心因素。超声诊断仪是通过探头产生入射超声波和接受反射超声波的，因此探头是超声诊断设备的重要部件。探头可以发射和接收超声， 进行电、声信号转换，能够将主机送过来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号，并显示在主机的显示器上。探头是超声诊断系统的重要组成部分，探头的质量和性能将直接影响到全系统的性能指标。
超声设备上通常配备有多种类型的探头，超声医生会根据诊断部位和临床需要进行调整和选取使用。探头的发射频率是探头最重要的特性参数之一，是超声诊断中医生切换探头的重要原因。探头的发射频率主要是由晶体的厚度决定的，而晶片形状则确定了声束的形状和声场分布等重要特性。探头频率越高，分辨率越高，但穿透性与频率呈反比。因此，检测浅表器官，采用高频探头，而检测深部脏器，采用低频探头。
超声探头分类图示
探头的分类方式多样，根据诊断部位分类，有眼科探头、心脏探头、腹部探头、颅内探头、腔内探头和儿童探头等。而根据波束控制方式分类，主要可以分为以下几类：
凸阵探头：大多为 3.5MHz，扇形成像，主要用于腹部肝胆胰脾肾、妇产科和儿科类诊断
线阵探头：大多为 3.5MHz，矩形成像，主要用于血管、外科和胎儿诊断
相控阵线探头：大多为 3.0MHz，扇形成像，主要用于深腹部心脏相关诊断
腔内探头：大多为 6.5MHz，经直肠、阴道探头
穿刺探头和术中探头用于手术或辅助治疗
压电晶体是成像的核心。探头是利用晶体的压电效应将高频电能转化为超声波向外辐射，并接受超声波通过压电效应将回波转换为电能。目前常用的压电晶体一般为PZT 材料，即锆、钛和铅所组成的复合材料。同样的材料采用不同的培养方式、切割方式、烧制方式等，会产生多种多样的成品，形成频段、成像清晰度和成像质量的差异。
数字波束合成器
超声的成像还需要声束形成技术，即在使用阵列式换能器时，采用电子聚焦、变迹及方向控制等技术来形成指向特性良好的声束。简单来说，是将波束进行合成、延时求和。目前的数字波束合成器主要由芯片和集成电路等电子元器件组成。
国产芯片技术较为落后，多为外购。部分低端机型采用的单片机芯片，已经可以实现国产，而中高端机型所采用的 FPGA 芯片，需要外购，仅掌握在四家海外企业手中： Xilinx、Altera、Lattice 和Microsemi。其他电子元器件则较为普通，国内厂家基本可以满足需求。
基于 FPGA 的数字波束合成器结构
数字波束合成器作用图示
全身型是产品差异化的关键—探头多样性与精准性
超声探头技术是决定超声系统性能的核心技术之一，决定了超声设备的成像质量、分辨率和灵敏度等核心要素。不同的检查部位和临床需求需要不同的超声探头。
全身超声机—专注多样化探头配备，满足全方位需求。定位为全身诊断的超声设备应配备多种成像探头，才能确保准确成像、全面诊断和一机多能的特点，适用于多个科室。GE 在 2016 年推出“精准 E9”全身超声设备，采用“容积导航”和“冰晶探头” 技术，能够解决超声穿透力和分辨率之间存在的难题，以及远近场分辨率不一致的矛盾，使得探头可以更加全面地探测深处脏器和浅表器官，而无需频繁切换探头。全身超声机型已进入技术静默期，国内外研究已基本同步，不存在显著代差，而探头的不同是体现全身超声机型差异化配置的核心因素，是医疗机构在选择全身型机器的重要考量因素。
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