外科激光系統(tǒng)和激光碎石技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例總體上涉及外科激光系統(tǒng)、這種系統(tǒng)產(chǎn)生的激光脈沖序列、以及使用該系統(tǒng)和激光脈沖序列執(zhí)行激光碎石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用激光已在各種實(shí)際領(lǐng)域中使用，例如，泌尿科、神經(jīng)科、耳鼻喉科、全身麻醉科、眼科、牙科、腸胃科、心臟科、婦科、胸科以及整形過程。總體上，這些過程要求精確控制的激光能量傳輸作為治療方案一部分。
[0003]治療腎及膀胱結(jié)石的碎石術(shù)，當(dāng)前通過ESWL (體外震波碎石術(shù))、手術(shù)或者使用激光(激光碎石術(shù))來實(shí)現(xiàn)。在激光應(yīng)用中，使用摻鈥釔鋁石榴石(Ho:YAG)激光棒或摻銩釔鋁石榴石(Tm:YAG)激光棒產(chǎn)生波長約2000-2100nm的激光能量來擊碎所有類型的結(jié)石。激光能量典型是激光脈沖序列的形式，每個(gè)激光脈沖都具有長脈寬，例如大約幾百微秒。熱機(jī)械作用機(jī)制被認(rèn)為在擊碎結(jié)石中發(fā)揮作用，即，激光能量使結(jié)石附近的水過熱，產(chǎn)生蒸汽氣泡。然后蒸汽氣泡擴(kuò)散使結(jié)石不穩(wěn)定，導(dǎo)致其破碎。
[0004]不斷需要改進(jìn)激光碎石過程，例如，包括結(jié)石破碎的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例總體上涉及外科激光系統(tǒng)、這種系統(tǒng)產(chǎn)生的激光脈沖序列、以及使用該系統(tǒng)和激光脈沖序列執(zhí)行激光碎石的方法。在一些實(shí)施例中，外科激光系統(tǒng)(100)包括第一激光源(140A)、第二激光源(140B)、波束組合器(142)和激光探頭(108)。第一激光源被配置為輸出包括第一激光脈沖(146)的第一激光脈沖序列(144、104A)。第二激光源被配置為輸出包括第二激光脈沖(150)的第二激光脈沖序列(148、104B)。波束組合器被配置為組合第一和第二激光脈沖序列并輸出包括第一和第二激光脈沖的組合激光脈沖序列(152、104)。激光探頭光耦合至波束組合器的輸出，并被配置為發(fā)射組合激光脈沖序列。
[0006]在一些實(shí)施例中，組合激光脈沖序列中第一激光脈沖與第二激光脈沖在時(shí)間上偏移。在一些實(shí)施例中，組合激光脈沖序列中第一脈沖序列和第二脈沖序列相交替。在一些實(shí)施例中，第一激光脈沖和第二第二激光脈沖的脈寬(134)在0.l-10000nsUns-500ns,Ips-1Oms的范圍中。在一些實(shí)施例中，組合激光脈沖序列的脈沖重復(fù)率在lHz-2GHz或0.1-1OGHz的范圍中。在一些實(shí)施例中，每個(gè)第一激光脈沖具有第一波長，每個(gè)第二激光脈沖具有第二波長，第一波長和第二波長不同。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括:延時(shí)生成器(154)，被配置為相對于來自第一激光源(140A)第一激光脈沖序列(144)的發(fā)射，延時(shí)來自第二激光源(140B)第二激光脈沖序列(148)的發(fā)射。
[0007]在一些實(shí)施例中，外科激光系統(tǒng)包括激光生成器(102)、激光探頭(108)、結(jié)石分析器(170)和控制器(122)。激光生成器被配置為基于激光能量設(shè)置(126)生成激光能量。激光探頭被配置為發(fā)射激光能量。結(jié)石分析器具有與目標(biāo)結(jié)石(120)的特性有關(guān)的輸出?？刂破靼ū慌渲脼榛谳敵龃_定激光能量設(shè)置的至少一個(gè)處理器。
