DE102022107182A1 - Optischer splitter für laserchirurgische systeme mit überhitzungsschutz - Google Patents

Optischer splitter für laserchirurgische systeme mit überhitzungsschutz Download PDF

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Sergey A. Bukesov
Kurt G. Shelton
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Abstract

Es werden Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zur Identifizierung eines Ziels in vivo offengelegt. Ein System zur Identifizierung von Zielobjekten zur Verwendung in der Elektrochirurgie umfasst eine Sonde, einen optischen Splitter und ein Spektroskopiesystem. Die Sonde umfasst einen optischen Pfad, um ein erstes optisches Signal zu einem anatomischen Zielobjekt und mindestens einen Teil eines zweiten optischen Signals von dem anatomischen Zielobjekt durchzuleiten. Der optische Splitter umfasst einen ersten Anschluss, um das erste optische Signal in den optischen Pfad zu leiten und den mindestens einen Teil des zweiten optischen Signals aus dem optischen Pfad zu empfangen, einen zweiten Anschluss, um das erste optische Signal zu empfangen, und einen parabolischen Reflektor, um den Teil des zweiten optischen Signals umzulenken. Das Spektroskopiesystem kann eine Charakteristik des anatomischen Zielobjekts basierend auf dem umgeleiteten mindestens einen Teil des zweiten optischen Signals identifizieren.

Description

  • INANSPRUCHNAHME DER PRIORITÄT
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/171,636, die am 7. April 2021 eingereicht wurde und hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit enthalten ist.
  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Die Unterlagen beziehen sich allgemein auf optische chirurgische Systeme und insbesondere auf Techniken zur Aufteilung eines optischen Antwortsignals, das sich einen optischen Pfad mit einem elektrochirurgischen Signal teilt, und auf den Schutz optischer Komponenten des optischen chirurgischen Systems vor Überhitzung.
  • HINTERGRUND
  • Laser- oder Plasmasysteme wurden für die Abgabe von chirurgischer Laserenergie an verschiedene Zielbereiche wie Weich- oder Hartgewebe verwendet. Beispiele für die Lasertherapie sind Ablation, Koagulation, Vaporisation, Fragmentation usw. Bei der Lithotripsie wurde der Laser eingesetzt, um Konkremente in Niere, Gallenblase, Harnleiter und anderen steinbildenden Regionen zu zertrümmern oder um große Konkremente in kleinere Fragmente zu zerteilen.
  • Endoskope werden in der Regel verwendet, um Zugang zu einer innenliegenden Stelle eines Patienten zu schaffen, so dass ein Arzt einen visuellen Zugang erhält. Ein Endoskop wird normalerweise in den Körper eines Patienten eingeführt, sendet Licht an ein zu untersuchendes Ziel (z. B. eine Zielanatomie oder ein Zielobjekt) und sammelt das vom Objekt reflektierte Signal (z. B. Licht). Das reflektierte Signal enthält Informationen über das zu untersuchende Objekt. Einige Endoskope verfügen über einen Arbeitskanal, durch den der Bediener eine Absaugung durchführen oder Instrumente wie Bürsten, Biopsienadeln oder Zangen einführen oder einen minimalinvasiven Eingriff vornehmen kann, um unerwünschtes Gewebe oder Fremdkörper aus dem Körper des Patienten zu entfernen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Bei bestimmten konventionellen Verfahren, bei denen elektromagnetische Energie eingesetzt wird, gibt es keine Möglichkeit, eine oder mehrere Eigenschaften (z. B. einen Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder eine Härte) eines anatomischen Zielobjekts während der Ausführung des Verfahrens zu identifizieren. Bei gesundheitsbezogenen Eingriffen kann es schwierig sein, in vivo festzustellen, ob es sich bei einem Zielobjekt um Weich- oder Hartgewebe handelt. Es gibt einige chirurgische Methoden, mit denen Gewebe entnommen werden kann, um dann die Zusammensetzung oder andere Merkmale des Gewebes zu bestimmen, nachdem es aus dem Körper entfernt wurde. Solche Merkmale können jedoch nicht in vivo bestimmt werden.
  • Die kontinuierliche Identifizierung von Gewebemerkmalen während eines endoskopischen Eingriffs kann Ärzten mehr Informationen liefern, um ihre Behandlungsmethode während des Eingriffs besser anzupassen. Herkömmliche Verfahren zur Gewebecharakterisierung, bei denen in der Regel eine Gewebeprobe zur Analyse entnommen werden muss, können jedoch keine kontinuierliche Überwachung und Identifizierung von Gewebemerkmalen während eines Eingriffs bieten.
  • Einige endoskopische chirurgische Systeme können Laserenergie in einen Zielbehandlungsbereich einbringen. Die Laserenergie kann versehentlich in einer oder mehreren optischen Komponenten des endoskopischen chirurgischen Systems abgeleitet werden, was zu einer Überhitzung und Beschädigung dieser Komponenten führen kann. Die Erfinder haben unter anderem erkannt, dass ein ungedeckter Bedarf für die Überwachung der Temperatur optischer Komponenten während eines endoskopischen Eingriffs besteht, um eine Überhitzung und Beschädigung der Komponenten zu verhindern.
  • Dieses Dokument stellt verbesserte Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zur kontinuierlichen In-vivo-Überwachung und Identifizierung von Gewebeeigenschaften während eines Eingriffs bereit. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden Techniken zur Aufteilung eines elektrochirurgischen Signals zur Verwendung in einem elektrochirurgischen Verfahren (z. B. Ablation eines Zielobjekts) und eines optischen Antwortsignals bereitgestellt, die sich einen gemeinsamen optischen Pfad in einem chirurgischen System teilen. Ein optischer Splitter umfasst einen ersten Anschluss zum Empfang des optischen Antwortsignals, das vom Zielobjekt in Reaktion auf die einfallende Beleuchtung reflektiert wird, und einen zweiten Anschluss zum Empfang des elektrochirurgischen Signals, wie z. B. eines Laserstrahls von einem Lasersystem. Der optische Splitter umfasst einen Reflektor, der das optische Antwortsignal an ein Spektroskopiesystem zur Analyse einer Zielcharakteristik umleiten kann. Der Reflektor kann ein Führungselement wie eine Öffnung aufweisen, die so ausgerichtet ist, dass das elektrochirurgische Signal durch sie hindurch und in Richtung des Ziels durchgeführt wird.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein System zur Identifizierung von Zielobjekten einen optischen Splitter zum Aufspalten eines elektrochirurgischen Signals (z. B. eines Laserstrahls) von einem optischen Antwortsignal, wie es von einem anatomischen Ziel in Reaktion auf dessen Beleuchtung reflektiert wird. Der optische Splitter umfasst einen parabolischen Reflektor mit einer konkaven reflektierenden Oberfläche, der das optische Antwortsignal zu einem Spektroskopiesystem zur Analyse der Zieleigenschaften umleiten kann. Im Vergleich zu Reflektoren anderer Formen (z. B. einem flachen Reflektor) kann der parabolische Reflektor einen höheren Anteil der optischen Antwort effizienter sammeln und konvergieren, eine Signalreflexion und -konvergenz ohne zusätzliche optische Komponenten erreichen und dadurch die Systemkomplexität und mögliche Ausrichtungsfehler reduzieren. Dementsprechend kann die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems verbessert werden.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden Techniken zur Bestimmung einer Zusammensetzung eines Zielobjekts in vivo (innerhalb eines Patienten) bereitgestellt, wie z. B. während der Durchführung eines medizinischen Verfahrens an oder in der Nähe des Zielobjekts, wie z. B. eines anatomischen Gewebeziels oder eines Konkrementziels. Beispielsweise kann bei der Ablation von obstruktivem Gewebe wie Nierensteinen die Information über die Zusammensetzung der Steine helfen, das Verfahren effizienter und effektiver durchzuführen. Ein System zur Identifizierung von Zielobjekten zur Verwendung in der Elektrochirurgie kann eine Sonde mit einem optischen Pfad umfassen, um gleichzeitig ein elektrochirurgisches Signal, wie z. B. einen Laserstrahl, an das Ziel weiterzuleiten, und ein optisches Signal, das von dem Ziel reflektiert wird und auf einfallende Beleuchtung reagiert. Das System umfasst einen optischen Splitter, der optisch mit der Sonde gekoppelt ist. Der optische Splitter umfasst einen Reflektor mit einer Öffnung, die so ausgerichtet ist, dass das elektrochirurgische Signal durch sie hindurch und zu einem Ziel geleitet wird, sowie eine reflektierende Oberfläche, um das reflektierte optische Signal an ein Spektroskopiesystem umzuleiten. Das Spektroskopiesystem kann aus dem reflektierten optischen Signal spektrale Informationen erzeugen und das Ziel als eines mit einer bestimmten Zusammensetzung identifizieren. Die spektralen Informationen können verwendet werden, um eine Einstellung eines elektrochirurgischen Energiesystems anzupassen.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden Techniken zur Überwachung der Temperatur einer optischen Komponente in einem elektrochirurgischen System und zum Schutz einer solchen optischen Komponente vor Überhitzung oder Beschädigung bereitgestellt. Ein Temperaturmonitor kann mit einem oder mehreren Temperatursensoren gekoppelt werden, die an entsprechenden Stellen der optischen Komponente positioniert sind, z. B. an gegenüberliegenden Oberflächen eines Reflektors in einem optischen Splitter. Der Temperaturmonitor kann eine Temperaturänderung während des elektrochirurgischen Eingriffs gegenüber einer Basistemperatur oder eine Temperaturdifferenz, z. B. zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des Reflektors, erkennen, die von den jeweiligen Temperatursensoren gemessen wird. Der Temperaturmonitor kann eine Überhitzungsdiagnose erstellen und eine Einstellung des elektrochirurgischen Energiesystems basierend auf der Überhitzungsdiagnose anpassen. Die Temperaturüberwachung, die Überhitzungsdiagnose und der Überhitzungsschutz, wie sie in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen in diesem Dokument beschrieben sind, können dazu beitragen, Komponentenschäden zu verhindern und die Zuverlässigkeit des elektrochirurgischen Systems zu verbessern.
  • Beispiel 1 ist ein System zur Identifizierung von Zielobjekten, umfassend: eine Sonde mit einem optischen Pfad, der dazu eingerichtet ist, (i) ein erstes optisches Signal zu einem anatomischen Zielobjekt und (ii) zumindest einen Teil eines zweiten optischen Signals von dem anatomischen Zielobjekt in Reaktion auf die Beleuchtung des anatomischen Zielobjekts durchzuleiten; einen optischen Splitter, umfassend: einen ersten Anschluss, der mit der Sonde gekoppelt und dazu eingerichtet ist, (i) das erste optische Signal in den optischen Pfad zu leiten und (ii) den zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals aus dem optischen Pfad zu empfangen; einen zweiten Anschluss, der dazu eingerichtet ist, das von einem Signalgenerator erzeugte erste optische Signal zu empfangen; und einen parabolischen Reflektor, der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals umzulenken; und ein Spektroskopiesystem, das dazu eingerichtet ist, (i) den umgelenkten zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals zu empfangen, und (ii) zumindest teilweise darauf basierend eine Eigenschaft des anatomischen Ziels zu identifizieren.
  • In Beispiel 2 umfasst der Gegenstand von Beispiel 1 optional den parabolischen Reflektor, der eine konkave Oberfläche mit reflektierender Beschichtung aufweisen kann, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals in Richtung eines mit dem Spektroskopiesystem gekoppelten dritten Anschlusses des optischen Splitters zu reflektieren und zu bündeln.
  • In Beispiel 3 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-2 optional den parabolischen Reflektor, der ein Führungselement umfassen kann, das dazu eingerichtet ist, das erste optische Signal hindurchzuleiten, wobei das Führungselement eine Öffnung in dem parabolischen Reflektor umfasst, die räumlich mit dem ersten Anschluss ausgerichtet ist.
  • In Beispiel 4 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-3 optional einen oder mehrere zweite Reflektoren, die relativ zu dem parabolischen Reflektor positioniert und dazu eingerichtet sind, gemeinsam den zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals zu einem dritten Anschluss des mit dem Spektroskopiesystem gekoppelten optischen Splitters zu richten.
  • In Beispiel 5 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-4 optional das erste optische Signal, das einen Laserstrahl umfassen kann, der von einem Lasersystem emittiert wird, das über den zweiten Anschluss optisch mit dem optischen Splitter gekoppelt ist.
  • In Beispiel 6 umfasst der Gegenstand von Beispiel 5 optional eine Abschirmung, um eine übermäßige Einstrahlung des Laserstrahls in den optischen Pfad zu verhindern.
  • In Beispiel 7 umfasst der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 5-6 optional mindestens einen Temperatursensor, der mit dem optischen Splitter verbunden ist, um eine Temperatur desselben in Reaktion auf die Emission des Laserstrahls zu bestimmen.
  • In Beispiel 8 umfasst der Gegenstand von Beispiel 7 optional eine Steuerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal zu erzeugen, um eine Einstellung des Lasersystems zumindest teilweise auf der Grundlage der ermittelten Temperatur einzustellen.
  • In Beispiel 9 enthält der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-8 optional den optischen Splitter, der weiterhin eine oder mehrere optische Linsen enthalten kann, die dazu eingerichtet sind, das erste optische Signal in Richtung des ersten Anschlusses zu lenken.
  • In Beispiel 10 umfasst der Gegenstand von Beispiel 9 optional, dass die eine oder mehreren optischen Linsen mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus einer kollimierenden Linse, einer fokussierenden Linse oder einer bikonvexen Linse umfassen können.
  • In Beispiel 11 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 9-10 optional, dass die mindestens eine der einen oder mehreren optischen Linsen eine reflektierende Beschichtung aufweisen kann, die dazu eingerichtet ist, den mindestens einen Teil des zweiten optischen Signals auf das Spektroskopiesystem umzulenken.
  • In Beispiel 12 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-11 optional das Spektroskopiesystem, das dazu eingerichtet sein kann, zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals, (i) ein Zusammensetzungsprofil des Konkrement-Zielobjekts zu erzeugen und (ii) einen Typ des Konkrement-Zielobjekts zu identifizieren.
  • In Beispiel 13 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-12 optional, dass die Charakteristik des anatomischen Zielobjekts mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus einem Typ, einem Material, einer Zusammensetzung, einem Zusammensetzungsprofil, einer Struktur oder einer Härte des anatomischen Zielobjekts umfassen kann.
  • In Beispiel 14 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 1-13 optional eine Steuerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal zu erzeugen, um eine Einstellung des Signalgenerators basierend auf dem empfangenen zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals des anatomischen Zielobjekts anzupassen.
  • Beispiel 15 ist ein elektrochirurgisches System, umfassend: ein elektrochirurgisches Energiesystem, das dazu eingerichtet ist, ein elektrochirurgisches Signal zu erzeugen, welches zur Abtragung eines anatomischen Zielobjekts dient; eine Sonde umfassend einen optischen Pfad, der dazu eingerichtet ist, (i) das elektrochirurgische Signal zu dem anatomischen Zielobjekt und (ii) ein optisches Signal von dem anatomischen Zielobjekt in Reaktion auf die auf das anatomische Zielobjekt einfallende Beleuchtung durchzuleiten; einen optischen Splitter, der optisch mit der Sonde gekoppelt ist, wobei der optische Splitter dazu eingerichtet ist, das elektrochirurgische Signal zum optischen Pfad der Sonde zu leiten und zumindest einen Teil des optischen Signals vom optischen Pfad der Sonde zu empfangen und den empfangenen zumindest einen Teil des optischen Signals umzulenken; und einen Temperaturmonitor, der mit mindestens einem Temperatursensor gekoppelt ist, wobei der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des optischen Splitters in Reaktion auf die Emission des elektrochirurgischen Signals zu überwachen und eine Überhitzungsdiagnose des optischen Splitters zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur zu erzeugen.
