CN106061423B - 手术激光治疗温度监视 - Google Patents

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Abstract

一种手术激光系统包括：激光源，其被配置成产生激光能量；激光纤维，其被光学耦合到激光源并被配置成释放激光能量并收集来自治疗部位的电磁能反馈；光电检测器，其被配置成响应于从治疗部位收集的电磁能而产生输出信号；显示器；以及控制器，其被配置成基于输出信号而在显示器上产生关于治疗部位处的温度的图像或指示。

Description

手术激光治疗温度监视
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年10月24日提交的美国临时申请号61/895,211和2013年1月31日提交的美国临时申请号61/934,387的权益。上文引用的申请中的每一个的内容被出于一切目的整体地通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明的实施例一般地涉及利用光纤的医学激光器领域。更具体地，本发明的实施例涉及使用来自治疗部位的电磁能反馈以给内科医生提供关于治疗部位处的条件的实时信息，诸如组织温度、正在执行的激光治疗等。
背景技术
本发明的实施例一般地涉及手术激光系统和操作或控制此类系统的方法。
手术激光系统已经用在各种实践领域(诸如泌尿学神经病学、耳鼻喉科学、全身麻醉眼科学、牙科、肠胃病学、心脏病学、妇科学以及胸廓和矫形程序)中。一般地，这些程序要求作为治疗协议的一部分的激光能量的精确控制输送以将目标组织(诸如癌细胞和前列腺组织)切割、汽化或烧蚀。
黑体辐射是医学中的基本现象中的一个，其一般地用于测量身体的温度。一般地，处于热动态平衡中的受试者将辐射具有仅仅取决于身体温度的特定频谱和强度的电磁波。
转让给与本申请相同的受让人且其内容被出于一切目的整体地通过引用结合到本文中的美国专利号7,869,016公开了一种用于通过监视来自纤维尖端的黑体辐射来保护激光纤维尖端的技术。黑体辐射的强度用于指示纤维尖端的温度，其用于在温度达到不安全条件时自动关断激光能量的释放。因此，在这种情况下，内科医生不具有改变正在形成的激光程序或者改变激光设备的操作参数以避免关断系统的能力。
通过使组织或治疗部位暴露于激光能量而实现的温度在确定正在执行的激光治疗的类型(例如，凝结、汽化等)以及激光治疗的有效性中起到重要作用。例如，如果在治疗部位处温度过低，可能不可能执行汽化治疗，或者汽化治疗可能是低效的。另外，在治疗部位处感测到的温度还可指示从其释放激光能量的激光纤维可能由于使纤维尖端过热而遭受损坏。
将期望在手术激光治疗期间提供实时激光治疗部位温度信息以帮助医生：识别正在执行的激光治疗，通过例如防止治疗过度或治疗不足来改善激光治疗的效率，向外科医生警告潜在的纤维尖端损坏和/或提供内科医生当前得不到的其它益处。
发明内容
本发明的实施例针对一种手术激光系统，其包括被配置成产生激光能量的激光源和被光学耦合到该激光源并被配置成释放激光能量且从患者体内的治疗部位收集电磁能反馈的激光纤维。该手术激光系统还包括：被配置成响应于从治疗部位收集的电磁能而生成输出信号的光电检测器、显示器和被配置成基于输出信号在显示器上产生关于治疗处的至少一个条件的图像或指示的控制器。
本发明的实施例还针对一种操作手术激光系统的方法，其包括使用激光源来产生激光能量并通过激光纤维向治疗部位释放该激光能量的步骤。该方法还包括：将响应于向治疗部位释放激光能量而产生的来自治疗部位的电磁能反馈输送到光电检测器并基于该电磁能反馈而产生光电检测器输出信号。在产生光电检测器输出信号之后，使用控制器来分析光电检测器输出信号以确定治疗部位信息(即，治疗部位处的条件)。一旦被控制器分析，则在显示器上显示此治疗部位信息以使内科医生看到。
在本发明的另一实施例中，提供了一种操作手术激光系统的方法。该方法包括步骤：使用激光源来产生激光能量，通过激光纤维向治疗部位释放激光能量，分析响应于向治疗部位释放激光能量而产生的来自治疗部位的电磁能反馈，以及基于电磁能反馈的分析而自动调整激光能量。
为了更好地理解本发明的实施例、其操作优点和通过其使用达到的特定目的，对所附描述性内容进行参考，其中在附图中图示出本发明的优选实施例。
附图说明
图1是执行示例性手术激光治疗的根据本发明的实施例的手术激光系统的简图；
图2是执行示例性激光治疗的内窥镜内的图1的手术激光系统的激光纤维的远端的简图；
图3A是描绘激光纤维以1mm/s跨目标组织移动时的黑体辐射的图表；
图3B是激光纤维以1mm/s跨目标组织移动时的目标组织上的汽化效应的照片；
图4A是描绘激光纤维以4mm/s跨目标组织移动时的黑体辐射的图表；
图4B是激光纤维以4mm/s跨目标组织移动时的目标组织上的汽化效应的照片；
