B超探頭講解與維修.ppt

B超探頭 知識講解 B超探頭的工作原理B超探頭的分類B超探頭組件的構(gòu)成探頭使用注意事項B超探頭參數(shù)B超生產(chǎn)廠家 B超探頭的常見故障B超探頭問題的常見判定方法探頭組件的故障分析及維修十 探頭的維護(hù)保養(yǎng) 目錄 一 B超探頭的工作原理 超聲診斷儀是通過探頭產(chǎn)生入射超聲波 發(fā)射波 和接收反射超聲波 回波 的 它是診斷設(shè)備的重要部件 而超聲探頭的任務(wù)是就是將電信號變換為超聲波信號或相反地將超聲波信號變換為電信號 目前探頭可以發(fā)射和接收超聲 進(jìn)行電聲 信號轉(zhuǎn)換 能夠?qū)⒂芍鳈C(jī)送來的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l振蕩的超聲信號 又能將從組織臟器反射回來的超聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖@示于主機(jī)的顯示器上 超聲探頭就是利用這一工作原理制成 既然探頭能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成超聲波 那這一原理又是怎樣的呢 擔(dān)任這一重要任務(wù)的硬件是探頭內(nèi)部組成部分的晶片 在通電狀態(tài)下 它能產(chǎn)生彈性形變 從而產(chǎn)生超聲聲波 相反情況下 當(dāng)超聲聲波通過晶片時 又能引起它產(chǎn)生彈性形變 繼而引起電壓的變化 最后通過信號處理板對相應(yīng)電信號變化的處理來完成被探測物的圖像探查 這一處理過程稱之為壓電效應(yīng) 壓電效應(yīng)泛指晶體處于彈性介質(zhì)中所具有的一種聲 電可逆特性 此現(xiàn)象為法國物理學(xué)者居里兄弟于1880年所發(fā)現(xiàn) 故也稱居里效應(yīng) 具有壓電效應(yīng)性質(zhì)的晶體 稱為壓電晶體 壓電效應(yīng) 目前常用于超聲探頭的晶體片有鋯酸鉛 鈦酸鋇 石英 硫酸鋰等人工或天然晶體 鈦酸鋇及鋯酸鉛是在高溫下燒結(jié)的多晶陶瓷體 把毛坯燒結(jié)成陶瓷體后 經(jīng)過適當(dāng)?shù)难心バ拚?得到所需的幾何尺寸 再用高壓直流電場極化后 就具有壓電性質(zhì) 成為換能器件 壓電效應(yīng)又分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng) 1 正壓電效應(yīng)在晶體或陶瓷的一定方向上 加上杌械壓力 使其變形 晶體或陶瓷的兩個受力面上 產(chǎn)生符號相反的電荷 變形方向相反 兩面的電荷極性隨之變換 電荷密度同施加的機(jī)械力成正比 這種因機(jī)械力作用而激起表面的電荷效應(yīng) 稱為正壓電效應(yīng) 逆壓電效應(yīng)在晶體或陶瓷表面沿軸方向施加電壓 在電場作用下引起幾何應(yīng)變 電壓方向改變 機(jī)械應(yīng)變方向亦隨之改變 形變與電場成比例 這種因電場作用而引起的形變效應(yīng) 稱為逆壓電效應(yīng) 超聲診斷儀探頭在發(fā)射超聲波時是逆壓電效應(yīng) 接收超聲回波時產(chǎn)生壓電效應(yīng) 