《JJF（蘇）267-2024超聲手術(shù)系統(tǒng)校準規(guī)范》

江蘇省地方計量技術(shù)規(guī)范

JJF（蘇）267－2024

超聲手術(shù)系統(tǒng)校準規(guī)范

CalibrationSpecificationforUltrasonicsurgerysystem

2024-03-26發(fā)布2024-05-01實施

江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

JJF（蘇）267—2024

目錄

引言........................................................................................................................................II

1范圍.....................................................................................................................................1

2引用文件.............................................................................................................................1

3術(shù)語和計量單位................................................................................................................1

3.1術(shù)語..................................................................................................................................1

3.1.2激勵頻率drivefrequency........................................................................................1

3.1.3最大電功率maximumelectricalpower....................................................................1

3.1.4導出的輸出聲功率derivedoutputacousticpower.................................................1

3.1.5尖端主振幅primarytipvibrationexcursion...........................................................1

3.1.6靜態(tài)（空載）電功率quiescentelectricalpower...................................................2

3.1.7基準尖端主振幅referenceprimarytipvibrationexcursion.................................2

3.1.8尖端橫向振幅secondarytipvibrationexcursion................................................2

3.1.9尖端振動頻率tipvibrationfrequency...................................................................2

3.2計量單位..........................................................................................................................2

3.2.1振幅的單位及符號.......................................................................................................2

3.2.2振動頻率的單位及符號...............................................................................................2

3.2.3電功率的單位及符號...................................................................................................2

3.2.4導出的輸出聲功率的單位及符號...............................................................................2

4概述....................................................................................................................................2

5計量特性.............................................................................................................................3

5.1尖端主振幅.....................................................................................................................3

5.2尖端橫向振幅.................................................................................................................3

5.3激勵頻率.........................................................................................................................3

5.4尖端振動頻率.................................................................................................................3

5.5導出的輸出聲功率.........................................................................................................3

5.6靜態(tài)（空載）電功率.....................................................................................................3

5.7最大電功率.....................................................................................................................3

5.8正常工作溫度下的連續(xù)漏電流........................................................錯誤！未定義書簽。

6校準條件............................................................................................................................3

6.1環(huán)境條件.......................................................................................................................3

7校準項目和方法................................................................................................................4

8校準結(jié)果表達................................................................................................................10

9復校時間間隔................................................................................................................10

附錄A測量不確定度評定示例.........................................................................................11

附錄B校準原始記錄格式..................................................................................................12

附錄C超聲手術(shù)系統(tǒng)靜態(tài)(空載)電功率校準結(jié)果不確定度評定方法..........................13

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超聲手術(shù)系統(tǒng)校準規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于超聲手術(shù)系統(tǒng)和超聲手術(shù)設(shè)備的校準。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件：

GB9706.1－2020醫(yī)用電氣設(shè)備第1部分：通用安全要求

YY/T0644－2008超聲外科手術(shù)系統(tǒng)基本輸出特性的測量和公布

IEC60500:1974IEC標準水聽器

IEC61205:1993超聲齒科除垢系統(tǒng)輸出特性的測量和公布

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)程。

3術(shù)語和計量單位

3.1術(shù)語

3.1.1治療頭尖端（應用部分）applicatortip(appliedpart)

