彩超设备最贵也是最容易坏的配件就是探头了。一把探头少则三四万，多则十几万，甚至二三十万。小编掐指一算，可以买几套房了！买房自由，如此简单！
那么探头为什么这么贵呢？
探头的功能
探头好比彩超设备的心脏，收集人体原始数据，设备再将数据处理成我们看到的图像。如果输入的数据出错，那么形成的诊断图像将受到影响，导致诊断病人的图像显示不准确或不清晰。
为了获得完整的图像，探头的作用至关重要，OEM原厂为此投入大量精力进行探头研发。图像质量与疾病的诊断息息相关，过去十年中设计工程师从探头开始，在图像质量的改善和增强上投入了大量的精力。由于这些改进，超声波开始进入临床领域，并且临床应用不断扩大。
探头的设计
从外观来看，超声探头的设计并不复杂。下图是一个常规的高频探头。包括以下几个组成部分：
声头
声透镜
线缆
电路板
外壳
机械部件（护套、接头、旋钮）
每个探头里都有声头组件和电缆组件。组件内部有电路板和各种元件与声头或线缆相连接，外部用塑料或者金属封装。
声头至关重要，必须经过设计、测试和验证；信号发射和接收必须通过探头进行处理，电子电路确保这些任务的完成。探头的设计包含了各种塑料、硅材料和粘合剂。
电缆的设计是另一回事儿。电缆必须根据声头进行定制，才能和声头匹配连接。有的时候是将每根微同轴电缆单独焊接到声头，有时候采用柔性排线，有的时候用微型插口连接。工程师会根据个人偏好进行优化。线缆不但要能够通电工作，还不能产生过多噪声、信号干扰或信号丢失。探头内部微同轴电缆的实际直径千差万别，取决于声头本身和声头的工作频率。
声透镜大多由硅基材料制成。为了降低信号损失，获得最佳的声波输出，声透镜也需要大量的设计工作。探头声透镜制作过程相当复杂。生产东西都要用专门的模具，模具并不是现成的。要制造或维修探头，必须要有专门的模具，这也增加了探头的成本。也就是说，探头的设计需要考虑降低制造难度，比如采用可重复的、一致的工艺，经济节约的材料等等。
原材料
压电晶片大多数由各类晶体材料组成。塑料原材料须是医用级别颗粒状的塑料。声透镜用的是硅材料。线缆（线材、微型同轴电缆，含有64到股线）外面用PVC材料封装。使用的粘合剂和密封剂种类繁多，但必须是医用级的。以下是常见的原材料：
天然晶体
石英
磷酸铝晶体(AlPO4)，结构与石英相同的罕见磷酸盐矿物
药用蔗糖
罗谢尔盐
黄宝石
电气石类矿物
钛酸铅(PbTiO3)
材料测试，生物相容性试验
超声探头使用的所有材料都必须是医用级的，且需要进行生物相容性测试，主要是细胞毒性试验，也可能是致敏试验。粘合剂、塑料、橡胶材料等均经过生物相容性测试。制造商可不希望设计出来的探头对患者造成任何伤害、风险或刺激(如皮疹等)。所有材料、化学品都必须是医用级的，不会引起人体的排斥反应。这些都增加了探头的制造成本。
透镜膜材料试验
透镜膜是直接接触病人身体的，设计比较复杂。在维修探头时，更换透镜膜之前必须进行大量的测试和验证。透镜膜应具有生物相容性和较高的质量，这样才不会改变声波的输出。如果透镜膜的质量差强人意，那么，就算声头很出色，输出的声波质量也会大打折扣。透镜膜的形状和厚度非常关键，必须要经过测试，确保发射信号在衰减过程中没有信号损失或散射。
GE、飞利浦和西门子都在透镜膜中添加了金属（如金、银、铝），目的是提高图像的性能。生产过程中需要用特殊的设备对透镜膜进行各类测试。
声头的制造
声头本身包含若干组件（如下图），是探头中成本最高的组件。声头对于探头的性能至关重要。为了提高临床表现，扩大临床应用，设计工程师不断开发新的声头。声头的设计和制造成本、时间成本和材料成本都很高。晶体是生产声头的关键原材料，价格昂贵，目前（年）每立方吨超过百万美元。（1立方吨=1.立方米）
声头的生产工艺复杂，周期长。材料需要经过添加、混合、制模、加热、极化处理和老化。每一步都需要特殊的工装。工艺流程如下图▼
声头在制造过程中成品率是很低的。现在流行单晶体声头，它的成像质量卓越，但是成品率低。单晶体阵列的成品率略高于50%。这就意味着，生产厂家生产个声头，通常只有50个左右可以用。这些也增加了探头的成本。
原材料在高温下使用特殊的烤箱进行加工。晶体阵列可以承受几千华氏度。用于生产晶体阵列需要用到耐高温的工具和机器、专业的高端切割工具、先进的工具和烤箱，这些都非常昂贵。
这些特殊工装、工艺、制造良率损失、设计时间成本最终都会加到超声探头的成本中。
声头的测试
声头设计制造完成后，OEM会对声头进行声功率测试。FDA根据声头的用途(血管、心脏、胎儿等)对声级作了规定。声级标准由FDA和美国超声医学研究所等机构制定，制造商必须满足这些标准并不得超过规定的限制。
声头的输出功率要求非常严格。如果设计生产出的声头超限，那么制造商就必须重新设计制造，降低声级，直到达到标准。重新设计生产的成本将会急剧上升。
