CN118593117A - 激光碎石术系统 - Google Patents

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CN118593117A
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CN
China
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stone
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CN202410652555.8A
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布里安·M·塔尔博特
库尔特·G·谢尔顿
安娜·G·麦克洛克林
千田雅泰
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Gyrus ACMI Inc
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Abstract

一种激光碎石术系统包括：激光源，生成激光以照射结石目标；图像传感器，生成结石目标的图像；以及控制器，执行第一处理的一个或更多个迭代，包括：选择激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及从多个基本设置中选择基本设置；至少部分地基于所生成的结石目标的图像来确定结石目标的特性；至少部分地基于所确定的结石目标的特性，执行第二处理的一个或更多个迭代以优化所选择的基本设置，第二处理包括：确定相对于所选择的至少一个可变操作参数的所选择的基本设置的多个优化设置中的每一个的值；以及从多个优化设置中选择优化设置；以及根据所选择的优化设置来控制激光源以输出激光。

Description

激光碎石术系统
本申请是申请日为2019年2月9日、申请号为201980012090.7(国际阶段申请号为PCT/US2019/017391)、发明名称为“用于控制碎石术装置的激光源的系统、方法和计算机可读存储装置”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月9日提交的美国临时申请第62/628,513号的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
技术领域
本发明总体上涉及用于控制碎石术装置的激光源以使目标对象例如结石或石块破碎或破裂的系统、方法和存储指令的计算机可读存储装置。
相关技术的描述
结石或石块是形成在泌尿道中的硬块，并且可能引起疼痛、出血、弯曲和/或阻塞尿液的流动。较小的结石或石块可能不会引起症状，并且可以在尿液中从肾脏通过并且自行通过泌尿道。不能自行通过的较大的结石或石块可以利用碎石术去除。
碎石术可能涉及内窥镜例如输尿管镜的使用。内窥镜可以通过尿道插入至膀胱中、输尿管上方并且插入至肾脏的集合系统中以到达结石或石块。内窥镜可以包括成像装置以提供用于引导内窥镜的插入以及用于使结石或石块可视化的图像。在一些实例中，内窥镜可以与通过内窥镜的工作通道插入并且从工作通道的远端开口离开的装置一起使用，以使较大的结石或石块破碎或破裂成可以利用内窥镜去除或在尿液中通过的较小的片。一个这样的装置包括用于输出激光作为能量源以使结石或石块破碎或破裂的光纤。
结石或石块可以在尿液中由形成晶体的矿物质制成。结石或石块可以主要包括钙。然而，结石或石块可以包括其他物质例如尿酸、胱氨酸或磷酸铵镁(镁、铵和磷酸盐的混合物)。
结石或石块形成所依据的机制可能致使结石或石块具有同质成分或异质成分。具有同质成分的结石或石块在整个结石或石块中更可能具有基本上一致的机械性能。利用具有单个操作参数集(例如，能量、峰值功率、脉冲宽度、平均功率和频率)的激光可以更容易地使这样的结石或石块破碎或破裂。与之相对，具有异质成分的结石或石块更可能具有各种机械性能。利用具有单个操作参数集的激光可能更难使这样的结石或石块破碎或破裂。因此，存在针对用于更有效地且更高效地使具有各种机械性能的结石或石块破碎或破裂的技术的需要。
发明内容
本发明的一个实施方式提供了一种系统，该系统包括：控制器，该控制器被配置成：执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，在第一处理中，控制器被配置成：选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及针对多个基本设置中的每一个依次执行：将所选择的至少一个可变操作参数设置为多个基本设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个基本设置中的每一个的值来控制激光源以输出激光；选择所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一；以及执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，在第二处理中，控制器被配置成基于所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一来控制激光源。
本发明的另一实施方式提供了一种方法，该方法包括：执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，第一处理包括：选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及针对多个基本设置中的每一个依次执行：将所选择的至少一个可变操作参数设置为多个基本设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个基本设置中的每一个的值来控制激光源以输出激光；选择所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一；以及执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，第二处理包括基于所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一来控制激光源。
