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过去的几十年中,人们对心血管疾病的研究取得了很大的进步,各种成像技术也在不断发展。基于导管的血管内超声(Intravascular Ultrasound,IVUS)结合了无创的超声诊断与微创的导管介入技术,将一根细长导管插入到人体冠状动脉中,导管前端的高频超声成像探头发射并接收高频超声信号,通过机械旋转或电子扫描的方式实时获取血管壁的横切面图像。然而,当前的机械旋转式IVUS探头均由外置马达驱动,通过导管内驱动轴进行长距离的扭矩传输,在导管通过狭窄病变或弯曲血管段时,驱动轴与导管内壁很大程度会发生摩擦产生不均匀旋转,造成图像的不均匀旋转扭曲(Non-uniform Rotational Distortion,NURD)。一种可行的方法是把一个微型马达内置于导管前端直接驱动超声换能器或微型反射镜,代替驱动轴的旋转运动传输,降低不均匀旋转扭曲的影响。本文提出了一种内置马达式IVUS探头设计,利用一个内置微型电磁马达作为IVUS成像的旋转机构,直接驱动微型高频超声换能器实现超声波束扫描。本文首先从结构设计、制备工艺和性能表征等方面对内置马达式IVUS探头的超声换能器结构单元和旋转机构进行了系统的研究。使用有限元仿真的方法对基于PZT-5H压电陶瓷材料的微型高频超声换能器进行结构优化设计,研制了46 MHz微型高频超声换能器原型,-6 dB带宽达到了47%,插入损耗低至15 dB,表现出较高的灵敏度。采用微型电磁马达作为IVUS成像的旋转机构,研制了外径1.5 mm、长度6 mm的微型电磁马达原型,马达定子采用两个单股柔性线圈,转子为一个双极永磁体。使用霍尔传感器对马达的转速进行了测试,马达具有相对均匀的转速,能够满足实时IVUS的成像要求,在1.1 V p-p的电压驱动条件下,马达的最大稳定转速达到16800 r/min。采用静态电磁仿真的方法对马达的转动力矩进行分析计算,马达的转动力矩在1.0 A驱动电流条件下达到13μNm,表现出优异的驱动能力。最后在超声换能器结构单元和旋转机构研究的基础上,对内置马达式IVUS探头进行了初步的集成封装。采用离子液体作为内置马达式IVUS探头的电声耦合介质,对离子液体的电声耦合特性进行了研究,验证了内置马达式IVUS探头结构设计的可行性。