CN116035695A - 超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人 - Google Patents

超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人 Download PDF

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CN116035695A CN202211702397.XA CN202211702397A CN116035695A CN 116035695 A CN116035695 A CN 116035695A CN 202211702397 A CN202211702397 A CN 202211702397A CN 116035695 A CN116035695 A CN 116035695A
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张文斌
王旭东
沈国芳
张剑飞
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Original Assignee
Ninth Peoples Hospital Shanghai Jiaotong University School of Medicine
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Abstract

本发明涉及一种超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人，应用于硬组织的切割。该超短脉冲激光聚焦方法，包括用于传导超短脉冲激光的光束通道、用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，包括：根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。能够实现针对不同部位的硬组织确定对应的超短脉冲激光聚焦镜的确定。

Description

超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人。
背景技术
超短脉冲(femtosecond)也叫脉宽为几十皮秒以下以及飞秒的脉冲，超短脉冲激光是人类在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。由于超短脉冲激光具有脉冲宽度极短、峰值功率极高以及覆盖频谱范围极广的特点，导致其在手术方面具备许多优良特性。极短的脉宽，能在瞬间产生极高的功率，使组织在短时间内等离子体化；并且超短脉冲激光作用时间短于组织的热弛豫时间，热量不会传导至周边组织，从而大大减少了患者的疼痛感以及额外损伤。进而实现切割宽度小、切面光滑锐利、无粘连及脆裂等问题。超短脉冲激光切割无器械接触的震动，可对解剖难以接近的部位进行硬组织切除术。
但针对不同部位的硬组织例如关节截骨与整形科下颌骨截骨、牙科牙齿的切割等，超短脉冲激光截骨的阈值不同、焦距不同、焦点平面附近工作范围不同、超短脉冲激光的聚焦镜不同。
发明内容
本发明提供一种超短脉冲激光聚焦方法、系统及硬组织切割手术机器人，应用于硬组织切割。其中，本发明的一方面提供了一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，该超短脉冲激光聚焦方法包括如下步骤：
根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；
根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。
根据本发明一实施例，所述光束通道包括超短脉冲激光聚焦前光束通道以及超短脉冲激光聚焦后光束通道，所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道包括垂直一体化设置或竖直一体化设置；所述焦距为焦点至所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道的垂足的距离；所述超短脉冲激光截骨阈值包括激光能量。
根据本发明一实施例，所述聚焦镜包括抛物面镜和凸透镜。
根据本发明一实施例，应用于硬组织切割时，所述焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于100mm，根据该范围和光束通道的结构竖直一体化设置；
根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜具体包括如下步骤：
根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
根据所述光轴及所述焦点位置确定凸透镜。
根据本发明一实施例，应用于硬组织切割时，所述焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于50mm，根据该范围和光束通道的结构垂直一体化设置；根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜具体包括如下步骤：
根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
根据所述光轴及所述焦点位置确定抛物面镜。
本发明的另一方面提供了一种超短脉冲激光聚焦系统，应用于硬组织切割，包括用于传导超短脉冲激光的光束通道、用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，包括如下内容：
截骨阈值获取模块，用于根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
工作范围获取模块，用于根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
焦距确定模块，用于根据根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；
聚焦镜确定模块，用于根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。
本发明的另一方面提供了一种应用硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法的一种超短脉冲激光截骨手术机器人，包括如下内容：
机械臂、超短脉冲激光聚焦前光束通道和超短脉冲激光切割头；
所述机械臂包括移动机械臂和固定转接板，所述固定转接板110和所述移动机械臂转动连接；
所述超短脉冲激光聚焦前光束通道包括至少两个以上关节的导光臂通道，接收并通过激光发射装置发射的激光；
所述超短脉冲激光切割头与导光臂末端连接，并将导光臂内的超短脉冲激光聚焦；
所述机械臂固定转接板连接所述超短脉冲激光切割头；用于超短脉冲激光切割头对术前规划的待切割硬组织进行切割。