本发明的另一实施方式提供了一种存储指令的计算机可读存储装置，所述指令使控制器的计算机以：执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，在第一处理中，计算机被配置成：选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及针对多个基本设置中的每一个依次执行：将所选择的至少一个可变操作参数设置为多个基本设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个基本设置中的每一个的值来控制激光源以输出激光；选择所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一；以及执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，在第二处理中，计算机被配置成基于所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一来控制激光源。
提供了一种激光碎石术系统，包括：激光源，激光源被配置成生成激光以照射结石目标；图像传感器，图像传感器被配置成生成结石目标的图像；以及控制器，控制器被配置成：执行第一处理的一个或更多个迭代，包括：选择激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及从多个基本设置中选择基本设置；至少部分地基于所生成的结石目标的图像来确定结石目标的特性；至少部分地基于所确定的结石目标的特性，执行第二处理的一个或更多个迭代以优化所选择的基本设置，第二处理包括：确定相对于所选择的至少一个可变操作参数的所选择的基本设置的多个优化设置中的每一个的值；以及从多个优化设置中选择优化设置；以及根据所选择的优化设置来控制激光源以输出激光。
附图说明
图1是根据本系统的实施方式的包括用于使身体内腔中的结石破碎的内窥镜装置、碎石术装置和控制装置的系统的示意图。
图2是根据本发明的实施方式的由控制器执行的步骤的流程图。
图3是根据本发明的实施方式的由控制器执行的附加步骤的流程图。
图4是示出根据本发明的实施方式的所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值的确定的图。
图5是示出根据本发明的实施方式的所选择的至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值的确定的图。
具体实施方式
现在将参照附图描述根据本发明的一个实施方式的系统1。
如图1所示，系统1可以包括内窥镜装置10、碎石术装置20和控制装置30，下面将描述内窥镜装置10、碎石术装置20和控制装置30中的每一个的细节。
系统1可以在医疗过程中用在对象的身体内腔上以使身体内腔中的结石(或石块)破碎或破裂。作为示例，身体内腔可以是膀胱、输尿管或肾脏的集合系统。然而，系统1可以用于使结石从基本上任何身体内腔或从非人内腔中破碎或破裂。
内窥镜装置10可以包括具有远端的插入部12，其中可以将插入部12定尺寸并且设置有足够的柔性以穿过尿道插入至膀胱中、输尿管上方并且插入至肾脏的集合系统中以到达结石C(或石块)。插入部12可以限定穿过插入部12的至少一部分延伸至插入部12的远端处的开口的工作通道14。工作通道14可以成形为允许结构例如治疗仪器或碎石术装置20的一部分(如下面更详细描述的)穿过工作通道14并且通过开口。
内窥镜装置10可以包括光源(未示出)和图像传感器16。内窥镜装置10的光源可以输出光例如可见光以照亮身体内腔的内部和结石C。图像传感器16可以将入射在图像传感器16的成像表面上的返回光光转换成将由控制装置30图像处理成图像的图像信号。通过这种方式，图像传感器16和控制装置30可以随时间生成多个图像(或视频)。
碎石术装置20可以包括可以在控制装置30的控制下输出激光的激光源22。激光源22可以是例如钬(Ho)激光源、hulium:YAG(Ho:YAG)激光源、钕掺杂的:YAG(nd:YAG)激光源、半导体激光二极管、磷酸氧钛钾晶体(KTP)激光源、二氧化碳(CO2)激光源、氩激光源、准分子激光源、二极管激光源或其他合适的激光源。
激光源22可以由控制装置30控制以改变激光的一个或更多个操作参数。激光的操作参数包括但不限于激光的能量(E)、激光的峰值功率(Ppeak)、激光的脉冲宽度(PW)、激光的平均功率(Pavg)和激光的频率(F)。
操作参数由至少以下等式相关：
等式1：E＝Ppeak*PW
等式2：Pavg＝E*F＝Ppeak*PW*F
碎石术装置20还可以包括可以穿过内窥镜装置10的工作通道14插入以经过工作通道14的开口延伸的光纤24。光纤24可以传输由激光源22生成的激光以照射结石C。来自激光的吸收的能量可以使结石C破碎或破裂。
控制装置30可以包括控制器32、输入装置34和显示器36。
控制器32可以包括：包括硬件的处理器；和包括硬件的存储装置(例如，存储器)。例如，处理器的功能可以由相应的硬件来实现，或者可以由集成的硬件来实现。例如，硬件可以包括电路板上的一个或多个电路装置(例如集成电路(IC))或者一个或多个电路元件(例如电阻器、电容器等)。例如，处理器可以是一个或更多个中央处理单元(CPU)，但是这不应在限制意义上进行解释，并且可以使用包括图形处理单元(GPU)和数字信号处理器(DSP)的各种类型的处理器。处理器可以是具有专用集成电路(ASIC)的硬件电路。包括硬件的存储装置可以是诸如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)的半导体存储器、寄存器、诸如硬盘装置的磁存储装置以及诸如光盘装置的光存储装置。例如，存储装置存储计算机可读指令。当指令由处理器执行时，实现本文描述的控制器32的功能。
控制器32可以通过以下详细描述的技术来控制成像装置20和碎石术装置20。
输入装置34可以包括可以从用户接收输入的装置。输入装置34可以包括指向装置、触摸屏、小键盘以及诸如语音控制的非触觉实体。
