研究人员已经开发了一种基于导管的设备的技术，可以从心脏，冠状动脉和外周血管内部提供前瞻性，实时，三维成像。利用其体积成像，新设备可以更好地导致在心脏中工作的外科医生，并且可能允许更多的患者堵塞的动脉在没有主要手术的情况下清除。
该器件将超声换能器与加工电子设备集成在一个1.4毫米芯片上的加工电子。信号的片上处理允许使用只需13个微型电缆传输的设备上超过一百个元素的数据，允许其轻松地通过迂回血管进行行进。由设备产生的前瞻性图像比现有的横截面超声提供更大的信息。
研究人员已经开发并测试了一种能够在每秒60帧的图像数据提供图像数据，并计划在进行可能导致设备商业化的动物研究。
“我们的设备将使医生能够看到血管内部的整个体积，”乔治亚州理工学院机械工程教授F. Levent Degertekin说。“这将使心脏病学家相当于手电筒，因此它们可以在闭塞动脉中看到它们前面的堵塞。它有可能减少必须进行的手术量以清除这些船只。“
该研究的详细信息在线发表于2014年2月在Ultrasonics，铁电和频率控制上的IEEE交易期刊上发表。导致设备开发的研究得到了国家生物医学成像和生物工程研究所（NIBIB），部分卫生研究院的支持。
“如果你是医生，你想看看动脉内部和心脏内部正在发生什么，但是今天用于这个目的的大多数设备都提供了横截面图像，”Degertekin解释说。“如果您有一个完全阻止的动脉，例如，您需要一个系统，告诉您您面前的内容。您需要完全看前面，后退和侧壁。此类信息在此目前基本上不可用。“
单芯片装置将电容式微机械超声换能器（CMUT）阵列与前端CMOS电子技术相结合，提供三维血管内超声（IVUS）和肠道内的图像（ICE）图像。双环阵列包括56个超声透射元件和48接收元件。组装时，甜甜圈形阵列的直径仅为1.5毫米，带430微米的中心孔以容纳导线。
阵列中的省电电路在不需要时关闭传感器，使设备仅使用20毫瓦的功率运行，从而减少体内的热量。超声换能器以20megahertz（MHz）的频率运行。
在血管内操作的成像装置可以提供比来自身体外部所使用的设备更高的分辨率图像，因为它们可以在较高频率下操作。但是，在血管内部操作需要足够小而灵活的设备来穿过循环系统。他们还必须能够在血液中运作。
这样做需要大量的元素来传输和接收超声信息。将来自这些元件的数据传输到外部处理设备可能需要许多电缆连接，可能限制设备在主体内螺纹的能力。
Degertekin和他的合作者通过小型化元素并对探针本身进行了一些处理来解决了这一挑战，使他们能够获得他们认为只有13个电缆的临床有用的图像。
“您希望最紧凑且柔性的导管可能，”Degertekin解释说。“如果不将电子产品和成像阵列集成在同一芯片上，我们无法做到这一点。”
基于他们的原型，研究人员希望进行动物试验以展示设备的潜在应用。他们最终预计将该技术许可给建立的医疗诊断公司，以进行获得FDA批准所需的临床试验。
对于未来，Degertekin希望开发一种可以在磁共振成像（MRI）下的心脏中引导液体中的装置的版本。其他计划包括进一步减小装置的尺寸，以将其放置在400微米直径的导线上。
有关更多信息，请访问http://www.gatech.edu/
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