外科手術(shù)系統(tǒng)與人體組織直接接觸的部分。

3.1.2激勵頻率drivefrequency

激勵電壓或電流的平均頻率。用fd表示。

3.1.3最大電功率maximumelectricalpower

當治療頭尖端的負載從靜態(tài)(即空載狀態(tài)，下同)開始逐步增大時，超聲手持部件的

峰值輸入電功率。用Pmax表示。

3.1.4導出的輸出聲功率derivedoutputacousticpower

依據(jù)水聽器法的測量結(jié)果導出的治療頭尖端向水中發(fā)射的聲功率。用Pad表示。

3.1.5尖端主振幅primarytipvibrationexcursion

治療頭尖端在最大振幅方向上的峰峰值位移，測量點位于治療頭尖端相距自由端

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(末端)不超過1mm處。用Sp表示。

3.1.6靜態(tài)（空載）電功率quiescentelectricalpower

對給定的尖端主振幅，治療頭尖端無負載時，輸入到超聲手持部件的（峰值）電功

率。用Pq表示。

3.1.7基準尖端主振幅referenceprimarytipvibrationexcursion

對于測量的治療頭尖端和手持部件的組合，最大的尖端主振幅。用Spr表示。

3.1.8尖端橫向振幅secondarytipvibrationexcursion

在垂直于尖端主振幅方向并且對應于次最大運動分量，治療頭尖端的峰值位移，測

量點位于治療頭尖端，靠近其自由端(末端)不超過1mm。用Ss表示。

3.1.9尖端振動頻率tipvibrationfrequency

治療頭尖端振蕩的基頻。用fr表示。

3.2計量單位

3.2.1振幅的單位及符號

計量單位：微米；符號:μm。

3.2.2振動頻率的單位及符號

計量單位：千赫茲，符號：kHz。

3.2.3電功率的單位及符號

計量單位：瓦，符號：W。

3.2.4導出的輸出聲功率的單位及符號

計量單位：毫瓦，符號：mW。

4概述

超聲手術(shù)系統(tǒng)是采用超聲對軟組織進行止血切開和凝固的一種外科手術(shù)裝置，其原

理是利用電致伸縮效應或磁致伸縮效應，將超聲電能轉(zhuǎn)換為機械能，通過變幅桿的放大

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和耦合作用，推動刀頭工作并向人體局部組織輻射能量，代替普通手術(shù)刀來切除人體的

病變組織或器官，以達到手術(shù)治療的目的，亦稱超聲手術(shù)刀、超聲外科手術(shù)系統(tǒng)。

超聲外科手術(shù)系統(tǒng)主要由兩部分組成，即超聲電源及超聲振動系統(tǒng)。而超聲振動系

統(tǒng)包含三個組成部分：超聲換能器、聚能器和超聲手持治療頭。

5計量特性

5.1尖端主振幅

最大允許誤差±10%。

5.2尖端橫向振幅

最大允許誤差±10%。

5.3激勵頻率

最大允許誤差±2%。

5.4尖端振動頻率

最大允許誤差±2%。

5.5導出的輸出聲功率

最大允許誤差±20%。

5.6靜態(tài)（空載）電功率

最大允許誤差±10%。

5.7最大電功率

最大允許誤差±10%。

6校準條件

6.1環(huán)境條件

6.1.1環(huán)境溫度：(10～30)℃；

6.1.2相對濕度：≤85%；

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6.1.3大氣壓力：85kPa～106kPa；

6.1.4電源電壓及頻率：AC(220±22)V，(50±1)Hz；

6.1.5其他：被檢儀器應遠離振動、電磁干擾。

6.2測量標準器及其他設(shè)備

6.2.1測量標準器

a）超聲刀頭振幅檢測儀

振幅：最大允許誤差≤10μm。

b）超聲功率計

超聲功率最大允許誤差±5%。

c）非接觸式高頻測振儀

頻譜范圍8kHz～100kHz，動態(tài)范圍不小于0.5μm～100μm。

6.2.2其他設(shè)備

a）光學顯微鏡

放大倍數(shù)為60倍至200倍，校準刻度至少要有400μm滿刻度。

b）示波器

基準確度為±2%，垂直偏轉(zhuǎn)放大器準確度為±2%。

7校準項目和方法

7.1外觀和標識

超聲手術(shù)系統(tǒng)的面板、顯示窗應無破損或其它影響正常工作及讀數(shù)的機械損傷。各

按鍵、旋鈕在規(guī)定的狀態(tài)應具有相應的功能。附件應齊全，各連接部件應無破損，各傳

感器應在相應的位置上。

超聲手術(shù)系統(tǒng)在相應的位置應有銘牌，銘牌上應有制造廠名及地址、產(chǎn)品名稱、生

產(chǎn)日期及型號、出廠序列號等信息。

7.2尖端主振幅

7.2.1光學顯微鏡法

顯微鏡聚焦在距治療頭尖端1.0mm范圍內(nèi)的某一末端上，并用光束照亮。當設(shè)備

工作時，該點的軌跡是一條直線。改變治療頭尖端和顯微鏡的相對方位使直線為最長。

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該線的長度等于尖端主振幅，應采用準確度優(yōu)于±10%，校準過標度的目鏡或測微儀測