以下参照图2和图3详细描述可以由控制器32与输入装置34、显示器36、内窥镜装置10以及碎石术装置20协作执行的处理。
如图2所示，控制器32可以执行第一处理的一个或更多个迭代。
第一处理的每个迭代可以包括步骤S12至S16。
在步骤S12处，控制器32可以选择碎石术装置20的激光源22的至少一个可变操作参数。激光源22的至少一个可变操作参数可以包括例如下述中的一个或更多个：由激光源22输出的激光的能量(E)、由激光源22输出的激光的峰值功率(Ppeak)、由激光源22输出的激光的脉冲宽度(PW)、由激光源22输出的激光的平均功率(Pavg)以及由激光源22输出的激光的频率(F)。
在步骤S14处，控制器32可以确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值。
在步骤S16处，控制器32可以针对多个基本设置中的每一个依次执行：将所选择的至少一个可变操作参数设置为多个基本设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个基本设置中的每一个的值来控制激光源22以在结石C处输出激光。
在执行第一处理的一个或更多个迭代之后，在步骤S18处，控制器32可以选择所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一。
接下来，如图3所示，控制器32可以执行第二处理的一个或更多个迭代。
第二处理的每个迭代可以包括步骤S22和S24。
在步骤S22处，控制器32可以基于所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置之一来确定所选择的至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值。
在步骤S24处，控制器32可以针对多个优化设置中的每一个依次执行：将所选择的至少一个可变操作参数设置为多个优化设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个优化设置中的每一个的值来控制激光源22以在结石C处输出激光。
在执行第二处理的一个或更多个迭代之后，在步骤S26处，控制器32可以基于所确定的目标对象的特性中的变化来选择所选择的至少一个可变操作参数的多个优化设置之一。
接下来，在步骤S28处，控制器32可以基于所选择的至少一个可变操作参数的多个优化设置之一来控制激光源22以在结石C处输出激光。
在步骤S28之后，控制器32与图像传感器16一起可以生成结石C的一个或更多个图像，该结石C已经利用具有通过第一处理和第二处理优化的操作参数的激光进行了处理。控制器32可以控制显示器36以显示一个或更多个图像，以使得观看一个或更多个图像的用户能够确定结石C的具有一个机械性能的一个层是否已经通过被破碎或破裂而去除，以使在不同的优化设置下可以更高效地破碎或破裂的结石C的具有不同机械性能的另一层暴露。
在步骤S28之后，输入装置34可以从用户接收一个或更多个输入，并且基于一个或更多个输入将一个或更多个指令输出至控制器32。此外，控制器32可以基于一个或更多个指令来确定用户是否已经得到指示以返回至步骤S12至S16，以确定更适合于使结石C的另一层破碎或破裂的多个基本设置中的每一个的值。如果指示返回至步骤S12至S16，则控制器32可以再次执行步骤S12至S16。如果不期望返回至步骤S12至S16，则上述处理结束。
接下来，将通过示例的方式描述步骤S12至S28的细节。
[第一示例]
下面将通过第一示例的方式来描述步骤S12至S28的细节。
在步骤S12处，输入装置34可以从用户接收一个或更多个输入，并且将与一个或更多个输入对应的一个或更多个指令输出至控制器32。在步骤S12和S14处，控制器32可以从输入装置34接收一个或更多个指令，基于从输入装置34接收的一个或更多个指令来选择由激光源22输出的激光的峰值功率Ppeak(或脉冲宽度PW)作为可变操作参数，并且确定激光的峰值功率Ppeak(或脉冲宽度PW)的多个基本设置中的每一个的值。
控制器32可以基于从输入装置34接收的一个或更多个指令来确定激光的峰值功率Ppeak的多个基本设置中的每一个的值。
从输入装置34接收的一个或更多个指令可以指示激光的峰值功率Ppeak的值的第一范围(即，上限和下限)。然后，控制器32可以确定落入由一个或更多个指令指示的激光的峰值功率Ppeak的值的第一范围内的激光的峰值功率Ppeak的多个基本设置中的每一个的值。此外，控制器32可以确定要被均匀地分布在峰值功率Ppeak的值的第一范围内的峰值功率Ppeak的多个基本设置中的每一个的值。
在第一示例的修改中，输入装置34可以接收指示在第一范围内的峰值功率Ppeak的多个基本设置中的每一个的值的一个或更多个输入，并且将与一个或更多个输入对应的一个或更多个指令输出至控制器32。然后，控制器32可以基于从输入装置34接收的一个或更多个指令来确定激光的峰值功率Ppeak的多个基本设置中的每一个的值。
在步骤S16处，控制器32可以针对多个基本设置中的每一个依次执行：将激光的峰值功率Ppeak设置为多个基本设置中的每一个的值；以及控制激光源22以朝向结石C输出具有设置为多个基本设置中的每一个的值的峰值功率Ppeak的激光以试图或开始使结石C破碎或破裂。
在执行第一处理的第一迭代(包括步骤S12至S16)之后，控制器32可以执行第一处理的第二迭代或后续迭代。在第一处理的第二迭代或后续迭代中，控制器32可以选择另一可变操作参数例如由激光源22输出的激光的频率F，并且基于作为激光的可变操作参数的激光的频率F的选择通过步骤S14和S16继续进行。
在步骤S18处，控制器32与图像传感器16一起可以生成结石C的一个或更多个图像，该结石C已经由具有设置在多个基本设置中的每一个的值处的峰值功率Ppeak的不同激光进行了处理。控制器32可以控制显示器36以显示所生成的一个或更多个图像，以使得用户能够判断用于使结石C破碎或破裂的不同激光中的每一个的功效。
此外，在步骤S18处，输入装置34可以从用户接收一个或更多个输入(已经检查了显示在显示器36上的结石C的一个或更多个图像)，并且将与一个或更多个输入对应的一个或更多个指令输出至控制器32。然后，控制器32可以根据用户的一个或更多个输入来选择激光的峰值功率Ppeak的多个基本设置之一。所选择的峰值功率Ppeak的多个基本设置之一指示用户基于显示在显示器36上的结石C的一个或更多个图像确定该峰值功率Ppeak的多个基本设置之一是在用于使结石C破碎或破裂的多个基本设置中最有效的。
