1、第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭 醫用超聲探頭醫用超聲探頭:超聲診斷儀借以將高頻電能轉換為超聲超聲診斷儀借以將高頻電能轉換為超聲機械能向外輻射機械能向外輻射,并接收超聲回波將聲能轉換為電能的并接收超聲回波將聲能轉換為電能的一種聲一種聲電可逆轉換器件。電可逆轉換器件。 3.1壓電振子的基本特性：壓電振子的基本特性： 1、壓電振子的等效電路：、壓電振子的等效電路： 動態支路由下列元件串聯組成：表示振子自身力阻的等效動態電阻Rd，表示輻射力阻等效動態電阻Rm。二者相加合稱動態電阻R1；動態電感Ld和動態電容Cd。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭 2、壓電振子的頻率特性：、壓電振子的頻率特

2、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生機械諧振，諧振時振幅最大，其固有頻率時，由于逆壓電效應則發生機械諧振，諧振時振幅最大，彈性能量也最大。彈性能量也最大。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭3.2醫用超聲探頭的主要特性：醫用超聲探頭的主要特性：1、使用特性：、使用特性： a、探頭的工作頻率：探頭中的換能器與儀器聯接后，實際輻射超聲、探頭的工作頻率：探頭中的換能器與儀器

3、聯接后，實際輻射超聲 波的頻率。波的頻率。 b、頻率寬度：指換能器的工作頻率響應的范圍。、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，、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，可發現最小病灶的能力。可發現最小病灶的能力。 d、分辨力：分辨力的高低主要與以下因素有關：、分辨力：分辨力的高低主要與以下因素有關： 、探頭中換能器的輻射特性，若輻射特性好，則聲束截面尺寸、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小，擴散角小，指向性好，橫向分辨力就高；輻射特

4、性好聲束能量集中，旁瓣小，近場區干擾小，也有利于提高分辨力。集中，旁瓣小，近場區干擾小，也有利于提高分辨力。 、換能器的輻射面積越大，聲束的擴散角越小，橫向分辨力也、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。將提高。 、換能器的頻率響應好，距離分辨力高。、換能器的頻率響應好，距離分辨力高。 、換能器的機械品質因素低，也有利于縱向分辨力的提高。、換能器的機械品質因素低，也有利于縱向分辨力的提高。 、換能器的層間匹配的好壞，也直接影響分辨力。如果層間匹、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射，造成回波疊加，從而使縱向配不佳時，超聲在

5、超聲探頭中來回發射，造成回波疊加，從而使縱向分辨力下降。分辨力下降。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭 2、聲學特性：、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：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的頻率特性。器輻射狀態的頻率特性。 b、換能特性：指換能器發射和接收狀態的能量轉換特性。、換能特性：指換能器發射和接收狀態的能量轉換特性。 c、暫態特性：指換能器對脈沖響應的隨動能力。、暫態特性：指換能器對脈沖響應的

6、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，主要以指、輻射特性：指換能器的輻射聲場在空間的分布狀態，主要以指向性和聲束尺寸來進行描述。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。、吸收特性：指壓電振子墊襯的吸收特性。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、實時成像與非實時成像、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成像與非實時成按成像的速度將掃描方式分為實時成像動態成像與非實時成像靜態成像）。像靜態成像）。a、實時成像：、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

7、義。例如檢查心臟瓣膜或確定胎兒運動時，就要求有實時顯有重要意義。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像。一般說它的成像幀頻要在20幀幀/秒以上。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。、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多）、大視場深度大的像，方式掃描，但為了獲得高質量線數多）、大視場深度大的像，只能是靜態成像。非實時成像系統要產生一幅完整的像，必須要有相

8、只能是靜態成像。非實時成像系統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，現多用數字掃描變換器的數字貯器應的存貯器件和顯示裝置相配合，現多用數字掃描變換器的數字貯器件。這種器件有較大的靈便性，有圖像電子放大、灰階圖像變化、左件。這種器件有較大的靈便性，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。右圖像翻轉、屏面字符、電子標尺等功能。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭3.3超聲探頭的分類：超聲探頭的分類：按換能器所有的振子數分類：按換能器所有的振子數分類：第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、柱形單振元探頭：、柱形單振元探頭：a、構造：主要由五部分

