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超(chao)聲(sheng)探頭(tou)是超(chao)聲(sheng)診斷(duan)儀的(de)(de)核心(xin)部件(jian)，其功能類似于(yu)B超(chao)設備的(de)(de)"眼睛"，通過(guo)發(fa)(fa)射超(chao)聲(sheng)波束并接收組(zu)織反射的(de)(de)回(hui)波信(xin)號，實現對人體組(zu)織的(de)(de)探查。作為連接人體與診斷(duan)設備的(de)(de)關鍵中介，探頭(tou)在超(chao)聲(sheng)成像過(guo)程(cheng)中發(fa)(fa)揮著不可替(ti)代的(de)(de)作用。

超聲探頭的工作原理

超聲(sheng)(sheng)探頭的(de)(de)核心功能是實現電(dian)(dian)信號(hao)(hao)與超聲(sheng)(sheng)波(bo)信號(hao)(hao)的(de)(de)雙向轉(zhuan)換。其(qi)工作原理基(ji)于壓電(dian)(dian)效(xiao)應：當主機輸送電(dian)(dian)信號(hao)(hao)時(shi)，探頭內的(de)(de)壓電(dian)(dian)晶(jing)片產生機械振動(dong)，發射(she)超聲(sheng)(sheng)波(bo)；當接收組(zu)織反射(she)的(de)(de)超聲(sheng)(sheng)波(bo)時(shi)，晶(jing)片又將其(qi)轉(zhuan)換為電(dian)(dian)信號(hao)(hao)傳(chuan)回主機處理成像。這一過程類(lei)似(si)于自(zi)然界中蝙蝠(fu)或(huo)鯨魚利用(yong)聲(sheng)(sheng)波(bo)回聲(sheng)(sheng)定(ding)位的(de)(de)機制(zhi)，通過電(dian)(dian)-聲(sheng)(sheng)-電(dian)(dian)的(de)(de)轉(zhuan)換循環，最終在顯示器上呈(cheng)現出(chu)人(ren)體組(zu)織的(de)(de)超聲(sheng)(sheng)圖像。

醫用超(chao)聲探頭(tou)的原理、結(jie)構、種類及技術解析

超聲探頭的組成

探頭(tou)(tou)的組成主要由(you)晶片、聲透鏡、匹配層、吸聲塊、支撐架、聲頭(tou)(tou)外殼(ke)。

那么(me)探頭最(zui)主要的部分是什么(me)呢(ni)?

超(chao)聲(sheng)(sheng)探頭(tou)的(de)(de)核心組(zu)(zu)件是壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)晶(jing)片(pian)(pian)，壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)晶(jing)片(pian)(pian)可分為天然和人造(zao)兩種(zhong)(zhong)。石英(ying)晶(jing)體是一(yi)種(zhong)(zhong)天然壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)料(liao)，但價格昂貴，性(xing)(xing)能指標一(yi)致性(xing)(xing)不(bu)好。目(mu)前使用壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)材料(liao)基(ji)本上都是人造(zao)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)晶(jing)體，采用具(ju)有壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)單晶(jing)或(huo)多(duo)晶(jing)材料(liao)制成。壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)晶(jing)片(pian)(pian)發(fa)揮著能量(liang)轉換器的(de)(de)作用，能夠實現電(dian)(dian)(dian)(dian)能與(yu)聲(sheng)(sheng)能的(de)(de)雙向轉換——既(ji)可以將主機發(fa)出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)信號(hao)(hao)轉化為超(chao)聲(sheng)(sheng)波發(fa)射(she)到人體組(zu)(zu)織，又能將反射(she)回來的(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)回波重新(xin)轉換為電(dian)(dian)(dian)(dian)信號(hao)(hao)傳回主機處(chu)理成像。探頭(tou)通(tong)過(guo)專(zhuan)用連接器與(yu)超(chao)聲(sheng)(sheng)主機對接，常見的(de)(de)接口規格包(bao)括(kuo)24針(zhen)、96針(zhen)、156針(zhen)和260針(zhen)等多(duo)種(zhong)(zhong)型號(hao)(hao)，這些精密(mi)插針(zhen)確(que)保探頭(tou)與(yu)主機之間(jian)信號(hao)(hao)傳輸的(de)(de)可靠性(xing)(xing)。