根据本发明一实施例，所述切割刀头包括聚焦镜、切割喷嘴、超短脉冲激光聚焦后光束通道；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道用于接收并传导所述超短脉冲激光聚焦前光束通道导出的超短脉冲激光；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道与所述切割喷嘴固定连接；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道内传输，通过所述聚焦镜聚焦光束，并通过所述切割喷嘴导出聚焦光束至待切割硬组织上进行切割。
本发明的再一方面还提供了一种超短脉冲激光聚焦方法的设备。该设备包括：
存储器，所述存储器用于存储处理程序；
处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现本申请任一实施例所述的超短脉冲激光聚焦方法。
本发明的最后一方面则是提供了一种可读存储介质。所述可读存储介质上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现本发明任一实施例中的超短脉冲激光聚焦方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
通过本发明提出的技术方案，能够实现针对不同部位的硬组织确定对应的超短脉冲激光聚焦的聚焦镜。根据待切割的硬组织的厚度范围、深度范围确定超短脉冲激光截骨阈值、焦点平面附近工作范围、焦距以及超短脉冲激光聚焦镜，从而确定待切割的硬组织对应的超短脉冲激光的聚焦。根据针对不同部位的硬组织确定对应的超短脉冲激光聚焦的不同截骨机器人并进行截骨手术，例如下颌骨截骨机器人、牙齿截骨机器人。
附图说明
图1根据本发明实施例，示出了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法的流程图；
图2根据本发明实施例，示出了一种根据确定的焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜的方法流程图；
图3根据本发明实施例，示出了另一种根据确定的焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜的方法流程图；
图4根据本发明实施例，示出了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦系统的结构示意图；
图5A根据本发明实施例，示出了一种应用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法的一种超短脉冲激光切割硬组织的手术机器人的一种具体实施方式结构示意图；
图5B根据本发明实施例，示出了一种超短脉冲激光切割硬组织的手术机器人的切割刀头的放大示意图；
图6根据本发明实施例，示出了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备的结构示意图；
图7根据本发明实施例，示出了一种计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
本发明所述超短脉冲激光具有脉冲宽度极短、脉冲峰值功率极高、覆盖频谱范围极广的特点。具体的，脉冲宽度极短，脉冲宽度指激光功率维持在一定值时所持续的时间。超短脉冲激光的持续时间只有几个超短脉冲，是目前实验室条件下所能获得的最短脉冲技术手段，由于超短脉冲激光具有脉冲宽度极短、峰值功率极高以及覆盖频谱范围极广的特点，导致其在手术方面具备许多优良特性。极短的脉宽，能在瞬间产生极高的功率，使组织在短时间内等离子体化；并且超短脉冲激光作用时间短于组织的热弛豫时间，热量不会传导至周边组织，从而大大减少了患者的疼痛感以及额外损伤。进而实现切割宽度小、切面光滑锐利、无粘连及脆裂等问题。超短脉冲激光切割无器械接触的震动，可对解剖难以接近的部位进行硬组织切除术。但针对不同手术例如下颌骨截骨手术、牙齿切割手术、膝关节截骨手术，其采用的截骨手术机器人的超短脉冲激光截骨的阈值、焦距、焦点平面附近工作范围、超短脉冲激光的聚焦镜皆不同。
针对上述技术问题，本发明的实施例一提供了一种超短脉冲激光聚焦方法的一种具体实施方式，应用于硬组织切割，包括用于传导超短脉冲激光的光束通道、用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，具体实施方式参见图1，所述用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法具体包括如下步骤：
S100：根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
S200：根据待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
S300：根据焦点平面附近工作范围确定焦距；
S400：根据确定的焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。该聚焦镜包括抛物面镜和凸透镜。
其中，光束通道包括超短脉冲激光聚焦前光束通道以及超短脉冲激光聚焦后光束通道。该超短脉冲激光聚焦前光束通道与该超短脉冲激光聚焦后光束通道包括垂直一体化设置或竖直一体化设置。该焦距为焦点至该超短脉冲激光聚焦前光束通道与该超短脉冲激光聚焦后光束通道的垂足的距离。
本发明的实施例二提供了一种超短脉冲激光聚焦方法的一种具体实施方式，应用于硬组织切割，示出了步骤S400根据确定的焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，参见图2，该确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜的方式具体包括如下步骤：
S411:根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
S412:根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
S413:根据所述光轴及所述焦点位置确定凸透镜。
示例性的，当该用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法应用于皮质骨的截骨时。超短脉冲激光可以采用例如钛宝石锁模激光，基于待切割的硬组织的材质为皮质骨，钛宝石锁模激光的能量为1.75J/cm2，即每170fs产生1kHz，该钛宝石锁模激光波长为800nm波长。当焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于100mm，根据该范围和光束通道的结构竖直一体化设置，使用凸透镜进行聚焦；焦距范围为大于等于20mm，小于等于110mm。
示例性的，当该用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法应用于牙釉质的切割时。800nm、脉宽30fs、重复频率1000Hz的超短脉冲激光，能量密度为8.85J/cm2。当焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于100mm，根据该范围及光束通道的竖直一体化设置，采用凸透镜进行聚焦；焦距范围为大于等于2mm，小于等于110mm。