量。若同時存在橫向振動，則治療頭上的點描繪的是橢圓的軌跡，此時應測量橢圓的長

軸長度（見圖1）。

7.2.2激光測振儀法

激光測振儀的輸出波束光斑尺寸應足夠小，使其能聚焦在治療頭尖端的末端上，波

束應直接平行于尖端振動的縱軸，即與所測的尖端振幅的方向成一線。測振儀控制組件

的輸出在激光測振儀制造商規(guī)定的儀器上顯示和記錄。

7.2.3反饋電壓法

對具有直接耦合到機械尖端幅度的反饋系統(tǒng)的裝置，反饋電壓與尖端主振幅成正比。

對于特定組合的超聲手持部件和治療頭，應采用7.2.1的光學顯微鏡法根據(jù)尖端的振幅

來校準反饋電壓。

根據(jù)7.2.1進行光學測量時，用時基準確度為±2%、垂直偏轉(zhuǎn)放大器準確度為±

2%的示波器顯示反饋電壓。一旦校準完畢，則只需觀察反饋電壓就可得到尖端的振幅。

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圖1尖端主振動偏移和次級振動偏移的測量

7.3尖端橫向振幅

方法如7.2.2所述，但在監(jiān)測橢圓短軸的長度時，治療頭尖端應首先繞其主振動軸

旋轉(zhuǎn)，測得的橢圓短軸的最大長度作為尖端橫向振幅（見圖1）。

7.4激勵頻率

7.4.1頻率計法

應使用頻率計來確定作用在超聲手持部件上的激勵電壓或電流的頻率。信號的獲取

有兩種可供選擇方式：一種是將合適的屏蔽電纜直接連接在制造商規(guī)定的電路負載上，

另一種是在超聲手持部件上纏繞線圈，再將感應信號反饋送至頻率計。

7.4.2頻譜分析儀法

應使用頻率范圍不小于10kHz～100kHz的頻譜分析儀來確定激勵電壓或電流的頻

率。信號的獲取方式應按制造商規(guī)定的負載與電路連接。

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7.5尖端振動頻率

7.5.1測振儀法

應使用非接觸式測振儀來獲得治療頭尖端振蕩的頻率，用電子頻率計、頻譜分析儀

或校準時基的示波器來測量測振儀的輸出信號。

7.5.2水聽器法

用符合IEC60500的水聽器來測量治療頭尖端輻射聲壓的頻率。水聽器應置于距治

療頭尖端30mm～100mm距離范圍，以減小非線性傳播的影響。用電子頻率計、頻譜分

析儀或已校準時基的示波器來測量水聽器輸出的頻率。

7.6導出的輸出聲功率

本方法基于采用校準的水聽器，測定導出的輸出聲功率的不確定度應在20%范圍內(nèi)。

由于該方法作為一個基于單元水聽器，和在離治療頭尖端單一距離處測量的方法，就得

選擇排除積分聲壓場的理想要求并要避免空化遮擋的可能性。符合IEC60500的水聽器

在距治療頭尖端已知距離處測量聲壓，然后使用單極或偶極模型（見下文），可對任何

尖端振幅計算出導出的輸出聲功率數(shù)值。治療頭的定位應使得尖端主振幅的對稱軸與水

聽器導軌的平面幾何軸線相重合。

對于在尖端主振幅方向上作往復運動的、起聲源作用的治療頭尖端（比聲媒質(zhì)中波

長更小），可將其視為單極聲源。一般情況下，超聲手術(shù)裝置均深深地浸入水槽中，則

導出的輸出聲功率由式（1）計算：

2

2r2p(r)

P(1)

adc

式中：

r——治療頭尖端與水聽器之間的距離；

p(r)——在r處測得的聲壓幅度；

ρ——測量媒質(zhì)的密度；

c——媒質(zhì)中的聲速。

2

注：若根據(jù)有效值聲壓Prms確定聲壓，則在上式中用2Prms替代

2

然而，許多裝置設(shè)計的治療頭尖端是與組織接觸的，而治療頭的其|p他r部|分位于體外。

對這類裝置其治療頭尖端的定位應使其近似有水中1/4波長的長度浸入水中。對于這一

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特殊情況（不管是為了測量的方便還是為了不迭加由不與組織接觸的手持部件輻射的能

量），就從水/空氣界面反射出單極源。這樣產(chǎn)生的有效的輔助單極源正好與單極尖端源

成180°相位關(guān)系，因此，這一組合正好構(gòu)成偶極源。

對于這種情況，在治療頭尖端近似有1/4波長的長度浸入水中，則導出的輸出聲功

率由式（2）給出：

2

r2p(r)

P(2)