晶體和陶瓷片因切割方位和幾何尺寸的不同 產(chǎn)生機(jī)械振動的固有頻率也不同 當(dāng)外加的交變電壓的頻率與固有頻率一致時 產(chǎn)生的機(jī)械振動最強(qiáng) 當(dāng)外加的機(jī)械力的頻率與固有頻率一致時 所產(chǎn)生的電荷也最多 在超聲波診斷儀中激勵脈沖的頻率必須與探頭的固有頻率相同 二 B超探頭分類 一 超聲探頭可以從以下不同方面來分類 按診斷部位分類 有眼科探頭 心臟探頭 腹部探頭 顱腦探頭 腔內(nèi)探頭和兒童探頭等之分 按應(yīng)用方式分類 有體外探頭 體內(nèi)探頭 穿刺活檢探頭之分 按探頭中換能器所用振元數(shù)目分類 又有單元探頭和多元探頭之說 按波束控制方式分類 則有線掃探頭 相控陣探頭 機(jī)械扇掃探頭和方陣探頭等 按探頭的幾何形狀分類 用在不同診則有矩形探頭 柱斷部位的各形探頭 弧形探類超聲探頭 又稱凸形 圓形探頭等 注 通常工作中 習(xí)慣使用較多的是按 3種方式分類 二 一般常見的B超探頭1 凸陣探頭3 5MHz2 線陣探頭3 5MHz3 高頻線陣7 5MHz4 腔體探頭6 5MHz5 心臟探頭3 2MHz6 相控陣探頭3 0MHz7 三維探頭3 5MHz 凸陣探頭 線陣探頭 腔體探頭 高頻線陣 三 動物探頭1 微凸探頭3 2MHz和5 0MHz2 腔體探頭6 5MHz3 線陣探頭5 0MHz和7 5MHz 四 常見掃描圖形 線陣式 扇形式 凸陣式 三 B超探頭組件的構(gòu)成 探頭組件的構(gòu)成 1 插頭組件 2 探頭 3 電纜線 晶片聲透鏡匹配層吸聲塊支撐架聲頭外殼 1 插頭組件 探頭組件是通過插頭與B超機(jī)連接的 而插頭的連接由里面的插針與B超機(jī)的插座相連接的 常見的插針數(shù)量有 24P 96P 156P 260P等等 2 探頭 其探頭結(jié)構(gòu)組成中 晶片 吸聲塊 匹配層 吸聲塊是比較重要的部分 晶片是探頭中最重要的部件 用于接收電脈沖產(chǎn)生機(jī)械超聲振動 完成聲電和電 聲轉(zhuǎn)換工作 其幾何形狀和尺寸是根據(jù)診斷要求來設(shè)計的 上 下電極分別焊有一根引線 用來傳輸電信號 探頭中一般有多個晶片構(gòu)成 有的將振子沿直線排列為一行 組成線陣探頭 有的將振子沿弧形排列 構(gòu)成凸陣探頭 有的將振子成矩陣排列 構(gòu)成矩陣探頭等多種多元超聲換能器 吸聲塊會聚或發(fā)散聲波的聲學(xué)元件 聲波通過聲速不同的媒質(zhì)的界面時發(fā)生折射而改圖形的光流分布變傳播方向 這就可能使聲波會聚或發(fā)散 會聚作用稱為聲聚焦 聲透鏡材料的選擇大致可以從三方面考慮 首先是聲速高于周圍媒質(zhì)的聲速 這樣焦距短 以減小像差和傳播損失 二是聲阻抗率與周圍媒質(zhì)匹配 以減小反射損失 三是聲衰減小 以減小插入損失 常用的聲透鏡材料及其特性如下表所示 匹配層處于聲透鏡和晶片陣列之間 由于聲透鏡同時與晶體振元和人體接觸 兩者的聲阻抗差別甚6 2大 壓電晶體振元的阻抗Zf 20 35 10kg s m 人體組織的阻抗Ze 1 58 1 7 106 kg s m 2 難于使聲透鏡的特性阻抗同時與兩者匹配 超聲經(jīng)不同阻抗界面?zhèn)鞑?