在步骤S22处，控制器32可以基于在步骤S18中所选择的多个基本设置之一来确定激光的峰值功率Ppeak的多个优化设置中的每一个的值。
此处，控制器32可以设置激光的峰值功率Ppeak的第二范围(即，上限和下限)，其中第二范围小于在步骤S14中建立的第一范围。然后，控制器32可以确定落入激光的峰值功率Ppeak的第二范围内的激光的峰值功率Ppeak的多个优化设置中的每一个的值。此外，控制器32可以确定要被均匀地分布在峰值功率Ppeak的第二范围内的峰值功率Ppeak的多个优化设置中的每一个的值。
在步骤S24处，控制器32可以针对多个优化设置中的每一个依次执行：将激光的峰值功率Ppeak设置为峰值功率Ppeak的多个优化设置中的每一个的值；以及基于所设置的多个优化设置中的每一个的值来控制激光源22以输出激光。
在步骤S26处，控制器32与图像传感器16一起可以生成结石C的一个或更多个图像，该结石C已经由具有设置在多个优化设置中的每一个的值处的峰值功率Ppeak的不同激光进行了处理。控制器32可以控制显示器36以显示所生成的一个或更多个图像，以使得用户能够判断用于使结石C破碎或破裂的不同激光的功效。
此外，在步骤S26处，输入装置34可以从用户接收一个或更多个输入(已经检查了显示在显示器36上的结石C的一个或更多个图像)，并且将与一个或更多个输入对应的一个或更多个指令输出至控制器32。然后，控制器32可以根据用户的一个或更多个输入来选择激光的峰值功率Ppeak的多个优化设置之一。所选择的峰值功率Ppeak的多个优化设置之一指示用户基于显示在显示器36上的结石C的一个或更多个图像确定该峰值功率Ppeak的多个优化设置之一是在用于使结石C破碎或破裂的多个优化设置中最有效的。
在步骤S28处，控制器32还可以基于所选择的激光的峰值功率Ppeak的多个优化设置之一来控制激光源22以更有效且更高效地使结石C破碎或破裂。
[第二示例]
下面将通过第二示例的方式来描述步骤S12至S28的细节。
第二示例与第一示例的不同之处在于，在步骤S12和S14处，控制器32可以从输入装置34接收一个或更多个指令，基于从输入装置34接收的一个或更多个指令选择多个可变操作参数(代替如第一示例中的单个可变操作参数)，并且确定激光的多个操作参数的多个基本设置中的每一个的值。
参照以上讨论的等式1，控制器32可以选择激光的峰值功率Ppeak和脉冲宽度PW作为多个可变操作参数。
此外，如图4所示，控制器32可以确定激光的峰值功率Ppeak和脉冲宽度PW的多个基本设置中的每一个的值。具体地，控制器32可以确定峰值功率Ppeak的值和脉冲宽度PW的值的组合，这将允许激光的能量E为常数。例如，针对第一基本设置，控制器32可以将峰值功率Ppeak的值确定为Ppeak1，并且将脉冲宽度PW的值确定为PW1，其中在具有值为Ppeak1的峰值功率Ppeak和具有值为PW1的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有预定能量Energy1。
控制器32还可以针对第二基本设置将峰值功率Ppeak的值确定为Ppeak2，并且将脉冲宽度PW的值确定为PW2，其中Ppeak2小于Ppeak1，其中PW2大于PW1，并且其中在具有值为Ppeak2的峰值功率Ppeak和具有值为PW2的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有相同的预定能量Energy1。
控制器32还可以针对第三基本设置将峰值功率Ppeak的值确定为Ppeak3，并且将脉冲宽度PW的值确定为PW3，其中Ppeak3大于Ppeak1，其中PW3小于PW1，并且其中在具有值为Ppeak3的峰值功率Ppeak和具有值为PW3的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有相同的预定能量Energy1。
在第一处理的第二迭代或后续迭代中，控制器32可以确定激光的峰值功率Ppeak的值和脉冲宽度PW的值的组合，这将使得激光具有预定能量Energy2，其中Energy2不同于Energy1。
在第一处理的第二迭代或后续迭代中，控制器32还可以选择其他可变操作参数。例如，参照以上讨论的等式2，控制器32可以选择频率F和脉冲宽度PW作为多个可变操作参数。
此外，参照等式2，控制器32可以确定激光的频率F和脉冲宽度PW的多个基本设置中的每一个的值。具体地，控制器32可以确定频率F的值和脉冲宽度PW的值的组合，这将使得激光的平均功率Pavg为常数。在该示例中，参照等式2，控制器32基于高峰值功率在使结石C破碎或破裂方面更有效的证据，将激光的峰值功率Ppeak保持为不变。
第二示例与第一示例类似之处在于控制器32可以将多个操作参数的多个基本设置中的每一个的值确定为在值的第一范围内。具体地，控制器32可以将Ppeak1、Ppeak2和Ppeak3确定为在峰值功率值的第一范围内，并且将PW1、PW2和PW3确定为在脉冲宽度值的第一范围内。
第二示例与第一示例的不同之处还在于，在步骤S22处，控制器32可以确定激光的多个操作参数的多个优化设置中的每一个的值。
此外，如图5所示，参照以上讨论的等式1，控制器32可以基于在步骤S18中的对具有值Ppeak2和值PW2的基本设置的选择来确定激光的峰值功率Ppeak和脉冲宽度PW的多个优化设置中的每一个的值。具体地，控制器32可以确定峰值功率Ppeak的值和脉冲宽度PW的值的组合，这将使得激光的能量E为常数。例如，控制器32可以针对第一优化设置将峰值功率Ppeak的值确定为Ppeak2，并且将脉冲宽度PW的值确定为PW2，其中在具有值为Ppeak2的峰值功率Ppeak和具有值为PW2的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有预定能量Energy1。