  • In Beispiel 16 umfasst der Gegenstand von Beispiel 15 optional den optischen Splitter, der weiterhin einen Reflektor mit einer Öffnung umfassen kann, die dazu eingerichtet ist, das elektrochirurgische Signal hindurchzuleiten, und wobei sich der mindestens eine Temperatursensor im Wesentlichen in der Nähe der Öffnung befindet.
  • In Beispiel 17 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 15-16 optional das elektrochirurgische Energiesystem, das ein Lasersystem umfassen kann, das dazu eingerichtet ist, Laserpulse zu emittieren, und wobei der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, die Temperaturmessung mit den Laserpulsen zu synchronisieren.
  • In Beispiel 18 umfasst der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 15-17 optional, dass: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfassen kann; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen ersten Temperatursensor auf einer nicht-reflektierenden Oberfläche des Reflektors aufweist; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet sein kann, eine Temperaturänderung der nicht-reflektierenden Oberfläche zu erfassen, die darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des optischen Signals auf die nicht-reflektierende Oberfläche des Reflektors auftrifft, und die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf der erfassten Temperaturänderung der nicht-reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  • In Beispiel 19 umfasst der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 15-18 optional, dass: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfassen kann; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen zweiten Temperatursensor auf einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors umfasst; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet sein kann, eine Temperaturänderung der reflektierenden Oberfläche zu erfassen, die darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des optischen Signals von dem anatomischen Zielobjekt reflektiert wird und auf die reflektierende Oberfläche des Reflektors auftrifft, und die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf der erfassten Temperaturänderung der reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  • In Beispiel 20 umfasst der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 15-19 optional, dass: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfassen kann; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen ersten Temperatursensor umfassen kann, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur einer nicht-reflektierenden Oberfläche des Reflektors, die einer reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt, zu erfassen, und einen zweiten Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur der reflektierenden Oberfläche zu erfassen; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet sein kann, die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf einem Vergleich zwischen der Temperatur der nicht-reflektierenden Oberfläche und der Temperatur der reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  • In Beispiel 21 umfasst der Gegenstand von Beispiel 20 optional, dass die Überhitzungsdiagnose umfassen kann: einen ersten Indikator für eine Fehlausrichtung der Sonde und des optischen Splitters, wenn die Temperatur der reflektierenden Oberfläche höher ist als die Temperatur der nicht-reflektierenden Oberfläche; und einen zweiten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und des elektrochirurgischen Energiesystems, wenn die Temperatur der nicht-reflektierenden Oberfläche höher ist als die Temperatur der reflektierenden Oberfläche.
  • In Beispiel 22 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 15-21 optional eine Steuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal zu erzeugen, um eine Einstellung des elektrochirurgischen Energiesystems zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur anzupassen.
  • Beispiel 23 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrochirurgischen Systems, das einen optischen Splitter und eine damit gekoppelte Sonde umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Leiten eines elektrochirurgischen Signals zu einem anatomischen Ziel durch den optischen Splitter und die Sonde; Empfangen mindestens eines Teils eines optischen Signals, das von dem anatomischen Ziel in Reaktion auf eine Beleuchtung des anatomischen Zielobjekts reflektiert wird; Umlenken des empfangenen mindestens einen Teils des optischen Signals mittels des optischen Splitters; Überwachen einer Temperatur des optischen Splitters mittels eines Temperatursensors in Reaktion auf die Emission des elektrochirurgischen Signals; und bei Feststellung, dass die überwachte Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Erzeugen einer Überhitzungsdiagnose des optischen Splitters zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur.
  • In Beispiel 24 umfasst der Gegenstand von Beispiel 23 optional, dass das elektrochirurgische Signal Laserpulse enthalten kann, und dass die Temperaturüberwachung mit den Laserpulsen synchronisiert wird.
  • In Beispiel 25 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 23-24 optional, dass: Überwachen der Temperatur des optischen Splitters das Erfassen einer Temperaturänderung eines Reflektors in dem optischen Splitter umfasst, wobei die Temperaturänderung darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des optischen Signals auf den Reflektor einfällt; und Erzeugen der Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise auf der erfassten Temperaturänderung basiert.
  • In Beispiel 26 umfasst der Gegenstand von Beispiel 25 optional das Erfassen der Temperaturänderung des Reflektors, was das Erfassen einer Temperaturänderung auf mindestens einer von einer reflektierenden Oberfläche oder einer nicht reflektierenden Oberfläche des optischen Splitters umfassen kann.
  • In Beispiel 27 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 23-26 optional, dass das Überwachen der Temperatur des optischen Splitters das Erfassen einer ersten Temperatur einer nicht reflektierenden Oberfläche eines Reflektors in dem optischen Splitter und das Erfassen einer zweiten Temperatur einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors, die der nicht reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt, umfasst; und das Erzeugen der Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf einem Vergleich zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur.
  • In Beispiel 28 umfasst der Gegenstand von Beispiel 27 optional, dass die Überhitzungsdiagnose umfassen kann: einen ersten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und der Sonde, wenn die zweite Temperatur höher ist als die erste Temperatur; und einen zweiten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und eines elektrochirurgischen Energiesystems, welches das elektrochirurgische Signal erzeugt, wenn die erste Temperatur höher ist als die zweite Temperatur.
  • In Beispiel 29 umfasst der Gegenstand eines oder mehrerer der Beispiele 23-28 optional das Anpassen einer Einstellung eines elektrochirurgischen Energiesystems zur Erzeugung des elektrochirurgischen Signals zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur.
  • Die vorgestellten Techniken werden in Bezug auf gesundheitsbezogene Verfahren beschrieben, sind aber nicht darauf beschränkt. Diese Zusammenfassung ist ein Überblick über einige der Lehren der vorliegenden Anmeldung und soll keine ausschließliche oder erschöpfende Behandlung des vorliegenden Gegenstands sein. Weitere Einzelheiten über den vorliegenden Gegenstand sind in der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen enthalten. Andere Aspekte der Offenbarung werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, ersichtlich, wobei jede dieser Zeichnungen nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen ist. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche und ihre gesetzlichen Entsprechungen definiert.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht allgemein ein beispielhaftes System zur Identifizierung von Zielobjekten in einem chirurgischen System, wie z. B. einem Ablationssystem.
    • 2A-2B veranschaulichen allgemein beispielhafte Systeme zur Identifizierung von Zielobjekten, die jeweils einen optischen Splitter enthalten, der einen flachen, hohlen Reflektor umfasst.
    • 3A-3B veranschaulichen allgemein beispielhafte Systeme zur Identifizierung von Zielobjekten, die jeweils einen optischen Splitter enthalten, der einen flachen, hohlen Reflektor umfasst.
    • 4A-4B veranschaulichen allgemein beispielhafte optische Splitter, die jeweils mehrere Reflektoren enthalten, die gemeinsam das optische Antwortsignal an ein Spektroskopiesystem umleiten.
    • 5 veranschaulicht allgemein ein Beispiel für ein Verfahren zur Identifizierung eines zu behandelnden Ziels im Körper eines Patienten.
    • 6 veranschaulicht allgemein ein Beispiel für ein Verfahren zur Überwachung der Temperatur einer optischen Komponente eines elektrochirurgischen Systems und zum Schutz dieser optischen Komponente vor Überhitzung.
    • 7 veranschaulicht allgemein ein Blockdiagramm einer Beispielmaschine 700, auf der eine oder mehrere der hierin erörterten Techniken (z. B. Verfahren) ausgeführt werden können.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Dieses Dokument beschreibt Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zum Trennen eines optischen Feedbacksignals, das von einem Zielobjekt im Körper eines Patienten reflektiert wird, von einem elektrochirurgischen Signal, wie z. B. einem Laserstrahl, der von einem Lasersystem erzeugt und auf das Ziel gerichtet wird. In diesem Dokument werden die Begriffe „elektrochirurgisch“ und „elektromagnetisch“ austauschbar verwendet. Das Zielobjekt kann ein anatomisches Gewebe (z. B. Weichgewebe, Hartgewebe oder anormales Gewebe wie Krebsgewebe) oder ein Konkrement (z. B. Nieren-, Pankreas- oder Gallenblasenstein) sein. Das optische Feedbacksignal und das elektrochirurgische Signal sind über einen gemeinsamen optischen Pfad gekoppelt. Ein optischer Splitter ermöglicht eine zuverlässige Übertragung des elektrochirurgischen Signals mit minimaler Dämpfung, während gleichzeitig das optische Feedbacksignal mit minimaler Verzerrung an ein Spektroskopiesystem weitergeleitet wird. Das Spektroskopiesystem kann ein oder mehrere Charakteristika (z. B. einen Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder eine Härte) des Zielobjekts in vivo während des gesamten Eingriffs kontinuierlich oder wiederholt identifizieren. Das Lasersystem kann eine Rückmeldung erhalten, um die Laserleistung auf der Grundlage der Spektralinformationen und/oder der identifizierten Zieleigenschaften anzupassen. Dies ermöglicht eine sofortige Anpassung der Lasereinstellungen innerhalb eines bestimmten Bereichs der ursprünglichen, vom Benutzer gewählten Lasereinstellung. In einigen Ausführungsformen kann das elektrochirurgische System ein Überhitzungsschutzsystem umfassen, das die Temperatur einer optischen Komponente, wie z. B. des optischen Splitters, überwachen und die Laserleistung anpassen kann, um die optische Komponente vor Überhitzung zu schützen und so Schäden am optischen Splitter und am optischen Pfad zu verhindern. Die hier erörterten Systeme und Geräte können endoskopisch oder laproskopisch eingesetzt werden.
  • Die Identifizierung der Charakteristik(a) (z. B. eines Typs, eines Materials, einer Zusammensetzung, eines Zusammensetzungsprofils, einer Struktur oder Härte) von Gewebe in vivo über ein Endoskop oder Laparoskop hat zahlreiche Anwendungen. Wird beispielsweise die Zusammensetzung eines Nierensteins im Voraus bestimmt, kann die Behandlungsmethode zumindest teilweise durch die Zusammensetzung des Steins bestimmt werden. Wenn z. B. bei der Verwendung eines Lasers zum Zertrümmern oder „Zerstäuben“ eines Steins a priori bekannt ist, dass der Stein eine harte Zusammensetzung hat, können die Lasereinstellungen so angepasst werden, dass sie bei einem harten Nierenstein effektiver und/oder effizienter sind.
  • Auch können Techniken, die die Entnahme einer Gewebeprobe zur Identifizierung der Zusammensetzung erfordern, die Zusammensetzung des Gewebes nicht kontinuierlich während des gesamten oder zumindest eines Teils des gesamten Verfahrens überwachen. Die vorliegenden Techniken können die Messung und Analyse der Charakteristik(a) (z. B. eines Typs, eines Materials, einer Zusammensetzung, eines Zusammensetzungsprofils, einer Struktur oder Härte) eines anatomischen Zielobjekts oder eines Konkrementzielobjekts an der Spitze des Endoskops oder Laparoskops ermöglichen. Diese Techniken können während eines gesundheitsbezogenen Verfahrens, z. B. eines chirurgischen oder diagnostischen Verfahrens, mehr Informationen liefern, um eine Behandlungsmethode während des Verfahrens besser anzupassen. Wenn beispielsweise ein Verfahren die Zertrümmerung eines Nierensteins in winzige Stücke beinhaltet, z. B. das „Zerstäuben“ des Nierensteins, und der Nierenstein eine harte Oberfläche aber einen weichen Kern hat, kann die kontinuierliche oder andere fortlaufende Überwachung der Zusammensetzung des Ziels über das Endoskop oder Laparoskop die Anpassung z. B. einer Einstellung des Instruments ermöglichen, das das „Zerstäuben“ während des Verfahrens durchführt, wie z. B. die Lasereinstellungen für ein Laserablationsinstrument. Die Identifizierung des Zielobjekts kann es ermöglichen, zunächst Einstellungen vorzunehmen, die besser (z. B. effektiver und/oder effizienter) auf der harten Oberfläche des Steins funktionieren, um dann Einstellungen vorzunehmen, die besser bei dem weichen Kern des Steins funktionieren.
  • 1 zeigt ein allgemeines Beispiel für ein System zur Identifizierung von Zielobjekten 100 innerhalb eines chirurgischen Systems 110, wie z. B. ein elektrochirurgisches System, das Laserenergie zur Ablation eines Ziels 117 im Körper eines Patienten verwendet. Das Ziel 117 kann ein anatomisches Gewebe (z. B. Weichgewebe, Hartgewebe oder abnormales Gewebe wie Krebsgewebe) oder ein Konkrement (z. B. Nieren-, Pankreas- oder Gallenblasenstein) sein. Das chirurgische System 110 kann Visualisierungsgeräte wie ein Endoskop 101, das System zur Identifizierung von Zielobjekten 100, primäre medizinische Instrumente wie ein chirurgisches Lasersystem 102 und ein Überhitzungsschutzsystem 150 umfassen. Das Endoskop 101 kann eine Endoskopsonde 103, eine Lichtquelle 104 und ein Display 105 umfassen. Die Endoskopsonde 103 kann eine Kamera 106, einen oder mehrere optische Signalkommunikationswege 107, 108 und mindestens ein Arbeitslumen 111 umfassen. Ein distaler Teil der Endoskopsonde 103 kann in den Körper eines Patienten eingeführt werden. Die Lichtquelle 104, ein oder mehrere optische Pfade 107, 108 und die Anzeige 105 können es einem Endbenutzer, wie z. B. einem Arzt oder Chirurgen oder einem Robotergerät, ermöglichen, einen inneren Bereich des Körpers des Patienten am oder in der Nähe des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 zu beleuchten und zu beobachten. Die Lichtquelle 104 kann elektromagnetische Strahlung (z. B. sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Licht oder Fluoreszenzlicht) mittels eines ersten optischen Pfades 108 abgeben, um den Bereich am oder jenseits des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 zu beleuchten. Alternativ kann die Lichtquelle 104 ein Beleuchtungslicht, wie eine oder mehrere LEDs eines Visualisierungssystems, umfassen, das an einem distalen Ende eines Endoskops positioniert und dazu eingerichtet ist, den Bereich in der Nähe des Ziels 117 zu beleuchten. In einem Beispiel kann der zweite optische Pfad 107 Bildsignalinformationen von der Kamera 106 am distalen Ende 109 der Endoskopsonde 103 an eine Signalverarbeitungsschaltung auf dem Display 105 übertragen, um ein Bild des Bereichs am oder jenseits des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 anzuzeigen, beispielsweise ein Bild des Zielobjekts 117. In einigen Beispielen kann der zweite optische Pfad 107 eine oder mehrere Komponenten wie eine oder mehrere optische Fasern enthalten, und die Anzeige 105 kann ein Okular für den Endbenutzer enthalten, um den Bereich am oder jenseits des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 zu betrachten. In bestimmten Beispielen kann der zweite optische Pfad 107 Bildsignalinformationen von der Kamera 106 an die Anzeige 105 koppeln, so dass der Endbenutzer den Bereich am oder jenseits des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 beobachten kann. In einigen Beispielen kann die Kamera 106 am oder in der Nähe des proximalen Endes der Endoskopsonde 103 angeordnet sein, beispielsweise in der Nähe des Displays 105, und eine oder mehrere optische Fasern können den zweiten optischen Pfad 107 bilden, um die Bildinformationen vom distalen Ende 109 der Endoskopsonde 103 zur Kamera 106 zu übertragen. In einigen Beispielen kann die Kamera 106 am distalen Ende 109 der Endoskopsonde 103 angeordnet sein, und die Bildinformationen können über elektrische Leiter, die zumindest einen Teil des zweiten optischen Weges 107 bilden, der in die Endoskopsonde 103 integriert ist, an die Anzeige 105 übertragen werden.