电子电路
优越的电路板可以将探头的性能发挥最大化。一般探头的接口里会设置电路板，现在探头头部也有电路板，原因是临床应用需求不断提高，声头也在不断推陈出新。越来越多的探头采用了多路复用电路、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、BGA芯片等。就算用现成的组件，其中一些组件的成本也非常高。多路复用电路、CPLD、BGA和其他先进组件的使用，改进了的超声探头临床性能，进一步扩大了临床应用范围。
通过在探头上增加多路复用电路，探头能够模拟数千个阵元，而不是个阵元。不过，电路设计也不是随心所欲，要看想要实现的晶体阵列发送和接收方式，以及探头的临床用途。
许多探头现在都在用矩阵阵列技术，这些都使用了多路复用电路，CPLD之类的组件。还有一些将固件和软件刷在了组件上，也就是产生了软件开发成本。
所以说，探头的研发涉及到了不同层次的电子电路设计。
ASIC技术
现在有许多探头使用ASIC技术。专用集成电路（ASIC）是针对不同应用开发的集成电路，也就是专为某个设备实现某种功能而设计的，需要定制设计。
专用集成电路在超声探头中的应用越来越多。一方面，超诊断的应用范围得以扩大，另一方面也增加了复杂度和成本。单独一个ASIC的开发成本高达40万到50万美金。
飞利浦、GE和西门子在几年前就已经采用了ASIC集成电路，飞利浦X7-2tTEE、GE6VT-DTEE和西门子Z6MTEE探头。这导致故障维修和/或诊断变得困难。由于探头整体设计的复杂性，更换ASIC集成电路的代价将会非常高。
线缆的设计
电缆是定制设计的。电缆设计是一个漫长而乏味的过程。探头内部使用的微型同轴电缆线是一种非常特殊的电线，并不是广泛使用的电线。它非常细小，能够生产的厂家屈指可数。电缆线是关键部件。微型同轴电缆既要能传输和接收高电压的发射脉冲，又要能接收低振幅的射频返回信号——同时保持非常低的信噪比。如果布线不正确，图像可能会因为产生的噪声而受阻。
电缆的设计和制造有很多内容，从电缆线材，到区分不同接口、电路板，两个护套，射频屏蔽网，还要确定外层护套的材料以及其他各种必需的小组件。
线缆的生产
电缆制造过程复杂。每把超声探头的电缆组件都是手工制作的。每根线都必须用激光切割和预制，要经过高压测试和电导率测试。线缆需要手工焊接。此外，还需要制造护套和其他橡胶/塑料件。
塑料件、接口和硅材料
探头使用各种塑料件，包括:
外壳
凸起部分圆顶手柄等所有塑料件都应是医用级材料。医用级别的塑料成本自然高于普通级别的塑料。在开发过程中，塑料外壳里面的所有东西都必须进行CAD设计工作。为了符合人体工程学，增加舒适度和美观度，会增加一些特殊的功能，所以也会增加设计成本和生产工装的成本。即使是着色剂也是有成本的。
塑料件的生产
原材料经过加热流入专门设计的模具中，制成零件。与声头一样，塑料件在制造过程中也会产生材料损耗。
接口
探头通过接口连接到主机上。有的探头接口要特别设计，有的可以用现成的标准接口。接口的设计既要和线缆匹配，又要和主机接口板匹配。还要设计锁紧装置。为了降低成本，大多数OEM采用的是大型接口厂商制造的标准接口。
很显然，选用的接口还要和外壳设计匹配。这就要求各个组件的设计工程师相互配合了。
橡胶组件
所有探头都需要橡胶/硅树脂组件：
护套
透镜膜（大多数）机械部件（3D/4D探头油囊，TEE探头插入管）橡胶模具从简单到复杂。TEE探头的插入管尤其复杂，需要大量的设计工程和特殊工装来制造。
探头的最终装配
探头的所有材料配件齐全后，下一步就是部件组装和最终装配。每一个组件都要先组装后测试，包括：
声头
线缆电路板接口3D/4D和TEE探头的机械组件即使在今天自动化生产已经十分普及，超声探头仍然是手工组装，包括每一根电缆、每一块电路板、每个声头和每一把探头的最终装配。
END
综上所述，探头是一个复杂的产品。成本的大头是知识产权。材料成本很高，尤其是声头材料和测试；各个组件组装的人工成本都很贵。还有所有的开发成本、生产成本、成品损失。
TEE经食道探头和3D/4D探头的复杂程度和成本是另一个数量级的了，因为增加了机械零件、液体介质、电机等。所有这些都会体现在终端用户的价格上。探头越复杂，成本就越高。采用最新技术的产品往往也更昂贵。这就是探头如此之贵的原因。
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本文来源：MedBuyer
本文作者：MeganJin
文章原标题：《一把彩超探头可以换鹤岗一套房，为什么探头这么贵？》
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