將產(chǎn)生反射 會增加能量損耗并影響分辨力 因此 往往需要采用匹配層來實現(xiàn)探頭與負(fù)載之間的匹配 對匹配層除厚度與聲阻抗的要求外 還要求其聲阻尼要小 以減小對超聲能量的損耗 在工 吸收塊又稱為吸聲塊 用于衰減并吸收壓電振子背向輻射的超聲能量 使之不在探頭中來回反射而使振子的振鈴時間加長 因此要求墊襯具有較大的衰減能力 并具有與壓電材料接近的聲阻抗 以使來自壓電振子背向輻射的聲波全部進(jìn)入墊襯中并不再反射回到振子中去 吸聲材料一般為環(huán)氧樹脂加鎢粉 或鐵氧體粉加橡膠粉配合而成 藝上應(yīng)保證其同時與晶體振元和聲透鏡接觸良好 匹配層材料通常也采用環(huán)氧加鎢粉配制 聲頭外殼 晶片 注 在不同型號的B超 可能會將信號處理板集成在B超探頭組件里 如果該信號處理部分集成在B超機(jī)里面 則探頭組件無須再加信號處理板 否則探頭組件處要加信號處理板 而有的集成在探頭里 有的則集成在插頭里 信號處理板 3 電纜線 常見的電纜線有 48芯 84芯 198芯264芯等 四 使用注意事項 B超探頭首先是屬于B超診斷系統(tǒng)的 所以使用時必須連接到診斷系統(tǒng)中去才能正常工作 此時要注意的是 連接探頭前是在斷電關(guān)機(jī)下進(jìn)行 當(dāng)其從主機(jī)上插拔探頭前 也必須先把主機(jī)電源切斷 1 斷電插拔 假如該操作是在開機(jī)通電的情況下進(jìn)行 探頭的插拔會因為反復(fù)接觸導(dǎo)通與斷開而快速老化而影響壽命 甚至?xí)螂娏鞯亩啻嗡查g導(dǎo)通而產(chǎn)生強(qiáng)大的電流而燒壞探頭內(nèi)的線材或者芯片等 B超探頭是B超機(jī)的重要核心部件 在使用過程中嚴(yán)禁敲打 跌落 碰撞 2 禁止撞擊 探頭不用時應(yīng)放入機(jī)器的探頭保護(hù)盒中 保護(hù)盒中應(yīng)保持干燥和清潔 3 保持干燥 潔凈環(huán)境 使用合格的超聲耦合劑 嚴(yán)禁含油或含其它化學(xué)溶劑成分 4 試用合格的耦合劑 探頭使用結(jié)束后須經(jīng)清潔處理 探頭表面可用軟布浸水清洗 不可用硬紙等擦洗 否則易損壞探頭的聲透鏡 5 軟物擦拭清潔 6 避免外界儀器的震動損壞 探頭結(jié)構(gòu)是非水密的 一旦有液體浸入探頭內(nèi)部 有可能造成內(nèi)部線材的短路 或一些pcb板的燒壞 從而造成診斷系統(tǒng)的不能正常工作 所以 當(dāng)我們使用超聲探頭時 都不允許任何液體浸沒探頭下方接縫線 7 禁止浸入液體 8 避免在強(qiáng)電磁干擾的地方使用 有的信號處理板集成在探頭組件里 當(dāng)在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境里使用 容易造成顯示圖像干擾 所以在使用的時候 盡量避免在強(qiáng)電磁干擾的地方使用 五 B超探頭參數(shù) 1 曲率半徑 mm 曲率半徑是指由探頭的晶片陣列構(gòu)成弧線的最大內(nèi)切圓半徑 如右圖 R60R50R40R7R20R13R10等 常見的探頭曲率半徑如下 矩形線陣探頭 注 矩形線陣探頭的晶片陣列是呈直線排列的 起內(nèi)切圓半徑是任意值 但我們一般認(rèn)為其曲率半徑為無窮大 如右圖所示 2 陣元數(shù)陣元數(shù)量探頭型號舉例64L3972UST 