图5A是描绘激光纤维以16mm/s跨目标组织移动时的黑体辐射的图表；
图5B是激光纤维以16mm/s跨目标组织移动时的目标组织上的汽化效应的照片；
图6是作为激光纤维扫描速度的函数来描绘黑体辐射的采用线性标度的图表；
图7是采用对数标度的图6中描绘的图表；
图8是根据本发明的实施例的显示器的简图；以及
图9是图示出根据本发明的实施例的操作手术激光系统的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例一般地涉及手术激光系统和诸如在对患者执行激光治疗期间控制手术激光系统的方法。下面参考附图来更全面地描述本发明的实施例。然而，可用许多不同形式来体现本发明的各种实施例，并且不应将其理解为局限于本文所阐述的实施例。相反地，以下实施例是以示例的方式提供的，使得本公开将是透彻且完整的，并且将向本领域的技术人员全面地传达本发明的范围。使用相同或类似参考标号识别的元件指代相同或类似的元件。
在本文中使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的且并不意图限制本发明。如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。将进一步理解的是术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
将理解的是当将元件称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以被直接地连接或耦合到该另一元件或者可存在中间元件。相反地，如果将元件称为“直接地连接”或“直接地耦合”到另一元件，则不存在中间元件。
将理解的是虽然在本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个区别开。因此，在不脱离本发明的讲授内容的情况下可以将第一元件称为第二元件。
除非另外定义，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有如本发明所属技术领域的技术人员一般地理解的相同意义。将进一步理解的是应将术语(诸如在一般使用的词典中定义的那些)理解为具有与其在相关技术的背景中的意义一致的意义，并且不应在理想化或过度形式化的意义上解释，除非在本文中明确地这样定义。
如本领域的技术人员将进一步认识到的，可将本发明体现为方法、系统和/或计算机程序产品。因此，本发明可采取完全硬件实施例、完全软件实施例或将软件和硬件方面组合的实施例的形式。此外，本发明可采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，在该介质中具有计算机可用程序代码。可利用任何适当的计算机可读介质，包括硬盘、CD-ROM、光学存储设备或磁性存储设备。
在本文中称为“存储器”的计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更特定示例(非穷举列表)将包括以下各项：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤以及便携式压缩磁盘只读存储器(CD-ROM)。请注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是在其上面打印程序的纸张或另一适当介质，因为可以经由例如纸张或其它介质的光学扫描来以电子方式捕捉程序，然后在必要时以适当的方式编译、解释或者另外处理，并且然后存储在计算机存储器中。
还使用流程图和框图来描述本发明的实施例。将理解的是可以用计算机程序指令来实现(流程图和/或框图的)每个方框以及方框的组合。可将这些程序指令提供给每个包括一个或多个处理器电路(诸如微处理器、微控制器或其它处理器)的一个或多个控制器，使得在处理器上执行的指令产生用于实现在一个或多个方框中指定的功能的手段(means)。该计算机程序指令可被处理器执行以促使由处理器执行一系列操作步骤以产生计算机实现过程，使得在处理器上执行的指令提供用于实现在一个或多个方框中指定的功能。
因此，各方框支持用于执行指定功能的手段的组合、用于执行指定功能的步骤的组合和用于执行指定功能的程序指令手段。还将理解的是可以用执行指定功能或步骤的专用基于硬件系统或者专用硬件与计算机指令的组合来实现每个方框以及方框的组合。
本发明的实施例针对一种手术激光系统和操作或控制系统以例如对患者执行手术激光治疗的方法，该手术激光治疗诸如凝结、组织汽化、组织烧蚀、组织切割、肾或膀胱石破碎(即，激光碎石术)或其它手术激光治疗。在某些实施例中，该系统利用响应于治疗部位暴露于由系统产生的激光能量而产生的来自治疗部位的激光能量反馈或辐射反馈来确定治疗部位的近似温度。在某些实施例中，实时地为内科医生显示近似温度和/或使用该近似温度来确定系统的操作模式，其指示正在治疗部位处执行的激光治疗。