  • Das Arbeitslumen 111 kann es dem Endbenutzer weiterhin ermöglichen, einen Teil des primären medizinischen Instruments (wie z. B. ein oder mehrere chirurgische Werkzeuge) einzuführen und herauszuziehen, um in dem betreffenden inneren Bereich des Körpers des Patienten zu operieren, der mit der Endoskopsonde 103 visualisiert wird. Zum Beispiel kann das primäre medizinische Instrument für das chirurgische Lasersystem 102 eine Arbeitssonde 113 und einen Lasergenerator 112 umfassen, um die Ablation von Zielgewebe oder eines Konkrementzielobjekts am oder in der Nähe des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 zu ermöglichen. In einem solchen System kann bei endoskopischen oder laparoskopischen Verfahren ein Laserstrahl 118 Laserenergie durch das Arbeitslumen 111 leiten, um Hart- und Weichgewebe zu behandeln. In bestimmten Beispielen kann das chirurgische Lasersystem 102 den Laserstrahl 118 in einem breiten Wellenlängenbereich von Ultraviolett (UV) bis Infrarot (IR) erzeugen (z. B. 200 nm bis 10000 nm). Einige Laser können eine Leistung in einem Wellenlängenbereich erzeugen, der von weichem oder hartem Gewebe stark absorbiert werden kann, z. B. 1900-3000 nm für Wasserabsorption oder 400-520 nm für Oxyhämoglobin- und/oder Desoxyhämoglobinabsorption.
  • Das System zur Identifizierung von Zielobjekten 100 kann einen optischen Splitter 114 (auch als Strahlensplitter bezeichnet) und ein Spektroskopiesystem 115 umfassen. In einigen Beispielen kann die Arbeitssonde 113 ein Teil des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 100 sein. Der Strahlensplitter 114 kann umfassen (i) einen ersten Anschluss 121 für einen gemeinsamen optischen Pfad 130, der gleichzeitig den Laserstrahl 118 und ein optisches Antwortsignal 119, wie z. B. vom Zielobjekt 117 reflektiert oder abgestrahlt, übertragen kann, (ii) einen zweiten Anschluss 122 für einen optischen Pfad, der mit dem chirurgischen Lasersystem 102 gekoppelt ist, und (iii) einen dritten Anschluss 123 für einen optischen Rückkopplungspfad, der mit dem Spektroskopiesystem 115 gekoppelt ist. Das Spektroskopiesystem 115 kann ein Spektrometer 128 und einen optionalen Feedbackanalysator 116 umfassen. In einem Beispiel kann das System zur Identifizierung von Zielobjekten 100 Informationen des optischen Antwortsignals 119 verwenden, um bei der Bestimmung einer oder mehrerer Eigenschaften (z. B. eines Materials oder einer Zusammensetzung) des Zielobjekts 117 zu helfen. Das optische Antwortsignal 119 kann beispielsweise für das menschliche Auge sichtbares Licht, fluoreszierende Emissionen, ultraviolettes Licht, Infrarotlicht oder Kombinationen davon enthalten.
  • In bestimmten Beispielen kann die Information des optischen Antwortsignals 119 verwendet werden, um ein Verfahren effizienter durchzuführen. In einem Beispiel kann elektromagnetische Strahlung von der Lichtquelle 104, die auf das Zielobjekt auftrifft, von dem Zielobjekt 117 im inneren Bereich des Patientenkörpers am oder in der Nähe des distalen Endes 109 der Endoskopsonde 103 reflektiert werden oder das Zielobjekt 117 dazu veranlassen, optische Informationen zu emittieren, z. B. durch Fluoreszenz. Optische Informationen, die über das optische Antwortsignal 119 übermittelt werden, werden hier auch als Bildantwortinformationen oder optische Antwortinformationen bezeichnet. Das Spektrometer 128 kann optisch mit dem Strahlenteiler 114 gekoppelt sein und spektrale Messungen aus dem optischen Antwortsignal 119 liefern. Beispiele für das Spektrometer 128 können unter anderem ein Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometer (FTIR), ein Raman-Spektrometer, ein UV-VIS-Spektrometer, ein UV-VIS-IR-Spektrometer oder ein Fluoreszenzspektrometer sein.
  • Spektroskopie-/Spektrometrietechniken können verwendet werden, um die Charakteristik(a) (z. B. einen Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder Härte) über das von einer Zieloberfläche reflektierte, transmittierte, emittierte, absorbierte oder nicht absorbierte Spektrum zu identifizieren. Die optische Spektroskopie kann eine zeitnahe Analyse von organischen und anorganischen Materialien ermöglichen. Bei der Ablation kann die optische Spektroskopie mehrere Vorteile bieten, wie z. B. die Integration mit Faserlaserablationstechniken, zerstörungsfreie Methoden zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von Materialien, Schätzungen der Zusammensetzung oder Zusammensetzungsprofile in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit und die Anwendbarkeit für Analysen verschiedener Arten von biologischen Materialien: hartes und weiches Gewebe, Steine und andere. Spektroskopische Verfahren können allein oder in Kombination eingesetzt werden, um die chemische Zusammensetzung von Hart- oder Weichgewebe zu analysieren und digitale Spektraldaten zu erzeugen. Die digitalen Spektraldaten können beispielsweise ein oder mehrere charakteristische Spektralmerkmale enthalten, die aus einem Referenzspektrum extrahiert wurden. Beispiele für die charakteristischen Reflexionsmerkmale können die Reflexionsintensität (oder die normalisierte spektrale Reflexionsintensität) bei einer bestimmten Wellenlänge oder über einen Wellenlängenbereich, einen aus dem Reflexionsspektrum berechneten statistischen Wert (z. B. eine Variation des Reflexionsgrads über zwei oder mehr verschiedene Wellenlängen, eine Änderungsrate des Reflexionsgrads über einen Wellenlängenbereich oder Ähnliches), oder ein grafisches Merkmal, das die Morphologie mindestens eines Teils der spektralen Reflexionskurve darstellt (z. B. eine Steigung, eine Krümmung, ein Segment der Kurve oder Ähnliches). In einigen Beispielen können eine oder mehrere Arten der Spektroskopie, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Farb-, Ultraviolett-, tiefes Ultraviolett-, sichtbares Licht-, Nahinfrarot- und Fluoreszenzspektroskopie, mit dem Endoskop 101 verwendet werden, um die Zusammensetzung des Zielobjekts 117 zu identifizieren. In einem Beispiel kann das Spektroskopiesystem 115 (i) die Lichtquelle 104 initiieren und steuern, um das Zielobjekt 117 zu beleuchten, zum Beispiel über den ersten optischen Pfad 108 der Endoskopsonde 103, (ii) ein optisches Antwortsignal 119 empfangen, das von dem Zielobjekt 117 reflektiert oder abgestrahlt wird, zum Beispiel über einen optischen Pfad der Arbeitssonde 113 (wie den gemeinsamen optischen Pfad 130), und (iii) Spektraldaten auf der Grundlage des optischen Antwortsignals 119 erzeugen.
  • Der Feedbackanalysator 116 kann aus der vom Spektrometer 128 erzeugten Spektralmessung Eigenschaft(en) des Zielobjekts 117 bestimmen, wie z. B. einen Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder eine Härte, basierend auf den Spektralmessungen. In einem Beispiel kann der Feedbackanalysator 116 ein Zusammensetzungsprofil der durch die Spektraldaten dargestellten Materialien schätzen und solche Schätzungen anzeigen. Die Informationen über die Zusammensetzung oder Struktur können nützlich sein, um Feedback bereitzustellen, das für eine effizientere Durchführung des chirurgischen Eingriffs verwendet werden kann. So kann der Feedbackanalysator 116 beispielsweise das spektroskopische Antwortsignal mit einer verfügbaren Datenbank mit Daten über die Gewebezusammensetzung vergleichen. Der Feedbackanalysator 116 kann die Zusammensetzung des Zielmaterials auf der Grundlage des spektroskopischen Antwortsignals identifizieren und eine Konfiguration für das chirurgische Lasersystem 102 vorschlagen, um eine effektive Gewebebehandlung für die identifizierte Gewebezusammensetzung zu erreichen. In einem Beispiel kann der Feedbackanalysator 116 ein Zielkonkrement als eines aus einer Vielzahl von Konkrementen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen identifizieren, wie z. B. Ablagerungen oder Steinfragmente in verschiedenen steinbildenden Regionen, wie Harnsystem, Gallenblase, Nasengänge, Magen-Darm-Trakt, Magen oder Mandeln. In einem Beispiel kann das Zielkonkrement als einer der Steintypen mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen identifiziert werden, wie z. B. ein Kalziumphosphat (CaP)-Stein, ein Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP)-Stein, ein Monohydrat-Kalziumoxalat (COM)-Stein, ein Stein auf Cholesterolbasis, ein Dihydrat-Kalziumoxalat (COD)-Stein, ein Cystinstein oder ein Harnsäurestein. In einem anderen Beispiel kann der Feedbackanalysator 116 ein anatomisches Zielgewebe als einen von mehreren Gewebetypen identifizieren, wie z. B. Weichgewebe (z. B. Muskeln, Sehnen, Bänder, Blutgefäße, Faszien, Haut, Fett und faseriges Gewebe), Hartgewebe wie Knochen, Bindegewebe wie Knorpel und andere. In einigen Beispielen kann das anatomische Gewebeziel als einer der Gewebetypen mit unterschiedlichen anatomischen Positionen identifiziert werden. So kann beispielsweise ein Nierengewebe als eines der folgenden Gewebe identifiziert werden: Kalyxgewebe, Kortexgewebe, Medullagewebe oder Uretergewebe. In einem anderen Beispiel kann ein identifiziertes Zielgewebe als normales Gewebe oder abnormales Gewebe (z. B. Krebsgewebe) identifiziert werden. In einem weiteren Beispiel kann ein identifiziertes Zielgewebe als Behandlungsbereich (z. B. Tumor oder Polyp, der entfernt werden soll) oder als Nicht-Behandlungsbereich (z. B. Blutgefäße, Muskel usw.) identifiziert werden.
  • In bestimmten Beispielen kann der Feedbackanalysator 116 ein oder mehrere Steuerungssignale oder Steuerungsdaten bereitstellen, um eine Einstellung des chirurgischen Lasersystems 102 anzupassen. In einem Beispiel für Laserablation kann der Feedbackanalysator 116 oder ein Zwischengerät einen Steuerungsschaltkreis enthalten, um die Lasereinstellungen automatisch auf der Grundlage der Zieleigenschaft(en) zu programmieren oder anzupassen (z. B. ein Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder Härte). Beispiele für die Anpassung der Lasereinstellungen können die Abgabe oder Unterlassung der Abgabe des Laserstrahls oder die Anpassung eines Laserstrahlparameters wie Wellenlänge, Leistung, Leistungsdichte, Energie oder eines Pulsparameters (z. B. Pulsbreite, Pulsrate, Amplitude, Tastverhältnis, Pulsform), Belichtungszeit, Gesamtdosis oder Energie oder eine oder mehrere Kombinationen davon umfassen. In einigen Beispielen kann die Einstellung des Lasers auf einen bestimmten individuellen oder multivariaten sicheren Betriebsbereich begrenzt oder beschränkt werden, z. B. auf der Grundlage einer vom Endbenutzer zu Beginn des Verfahrens gewählten Einstellung.
  • In bestimmten Beispielen kann das Spektroskopiesystem 115 optional mit einer Datenbank 129 kommunizieren. In einigen Beispielen kann die Datenbank 129 ein Repository für die Speicherung von Messungen und anderen Informationen im Zusammenhang mit einem Eingriff sein. In einigen Beispielen kann, wenn die Datenbank mehr Informationen sammelt, das Spektroskopiesystem 115 oder ein Teil davon, wie der Feedbackanalysator 116, mit Informationen der Datenbank 129 interagieren, um beispielsweise die effizienteste Anwendung des Lasersystems 102 auf der Grundlage von spektroskopischen Informationen zu bestimmen, die während des Eingriffs gesammelt oder analysiert und/oder mit den in der Datenbank 129 verfügbaren historischen Informationen verglichen werden. In bestimmten Beispielen kann die Datenbank in der Lage sein, zeitliche Vorgaben (z. B. Laserpuls-Parameterwerte und/oder zeitliche Variationen davon) für die Konfiguration des chirurgischen Lasersystems 102 bereitzustellen, während die spektroskopischen Informationen eines Verfahrens gesammelt und analysiert werden. In bestimmten Beispielen kann die Datenbank 129 eine internetbasierte oder eine cloudbasierte Datenbank umfassen und Anwendungen enthalten, die für die Interaktion mit einem Feedbackanalysator 116 oder einem anderen Teil des Spektroskopiesystems 115 ausgelegt sind, um die Ausführung eines effizienten chirurgischen Eingriffs auf der Grundlage historischer Eingriffsinformationen zu unterstützen und/oder sich an die spezifischen spektroskopischen Informationen anzupassen, die während des Eingriffs gesammelt werden.
  • Bei einem Laserablationssystem können die Lasereinstellungen, die Teil einer Vorgabe für die Konfiguration des chirurgischen Lasersystems 102 sein können, beispielsweise den Laserbetriebsmodus (z. B. Puls oder kontinuierliche Welle), die Leistung, die Energie, die Frequenz, die Pulsform, das Pulsprofil oder eine oder mehrere Kombinationen davon umfassen. In bestimmten Beispielen kann das chirurgische Lasersystem 102 unter anderem in einem automatischen Modus oder einem halbautomatischen Modus betrieben werden. Im automatischen Modus können die Lasereinstellungen automatisch auf der Grundlage der geschätzten Zieleigenschaft(en) (z. B. Art, Material, Zusammensetzung, Profil der Zusammensetzung, Struktur oder Härte) gesteuert werden. Im halbautomatischen Modus können die Lasereinstellungen auf der Grundlage der geschätzten Zieleigenschaft(en) angepasst werden, nachdem eine bestätigende Mitteilung über die Zustimmung des Bedieners zur Durchführung der Einstellungsänderung eingegangen ist. Die Kombination aus dem chirurgischen Lasersystem 102, dem Spektroskopiesystem 115 und dem Feedbackanalysator 116 kann in einem fortlaufenden intraoperativen Feedbackmodus verwendet werden, um kontinuierlich oder wiederholt die Eigenschaften(en) (z. B. einen Typ, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder eine Härte) des Zielobjekts 117 über die Arbeitssonde 113 zu identifizieren und die Lasereinstellungen während oder während eines Eingriffs zu aktualisieren. Es versteht sich, dass andere chirurgische Techniken als die hierin beschriebenen laserbasierten chirurgischen Techniken mit dem System zur Identifizierung von Zielobjekten 100 verwendet werden können, ohne dass dies vom Anwendungsbereich des vorliegenden Gegenstandes abweicht.