醫(yi)用超聲(sheng)探頭的原理、結構、種類及技術(shu)解析

超聲探頭的分類

按掃描方式分類

1. 機械式探頭

原理：通(tong)過(guo)機械運動（如旋轉(zhuan)或擺動）使單個或多個換能(neng)器晶片移(yi)動，實現聲束掃(sao)描(miao)。

特點：結構(gou)簡單，成(cheng)本較低，但存在機械磨(mo)損問(wen)題(ti)；掃描(miao)速度較慢(man)，適用于(yu)早(zao)期B超設(she)備。

應用：早(zao)期超聲診斷儀，如機械(xie)扇形掃描探頭。

2. 電子式探頭

原理(li)：采用(yong)電子控制多個陣(zhen)元（晶片）的(de)(de)發射和接收順(shun)序，實現聲(sheng)束的(de)(de)電子偏轉與(yu)動態聚焦。

特點：無(wu)機械運動，掃(sao)描速度快，成像(xiang)穩定；可支持多種成像(xiang)模(mo)式（B超、M超、多普勒(le)等）。

應用：現代(dai)超聲設備的主(zhu)流探頭(tou)類型，如相控陣探頭(tou)、線(xian)陣探頭(tou)等。

3.按陣元排列方式分(fen)類

先解釋下陣元是什(shen)么？

陣(zhen)(zhen)元就是上述探(tan)頭(tou)組成中的獨立壓(ya)電(dian)晶體(ti)單元，雖然探(tan)頭(tou)外(wai)觀(guan)是一個(ge)整體(ti)，但內部(bu)實際上是由數十至數百個(ge)微(wei)型(xing)陣(zhen)(zhen)元排列組成的陣(zhen)(zhen)列。每個(ge)陣(zhen)(zhen)元需要獨立的發(fa)射/接(jie)收電(dian)路(lu)進行控制，這些電(dian)路(lu)即(ji)構成系統(tong)的物理(li)通道。例如：128陣(zhen)(zhen)元探(tan)頭(tou)通常對(dui)應(ying)128個(ge)發(fa)射通道和128個(ge)接(jie)收通道。

醫(yi)用超聲探頭的原理、結(jie)構(gou)、種類及技(ji)術解析

（圖：一個最簡單(dan)的超聲系統，4發射通道，4接(jie)收通道）

1. 線陣探(tan)頭（Linear Array）

結構(gou)：陣(zhen)元呈直(zhi)線(xian)排列，聲束(shu)平行發(fa)射，形成矩形掃描區域。

特點：高頻（518MHz），分辨率高，但穿透深度較淺(qian)；適用(yong)于淺(qian)表器(qi)官(guan)檢查(cha)。

應用(yong)：甲狀腺、乳(ru)腺、肌肉骨骼、血(xue)管超聲等。

2. 凸(tu)陣探頭（Convex Array / Curved Array）

結構(gou)：陣元呈弧形排列，聲束呈扇形掃描，視野較寬(kuan)。

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

應用：腹(fu)部（肝、膽、胰、腎）、婦產(chan)科（經腹(fu)超聲(sheng)）、泌尿系統檢(jian)查。

3. 相控(kong)陣探頭（Phased Array）

結(jie)構：小尺寸陣元，通過電子延(yan)遲控制實現聲束偏轉。

特(te)點(dian)：低頻（15MHz），穿透力強，但(dan)分辨率較低；適用于(yu)狹小空(kong)間成像（如肋間心臟(zang)檢查）。

應用：心臟超(chao)(chao)聲（超(chao)(chao)聲心動圖）、顱腦超(chao)(chao)聲（經顱多普(pu)勒）。

4. 矩陣探(tan)頭（Matrix Array）

結(jie)構：二維(wei)陣列（如16×16或32×32陣元），支持三維(wei)/四維(wei)成像。

特點：多平面掃描，可實時重(zhong)建三(san)維圖像；成本高，主(zhu)要用于高端設(she)備。

應(ying)用(yong)：胎兒(er)四維超(chao)聲、心(xin)臟三(san)維成像。

5. 環陣探頭（Annular Array）

結構：陣元呈同心圓排列，可動態聚焦。

特點：聲束聚焦能(neng)力(li)強，圖像質量高，但制(zhi)造復雜(za)。

應用：眼科超聲(sheng)、高精度介入超聲(sheng)。

4.按頻率范圍分類

超聲探頭的(de)(de)頻率(lv)直接影響穿透(tou)深度和分辨率(lv)，一般(ban)遵循 “高(gao)頻高(gao)分辨率(lv)，低(di)頻高(gao)穿透(tou)” 的(de)(de)原則。