934N 3 580C3696E6509106VA57R 0375112R40 1121283 5C156UST 984 5192CA621256L12 511 3L 3 常見B超探頭的適用范圍 凸陣探頭的使用范圍 腹部 胸腔 婦科 胃 腎 心等 微凸陣探頭的適用范圍 腹部 小動物 腎 新生兒組織及器官等 線陣探頭的適用范圍 皮膚表面 甲狀腺 胸 血管等 六 B超生產(chǎn)廠家 一 國外B超廠家GESIEMENS 西門子 HITACHI 日立 PHILIPS 飛利浦 MEDISON 麥迪遜 TOSHIBA 東芝 ALOKA 阿諾卡 SHIMADZU 日本島津 HONDEX 海馬 ESAOTE 意大利百勝 PIE 荷蘭的一個公司 GE 二 國內(nèi)的B超廠家汕超海鷹恩普開立祥生天惠華藍(lán)韻先鋒索尼克旭康創(chuàng)新威爾德美科凱信理邦邁瑞 ChineseBrands 七 B超探頭的常見故障 1 外觀不良 直接觀察有無破損 最外聲透鏡破損 會導(dǎo)致耦合劑進(jìn)入探頭內(nèi)部 從而影響探測范圍 甚至測不出圖像 聲透鏡聲透鏡起泡造成凸凹不平時 則會導(dǎo)致使用時必須用力往下按才能測到圖像 探頭最前端聲透鏡是會聚或發(fā)散聲波的聲學(xué)元件 當(dāng)聲透鏡脫落時 肯定導(dǎo)致不能探測 2 B超顯示區(qū)有暗道B超探頭里信號沒有輸入輸出 會導(dǎo)致顯示區(qū)有暗道 可能有以下原因 探頭的晶片中的某一個振片壞掉 傳送信號的電纜線斷掉 信號板銅皮線路或過孔由于某種原因不通 信號板芯片虛焊或燒壞等等 3 顯示圖像模糊 探頭本身的自然損耗 是因為探頭都有一定的使用期限 超過使用期限后 就可能發(fā)生衰老 變質(zhì) 絕緣降低和機(jī)械磨損等現(xiàn)象 嚴(yán)重的甚至完全失效 漏電等 造成故障 探頭的使用環(huán)境較差 主要是環(huán)境溫度 濕度 空氣中含腐蝕性氣體和灰塵 探頭受到強(qiáng)烈振動 電源電壓波動過大 這些都可能引發(fā)儀器故障 探頭屏蔽線及地線沒接地或斷了 導(dǎo)致機(jī)器受干擾 B超探頭所采用的電纜是質(zhì)量要求很高的多芯高屏蔽電纜 做工十分精細(xì) 電纜內(nèi)導(dǎo)線嚴(yán)密 多的有上百根 似發(fā)絲粗細(xì) 由于探頭多方位的使用 電纜的彎曲 扭轉(zhuǎn)使得電纜的外保護(hù)區(qū)絕緣層會破皮 斷裂 露出了里面的信號線 屏蔽層的破壞 斷線 圖像就會產(chǎn)生干擾的波紋和缺損 繼而導(dǎo)致圖像顯示模糊 八 B超探頭問題的常見判定方法 1 上機(jī)人體實測法 開機(jī)前將B超探頭組件與B超診斷儀連接并固定 探頭與診斷儀的連接及拆卸必須在關(guān)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行 運行機(jī)器 把探頭放置在觀察區(qū) 觀看顯示器上顯示區(qū)圖像的情況 再進(jìn)行相應(yīng)的處理方案 3 幅值觀察法 這種測試方法是利用專門的設(shè)計工裝 這種工裝在測試時 將探頭接在該專用測試工裝上 而其連于PC機(jī) 打開其測試的相關(guān)配套軟件 可直觀地根據(jù)顯示的電容值區(qū)域 來判定探頭的故障原因 