  • In bestimmten Beispielen kann ein einzelner optischer Pfad der Arbeitssonde 113 des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 100 verwendet werden, um ein erstes optisches Signal (wie den Laserstrahl 118) zu oder von dem Ziel 117 am distalen Ende 109 der Arbeitssonde 113 zu transportieren, und kann auch verwendet werden, um ein zweites optisches Signal (wie das optische Antwortsignal 119) von dem distalen Ende 109 der Arbeitssonde 113 zu dem Spektroskopiesystem 115 zu transportieren. Der Strahlensplitter 114 kann mehrere optische Pfade zu einem einzigen optischen Pfad zusammenführen oder optische Informationen von einem gemeinsamen optischen Pfad (wie dem optischen Pfad 130) auf einen oder mehrere separate optische Pfade aufteilen. Der Strahlensplitter 114 kann einen Reflektor mit einem Führungselement, z. B. einer Öffnung, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen des Reflektors erstreckt, umfassen. Das Führungselement oder die Öffnung kann so ausgerichtet werden, dass der Laserstrahl 118 durch sie hindurchgeht und der Laserstrahl 118 über den gemeinsamen optischen Pfad 130 in Richtung des Zielobjekts 117 gelenkt wird. Das Führungselement kann vorteilhafterweise eine Abschwächung oder Verzerrung der Laserenergie vor dem Eintritt in den optischen Pfad 130 vermeiden oder erheblich reduzieren. Der Reflektor hat eine reflektierende Oberfläche, die so angeordnet ist, dass sie dem ersten Anschluss 121 zugewandt ist und das eingehende optische Antwortsignal 119, das durch den optischen Pfad 130 übertragen wird, durch den dritten Anschluss 123 in Richtung des Spektroskopiesystems 115 umlenkt. In einigen Beispielen umfasst die reflektierende Oberfläche eine wellenlängenempfindliche Beschichtung wie eine Antireflexionsbeschichtung oder ein Antireflexionsmaterial oder eine dichroitische Beschichtung oder ein dichroitisches Material oder eine Kombination davon. Geeignete Materialien für Antireflexbeschichtungen können SiO2 (Brechungsindex zwischen etwa 1,4 und etwa 1,5), SiO (Brechungsindex zwischen etwa 1,8 und etwa 1,9), Si3N4 (Brechungsindex von etwa 1. 9), TiO2 (Brechungsindex von etwa 2,3), Ta2O5 (Brechungsindex zwischen etwa 2,1 und etwa 2,3), MgF2 (Brechungsindex zwischen etwa 1,4 und etwa 1,5), BaF2 (Brechungsindex von etwa 1,47), CaF2 (Brechungsindex von etwa 1,39), und weitere umfassen. Beispiele für Strahlensplitter mit hohlem Reflektor werden weiter unten erörtert, z. B. unter Bezugnahme auf 2A-2B und 3A-3B. Obwohl der Strahlensplitter 114 in 1 als Teil des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 100 dargestellt ist, ist seine Anwendung nicht beschränkt. Der Strahlensplitter 114 oder eine Variante davon, wie unten unter Bezugnahme auf die 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B erörtert, kann in anderen optischen Systemen oder elektrochirurgischen Systemen verwendet werden.
  • Das Überhitzungsschutzsystem 150 kann optische Komponenten des chirurgischen Systems 110, wie den Strahlensplitter 114 oder einen Teil davon, vor Überhitzung schützen. Eine Wärmeakkumulation kann dadurch verursacht werden, dass ein Teil des Laserstrahls 118 in den optischen Komponenten dissipiert, während er durch den Strahlensplitter 114 läuft. Zusätzlich oder alternativ kann in einigen Fällen ein Teil der auf das Ziel 117 auftreffenden Laserenergie zurück zur Endoskopsonde 103 reflektiert oder abgestrahlt werden, durch den gemeinsamen optischen Pfad 130 wandern und auf die Oberfläche einer optischen Komponente wie dem Strahlensplitter 114 streuen, was dort einen Temperaturanstieg verursacht. Das Überhitzungsschutzsystem 150 kann einen Temperaturmonitor 152 umfassen, der elektrisch mit einem oder mehreren Temperatursensoren verbunden ist, um die Temperatur des Strahlensplitters 114 oder anderer optischer Komponenten zu messen. In einem Beispiel kann das Überhitzungsschutzsystem 150 einen Steuerschaltkreis umfassen, der beispielsweise im Temperaturmonitor 152 enthalten ist und ein Steuersignal für das chirurgische Lasersystem 102 erzeugen kann, um eine Einstellung des Lasergenerators 112 basierend auf der überwachten Temperatur anzupassen. Beispielsweise kann die Steuerungsschaltung in Reaktion auf eine erhöhte Temperatur des Strahlensplitters 114, die einen Schwellenwert überschreitet, den Lasergenerator 112 vorübergehend abschalten oder einen oder mehrere Laserstrahlparameter ändern, um die Laserenergieabgabe zu verringern. In einigen Beispielen kann die Temperaturüberwachung 152 die jeweiligen Temperaturen verschiedener optischer Komponenten oder die jeweiligen Temperaturen an verschiedenen Stellen einer optischen Komponente überwachen. Basierend auf den Temperaturmessungen kann der Temperaturmonitor 152 eine Ursache für die Überhitzung identifizieren, wie z.B. entweder durch den Laserstrahl 118, der im Strahlensplitter 114 dissipiert, oder durch reflektierte Laserenergie, die auf den Strahlensplitter 114 gestreut wird. Der Temperaturmonitor 152 kann außerdem eine Diagnose der Überhitzung der optischen Komponente erstellen. Beispiele für den Temperaturmonitor und das Überhitzungsschutzsystem werden im Folgenden erörtert, z. B. unter Bezugnahme auf 2A-2B und 3A-3B.
  • 2A-2B illustrieren allgemein beispielhafte Systeme zur Identifizierung von Zielobjekten, die jeweils einen Strahlensplitter mit einem flachen Hohlreflektor umfassen. Ein System zur Identifizierung von Zielobjekten 200A, wie in 2A dargestellt, ist ein Beispiel für das System zur Identifizierung von Zielobjekten 100 und umfasst einen Strahlensplitter 214A, eine Sonde 113 und ein Spektroskopiesystem 115. Der Strahlensplitter 214A kann eine oder mehrere Öffnungen 221, 222 und 223, eine kollimierende Linse 220, eine fokussierende Linse 224 und einen Hohlreflektor 270 umfassen. Ähnlich wie die Anschlüsse 121, 122 und 123 des Strahlensplitters 114 kann der erste Anschluss 221 den gemeinsamen optischen Pfad 130 aufnehmen, wie z. B. eine chirurgische Faser in einem Endoskop, die gleichzeitig den Laserstrahl 118 in Richtung des Zielobjekts 117 übertragen und das vom Zielobjekt 117 reflektierte oder abgestrahlte optische Antwortsignal 119 zurück zum Strahlensplitter 214A übertragen kann. Der zweite Anschluss 222 kann einen zweiten optischen Leiter, z. B. eine Laserfaser 230, aufnehmen, der mit dem chirurgischen Lasersystem 102 verbunden ist. Der dritte Anschluss 223 kann einen dritten optischen Pfad aufnehmen, z. B. eine Spektrometerfaser 240, die mit dem Spektroskopiesystem 115 gekoppelt ist. Wie in 2A dargestellt, kann der Laserstrahl 118 von der zweiten Öffnung 222 über die kollimierende Linse 220, die fokussierende Linse 224 und den Hohlreflektor 270 zur ersten Öffnung 221 geleitet werden. Der Hohlreflektor 270 kann u. a. aus Metall, Glas oder Kunststoff hergestellt sein. In einem Beispiel ist der Hohlreflektor 270 ein Hohlspiegel. Der Hohlreflektor 270 hat eine reflektierende Oberfläche 271 (auch als „Vorderfläche“ bezeichnet), die dem ersten Anschluss 221 und dem gemeinsamen optischen Pfad 130 zugewandt ist, und eine nicht reflektierende Oberfläche 272 (auch als „Rückfläche“ bezeichnet), die der reflektierenden Oberfläche 271 gegenüberliegt und dem zweiten Anschluss 222 sowie der kollimierenden Linse 220 und der fokussierenden Linse 224 zugewandt ist. Der hohle Reflektor 270 kann eine Öffnung 275 aufweisen, z. B. ein Durchgangsöffnung, das sich von der vorderen Oberfläche zur hinteren Oberfläche des Reflektorkörpers erstreckt. Die Öffnung 275 kann sich im Wesentlichen in der Mitte des Hohlreflektors 270 befinden. Alternativ kann die Öffnung 275 auch an anderen, von der Mitte entfernten Stellen des Reflektorkörpers angeordnet sein. Die Öffnung 275 kann eine bestimmte Größe und Form haben und mit dem Pfad des kollimierten und fokussierten Laserstrahls 118 ausgerichtet sein, um den Laserstrahl im Wesentlichen ungehindert hindurchzulassen. In einigen Beispielen kann die reflektierende Oberfläche 271 ein wellenlängenempfindliches Material oder eine wellenlängenempfindliche Beschichtung, wie z. B. ein AR-Material, enthalten, das für die Wellenlänge des Lasers transparent oder antireflektierend sein kann, aber für die interessierenden Wellenlängen des optischen Antwortsignals 119 hoch reflektierend. Auf diese Weise kann ein Großteil, wenn nicht sogar die gesamte Laserenergie von der zweiten Öffnung 222 zur ersten Öffnung 221 geleitet werden. In einigen Beispielen kann die fokussierende Linse 224 auf ihrer dem Hohlreflektor 270 zugewandten Oberfläche ebenfalls ein wellenlängenempfindliches Material oder eine wellenlängenempfindliche Beschichtung aufweisen, das/die für die Wellenlänge des Lasers transparent oder antireflektierend ist, aber für die Wellenlängen des optischen Antwortsignals 119 hochreflektierend ist, so dass die Laserenergie ungehindert durchgelassen werden kann, während ein Teil des optischen Antwortsignals 119, das durch die Öffnung 275 des Hohlreflektors 270 austritt, zum dritten Anschluss 223 umgeleitet werden kann. Die kollimierende Linse 220, die fokussierende Linse 224 und die Öffnung 275 können räumlich mit dem ersten Anschluss 221 ausgerichtet sein, so dass der Laserstrahl 118 über den ersten Anschluss 221 auf den optischen Pfad 130 gerichtet werden kann.
  • Neben anderen Vorteilen kann die Öffnung 275 eine Abschwächung oder Verzerrung des Laserstrahls wirksam vermeiden oder reduzieren, wenn dieser den Strahlensplitter 214A passiert, bevor er in den gemeinsamen optischen Weg 130 eintritt. Da die Öffnung 275 für den Laserstrahl 118 offen ist, ist es außerdem weniger wahrscheinlich, dass der Reflektorkörper direkt mit dem Laserstrahl 118 interagiert und Laserenergie absorbiert. Dementsprechend kann das Risiko eines Hitzeanstiegs und einer Beschädigung des Reflektorkörpers oder anderer optischer Komponenten des Strahlensplitters 214A verringert und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden.
  • Obwohl nur eine Öffnung 275 im Hohlreflektor 270 gezeigt wird, ist dies nur ein Beispiel und keine Einschränkung. In einigen Beispielen kann der Hohlreflektor 270 zwei oder mehr Öffnungen aufweisen, die räumlich voneinander getrennt sind, um entsprechende optische Signale durchzulassen. In einem Beispiel können zwei separate Laserstrahlen durch entsprechende Laserfasern übertragen werden und über den zweiten Anschluss 222 in den Strahlensplitter 214A eintreten. Ein erster Laserstrahl hat ein Energieniveau oder eine Lasereinstellung zum Abtragen oder Zerstäuben eines harten Steins oder eines harten Teils eines Zielkonkrements mit einer ersten Zusammensetzung, und ein zweiter Laserstrahl hat ein anderes Energieniveau oder eine andere Lasereinstellung zum Abtragen oder Zerstäuben eines weichen Steins oder eines weichen Teils des Zielkonkrements mit einer anderen zweiten Zusammensetzung. Die beiden Laserstrahlen können durch die Linsen 220 und 224 kollimiert und fokussiert werden und durch entsprechende Öffnungen am Reflektorkörper auf den gemeinsamen optischen Pfad 130 gerichtet werden.
  • In dem in 2A dargestellten Beispiel ist der Hohlreflektor 270 ein flacher Reflektor (z. B. ein flacher Spiegel) mit einer flachen reflektierenden Oberfläche 271 und einer flachen nicht reflektierenden Oberfläche 272. Das optische Antwortsignal 119, das vom Ziel 117 reflektiert oder abgestrahlt und über den gemeinsamen optischen Pfad 130 zum Strahlensplitter 214A geleitet wird, kann über den Hohlreflektor 270 vom ersten Anschluss 221 zum dritten Anschluss 223 gekoppelt werden. Die flache reflektierende Oberfläche 271 kann so positioniert werden, dass sie das optische Antwortsignal 119 reflektiert und das reflektierte optische Antwortsignal 219 in Richtung des dritten Anschlusses 223 des Strahlensplitters 214A umlenkt. In einem Beispiel kann der Strahlensplitter 214A eine fokussierende Linse 260 enthalten, um das reflektierte optische Antwortsignal 219 in Richtung des dritten Anschlusses 223 zu bündeln. Das gebündelte optische Antwortsignal 229 kann über die Spektrometerfaser 240 zum Spektroskopiesystem 115 gelangen.
  • Wenn der Laserstrahl ein optisches Instrument wie einen Strahlensplitter durchläuft, können bestimmte optische Komponenten Laserenergie absorbieren und überhitzt werden. Wie bereits erwähnt, lässt die Öffnung 275 den größten Teil (z. B. 90 % oder in einigen Ausführungsformen 80 % oder 70 %) des Laserstrahls passieren, ohne direkt mit dem Reflektor 270 in Wechselwirkung zu treten, was die Gefahr eines Wärmeanstiegs am Reflektorkörper erheblich verringern kann. In bestimmten Fällen kann ein Teil der Laserenergie 138 jedoch in optischen Komponenten wie dem Hohlreflektor 270 dissipieren, was zu einem Temperaturanstieg führen kann. Dies kann beispielsweise aufgrund von Kopplungsanomalien zwischen dem Lasersystem 102 und dem Strahlensplitter 214A, einer Fehlausrichtung der Laserfaser 230 und des Linsensystems im Strahlensplitter 214A oder aufgrund von Defekten des Linsensystems wie Rissen, Staub oder einer Verschlechterung der Kollimationslinse 220 oder der Fokussierlinse 224 auftreten. Die abfließende Laserenergie 138 kann daher die nichtreflektierende Oberfläche (Rückfläche) des Hohlreflektors erwärmen. Zusätzlich oder alternativ kann in einigen Fällen ein Teil des auf das Ziel 117 gerichteten Laserstrahls reflektiert oder zurück zur Endoskopsonde gestrahlt werden. Der reflektierte Laserstrahl 148 kann sich durch den gemeinsamen optischen Pfad 130 zurückbewegen und auf die reflektierende Oberfläche (Vorderfläche) des Hohlreflektors 270 streuen und diese erwärmen.
