1、B超探头,知识讲解,B超探头的工作原理B超探头的分类B超探头组件的构成探头使用注意事项B超探头参数B超生产厂家,B超探头的常见故障B超探头问题的常见判定方法探头组件的故障分析及维修十. 探头的维护保养,目录：,一、 B超探头的工作原理,超声诊断仪是通过探头产生入射超声波（发射波）和接收反射超声波（回波）的，它是诊断设备的重要部件。而超声探头的任务是就是将电信号变换为超声波信号或相反地将超声波信号变换为电信号。目前探头可以发射和接收超声，进行电声、信号转换，能够将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。超声探头就是利用这一
2、工作原理制成。,既然探头能够将电能转换成超声波，那这一原理又是怎样的呢？,担任这一重要任务的硬件是探头内部组成部分的晶片，在通电状态下 ，它能产生弹性形变，从而产生超声声波；相反情况下，当超声声波通过晶片时，又能引起它产生弹性形变，继而引起电压的变化，最后通过信号处理板对相应电信号变化的处理来完成被探测物的图像探查。这一处理过程称之为压电效应。,压电效应泛指晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性，此现象为 法国物理学者居里兄弟于1880 年所发现，故也称居里效应。 具有压电效应性质的晶体,称为压电晶体。,压电效应：,目前常用于超声探头的晶体片有锆酸铅、钛酸钡、石 英、硫酸锂等人工或天然晶
3、体 。钛酸钡及锆酸铅是在高温下烧结的多晶陶瓷体 ，把毛坯烧结成陶瓷体后，经过适当的研磨修整 ，得到所需的几何尺寸，再用高压直流电场极化后,就具有压电性质，成为换能器件。,压电效应又分为正压电效应和逆压电效应。,1、正压电效应 在晶体或陶瓷的一定方向上，加上杌械压力，使其变形，晶体或陶瓷的两个受力面上，产生符号相反的电荷；变形方向相反，两面的电荷极性随之变换电荷密度同施加的机械力成正比这种因机械力作用而激起表面的电荷效应，称为正压电效应,逆压电效应 在晶体或陶瓷表面沿轴方向施加电压，在电场作用下引起几何应变，电压方向改变，机械应变方向亦随之改变，形变与电场成比例。这种因电场作用而引起的形变效应，
4、称为逆压电效应。超声诊断仪探头在发射超声波时是逆压电效应。接收超声回波时产生压电效应,晶体和陶瓷片因切割方位和几何尺寸的不同， 产生机械振动的固有频率也不 同,当外加的交变电压的频率与固有频率一致时， 产生的机械振动最强;当外加的 机械力的频率与固有频率一致时，所产生的电荷也最多。在超声波诊断仪中激励 脉冲的频率必须与探头的固有频率相同。,二、B超探头分类,（一） 超声探头可以从以下不同方面来分类：,按诊断部位分类：有眼科 探头、心脏探头、腹部探头、颅脑探头、腔内探头和儿童探头等之分；,按应用方式分类: 有体外探头、体内探头、穿刺活检探头之分;,按探头中换能器所用振元数目分类: 又有单元探头和
5、多元探头之说;,按波束控制方式分类: 则有线扫探头、相控阵探头、机械扇扫探头和方阵探头等;,按探头的几何形状分类: 用在不同诊则有矩形探头、柱断部位的各形探头、弧形探类超声探头(又称凸形)、 圆形探头等。,注： 通常工作中，习惯使用较多的是按、 3种方式分类,（二） 一般常见的B超探头 1、凸阵探头 3.5MHz 2、线阵探头 3.5MHz 3、高频线阵 7.5MHz 4、腔体探头 6.5MHz 5、心脏探头 3.2MHz 6、相控阵探头 3.0MHz 7、三维探头 3.5MHz,凸阵探头,线阵探头,腔体探头,高频线阵,( 三 ） 动物探头 1、微凸探头 3.2MHz和 5.0MHz 2、腔体