9、組成：、構造：主要由五部分組成：壓電振子、引線、墊襯吸聲材料、壓電振子、引線、墊襯吸聲材料、聲學絕緣體、外殼。聲學絕緣體、外殼。b、基本特性：特征頻率、受電、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激勵后振動時間的長短以及體積的大小。大小。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、掃描方式：、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。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扇掃：換能器在被檢查目標的上

10、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，近距離處密度大，方通過水路耦合作擺動，它的聲線不均勻，近距離處密度大，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域，如通過肋骨之間的間隙檢查心臟。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。弧向掃：它的聲線分布與扇掃相反。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、機械掃描與電子掃描、機械掃描與電子掃描 ：a、機械掃描：、機械掃描： 借電機帶動換能器借電機帶動換能器擺動或旋轉，同時位置傳感器連擺動或旋轉，同時位置傳感器連續地檢測換能器的瞬間取向，并續

11、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，通過齒輪和個盛滿水的小盒中，通過齒輪和連桿的傳動，可作連桿的傳動，可作300角的擺動。角的擺動。位置電位器用于測定驅動軸的位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，位器。直流馬達作為驅動力源，它驅動整個機

12、械傳動裝置帶動壓它驅動整個機械傳動裝置帶動壓電振子作扇掃運動。電振子作扇掃運動。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭b、電子掃描：、電子掃描： 用電子方式控制多陣元換能器實現掃描。有兩種不同類型的陣：一是線用電子方式控制多陣元換能器實現掃描。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。線陣的長度一般為線的許多單元組成。線陣的長度一般為1015cm，寬，寬1cm左右；相控陣的陣元數較少，左右；相控陣的陣元數較少，長度短，約長度短，約13cm左右

13、。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。為了提高系統的分辨線陣：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，發射一束超聲并接收其力與靈敏度，實用時通常有若干個相鄰的小單元同時受到激勵，發射一束超聲并接收其回波，例如先由第回波，例如先由第1至至12個小單元同時受激勵發射第個小單元同時受激勵發射第1個超聲波束并接收其回波，然個超聲波束并接收其回波，然后由第后由第2至至13個小單元發射第個小單元發射第2個超聲束并接收其回波，依次下去，即每次舍去前面的一個超聲束并接收其回波，依次下去，即每次舍去前面的一個單

14、元，納入后面的一個，發射許多平行波束，掃描目標區。個單元，納入后面的一個，發射許多平行波束，掃描目標區。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭它主要由六部分組成：電子開關、阻尼墊襯、多元換能器、匹配層、聲透鏡和外殼。換能器陣元數目已普遍增加到數百個。（2相控陣：工作時，同時激勵所有的單元，并適當地控制加到各單元上的激勵信號的相位實際上是控制延時來改變超聲的發射方向。接收時，對被接收信號也作類似的相控，形成扇形掃描。另：為了進一步提高在圖像切面內的分辨力，線掃陣和相控扇掃陣中往往還采用聚焦。線陣探頭結構如右圖所示。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、直接接觸式與水路耦合式、直接接觸式與水路耦

15、合式 按探頭與被查者的皮膚接觸與否，即按耦合方式，掃描方按探頭與被查者的皮膚接觸與否，即按耦合方式，掃描方式可分為直接耦合式和水路耦合式兩種。式可分為直接耦合式和水路耦合式兩種。1直接接觸式直接接觸式 超聲波通過探頭與人體皮膚間的膠狀液體介質超聲波通過探頭與人體皮膚間的膠狀液體介質耦合層直接向人體入射。它具有聲程短、穿透深度可達最大的特耦合層直接向人體入射。它具有聲程短、穿透深度可達最大的特點。可取探頭與皮膚垂直的方向，可取比較有利的角度。由于手點。可取探頭與皮膚垂直的方向，可取比較有利的角度。由于手持探頭運用的靈活性，有時可以壓下皮膚，以避開一些有礙于聲持探頭運用的靈活性，有時可以壓下皮膚，