[0008]在一些實(shí)施例中，激光能量包括激光脈沖(132)的序列(130)，激光能量設(shè)置包括針對激光脈沖的脈寬、激光脈沖的脈沖重復(fù)率、激光脈沖的功率、激光脈沖的波長、和/或激光脈沖序列的持續(xù)時(shí)間的設(shè)置。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括存儲器(124)，存儲器包括激光能量設(shè)置到輸出值的映射(172)，其中控制器基于映射中對應(yīng)于輸出的激光能量設(shè)置控制激光生成器。在一些實(shí)施例中，特性為估計(jì)的結(jié)石大小、估計(jì)的結(jié)石長度、估計(jì)的結(jié)石成分和/或結(jié)石的振動(dòng)頻率。在一些實(shí)施例中，結(jié)石分析器的輸出是結(jié)石圖像、結(jié)石激光誘導(dǎo)振動(dòng)測量、和/或結(jié)石的頻譜儀讀數(shù)。在一些實(shí)施例中，結(jié)石分析器包括被配置為輸出目標(biāo)結(jié)石圖像的成像器(174)，以及控制器被配置為基于該圖像估計(jì)結(jié)石在至少一個(gè)維度上的長度，并基于映射中對應(yīng)于估計(jì)長度的激光能量設(shè)置控制激光生成器。在一些實(shí)施例中，結(jié)石分析器包括被配置為測量目標(biāo)結(jié)石振動(dòng)頻率的激光多普勒振動(dòng)儀(182)，以及控制器被配置為基于映射中對應(yīng)于測量振動(dòng)頻率的激光能量設(shè)置控制激光生成器。在一些實(shí)施例中，結(jié)石分析器包括:激光誘導(dǎo)擊穿頻譜儀(184)，被配置為輸出指示目標(biāo)結(jié)石成分的頻譜儀讀數(shù)，以及控制器被配置為基于映射中對應(yīng)于頻譜儀讀數(shù)的激光能量設(shè)置控制激光生成器。
[0009]在擊碎目標(biāo)腎或膀胱結(jié)石的方法的一些實(shí)施例中，使用第一激光源(140A)生成包括第一激光脈沖(146)的第一激光脈沖序列(144)。使用第二激光源(140B)生成包括第二激光脈沖(150)的第二激光脈沖序列(148)。將第一和第二脈沖序列組合為包括第一和第二激光脈沖的組合激光脈沖序列(152)。使用激光探頭(108)將結(jié)石暴露于組合激光脈沖序列。響應(yīng)于結(jié)石暴露于組合激光脈沖序列，擊碎結(jié)石。
[0010]在該方法的一些實(shí)施例中，組合第一和第二激光脈沖序列，使得第一激光脈沖與第二激光脈沖在時(shí)間上偏移。在一些實(shí)施例中，通過相對于第一激光脈沖序列的生成延時(shí)第二激光脈沖序列的生成，使第一激光脈沖與第二激光脈沖在時(shí)間上偏移。
[0011]在擊碎目標(biāo)腎或膀胱結(jié)石的方法的一些實(shí)施例中，使用結(jié)石分析器(170)生成與目標(biāo)結(jié)石(120)的特性有關(guān)的輸出。該特性的實(shí)施例包括估計(jì)的結(jié)石大小、估計(jì)的結(jié)石長度、估計(jì)的結(jié)石成分和結(jié)石的振動(dòng)頻率測量?；谠撦敵錾杉す饽芰吭O(shè)置(126)。根據(jù)激光能量設(shè)置，使用激光生成器生成激光能量(104)。使用激光探頭(108)將結(jié)石暴露于激光能量。響應(yīng)于結(jié)石暴露于激光能量，擊碎結(jié)石。
[0012]在一些實(shí)施例中，激光能量包括激光脈沖(132)的序列(130)。在一些實(shí)施例中，激光能量設(shè)置包括針對激光脈沖的脈沖寬度、激光脈沖的脈沖重復(fù)率、激光脈沖的功率、激光脈沖的波長、和/或激光脈沖序列的持續(xù)時(shí)間的設(shè)置。
[0013]在擊碎目標(biāo)腎或膀胱結(jié)石(120)的方法的一些實(shí)施例中，使用激光探頭(108)將結(jié)石暴露于具有第一功率級的第一激光能量(130)。使用激光探頭將結(jié)石暴露于具有第二功率級的第二激光能量(164)，其中第二功率級高于第一功率級。響應(yīng)于結(jié)石于暴露第二激光能量，擊碎結(jié)石。
[0014]在一些實(shí)施例中，在結(jié)石暴露于第一激光能量后將結(jié)石暴露于第二激光能量。在一些實(shí)施例中，在結(jié)石暴露于第一激光能量開始后，將結(jié)石暴露于第二激光能量。在一些實(shí)施例中，第一激光脈沖能量包括脈沖重復(fù)率在大約lkHz-2GHz范圍內(nèi)的激光脈沖序列(130) ο在一些實(shí)施例中，第二激光能量包括單個(gè)激光脈沖。在一些實(shí)施例中，第二激光能量包括激光脈沖序列。