6、探头 6.5MHz 3、线阵探头 5.0MHz和7.5MHz,（四） 常见扫描图形,线阵式,扇形式,凸阵式,三、B超探头组件的构成,探头组件的构成,1.插头组件,2.探头,3.电缆线,晶片声透镜匹配层吸声块支撑架声头外壳,1.插头组件,探头组件是通过插头与B超机连接的，而插头的连接由里面的插针与B超机的插座相连接的，常见的插针数量有：24P 、96P 、 156P 、 260P 等等。,2.探头,其探头结构组成中，晶片、吸声块、匹配层、吸声块是比较重要的部分。,晶片是探头中最重要的部件，用于接收电脉冲产生机械超声振动，完成声电和电-声转换工作。其几何形状和尺寸是根据诊断要求来设计的，上、下电极
7、分别焊有一根引线，用来传输电信号; 探头中一般有多个晶片构成，有的将振子沿直线排列为一行，组成线阵探头；有的将振子沿弧形排列，构成凸阵探头；有的将振子成矩阵排列，构成矩阵探头等多种多元超声换能器。,吸声块会聚或发散声波的声学元件。声波通过声速不同的媒质的界面时发生折射而改图形的光流分布变传播方向，这就可能使声波会聚或发散，会聚作用称为声聚焦。声透镜材料的选择大致可以从三方面考虑，首先是声速高于周围媒质的声速，这样焦距短，以减小像差和传播损失；二是声阻抗率与周围媒质匹配，以减小反射损失；三是声衰减小，以减小插入损失。常用的声透镜材料及其特性如下表所示。,匹配层处于声透镜和晶片阵列之间。由于声透镜
8、同时与晶体振元和人体接触，两者的声阻抗差别甚 6 2 大压电晶体振元的阻抗 Zf(2035)10 kgs m ，人体组织的阻抗 Ze(1.581.7)106 ? kgsm2，难于使声透镜的特性阻抗同时与两者匹配 。超声经不 同阻抗界面传播 ，将产生反射，会 增加能量损耗并影响分辨力， 因此，往往需要采用匹配层来实现探头与负载之间的匹配。对匹配层除厚度与声阻抗的要求外，还要求其声阻尼要小，以减小对超声能 量的损耗。在工,吸收块又称为吸声块。用于衰减并吸收压电振子背向辐射的 超声能量，使之不在探头中来回反射而使振 子的振铃时间加长，因此要求垫衬具有较大的衰减能力，并具有与压电材料接近的声阻抗，以使
9、来自压电振子背向辐射的声波全部进入垫衬中并不再反射回到振子中去。 吸声材料一般为环氧树脂加钨粉，或铁氧体粉加橡胶粉配合而成。,艺上应保证其同时与晶体振元和声透镜接触良好。 匹配层材料通常也采用环氧加钨粉配制。,声头外壳,晶片,注：在不同型号的B超，可能会将信号处理板集成在B超探头组件里。如果该信号处理部分集成在B超机里面，则探头组件无须再加信号处理板，否则探头组件处要加信号处理板，而有的集成在探头里，有的则集成在插头里。,信号处理板,3.电缆线,常见的电缆线有：48芯、84芯、198芯 264芯等。,四、使用注意事项,B超探头首先是属于B超诊断系统的，所以使用时必须连接到诊断系统中去才能正常工
10、作，此时要注意的是：连接探头前是在断电关机下进行 ；当其从主机上插拔探头前，也必须先把主机电源切断。,1、断电插拔。,假如该操作是在开机通电的情况下进行，探头的插拔会因为反复接触导通与断开而快速老化而影响寿命，甚至会因电流的多次瞬间导通而产生强大的电流而烧坏探头内的线材或者芯片等。,B超探头是B超机的重要核心部件，在使用过程中严禁敲打、跌落、碰撞。,2、禁止撞击。,探头不用时应放入机器的探头保护盒中，保护盒中应保持干燥和清洁。,3、保持干燥、洁净环境。,使用合格的超声耦合剂，严禁含油或含其它化学溶剂成分。,4、试用合格的耦合剂。,探头使用结束后须经清洁处理，探头表面可用软布浸水清洗，不可用硬纸
11、等擦洗 ,否则易损坏探头的声透镜。,5、软物擦拭清洁。,6、避免外界仪器的震动损坏。,探头结构是非水密的 ，一旦有液体浸入探头内部 ，有可能造成内部线材的短路 ，或 一些 pcb板的烧坏，从而造成诊断系统的不能正常工作。所以，当我们使用超声探头时，都不允许任何液体浸没探头下方接缝线。,7、禁止浸入液体。,8、避免在强电磁干扰的地方使用。,有的信号处理板集成在探头组件里，当在强电磁干扰的环境里使用，容易造成显示图像干扰。所以在使用的时候，尽量避免在强电磁干扰的地方使用。,五、 B超探头参数,1、曲率半径（mm）,曲率半径是指由探头的晶片阵列构成弧线的最大内切圆半径，如右图。,R60 R50 R4
