CN115916087A - 使用声学反馈的激光治疗 - Google Patents

Abstract

公开了用于基于响应于激光能量向目标的递送的声学反馈来自动控制受试者的身体中的目标结构的激光治疗的系统、装置和方法。示例性激光能量递送系统包括：激光系统，其用于将激光能量引导至身体目标处；以及控制器电路，其用于接收响应于激光能量向目标的递送的声学信号，并根据声学信号测量声学特性。控制电路可以生成控制信号，所述控制信号用于控制激光系统以调整激光能量输出，或者用于控制致动器以调整激光纤缆远端相对于目标的位置，从而实现期望的疗效。

Description

使用声学反馈的激光治疗

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月21日提交的美国临时专利申请序列号63/054,334的优先权的权益，该申请的内容通过引用以其全部并入本文中。

技术领域

本文献总体上涉及激光手术系统，更具体地涉及用于使用声学反馈将手术激光可控地应用于目标的激光内窥镜系统。

背景技术

内窥镜通常用于提供进入患者的内部位置的通道，使得为医生提供视觉通道。一些内窥镜用于微创手术，以从患者的身体去除不需要的组织或异物。例如，临床医生使用肾镜检查肾系统，并且在直接视觉控制下进行各种手术。在经皮肾镜取石术(PCNL)手术中，肾镜通过患者的肋腹被放入肾盂中。可以可视化和提取来自身体不同部位包括例如泌尿系统、胆囊、鼻腔、胃肠道、胃或扁桃体的结石或肿块。

已经使用激光或等离子系统来将手术激光能量递送至诸如软组织或硬组织的各种目标治疗区域。激光治疗的示例包括消融、凝固、汽化、碎裂等。在碎石术应用中，已经使用激光来分解肾、胆囊、输尿管以及其他石块形成部位中的结石结构或者将大结石消融成较小的碎片。在内窥镜激光治疗中，期望识别体内目标治疗结构(例如，结石或癌组织)，使得激光可以仅应用于目标治疗结构，并且使非治疗组织免受非预期的激光辐照。

发明内容

本文献描述了用于基于响应于激光能量向目标的递送的声学反馈来自动控制激光治疗的系统、装置和方法。示例性内窥镜激光能量递送系统包括：激光系统，其用于将激光能量引导至受试者的身体中的目标处；以及声学反馈控制器电路，其用于接收响应于激光能量向目标的递送的声学信号，根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性，以及生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制激光系统以例如通过基于一个或更多个声学特性调整激光辐照参数设置来产生用于递送至目标的激光能量。控制电路可以生成针对致动器的第二控制信号，以调整激光纤缆远端相对于目标的位置，从而实现期望的疗效。

示例1是内窥镜激光能量递送系统，包括：激光系统，其被配置成将激光能量引导至受试者的身体中的目标处；以及声学反馈控制器电路，其被配置成：接收响应于激光能量向目标的递送的声学信号；根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性；以及生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制激光系统以基于一个或更多个声学特性产生用于递送至目标的激光能量。

在示例2中，示例1的主题可选地包括声学反馈控制器电路和激光系统，该声学反馈控制器电路可以被配置成生成针对激光系统的第一控制信号，以基于一个或更多个声学特性来调整激光辐照参数设置，该激光系统可以被配置成根据所调整的激光辐照参数设置来产生激光能量。

在示例3中，示例1至2中的任意一个或更多个的主题可选地包括被配置成感测声学信号的声学传感器，该声学传感器通信地耦接至声学反馈控制器电路。

在示例4中，示例3的主题可选地包括声学传感器，该声学传感器可以被配置成附接至内窥镜的远端部分。

在示例5中，示例3至4中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学传感器，该声学传感器可以包括压电传感器。

在示例6中，示例3至5中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学传感器，该声学传感器可以包括麦克风。

在示例7中，示例1至6中的任意一个或更多个的主题可选地包括一个或更多个声学特性，其可以包括声学信号强度。

在示例8中，示例1至7中的任意一个或更多个的主题可选地包括一个或更多个声学特性，其可以包括声学信号形状特性。

在示例9中，示例1至8中的任意一个或更多个的主题可选地包括一个或更多个声学特性，其可以包括所接收的声学信号的频率或频谱内容。

在示例10中，示例1至9中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性来将目标识别为多种结构类型中的一种。

在示例11中，示例10的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性来将目标识别为结石结构或解剖结构中的一种。

在示例12中，示例11的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为具有各自不同成分的多种结石类型中的一种；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以基于对目标的分类调整激光辐照参数设置，并根据所调整的激光辐照参数设置将激光能量递送至所分类的结石类型的目标。

在示例13中，示例11至12中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为多种组织类型中的一种；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以根据所分类的组织类型递送激光能量或停止激光能量的递送。

在示例14中，示例13的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成：将目标分类为治疗区域或非治疗区域，并且生成针对激光系统的第一控制信号以将激光能量递送至治疗区域并停止激光能量向非治疗区域的递送。

在示例15中，示例13至14中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成将目标分类为正常组织或癌组织，并且生成针对激光系统的第一控制信号以将激光能量递送至所分类的癌组织的目标，以及如果目标被分类为正常组织，则停止激光能量的递送。

在示例16中，示例1至15中的任意一个或更多个的主题可选地包括光路，该光路具有被配置成经由内窥镜的纵向通道插入到受试者中的远端部分。

在示例17中，示例16的主题可选地包括光路，该光路可以包括耦接至激光系统并被配置成将激光能量传输至目标的激光纤缆。

在示例18中，示例17的主题可选地包括光路，该光路可以被配置成将声学信号传输至声学反馈控制器电路。

在示例19中，示例16至18中的任意一个或更多个的主题可选地包括致动器，该致动器被配置成基于一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性根据由声学反馈控制器电路生成的第二控制信号来致动光路相对于内窥镜的纵向通道的纵向平移，该纵向平移引起光路的远端相对于目标的位置的改变。

在示例20中，示例19的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成：使用所接收的声学信号计算光路的远端与目标之间的距离；以及基于计算出的光路的远端与目标之间的距离生成用于致动光路的纵向平移的第二控制信号。