  • Das System zur Identifizierung von Zielobjekten 200A kann einen Temperaturmonitor 152 zur Überwachung der Temperatur des Hohlreflektors 270 oder eines Teils davon umfassen. Der Temperaturmonitor 152 kann elektrisch mit einem oder mehreren Temperatursensoren gekoppelt sein, um eine Temperaturänderung im Hohlreflektor 270 als Reaktion auf den Austritt des Laserstrahls 118 zu erfassen. Bei den Temperatursensoren kann es sich um Kontaktsensoren oder um berührungslose Sensoren handeln. Beispiele für Temperatursensoren sind Thermoelemente, Thermistoren, Infrarotsensoren, bimetallische Elemente, Widerstandstemperaturdetektoren, fluoreszierende Temperatursensoren, temperaturempfindliche oder temperaturabhängige Leuchtstoffe und andere. In einigen Beispielen kann der Temperaturmonitor 152 die Aufzeichnung der Temperaturmessung mit den Laserimpulsen synchronisieren. Beispielsweise kann der Temperaturmonitor 152 die Temperaturmessung mit einer Abtastrate vornehmen, die im Wesentlichen der Laserpulsrate entspricht, so dass die Temperaturdaten unmittelbar nach der Abgabe eines jeden Laserpulses abgetastet werden. Alternativ kann der Temperaturmonitor 152 die Temperaturmessung mit einem ganzzahligen Vielfachen der Laserpulsrate abtasten, so dass die Temperaturmessung unmittelbar nach der Ausgabe von jeweils N (>2) Laserpulsen abgetastet wird. Da der Zeitpunkt des Abfeuerns von Laserimpulsen ungefähr der Zeitpunkt ist, zu dem die dissipierende Laserenergie 138 auf den Reflektorkörper auftrifft und diesen erwärmt und dadurch einen hohen Temperaturgradienten auf der Körperoberfläche des Reflektors verursacht, kann die Synchronisierung der Temperaturmessung mit den Laserimpulsen dazu beitragen, die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Erfassung einer Temperaturänderung im Hohlreflektor 270 zu verbessern.
  • Als Beispiel und ohne Einschränkung und wie in 2A dargestellt, kann der Temperaturmonitor 152 elektrisch mit einem oder mehreren eines ersten Temperatursensors 254 und eines zweiten Temperatursensors 256 gekoppelt sein, die sich jeweils auf dem Körper des Hohlreflektors 270 befinden. In einem Beispiel können sich der Temperatursensor 252 und/oder der Temperatursensor 254 im Wesentlichen in der Nähe der Öffnung 275 befinden. Wie oben beschrieben, kann die Öffnung 275 in Ausrichtung mit dem kollimierten und fokussierten Laserstrahl positioniert werden. Eine leichte Fehlausrichtung der Laserfaser 230 in Bezug auf den Strahlensplitter 214A oder bestimmte Defekte der kollimierenden Linse 220 und/oder der fokussierenden Linse 224 können jedoch dazu führen, dass die Laserenergie eher in der Nähe der Öffnung 275 als in anderen, von der Öffnung 275 weit entfernten Teilen des Reflektorkörpers dissipiert wird. Dementsprechend ist bei einer Fehlausrichtung die Temperatur in den Bereichen nahe der Öffnung 275 wahrscheinlich höher als in anderen Bereichen der Reflektoroberfläche. Die Positionierung der Temperatursensoren an Stellen in unmittelbarer Nähe der Öffnung 275 kann die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Erkennung einer Überhitzung des Reflektors, z. B. aufgrund einer Fehlausrichtung der Laserfaser oder eines Defekts des Linsensystems, verbessern.
  • Der erste Temperatursensor 254 kann auf der nicht-reflektierenden Oberfläche 272 des Hohlreflektors 270 positioniert werden. Der erste Temperatursensor 254 kann eine Temperatur (TN(1)) eines Teils der nicht-reflektierenden Oberfläche 272 während der Abgabe von Laserenergie und eine Ausgangstemperatur (TN(0)) der nicht-reflektierenden Oberfläche 272, beispielsweise vor der Abgabe von Laserenergie, erfassen. Der Temperaturmonitor 152 kann eine Temperaturänderung (ΔTN) an der nichtreflektierenden Oberfläche 272 von der Ausgangstemperatur zur Temperatur während des Laserfeuerns erfassen, d.h. ΔTN = TN(1)-TN(0). Wenn der Temperaturanstieg ΔTN eine bestimmte Bedingung erfüllt, wie z.B. das Überschreiten eines Schwellenwertes (TN-th), d.h. ΔTN > TN. th, kann der Temperaturmonitor 152 feststellen, dass der Temperaturanstieg erheblich ist und dass die Laserenergie 138, die in der nicht-reflektierenden Oberfläche 272 dissipiert, eine Überhitzung des Hohlreflektors 270 verursacht hat.
  • Der zweite Temperatursensor 256 kann auf der reflektierenden Oberfläche 271 positioniert werden. Der zweite Temperatursensor 256 kann eine Temperatur (TR(1)) eines Teils der reflektierenden Oberfläche 271 während der Abgabe von Laserenergie und eine Ausgangstemperatur (TR(0)) der reflektierenden Oberfläche 271, beispielsweise vor der Abgabe von Laserenergie, erfassen. Der Temperaturmonitor 152 kann eine Temperaturänderung (ΔTR) an der reflektierenden Oberfläche 271 von der Ausgangstemperatur zur Temperatur während des Laserfeuerns erfassen, d. h. ΔTR = TR(1)-TR(0). Wenn der Temperaturanstieg ΔTR eine bestimmte Bedingung erfüllt, wie z.B. das Überschreiten eines Schwellenwertes (TR-th), d.h. ΔTR > TR-th, kann der Temperaturmonitor 152 feststellen, dass der Temperaturanstieg erheblich ist und dass der reflektierte Laserstrahl 148, der auf die reflektierende Oberfläche 271 streut, eine Überhitzung des Hohlreflektors 270 verursacht hat.
  • Der Temperaturmonitor 152 kann eine Warnung oder eine Benachrichtigung über die Überhitzung des Reflektors erzeugen und diese einem Benutzer, beispielsweise über das Display 105, anzeigen. Der Temperaturmonitor 152 kann zusätzlich oder alternativ eine Überhitzungsdiagnose erstellen, die die wahrscheinliche Ursache der Überhitzung angibt. Ist beispielsweise ΔTN > TN-th, kann eine Überhitzungsdiagnose für eine Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem 102 und dem Strahlensplitter 214A, eine Fehlausrichtung der Laserfaser 230 und des Linsensystems im Strahlensplitter 214A oder Defekte des Linsensystems wie Risse, Staub oder eine Verschlechterung der kollimierenden Linse 220 oder der fokussierenden Linse 224 gestellt werden. Ist ΔTR > TR-th, kann eine Überhitzungsdiagnose für eine Fehlausrichtung des gemeinsamen optischen Pfads 130 (z. B. einer chirurgischen Faser) oder der Sonde 113 und des Strahlensplitters 214A gestellt werden. Die Diagnoseinformationen können dem Benutzer z. B. über das Display 105 angezeigt werden. In einigen Beispielen kann dem Benutzer als Reaktion auf eine Diagnose einer Fehlausrichtung eine Empfehlung für korrigierende Maßnahmen (z. B. Anpassung der Ausrichtung oder Austausch eines Teils wie der Endoskopsonde) bereitgestellt werden, beispielsweise über das Display 105.
  • In einigen Beispielen kann der Temperaturmonitor 152 eine Überhitzung optischer Komponenten wie des Reflektors 270 erkennen und eine Überhitzungsdiagnose basierend auf der Temperaturdifferenz zwischen der reflektierenden Oberfläche 271 und der nicht reflektierenden Oberfläche 272 während der Abgabe von Laserenergie erstellen. Beispielsweise kann der Temperaturmonitor 152 die vom ersten Temperatursensor 254 erfasste Temperatur (TN(1)) der nicht reflektierenden Oberfläche 272 mit der vom zweiten Temperatursensor 256 erfassten Temperatur (TR(1)) der reflektierenden Oberfläche 271 vergleichen und basierend auf dem Vergleich eine Überhitzungsdiagnose erstellen. In einem Beispiel kann die Temperaturüberwachung 152 die Temperaturdifferenz TN(1)-TR(1) über die Zeit verfolgen. Wenn die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche TN(1) um mindestens eine bestimmte Spanne höher ist als die Temperatur der reflektierenden Oberfläche TR(1), kann ein Indikator für eine Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem 102 und dem Strahlensplitter 214A, eine Fehlausrichtung der Laserfaser 230 und des Linsensystems im Strahlensplitter 214A oder Defekte des Linsensystems wie Risse, Staub oder eine Degradation der kollimierenden Linse 220 oder der fokussierenden Linse 224 erzeugt werden. Wenn die Temperatur der reflektierenden Oberfläche TR(1) um eine bestimmte Spanne höher ist als die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche TN(1), kann ein Indikator für eine Fehlausrichtung des gemeinsamen optischen Pfades 130 (oder der Sonde 113) und des Strahlensplitters 214A erzeugt werden.
  • In einigen Beispielen kann der Temperaturmonitor 152 basierend auf der Überhitzungsdiagnose Empfehlungen für Abhilfemaßnahmen generieren und dem Benutzer vorlegen. Wenn beispielsweise eine Überhitzung auf der Grundlage von ΔTR>TR-th oder der Differenztemperatur TR(1) - TN(1), die eine bestimmte Spanne überschreitet, festgestellt wird, kann dem Benutzer empfohlen werden, die Sonde 113 oder die chirurgische Faser mit dem Strahlensplitter neu auszurichten oder die chirurgische Faser zu ersetzen. Wenn eine Überhitzung basierend auf ΔTN>TN-th erkannt wird oder die Differenztemperatur TN(1) - TR(1) eine bestimmte Spanne überschreitet, kann dem Benutzer empfohlen werden, den Strahlensplitter zu ersetzen oder zu reparieren. In einigen Beispielen, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann das Überhitzungsschutzsystem 150 in Reaktion auf die erkannte Überhitzung der optischen Komponente automatisch eine Einstellung des Lasersystems anpassen, z. B. den Lasergenerator 112 vorübergehend abschalten, oder einen oder mehrere Laserstrahlparameter ändern, um die Laserenergieemission zu verringern.
  • Der Strahlensplitter 214A kann einen Blendschutz 280 in der Nähe des ersten Anschlusses 221 umfassen. Der Blendschutz 280 kann verhindern, dass der übertragende Laserstrahl den gemeinsamen optischen Pfad 130 (z. B. eine chirurgische Faser in der Endoskopsonde 113) überprojiziert und beschädigt. Der Blendschutz 280 kann auch dazu beitragen, den reflektierten Laserstrahl 148 zu streuen, der den gemeinsamen optischen Pfad 130 durchläuft, und verhindern, dass der reflektierte Laserstrahl 148 durch das Linsensystem neu fokussiert wird und zurück in das Lasersystem 102 gelangt und mit der Laseremission interagiert oder das Lasersystem 102 anderweitig beschädigt.
  • 2B veranschaulicht allgemein ein Beispiel für ein System zur Identifizierung von Zielobjekten 200B, das eine Variante des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 200A ist. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten 200B kann die Sonde 113, das Spektroskopiesystem 115, den Temperaturmonitor 152 und einen Strahlensplitter 214B umfassen, der eine Variante des Strahlensplitters 214A des Systems 200 ist. Der Strahlensplitter 214B umfasst u.a. einen flachen Hohlreflektor 270 und ein Linsensystem zwischen dem zweiten Anschluss 222 und dem Hohlreflektor 270. Im Gegensatz zum Linsensystem des Strahlensplitters 214A, das eine kollimierende Linse 220 und eine fokussierende Linse 224 umfasst, enthält das Linsensystem des Strahlensplitters 214B eine bikonvexe Linse 225 mit zwei konvexen Oberflächen mit jeweiligen Krümmungsradien. In einem Beispiel haben die beiden konvexen Flächen den gleichen Krümmungsradius. Die bikonvexe Linse 225 kann den aus der Laserfaser 230 austretenden Laserstrahl 118 konvergieren und ihn durch die Öffnung 275 des flachen Hohlreflektors 270 auf den gemeinsamen optischen Pfad 130 richten. In einigen Beispielen kann die bikonvexe Linse 225 auf ihrer dem Hohlreflektor 270 zugewandten Oberfläche ein wellenlängenempfindliches Material oder eine wellenlängenempfindliche Beschichtung aufweisen, das bzw. die für die Wellenlänge des Lasers transparent oder antireflektierend ist, aber für die Wellenlängen des optischen Antwortsignals 119 hochreflektierend ist, so dass die Laserenergie ungehindert hindurchgelassen werden kann, während ein Teil (falls vorhanden) des optischen Antwortsignals 119, das durch die Öffnung 275 des Hohlreflektors 270 austritt, zum dritten Anschluss 223 umgeleitet werden kann.
  • Ähnlich wie bei der kollimierenden Linse 220 und der fokussierenden Linse 224 kann in einigen Fällen eine bestimmte Menge an Laserenergie 138 in den Hohlreflektor 270 oder andere optische Komponenten dissipieren und eine Überhitzung der Komponenten verursachen, beispielsweise aufgrund einer Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem 102 und dem Strahlensplitter 214B, einer Fehlausrichtung der Laserfaser 230 und des Linsensystems im Strahlensplitter 214B oder aufgrund von Defekten des Linsensystems wie Rissen, Staub oder Degradation der bikonvexen Linse 225. Die Temperaturüberwachung 152 kann die Temperatur des Reflektorkörpers über einen oder mehrere Temperatursensoren, wie z. B. die Temperatursensoren 254 und/oder 256, kontinuierlich oder wiederkehrend überwachen und eine Überhitzungsdiagnose erkennen und erstellen. Eine Warnung oder Benachrichtigung über einen erheblichen Temperaturanstieg und/oder eine Überhitzungsdiagnose kann erzeugt und einem Benutzer angezeigt werden. In Reaktion auf die Erkennung einer Komponentenüberhitzung kann das Überhitzungsschutzsystem 150 eine Einstellung des Lasersystems anpassen, z. B. den Lasergenerator 112 vorübergehend abschalten, oder einen oder mehrere Laserstrahlparameter ändern, um die Laserenergieemission zu verringern, wie oben unter Bezugnahme auf 2A erläutert.