16、以避開一些有礙于聲傳播的結構如肋骨）。傳播的結構如肋骨）。2水路耦合式水路耦合式 探頭與皮膚之間用一定厚度的水或其他液體作探頭與皮膚之間用一定厚度的水或其他液體作耦合體，與皮膚接觸處有透聲膜。其特點是：探頭不與皮膚直耦合體，與皮膚接觸處有透聲膜。其特點是：探頭不與皮膚直接接觸，因此換能器大小不受限制，宜采用直徑較大、聚焦稍強接接觸，因此換能器大小不受限制，宜采用直徑較大、聚焦稍強的換能器，以提高分辨力；配合多元換能器，易實現簡單和復的換能器，以提高分辨力；配合多元換能器，易實現簡單和復合掃描結合；較容易實現自動化，從而獲得可重復的、與操作合掃描結合；較容易實現自動化，從而獲得可重復的、與操作人

17、員主觀因素無關的圖像；容易對人體表面彎曲得厲害的部位人員主觀因素無關的圖像；容易對人體表面彎曲得厲害的部位及直接接觸不易耦合到的部位進行掃描。及直接接觸不易耦合到的部位進行掃描。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭.超聲波束的聚焦、發射與控制超聲波束的聚焦、發射與控制 、對線陣探頭實施多振元組合發射的原因、對線陣探頭實施多振元組合發射的原因線陣探頭換能器中單個振元的尺寸很小，則輻射面積也就相應很線陣探頭換能器中單個振元的尺寸很小，則輻射面積也就相應很小。例如，尺寸為小。例如，尺寸為10mm0.3mm0.5mm的振元，其輻射面積僅為的振元，其輻射面積僅為3mm2。振元有效面積小，對聲場特性造成

18、極為不利的影響。振元有效面積小，對聲場特性造成極為不利的影響。第一，輻射面積小，對超聲擴散角的影響。第一，輻射面積小，對超聲擴散角的影響。第二，幅射面積小，對超聲近場的影響。第二，幅射面積小，對超聲近場的影響。 由上述兩點可知，振元尺寸小，波束幅面積就小。幅射面積小既由上述兩點可知，振元尺寸小，波束幅面積就小。幅射面積小既使擴散角增大，又使近場區變短，從而導致分辨力和靈敏度指標的降使擴散角增大，又使近場區變短，從而導致分辨力和靈敏度指標的降低。為克服上述缺點，采用多振元組合發射，就是一個很好的辦法。低。為克服上述缺點，采用多振元組合發射，就是一個很好的辦法。所謂多振元組合發射，就是將若干個矩形

19、振元組合成一個陣，每次發所謂多振元組合發射，就是將若干個矩形振元組合成一個陣，每次發射時對陣內各振元同時激勵。由于多陣元組合發射，等效于單個振元射時對陣內各振元同時激勵。由于多陣元組合發射，等效于單個振元的寬度加大。振元等效寬度的寬度加大。振元等效寬度b的加大，既使波束的近場區增加，也使的加大，既使波束的近場區增加，也使遠長區的分辨力和靈敏度也得到一定程度的改善。另外，也便于對波遠長區的分辨力和靈敏度也得到一定程度的改善。另外，也便于對波束的電子聚焦和多點動態聚焦，從而改善整個探測深度范圍內的分辨束的電子聚焦和多點動態聚焦，從而改善整個探測深度范圍內的分辨力和圖像清晰度。這就是對線陣探頭實施多

20、振元組合發射的原因。力和圖像清晰度。這就是對線陣探頭實施多振元組合發射的原因。 第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭.超聲波束的掃描超聲波束的掃描 振元等效寬度振元等效寬度b的加大，既使波束的近場區的加大，既使波束的近場區增加，也使遠場區的分辨力和靈敏度也得到一定增加，也使遠場區的分辨力和靈敏度也得到一定程度的改善。另外，也便于對波束的電子聚焦和程度的改善。另外，也便于對波束的電子聚焦和多點動態聚焦，從而改善整個探測深度范圍內的多點動態聚焦，從而改善整個探測深度范圍內的分辨力和圖像清晰度。這就是對線陣探頭實施多分辨力和圖像清晰度。這就是對線陣探頭實施多振元組合發射的原因。振元組合發射的原因。