图1是根据本发明的实施例形成的手术激光系统100的简图。在某些实施例中，系统100包括激光源102、波导或激光纤维104、光电检测器106、显示器107以及控制器108。激光源102被配置成产生激光能量，一般地称为110。激光纤维104使用例如透镜或其它常规技术而光学耦合到激光源102。激光纤维104被配置成将由激光源102产生的激光能量110释放到目标治疗部位120。光电检测器106被配置成生成输出信号112，其指示响应于从激光纤维104释放激光能量110而在治疗部位120产生的电磁能反馈114。在某些实施例中，控制器108被配置成基于输出信号112而在显示器107上产生图像140。
激光源102可包括一个或多个激光发生器，其用于产生激光能量110。每个激光发生器可包括诸如激光谐振器之类的常规部件以产生具有期望功率和波长的激光能量110。在某些实施例中，激光能量110具有约532nm的波长(绿光激光能量)。还可使用激光能量110的其它波长，诸如具有约400-475nm的波长的激光能量(蓝光激光能量)或者具有约2000-2200nm的波长的激光能量，其适合于例如执行激光碎石术程序。这些及其它波长可根据要执行的激光治疗而用于激光能量110。
在某些实施例中，由激光源102产生的激光能量110通过常规光耦合器(未示出)而光学耦合到激光纤维104。激光纤维104可包括任何常规的手术激光波导，诸如光纤。在某些实施例中，激光纤维104被配置成在远端116处释放激光能量110。激光纤维104的远端或纤维尖端116被配置成如图1中所示横向地(即，侧烧纤维)、如图2中所示沿着激光纤维104(即，直射(end-firing)纤维)的轴117或者以另一常规方式释放激光能量110。
在手术激光治疗期间，从激光纤维104的远端116朝着治疗部位121处的目标组织或对象120释放激光能量110以在目标对象120上执行期望的激光治疗。如本文所使用的术语“目标对象”意指意图在其上面执行激光治疗的患者的对象，诸如肿瘤、前列腺组织或其它人体组织或者肾或膀胱石。本发明的实施例利用响应于从纤维尖端116释放激光能量110而在治疗部位121产生的黑体辐射或电磁能反馈114作为治疗部位121或治疗部位处的目标对象120处的温度的指示和/或作为在治疗部位121处的对象120上执行的激光能量治疗的指示符。
在对猪肾体外执行的实验中，由纤维104在猪肾上的目标组织120输送激光能量110。响应于此激光能量110从纤维尖端116的释放而在治疗部位121处产生的黑体辐射或电磁能反馈114然后被激光纤维104收集并分析。执行其中激光纤维104以不同的速度跨目标组织120移动的三次实验，并收集结果得到的黑体辐射或产生的电磁能反馈114并在图表上绘图。
图3A是激光纤维104以1mm/s跨目标组织120移动时的沿着Y轴描绘黑体辐射并沿着X轴描绘以秒为单位的相应时间的图表。从0秒至约4秒，激光源102关闭。从约4秒至约17秒，激光源102被接通，并且激光纤维104跨支撑猪肾的铝托盘移动。从约17秒至约28秒，激光源102开启，并且激光纤维104跨目标组织120移动。从约28秒至约34秒，激光源102开启，并激光纤维104跨支撑猪肾的铝托盘移动。最后，在约34秒，激光源102关断。如从图表可以清楚地看到的，当激光纤维104在17秒与28秒之间跨目标组织120移动时，黑体辐射从约7500增加至约15000。图3B是示出了激光纤维104以1mm/s跨目标组织120移动时的在猪肾组织120中产生的汽化凹槽的照片。
图4A是激光纤维104以4mm/s跨目标组织120移动时的沿着Y轴描绘黑体辐射并沿着X轴描绘以秒为单位的相应时间的图表。从0秒至约1秒，激光源102关闭。从约1秒至约7秒，激光源102被接通，并且激光纤维101跨支撑猪肾的铝托盘移动。从约7秒至约13秒，激光源102开启且激光纤维104跨目标组织120移动。在约13秒，激光源102关断。如从图表可以清楚地看到的，当激光纤维104在7秒与13秒之间跨目标组织120移动时，黑体辐射从约7500增加至约10000。图4B是示出了激光纤维104以4mm/s跨目标组织420移动时的在猪肾组织420中产生的汽化凹槽的照片。
图5A是激光纤维104以16mm/s跨目标组织120移动时的沿着Y轴描绘黑体辐射并沿着X轴描绘以秒为单位的相应时间的图表。从0秒至约0.5秒，激光源102关闭。从约0.5秒至约1.5秒，激光源102被接通，并且激光纤维101跨支撑猪肾的铝托盘移动。从约1.5秒至约7.5秒，激光源102开启且激光纤维104跨目标猪组织120移动。在约7.5秒，激光源102关断。如从图表可以清楚地看到的，当激光纤维104在1.5秒与7.5秒之间跨目标组织120移动时，黑体辐射从约8000增加至约8500。图5B是示出了激光纤维104以16mm/s跨目标组织420移动时的在猪肾组织420中产生的汽化凹槽的照片。