  • 3A-3B veranschaulichen allgemein beispielhafte Systeme zur Identifizierung von Zielobjekten, die jeweils einen Strahlensplitter enthalten, der einen parabolischen Hohlreflektor umfasst. Ein System zur Identifizierung von Zielobjekten 300A, wie in 3A dargestellt, ist eine Variante des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 200A und kann die Sonde 113, das Spektroskopiesystem 115, den Temperaturmonitor 152 und einen Strahlensplitter 314A umfassen, der eine Variante des Strahlensplitters 214A des Systems 200A ist. Der Strahlensplitter 314A umfasst unter anderem ein Linsensystem mit einer kollimierenden Linse 220 und einer fokussierenden Linse 224 sowie einen Hohlreflektor 370, der etwa aus Metall, Glas, Kunststoff oder anderen Materialien besteht. In einem Beispiel ist der Hohlreflektor 370 ein Hohlspiegel. Im Gegensatz zum flachen Hohlreflektor 270 ist der Hohlreflektor 370 ein parabolischer Reflektor mit einer konkaven reflektierenden Fläche 371 und einer konvexen nicht reflektierenden Fläche 372. Das optische Antwortsignal 119, das von dem Ziel 117 reflektiert oder abgestrahlt wird und über den gemeinsamen optischen Pfad 130 zurück in den Strahlensplitter 314A gelangt, kann über den parabolischen Hohlreflektor 370 von dem ersten Anschluss 221 zu dem dritten Anschluss 223 gekoppelt werden. Die konkave Reflexionsfläche 371 hat einen bestimmten Krümmungsradius und kann so positioniert werden, dass sie das ankommende optische Antwortsignal 119 reflektiert und konvergiert und das reflektierte und konvergierte optische Antwortsignal 319 in Richtung des dritten Anschlusses 223 des optischen Teilers 314A umlenkt. In einigen Beispielen kann die reflektierende Oberfläche 371 ein wellenlängenabhängiges Material oder eine wellenlängenabhängige Beschichtung, wie z. B. ein AR-Material, enthalten, das für die Wellenlänge des Lasers transparent oder antireflektierend sein kann, aber für die interessierenden Wellenlängen des optischen Antwortsignals 119 hoch reflektierend. Auf diese Weise kann ein Großteil, wenn nicht sogar die gesamte Laserenergie vom zweiten Anschluss 222 zum ersten Anschluss 221 geleitet werden. Das reflektierte und fokussierte optische Antwortsignal 319 kann über die Spektrometerfaser 240 an das Spektroskopiesystem 115 übertragen werden. Im Vergleich zum Strahlensplitter 214A, der einen flachen Hohlreflektor 270 zur Reflexion des optischen Antwortsignals 319 und eine weitere separate Fokussierungslinse 260 zur Konvergierung des reflektierten Antwortsignals verwendet, kann der parabolische Hohlreflektor 370 die Signalreflexion und Konvergenz ohne zusätzliche optische Komponenten erreichen. Dies kann dazu beitragen, die Systemkomplexität zu vereinfachen, optische Ausrichtungsfehler zu reduzieren und die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu verbessern.
  • Ähnlich wie der flache Hohlreflektor 270 kann der parabolische Hohlreflektor 370 eine Öffnung 375 aufweisen, wie z. B. ein Durchgangsloch, das sich durch den Reflektorkörper erstreckt. Die Öffnung 375 kann auf den kollimierten und fokussierten Laserstrahl 118 ausgerichtet werden und kann so dimensioniert, geformt oder anderweitig eingerichtet sein, dass der Laserstrahl ungehindert durch sie hindurchtreten kann. In verschiedenen Beispielen kann die Öffnung 375 räumlich auf den ersten Anschluss 221 ausgerichtet sein, so dass der Laserstrahl 118 über den ersten Anschluss 221 in den optischen Pfad 130 geleitet werden kann. Die Öffnung 375 kann im Wesentlichen in der Mitte des Reflektors 370 angeordnet sein. Alternativ kann die Öffnung 375 auch an anderen, von der Mitte entfernten Stellen des Reflektorkörpers angeordnet sein. In einigen Beispielen können zwei oder mehr Öffnungen in den Körper des parabolischen Hohlreflektors 370 eingearbeitet sein, wie oben in ähnlicher Weise in Bezug auf den flachen Hohlreflektor 270 diskutiert. Der Temperaturmonitor 152 kann die Temperatur des Reflektorkörpers über einen oder mehrere Temperatursensoren, wie z. B. die Sensoren 254 und/oder 256, kontinuierlich oder wiederholt überwachen und eine Überhitzungsdiagnose stellen und ausgeben. Ein Überhitzungsschutzsystem 150 kann automatisch eine Einstellung des Lasersystems auf der Grundlage des festgestellten Temperaturanstiegs des Reflektorkörpers oder der Überhitzungsdiagnose anpassen.
  • 3B zeigt ein allgemeines Beispiel eines Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 300B, das eine Variante des Systems zur Identifizierung von Zielobjekten 300A ist. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten 300B kann die Sonde 113, das Spektroskopiesystem 115, den Temperaturmonitor 152 und einen Strahlensplitter 314B umfassen, der eine Variante des Strahlensplitters 314A des Systems 300A ist. Der Strahlensplitter 314B umfasst unter anderem einen parabolischen Hohlreflektor 370 und ein zwischen dem zweiten Anschluss 222 und dem Hohlreflektor 270 angeordnetes Linsensystem, das eine bikonvexe Linse 225 umfasst, wie sie auch im System 200B in ähnlicher Weise enthalten ist. Die bikonvexe Linse 225 kann den aus der Laserfaser 230 austretenden Laserstrahl 118 bündeln und ihn durch die Öffnung 375 des parabolischen Hohlreflektors 370 auf den gemeinsamen optischen Pfad 130 richten.
  • Wie oben beschrieben, kann in einigen Fällen die dissipierende Laserenergie 138 im Hohlreflektor 370 oder in anderen optischen Komponenten dissipieren und eine Überhitzung der Komponenten verursachen, z. B. aufgrund einer Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem 102 und dem Strahlensplitter 214B, einer Fehlausrichtung der Laserfaser 230 und des Linsensystems im Strahlensplitter 214B oder aufgrund von Defekten des Linsensystems, wie z. B. Risse, Staub oder Degradation der bikonvexen Linse 225. Der Temperaturmonitor 152 kann die Temperatur des Reflektorkörpers über einen oder mehrere Temperatursensoren, wie z. B. die Sensoren 254 und/oder 256, kontinuierlich oder wiederholt überwachen, eine Überhitzung von Komponenten, wie z. B. eine Überhitzung des Hohlreflektors 370, erkennen und eine Überhitzungsdiagnose erstellen. Eine Warnung oder Benachrichtigung über den Temperaturanstieg und/oder die Überhitzungsdiagnose kann erzeugt und einem Benutzer angezeigt werden. Das Überhitzungsschutzsystem 150 kann automatisch eine Einstellung des Lasersystems anpassen, z. B. den Lasergenerator 112 vorübergehend abschalten oder einen oder mehrere Laserstrahlparameter ändern, um die Laserenergieabgabe zu verringern.
  • Die und zeigen Beispiele für Strahlensplitter 414A und 414B, die jeweils mehrere Reflektoren enthalten, die das optische Antwortsignal 119 gemeinsam in Richtung des dritten Anschlusses 223 und schließlich über die Spektrometerfaser 240 in das Spektroskopiesystem 115 umleiten. In 4A umfassen die Mehrfachreflektoren den flachen Hohlreflektor 270, der in ähnlicher Weise in den 2A-2B dargestellt ist, und einen oder mehrere zusätzliche Reflektoren, wie z. B. einen flachen Spiegel 410, der relativ zum flachen Hohlreflektor 270 angeordnet und dazu eingerichtet ist, das optische Signal weiter zum dritten Anschluss 223 zu reflektieren. In ähnlicher Weise umfassen die mehreren Reflektoren in 4B den parabolischen Hohlreflektor 370, der in ähnlicher Weise in den 3A-3B gezeigt ist, und einen oder mehrere zusätzliche Reflektoren, wie z. B. einen flachen Spiegel 410, der relativ zum parabolischen Hohlreflektor 370 angeordnet und dazu eingerichtet ist, das optische Signal 319, das vom parabolischen Hohlreflektor 370 reflektiert und gebündelt wird, zum dritten Anschluss 223 zu reflektieren. Der zusätzliche Reflektor oder die zusätzlichen Reflektoren ermöglichen eine bequemere Positionierung des dritten Ports 223 am Strahlensplitter und die Kopplung mit dem Spektroskopiesystem 115.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 500 zur Identifizierung einer oder mehrerer Eigenschaften eines Ziels und optional, basierend darauf, den Betrieb z. B. eines elektrochirurgischen Systems (z. B. eines Lasersystems) zur Behandlung im Körper eines Patienten zeigt. Die elektrochirurgische Energie kann zur Ablation des Zielobjekts verwendet werden, z. B. eines anatomischen Zielgewebes (z. B. Weichgewebe, Hartgewebe oder anormales Gewebe wie Krebsgewebe) oder eines Zielkonkrements (z. B. Nieren-, Pankreas- oder Gallenblasenstein). Das Verfahren 500 kann im chirurgischen System 110 implementiert und von diesem ausgeführt werden. Obwohl die Prozesse des Verfahrens 500 in einem Flussdiagramm dargestellt sind, müssen sie nicht in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden. In verschiedenen Beispielen können einige der Prozesse in einer anderen als der hier dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Bei 510 kann ein optischer Strahlensplitter, wie der optische Strahlensplitter 114 oder eine Variante davon, wie einer der Strahlensplitter 214A, 214B, 314A, 314B, 414A oder 414B, zur Verwendung in einer Elektrochirurgie bereitgestellt werden. Der optische Splitter kann einen Reflektor mit einer Öffnung, wie z. B. einer Durchgangsbohrung, die sich von einer reflektierenden Oberfläche zu einer nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektors erstreckt, umfassen. Beispiele für einen solchen Reflektor können der flache Hohlreflektor 270 mit der Öffnung 275 im Reflektorkörper oder der parabolische Hohlreflektor 370 mit der Öffnung 375 im Reflektorkörper sein, wie in den 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B gezeigt und oben mit Bezug auf diese Figuren beschrieben.
  • Bei 520 kann ein Zielobjekt im Körper einer Person und die Umgebung mit elektromagnetischer Strahlung beleuchtet werden, wie sie von der Lichtquelle 104 erzeugt wird. Die Lichtquelle kann elektromagnetische Strahlung innerhalb eines optischen Bereichs von UV bis IR erzeugen. Beispiele für elektromagnetische Strahlung sind sichtbares Licht, Infrarotlicht, ultraviolettes Licht oder Fluoreszenzlicht. Die elektromagnetische Strahlung kann durch einen optischen Pfad, der sich entlang eines langgestreckten Körpers eines Endoskops erstreckt, auf das Zielobjekt gerichtet werden, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Alternativ kann das Beleuchtungslicht von einer oder mehreren Beleuchtungsleuchten (z. B. LEDs) erzeugt werden, die am distalen Ende eines Endoskops angeordnet sind.
  • Bei 530 kann ein optisches Signal, das vom Zielobjekt in Reaktion auf die elektromagnetische Strahlung reflektiert oder abgestrahlt wird, von einer Endoskopsonde empfangen werden. Das reflektierte optische Signal kann durch einen optischen Pfad übertragen werden, z. B. den gemeinsamen optischen Pfad 130 innerhalb der Endoskopsonde 103. Die Sonde und der darin befindliche optische Pfad können optisch mit dem optischen Splitter gekoppelt sein. Bei 540 kann das reflektierte optische Signal durch den Reflektor des optischen Splitters reflektiert werden, und zumindest ein Teil davon kann zu einem Anschluss des Strahlensplitters umgeleitet werden, der optisch mit einem Spektroskopiesystem gekoppelt ist, wie in einer der 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B dargestellt.
  • Bei 550 können aus dem reflektierten optischen Signal durch das Spektroskopiesystem, wie z. B. das Spektrometer 128, spektrale Informationen erzeugt werden, die auf die Charakteristik(a) (z. B. eine Art, ein Material, eine Zusammensetzung, ein Zusammensetzungsprofil, eine Struktur oder Härte des anatomischen Ziels) des Ziels hinweisen. Spektroskopische Verfahren können allein oder in Kombination eingesetzt werden, um die chemische Zusammensetzung von Hart- oder Weichgewebe zu analysieren und ein Zusammensetzungsprofil anhand digitaler Spektraldaten zu erstellen. Beispiele für die digitalen Spektraldaten können eine Reflexionsintensität bei einer bestimmten Wellenlänge, ein statistisches Merkmal des Reflexionsgrads über zwei oder mehr verschiedene Wellenlängen, ein grafisches Merkmal einer grafischen Darstellung des Reflexionsspektrums und anderes umfassen.
  • Bei 560 können auf der Grundlage der spektralen Informationen die Charakteristik(a) des Zielobjekts identifiziert werden, z. B. mit dem Feedbackanalysator 116. In einem Beispiel umfasst das Zielobjekt ein Zielkonkrement, und die Spektralinformationen können verwendet werden, um das Zielkonkrement als einen von mehreren Konkrementtypen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zu identifizieren, wie z. B. Ablagerungen oder Steinfragmente in verschiedenen steinbildenden Regionen, wie Harnsystem, Gallenblase, Nasengänge, Magen-Darm-Trakt, Magen oder Mandeln. In einem Beispiel kann das Zielkonkrement als einer der Steintypen mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung identifiziert werden, wie z. B. ein CaP-Stein, ein MAP-Stein, ein COM-Stein, ein COD-Stein, ein Cystin-Stein, ein Stein auf Cholesterolbasis oder ein Harnsäurestein (UA). In einem anderen Beispiel umfasst das Zielobjekt ein anatomisches Zielgewebe, und die Spektralinformationen können verwendet werden, um das anatomische Zielgewebe als einen von mehreren Gewebetypen zu identifizieren, wie z. B. Weichgewebe (z. B. Muskeln, Sehnen, Bänder, Blutgefäße, Faszien, Haut, Fett und faseriges Gewebe), Hartgewebe wie Knochen, Bindegewebe wie Knorpel und andere. In einigen Beispielen kann das anatomische Zielgewebe als einer der Gewebetypen mit bestimmten anatomischen Positionen identifiziert werden. So kann beispielsweise ein Nierengewebe als eines der folgenden Gewebe identifiziert werden: Kalyxgewebe, Kortexgewebe, Medullagewebe oder Uretergewebe. In einem anderen Beispiel kann ein identifiziertes Zielgewebe als normales Gewebe oder abnormales Gewebe (z. B. Krebsgewebe) identifiziert werden. In einem weiteren Beispiel kann ein identifiziertes Zielgewebe als Behandlungsbereich (z. B. Tumor oder Polyp, der entfernt werden soll) oder als Nicht-Behandlungsbereich (z. B. Blutgefäße, Muskel usw.) identifiziert werden.
  • Die bei 550 erzeugten Spektralinformationen und/oder die Identifizierung des Ziels bei 560 können verwendet werden, um die Abgabe von elektrochirurgischer Energie, wie z. B. Laserenergie, an das Zielobjekt zu steuern. Das Verfahren 500 kann einen optionalen Schritt 570 der Erzeugung eines Steuerungssignal umfassen, um eine Einstellung eines elektrochirurgischen Energiesystems zur Abgabe eines elektrochirurgischen Signals basierend auf der Identifizierung des Ziels anzupassen. In einem Beispiel kann das elektrochirurgische Energiesystem das chirurgische Lasersystem 102 sein, und das Steuerungssignal kann unter Verwendung des Feedbackanalysators 116 erzeugt werden, um eine Einstellung des Lasersystems zur Abgabe eines Laserstrahls anzupassen. Das elektrochirurgische Signal, z. B. ein Laserstrahl, kann durch die Öffnung des Reflektors und den optischen Pfad der Sonde auf das Ziel gerichtet werden, wie in den , und dargestellt und unter Bezugnahme auf diese erläutert. Beispiele für die Anpassung der Lasereinstellungen können die Abgabe oder Unterlassung der Abgabe des Laserstrahls oder die Anpassung eines Laserstrahlparameters wie Wellenlänge, Leistung, Leistungsdichte, Energie oder eines Pulsparameters (z. B. Pulsbreite, Pulsrate, Amplitude, Tastverhältnis, Pulsform), Belichtungszeit, Gesamtdosis oder -energie oder eine oder mehrere Kombinationen davon umfassen. Beispielsweise kann das Lasersystem bei einem Zielkonkrement oder einem Teil davon, das aus hartem Material besteht, einen Laserstrahl mit höherer Energie erzeugen, um das Ziel abzutragen oder zu zerstäuben. Bei einem Zielkonkrement oder einem Teil davon, der aus weichem Material besteht, kann das Lasersystem einen Laserstrahl mit einer niedrigeren Energie erzeugen, um das Ziel abzutragen oder zu zerstäuben.