21、選用線陣各振元不同的工作次序和方式，會選用線陣各振元不同的工作次序和方式，會直接影響成像質量。由于振元不同順序的分組激直接影響成像質量。由于振元不同順序的分組激勵，也就形成不同的發射束掃描。目前勵，也就形成不同的發射束掃描。目前B超儀中超儀中常用的掃描方式有組合順序掃描、組合間隔掃描常用的掃描方式有組合順序掃描、組合間隔掃描和微角掃描等。和微角掃描等。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、組合順序掃描、組合順序掃描如下圖所示，設總振元數為如下圖所示，設總振元數為n，子振元數為子振元數為m(設設m=4)，則激勵順序，則激勵順序為：為：14，25，36，47。由。由圖可見，順序掃描是用電子開關順

22、序圖可見，順序掃描是用電子開關順序切換方式，將相鄰切換方式，將相鄰m個振元構成一個個振元構成一個組合，接入發射組合，接入發射/接收電路的振子，使接收電路的振子，使之分時組合輪流工作，產生合成超聲之分時組合輪流工作，產生合成超聲波束發射并接收。具體工作過程如表波束發射并接收。具體工作過程如表所示。這種順序掃描方法最簡單，雖所示。這種順序掃描方法最簡單，雖然它也使等效孔徑加大，波束變窄，然它也使等效孔徑加大，波束變窄，分辨力有所提高，但從表可知，此種分辨力有所提高，但從表可知，此種掃描聲束的線距等于振元間距，則圖掃描聲束的線距等于振元間距，則圖像質量不高。像質量不高。 是第幾次發射、接收？是第幾次

23、發射、接收？發射、接收哪些振元？發射、接收哪些振元？聲束中心位于何處？聲束中心位于何處？波束位移多大？波束位移多大？第一次第一次14振元振元2、3中間中間第二次第二次25振元振元3、4中間中間d第三次第三次36振元振元4、5中間中間d第四次第四次47振元振元5、6中間中間d第第n-3次次（n-m+1）n振元（振元（n-2）中間）中間d第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、組合間隔掃描、組合間隔掃描要提高圖像質量，必須縮小聲束的線距。在要提高圖像質量，必須縮小聲束的線距。在討論組合順序掃描時可以得到一種啟發：改變振討論組合順序掃描時可以得到一種啟發：改變振元組合方式是否可以減小聲束間的線距。下

24、述的元組合方式是否可以減小聲束間的線距。下述的間隔掃描只不過對順序掃描的一種改進，間隔掃間隔掃描只不過對順序掃描的一種改進，間隔掃描又分為描又分為d/2間隔掃描和間隔掃描和d/4間隔掃描兩種。間隔掃描兩種。 a、d/2間隔掃描間隔掃描 設總振元數為設總振元數為n，子振元組，子振元組合分為兩組：一組為合分為兩組：一組為m，一組為，一組為m+1。對其分組。對其分組間隔激勵。右圖中，間隔激勵。右圖中，m=5，m+1=6，分組激勵次，分組激勵次序為序為15，16，27，37，。這時可見聲。這時可見聲束間距為束間距為d/2，與組合順序掃描相比，線數增加，與組合順序掃描相比，線數增加1倍，使生成的圖像更加

25、清晰。其工作過程如表所倍，使生成的圖像更加清晰。其工作過程如表所示。示。 是第幾次發射、接收？是第幾次發射、接收？發射哪些振元？發射哪些振元？接收哪些振元？接收哪些振元？聲束中心位于何處？聲束中心位于何處？波束位移多少？波束位移多少？第一次第一次1515位于振元位于振元3中心中心第二次第二次1616位于振元位于振元3、4中間中間d/2第三次第三次2626位于振元位于振元4中心中心d/2第四次第四次2727位于振元位于振元4、5中間中間d/2第五次第五次3737位于振元位于振元5的中心的中心d/2第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭b、d/4間隔掃描 若要進一步的提高圖像的清晰度，可采用d/4