控制器32还可以针对第二优化设置将峰值功率Ppeak的值设置为Ppeak2’，并且将脉冲宽度PW的值设置为PW2’，其中Ppeak2’大于Ppeak2，其中PW2’小于PW2，并且其中在具有值为Ppeak2’的峰值功率Ppeak和具有值为PW2’的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有相同的预定能量Energy1。
控制器32还可以针对第三优化设置将峰值功率Ppeak的值设置为Ppeak2”，并且将脉冲宽度PW的值设置为PW2”，其中Ppeak2”小于Ppeak2，其中PW2”大于PW2，并且其中在具有值为Ppeak2”的峰值功率Ppeak和具有值为PW2”的脉冲宽度PW的操作参数下输出的激光将具有相同的预定能量Energy1。
[第三示例]
下面将通过第三示例的方式来描述步骤S12至S28的细节。
第三示例与第二示例的不同之处在于，可以根据由传感器检测的结石C的特性来执行步骤S12、S14、S18、S22和S26中的一个或更多个。
在步骤S12和S14中，控制器32可以与图像传感器16一起生成结石C的一个或更多个图像。控制器32还可以处理结石C的一个或更多个图像以检测结石C的一个或更多个特性。结石C的一个或更多个特性可以包括但不限于结石C的大小、结石C的颜色和结石C的外部几何形状。此外，控制器32可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来选择激光的至少一个可变操作参数。更进一步，控制器32可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值。作为示例，在步骤S12中，控制器32可以响应于将结石C的大小确定为大于预定大小而将能量E设置为较高的预定值，选择峰值功率Ppeak和脉冲宽度PW作为至少一个可变操作参数，并且确定满足等式1的多个基本设置的值。
控制器32的存储器还可以存储一个或更多个特性与对应的激光的至少一个可变操作参数之间的预定关系。然后，控制器32可以鉴于所存储的预定关系来考虑检测的结石C的一个或更多个特性，以在步骤S12中选择至少一个可变操作参数，并且在步骤S14中确定所选择的至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值。
在步骤S18中，在利用根据步骤S12至S16的激光对结石C进行处理之后，控制器32可以与图像传感器16一起生成结石C的一个或更多个图像。控制器32还可以处理结石C的一个或更多个图像以检测结石C的一个或更多个特性。结石C的一个或更多个特性可以包括但不限于在结石C的大小方面的变化、在结石C的颜色方面的变化以及在结石C的外部几何形状方面的变化。控制器32还可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来选择多个基本设置之一。作为示例，在步骤S18中，控制器32可以确定示出在结石C的大小方面的最大减小的图像，确定致使在结石C的大小方面的最大减小的多个基本设置之一，并且选择所确定的多个基本设置之一。
在步骤S22中，控制器32可以与图像传感器16一起生成结石C的一个或更多个图像。控制器32还可以处理结石C的一个或更多个图像以检测结石C的一个或更多个特性。结石C的一个或更多个特性可以包括但不限于结石C的大小、结石C的颜色以及结石C的外部几何形状。此外，控制器32可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来确定所选择的至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值。
在步骤S26中，在利用根据步骤S22和S24的激光对结石C进行处理之后，控制器32可以与图像传感器16一起生成结石C的一个或更多个图像。控制器32还可以处理结石C的一个或更多个图像以检测结石C的一个或更多个特性。结石C的一个或更多个特性可以包括但不限于在结石C的大小方面的变化、在结石C的颜色方面的变化以及在结石C的外部几何形状方面的变化。控制器32还可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来选择多个优化设置之一。作为示例，在步骤S26中，控制器32可以确定示出在结石C的大小方面的最大减小的图像，确定致使在结石C的大小方面的最大减小的多个优化设置之一，并且选择所确定的多个优化设置之一。
在步骤S28之后，在利用根据步骤S28的激光对结石C进行处理之后，控制器32可以与图像传感器16一起生成结石C的一个或更多个图像。控制器32还可以处理结石C的一个或更多个图像以检测结石C的一个或更多个特性。控制器32还可以基于检测的结石C的一个或更多个特性来确定是否返回至步骤S12至S16。作为示例，控制器32还可以基于在结石C的大小方面的变化处于预定阈值或低于预定阈值的确定或者在结石C的颜色方面的变化处于预定量或低于预定量的确定来确定返回至步骤S12至S16。
在以上提供的描述中，生成和处理图像的功能以及控制激光源22的功能被描述为由控制器32来执行。然而，应当理解，生成和处理图像的功能以及控制激光源22的功能可以由与彼此通信的单独的控制器来执行。
本发明的另一实施方式包括由上述控制器32执行的方法。
此外，本发明的另一实施方式包括存储指令的计算机可读存储装置，该指令可以使包括控制器32的硬件的处理器执行上述功能。
在上述技术中，在步骤S18之后，选择由激光源22输出的对使具有对应于多个基本设置之一的特定机械性能的结石C破碎或破裂更有效的激光的峰值功率Ppeak(或另一可变操作参数)的多个基本设置之一以更有效地使具有特定机械性能的结石C破碎或破裂。步骤S18中的这样的选择表示对常规碎石技术的改进。此外，在步骤S28之后，选择多个优化设置之一使得能够甚至更有效地使结石C破碎或破裂。步骤S28中的这样的选择表示对常规碎石技术的附加改进。
尽管已经描述了本发明的实施方式，但是当然应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以容易地进行形式或细节上的各种修改和改变。因此，旨在本发明不限于所描述和示出的确切形式，而是应当被构造成覆盖可能落入所附权利要求书的范围内的所有修改。
此外，本公开还提供了如下配置。
1.一种系统，包括：
控制器，所述控制器被配置成：