[0015]提供本概述以用簡單的形式來介紹構(gòu)思的選擇，下文在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述構(gòu)思的選擇。本概述并不意在標(biāo)識請求保護(hù)主題的關(guān)鍵或重要的特征，也不意在用于幫助確定請求保護(hù)主題的范圍。請求保護(hù)主題不限于解決在【背景技術(shù)】部分記載的任意或全部缺陷的實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性外科激光系統(tǒng)的示意圖。
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性外科術(shù)激光程序的簡化圖。
[0018]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性激光脈沖序列的圖。
[0019]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激光生成器的示意圖。
[0020]圖5和圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性激光脈沖序列的圖。
[0021]圖7-9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的擊碎腎或膀胱結(jié)石的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例總體上涉及外科激光系統(tǒng)、這種系統(tǒng)產(chǎn)生的激光脈沖序列、以及使用該系統(tǒng)和激光脈沖序列執(zhí)行激光碎石的方法。下文參考附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明各實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為很多不同的形式，并且不應(yīng)解釋為限制于這里提出的實(shí)施例。當(dāng)然，提供這些實(shí)施例，使得本公開全面且完整，并充分地向本領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。使用相同或類似附圖標(biāo)識的元件指代相同或類似的元件。
[0023]這里使用的術(shù)語僅是為描述具體實(shí)施例的目的，而并不意在限制本發(fā)明。除非上下文明確指示，這里使用的單數(shù)形式“一”和“該”的目的還包括復(fù)數(shù)形式。還可以理解，本說明書中使用的術(shù)語“包括”和/或“包含”指定了所陳述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除一個(gè)或更多的其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或組的存在或增加。
[0024]可以理解，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”至其他元件時(shí)，該元件可直接地連接或耦合至其他元件，或者存在中間的元件。相反，如果元件被稱為“直接地連接”或“直接地耦合”至另一元件，則不存在中間元件。
[0025]可以理解，盡管這里可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述各元件，這些元件不應(yīng)由這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將元件相互區(qū)別。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)的前提下第一元件可被稱為第二元件。
[0026]除非另有說明，這里使用的全部術(shù)語(包括科技術(shù)語)的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員的通常理解是相同的。進(jìn)一步地可以理解，術(shù)語(例如在常用字典中定義的術(shù)語)應(yīng)當(dāng)解釋為與其相關(guān)技術(shù)上下文中的含義一致的含義，并且除非明確在這里定義，其不應(yīng)解釋為理想化或過度形式的意義。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)一步地理解，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為方法、