在示例21中，示例19至20中的任意一个或更多个的主题可选地包括声学反馈控制器电路，其可以被配置成：响应于激光能量向目标的递送，根据目标的图像测量目标上的激光光斑尺寸；以及生成用于致动光路的纵向平移的第二控制信号，以在目标上实现期望的激光光斑尺寸。

示例22是用于控制激光系统以将激光能量递送至受试者的身体中的目标的方法。该方法包括以下步骤：经由光路将由激光系统产生的激光能量引导至目标处；经由声学传感器接收响应于将激光递送至目标的声学信号；经由声学反馈控制器电路根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性；以及经由声学反馈控制器电路生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制激光系统以基于一个或更多个声学特性产生用于递送至目标的激光能量。

在示例23中，示例22的主题可选地包括生成第一控制信号以基于一个或更多个声学特性来调整激光辐照参数设置，并且根据所调整的激光辐照参数设置来产生激光能量。

在示例24中，示例22至23中的任意一个或更多个的主题可选地包括一个或更多个声学特性，其可以包括声学信号强度、声学信号形状特性、或所接收的声学信号的频率或频谱内容中的一个或更多个。

在示例25中，示例22至24中的任意一个或更多个的主题可选地包括使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标识别为多种结构类型中的一种，所述多种结构类型包括结石结构或解剖结构中的一种。

在示例26中，示例25的主题可选地包括：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为具有各自不同成分的多种结石类型中的一种；基于对目标的分类调整激光系统的激光辐照参数设置；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以根据所调整的激光参数设置将激光能量递送至目标。

在示例27中，示例25至26中的任意一个或更多个的主题可选地包括：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为多种组织类型中的一种；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以根据所分类的组织类型递送激光能量或停止激光能量的递送。

在示例28中，示例22至27中的任意一个或更多个的主题可选地包括基于一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性经由致动器来调整光路的远端相对于目标的位置。

在示例29中，示例28的主题可选地包括调整远端位置，调整远端位置可以包括经由声学反馈控制器电路生成针对致动器的第二控制信号，以致动光路相对于内窥镜的纵向通道的纵向平移。

在示例30中，示例28至29中的任意一个或更多个的主题可选地包括：响应于激光能量向目标的递送，根据目标的图像测量目标上的激光光斑尺寸；以及经由致动器调整光路的远端的位置，以在目标上实现期望的激光光斑尺寸。

示例31是至少一种非暂态机器可读存储介质，该非暂态机器可读存储介质包括指令，指令在由机器的一个或更多个处理器执行时使机器执行包括以下的操作：经由光路将由激光系统产生的激光能量引导至目标处；经由声学传感器接收响应于将激光递送至目标的声学信号；经由声学反馈控制器电路根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性；以及经由声学反馈控制器电路生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制激光系统以基于一个或更多个声学特性产生用于递送至目标的激光能量。

在示例32中，示例31的主题可选地包括使机器执行还包括以下的操作的指令：生成第一控制信号以基于一个或更多个声学特性来调整激光辐照参数设置，并且根据所调整的激光辐照参数设置来产生激光能量。

在示例33中，示例31至32中的任意一个或更多个的主题可选地包括使机器执行测量一个或更多个声学特性的操作的指令，一个或更多个声学特性包括声学信号强度、声学信号形状特性、或所接收的声学信号的频率或频谱内容中的一个或更多个。

在示例34中，示例31至33中的任意一个或更多个的主题可选地包括使机器执行以下操作的指令：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标识别为多种结构类型中的一种，所述多种结构类型包括结石结构或解剖结构中的一种。

在示例35中，示例34的主题可选地包括使机器执行以下操作的指令：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为具有各自不同成分的多种结石类型中的一种；基于对目标的分类调整激光系统的激光辐照参数设置；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以根据所调整的激光参数设置将激光能量递送至目标。

在示例36中，示例34至35中的任意一个或更多个的主题可选地包括使机器执行包括以下的操作的指令：使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将目标分类为多种组织类型中的一种；以及生成针对激光系统的第一控制信号，以根据所分类的组织类型递送激光能量或停止激光能量的递送。

在示例37中，示例31至36中的任意一个或更多个的主题可选地包括使机器执行以下操作的指令：基于一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性经由致动器来调整光路的远端相对于目标的位置。

在示例38中，示例37的主题可选地包括调整远端位置的操作，调整远端位置包括经由声学反馈控制器电路生成针对致动器的第二控制信号，以致动光路相对于内窥镜的纵向通道的纵向平移。

在示例39中，示例37至38中的任意一个或更多个的主题可选地包括使机器执行包括以下的操作的指令：响应于激光能量向目标的递送，根据目标的图像测量目标上的激光光斑尺寸；以及经由致动器调整光路的远端的位置，以在目标上实现期望的激光光斑尺寸。

该发明内容是对本申请的一些教导的概述，并不旨在作为对本主题的排他性或详尽性的处理。在具体实施方式和所附权利要求中可以找到关于本主题的更多细节。在阅读和理解以下具体实施方式并查看形成本公开内容的一部分的附图之后，本公开内容的其他方面对于本领域技术人员而言将是明显的，每个方面都不应被视为具有限制意义。本公开内容的范围由所附权利要求及其法律等同物限定。

附图说明

在附图的图中通过示例的方式示出了各种实施方式。这样的实施方式是说明性的，并非旨在是本主题的详尽或排他性的实施方式。

图1是示出激光能量递送系统的示例的框图，该激光能量递送系统被配置成向身体中的目标结构例如解剖结构或结石结构提供激光治疗。

图2是示出激光反馈控制系统和可以在其中使用所述系统的环境的一部分的框图。

图3A至图3B示出了响应于激光能量的递送而产生的声学信号和从声学信号中提取的声学特性的示例。

图4示出了可以使用声学反馈信号来控制和调整光路相对于内窥镜远端的位置的内窥镜激光碎石术系统的示例。

图5示出了校准曲线的示例，该校准曲线表示使用从目标结构反射的反馈信号的光谱反射信号强度与纤缆的远端和目标结构之间的距离之间的关系。

图6是示出了用于控制激光系统将激光束递送至受试者的身体中的目标结构的方法的流程图。

图7是示出可以在其上执行本文讨论的技术(例如，方法)中的任一种或更多种技术的示例机器的框图。

具体实施方式

激光内窥镜是对内部器官进行观察和操作的医疗手术，并且将手术激光递送至目标身体部位以达到特定的诊断或疗效。激光内窥镜已经用于软组织和硬组织的治疗(例如，损伤或破坏癌细胞)或者用于碎石术应用。例如，在PCNL中，从业者(practitioner)可以通过切口将刚性观测仪器(scope)插入患者的背部中并且插入到患者的肾中。从业者可以通过观测仪器定位肾或输尿管上段的某些结石，通过借助于观测仪器用相对高功率的红外激光束照射结石来使结石破碎成较小的碎片。激光束可以将结石消融成较小的碎片。然后可以从肾中取出结石碎片。观测仪器可以包括内窥镜、肾镜和/或膀胱镜。