如图3A、图4A和图5A中描绘的，一个人可以清楚地识别到当激光源102开启且激光纤维104跨目标组织120移动时产生的黑体辐射或电磁能反馈的增加。并且，如图3B、图4B和图5B中所描绘的，通过使激光纤维104以不同的速度跨目标组织120移动，一个人可以产生不同程度的汽化，使得当激光纤维104以较慢速度跨目标组织120移动时汽化增加(图3B)，并且当激光纤维104以较慢速度跨目标组织120移动时汽化减少(图5B)。由于汽化的程度与被汽化的目标组织的温度相关，一个人还可以使被汽化的目标组织120的温度与产生的黑体辐射或电磁能反馈114相关。
图6和图7中所描绘的是示出了黑体辐射114的强度的相关和因此的汽化程度与激光纤维104跨目标组织120的扫描或移动速度的相关的图表。如在其中沿着X和Y轴的值采取线性标度的图6中可以清楚地看到的，黑体辐射强度114(Y轴)随着与目标组织120温度的增加相对应的汽化程度而增加。如在图7中可以清楚地看到的，沿着X和Y轴的值现在采取对数标度，在汽化程度与黑体辐射强度114之间存在高度相关，其中，相关系数r2接近于1。因此，我们相信一个人可以使用在目标组织120上产生的黑体辐射或电磁能反馈114作为组织汽化程度的指示符。因此，基于在目标组织120上产生的电磁能反馈114，可以实时地识别在治疗部位处执行的当前操作模式或激光治疗(即，凝结、低汽化、高汽化、碳化等)并即时地传送回给内科医生。
在某些实施例中，从纤维尖端116收集的电磁能反馈114(或黑体辐射)通过激光纤维104或通过另一部件被输送给光电检测器106。由于电磁能反馈114是在随着温度由于激光治疗而增加在治疗部位121处发射的红外(IR)或远红外(FIR)范围内的光，所以由于激光纤维104具有在两个方向上发射光的能力，此IR或FIR光被激光纤维104收集并发射回到光电检测器106。一旦电磁能反馈114被光电检测器106接收并分析，光电检测器106产生输出信号112，其指示治疗部位121处的近似温度，诸如目标对象120的温度。
在某些实施例中，系统100包括在允许激光能量110通过的同时反射电磁能反馈114的二色分光镜或反射镜128，如图1所示。由反射镜128反射的电磁能反馈114被输送到光电检测器106。应理解的是，可以修改系统100的部件，使得反射镜128将激光能量110从激光源102反射到光耦合器，同时允许电磁能反馈114通过反射镜128。
在某些实施例中，反射镜128相比于激光能量110的波长是高度透射性的，并且相比于电磁能反馈114的波长是高度反射性的。因此，电磁能反馈114(其为具有与激光能量110的波长不同的波长的治疗部位121处的目标对象120的黑体辐射)可被反射镜128反射到光电检测器106，而从激光源102释放的激光能量110通过反射镜到达激光纤维104。
在某些实施例中，反射镜128包括中心孔(未示出)，由激光源102产生的激光能量110通过该中心孔被释放。电磁能反馈114的各部分在孔的边缘外面撞击反射镜128，并且被反射镜128反射到光电检测器106。反射镜的本实施例特别地在电磁能反馈114包括反射的激光能量110时是必需的。
在某些实施例中，系统100包括一个或多个滤波器130，其被配置成对电磁能反馈114的频率进行滤波，并将已滤波电磁能反馈114输送到光电检测器106。一个或多个滤波器130的示例性实施例包括低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器。例如，1.4um至1.8um之间的带通滤波器可以用于监视电磁反馈114，但甚至更长波长的带通滤波器也可能是有用的。因此，输出信号112的实施例包括由光电检测器106响应于电磁能反馈114或已滤波电磁能反馈114而产生的输出信号112。为了简化本讨论，对输出信号112的提及包括响应于已滤波或未滤波电磁能114而产生的输出信号112，除非另外描述或者不适用。
在某些实施例中，可用分析电磁能反馈114并输出信息(诸如在一定波长或频率范围内的电磁能反馈114的强度水平和/或其它信息)的光谱仪来替换一个或多个滤波器130和光电检测器106。在某些实施例中，光谱仪仅输出处于某些感兴趣频率的输出电磁能反馈114的强度水平。为了简化本讨论，还应将对输出信号112的提及解释为描述其中用由光谱仪响应于电磁能反馈114的分析而产生的光谱仪信息来替换输出信号112的实施例。
在某些实施例中，控制器108表示可执行在系统功能100的存储器132或其它位置中存储的程序指令以执行本文所述的各种功能的常规电子装置和处理器。在某些实施例中，控制器108处理(例如，放大)和/或分析输出信号112以确定治疗部位121和/或目标对象120的信号112所指示的近似温度。在某些实施例中，对系统100进行校准以确保输出信号112所指示的近似温度是治疗部位121处的实际温度的准确近似。