执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成：
选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；
确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及
针对所述多个基本设置中的每一个依次执行：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个基本设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个基本设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光；
选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一；以及
执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，在所述第二处理中，所述控制器被配置成基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源。
2.根据配置1所述的系统，
其中，在所述第二处理中，所述控制器被配置成通过被配置成下述来基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源：
基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值；以及
针对所述多个优化设置中的每一个依次执行：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个优化设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个优化设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光。
3.根据配置2所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成确定在第一预定范围内的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值，以及
其中，在所述第二处理中，所述控制器被配置成确定在第二预定范围内的所述至少一个可变操作参数的所述多个优化设置中的每一个的值，所述第二预定范围小于所述第一预定范围。
4.根据配置2所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值，使得按大小顺序的一个基本设置的值与相邻基本设置的值的差的绝对值为第一预定常数，以及
其中，在所述第二处理中，所述控制器被配置成：
确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个优化设置中的每一个的值，使得按大小顺序的一个优化设置的值与相邻优化设置的值的差的绝对值为第二预定常数，所述第二预定常数小于所述第一预定常数。
5.根据配置2所述的系统，
其中，所述控制器被配置成：
控制传感器以：
在所述第二处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之前，检测要被所述激光照射的目标对象的特性；以及
在所述第二处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之后，检测所述目标对象的特性；
确定从所述第二处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之前到所述第二处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之后的所述目标对象的特性的变化；
基于所确定的所述目标对象的特性的变化，选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个优化设置之一；以及
基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个优化设置之一来控制所述激光源。
6.根据配置1所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成通过被配置成选择下述中的至少一个作为所述至少一个可变操作参数来选择所述碎石术装置的所述激光源的所述至少一个可变操作参数：
由所述激光源输出的所述激光的能量(E)；
由所述激光源输出的所述激光的峰值功率(Ppeak)；
由所述激光源输出的所述激光的脉冲宽度(PW)；
由所述激光源输出的所述激光的平均功率(Pavg)；以及
由所述激光源输出的所述激光的频率(F)。
7.根据配置1所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成通过被配置成下述来选择所述碎石术装置的所述激光源的所述至少一个可变操作参数：
选择由所述激光源输出的所述激光的峰值功率(Ppeak)和由所述激光源输出的所述激光的脉冲宽度(PW)作为所述至少一个可变操作参数，其中，由所述激光源输出的所述激光的能量(E)根据等式1：
E＝Ppeak*PW与Ppeak和PW相关，或者
选择由所述激光源输出的所述激光的PW和频率(F)作为所述至少一个可变操作参数，其中，由所述激光源输出的所述激光的平均功率(Pavg)根据等式2：Pavg＝Ppeak*PW*F与Ppeak、PW和F相关，并且
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成通过被配置成下述来确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值：
响应于选择Ppeak和PW作为所述至少一个可变操作参数，确定
Ppeak的值和PW的值的多个组合，使得等式1中的E在所述Ppeak的值和PW的值的多个组合中为常数；以及
响应于选择PW和F作为所述至少一个可变操作参数，确定PW的值和F的值的多个组合，使得等式2中的Pavg和Ppeak在所述PW的值和PW的值的多个组合中为常数。