在内窥镜激光治疗中，需要实时检测目标，将目标识别为特定组织或结石类型，并仅将激光能量应用于治疗结构(例如，癌组织或特定结石类型)，并且避免或减少对非治疗组织(例如，正常组织)的激光辐照。常规地，由操作者例如通过借助于内窥镜使目标手术部位及其周围环境可视化来手动地执行对感兴趣的目标治疗结构的识别。在到手术部位的狭窄通道提供有限的手术视野的某些情况下，这样的手动方法可能不太准确。活检技术已经被用于将目标结构从身体提取出来以在体外分析其成分。然而，在许多临床应用中，需要在体内确定组织成分以减少手术时间并提高疗效。例如，在激光碎石术中，在体内自动识别结石类型，并且将其与周围组织区分开将允许医生调整辐照参数设置(例如，激光功率或曝光时间)以更有效地消融目标结石，而同时避免照射目标结石附近的非治疗组织。

常规的内窥镜激光治疗还具有在手术期间不能连续监测组织类型(例如，成分)的局限性。在内窥镜手术期间存在许多移动部件，并且从内窥镜处观察到的组织在整个手术期间可能发生变化。由于常规的活检技术需要取出组织样本以识别其类型，因此它们无法用来在整个手术期间监测组织类型。在内窥镜的尖端处持续监测和识别结构类型(例如，软组织类型或硬组织类型、正常组织与癌组织、或结石结构的成分)可以为医生提供更多信息，以便更好地调整手术期间的治疗。例如，如果医生正在将具有硬表面但具有软核的肾结石弄成粉末，则通过内窥镜的连续组织成分信息可以允许医生基于持续检测到的结石表面成分来调整辐照参数设置，例如，从对结石的硬表面表现更好的第一设置到对结石的软核表现更好的第二不同设置。

出于至少以上原因，本发明人已经认识到对能够在体内识别具有各自不同成分的不同结构类型并且根据对结构类型的识别来调整疗法的系统和方法的未满足的需求。

本文描述了用于基于响应于激光能量向目标的递送的声学反馈自动控制对受试者的身体中的目标结构的激光治疗的系统、装置和方法。示例性内窥镜激光能量递送系统包括：激光系统，其用于将激光能量引导至受试者的身体中的目标处；以及声学反馈控制器电路，其用于接收响应于激光能量向目标的递送的声学信号，根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性，以及生成第一控制信号，该第一控制信号用于控制激光系统以例如通过基于一个或更多个声学特性调整激光辐照参数设置来产生用于递送至目标的激光能量。控制电路可以生成针对致动器的第二控制信号，以调整激光纤缆远端相对于目标的位置，从而实现期望的疗效。

根据本文讨论的各种实施方式的系统、装置和方法改进了激光内窥镜手术期间的实时和体内目标识别。对于内窥镜、激光手术、激光碎石术、辐照参数设置和/或光谱学，还可以使用本文描述的特征。目标和应用的示例可以包括肾结石的激光碎石术和软组织的激光切割或汽化。在结合了如本文所述的特征的内窥镜系统的示例中，组织类型或结石类型可以在体内被识别和监测，并用于调整激光能量和递送，例如辐照参数设置(例如，一个或更多个激光脉冲参数，例如强度、功率、持续时间、频率或脉冲形状、曝光时间或发射角度)，以获得最佳的激光治疗。连续监测和识别组织类型或结石类型的能力允许即时调整激光治疗。随着对目标结构的识别和分类的改进，可以保护患者免受意外激光发射或错位激光发射的影响，并且可以实现改善的疗效和组织安全性。

根据本文献中讨论的一些示例，在目标处激光发射期间的声学反馈可以用于识别组织类型或结石类型或成分，调整辐照参数设置，以及/或者诸如通过可控地调整激光纤缆相对于目标的位置或取向来调整激光能量的递送，例如以实现激光纤缆的远端与目标之间的期望距离(也称为纤缆-目标距离)。声学反馈可以包括当激光脉冲沿着到目标的路径传播通过介质(例如，液体和蒸汽)并使液体和蒸汽振动时，以及当激光脉冲投射到目标并使目标振动时产生的声学信号。根据本文讨论的各种示例，可以使用声学反馈信号来估计纤缆-目标距离。致动器可以可控地调整激光纤缆的远端部分相对于目标的位置或取向。在一些示例中，如果适当的目标元素(例如，癌性病变或结石)不在激光发射范围内，则可以锁定(即，阻止发射)激光。例如，在激光碎石术手术期间，如果在激光发射范围内没有结石(例如，仅组织在激光范围内)，则可以锁定激光。自动锁定控制或纤缆-目标距离调整可以确保目标在最佳发射距离内，以改善现有激光碎石术系统的性能，节约电力，提高患者安全性，并改善结石消融的功效。

本文讨论的声学反馈激光能量递送系统可以优于利用其他类型反馈的常规激光能量递送系统。例如，视觉反馈可能受到人类反应时间的限制，相对于快速激光-目标相互作用和过程(例如，在纤缆尖端处形成气泡、水/蒸汽介质中以及因石材的时间非线性激光吸收、振动和其他不稳定性)，人类反应时间可能较长。另外，人类反应时间可能在人类操作者中是显著可变的。相比之下，声波具有通过组织、结石和周围液体介质的快速传播速度，从而可以减少从声音形成到获取反馈并相应地调整激光能量或激光递送的时延。