12、0 R7 R20 R13 R10 等,常见的探头曲率半径如下：,矩形线阵探头,注：矩形线阵探头的晶片阵列是呈直线排列的，起内切圆半径是任意值，但我们一般认为其曲率半径为无穷大，如右图所示。,2、阵元数 阵元数量 探头型号举例 64 L39 72 UST-934N-3.5 80 C36 96 E6509 106 VA57R-0375 112 R40/112 128 3.5C 156 UST-984-5 192 CA621 256 L12-5 11-3L,3、常见B超探头的适用范围,、凸阵探头的使用范围：腹部、胸腔、妇科、胃、肾、心等。,、微凸阵探头的适用范围：腹部、小动物、肾、新生儿组织及器官等
13、。,、线阵探头的适用范围：皮肤表面、甲状腺、胸、血管等。,六、B超生产厂家,（一）国外B超厂家 GE SIEMENS（西门子） HITACHI （日立） PHILIPS（飞利浦） MEDISON （麦迪逊） TOSHIBA （东芝） ALOKA (阿诺卡) SHIMADZU （日本岛津） HONDEX（海马） ESAOTE （意大利百胜） PIE （荷兰的一个公司）,GE,（二）国内的B超厂家 汕超 海鹰 恩普 开立 祥生 天惠华 蓝韵 先锋 索尼克 旭康 创新 威尔德 美科 凯信 理邦 迈瑞,Chinese Brands,七、B超探头的常见故障,1、外观不良（直接观察有无破损） 、最外声透镜
14、破损，会导致耦合剂进入探头 内 部，从而影响探测范围，甚至测不出图像。 、声透镜声透镜起泡造成凸凹不平时，则会导 致使用时必须用力往下按才能测到图像。 、探头最前端声透镜是会聚或发散声波的声学 元件，当声透镜脱落时，肯定导致不能探测。,2、B超显示区有暗道 B超探头里信号没有输入输出，会导致显示区有暗道，可能有以下原因：,探头的晶片中的某一个振片坏掉。传送信号的电缆线断掉。信号板铜皮线路或过孔由于某种原因不通。信号板芯片虚焊或烧坏等等。,3、显示图像模糊,探头本身的自然损耗。是因为探头都有一定的使用期限，超过使用期限后，就可能发生衰老、变质、绝缘降低和机械磨损等现象，严重的甚至完全失效、漏电等
15、，造成故障。,探头的使用环境较差。主要是环境温度、湿度，空气中含腐蚀性气体和灰尘，探头受到强烈振动，电源电压波动过大，这些都可能引发仪器故障。,探头屏蔽线及地线没接地或断了，导致机器受干扰。B超探头所采用的电缆是质量要求很高的多芯高屏蔽电缆，做工十分精细，电缆内导线严密，多的有上百根，似发丝粗细。由于探头多方位的使用，电缆的弯曲、扭转使得电缆的外保护区绝缘层会破皮、断裂、露出了里面的信号线，屏蔽层的破坏、断线，图像就会产生干扰的波纹和缺损，继而导致图像显示模糊。,八、B超探头问题的常见判定方法,1、上机人体实测法,开机前将B超探头组件与B超诊断仪连接并固定（探头与诊断仪的连接及拆卸必须在关机状
16、态下进行），运行机器，把探头放置在观察区，观看显示器上显示区图像的情况，再进行相应的处理方案。,3、幅值观察法,这种测试方法是利用专门的设计工装。这种工装在测试时，将探头接在该专用测试工装上，而其连于PC机，打开其测试的相关配套软件，可直观地根据显示的电容值区域，来判定探头的故障原因。,2、电容表法,根据不同厂家机型的探头定义图，测量各个振元插针引脚对地的电容值，看其是否在规定的容值内。,如下图，就是利用专门的工装，从电脑上形象直观的可以看出电容的幅值大小。,图中为109损坏，138、139因老化而容值过大。,4、示波器测量法,利用示波器的测量方法同电容表法测试原理一样，也是根据示波器来测量各
