近年来，超声技术在医学领域的应用越来越多，利用超声波原理进行医学治疗的设备也在临床实践中被广泛应用。医学超声设备主要是基于高频振动波（超声波）传入人体组织，并在局部产生热效应、机械效应和空化效应，引起目标组织的改变，从而达到治疗的目的。激光测振仪是一种非接触式的振动测量仪器，能够精确测试医学超声设备的超声振动特性和模态，在产品的研发、质检和性能优化过程中起到了至关重要的作用。激光测振仪在医学超声领域的应用具有如下优势：

1、激光聚焦光斑小、空间分辨率高，能够快速定位并测量超声手术刀、洁牙器等小尺寸超声器件；

2、采用非接触式的测量方法，高效便捷，可以快速检测产线上的超声设备性能，确保产品一致性，甚至可以检测超声设备在工作状态下的超声波输出特性，更加真实地反映设备的实际使用性能；

3、超声检测带宽大，最高可检测20 MHz左右的高频超声，同时能满足1 nm以下的微弱振动分辨率要求，检测精度极高；

4、结合扫描式激光测振仪，可以快速实现超声设备的振动模态全场成像和分析，为性能优化提供最全面的实验数据。

图1 医学超声原理与MTC激光多普勒测振仪

南京光声超构材料研究院有限公司自主研制的高频激光测振仪，具有0.1 Hz~20 MHz的检测带宽，位移分辨率~0.04 nm/√Hz ，检测光斑直径~0.1 mm，检测距离0.3~20 m，完全能够满足大多数医学超声设备的超声特性检测需求。

01 超声手术刀

超声手术刀是一种通过激发20 kHz~60 kHz 超声振动的金属探头（刀头），对生物组织进行切割、消融、止血、破碎或去除的外科手术仪器。超声手术刀的工作性能一般与刀头的超声输出功率、频率直接相关，因此对刀头的超声特性探测至关重要。超声手术刀的刀头尺寸一般为5-10 mm，这种小尺寸结构很难采用接触式传感器测量其超声特性，而激光测振仪则可以轻松将激光聚焦到刀头位置，精确测量超声振幅与频率。国内常用超声手术刀的刀头振动频率通常在55 kHz左右，振动位移幅度~50μm。PLV-202型激光测振仪检测带宽0.1 Hz~20 MHz，位移检测分辨率优于1 nm，是超声手术刀性能检测的完美选择。

图2 激光测振仪用于超声手术刀性能检测

02  超声洁牙器

超声洁牙器主要工作原理是：将高频振荡信号作用于超声换能器，利用逆压电效应（或磁致伸缩效应）产生超声振动并传递至工作尖，工作尖受到激励产生共振，利用工作尖的超声波共振可以将牙齿表面的菌斑、结石或牙周表面的细菌等清除。依据我国医药行业标准（YY 0460-2009）和国际电工委员会标准（IEC 61205：1993）,超声洁牙器工作尖的超声输出特性是重要的检测指标。常规超声洁牙器工作尖振动频率主要设计范围在18 kHz~60 kHz，其中以42 kHz工作频率最为常见。同时工作尖尺寸往往较小（＜1mm），无法采用传统的接触式振动传感器进行检测。因此，对于超声洁牙器振动性能的检测，通常采用激光测振仪完成，其非接触式的检测方式便于开展产线上产品的逐个检测，是产品良率和一致性的有力保障。

图3 激光测振仪用于超声洁牙器质检

03  HIFU刀

HIFU刀是高强度聚焦超声治疗（High-Intensity Focused Ultrasound）的简称，近年来被逐渐推广应用于子宫肌瘤、前列腺癌等多种肿瘤的治疗。其中，碗状的聚焦超声换能器是HIFU刀的关键部件之一，可以将体外超声能量聚焦于体内，使靶区的肿瘤组织瞬间达到60℃以上高温，导致其产生凝固性坏死，从而达到消除病灶的目的。因此，高强度聚焦超声的振动特性直接决定肿瘤治疗效果。MTC自主研发的激光测振仪可以精准检测高强度聚焦超声换能器的振动频率和幅度，其中扫描型激光测振仪还可以直接测试其振动模态，是HIFU刀研发与性能提升的可靠选择。

图4 激光测振仪用于HIFU刀性能提升

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