如本文献中讨论的高速声学反馈系统允许具有增强的精度的更快的实时激光治疗控制，包括例如辐照参数设置和/或激光纤缆位置或取向。通常，对于直径范围从150μm至1000μm的光纤，在纤缆柔性与消融速度之间存在折衷。较大直径的纤缆通常提供较高的消融速度，而较小直径的纤缆往往更柔性。纤缆位置的更快调整可以帮助在目标上实现期望的激光光斑尺寸，从而提高小直径纤缆的激光消融速度。照此，本文中讨论的高速声学反馈系统允许操作者使用具有小直径(例如，～150μm至365μm)的更柔性的光纤以实现类似于使用大直径纤缆(例如，～500μm至1000μm)的高消融速度。高速声学反馈系统还可以有助于在激光纤缆与目标之间的介质中形成一致的气泡隧道，以显著减少由于水吸收引起的激光损失。

本文中讨论的声学反馈激光能量递送系统的另一优点是：可以在没有关于目标类型以及激光纤缆与目标之间的介质条件的详细知识的情况下优化激光治疗。这样的疗法优化方法可以以改进的效率使预选的疗法目标稳定或最大化。例如，激光消融速度取决于所施加的激光功率密度，并且响应于目标处的激光发射而产生的声学信号的强度(例如，声学信号峰值幅度)与激光功率密度相关。在此讨论的激光能量递送系统可以自动调整纤缆位置和激光功率以使声学信号峰值幅度最大化。与其他体内反馈控制的激光治疗相比，本文所述的声学反馈系统可以有利地实现更精确和更快的疗法控制，减少手术时间，并提高激光治疗效率。

图1是示出激光能量递送系统100的示例的框图，该激光能量递送系统100被配置成：向受试者的身体中的目标结构122例如解剖结构(如软组织、硬组织或诸如癌组织的异常组织)或结石结构(例如肾结石或胰胆管结石或胆囊结石)提供激光治疗。在示例中，系统100是内窥镜激光能量递送系统。激光能量递送系统100包括激光反馈控制系统101和至少一个激光系统102。激光反馈控制系统101可以从目标接收反馈信号130。可以使用各种反馈信号来控制激光递送。在示例中，反馈信号130可以包括声学信号。当激光脉冲沿着到目标的路径传播通过介质(例如，液体和蒸汽)并使液体和蒸汽振动时，以及当激光脉冲投射到目标并使目标振动时，可以感测到声学信号。在另一示例中，反馈信号130可以包括反射电磁信号(例如，从光源发射的反射照明光)。在又一示例中，反馈信号130可以包括反射激光信号。激光反馈控制系统101可以分析反馈信号130，生成一个或更多个信号特性例如来自声学信号的声学特性或来自反射电磁信号的光谱特性，并控制激光能量输出和/或激光递送。激光反馈控制系统101可以用于各种应用例如用于治疗软(例如，非钙化)组织或硬(例如，钙化)组织或者诸如肾结石或胰胆管结石或胆囊结石的结石结构的医疗应用和/或工业应用中。在一些示例中，激光能量递送系统100可以递送对组织或其他解剖结构的精确控制的疗法治疗(例如，组织消融、凝固、汽化等)或者对非解剖结构的治疗(例如，对结石结构进行消融或将结石结构弄成粉末)。

激光反馈控制系统101可以在操作中与一个或更多个激光系统进行通信。图1示出了连接至第一激光系统102并且可选地(以虚线示出)连接至第二激光系统104的激光反馈系统。在本公开内容的范围内考虑了附加的激光系统。第一激光系统102可以包括第一激光源106和相关联的部件例如电源、显示器、冷却系统等。第一激光系统102还可以包括与第一激光源106可操作地耦接的第一光路108。在示例中，第一光路108包括光纤。第一光路108可以被配置成将激光束从第一激光源106传输至目标结构122。

基于对反馈信号130的分析，激光反馈控制系统101可以控制第一激光系统102和/或第二激光系统104以生成合适的激光输出，以提供期望的疗效。例如，激光反馈控制系统101可以在疗法手术(例如，将诸如肾结石的结石消融成较小的碎片)期间监测目标结构122的特性，以确定在另一疗法手术(例如，血管凝固)之前是否对组织进行了适当地消融。

在示例中，第一激光源106可以被配置成提供第一输出110。第一输出110可以在第一波长范围例如对应于目标结构122的吸收光谱的一部分的波长范围内延伸。因为第一输出110在对应于组织的吸收光谱的波长范围内，因此第一输出110可以提供目标结构122的有效消融和/或碳化。

在示例中，第一激光源106可以被配置成使得在第一波长范围内发射的第一输出110对应于组织对入射的第一输出110的高吸收(例如，超过约250cm^-1)。在示例方面中，第一激光源106可以发射在约1900纳米(nm)和约3000nm(例如，对应于水的高吸收)之间的和/或在约400nm和约520nm(例如，对应于氧合血红蛋白和/或脱氧血红蛋白的高吸收)之间的第一输出110。显然，光与组织相互作用有两种主要机制：吸收和散射。当组织的吸收高(吸收系数超过250cm^-1)时，第一吸收机制占主导地位；以及当吸收低(吸收系数小于250cm^-1)时，例如在800nm至1100nm波长范围内的激光，散射机制占主导地位。

各种市售医疗级激光系统可以适用于第一激光源106。例如，可以使用诸如InXGa1-XN半导体激光器的半导体激光器，其在约515nm和约520nm或在约370nm和约493nm之间的第一波长范围内提供第一输出110。可替选地，可以使用诸如下面的表1中总结的那些红外(IR)激光器。

表1合适的IR激光器的示例列表

可选的第二激光系统104可以包括用于提供第二输出120的第二激光源116以及相关联的部件例如电源、显示器、冷却系统等。第二激光系统104可以与第一激光源106可操作地分离，或者替选地第二激光系统104可以可操作地耦接至第一激光源106。在一些实施方式中，第二激光系统104可以包括可操作地耦接至第二激光源116以用于传输第二输出120的第二光路118(与第一光路108分离)。可替选地，第一光路108可以被配置成传输第一输出110和第二输出120二者。

在某些方面中，第二输出120可以在与第一波长范围不同的第二波长范围内延伸。因此，在第一波长范围与第二波长范围之间可能不存在任何交叠。可替选地，第一波长范围和第二波长范围可以至少部分地彼此交叠。在本公开内容的有利方面中，第二波长范围可以不对应于目标结构122的吸收光谱的部分，其中入射辐射被先前没有被消融或碳化的组织强烈吸收。在一些这样的方面中，第二输出120可以有利地不消融未碳化的组织。在另一实施方式中，第二输出120可以消融先前已消融的碳化组织。在附加实施方式中，第二输出120可以提供附加的疗效。例如，第二输出120可能更适合于使组织或血管凝固。