17、振元插针对地的电容值 ，再根据相应正常值得对比表判定。,九、探头组件的故障分析及维修,在上面几章里，我们已经对探头组件常见几类故障原因（晶体故障、透镜故障、护套损坏、外壳损坏、电缆线外漏和电路板烧坏）有了简单的介绍，那么当我们维修时，也是从这几个方面进行检查修复。,B超探头内部多数采用的是压电晶 体，长期使用后会造成晶体自然老化，不规范的使用或摔、碰等外力击打会造成探头晶体的损伤，晶体损伤后，B超检测仪检测出来的图像就会出现信号衰减、图像中有黑影、黑条、干扰、缺损等盲区，严重时图像则会“失明”，这些都会造成医生无法诊断，影响诊断质量。,1、晶体故障分析及维修,这类的故障是由B超探头晶片短路 导
18、致的。晶片的短路可通过测量晶片的供电电压来判断，若某一晶片或晶片组的供电电压较其它的为低，则可判断该晶片或晶片组内有短路。更换相应的晶片或晶片组，使得探头恢复以前的特性，干扰消失。,2、电缆线的故障分析及维修,B超探头所采用的电缆是质量要求 很高的多芯高屏蔽电缆，做工十分精细，电缆内导线严密，多的有上百根，似发丝粗细。由于探头多方位的使用，电缆的弯曲、扭转使得电缆的外保护区绝缘层会破皮、断裂、露出了里面的信号线，屏蔽层的破坏、断线，图像就会产生干扰的波纹和缺损。,由于探头受到外力影响或操作人 员使用有误，探头位置长期放置不当导致电缆线内部导线断裂。打开外层皮套，将总的屏蔽线横向划开，挑出幽裂线
19、，焊好后，用透明胶带缠上一层，用万用表测量其是否导通，导通后，将此根导线的屏蔽接好并缠好胶带。如果多根断裂，方法同上。试机，一切正常后将最外层的总屏蔽线焊好，外层皮套用高压电缘塑料胶带作固定，这样，你的探头就可以长时间继续使用了。,3、透镜故障的检修,声透镜是B超探头上部接触人 体的胶状专业物质 ，长期使用之后会造成声透镜自然磨损、划痕、开裂、腐蚀、脱胶、起泡等破损，尤其是因耦合剂进入下层造成的腐蚀，不仅会造成伪影等盲区，造成医生的误诊，严重的会损伤B超探头晶体或造成漏电，危及病人的身体，给病人和机器带来伤害。,用液体硅胶注入脱胶处并赶出 气泡，用纱布带用力将探头绑紧放置24小时后松绑，故障消
20、失，探头恢复正常使用。证明该故障是由声透镜层与匹配层之间脱胶所致。在处理这种故障时，使用液体硅橡胶作探头声透镜的修补材料以及声透镜层与匹配层之间的粘合材料，实践证明效果良好。,B超探头护套是B超探头与电缆线 连接处起加固作用的胶套，B超探头护套重要的作用是防止电缆直角折压。长期使用会造成护套的断裂，脱落和缺失，从而会造成电缆折断，影响图像。,4、护套、外壳及电路板损坏的分析与维修,B超探头因长期使用会造成壳体开裂老化，或因为人为的因素如摔、碰而变形，这时由于破坏了探头外壳的屏蔽质量，会造成图像干扰、不清，严重时会从前端出现感应电流，危及病人身体。,在某些情况下，B超机在开机装卸探头或电路打火的
21、时候，会使探头内电路板、高压开关烧坏，对图像产生较大的影响，如图像干扰、无图像、缺图像等现象。,护套、外壳及电路板的损坏，维 修时常常更换受损的护套、外壳即可，而电路板的维修会相对比较麻烦一些，需要使用万用表或示波器等测量仪器，来判定具体的哪一个元器件或芯片损坏，再将损坏的元器件更换下来，焊接上相应类型的元器件。,十、探头的维护保养,B超探头是超声诊断仪的关键部件，直接影响图像的质量 和诊断的效果，而其使用频繁，因此造成损坏的可能性非 常的大，又因为B超探头价格比较贵，因此要重视预防性 维护保养，预防性维护保养是一项经常性细致的工作，做 得好，做得认真，做得严格，可以减少很多故障的发生。 在超探头出现的很多故障中，除了探头本身的自然损耗必 须更换新探头之外 ，探头的使用环境较差以及人为故障 等等，这些因素引起的故障都是可以通过预防性维护保养 来避免的，不可等到有故障了才去想到维护保养。,医疗器械维修联盟,B超探头讲义,微信订阅号 MedicalServices,
