FPGAをベースにした血管内超音波強調型血栓溶解装置の設計

[Design of Intravascular Ultrasound-enhanced Thrombolysis Excitation System Based on FPGA].

• Yao Zeng
• Peiyang Li
• Zhitian Shen
• Yaoyao Cui
• Jie Xu

抄録

FPGA(ZYNQ-7Z020)をベースに、周波数、振幅、デューティサイクルを調整可能な血管内超音波強調型血栓溶解装置を設計した。まず、FPGAは直接デジタル周波数合成（DDS）技術に基づいて波形振幅バイナリデータを生成し、D/A変換回路、アクティブローパスフィルタ、パワーアンプ回路、インピーダンス整合回路を含む外部ドーターカードを介してバースト信号に変換しました。テスト結果は、出力波形が簡単な実装と柔軟な制御の利点で目標に達していることを示し、超音波トランスデューサから発生するピーク負圧は、電気インピーダンス整合ネットワークによって2倍になりました。血栓モデルを適用して励振システムを検証したところ、発生した超音波キャビテーション効果によってウロキナーゼの浸透が加速され、血栓溶解率が約20％増加することが判明しました。

An intravascular ultrasound-enhanced thrombolysis excitation system with adjustable frequency, amplitude and duty cycle was designed based on FPGA (ZYNQ-7Z020). Firstly, the FPGA generated waveform amplitude binary data based on direct digital frequency synthesis (DDS) technology, and then the data was converted into burst signal through an external daughter card, which included D/A conversion circuit, active low-pass filter, power amplifier circuit and impedance matching circuit. The test results demonstrated that the output waveform reached the target with advantages of simple implementation and flexible control, the peak negative pressure generated from ultrasound transducer was doubled by means of an electrical impedance matching network. thrombus models were applied to verify the excitation system, it turned out that ultrasound cavitation effect generated could accelerate the penetration of urokinase and increase the thrombolysis rate by about 20%.