用于實(shí)時(shí)三維超聲成像的面陣探頭設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、與傳統(tǒng)二維超聲成像相比，實(shí)時(shí)三維超聲成像技術(shù)能夠提供更加直觀和立體的影像學(xué)數(shù)據(jù)，在臨床醫(yī)學(xué)中具有更廣闊的應(yīng)用前景。面陣探頭是實(shí)時(shí)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(zhì)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(diǎn)而研制難度極大。所以開展關(guān)于面陣探頭的設(shè)計(jì)與研究工作具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　相對(duì)于傳統(tǒng)全連接的設(shè)計(jì)方案，行列尋址方式可以使一個(gè)N×N面陣探頭的信號(hào)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(bào)道的基于行列尋址方式的面陣探頭，由兩層壓電材料復(fù)合而成，一層發(fā)射一層接收，在一定程度上簡(jiǎn)化了研制工藝，但這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)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(shù)與新型“引線”工藝，提出了一種在單層壓電材料上實(shí)現(xiàn)行列尋址的面陣探頭研制方法。
　　本文主要設(shè)計(jì)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(duì)于3MHz的面陣探

3、頭，陣元大小為220μm，切槽寬度為60μm，采用導(dǎo)電背襯和傳統(tǒng)切穿壓電片的研制工藝。對(duì)于8MHz的面陣探頭，陣元大小為120μm，切槽寬度為47μm，采用不導(dǎo)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(duì)這種“不切穿”壓電片的方案進(jìn)行了模擬仿真，結(jié)果顯示在切槽深度大于等于壓電片厚度的四分之三時(shí)陣元的振動(dòng)情形與“完全切割陣元”近似。器件的電學(xué)和聲學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，本文所研制面陣探頭的均