ad2c

式中：

r——治療頭尖端與水聽器之間的距離。

水聽器應符合IEC60500的要求，從尖端軸與水表面交點一個確定的距離處測量聲

壓（見圖2）。然后使用上述的偶極源模型，可以計算所要求的任何尖端振幅的導出的輸

出聲功率。

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圖2主聲輸出面積的示例

7.7靜態(tài)(空載)電功率

將尖端主振幅設(shè)定到其最大的水平，然后使用為超聲應用設(shè)計的具有相位修正的瓦

特計，直接測量輸入超聲手持部件的電功率,要求最大允許誤差±10%。

7.8最大電功率

將尖端主振幅設(shè)定于最大值，然后，使用為超聲應用設(shè)計的已作相位修正的電功率

計，直接測量輸入超聲手持部件的電功率，要求其最大允許誤差±5%。在水槽中，尖

端主振幅方向上加上模擬外科的尖端負載，加載應使用不會損壞治療頭尖端的材料，如

開孔泡沫塑料或其他含水的介質(zhì)。加載材料的密度應足以驅(qū)使輸入超聲手持部件的電功

率達到最大值并降低基準尖端主振幅。隨著負載的增大測量電激勵功率，并注意最大功

率值正好出現(xiàn)在尖端主振幅從其最大幅值開始減小之前。

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8校準結(jié)果表達

經(jīng)校準的超聲手術(shù)系統(tǒng)應出具校準證書，校準證書內(nèi)頁格式見附錄B。除上述校準

結(jié)果信息外，校準證書至少還應包括以下信息：

a）標題，如“校準證書”或“校準報告”；

b）實驗室名稱和地址；

c）進行校準的地點；

d）證書或報告的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標識；

e）送校單位的名稱和地址；

f）被校對象的描述和明確標識；

g）進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應說明被校對象的

接受日期；

h）如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應對抽樣程序進行說明；

i）校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；

j）本次校準所用測量標準的溯源性說明；

k）校準環(huán)境的描述；

l）校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；

m）校準證書或報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識，以及簽發(fā)日期；

n）校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；

o）未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復制校準證書或報告的聲明。

9復校時間間隔

由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等因素所決

定，因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔，建議不超過1年。如果

對儀器的檢測數(shù)據(jù)有懷疑或儀器更換主要部件及修理后，應對儀器重新校準。

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附錄A測量不確定度評定示例

超聲手術(shù)系統(tǒng)原始記錄

委托方聯(lián)系人檢/校日期

地址電話郵編

器具名稱型號規(guī)格設(shè)備編號

制造廠出廠編號準確度等級

地點：□本所實驗室□現(xiàn)場實驗室室溫℃濕度%RH其它

依據(jù)：

序號項目名稱技術(shù)指標及允差實測結(jié)果誤差

1外觀及工作正常性檢查

2尖端主振幅

3尖端橫向主振幅

4激勵頻率

5尖端振動頻率

6導出的輸出聲功率

7靜態(tài)空載電功率

8最大電功率

主要計名稱/編號測量范圍準確度等級證書編號/有效期使用狀態(tài)

量器具

擴展不確定度

測量結(jié)參數(shù)名稱不確定度來源

(Urel)(k=2)

果不確

定度靜態(tài)(空載)電功率5.6%

校準員核驗員

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附錄B校準原始記錄格式

超聲手術(shù)系統(tǒng)校準證書背面格式

校準項目和結(jié)果

校準項目校準結(jié)果技術(shù)要求

外觀及工作正常性檢查

尖端主振幅

尖端橫向主振幅

激勵頻率

尖端振動頻率

導出的輸出聲功率

靜態(tài)空載電功率

最大電功率

漏電流

以下空白。

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附錄C

超聲手術(shù)系統(tǒng)靜態(tài)(空載)電功率校準結(jié)果不確定度評定方法

C.1.測量不確定度來源分析

靜態(tài)（空載）電功率的不確定度來源主要有：瓦特計本身最大允許誤差，儀器分辨力，

操作者多次測量的重復性，其他環(huán)境的震動等因素可忽略不計。

C.2.測量模型的建立

由測量方法可知：Pq=Pc+ΔP

式中：Pq為靜態(tài)（空載）電功率（W）

Pc為靜態(tài)（空載）電功率的測量值（W）

ΔP為修正值（W）

C.3.標準不確定度的評定

C.3.1瓦特計測量引入的不確定度分量urel1

由資料可知，瓦特計擴展不確定度Urel=5%(k=2),則：

urel1=5%÷2=2.5%

C.3.2儀器分辨力引入的不確定度分量urel2

儀器的分辨力為0.1W，分散區(qū)間半寬為0.05W，按均勻分布作B類評定。則：

u(M)=0.05÷=0.03W

3urel2===0.03%

u(?)0.03

C.3.3重復測量引入的不確定度分量ur?el?3??100

重復性引起的不確定度可以通過連續(xù)測量得到測量列，并用A類方法進行評定。將尖端

主振幅設(shè)定到其最大的水平,然后使用瓦特計，直接測量輸入超聲手持部件的電功率，

重復測量10次，測得的靜態(tài)(空載)電功率Xi為（單位W）：23.2、22.9、23.5、24.1、

22.8、23.6、23.4、23.9、22.7、23.2。

平均值：=23.3W

單次測量?標