射频功率放大器基于高频超声的血管内双模成像方法的研究
实验名称：高频超声血管内成像实验
研究方向：心血管疾病已经成为全球致死致残率最高的疾��，每年有超过两千万的人死于心血管疾病。血管内超声成像是一种内窥影像学工具，可以直观的反映血管内部的组织及病变情况，该技术将超声成像技术与导管介入技术相结合，不仅可以提供血管内管腔组织及斑块的形态信息，而且可以提供详细的组织结构性质特征，为临床血管内疾病的诊断治疗提供精确的影像学指导。
现代临床医学证明，血管内壁上斑块的产生和增大是引起血管堵塞硬化、心血管急性病变和脑中风、猝死的主要原因。对病变斑块的具体形态学位置进行早期的预测、诊断、有效干预和处理是防治心血管疾病的一项重要任务。血管内斑块的产生会导致血液循环流通不顺畅，容易在狭窄处产生血栓等问题，而且狭窄的程度也影响血流在该处的流速，所以血流流速值也是斑块形态学位置诊断的一个重要的参数。在血管内组织成像检测斑块的同时，对血管内血流流速及血流流量进行同步检测，对于超声血管内成像检测的安全性、实时性、可靠性提供了很大的参考意义和保障。医学超声成像技术以其无辐射、实时性好、对软组织鉴别力较高、仪器使用操作方便、价格低廉等特点，成为现代医学成像中关键的诊断技术，目前已成为临床多种疾病诊断的首选方法[2]。血管内超声(Intravascularultrasound,IVUS)成像技术为医学超声成像中专门应用于心血管疾病检测的一种特殊成像技术。对于评估动脉粥样斑块形态和组织性质、斑块在血液循环中的易损程度及危害性评估、相关药物治疗和非药物性干预进程等血管内的诊断及治疗有重要的应用[3]。IVUS技术现在已经被应用到人体冠状动脉甚至更细小血管如脑部血管等进行血管内成像。随着微电子电路技术和内窥换能器导管生产工艺的发展，新开发的成像系统成像帧率越来越高，图像分辨率也有很大的提高并且仪器的可操作性也有很好的改善。
实验目的：测试换能器导管性能否符合前期设计预期的参数要求，带宽及回波幅值都处于较好的状态，可以满足多普勒信号及B-mode信号的采集需求，同时也满足血管内组织信息检测的分辨率及成像探测深度要求。
测试设备：射频功率放大器、前置放大器、数字示波器、IVUS换能器等。
实验过程：主电路板控制部分主要是由FPGA产生逻辑时序控制信号、进行数字信号处理及图像数据缓存，再通过高速传输模块USB3.0与上位机进行通信及数据传输，由上位机软件界面进行实验参数设定及进行实时成像。同时数字信号DA转换后经ATA-8202射频功率放大器放大，超声换能器在功率放大器的驱动下产生超声振动，实现压电晶片产生与外部激励信号中心频率相同的共振现象，实验系统流程图如图1-1。
图1-1系统流程框图
实验结果：
图1-2前视探头回波实测结果
血管内双模超声换能器导管总管径小于1mm，管具尾端导出两根0.4mm的同轴电缆。该导管包括前视换能器及侧视换能器两个部分。将制作好的换能器放置在清水缸中，位置正对着固体介质，该介质悬挂在三维立体支架上，以便回波采集过程中对于这一反射介质的方向进行三维调试。使用脉冲发生器给予换能器激励信号，回波信号通过前置放大器可以同步接收并且可连接到示波器中显示。通过示波器上面回波信号的引导，边激励边调整固体介质方向位置使得回波幅值达到可测到的最大水平，然后使用示波器中的信号处理功能，对采集到的回波信号进行快速傅里叶变换，而后选取傅里叶变换后幅值最大的点，选取该位点前后-6dB的频率范围计算出换能器的中心频率及带宽通过换能器回波测试得到，前视换能器中心频率实测为23.4MHz，带宽为50.7%，50Ω条件下回波幅度为0.654V，如图1-2。此换能器导管性能符合前期设计预期的参数要求，带宽及回波幅值都处于较好的状态，可以满足多普勒信号及B-mode信号的采集需求，同时也满足血管内组织信息检测的分辨率及成像探测深度要求。
射频功率放大器推荐：ATA-8000系列
图：ATA-8000系列射频功率放大器指标参数
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