8.根据配置1所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成确定在第一预定范围内的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值。
9.根据配置1所述的系统，
其中，在所述第一处理中，所述控制器被配置成确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值，使得按大小顺序的一个基本设置的值与相邻基本设置的值的差的绝对值为第一预定常数。
10.根据配置1所述的系统，
其中，所述控制器被配置成基于所接收的用户选择来选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一。
11.根据配置1所述的系统，
其中，所述控制器被配置成：
控制传感器以在所述第一处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之前，检测目标对象的特性；以及
在执行所述第一处理的所述一个或更多个迭代中，选择所述激光源的所述至少一个可变操作参数，确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值，或者基于由所述传感器检测的所述目标对象的特性来选择所述激光源的所述至少一个可变操作参数以及确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值。
12.根据配置1所述的系统，
其中，所述控制器被配置成：
控制传感器以：
在所述第一处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之前，检测要被所述激光照射的目标对象的特性；以及
在所述第一处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之后，检测所述目标对象的特性；
确定从所述第一处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之前到所述第一处理的所述至少一个或更多个迭代的执行之后的所述目标对象的特性的变化；以及
基于所确定的所述目标对象的特性的变化，选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一。
13.根据配置1所述的系统，所述系统还包括所述碎石术装置。
14.一种方法，包括：
执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，所述第一处理包括：
选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；
确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及
针对所述多个基本设置中的每一个依次执行：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个基本设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个基本设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光；
选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一；以及
执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，所述第二处理包括基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源。
15.根据配置14所述的方法，
其中，在所述第二处理中，基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源包括：
基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值；以及
针对所述多个优化设置中的每一个依次执行：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个优化设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个优化设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光。
16.一种存储指令的计算机可读存储装置，所述指令使控制器的计算机以：
执行第一处理的一个或更多个迭代，其中，在所述第一处理中，所述计算机被配置成：
选择碎石术装置的激光源的至少一个可变操作参数；
确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及
针对所述多个基本设置中的每一个依次执行：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个基本设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个基本设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光；
选择所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一；以及
执行第二处理的一个或更多个迭代，其中，在所述第二处理中，所述计算机被配置成基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源。
17.根据配置16所述的计算机可读存储装置，
其中，所述指令使所述计算机以：
在所述第二处理中，通过至少执行下述来基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来控制所述激光源：
基于所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置之一来确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个优化设置中的每一个的值；以及