在某些实施例中，可以分析并显示输出信号112以确定与不同汽化水平或正在执行的不同激光治疗对应的焦耳使用。
在某些实施例中，可以使用光学斩波器或任何其它强度调制器或固有调制(诸如Q开关脉冲激光器)来调制电磁能反馈114以从光电检测器106生成已调制输出信号112。控制器108然后可以通过解调器、诸如使用包括在控制器中的软件或附加硬件的锁相环路或乘法器来将此信号解调，以提取电磁能反馈114。这样，可以通过消除任何环境或背景电磁能(诸如来自激光器腔的辐射能)以及来自光电检测器106的任何暗噪声来改善信噪比。
如上所述，控制器108被配置成基于输出信号112而在显示器107上产生图像140。在某些实施例中，如图8中所描绘的，图像140包括温度信息和/或操作模式信息144，其两者都是基于输出信号112所指示的近似温度而确定的。温度信息指示治疗部位121处的近似温度。在某些实施例中，温度信息指示治疗部位处的平均近似温度，其是使用控制器108基于在诸如0.1—1.0秒之类的时间段内所取的输出信号112的样本而计算的。在某些实施例中，操作模式信息144指示使用激光能量110在治疗部位121处或在目标对象120上执行的激光治疗。
在某些实施例中，图像140包括关于焦耳使用的信息。包括当前在治疗部位121处使用的焦耳允许内科医生确定正在执行的激光治疗的效率。例如，如果内科医生知道已经使用100KJ且其知道在治疗部位处存在高度汽化，则其知道正在高效地执行汽化。然而，如果已使用100KJ且其知道在治疗部位处存在低汽化，则这可以是低汽化效率的指示，其可以导致激光纤维104或目标组织120的过热。此附加信息将允许内科医生识别并控制在治疗部位处正在执行的激光治疗的效率以及帮助防止激光纤维104变得过热。
使用控制器108在显示器107上产生的图像140响应于对输出信号112的改变而改变。也就是说，由于输出信号112指示温度信息(即，治疗部位121处的近似温度)或操作模式信息的变化，所以由控制器108在显示器107上产生的图像改变。优选地，对图像140的这些改变是基本上实时地改变的。结果，由于输出信号112指示治疗部位121处的近似温度的变化，所以在显示器107上产生的图像140改变以支持近似温度的此变化。同样地，指示操作模式变化的输出信号112变化导致在图像140中产生的操作模式信息144的变化。基于温度和/或操作模式的这些变化，内科医生可以在认为必要时实时地进行补偿以便继续激光程序。例如，内科医生可以改变正在执行的程序的方式(例如，可以改变从目标对象120到纤维尖端的距离等)，或者可以改变激光设备的操作输入，即内科医生可以增加或减少激光设备的功率，或者内科医生可以改变激光脉冲宽度、重现率、调制、波长等。
在某些实施例中，图像140包括温度信息的图形显示，如图8所示。例如，可在图像140中以条形图142的形式呈现温度信息。用较短条来指示治疗部位121处的较低近似温度，并用较高的条来指示治疗部位121处的较高近似温度。在某些示例性实施例中，指示温度信息的图形显示可包括随时间推移而呈现治疗部位或目标对象处的近似温度的线图。
在某些实施例中，在显示器107上的图像140中以字母数字方式呈现温度信息。例如，图像140中的温度信息可包括当前输出信号112所指示的近似温度(例如，100℃)。
在某些实施例中，以图形方式且以字母数字方式来呈现图像140中的温度信息，如图8所示。另外，条形图142可包括邻近于条形图列出的当前近似温度以及用于条形图的温标。
在某些实施例中，系统100被配置成在至少两个不同操作模式下操作，每个对应于不同的激光治疗(即，汽化和凝结)或上述任何其它治疗。在某些实施例中，系统100使用控制器108基于输出信号112来确定用激光能量110执行的激光治疗和操作模式。
在某些实施例中，可由系统100识别的激光治疗和操作模式每个具有由上和下近似温度界定的对应近似温度范围。在某些实施例中，系统100的每个操作模式的近似温度范围不重叠。在某些实施例中，系统100的存储器132或其它存储器包括输出信号112所指示的近似温度和相应操作模式或激光治疗的映射，其可被控制器108访问。
在操作期间，控制器108通过将输出信号112所指示的近似温度和与系统100的激光治疗或操作模式中的每一个相关联的近似温度范围(其可如上所述存储在存储器132中)相比较来确定在激光治疗部位121处正在执行的激光治疗。当输出信号112所指示的近似温度落在系统100所监视的激光治疗的近似温度范围中的一个内时，该激光治疗被确定为是当前在激光治疗部位121处执行的激光治疗。然后可以使用控制器108在显示器107上的图像中实时地呈现指示当前操作模式或激光治疗的操作模式信息，其允许内科医生随着治疗部位121处的条件发生而看到该条件。例如，在图8中，操作模式144是汽化。在某些示例性实施例中，指示正在执行的操作模式或激光治疗的图像可包括呈现在治疗部位处或在目标对象上已执行操作模式或激光治疗(即，汽化、凝结等)的时间段的线图或其它指示符。
