用于實時三維超聲成像的面陣探頭設計與研究.pdf

1、與傳統(tǒng)二維超聲成像相比，實時三維超聲成像技術能夠提供更加直觀和立體的影像學數(shù)據(jù)，在臨床醫(yī)學中具有更廣闊的應用前景。面陣探頭是實時三維超聲成像系統(tǒng)中的核心部件，其性能好壞決定著成像質量的優(yōu)劣。然而，面陣探頭因陣元數(shù)目多、陣元尺寸小、陣元間距窄等特點而研制難度極大。所以開展關于面陣探頭的設計與研究工作具有重要的學術價值和現(xiàn)實意義。
　　相對于傳統(tǒng)全連接的設計方案，行列尋址方式可以使一個N×N面陣探頭的信號線連接數(shù)目從N2減少到2N，極

2、大地降低了面陣探頭的研制難度。已報道的基于行列尋址方式的面陣探頭，由兩層壓電材料復合而成，一層發(fā)射一層接收，在一定程度上簡化了研制工藝，但這種設計結構在牢固性和穩(wěn)定性方面存在一定問題。本文以PZT-5H為壓電材料，通過高精度切割技術與新型“引線”工藝，提出了一種在單層壓電材料上實現(xiàn)行列尋址的面陣探頭研制方法。
　　本文主要設計與研制了陣元數(shù)576（24×24）、中心頻率分別為3MHz和8MHz兩種超聲面陣探頭。對于3MHz的面陣探

3、頭，陣元大小為220μm，切槽寬度為60μm，采用導電背襯和傳統(tǒng)切穿壓電片的研制工藝。對于8MHz的面陣探頭，陣元大小為120μm，切槽寬度為47μm，采用不導電背襯和“不切穿”壓電片的研制工藝。本文利用有限元仿真軟件COMSOL Multiphysic對這種“不切穿”壓電片的方案進行了模擬仿真，結果顯示在切槽深度大于等于壓電片厚度的四分之三時陣元的振動情形與“完全切割陣元”近似。器件的電學和聲學性能測試結果表明，本文所研制面陣探頭的均