  • 6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens 600 zur Überwachung der Temperatur einer optischen Komponente, wie z. B. einer Komponente in einem optischen Splitter eines elektrochirurgischen Systems, und zum Schutz der optischen Komponente vor Überhitzung während der elektrochirurgischen Behandlung (z. B. Laserablation eines anatomischen Zielgewebes oder eines Zielkonkrements). In einem Beispiel kann das Verfahren 600 in dem Überhitzungsschutzsystem 150 des chirurgischen Systems 110 implementiert und von diesem ausgeführt werden.
  • Bei 610 kann ein optischer Splitter zur Verwendung in einem elektrochirurgischen Eingriff bereitgestellt werden. Beispiele für einen solchen optischen Splitter umfassen den optischen Splitter 114 oder eine Variante davon, wie einen der Strahlensplitter 214A, 214B, 314A, 314B, 414A oder 414B, wie in den 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B gezeigt. Der optische Splitter kann einen Reflektor mit einer Öffnung enthalten, die sich von einer reflektierenden Oberfläche zu einer nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektors erstreckt. Beispiele für einen solchen Reflektor können den flachen Hohlreflektor 270 mit der Öffnung 275 im Reflektorkörper oder den parabolischen Hohlreflektor 370 mit der Öffnung 375 im Reflektorkörper umfassen, wie in 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B gezeigt.
  • Bei 620 kann Laserenergie von einem Lasersystem wie dem chirurgischen Lasersystem 102 erzeugt und durch die Öffnung des Reflektors und den optischen Pfad einer Endoskopsonde, die optisch mit dem Strahlensplitter gekoppelt ist, auf das Zielobjekt gerichtet werden, wie in einer der 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B dargestellt. Die Laserenergie kann zur Ablation des Zielobjekts verwendet werden, z. B. eines anatomischen Zielgewebes (z. B. weiches Gewebe, hartes Gewebe oder anormales Gewebe wie Krebsgewebe) oder eines Zielkonkrements (z. B. Nieren-, Pankreas- oder Gallenblasenstein).
  • Wie oben unter Bezugnahme auf die 2A-2B, 3A-3B und 4A-4B beschrieben, kann die Öffnung des Reflektors (z. B. die Öffnung 275 oder 375) zwar den größten Teil der Laserenergie durchlassen, ohne mit dem Reflektorkörper in Wechselwirkung zu treten, aber in bestimmten Fällen kann ein Teil der Laserenergie im Reflektorkörper dissipiert werden. Dies kann beispielsweise aufgrund einer Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem und dem Strahlensplitter, einer Fehlausrichtung der Laserfaser und des Linsensystems im Strahlensplitter (z. B. der kollimierenden Linse 220 und der fokussierenden Linse 224 oder der bikonvexen Linse 225) oder aufgrund von Defekten des Linsensystems wie Rissen, Staub oder einer Degradation des Linsensystems auftreten. Eine solche Dissipation von Laserenergie kann einen Temperaturanstieg in der nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektorkörpers oder eines Teils davon verursachen. Zusätzlich oder alternativ kann in manchen Fällen ein Teil der Laserenergie, die während des elektrochirurgischen Eingriffs auf das Ziel auftrifft (z. B. Ablation von Gewebe oder eines Zielkonkrements), zur Endoskopsonde zurückreflektiert oder abgestrahlt werden, auf die reflektierende Oberfläche des Reflektors streuen und dort einen Hitzeanstieg verursachen. Eine Überhitzung der optischen Komponenten wie des Reflektors kann, wenn sie nicht rechtzeitig korrigiert oder vermindert wird, zu Schäden an diesen optischen Komponenten führen. Eine kontinuierliche oder wiederkehrende Temperaturüberwachung kann dazu beitragen, wahrscheinliche Ursachen für eine Überhitzung zu ermitteln und Schäden durch Überhitzung zu verhindern oder zu verringern.
  • Bei 630 kann die Temperatur einer optischen Komponente, wie z. B. des Reflektors des optischen Splitters, überwacht werden, z. B. mit dem Temperaturmonitor 152. Wie oben beschrieben, kann der Temperaturmonitor 152 mit einem oder mehreren der folgenden Sensoren gekoppelt werden: dem ersten Temperatursensor 254, um die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektors zu messen, oder einem zweiten Temperatursensor 256, um die Temperatur der reflektierenden Oberfläche des Reflektors zu messen. In einem Beispiel kann die Temperaturmessung mit den Laserpulsen synchronisiert werden, um die Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit der Erfassung von Temperaturänderungen im Reflektor zu verbessern.
  • Bei 640 kann ein Überhitzen des Reflektors erkannt werden, z. B. mit Hilfe des Temperaturmonitors 152. In einem Beispiel kann die Überhitzung des Reflektors basierend auf einer Temperaturänderung während der Abgabe von Laserenergie relativ zu einer Ausgangstemperatur vor der Abgabe von Laserenergie erkannt werden. Ein Temperaturanstieg in der nicht reflektierenden Oberfläche, der einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kann beispielsweise darauf hinweisen, dass die Laserenergie in der nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektors dissipiert. Eine erste Diagnose einer Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem und dem Strahlensplitter, einer Fehlausrichtung zwischen der Laserfaser und dem Linsensystem innerhalb des Strahlensplitters oder eines Defekts des Linsensystems kann erstellt und dem Benutzer z. B. über das Display 105 angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Temperaturanstieg an der reflektierenden Oberfläche, wenn er einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, auf reflektierte Laserenergie hinweisen, die auf die reflektierende Oberfläche des Reflektors gestreut wird. Eine zweite Diagnose der Fehlausrichtung des optischen Weges in der Endoskopsonde und des Strahlensplitters kann generiert und dem Benutzer z.B. über das Display 105 angezeigt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ zur Verwendung von nur einem Temperatursensor kann in einigen Beispielen eine Überhitzung des Reflektors anhand der Temperaturdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Reflektors während der Abgabe von Laserenergie erkannt werden. Wenn beispielsweise die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche (gemessen durch den ersten Temperatursensor) um eine erste Spanne höher ist als die Temperatur der reflektierenden Oberfläche (gemessen durch den zweiten Temperatursensor), kann eine erste Diagnose einer Kopplungsanomalie zwischen dem Lasersystem und dem Strahlensplitter, einer Fehlausrichtung zwischen der Laserfaser und dem Linsensystem innerhalb des Strahlensplitters oder eines Defekts des Linsensystems erstellt und dem Benutzer angezeigt werden. Wenn die Temperatur der reflektierenden Oberfläche um eine zweite Spanne höher ist als die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche, kann eine zweite Diagnose einer Fehlausrichtung des optischen Pfades in der Endoskopsonde und des Strahlensplitters erzeugt und dem Benutzer angezeigt werden.
  • Das Verfahren 600 kann einen optionalen Schritt 650 des Anpassens einer Einstellung des Lasersystems in Reaktion auf die Erkennung einer überhitzten optischen Komponente umfassen. Die Einstellung kann automatisch durch eine Feedbacksteuerung im Überhitzungsschutzsystem 150 gesteuert werden, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine solche Anpassung kann beispielsweise die vorübergehende Abschaltung des Lasergenerators oder die Änderung eines oder mehrerer Laserstrahlparameter (z. B. Laserbetriebsmodus wie Puls oder Dauerstrich, Leistung, Energie, Frequenz, Pulsform, Pulsprofil oder eine oder mehrere Kombinationen davon) umfassen, um die Laserenergieabgabe zu verringern. In einigen Beispielen kann dem Benutzer als Reaktion auf eine Diagnose einer Fehlausrichtung eine Empfehlung für Korrekturmaßnahmen (z. B. Anpassung der Ausrichtung oder Austausch eines Teils wie der Endoskopsonde) gegeben werden, beispielsweise über das Display 105.
  • 7 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Beispielmaschine 700, auf der eine oder mehrere der hier besprochenen Techniken (z. B. Methodologien) ausgeführt werden können. Teile dieser Beschreibung können sich auf den Datenverarbeitungsrahmen verschiedener Teile des chirurgischen Systems 110 beziehen, wie etwa das Spektroskopiesystem 115 und das Überhitzungsschutzsystem 150.
  • In alternativen Ausführungsformen kann die Maschine 700 als eigenständiges Gerät arbeiten oder mit anderen Maschinen verbunden (z. B. vernetzt) sein. In einem vernetzten Einsatz kann die Maschine 700 in der Funktion einer Server-Maschine, einer Client-Maschine oder beidem in Server-Client-Netzwerkumgebungen arbeiten. In einem Beispiel kann die Maschine 700 als Peer-Maschine in einer Peer-to-Peer (P2P) (oder einer anderen verteilten) Netzwerkumgebung agieren. Bei dem Gerät 700 kann es sich um einen Personal Computer (PC), einen Tablet-PC, eine Set-Top-Box (STB), einen Personal Digital Assistant (PDA), ein Mobiltelefon, eine Web-Appliance, einen Netzwerk-Router, - Switch oder -Bridge oder ein beliebiges Gerät handeln, das in der Lage ist, Anweisungen (sequentiell oder anderweitig) auszuführen, die von diesem Gerät auszuführende Aktionen spezifizieren. Auch wenn nur eine einzelne Maschine abgebildet ist, umfasst der Begriff „Maschine“ auch eine beliebige Sammlung von Maschinen, die einzeln oder gemeinsam einen Satz (oder mehrere Sätze) von Anweisungen ausführen, um eine oder mehrere der hier erörterten Methoden durchzuführen, wie z. B. Cloud Computing, Software as a Service (SaaS), andere Computer-Cluster-Konfigurationen.
  • Die hier beschriebenen Beispiele können eine Logik oder eine Reihe von Komponenten oder Mechanismen enthalten oder dadurch betrieben werden. Schaltungssätze sind eine Sammlung von Schaltungen, die in materiellen Einheiten implementiert sind, die Hardware enthalten (z. B. einfache Schaltungen, Gatter, Logik usw.). Die Zugehörigkeit zu einer Gruppe von Schaltkreisen kann im Laufe der Zeit und aufgrund der Variabilität der zugrunde liegenden Hardware flexibel sein. Die Schaltkreise enthalten Elemente, die einzeln oder in Kombination bestimmte Operationen ausführen können, wenn sie in Betrieb sind. In einem Beispiel kann die Hardware des Schaltungssatzes unveränderlich so ausgelegt sein, dass sie eine bestimmte Operation ausführt (z. B. fest verdrahtet). In einem Beispiel kann die Hardware des Schaltungssatzes variabel verbundene physische Komponenten (z. B. Ausführungseinheiten, Transistoren, einfache Schaltungen usw.) umfassen, einschließlich eines computerlesbaren Mediums, das physisch modifiziert ist (z. B. magnetisch, elektrisch, bewegliche Platzierung von Partikeln mit unveränderlicher Masse usw.), um Anweisungen für den spezifischen Vorgang zu kodieren. Durch die Verbindung der physikalischen Komponenten werden die zugrundeliegenden elektrischen Eigenschaften einer Hardwarekomponente verändert, z. B. von einem Isolator zu einem Leiter oder umgekehrt. Die Anweisungen ermöglichen es der eingebetteten Hardware (z. B. den Ausführungseinheiten oder einem Lademechanismus), Elemente des Schaltungssatzes in der Hardware über die variablen Verbindungen zu erzeugen, um Teile der spezifischen Operation im Betrieb auszuführen. Dementsprechend ist das computerlesbare Medium kommunikativ mit den anderen Komponenten des Schaltungssatzes verbunden, wenn das Gerät in Betrieb ist. In einem Beispiel kann jede der physischen Komponenten in mehr als einem Element von mehr als einem Schaltungssatz verwendet werden. Beispielsweise können Ausführungseinheiten während des Betriebs in einem ersten Schaltkreis eines ersten Schaltungssatzes zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet und von einem zweiten Schaltkreis des ersten Schaltungssatzes oder von einem dritten Schaltkreis eines zweiten Schaltungssatzes zu einem anderen Zeitpunkt wiederverwendet werden.
  • Die Maschine (z. B. das Computersystem) 700 kann einen Hardwareprozessor 702 (z. B. eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen Hardwareprozessorkern oder eine beliebige Kombination davon), einen Hauptspeicher 704 und einen statischen Speicher 706 umfassen, von denen einige oder alle über eine Verbindungsleitung (z. B. einen Bus) 708 miteinander kommunizieren können. Die Maschine 700 kann ferner eine Anzeigeeinheit 710 (z. B. eine Rasteranzeige, eine Vektoranzeige, eine holografische Anzeige usw.), eine alphanumerische Eingabevorrichtung 712 (z. B. eine Tastatur) und eine Navigationsvorrichtung 714 (z. B. eine Maus) für die Benutzeroberfläche (UI) umfassen. In einem Beispiel können die Anzeigeeinheit 710, die Eingabevorrichtung 712 und die UI Navigationsvorrichtung 714 ein Touchscreen-Display sein. Die Maschine 700 kann zusätzlich eine Speichervorrichtung (z. B. Laufwerk) 716, eine Signalerzeugungsvorrichtung 718 (z. B. einen Lautsprecher), eine Netzwerkschnittstellenvorrichtung 720 und einen oder mehrere Sensoren 721, wie z. B. einen GPS-Sensor (Global Positioning System), einen Kompass, einen Beschleunigungsmesser oder andere Sensoren umfassen. Die Maschine 700 kann eine Ausgabesteuerung 728 enthalten, wie eine serielle (z. B. Universal Serial Bus (USB), parallele oder andere verdrahtete oder drahtlose (z. B. Infrarot (IR), Nahfeldkommunikation (NFC) usw.) Verbindung, um ein oder mehrere Peripheriegeräte (z. B. einen Drucker, Kartenleser usw.) zu kommunizieren oder zu steuern.
  • Die Speichervorrichtung 716 kann ein maschinenlesbares Medium 722 enthalten, auf dem ein oder mehrere Sätze von Datenstrukturen oder Anweisungen 724 (z. B. Software) gespeichert sind, die eine oder mehrere der hierin beschriebenen Techniken oder Funktionen verkörpern oder von diesen verwendet werden. Die Anweisungen 724 können sich auch vollständig oder zumindest teilweise im Hauptspeicher 704, im statischen Speicher 706 oder im Hardware-Prozessor 702 befinden, während sie von der Maschine 700 ausgeführt werden. In einem Beispiel kann eine oder eine beliebige Kombination aus dem Hardware-Prozessor 702, dem Hauptspeicher 704, dem statischen Speicher 706 oder dem Speichergerät 716 ein maschinenlesbares Medium darstellen.
  • Während das maschinenlesbare Medium 722 als ein einzelnes Medium dargestellt ist, kann der Begriff „maschinenlesbares Medium“ ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentrale oder verteilte Datenbank und/oder zugehörige Caches und Server) umfassen, die zum Speichern der einen oder mehreren Anweisungen 724 eingerichtet sind.
