一个小型的,宽带聚焦的PVDF-TrFE PMUT与接口ASIC用于高分辨率IVUS成像
Ruiyan Wang1, Dave Dudzinski2, Russell J Fedewa2
1Electrical, Computer, and Systems Engineering Department, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106 USA.
IEEE sensors letters
|October 6, 2025
概括
这项研究引入了用于高分辨率血管内超声波 (IVUS) 成像的新型压电微机超声波传感器 (PMUT). 开发的系统实现了卓越的分辨率和透深度,推进了微型IVUS应用.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 血管内超声波 (IVUS) 对于血管结构的高分辨率成像至关重要.
- 现有的IVUS系统在小型化和分辨率方面存在局限性.
- 压电微机超声波传感器 (PMUT) 为先进的IVUS探针提供了潜在的潜力.
研究的目的:
- 开发和描述一个新的,小型化的IVUS系统,利用聚焦的PMUT.
- 评估开发的IVUS系统的成像性能,包括分辨率和透深度.
- 证明该系统适用于可视化血管解剖和支架结构的适用性.
主要方法:
- 使用PVDF-TrFE压电共聚合物制造聚焦的0.8mm光圈IVUS PMUT.
- 在定制PCB上将PMUT与耐高压模拟前端应用特定集成电路 (AFE-ASIC) 集成.
- 传感器性能的表征,包括中心频率,带宽,轴向和侧向分辨率.
- 从支架幻影和血管组织中获取IVUS图像.
主要成果:
- PMUT 实现了 >40 MHz 的中心频率,带宽为 -6 dB,高达 92%.
- 该系统的轴分辨率为20微米,侧面分辨率高达75微米,焦点深度为2.4毫米.
- IVUS成像成功地解析了血管层和支架支架,透深度为5毫米.
结论:
- 开发的基于PMUT的IVUS系统提供了高分辨率的成像功能.
- 该系统的性能适合小型的IVUS应用.
- 这项技术提升了详细的血管内成像和分析的潜力.