图2是示出激光反馈控制系统200以及可以在其中使用激光反馈控制系统200的环境的至少一部分的框图。作为激光反馈控制系统101的示例的激光反馈控制系统200包括反馈分析器240、存储器250和控制器电路260。根据本文所述主题的一方面，反馈分析器240可以包括声学传感器241，所述声学传感器241被配置成感测响应于激光能量递送至目标的声学信号。当激光脉冲沿着到目标的路径传播通过介质(例如，液体和蒸汽)并使液体和蒸汽振动时，以及当激光脉冲投射到目标并使目标振动时，可以感测到声学信号。在一些示例中，声学传感器241可以感测具有特定波长的某些声波，例如可听范围的波、超声波或次声波。声学传感器241的示例可以包括麦克风、水听器、电容传感器、压电传感器、压电陶瓷传感器、光纤传感器或固态声学检测器等。反馈分析器240可以分析声学信号以生成一个或更多个声学特性。声学特性的示例可以包括强度、功率、频率或频谱内容、或者表示所接收的声学信号的形状(例如，声音强度的时间序列的形状特性)的图形特征。在一些示例中，声学特性可以包括所接收的声学信号的一个或更多个统计特征(例如，信号均值或方差)。

反馈分析器240可以可选地包括光谱传感器242，光谱传感器242可以感测从目标结构122反射的光谱信号并且根据反射信号生成一个或更多个光谱特性。光谱特性可以包括诸如反射率、反射光谱、吸收指数等的特性。光谱传感器242的示例可以包括傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、拉曼光谱仪、UV-VIS光谱仪、UV-VIS-IR光谱仪或荧光光谱仪等。每个光谱传感器242对应于光谱技术。例如，UV-VIS反射光谱法可以用于从对象上反射的光收集信息，该信息类似于从眼睛或通过高分辨率相机制作的彩色图像产生的信息，但是该信息更定量且更客观。因为光的反射和吸收取决于其化学成分和表面特性，因此反射光谱法可以提供关于材料的信息。使用该技术可以获得关于样本的表面特性和体积特性二者的信息。反射光谱法可以用于识别硬组织或软组织的成分。荧光光谱法是一种分析来自样本的荧光的电磁光谱法。荧光光谱法涉及使用通常在可见区域或红外区域中的激发材料化合物并且使材料化合物发射光的光束——通常是紫外线。该方法可以应用于对诸如硬组织和软组织的一些有机成分的分析。FTIR光谱法可以用于快速材料分析，并且具有相对良好的空间分辨率并提供关于材料的化学成分的信息。拉曼光谱法可以用于识别硬组织组分和软组织组分。作为高空间分辨率技术，拉曼光谱法对于确定目标内的组分的分布也有用。如上所述的光谱技术可以单独使用或组合使用，以通过光谱传感器242分析光谱信号，以生成指示具有各自不同成分的结构类型的一个或更多个光谱特性。

反馈分析器240可以可选地包括成像传感器244，例如成像相机，例如在实施方式中对紫外线(UV)、可见(VIS)波长或红外(IR)波长敏感的CCD或CMOS相机。在一些实施方式中，光谱传感器242可以包括本文列出的多于单一类型的光谱仪或成像相机，以增强对各种特征(例如，碳化组织和非碳化组织、脉管系统等)的感测和检测。

声学传感器241和可选的光谱传感器242和/或成像传感器244可以可操作地耦接至信号传输路径280。信号传输路径280可以包括具有适合于传输反馈信号130(例如，从组织反射的声学信号或光谱信号)的光学特性的光路(例如，光纤)。可替选地，声学传感器241和可选的光谱传感器242和/或成像传感器244可以可操作地耦接至第一光路108和/或第二激光系统104的第二光路118，以经由第一光路108和/或第二光路118检测相应的反馈信号。

反馈分析器240可以包括可以检测和识别目标的目标识别器。在图2所示的示例中，目标识别器可以包括目标检测器246或目标分类器248中的一个或更多个。对于组织目标或结石目标，其吸收激光能量的能力取决于其成分和液体含量。不同的目标类型例如不同的结石结构或软组织或硬组织可以具有不同的成分和/或液体含量。当这些目标吸收不同量的激光能量时，它们可以产生各自不同的振动模式，这些振动模式可以被感测为不同的声学特性。目标检测器246可以使用一个或更多个声学信号特性将目标结构122识别为多种结构类别例如结石结构类别或解剖结构类别中的一种。结石结构的示例可以包括诸如泌尿系统、胆囊、鼻腔、胃肠道、胃或扁桃体的不同结石形成部位中的结石或结石碎片。解剖结构的示例可以包括软组织(例如，肌肉、肌腱、韧带、血管、筋膜、皮肤、脂肪和纤维组织)、诸如骨的硬组织、例如软骨的结缔组织等。

目标分类器248可以将目标结构122分类为同一类别的多种结构类型中的一种，例如在所识别的解剖结构类别内的特定的组织类型，或者例如在所识别的结石结构类别内的特定的结石类型。在示例中，目标分类器248可以将所识别的结石分类为具有不同化学成分的结石类型中的一种，例如CaP结石、MAP结石、COM结石、COD结石、基于胆固醇的结石或尿酸(UA)结石中的一种。可以基于一个或更多个声学特性例如强度、功率、频率或频谱内容、或接收到的声学信号的图形特征或形状、或从接收到的声学信号生成的一个或更多个统计特征来进行分类。在一些示例中，目标分类器248可以将所识别的解剖结构分类为多种组织类型中的一种。组织类型可以包括不同解剖位置处的组织，例如肾盂组织、皮质组织、髓质组织或输尿管组织。在另一示例中，目标分类器248可以被配置成将所识别的解剖结构分类为正常组织或异常组织(例如，癌组织)。在另一示例中，分类器248可以被配置成将所识别的解剖结构分类为治疗区域(例如，用于去除的肿瘤或息肉)或非治疗区域(例如，血管、肌肉等)。如上所述，可以基于一个或更多个声学特性例如强度、功率、频率或频谱内容、或接收到的声学信号的图形特征或形状、或从接收到的声学信号生成的一个或更多个统计特征来进行分类。下面例如参照图3A至图3B讨论响应于激光能量的递送而产生的声学信号和各种声学特性的示例。