26、間隔掃描，如下圖。這種掃描方式與組合順序方式相比較，其線密度提高了4倍，見表。因此圖像質量得到進一步的改善。其缺點是，由于每次發射和接收振元的分組并不一定相同，因此收發控制電路就相對復雜些。 是第幾次發射、接收？是第幾次發射、接收？發射哪些振元？發射哪些振元？接收哪些振元？接收哪些振元？聲束中心位于何處？聲束中心位于何處？波束位移多少？波束位移多少？第一次第一次1313位于振元位于振元2的中心的中心第二次第二次1314位于振元位于振元23間間d/4處處d/4第三次第三次1324位于振元位于振元23間間d/2處處d/4第四次第四次1424位于振元位于振元23間間3d/4處處d/4第五次第五次24

27、位于振元位于振元3的中心的中心d/4第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭.聲束的聚焦聲束的聚焦要提高超聲探測器的靈敏度和分辨力，除了對線陣探頭實要提高超聲探測器的靈敏度和分辨力，除了對線陣探頭實施多振元組合發射之外，還需將探頭發射的超聲束在一定的深施多振元組合發射之外，還需將探頭發射的超聲束在一定的深度范圍內匯聚收斂，使之增強波束的穿透力和回波強度。度范圍內匯聚收斂，使之增強波束的穿透力和回波強度。 聲束聚焦通常分為兩類：聲學聚焦和電子聚焦。聲學聚焦又聲束聚焦通常分為兩類：聲學聚焦和電子聚焦。聲學聚焦又分為振元聲透鏡聚焦和平凸形聲透鏡聚焦；而電子聚焦又分為分為振元聲透鏡聚焦和平凸形聲透鏡聚焦

28、；而電子聚焦又分為發射電子聚焦和動態電子聚焦。到底采用何種聚焦方式，視不發射電子聚焦和動態電子聚焦。到底采用何種聚焦方式，視不同的應用場合而定。有些場合僅采用一種聚焦就滿足了要求，同的應用場合而定。有些場合僅采用一種聚焦就滿足了要求，有的場合同時用兩種聚焦。例如，線陣探頭通常在短軸方向采有的場合同時用兩種聚焦。例如，線陣探頭通常在短軸方向采用聲學聚焦，而在長軸方向采用了電子聚焦。用聲學聚焦，而在長軸方向采用了電子聚焦。、聲學聚焦：聲學聚焦與光學聚焦的基本原理相似。光、聲學聚焦：聲學聚焦與光學聚焦的基本原理相似。光學聚焦要用透鏡，聲學聚焦用聲透鏡。聲透鏡是利用聲波經過學聚焦要用透鏡，聲學聚焦用聲

29、透鏡。聲透鏡是利用聲波經過聲速不同的介質時會產生折射的原理而制成的聚焦元件。聲速不同的介質時會產生折射的原理而制成的聚焦元件。 第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭、電子聚焦、電子聚焦原理：用一組相鄰振元組合工作。原理：用一組相鄰振元組合工作。a、發射時：各振元的激勵信號相位按二次曲線變化，使發射超聲、發射時：各振元的激勵信號相位按二次曲線變化，使發射超聲經空間疊加后，合成超聲波束產生會聚。經空間疊加后，合成超聲波束產生會聚。b、各振元的接收信號相位按同樣變化，使接收信號經電路疊加后，、各振元的接收信號相位按同樣變化，使接收信號經電路疊加后，接收靈敏區域產生會聚。接收靈敏區域產生會聚。改變相

30、位二次曲線變化曲率，可以改變會聚焦距。二次曲線常為圓改變相位二次曲線變化曲率，可以改變會聚焦距。二次曲線常為圓弧線。弧線。無偏向有聚焦發射無偏向有聚焦發射無偏向有聚焦接收無偏向有聚焦接收第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭3、發射聚焦和接收聚焦的異同及連接：、發射聚焦和接收聚焦的異同及連接： （1一樣：信號相位二次曲線變化延一樣：信號相位二次曲線變化延遲。遲。 （2不同：不同： 發射聚焦：超聲空間疊加，合成發射聚焦：超聲空間疊加，合成超聲聚焦。超聲聚焦。 接收聚焦：信號電路疊加，靈敏接收聚焦：信號電路疊加，靈敏范圍聚焦。范圍聚焦。第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭4、電子聚焦的延遲量、電