頻率范圍

特點

典型應用

低頻（13MHz）

穿(chuan)透(tou)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(bu)、婦產科常規(gui)檢查(cha)

高頻(pin)（818MHz）

穿透淺(qian)（<5cm），分辨率極(ji)高

淺表器官（甲狀腺、乳腺、血管）

超高頻(pin)（>18MHz）

顯微(wei)級分(fen)辨率，穿透(tou)極淺

皮(pi)膚(fu)、眼科、小(xiao)動物(wu)超聲

5.按臨床應用分類

1. 通用型探頭

凸(tu)陣探頭（35MHz）：腹部、盆(pen)腔(qiang)檢查。

線陣探頭（715MHz）：淺表器(qi)官、血管超聲。

2. 心臟專用探頭

相控陣探頭(tou)（25MHz）：經胸超(chao)聲心動(dong)圖（TTE）。

經食管探頭（TEE）：高頻微型探頭，用于精細(xi)心(xin)臟(zang)結(jie)構評估。

3. 腔內探頭

經陰道探(tan)頭（510MHz）：婦科疾病、早孕檢查。

經直腸探頭(tou)（510MHz）：前列(lie)腺癌篩查。

4. 介入與手術探(tan)頭

術中探頭：無菌設計，用于手術導(dao)航。

穿(chuan)刺引(yin)(yin)導探頭：帶穿(chuan)刺架，精準引(yin)(yin)導活檢或治療。

5. 便攜式與掌上(shang)探頭

無線手(shou)持探頭：連接手(shou)機/平板(ban)，用于(yu)急診、基層醫療(liao)。

POCUS（床旁(pang)超聲）探頭：便攜式(shi)設(she)備，適合ICU、救護車使用。

醫用超聲探頭的原理、結構(gou)、種類及技術解析

特殊功能探頭

1. 多頻探(tan)頭(tou)（Multifrequency）

支持頻率切換（如(ru)3.5MHz/5MHz），適應不同(tong)深度需求。

2. 諧波成像探頭

優(you)化二次諧(xie)波接(jie)收，減少噪(zao)聲，提高(gao)圖(tu)像清晰度。

3. 4D超聲探頭

矩陣陣列設(she)計(ji)，支持實時三維動態成像（如(ru)胎(tai)兒四(si)維超(chao)聲）。

未來發展趨勢

1. 更高(gao)頻率(lv)與更小尺寸：超高(gao)頻探頭(tou)（>50MHz）用于皮膚及顯微(wei)成像(xiang)。

2. AI智能探頭(tou)：集(ji)成AI算法，自(zi)動優化圖像并輔(fu)助診斷。

3. 無線(xian)化與云(yun)端連接：5G遠程超聲會診技術普及。

4. 新型材料(liao)應用：壓電復合材料(liao)（如PMNPT）提升換能效(xiao)率。

醫(yi)(yi)用超聲(sheng)探(tan)頭的(de)(de)分(fen)類涉及掃描方式(shi)、陣元(yuan)排列(lie)、頻(pin)率(lv)范圍及臨床應用等多(duo)個(ge)維度。選擇合(he)適(shi)的(de)(de)探(tan)頭需綜合(he)考慮 檢查(cha)部(bu)位、深(shen)度需求及圖像質量(liang)要求。隨著(zhu)技(ji)術進步(bu)，超聲(sheng)探(tan)頭正朝著(zhu) 更(geng)高(gao)分(fen)辨率(lv)、智能化、便攜化 方向發展，為精準醫(yi)(yi)療提(ti)供更(geng)強大的(de)(de)工具。

本文(wen)由廣州佳譽醫療(liao)(liao)器械(xie)有限(xian)公司(si)/佛山浩(hao)揚醫療(liao)(liao)器械(xie)有限(xian)公司(si)聯合(he)編輯