在一些示例中，目标检测器246或目标分类器248可以使用附加反馈将目标结构122识别为结石结构或解剖结构，或者将目标结构122分类为特定的结石类型或组织类型。这样的附加反馈的示例可以包括例如从光谱信号生成的一个或更多个光谱信号特性、或者从成像信号生成的一个或更多个成像特性。

控制器电路260可以在操作上与反馈分析器240和激光系统202进行通信。激光系统202可以表示第一激光系统102、可选的第二激光系统104和/或任何附加的激光系统。控制器电路260可以根据本文描述的一个或更多个控制算法来控制可操作地连接至其的激光系统202，以控制来自一个或更多个激光系统的激光输出，从而在目标结构122中产生期望的疗效。在示例中，控制器电路260可以生成针对激光系统202的第一控制信号，以至少基于诸如一个或更多个声学特性的声学反馈来调整激光辐照参数设置。激光辐照参数的示例可以包括波长、功率、功率密度、脉冲参数(例如，脉冲宽度、脉冲率、幅度、占空比)、曝光时间、总剂量或能量等。在示例中，控制器电路260可以生成针对致动器的第二控制信号，以自动调整光纤远端部分的位置或取向以用于递送激光脉冲，例如至少基于接收到的声学信号来改变纤缆远端与目标结构122之间的距离(“纤缆-目标距离”)。在示例中，反馈分析器240可以使用从声学信号得到的一个或更多个声学特性来计算或估计纤缆-目标距离，并且控制器电路260可以调整激光纤缆位置或取向，使得目标在期望的激光发射距离内。

根据示例实施方式，控制器电路260可以包括处理器，例如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或离散的逻辑电路系统、以及用于执行归属于控制器电路260的功能中的一个或更多个的这样的部件的任何组合。可选地，控制器电路260可以通过有线或无线连接耦接至反馈分析器240和激光系统202。控制器电路260可以(例如，通过有线或无线连接)与反馈分析器240进行通信，并且基于对目标结构122的识别(例如由目标检测器246确定的)来确定激光系统202的操作模式，或者基于目标结构122的分类(例如由目标分类器248确定的)来确定激光系统202的操作模式。

在一些示例中，激光系统202可以与以下两种不同的操作模式或状态中的一种相关联：其中激光系统202生成激光输出的第一状态以及其中激光系统202不生成激光输出的第二状态。例如，第一激光系统102可以具有生成第一输出110(例如，在第一波长范围内)的第一状态以及不生成第一输出110的第二状态。类似地，第二激光系统104可以具有生成第二输出120(例如，在第二波长范围内)的第一状态以及不生成第二输出120的第二状态。在这些实施方式中，控制器电路260可以通过发送控制信号来控制激光系统220，所述控制信号将激光系统的操作状态从第一状态更改为第二状态或者从第二状态更改为第一状态。在一些示例中，激光系统202可以具有附加状态，例如，生成根据不同的激光辐照参数设置的激光输出的第三状态。因此，控制器电路260可以向(一个或多个)激光系统发送附加控制信号，以将其状态从其当前状态更改为一个或更多个附加状态(例如，第一状态到第三状态、第二状态到第三状态、第三状态到第一状态以及第三状态到第二状态)，以生成提供期望的疗效的激光输出。

在示例中，如果目标被识别为结石结构，则控制器电路260可以生成控制信号以在第一操作模式下操作激光系统202，或者如果目标被识别为解剖结构，则控制器电路260可以生成控制信号以在第二操作模式下操作激光系统202，或者如果目标被识别为既不是解剖结构也不是结石结构，则控制器电路260可以生成控制信号以在第三操作模式下操作激光系统202。在示例中，第一操作模式可以包括：激活激光系统202以递送用第一辐照参数设置编程的激光束，以消融所识别的结石例如肾结石或将所识别的结石例如肾结石弄成粉末。在示例中，第二操作模式可以包括：停止激光递送或将利用与第一辐照参数设置不同的第二辐照参数设置编程的激光束递送至所识别的组织。在示例中，第三操作模式可以包括：使激光系统202停止激光能量的递送。激光辐照参数可以包括波长、功率、功率密度、脉冲参数(例如，脉冲宽度、脉冲率、幅度、占空比)、曝光时间、总剂量或能量等。

在一些示例中，控制器电路260可以基于如由目标分类器248确定的将目标结构122分类为多个结石类型例如CaP结石、MAP结石、COM结石、COD结石、基于胆固醇的结石或尿酸(UA)结石中的一种来确定激光系统202的操作模式。控制器电路260可以基于结石类型的分类来调整辐照参数设置，并生成控制信号以控制激光系统202根据调整的辐照参数设置将激光能量递送至目标结构122。

在一些示例中，控制器电路260可以基于将目标结构122分类为以下多个组织类型中的一种来确定激光系统202的操作模式：例如在不同解剖位置的肾组织(例如，肾盂组织、皮质组织、髓质组织或输尿管组织)、正常或异常组织(例如，癌组织)、治疗区域(例如，打算去除的肿瘤或息肉)或非治疗区域(例如，血管、肌肉等)。控制器电路260可以基于组织类型的分类来调整辐照参数设置，并且生成针对激光系统202根据调整的辐照参数设置将激光能量递送至所识别的解剖结构的控制信号。

在一些示例中，可以针对多种结石类型和/或针对多种组织类型分别确定辐照参数设置。结石类型-辐照参数设置对应关系或者组织类型-辐照参数设置对应关系可以被创建并且被存储在存储器250中，例如被存储在查找表、关联阵列等中。控制器电路260可以使用这样存储的对应关系中的一种来确定与所分类的结石类型或所分类的组织类型相对应的辐照参数设置。

在一些示例中，控制器电路260可以直接基于由反馈分析器240产生的一个或更多个声学特性来调整辐照参数设置，而不使用诸如由目标检测器246或目标分类器248生成的关于目标类型或目标成分的信息。例如，响应于目标结石结构处的激光发射而产生的声学信号的强度与激光功率密度相关。控制器电路260可以自动调整辐照参数设置(例如，激光功率)和激光纤缆位置，以实现期望的声学信号幅度。