本发明的实施例三提供了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法的一种具体实施方式，示出了步骤S400根据确定的焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，参见图3，该确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜的方式具体包括如下步骤：
S421:根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
S422:根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
S423:根据所述光轴及所述焦点位置确定抛物面镜。
示例性的，当该用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法应用于皮质骨的截骨时。钛宝石锁模激光的能量为1.75J/cm2，即每170fs产生1kHz，该钛宝石锁模激光波长为800nm波长。当焦点平面附近工作范围(即激光超出壳体长度范围)为大于等于1mm，小于等于50mm，根据该范围和光束通道的结构垂直一体化设置，使用抛物面镜进行聚焦；焦距范围为大于等于2mm，小于等于30mm。
示例性的，当该用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法应用于牙釉质的切割时。800nm、脉宽30fs、重复频率1000Hz的超短脉冲激光，能量密度为8.85J/cm2。当焦点平面附近工作范围(即激光超出壳体长度范围)为大于等于1mm，小于等于50mm，根据该范围及光束通道的垂直一体化设置，采用抛物面镜进行聚焦；焦距范围为大于等于2mm，小于等于30mm。
本发明的实施例四提供了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦系统300的一种具体实施方式，参见图4，它包括：
截骨阈值获取模块310：用于根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
工作范围获取模块320：用于根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
焦距确定模块330：用于根据根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；
聚焦镜确定模块340：用于根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。
本发明的实施例五提供了一种应用上述用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法的一种超短脉冲激光切割硬组织的手术机器人的一种具体实施方式，参见图5A和5B，包括：机械臂100、超短脉冲激光聚焦前光束通道200和切割刀头300；
该机械臂100包括一个固定机械臂块110和至少一个移动机械臂120，该固定机械臂块110和该移动机械臂120转动连接；
该超短脉冲激光聚焦前光束通道200包括至少两个光束通道，接收激光发射装置发射的激光，该固定机械臂块110固定连接该两个光束通道，且固定连接该两个光束通道的连接处设有光束通孔，用于激光光束的通过；
该切割刀头300与该超短脉冲激光聚焦前光束通道200固定连接，用于控制切割刀头300对术前规划的待切割硬组织平面进行切割。
其中，切割刀头300包括聚焦镜310、切割喷嘴320、超短脉冲激光聚焦后光束通道330
该超短脉冲激光聚焦后光束通道330用于接收并传导超短脉冲激光聚焦前光束通道200导出的超短脉冲激光；
该超短脉冲激光聚焦后光束通道330与该切割喷嘴320固定连接；
该超短脉冲激光聚焦后光束通道330内传输，通过抛物镜310聚焦光束，并通过切割喷嘴320导出聚焦光束至待切割硬组织上进行切割。
焦点平面附近工作范围为L，即聚焦后光束通道口所在平面与激光聚焦点的距离。
可以理解的是，本发明技术方案的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明技术方案的各个方面可以具体实现为以下形式，即完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“单元”或“平台”。
本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各单元或各步骤可以用通用的计算设备来实现，它们可以集中在单个的计算设备上，或者分布在多个计算设备所组成的网络上，可选地，它们可以用计算设备可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储介质中由计算设备来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路单元，或者将它们中的多个单元或步骤制作成单个集成电路单元来实现。
图6根据本发明的一些实施例，示出了一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备的结构示意图。下面参照图6来详细描述根据本实施例中的实施方式实施的一种用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备600。可以理解的是，图6显示的计算设备600仅仅是一个示例，不应对本发明技术方案任何实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备600以通用计算设备的形式表现。用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备600的组建可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本实施例中上述用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦系统中各个功能模块的实现。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图像加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可以与一个或者多个使得用户与该用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其他模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合电子设备600使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
在本发明的一些实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能够实现上述公开中用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦系统中的各个功能单元的实现。
尽管本实施例未详尽地列举其他具体的实施方式，但在一些可能的实施方式中，本发明技术方案说明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本发明技术方案中用于硬组织切割的超短脉冲激光聚焦方法区域中描述的根据本发明技术方案各种实施例中实施方式的步骤。
