超声仪器构成与成像原理简介

大家好，我是超声科班医生，欢迎来到班哥说超声，今天，我们来聊聊超声仪器与成像。

我们常用的超声仪器主要有哪些部件呢，超声仪器主要由三大部件构成，包括主机、显示器及换能器（也就是我们常说的探头），而探头是超声仪器的一个主要组成部分，它通过电缆与仪器的其他部分包括显示器和主机相连接。我们在做超声检查时，需要将探头放置于皮肤上，并确定所要检查的结构与切面。那么，超声成像的主要原理是什么呢，首先，我们要明白超声成像是利用超声波在组织中被反射回探头的回波信号进行成像而不是电离辐射，这点有别于X线、CT等其他影像学检查。超声仪器通过探头晶片的压电效应使电信号和超声波信号相互转换。超声仪器先将电信号发送至探头，后探头将电信号转化为声波。通过探头与皮肤之间的耦合剂（就是我们平时做超声检查时涂在探头和皮肤之间的那层粘稠液体），通过耦合剂，超声波可传播至软组织内。超声波进入软组织遇到各组织之间的界面后，一些超声波被反射后，返回至皮肤表面和探头内，继而转化为电信号而用于超声成像。当界面两侧的软组织声阻抗差别较大时，声波反射信号较多而产生较亮的回声，回声强度与声阻抗差成正比。如声波垂直于所检查物体的表面，其反射回探头的声波要强于不垂直时。除了反射，声波还可以被吸收及在软组织界面间发生折射。探头频率较高或组织黏度较大时，声波的吸收会增多，以上这些因素造成回波信号的衰减。超声成像时一个重要的参数为探头的频率，频率的高低决定着图像的质量。探头的频率为所产生超声波的频率，单位为兆赫兹(MHz)。探头的频率越高，图像的分辨率越高。然而，由于声束被组织吸收，频率高时，声束的穿透力就下降。相反，探头频率较低时，穿透力会增加，可显示较深的组织结构，但图像的分辨率相对减低。超声探头可分为线阵探头和凸阵探头(图1)。

图1:线阵探头扫查肘关节

线阵探头的声波发射时声束呈平行线状。此种发射方式非常适合用于检查肌骨系统中呈多条线状排列的结构，如肌腱，神经等，可避免伪像。有时也应用凸阵探头。凸阵探头对于较深的组织可增加显示视野。

凸阵探头

而小的足印式的线阵探头则可用来检查手部、足踝部等，因为过大的探头有时难以很好地与检查部位的皮肤进行完全接触(图2)。

图2:足印式线阵探头扫查踝关节

那么，如何选择合适的超声仪器呢，不同的仪器因体积、功率、分辨率和价格不同而不同，这些因素相互关联。例如，超声仪器体积较大时，其功率往往也较大，成像功能也较多，可支持多个探头，包括能产生高分辨率图像的高频探头。

大型超声仪器

而小的便携式超声仪器应用则较为方便，其体积有的甚至比笔记本电脑还小。

便携式超声仪

尽管这些便携式超声仪器的价格比大的超声仪器便宜，但其图像分辨率和临床应用也可能会略逊一筹。目前最小的超声仪器为手持式超声设备，但其探头选择较为局限，功能也相对较为简单。

手持式超声仪

随着技术的进步，这些仪器设备之间的差别逐渐缩小，表现为便携式超声仪器的功能越来越强大，而大型超声设备的体积逐渐变小。因此，我们选择超声仪器时要考虑仪器的应用方法、可检查的部位、仪器的便携性和超声仪器的功能。