在一个示例性实施例中，控制器108被配置成基于输出信号112来确定系统100是否处于其中在激光治疗部位处执行的激光治疗是凝结处理的凝结模式。凝结处理促使在激光治疗部位处暴露于激光能量110的血液凝结。在另一实现实施例中，控制器108被配置成基于输出信号112来确定系统100是否处于其中在激光治疗部位处执行的激光治疗是汽化处理的汽化模式。该汽化治疗响应于在激光治疗部位处暴露于激光能量110而使组织、血液或其它目标对象120汽化。其它实施例涉及到由控制器108使用输出信号112进行的系统100的其它操作模式和激光治疗的识别。在另一示例性实施例中，控制器108被配置成确定如图8中的操作模式144所指示的系统是处于凝结模式还是汽化模式。
在某些实施例中，凝结操作模式具有在约40-70℃之间的近似温度范围。在某些实施例中，其中在激光治疗部位处执行汽化激光治疗的系统100的汽化模式具有在约80—150℃之间的近似温度范围。
在某些实施例中，控制器108被配置成将输出信号112从基于时间的信号转换成基于频率的信号。这可允许系统100从电磁能反馈114提取更多信息。可以通过使用频率分析仪进行输出信号112的频率分析或者通过向输出信号112应用傅立叶变换来实现该信号转换。
在某些实施例中，基于频率的输出信号112可以用于识别在激光治疗部位121处执行的激光治疗。例如，控制器108可以基于基于频率的输出信号112来确定系统108在凝结模式还是汽化模式下操作。在某些实施例中，当基于频率的输出信号112包括相对稳定的较低频率分量使指示凝结处理，因为在凝结期间，在治疗部位121处不产生气泡或碎屑。在汽化治疗期间，组织碎屑和气泡可在治疗部位处形成，其将干扰从纤维尖端116收集的激光能量反馈114。此扰动在与对应于凝结处理的基于频率的信号相比不那么稳定且具有较高频率分量的基于频率的输出信号中很明显。因此，在某些实施例中，控制器108可以基于响应于电磁能反馈114而产生的基于频率的输出信号的分析来辨别不同的操作模式。
在某些实施例中，图像140中的操作模式信息包括指示系统100的当前操作模式的字母数字和/或图形信息。在某些实施例中，字母数字信息包括如在图140的144处指示的当前操作模式或激光治疗(例如，汽化)的列表。
在某些实施例中，指示当前操作模式或激光处理的图像140中的图形信息包括用于每个操作模式的近似温度下边界146和近似温度上边界148。在某些实施例中，诸如条形图142之类的温度信息指示相对于边界146和148的近似温度，如图8所示。
在某些实施例中，图像140中的操作模式信息包括具有对应于当前操作模式的色彩的图形显示。例如，当对应于输出信号112的近似温度指示在激光治疗部位121处执行的激光治疗是凝结处理时，图像140中的操作模式信息包括具有对应于凝结模式的色彩的图形图像。同样地，当输出信号112指示在处理部位121处执行汽化治疗时，控制器108产生图像140，其具有对应于汽化操作模式的色彩的图形图像。结果，内科医生可以基于在显示器107上的图像140中显示的色彩而快速地确定当前正在执行的激光治疗。可作为例如条形图142的突出显示、操作模式的列表、近似温度的显示、图像140的背景或者是以任何适当方式呈现此色彩。
在某些实施例中，由系统100执行的激光处理模式的每个近似温度范围具有与用于执行激光治疗的优选近似温度相对应的目标近似温度范围。例如，凝结激光治疗在约50—60℃之间的目标近似温度范围处可以是最高效的，并且可在约100—120℃之间的目标近似温度范围内最高效地执行汽化激光治疗。
在某些实施例中，在图像140中产生的操作模式信息指示用于操作模式中的至少一个的目标近似温度范围。在某些实施例中，用目标近似温度范围的近似温度下边界146'和近似温度上边界148'在图像140中以图形方式呈现用于模式或激光处理的目标近似温度范围，如图8所示。
在某些实施例中，用于每个操作模式(即，凝结或汽化)的操作模式信息包括在图像140中可产生以指示操作模式的至少两个色彩。用于每个操作模式的色彩中的一个指示输出信号112所指示的近似温度在操作模式的近似温度范围内，但是不在用于操作模式的目标近似温度范围内(即，在边界线146'和148'外面但是在边界线146和148内)。第二色彩用于指示输出信号112所指示的近似温度在用于操作模式的目标近似温度范围内(即，在边界146'与148'之间)。如上所述，可例如作为条形图142的突出显示、操作模式的列表、近似温度的显示、图像140的背景或者是以任何适当方式呈现该色彩。
