超声是一种利用高频声波及其回声进行医学成像的技术，应用广泛。本文介绍超声的工作原理、超声机的组成部件（包括换能器探头、CPU、显示器等）及其作用。
超声波的工作原理
进行超声检查的情形有很多。也许您怀孕了，产科医生希望您做超声以查看胎儿发育情况或确定预产期。也许您的肢体或心脏血液循环出现问题，医生开具了多普勒超声以观察血流。多年来，超声一直是一种广受欢迎的医学影像技术。
什么是超声？
超声（ultrasonography）是一种利用高频声波及其回声进行医学成像的技术。其原理类似于蝙蝠、鲸鱼和海豚使用的回声定位，以及潜艇使用的声呐（SONAR）。超声检查中会发生以下步骤：
超声机通过探头向体内发射高频（1 至 5 兆赫兹）声波脉冲。
声波进入体内，并遇到组织之间的界面（例如液体与软组织之间、软组织与骨骼之间）。
部分声波被反射回探头，其余则继续传播，直至遇到另一界面再次被反射。
反射波由探头接收并传送至主机。
主机利用组织中声速（5,005 英尺/秒或 1,540 米/秒）以及每次回声返回的时间（通常为百万分之一秒量级），计算从探头到组织、器官（界面）的距离。
主机在屏幕上显示回声的距离与强度，形成如图所示的二维图像。
这是母亲子宫内发育中胎儿（约 12 周大）的超声图像。为胎儿的侧视图，自右向左依次为头部、颈部、躯干和腿部。
在典型的超声检查中，每秒会发送和接收数百万次脉冲与回声。探头可沿体表移动并调整角度，以获得不同视图。
超声机
一台基础超声机由以下部分组成：
换能器探头——发送并接收声波的探头
中央处理单元（CPU）——执行所有计算的计算机，并为自身及换能器探头提供电源。
换能器脉冲控制——改变换能器探头所发射脉冲的幅度、频率和持续时间
显示器——显示由 CPU 处理后的超声图像
键盘/光标——输入数据并从显示器进行测量
磁盘存储设备（硬盘、软盘、光盘）——存储采集到的图像
打印机——打印显示数据中的图像
换能器探头
换能器探头是超声机的主要部件，它产生声波并接收回声，可以说是超声机的”嘴巴”和”耳朵”。换能器探头利用一种称为压电（压力电）效应的原理产生和接收声波，该效应由皮埃尔·居里和雅克·居里于 1880 年发现。探头内有一块或多块称为压电晶体的石英晶体。当电流施加于这些晶体时，它们会迅速改变形状。晶体快速的形状变化（即振动）产生向外传播的声波。反之，当声音或压力波撞击晶体时，它们会释放电流。因此，同一块晶体既可用于发送也可用于接收声波。探头还含有一层吸声物质，以消除探头自身的背向反射，并配有声学透镜以帮助聚焦所发射的声波。
换能器探头有多种形状和尺寸，如上图所示。探头的形状决定其视野，所发射声波的频率决定声波的穿透深度及图像分辨率。换能器探头可包含一个或多个晶元；在多晶元探头中，每块晶体都有独立的电路。多晶元探头的优势在于可通过改变各晶元脉冲发射的时序来”引导”超声束；束流引导对心脏超声尤为重要（有关换能器的详情，请参阅超声基本原理）。除可沿体表移动的探头外，部分探头设计用于经身体各开口（阴道、直肠、食管）插入，以便更靠近被检查器官（子宫、前列腺、胃）；更靠近器官可获得更详尽的图像。
超声机的组成部件
中央处理单元（CPU）
CPU 是超声机的大脑。它本质上是一台计算机，包含微处理器、存储器，以及为微处理器和换能器探头供电的放大器和电源。CPU 向换能器探头发送电流以发射声波，同时接收由返回回声产生的电脉冲。CPU 承担数据处理相关的所有计算。原始数据处理完成后，CPU 在监视器上形成图像。CPU 还可将处理后的数据和/或图像存储到磁盘。
换能器脉冲控制
换能器脉冲控制使操作者（即超声医师）能够设置和改变超声脉冲的频率与持续时间，以及设备的扫描模式。操作者的指令被转换为施加于换能器探头压电晶体的变化电流。
显示器
显示器是一台计算机监视器，用于显示 CPU 处理后的数据。显示可为黑白或彩色，取决于超声机的型号。
键盘/光标
超声机内置键盘和光标设备（如轨迹球）。这些装置使操作者能够为数据添加注释并进行测量。
磁盘存储
处理后的数据和/或图像可存储于磁盘。磁盘可以是硬盘、软盘、光盘（CD）或数字视频光盘（DVD）。通常，患者的超声扫描图像存储在软盘上，并与患者的病历一并归档。
打印机
许多超声机配备热敏打印机，可用于打印显示器上图像的纸质副本。
