[发明专利]用于增强液体介质中的激光束功效的装置和方法

说明书

本公开一般涉及基于激光的医疗设备领域。特别地，但非排他性地，本公开涉及用于在液体介质中增强激光束功效的装置和方法。在许多实施例中，基于气泡动态来调制激光脉冲以改善到靶点的能量输送。描述了多种示例性脉冲调制方案，包括在指数气泡膨胀期间调制脉冲功率下降和在指数气泡塌陷期间调制脉冲功率上升。

相关领域的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119要求在2020年11月25日提交的标题为“Apparatus andMethod for Enhancing Laser Beam Efficacy in a Liquid Medium”的美国临时专利申请No.63/118,117的优先权，其全部内容通过引用被并入本文。

本申请根据35 U.S.C.§119要求在2020年11月27日提交的标题为“Method andSystem For Estimating Distance Between a Fiber End and a Target”的美国临时专利申请No.63/118,857的优先权，其全部内容通过引用被并入本文。

本申请根据35 U.S.C.§119要求在2021年10月6日提交的标题为“Method andSystem For Estimating Distance Between a Fiber End and a Target”的美国临时专利申请No.63/252,830的优先权，其全部内容通过引用被并入本文。

技术领域

本公开一般涉及基于激光的医疗设备领域。特别地，但非排他性地，本公开涉及用于在液体介质中增强激光束功效的装置和方法。

背景技术

激光器广泛用于执行各种医学治疗，诸如组织凝固、消融、切割、碎裂、喷粉和去核。激光治疗是通过各种介质和环境(诸如气体、固体和液体)并在其中进行的。在激光治疗期间，激光辐射与靶点物体(例如，诸如前列腺、肾脏或尿结石等的身体组织)之间的相互作用取决于所使用的激光，以及环境和靶点物体的吸收、反射和分散。输尿管结石、肾结石或前列腺只是可以通过激光治疗的常见靶点的三个示例。典型地，治疗环境可以是盐水或其它类似液体。激光治疗的效率可以是激光能量和靶点之间相互作用的函数。到达并被靶点吸收的激光能量的部分有助于所需的手术效果。然而，被环境介质吸收的激光能量可被认为是损失的能量，其不再可用于靶治疗。通常，可以基于期望的临床效果和靶点的特性来选择激光参数，诸如波长。例如，红外(infrared，IR)激光器，诸如钬或铥，可被用于激光碎石以治疗输尿管结石、肾绞痛和前列腺消融或去核。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式引入概念的选择，这些概念在下面的详细描述中被进一步描述。本发明内容并不旨在必然地识别所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在作为辅助确定所要求保护的主题的范围。

在一个方面，本公开涉及一种系统，包括光纤激光器和控制器。控制器可以包括处理器和存储器。存储器可以包括指令，该指令在由处理器执行时致使处理器执行以下一个或多个：确定用于光纤激光器的脉冲能量；识别光纤激光器的尖端和靶点之间的距离，其中液体位于光纤激光器的尖端和靶点之间；基于距离确定调制方案；设置用于调制方案的初始脉冲功率，以基于距离在液体中生成指数气泡；以及根据调制方案经由光纤激光器发起脉冲，其中调制方案在初始脉冲功率下发起脉冲之后降低脉冲的功率。

在一些实施例中，调制方案在为指数气泡达到最大尺寸而估计的时间处将脉冲的功率增加到最大系统功率电平。在一些这样的实施例中，指令在由处理器执行时还致使处理器基于初始脉冲功率和液体在光纤激光器的波长处的吸收系数来估计指数气泡达到最大尺寸的时间。

在各种实施例中，指令在由处理器执行时还致使处理器识别光纤激光器的尖端和靶点之间的更新的距离；以及基于更新的距离确定更新的调制方案。

在各个实施例中，调制方案被配置为在指数气泡的膨胀期间调制脉冲功率下降并且在指数气泡的塌陷期间调制脉冲功率上升。