在某些实施例中，图像140中的操作模式信息基于输出信号112所指示的近似温度和该近似温度到操作模式的近似温度边界146或148中的一个的接近度而改变。在操作中，随着近似温度朝着操作模式的近似温度下边界146上升，在图像140中产生的操作模式信息可指示(以先前公开的任何方式以字母数字方式和/或以图形方式)激光治疗部位处的近似温度并未高到足以执行与操作模式对应的激光治疗。随着近似温度上升至操作模式的近似温度下边界，在图像140中产生的操作模式信息指示(以先前公开的任何方式以字母数字方式和/或以图形方式)正在执行激光治疗。随着近似温度进一步上升到用于操作模式的目标近似温度范围，图像140中的操作模式信息可指示(以先前公开的任何方式以字母数字方式和/或以图形方式)近似温度在用于该操作模式的目标近似温度范围内。随着温度上升并超过目标近似温度范围的上边界148'，在图像140中产生的操作模式信息可指示(以先前公开的任何方式以字母数字方式和/或以图形方式)仍在激光治疗部位处执行与该操作模式相关联的激光治疗，但是近似温度不再在目标近似温度范围内。当近似温度超过用于该操作模式的近似温度上边界148时，在图像140中产生的操作模式信息指示(以先前公开的任何方式以字母数字方式和/或以图形方式)不再执行激光治疗。
在某些实施例中，控制器108通过将在存储器132中存储的激光纤维104信息与来自正在使用的当前纤维104的信息相比较来确定用于在激光治疗部位121处执行的特定激光治疗的纤维104的类型。存储器132还可以包括用于能够与系统100一起使用的每个激光纤维104的操作参数。因此，控制器108可以被配置成将用于正在使用的激光显微104的存储的安全操作参数与在执行激光治疗中的使用期间的用于激光纤维104的操作信息相比较。如果在使用期间用于激光纤维104的操作信息(即，纤维尖端温度)落在可接受操作参数外面，则控制器108可以自动地关断系统或者采取其它动作，诸如降低激光功率，以便防止对激光纤维104的损坏。
在某些实施例中，可将激光纤维104支撑在内窥镜150内，在图2中示出其远端。在某些实施例中，系统100包括观察纤维152，在图2中示出其远端。观看纤维152可用于例如采集治疗部位121的图像，或者执行其它功能。
在某些实施例中，控制器108被配置成在显示器107上产生通过观察纤维152接收到的图像154，如在图8中所指示的。在某些实施例中，可同时地在显示器107上显示来自观看纤维的图像154和由控制器108基于输出信号112产生的图像140，如图8所示。如上所述，基于输出信号112的图像140可包括温度信息和/或操作模式信息。
在某些实施例中，系统100包括输出设备160，如图1所示。在某些实施例中，控制器108被配置成基于输出信号112使用输出设备(例如，扬声器)来输出可听信号。在某些实施例中，可听信号包括指示治疗部位处的近似温度的温度信息和/或指示正在治疗部位处执行的激光治疗的操作模式信息。例如，可听信号可用言辞指示近似温度和/或操作模式。在某些实施例中，可听信号包括指示近似温度和/或操作模式的音调。例如，可听信号可具有指示温度信息或操作模式信息的节距、振幅或图案。在某些实施例中，可听信号的节距、振幅或图案响应于输出信号112所指示的近似温度的变化而改变。在某些实施例中，可听信号可包括言辞指示、解决、振幅或图案，其指示正在执行哪个操作模式或激光治疗和/或此类激光治疗是否在任何目标近似温度范围内。
在某些实施例中，该系统包括内科医生可用于控制从激光源102释放的激光能量110的输入设备162。在某些实施例中，输入设备包括拨号盘、键区、触摸屏或允许内科医生调整由激光源102产生的激光能量110的功率水平的其它适当输入设备。对激光能量功能的此调整可涉及到控制电源164、控制快门机构165、调制激光能量110、调整激光能量110的占空比、调整到激光源102内的激光谐振器的激光增益介质的输入光的功率或者改变从激光源102输出的激光能量110的功率的其它常规调整。在某些实施例中，输入设备102还允许内科医生调整激光脉冲宽度、重现率、调制和/或波长。
在某些实施例中，系统100进行操作以保持内科医生想要系统100进行在其中操作的期望近似温度或操作模式。在某些实施例中，内科医生通过输入设备162来输入期望温度或操作模式。在某些实施例中，控制器108基于输出信号112来控制激光源102自动地调整从激光源102输出的激光能量110，以将激光治疗部位121处的近似温度保持在由内科医生设定的期望温度或附近，将激光治疗部位121处的近似温度保持在与内科医生所选择的期望操作模式相关联的近似温度范围内，或者保持期望的激光治疗模式，即汽化或凝结。可根据任何适当的技术来执行对激光能量110的功率的调整，诸如调整激光能量的占空比，调整激光能量的调制，调整到激光源102的激光谐振器的激光增益介质的输入光的强度或其它技术。可以实现的附加调整包括其而不限于激光脉冲宽度、重现率和/或波长。