图7根据本发明的一些实施例示出了一种计算机可读存储介质的结构示意图。如图7所示，其中描述了根据本发明技术方案的实施方式中用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。当然，依据本实施例产生的程序产品不限于此，在本发明技术方案中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一区域传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明技术方案操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、区域地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、区域在用户计算设备上区域在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上所述，通过本发明提出的技术方案，能够实现通过本发明提出的技术方案，能够实现针对不同部位的硬组织确定对应的超短脉冲激光聚焦。根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值、待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围、根据焦点平面附近工作范围确定焦距，根据该焦距以及光束通道的结构确定用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，从而确定待切割的硬组织对应的超短脉冲激光的聚焦。根据针对不同部位的硬组织确定对应的超短脉冲激光聚焦的不同截骨机器人并进行截骨手术，例如下颌骨截骨机器人、牙齿截骨机器人。
上述描述仅是对本发明技术方案较佳实施例的描述，并非对本发明技术方案范围的任何限定，本发明技术方案领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，包括用于传导超短脉冲激光的光束通道、用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，其特征在于，包括如下步骤：
根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；
根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。
2.根据权利要求1所述的一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，其特征在于，所述光束通道包括超短脉冲激光聚焦前光束通道以及超短脉冲激光聚焦后光束通道，所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道包括垂直一体化设置或竖直一体化设置；所述焦距为焦点至所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道的垂足的距离；所述超短脉冲激光截骨阈值包括激光能量。
3.根据权利要求2所述的一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，其特征在于，所述聚焦镜包括抛物面镜和凸透镜。
4.根据权利要求3所述的一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，其特征在于，应用于硬组织切割时，所述焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于100mm，根据该范围和光束通道的结构竖直一体化设置；
根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜具体包括如下步骤：
根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
根据所述光轴及所述焦点位置确定凸透镜。
5.根据权利要求3所述的一种超短脉冲激光聚焦方法，应用于硬组织切割，其特征在于，应用于硬组织切割时，所述焦点平面附近工作范围为大于等于1mm，小于等于50mm，根据该范围和光束通道的结构垂直一体化设置；根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜具体包括如下步骤：
根据确定的所述焦距以及所述超短脉冲激光聚焦前光束通道与所述超短脉冲激光聚焦后光束通道竖直一体化设置确定焦点位置；
根据所述焦距及所述焦点位置确定光轴，所述光轴垂直于所述焦距，与所述超短脉冲激光聚焦前光束通道中传播的光束平行；
根据所述光轴及所述焦点位置确定抛物面镜。
6.一种超短脉冲激光聚焦系统，应用于硬组织切割，包括用于传导超短脉冲激光的光束通道、用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜，其特征在于，包括：
截骨阈值获取模块，用于根据待切割的硬组织的材质确定超短脉冲激光截骨阈值；
工作范围获取模块，用于根据所述待切割的硬组织的厚度确定焦点平面附近工作范围；
焦距确定模块，用于根据所述焦点平面附近工作范围确定焦距；
聚焦镜确定模块，用于根据确定的所述焦距以及所述光束通道的结构确定所述用于聚焦超短脉冲激光的聚焦镜。
7.一种硬组织切割手术机器人应用如权利要求1-5任意一项超短脉冲激光聚焦方法，包括：机械臂、超短脉冲激光聚焦前光束通道和超短脉冲激光切割头；
所述机械臂包括移动机械臂和固定转接板，所述固定转接板110和所述移动机械臂转动连接；
所述超短脉冲激光聚焦前光束通道包括至少两个以上关节的导光臂通道，接收并通过激光发射装置发射的激光；
所述超短脉冲激光切割头与导光臂末端连接，并将导光臂内的超短脉冲激光聚焦；所述机械臂固定转接板连接所述超短脉冲激光切割头；用于超短脉冲激光切割头对术前规划的待切割硬组织进行切割。
8.根据权利要求7所述的一种硬组织切割手术机器人，应用超短脉冲激光聚焦方法，其特征在于，所述超短脉冲激光切割头包括聚焦镜、切割喷嘴、超短脉冲激光聚焦后光束通道；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道用于接收并传导所述超短脉冲激光聚焦前光束通道导出的超短脉冲激光；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道与所述切割喷嘴固定连接；
所述超短脉冲激光聚焦后光束通道内传输，通过所述聚焦镜聚焦光束，并通过所述切割喷嘴导出聚焦光束至待切割硬组织上进行切割。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器用于存储处理程序；
处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的超短脉冲激光聚焦方法。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的超短脉冲激光聚焦方法。
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