针对所述多个优化设置中的每一个依次：
将所选择的所述至少一个可变操作参数设置为所述多个优化设置中的每一个的值；以及
基于所设置的所述多个优化设置中的每一个的值来控制所述激光源以输出激光。

Claims (16)

1.一种激光碎石术系统，包括：
激光源，所述激光源被配置成生成激光以照射结石目标；
图像传感器，所述图像传感器被配置成生成所述结石目标的图像；以及
控制器，所述控制器被配置成：
执行第一处理的一个或更多个迭代，包括：选择所述激光源的至少一个可变操作参数；确定所选择的所述至少一个可变操作参数的多个基本设置中的每一个的值；以及从所述多个基本设置中选择基本设置；
至少部分地基于所生成的所述结石目标的图像来确定所述结石目标的特性；
至少部分地基于所确定的所述结石目标的特性，执行第二处理的一个或更多个迭代以优化所选择的基本设置，所述第二处理包括：确定相对于所选择的所述至少一个可变操作参数的所选择的基本设置的多个优化设置中的每一个的值；以及从所述多个优化设置中选择优化设置；以及
根据所选择的优化设置来控制所述激光源以输出激光。
2.根据权利要求1所述的激光碎石术系统，其中，从所生成的图像中检测到的所述结石目标的特性包括所述结石目标的大小或大小的变化。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的激光碎石术系统，其中，从所生成的图像中检测到的所述结石目标的特性包括所述结石目标的颜色或颜色的变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光碎石术系统，其中，从所生成的图像中检测到的所述结石目标的特性包括所述结石目标的外部几何形状或外部几何形状的变化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光碎石术系统，其中，所选择的至少一个可变操作参数包括以下中的至少一个：
由所述激光源输出的所述激光的能量(E)；
由所述激光源输出的所述激光的峰值功率(Ppeak)；
由所述激光源输出的所述激光的脉冲宽度(PW)；
由所述激光源输出的所述激光的平均功率(Pavg)；或者
由所述激光源输出的所述激光的频率(F)。
6.根据权利要求5所述的激光碎石术系统，其中，所选择的至少一个可变操作参数包括由所述激光源输出的所述激光的峰值功率(Ppeak)和脉冲宽度(PW)。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的激光碎石术系统，其中，所选择的至少一个可变操作参数包括由所述激光源输出的所述激光的峰值功率(Ppeak)、脉冲宽度(PW)和频率。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的激光碎石术系统，其中，在所述第一处理的所述一个或更多个迭代中，选择所述激光源的所述至少一个可变操作参数或者确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值基于一个或更多个用户指令。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的激光碎石术系统，其中，在所述第一处理的所述一个或更多个迭代中，选择所述激光源的所述至少一个可变操作参数或者确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值至少部分地基于所确定的所述结石目标的特性。
10.根据权利要求9所述的激光碎石术系统，其中，所确定的所述结石目标的特性包括被确定为大于预定大小的所述结石目标的大小，
其中，所述控制器被配置成响应于所述结石目标的大小大于所述预定大小而将能量E设置为预定值，并且选择峰值功率Ppeak和脉冲宽度PW作为所述至少一个可变操作参数，并且确定满足E＝Ppeak*PW的所述多个基本设置中的每一个的值。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的激光碎石术系统，其中，所述控制器被配置成在存储器中存储结石目标的一个或更多个特性与对应的所述激光的至少一个可变操作参数之间的预定关系，
其中，在所述第一处理的所述一个或更多个迭代中，选择所述激光源的所述至少一个可变操作参数或者确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个基本设置中的每一个的值至少部分地基于所存储的预定关系。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的激光碎石术系统，其中，在所述第一处理的所述一个或更多个迭代中，从所述多个基本设置中选择所述基本设置至少部分地基于响应于根据所述多个基本设置中的每一个的值而由所述激光源产生并入射在所述结石目标上的激光的、所述结石目标的特性。
13.根据权利要求12所述的激光碎石术系统，其中，所选择的基本设置对应于根据其产生的激光，与所述多个基本设置中的其他基本设置相比，致使所述结石目标的大小相对更大的减小。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的激光碎石术系统，其中，在所述第二处理的所述一个或更多个迭代中，确定所选择的所述至少一个可变操作参数的所述多个优化设置中的每一个的值至少部分地基于所确定的所述结石目标的特性。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的激光碎石术系统，其中，在所述第二处理的所述一个或更多个迭代中，从所述多个优化设置中选择所述优化设置至少部分地基于响应于根据所述多个优化设置中的每一个的值而由所述激光源产生的入射在所述结石目标上的激光的、所确定的所述结石目标的特性。
16.根据权利要求15所述的激光碎石术系统，其中，所选择的优化设置对应于根据其产生的激光，与所述多个优化设置中的其他优化设置相比，致使所述结石目标的大小相对更大的减小。
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