超声探头是超声诊断仪的核心部件，其功能类似于B超设备的"眼睛"，通过发射超声波束并接收组织反射的回波信号，实现对人体组织的探查。作为连接人体与诊断设备的关键中介，探头在超声成像过程中发挥着不可替代的作用。

超声探头的工作原理

超声探头的核心功能是实现电信号与超声波信号的双向转换。其工作原理基于压电效应：当主机输送电信号时，探头内的压电晶片产生机械振动，发射超声波；当接收组织反射的超声波时，晶片又将其转换为电信号传回主机处理成像。这一过程类似于自然界中蝙蝠或鲸鱼利用声波回声定位的机制，通过电-声-电的转换循环，最终在显示器上呈现出人体组织的超声图像。

超声探头的组成

探头的组成主要由晶片、声透镜、匹配层、吸声块、支撑架、声头外壳。

那么探头最主要的部分是什么呢?

超声探头的核心组件是压电晶片，压电晶片可分为天然和人造两种。石英晶体是一种天然压电料，但价格昂贵，性能指标一致性不好。目前使用压电材料基本上都是人造压电晶体，采用具有压电特性的单晶或多晶材料制成。压电晶片发挥着能量转换器的作用，能够实现电能与声能的双向转换——既可以将主机发出的电信号转化为超声波发射到人体组织，又能将反射回来的超声回波重新转换为电信号传回主机处理成像。探头通过专用连接器与超声主机对接，常见的接口规格包括24针、96针、156针和260针等多种型号，这些精密插针确保探头与主机之间信号传输的可靠性。

超声探头的分类

按扫描方式分类

1. 机械式探头

原理：通过机械运动（如旋转或摆动）使单个或多个换能器晶片移动，实现声束扫描。

特点：结构简单，成本较低，但存在机械磨损问题；扫描速度较慢，适用于早期B超设备。

应用：早期超声诊断仪，如机械扇形扫描探头。

2. 电子式探头

原理：采用电子控制多个阵元（晶片）的发射和接收顺序，实现声束的电子偏转与动态聚焦。

特点：无机械运动，扫描速度快，成像稳定；可支持多种成像模式（B超、M超、多普勒等）。

应用：现代超声设备的主流探头类型，如相控阵探头、线阵探头等。

3.按阵元排列方式分类

先解释下阵元是什么？

阵元就是上述探头组成中的独立压电晶体单元，虽然探头外观是一个整体，但内部实际上是由数十至数百个微型阵元排列组成的阵列。每个阵元需要独立的发射/接收电路进行控制，这些电路即构成系统的物理通道。例如：128阵元探头通常对应128个发射通道和128个接收通道。

（图：一个最简单的超声系统，4发射通道，4接收通道）

1. 线阵探头（Linear Array）

结构：阵元呈直线排列，声束平行发射，形成矩形扫描区域。

特点：高频（518MHz），分辨率高，但穿透深度较浅；适用于浅表器官检查。

应用：甲状腺、乳腺、肌肉骨骼、血管超声等。

2. 凸阵探头（Convex Array / Curved Array）

结构：阵元呈弧形排列，声束呈扇形扫描，视野较宽。

特点：中低频（28MHz），穿透力强，适合深部器官成像；图像边缘可能存在一定畸变。

应用：腹部（肝、胆、胰、肾）、妇产科（经腹超声）、泌尿系统检查。

3. 相控阵探头（Phased Array）

结构：小尺寸阵元，通过电子延迟控制实现声束偏转。

特点：低频（15MHz），穿透力强，但分辨率较低；适用于狭小空间成像（如肋间心脏检查）。

应用：心脏超声（超声心动图）、颅脑超声（经颅多普勒）。

4. 矩阵探头（Matrix Array）

结构：二维阵列（如16×16或32×32阵元），支持三维/四维成像。

特点：多平面扫描，可实时重建三维图像；成本高，主要用于高端设备。

应用：胎儿四维超声、心脏三维成像。

5. 环阵探头（Annular Array）

结构：阵元呈同心圆排列，可动态聚焦。

特点：声束聚焦能力强，图像质量高，但制造复杂。

应用：眼科超声、高精度介入超声。

4.按频率范围分类

超声探头的频率直接影响穿透深度和分辨率，一般遵循 “高频高分辨率，低频高穿透” 的原则。

5.按临床应用分类

1. 通用型探头

凸阵探头（35MHz）：腹部、盆腔检查。

线阵探头（715MHz）：浅表器官、血管超声。

2. 心脏专用探头

相控阵探头（25MHz）：经胸超声心动图（TTE）。

经食管探头（TEE）：高频微型探头，用于精细心脏结构评估。

3. 腔内探头

经阴道探头（510MHz）：妇科疾病、早孕检查。

经直肠探头（510MHz）：前列腺癌筛查。

4. 介入与手术探头

术中探头：无菌设计，用于手术导航。

穿刺引导探头：带穿刺架，精准引导活检或治疗。

5. 便携式与掌上探头

无线手持探头：连接手机/平板，用于急诊、基层医疗。

POCUS（床旁超声）探头：便携式设备，适合ICU、救护车使用。

特殊功能探头

1. 多频探头（Multifrequency）

支持频率切换（如3.5MHz/5MHz），适应不同深度需求。

2. 谐波成像探头

优化二次谐波接收，减少噪声，提高图像清晰度。

3. 4D超声探头

矩阵阵列设计，支持实时三维动态成像（如胎儿四维超声）。

未来发展趋势

1. 更高频率与更小尺寸：超高频探头（>50MHz）用于皮肤及显微成像。

2. AI智能探头：集成AI算法，自动优化图像并辅助诊断。

3. 无线化与云端连接：5G远程超声会诊技术普及。

4. 新型材料应用：压电复合材料（如PMNPT）提升换能效率。

医用超声探头的分类涉及扫描方式、阵元排列、频率范围及临床应用等多个维度。选择合适的探头需综合考虑 检查部位、深度需求及图像质量要求。随着技术进步，超声探头正朝着 更高分辨率、智能化、便携化 方向发展，为精准医疗提供更强大的工具。