  • Der Begriff „maschinenlesbares Medium“ kann jedes Medium umfassen, das in der Lage ist, Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine 700 zu speichern, zu kodieren oder zu beinhalten und das die Maschine 700 veranlasst, eine oder mehrere der Techniken der vorliegenden Offenbarung auszuführen, oder das in der Lage ist, Datenstrukturen zu speichern, zu kodieren oder zu beinhalten, die von solchen Anweisungen verwendet werden oder mit ihnen verbunden sind. Nicht einschränkende Beispiele für maschinenlesbare Medien können Festkörperspeicher sowie optische und magnetische Medien umfassen. In einem Beispiel umfasst ein maschinenlesbares Massenmedium ein maschinenlesbares Medium mit einer Vielzahl von Partikeln mit unveränderlicher (z. B. Ruhe-) Masse. Dementsprechend handelt es sich bei maschinenlesbaren Massemedien nicht um vorübergehende, sich ausbreitende Signale. Spezifische Beispiele für maschinenlesbare Massenspeicher sind: nichtflüchtige Speicher wie Halbleiterspeicher (z. B. elektrisch programmierbare Festwertspeicher (EPROM), elektrisch löschbare programmierbare Festwertspeicher (EPSOM)) und Flash-Speicher; Magnetplatten wie interne Festplatten und Wechselplatten; magneto-optische Platten und CD-ROM- und DVD-ROM-Platten.
  • Die Anweisungen 724 können ferner über ein Kommunikationsnetzwerk 726 unter Verwendung eines Übertragungsmediums über die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 720 unter Verwendung eines beliebigen Übertragungsprotokolls (z. B. Frame Relay, Internet Protocol (IP), Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), Hypertext Transfer Protocol (HTTP) usw.) übertragen oder empfangen werden. Beispiele für Kommunikationsnetze können ein Local Area Network (LAN), ein Wide Area Network (WAN), ein Paketdatennetz (z. B. das Internet), Mobilfunknetze (z. B. zellulare Netze), Plain Old Telephone (POTS)-Netze und drahtlose Datennetze (z. B, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11-Normenfamilie, bekannt als WiFi®, IEEE 802.16-Normenfamilie, bekannt als WiMax®), IEEE 802.15.4-Normenfamilie, Peer-to-Peer-Netze (P2P) und andere. In einem Beispiel kann die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 720 eine oder mehrere physische Buchsen (z. B. Ethernet-, Koaxial- oder Telefonbuchsen) oder eine oder mehrere Antennen für die Verbindung mit dem Kommunikationsnetzwerk 726 enthalten. In einem Beispiel kann die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 720 eine Vielzahl von Antennen enthalten, um drahtlos zu kommunizieren, wobei mindestens eine der Techniken SIMO (Single-Input Multiple-Output), MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) oder MISO (Multiple-Input Single-Output) verwendet wird. Der Begriff „Übertragungsmedium“ umfasst jedes immaterielle Medium, das in der Lage ist, Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine 700 zu speichern, zu kodieren oder zu übertragen, und schließt digitale oder analoge Kommunikationssignale oder andere immaterielle Medien zur Erleichterung der Kommunikation einer solchen Software ein.
  • Zusätzliche Hinweise
  • Die obige detaillierte Beschreibung enthält Verweise auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen, zur Veranschaulichung, spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung umgesetzt werden kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Beispiele“ bezeichnet. Solche Beispiele können zusätzlich zu den gezeigten oder beschriebenen Elementen weitere Elemente enthalten. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung denken jedoch auch an Beispiele, in denen nur die gezeigten oder beschriebenen Elemente vorgesehen sind. Darüber hinaus ziehen die Erfinder auch Beispiele in Betracht, bei denen eine beliebige Kombination oder Permutation der gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder eines oder mehrerer Aspekte davon) verwendet wird, entweder in Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder in Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die hier gezeigt oder beschrieben werden.
  • In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie in Patentdokumenten üblich, verwendet, um einen oder mehr als einen einzuschließen, unabhängig von allen anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ verwendet, um sich auf ein nicht ausschließendes „oder“ zu beziehen, so dass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ einschließt, sofern nicht anders angegeben. In diesem Dokument werden die Ausdrücke „einschließlich“ und „in denen“ als einfache englische Entsprechungen der jeweiligen Begriffe „umfassend“ und „wobei“ verwendet. In den folgenden Ansprüchen sind die Begriffe „einschließlich“ und „umfassend“ offen, d. h. ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Verfahren, das Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgeführten Elementen enthält, fällt dennoch in den Anwendungsbereich dieses Anspruchs. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erster“, „zweiter“ und „dritter“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen an ihre Gegenstände stellen.
  • Die obige Beschreibung dient der Veranschaulichung und ist nicht restriktiv. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, z. B. von einem Fachmann, der die obige Beschreibung gelesen hat. Die Zusammenfassung wird in Übereinstimmung mit 37 C.F.R. §1.72(b) zur Verfügung gestellt, um dem Leser zu ermöglichen, die Art der technischen Offenbarung schnell zu erfassen. Sie wird mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. In der obigen ausführlichen Beschreibung können auch verschiedene Merkmale zusammengefasst werden, um die Offenbarung zu vereinfachen. Dies ist nicht so zu verstehen, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für einen Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der Erfindungsgegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offengelegten Ausführungsform liegen. Daher werden die folgenden Ansprüche hiermit als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich genommen eine separate Ausführungsform darstellt, und es ist vorgesehen, dass diese Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Umfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang an Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.

Claims (29)

  1. Ein System zur Identifizierung von Zielobjekten, umfassend: eine Sonde mit einem optischen Pfad, der dazu eingerichtet ist, (i) ein erstes optisches Signal zu einem anatomischen Zielobjekt und (ii) zumindest einen Teil eines zweiten optischen Signals von dem anatomischen Zielobjekt in Reaktion auf die Beleuchtung des anatomischen Zielobjekts durchzuleiten; einen optischen Splitter, umfassend: einen ersten Anschluss, der mit der Sonde gekoppelt und dazu eingerichtet ist, (i) das erste optische Signal in den optischen Pfad zu leiten und (ii) den zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals aus dem optischen Pfad zu empfangen; einen zweiten Anschluss, der dazu eingerichtet ist, das von einem Signalgenerator erzeugte erste optische Signal zu empfangen; und einen parabolischen Reflektor, der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals umzulenken; und ein Spektroskopiesystem, das dazu eingerichtet ist, (i) den umgelenkten zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals zu empfangen und (ii) zumindest teilweise darauf basierend eine Eigenschaft des anatomischen Zielobjekts zu identifizieren.
  2. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei: der parabolischen Reflektor eine konkave Oberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals in Richtung eines mit dem Spektroskopiesystem gekoppelten dritten Anschlusses des optischen Splitters zu reflektieren und zu bündeln.
  3. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei der parabolische Reflektor ein Führungselement umfasst, das dazu eingerichtet ist, das erste optische Signal hindurchzuleiten, wobei das Führungselement eine Öffnung in dem parabolischen Reflektor umfasst, die räumlich mit dem ersten Anschluss ausgerichtet ist.
  4. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen oder mehrere zweite Reflektoren, die relativ zu dem parabolischen Reflektor positioniert und dazu eingerichtet sind, gemeinsam den zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals zu einem dritten Anschluss des mit dem Spektroskopiesystem gekoppelten optischen Splitters zu leiten.
  5. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei das erste optische Signal einen Laserstrahl umfasst, der von einem Lasersystem emittiert wird, das über den zweiten Anschluss optisch mit dem optischen Splitter gekoppelt ist.
  6. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine Abschirmung, um eine übermäßige Einstrahlung des Laserstrahls in den optischen Pfad zu verhindern.
  7. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 5, weiterhin umfassend mindestens einen Temperatursensor, der mit dem optischen Splitter verbunden ist, um eine Temperatur desselben in Reaktion auf die Emission des Laserstrahls zu bestimmen.
  8. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 7, weiterhin umfassend eine Steuerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuerungssignal zu erzeugen, um eine Einstellung des Lasersystems zumindest teilweise basierend auf der ermittelten Temperatur einzustellen.
  9. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei der optische Splitter weiterhin eine oder mehrere optische Linsen enthält, die dazu eingerichtet sind, das erste optische Signal in Richtung des ersten Anschlusses zu lenken.
  10. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 9, wobei die eine oder mehreren optischen Linsen mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus einer kollimierenden Linse, einer fokussierenden Linse oder einer bikonvexen Linse umfassen.
  11. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 9, wobei mindestens eine der einen oder mehreren optischen Linsen eine reflektierende Beschichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, den mindestens einen Teil des zweiten optischen Signals auf das Spektroskopiesystem umzulenken.
  12. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei das anatomische Zielobjekt ein Konkrement-Zielobjekt umfasst, und wobei das Spektroskopiesystem dazu eingerichtet ist, zumindest teilweise basierend auf dem empfangenen zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals, (i) ein Zusammensetzungsprofil des Konkrement-Zielobjekts zu erzeugen und (ii) einen Typ des Konkrement-Zielobjekts zu identifizieren.
  13. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, wobei die Charakteristik des anatomischen Zielobjekt mindestens eine aus der Gruppe bestehend aus einem Typ, einem Material, einer Zusammensetzung, einem Zusammensetzungsprofil, einer Struktur oder einer Härte des anatomischen Zielobjekts umfasst.
  14. Das System zur Identifizierung von Zielobjekten nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Steuerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuerungssignal zu erzeugen, um eine Einstellung des Signalgenerators basierend auf dem empfangenen zumindest einen Teil des zweiten optischen Signals des anatomischen Zielobjekts anzupassen.
  15. Ein chirurgisches System, umfassend: ein elektrochirurgisches oder elektromagnetisches Energiesystem, das dazu eingerichtet ist, ein elektrochirurgisches oder elektromagnetisches Signal zu erzeugen, welches zur Abtragung eines anatomischen Zielobjekts dient; eine Sonde umfassend einen optischen Pfad, der dazu eingerichtet ist, (i) das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal zu dem anatomischen Zielobjekt und (ii) ein optisches Signal von dem anatomischen Zielobjekt in Reaktion auf die auf das anatomische Zielobjekt einfallende Beleuchtung durchzuleiten; einen optischen Splitter, der optisch mit der Sonde gekoppelt ist, wobei der optische Splitter dazu eingerichtet ist, das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal zum optischen Pfad der Sonde zu leiten und zumindest einen Teil des optischen Signals vom optischen Pfad der Sonde zu empfangen und den empfangenen zumindest einen Teil des optischen Signals umzulenken; und einen Temperaturmonitor, der mit mindestens einem Temperatursensor gekoppelt ist, wobei der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des optischen Splitters in Reaktion auf die Emission des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals zu überwachen und eine Überhitzungsdiagnose des optischen Splitters zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur zu erzeugen.
  16. Das chirurgische System nach Anspruch 15, wobei der optische Splitter weiterhin einen Reflektor mit einer Öffnung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal hindurchzuleiten, und wobei sich der mindestens eine Temperatursensor im Wesentlichen in der Nähe der Öffnung befindet.
  17. Das chirurgische System nach Anspruch 15, wobei das elektrochirurgische oder elektromagnetische Energiesystem ein Lasersystem umfasst, das dazu eingerichtet ist, Laserpulse zu emittieren, und der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, die Temperaturmessung mit den Laserpulsen zu synchronisieren.
  18. Das chirurgische System nach Anspruch 15, wobei: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfasst; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen Temperatursensor auf einer nichtreflektierenden Oberfläche des Reflektors aufweist; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, eine Temperaturänderung der nichtreflektierenden Oberfläche zu erfassen, die darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals auf die nicht-reflektierende Oberfläche des Reflektors auftrifft, und die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf der erfassten Temperaturänderung der nicht-reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  19. Das chirurgische System nach Anspruch 15, wobei: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfasst; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen Temperatursensor auf einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors umfasst; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, eine Temperaturänderung der reflektierenden Oberfläche zu erfassen, die darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals von dem anatomischen Zielobjekt reflektiert wird und auf die reflektierende Oberfläche des Reflektors auftrifft, und die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf der erfassten Temperaturänderung der reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  20. Das chirurgische System nach Anspruch 15, wobei: (i) der optische Splitter weiterhin einen Reflektor umfasst; (ii) der mindestens eine Temperatursensor einen ersten Temperatursensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur einer nicht reflektierenden Oberfläche des Reflektors, die einer reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt, zu erfassen, und einen zweiten Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur der reflektierenden Oberfläche zu erfassen; und (iii) der Temperaturmonitor dazu eingerichtet ist, die Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf einem Vergleich zwischen der Temperatur der nicht-reflektierenden Oberfläche und der Temperatur der reflektierenden Oberfläche zu erzeugen.
  21. Das chirurgische System nach Anspruch 20, wobei die Überhitzungsdiagnose umfasst: einen ersten Indikator für eine Fehlausrichtung der Sonde und des optischen Splitters, wenn die Temperatur der reflektierenden Oberfläche höher ist als die Temperatur der nicht reflektierenden Oberfläche; und einen zweiten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Energiesystems, wenn die Temperatur der nicht-reflektierenden Oberfläche höher ist als die Temperatur der reflektierenden Oberfläche.
  22. Das chirurgische System nach Anspruch 15, weiterhin umfassend eine Steuerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Steuerungssignal zu erzeugen, um eine Einstellung des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Energiesystems zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur anzupassen.
  23. Ein Verfahren zum Betreiben eines chirurgischen Systems, das einen optischen Splitter und eine damit gekoppelte Sonde umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Leiten eines elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals zu einem anatomischen Zielobjekt durch den optischen Splitter die Sonde; Empfangen mindestens eines Teils eines optischen Signals, das von dem anatomischen Zielobjekt in Reaktion auf eine Beleuchtung des anatomischen Zielobjekts reflektiert wird; Umlenken des empfangenen mindestens einen Teils des optischen Signals mittels des optischen Splitters; Überwachen einer Temperatur des optischen Splitters mittels eines Temperatursensors in Reaktion auf die Emission des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals; und bei Feststellung, dass die überwachte Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, Erzeugen einer Überhitzungsdiagnose des optischen Splitters zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal Laserpulse enthält, wobei das Verfahren weiterhin ein Synchronisieren der Temperaturüberwachung mit den Laserpulsen umfasst.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei: Überwachen der Temperatur des optischen Splitters das Erfassen einer Temperaturänderung eines Reflektors in dem optischen Splitter umfasst, wobei die Temperaturänderung darauf hinweist, dass mindestens ein Teil des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Signals auf den Reflektor einfällt; und Erzeugen der Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise auf der erfassten Temperaturänderung basiert.
  26. Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Erfassen der Temperaturänderung des Reflektors das Erfassen einer Temperaturänderung auf mindestens einer von einer reflektierenden Oberfläche oder einer nicht reflektierenden Oberfläche des optischen Splitters umfasst.
  27. Das Verfahren nach Anspruch 23, wobei: Überwachen der Temperatur des optischen Splitters das Erfassen einer ersten Temperatur einer nicht reflektierenden Oberfläche eines Reflektors in dem optischen Splitter und das Erfassen einer zweiten Temperatur einer reflektierenden Oberfläche des Reflektors, die der nicht reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt, umfasst; und Erzeugen der Überhitzungsdiagnose zumindest teilweise basierend auf einem Vergleich zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur.
  28. Das Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Überhitzungsdiagnose umfasst: einen ersten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und der Sonde, wenn die zweite Temperatur höher ist als die erste Temperatur; und einen zweiten Indikator für eine Fehlausrichtung des optischen Splitters und eines elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Energiesystems, welches das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal erzeugt, wenn die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur ist.
  29. Das Verfahren nach Anspruch 23, wobei das elektrochirurgische oder elektromagnetische Signal durch ein elektrochirurgisches oder elektromagnetisches Energiesystem erzeugt wird, wobei das Verfahren weiterhin das Anpassen einer Einstellung des elektrochirurgischen oder elektromagnetischen Energiesystems zumindest teilweise basierend auf der überwachten Temperatur umfasst.
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