2 電容表法 根據(jù)不同廠家機(jī)型的探頭定義圖 測量各個振元插針引腳對地的電容值 看其是否在規(guī)定的容值內(nèi) 如下圖 就是利用專門的工裝 從電腦上形象直觀的可以看出電容的幅值大小 圖中為109損壞 138 139因老化而容值過大 4 示波器測量法 利用示波器的測量方法同電容表法測試原理一樣 也是根據(jù)示波器來測量各振元插針對地的電容值 再根據(jù)相應(yīng)正常值得對比表判定 九 探頭組件的故障分析及維修 在上面幾章里 我們已經(jīng)對探頭組件常見幾類故障原因 晶體故障 透鏡故障 護(hù)套損壞 外殼損壞 電纜線外漏和電路板燒壞 有了簡單的介紹 那么當(dāng)我們維修時 也是從這幾個方面進(jìn)行檢查修復(fù) B超探頭內(nèi)部多數(shù)采用的是壓電晶體 長期使用后會造成晶體自然老化 不規(guī)范的使用或摔 碰等外力擊打會造成探頭晶體的損傷 晶體損傷后 B超檢測儀檢測出來的圖像就會出現(xiàn)信號衰減 圖像中有黑影 黑條 干擾 缺損等盲區(qū) 嚴(yán)重時圖像則會 失明 這些都會造成醫(yī)生無法診斷 影響診斷質(zhì)量 1 晶體故障分析及維修 這類的故障是由B超探頭晶片短路導(dǎo)致的 晶片的短路可通過測量晶片的供電電壓來判斷 若某一晶片或晶片組的供電電壓較其它的為低 則可判斷該晶片或晶片組內(nèi)有短路 更換相應(yīng)的晶片或晶片組 使得探頭恢復(fù)以前的特性 干擾消失 2 電纜線的故障分析及維修 B超探頭所采用的電纜是質(zhì)量要求很高的多芯高屏蔽電纜 做工十分精細(xì) 電纜內(nèi)導(dǎo)線嚴(yán)密 多的有上百根 似發(fā)絲粗細(xì) 由于探頭多方位的使用 電纜的彎曲 扭轉(zhuǎn)使得電纜的外保護(hù)區(qū)絕緣層會破皮 斷裂 露出了里面的信號線 屏蔽層的破壞 斷線 圖像就會產(chǎn)生干擾的波紋和缺損 由于探頭受到外力影響或操作人員使用有誤 探頭位置長期放置不當(dāng)導(dǎo)致電纜線內(nèi)部導(dǎo)線斷裂 打開外層皮套 將總的屏蔽線橫向劃開 挑出幽裂線 焊好后 用透明膠帶纏上一層 用萬用表測量其是否導(dǎo)通 導(dǎo)通后 將此根導(dǎo)線的屏蔽接好并纏好膠帶 如果多根斷裂 方法同上 試機(jī) 一切正常后將最外層的總屏蔽線焊好 外層皮套用高壓電緣塑料膠帶作固定 這樣 你的探頭就可以長時間繼續(xù)使用了 3 透鏡故障的檢修 聲透鏡是B超探頭上部接觸人體的膠狀專業(yè)物質(zhì) 長期使用之后會造成聲透鏡自然磨損 劃痕 開裂 腐蝕 脫膠 起泡等破損 尤其是因耦合劑進(jìn)入下層造成的腐蝕 不僅會造成偽影等盲區(qū) 造成醫(yī)生的誤診 嚴(yán)重的會損傷B超探頭晶體或造成漏電 危及病人的身體 給病人和機(jī)器帶來傷害 用液體硅膠注入脫膠處并趕出氣泡 用紗布帶用力將探頭綁緊放置24小時后松綁 故障消失 探頭恢復(fù)正常使用 證明該故障是由聲透鏡層與匹配層之間脫膠所致 在處理這種故障時 使用液體硅橡膠作探頭聲透鏡的修補(bǔ)材料以及聲透鏡層與匹配層之間的粘合材料 實踐證明效果良好 B超探頭護(hù)套是B超探頭與電纜線連接處起加固作用的膠套 B超探頭護(hù)套重要的作用是防止電纜直角折壓 長期使