超聲換能器

超聲換能器，也稱為超聲頭或換能器，是超聲設備的一部分，可在被檢患者和信號處理器單元之間建立聯系。 超聲換能器發送和接收超聲波，將其轉換為電脈沖并轉發進行處理。

超聲波是由嵌入換能器中的特殊晶體利用（逆）壓電效應產生的。 高頻交流電壓激發晶體振動，從而引起壓力波動，從而產生超聲波。 相反，超聲波撞擊晶體會產生電壓（直接壓電效應），最終由超聲波設備顯示為像素。

根據它們的結構，不同的探頭類型之間存在區別：扇形探頭、凸探頭和線性探頭。 它們的應用領域根據其不同的特性（例如耦合表面）而有所不同。

扇形探頭有機電和電子版本。 它們的共同點是耦合面小。 在以前常見的機械扇形掃描儀中，一些壓電晶體繞軸旋轉或振蕩，從而構建掃描區域的三角形圖像，角度為 60° 至 120°。 機械扇形換能器的進一步發展是環形相控陣輻射器，其中壓電元件排列成環狀，從而使發射的聲束能夠聚焦。

今天的扇形聲頭不再借助晶體的機械旋轉來生成圖像，而是通過對各個元件進行有針對性的電子控制來構建扇形圖像（相控陣應用器）。

這種構造產生了扇形音頭的典型特性：主要優點是耦合面積小。 這使得檢查難以通過超聲檢查的區域成為可能，例如新生兒的心臟區域或顱骨內部。 一個明顯的缺點是換能器附近區域的圖像分辨率較差，這與失真有關。 失真（“發散”）也可能發生在遠離換能器的地方。

顧名思義，壓電元件在這種類型的探頭中串聯排列。 這需要平行的聲音傳播，從而產生矩形圖像。 線性聲波頭的明顯優勢是即使靠近聲波頭的結構也具有良好的分辨率，這使其成為檢查淺表結構的理想儀器，例如甲狀腺、皮膚及其附件，以及關節（骨科） ). 主要缺點是聯軸器需要較大的面積，這使得在空間有限時操作困難。 只能在有限的范圍內檢查骨骼保護區。

凸面探頭結合了線性探頭和扇形探頭的一些特性。 與線性掃描儀一樣，傳輸元件排列成一排。 然而，在這種情況下，耦合表面是凸出彎曲的。 與扇形掃描儀相比，這導致與線性掃描頭相比接觸面減少，近場分辨率更好的優勢。 這使得這種探頭適用于普查檢查，它主要用于胃區（腹部）。 然而，它代表了各方面的妥協，因為它的分辨率達不到線性換能器的分辨率，并且在近距離和遠距離范圍內都會出現失真。 一種出路是虛擬凸面換能器。 這是一種線性換能器，其壓電元件根據相控陣掃描儀的原理進行電子控制，因此可以創建與凸面換能器相當的圖像部分。

• TEE probe = swallow echo: 探頭是內窺鏡的形式（無光學），插入食管從后面觀察心臟，繞過聲音無法穿透的肋骨和肺等，以達到良好的效果耳廓的代表。
• 插入陰道的陰道探頭桿式換能器。（側額橫截面）
• 直腸探頭 直腸插入以檢查前列腺或直腸的桿式換能器。（徑向和橫向正面剖視圖）
• IVUS = 血管內超聲細探頭，直接插入血管以從內部檢查血管。 （360° 徑向截面圖像；僅 2D 圖像）。 高分辨率允許對血管壁進行精確分析。
• ICE = 心內超聲心動圖超聲導管，直接放入心腔，從那里允許使用最高分辨率的圖像。 （橫向扇形分裂圖像、二維圖像；彩色多普勒、PW 多普勒和 CW 多普勒）
• 可通過內窺鏡放置的探針