在各个示例中，反馈分析器240可以持续地监测目标结构122，收集和分析反馈信号，并且与控制器电路260持续地进行通信。因此，控制器电路260可以继续将激光系统保持在一个或更多个状态下，直到检测到反馈的变化(例如，目标结构122的不同类别、不同组织类型或不同结石类型)。当检测到反馈的变化时，控制器电路260可以与一个或更多个激光系统进行通信并改变其状态以提供期望的疗效。可替选地或另外地，控制器电路260可以与操作者(例如，医疗专业人员)进行通信，并且经由一个或更多个输出系统显示指示反馈信号的一个或更多个输出，并且可选地可以指示操作者利用第一激光系统和/或第二激光系统执行一个或更多个治疗规程以提供期望的疗效。

在本文描述的说明性示例中，控制器电路260可以通过改变每个激光系统的操作状态来控制多于一个的激光系统。根据一个方面，控制器电路260可以独立地控制每个激光系统。例如，控制器电路260可以向每个激光系统发送不同的控制信号，以独立于其他激光系统控制每个激光系统。可替选地，控制器电路260可以发送公共信号以控制一个或更多个激光系统。

激光反馈控制系统200可以在操作上与输出系统270进行通信。输出系统270可以与反馈分析器240进行通信以及/或者将反馈分析器240接收到的信号和产生的信息递送给用户和/或其他系统，例如用于疗法治疗的冲洗抽吸/泵送系统或光学显示控制器或其他系统。所递送的信号和信息的示例可以包括以下中的一个或更多个：反馈信号130(例如，声学信号以及可选的光谱信号和成像信号)、信号特性(例如，所生成的声学特性、可选的光谱特性和成像特性)、由目标检测器246生成的目标结构122的识别、或者由目标分类器248生成的目标结构122的分类。在示例中，输出系统270可以包括显示器272，例如屏幕(例如，触摸屏)，或者可替选地包括视觉指示器(例如，一种或更多种颜色的LED灯)。在示例中，输出系统270可以包括能够提供听觉信号的听觉输出系统274(例如，扬声器、警报系统等)。输出系统270可以提供一个或更多个输出(例如，第一颜色的LED灯、屏幕上的第一消息、第一音调的警报声)，以指示已经实现了期望的疗效(例如，诸如肾结石的结石结构的消融或者诸如癌组织的异常组织的碳化)。在一些示例中，当没有达到期望的疗效时，输出系统270可以提供一个或更多个不同的输出。例如，输出系统270可以提供一个或更多个输出(例如，第二颜色的LED灯、屏幕上的第二消息、第二音调的警报声)，以指示没有达到期望的疗效。在一些示例中，可以分别使用不同的输出(例如，不同颜色的LED灯、屏幕上的不同消息或不同音调的警报)在输出系统270上指示对所识别的不同结构类别(例如，结石结构与解剖结构)或所分类的不同结构类型的疗效。这样的输出可以提示操作者(例如，医疗专业人员)采取适当措施，例如使用一个或更多个激光系统提供附加的治疗。

图3A至图3B示出了响应于激光能量的递送而产生的声学信号和从声学信号中提取的声学特性的示例。图3A示出了内窥镜激光碎石术系统的一部分的示例，包括内窥镜301和至少部分地位于内窥镜301的纵向通道内的光路302。在图3A所示的示例中，作为第一光路108或第二光路118的示例的光路302具有从内窥镜301的远端延伸的远端304。在示例中，光路302可以包括光纤或激光纤缆。诸如从第一激光源106或第二激光源116生成的激光脉冲可以通过光路302传输。光路302的远端304可以将激光脉冲引导到结石目标322处。

图3B示出了响应于在时刻t₀开始并在时刻tE结束的激光脉冲340的诸如由声学传感器241感测的声学信号350的示例。当激光脉冲传播通过液体介质332和蒸汽气泡334时，液体和蒸汽吸收激光能量并振动，从而生成压力波，所述压力波可以由声学传感器感测为声学信号。如图3B所示，声学信号350具有时变信号强度，其中在t₁处的第一峰值351对应于最大液体振动，以及在t₂处的第二峰值353对应于最大蒸汽振动。当激光脉冲到达目标时，结石目标322吸收激光能量并振动，从而生成压力波，所述压力波可以由声学传感器感测为t₃处的声学信号峰值355。从t₀到声学信号峰值351、353和355的时间间隔(即，t₁-t₀、t₂-t₀和t₃-t₀)与激光脉冲从光路远端304沿着传播路径行进的距离相关。根据本公开内容中描述的各种示例，这样的时间间隔可以用于控制激光器e的递送。

声学信号350可以例如由反馈分析器240处理，以生成一个或更多个声学特性，包括例如强度、功率、频率或频谱内容、或接收到的声学信号的图形特征或形状。在一些示例中，声学特性可以包括声学信号的一个或更多个统计特征(例如，信号均值或方差)。控制器电路260可以基于一个或更多个声学特性调整辐照参数设置。例如，响应于目标结石结构处的激光发射而产生的声学信号的强度(例如，声学信号峰值355的幅度)与激光功率密度相关。控制器电路260可以自动调整辐照参数设置(例如，功率、功率密度、脉冲参数、曝光时间、总剂量或能量)，以及/或者调整激光纤缆位置或取向，以实现期望的声学信号强度，例如以使声学信号峰值355的幅度最大化。

在一些示例中，控制器电路260可以基于使用从声学信号生成的一个或更多个声学特性例如通过使用目标检测器246和/或目标分类器248将结石目标322识别为具有不同成分的多种结石类型中的一种来调整辐照参数设置和/或激光纤缆位置或取向。

在一些示例中，控制器电路260可以使用从声学信号得到的一个或更多个声学特性诸如关于与目标处的激光发射相对应的声学信号峰值的时间信息来计算或估计纤缆-目标距离。例如，t₀与t₃之间的时间间隔(t₃-t₀)表示从激光纤缆远端304到目标322的激光脉冲行进时间，其与激光-目标距离相关。控制器电路260可以使用间隔t₃-t₀来估计纤缆-目标距离。控制器电路260可以生成针对致动器的控制信号，以自动调整激光纤缆相对于目标的位置，以便获得或维持期望的纤缆-目标距离。