图9是示出根据本发明的实施例的操作手术激光系统100的方法的流程图。一般地，该方法涉及到使用根据本文所述的实施例中的一个或多个的手术激光系统100来在患者的治疗部位121处执行激光治疗。可响应于例如在存储器132或其它位置中存储的程序指令的执行而使用控制器108来执行每个步骤。
在本方法的200处，使用激光源102来产生激光能量110。在202处，激光能量110通过纤维104被释放到治疗部位121。在204处，电磁能量反馈114被输送到光电检测器106。在206处，分析由光电检测器106响应于电磁能反馈114而产生的输出信号112。在208处，使用控制器108基于输出信号112而在显示器107上显示图像140。替换地，在208处，可以由控制器108基于输出信号112而自动地调整由激光源102产生的激光能量110以便保持期望的激光治疗条件参数，即治疗部位/目标对象处的汽化、凝结、温度等。可使用上文公开和描述的手术激光系统100的实施例中的一个或多个来执行上文所述的每个方法步骤。
在步骤206的某些实施例中，使用控制器108实时地分析来自光电检测器106的输出信号112。在某些实施例中，使用基于时间的输出信号112来确定治疗部位121处的近似温度形式的温度信息。这可通过将电磁能反馈114的强度与在存储器132或其它位置中存储的查找表(其将该强度映射到相应近似温度)进行比较来实现。
在步骤206的某些实施例中，使用输出信号112来确定系统100的操作模式或在治疗部位121处执行的激光治疗的形式的操作模式信息。在某些实施例中，控制器108将输出信号112所指示的适当温度或强度与在存储器123或其它位置中存储的查找表进行比较，该查找表使近似温度或强度与相应操作模式或激光治疗相关。
在某些实施例中，控制器108或适当的频率分析仪被配置成执行输出信号112的频率分析以产生基于频率的输出信号112。在某些实施例中，基于频率的输出信号112由控制器108使用来确定系统100的操作模式或正在治疗部位121处执行的激光治疗，如上所述。
在步骤208的某些实施例中，由控制器108在显示器107上产生的图像140包括温度信息和/或操作模式信息。在某些实施例中，温度信息基于输出信号112而指示治疗部位121处的近似温度。在某些实施例中，温度信息包括输出信号112所指示的近似温度的字母数字和/或图形表示。
在某些实施例中，在图像140中呈现的操作模式信息指示系统100的操作模式和/或正在治疗部位121处执行的激光治疗。在某些实施例中，在图像140中以字母数字方式和/或以图形方式呈现操作模式信息。
虽然已参考优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可在形式和细节方面进行改变。

Claims (8)

1.一种手术激光系统，包括：
激光源，其被配置成产生激光能量；
激光纤维，其被光学耦合到激光源并被配置成释放激光能量并收集来自治疗部位的电磁能反馈；
光电检测器，其被配置成响应于从治疗部位收集的电磁能而产生输出信号；
显示器；以及
控制器，其被配置成基于输出信号而在显示器上产生关于治疗部位处的至少一个条件的图像或指示，
其中，所述控制器被配置成将输出信号从基于时间的信号转换成基于频率的信号，并且其中，使用基于频率的信号来识别治疗模式，
其中，治疗部位处的条件选自由温度和治疗模式组成的组，并且其中，所述治疗模式选自由汽化和凝结组成的组，
其中，当基于频率的信号包括较低频率分量时指示凝结治疗，并且当基于频率的信号具有与对应于凝结治疗的基于频率的信号中发现的频率分量相比而言较高频率分量时指示汽化治疗。
2.根据权利要求1所述的手术激光系统，其中，所述输出信号对应于治疗部位处的条件。
3.根据权利要求1所述的手术激光系统，其中，所述图像包括温度信息，其基于输出信号，所述温度信息指示其中由激光纤维释放激光能量的治疗部位处的近似温度或一段时间内的治疗部位处的平均近似温度。
4.根据权利要求3所述的手术激光系统，其中，所述图像包括温度信息的图形显示或温度信息的字母数字显示。
5.根据权利要求1所述的手术激光系统，其中，所述图像包括基于输出信号的治疗模式信息，所述治疗模式信息指示在其中由激光纤维释放激光能量的治疗部位处正在执行的激光治疗。
6.根据权利要求5所述的手术激光系统，其中，所述图像包括指示至少一个治疗模式的上操作参数和下操作参数的治疗模式边界。
7.根据权利要求1所述的手术激光系统，其中，所述控制器被配置成响应于输出信号而控制通过激光纤维释放的激光能量。
8.根据权利要求1所述的手术激光系统，还包括：输入设备，其中，所述控制器被配置成响应于通过输入设备接收到的用户输入而控制通过激光纤维释放的激光能量。
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