31、子聚焦的延遲量 電子聚焦的焦距長短，取決于被激勵電子聚焦的焦距長短，取決于被激勵的陣元數目、激勵脈沖的延遲時間以及的陣元數目、激勵脈沖的延遲時間以及換能器的工作頻率和間隔距離等。通常換能器的工作頻率和間隔距離等。通常焦距越長，被激勵的陣元越多，延遲時焦距越長，被激勵的陣元越多，延遲時間亦增加。間亦增加。 以右圖為例來進一步分析電子聚焦以右圖為例來進一步分析電子聚焦的工作過程。的工作過程。假定將要發射的一組陣元數假定將要發射的一組陣元數m=8，若從，若從兩端向中心逐步增加延遲時間，則合成兩端向中心逐步增加延遲時間，則合成波面呈凹形弧面近似二次曲線凹面），波面呈凹形弧面近似二次曲線凹面），這如同凹

32、面鏡一樣，在焦距處形成聲束這如同凹面鏡一樣，在焦距處形成聲束聚焦。聚焦。設設1、2、3號振元距線陣中心距離分別為號振元距線陣中心距離分別為L1、L2、L3；焦距；焦距F=35mm，相鄰兩振，相鄰兩振元的間距元的間距d=0.5mm，由圖可得：，由圖可得：L1=3.5d=3.50.5=1.75(mm)L2=2.5d=2.50.5=1.25(mm)L3=1.5d=1.50.5=0.75(mm)第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭則第1號振元與第2振元的聲程差第1號振元與第2號振元聲線長度差為：S1=同理可得 S2=0.01428mm S3=0.007142mm 212LF)mm(.LF021410

33、25135751352222222由聲程差可以算出各相差延時量0若超聲波在人體組織內傳播的平均速度為c=1540m/s，則可求得第1號振元與第2號振元的相差延時量1 ns91310s00001390201015400214103311.cSns27922.cSns64433.cS同理：第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭 由于電子聚焦是對各振元采用延時激勵，接收回波時各由于電子聚焦是對各振元采用延時激勵，接收回波時各振元收到的回波本身就存在相應的相位差，在接收回路中要振元收到的回波本身就存在相應的相位差，在接收回路中要得到同相合成，必須在接收電路上采取與發射端一樣的延時得到同相合成，必須在接

34、收電路上采取與發射端一樣的延時補償。即，接收回路中各線上也要設置和發射電路一樣的延補償。即，接收回路中各線上也要設置和發射電路一樣的延時量相等的延遲線。時量相等的延遲線。 發射順序發射順序發射振元發射振元激勵脈沖延遲量（激勵脈沖延遲量（nsns）第一次發射第一次發射第第1 1號振元和第號振元和第8 8號振元號振元0 0第二次發射第二次發射 2 7 2 71 1=13.9=13.9第三次發射第三次發射 3 6 3 61 1+2 2=23.17=23.17第四次發射第四次發射 4 5 4 51 1+ +2 2+ +3 3=27.81=27.81發射振元與相應的激勵脈沖延遲量發射振元與相應的激勵脈沖延遲量 第三章第三章:醫用超聲探頭醫用超聲探頭5、動態電子聚焦、動態電子聚焦 為了在整個探測深度的范圍內波束都能良好的會聚，則必須使發射為了在整個探測深度的范圍內波束都能良好的會聚，則必須使發射波的焦距可變，這就是所謂的動態電子聚焦。由于發射波的焦距是隨發射波的焦距可變，這就是所謂的動態電子聚焦。由于發射波的焦距是隨發射激勵脈沖的不同延時而改變，因此，改變激勵脈沖的延時，就可調節焦距，激勵脈沖的不同延時而改變，因此，改變激勵脈沖的延時，就可調節焦距，從而獲得動態電子聚焦。從而獲得動態電子聚焦。 動態電子聚焦又可分為等速動態電子聚焦和全深度分段動態電子聚動態電子聚焦又可分為等速