图4示出了内窥镜激光碎石术系统400的示例，其使用声学反馈信号来控制和调整光路302(例如激光纤缆)相对于内窥镜301的远端的位置。内窥镜301可以包括近端部分和细长远端部分，该细长远端部分可以被配置成例如经由孔口或切口插入患者体内。内窥镜301可以用于提供软(例如，非钙化)组织或硬(例如，钙化)组织的视觉检查或治疗，以及用于可视化或破碎或以其他方式治疗肾结石或其他结石或其他目标。

碎石术系统400可以包括至少一个激光源430或者耦接至至少一个激光源430，所述至少一个激光源430可以是第一激光源106或第二激光源116的示例。激光源430可以机械地和光学地连接至光路302，该光路302可以包括单个光纤或一束光纤。光路302可以经由近端接入端口被引入以在内窥镜301或类似仪器的工作通道或其他纵向通道或内腔内延伸。

内窥镜301可以包括或者提供可视化和照明光学器件，例如可视化光路460和照明光路450，其中的每一个可以沿着内窥镜301的细长主体纵向延伸。目镜或相机或成像显示器可以设置在可视化光路460处或者耦接至可视化光路460，以允许用户或机器对内窥镜301的远端处或远端附近的目标区域可视化。目标区域可以由光470照明，光470例如由照明光路450的近端处的照明光源提供并从照明光路450的远端发射，或者可以从可以位于内窥镜的远端处或远端附近的LED或其他照明源发射，例如具有纵向延伸以向其提供功率的电导体。

碎石术系统400可以包括致动器485，致动器485可以例如根据由控制器电路260产生的控制信号致动光路302的远端304在内窥镜301的纵向通道内的纵向平移以及相对于内窥镜301的纵向通道的纵向平移。控制器电路260可以与致动器485电通信。致动器485可以位于内窥镜301的远端处或远端附近。在示例中，致动器185可以包括电磁元件、静电元件、压电元件或其他致动元件中的一个或更多个，以便致动或以其他方式允许光路302的远端304相对于内窥镜301的工作通道或其他纵向通道或相对于内窥镜301可以用作参考系的另一参考位置的纵向定位。

碎石术系统400可以包括声学传感器241，声学传感器241被配置成检测响应于激光能量递送至目标的声学信号。如上面参照图2所讨论的，当激光脉冲沿着到目标的路径传播通过介质(例如，液体和蒸汽)并使液体和蒸汽振动时，以及当激光脉冲投射到目标并使目标振动时，可以感测到声学信号。声学传感器241可以位于内窥镜301内或以其他方式与内窥镜301相关联。在如图4所示的示例中，声学传感器241可以附接至内窥镜301的远端部分。在另一示例中，声学传感器241可以位于光路302(例如，激光纤缆)的远端304处。感测到的声学信号可以通过光路302传输至反馈分析器240。在一些示例中，感测到的声学信号可以另外地或替选地通过与光路302不同的单独路径例如照明光路450、可视化光路460或专用声学信号路径来传输。

控制器电路260可以使用一个或更多个声学特性来调整辐照参数设置(例如，波长、功率、功率密度、脉冲参数、曝光时间、总剂量或能量等)。例如，控制器电路260可以自动调整辐照参数设置和/或激光纤缆位置或取向，以实现期望的声学信号幅度，例如以使如图3B所示的声学信号峰值355的幅度最大化。

在一些示例中，反馈分析器240可以从声学信号生成一个或更多个声学特性，并且将目标结构识别为结石结构的类别或识别为解剖结构的类别(例如，软组织或硬组织)，如上面参照图2所讨论的。控制器电路260可以基于使用从声学信号生成的一个或更多个声学特性例如通过使用目标检测器246和/或目标分类器248将结石目标322识别为具有不同成分的多种结石类型中的一种来调整辐照参数设置和/或激光纤缆位置或取向。

在一些示例中，反馈分析器240可以使用一个或更多个声学特性例如关于与激光-目标相互作用相对应的声学信号峰值的时间信息来计算或估计光路302的远端与目标之间的距离(“纤缆-目标距离”)，如上面参照图3A至图3B所讨论的。控制器电路260可以控制致动器485以基于计算的纤缆-目标距离来调整纤缆远端304的位置或取向。例如，如果计算的距离超过期望的激光发射范围(在指定的余量内)，则控制器电路260可以生成针对致动器485的控制信号，以使光路302朝着目标纵向移动，直到纤缆远端304到达相对于目标的期望的激光发射范围内。

在一些示例中，反馈分析器240可以接收来自目标的附加反馈，并使用这样的附加反馈连同声学反馈以执行多个操作中的一个，所述多个操作包括例如识别目标结构类型、估计纤缆-目标距离、调整辐照参数设置并控制激光源430以根据调整的辐照参数设置来递送激光能量、或控制致动器485以纵向移动光路302的远端部分以实现期望的纤缆-目标距离。在图4所示的示例中，碎石术系统400可以包括内窥镜相机或成像装置425，其可以收集响应于目标的电磁辐照(例如，照明光470)从目标反射的成像信号。成像信号可以通过光路460传输至反馈分析器240。可替选地，从目标反射的成像信号可以通过光路302传输。光分路器可以将反射的成像信号引导至反馈分析器240。反馈分析器240可以包括光谱仪，其可以从成像数据生成一个或更多个光谱特性。反馈分析器240可以使用一个或更多个光谱特性将目标识别为结石结构或解剖结构，或者将目标分类为一种类型的组织或一种类型的不同成分的结石。反馈分析器240可以使用光谱特性来计算或估计纤缆-目标距离，下面参照图5讨论其示例。

控制器电路260可以使用一个或更多个光谱特性来调整辐照参数设置。控制器电路260可以控制致动器485以基于计算的距离来调整纤缆远端304的位置或取向。

在一些示例中，反馈分析器240可以根据诸如由内窥镜相机或成像装置425拍摄的目标的对应部分的图像来测量目标上的激光光斑尺寸。激光光斑尺寸例如圆形激光光斑的直径或面积与纤缆-目标距离相关。较大的光斑尺寸对应于较长的纤缆-目标距离，而较小的光斑尺寸对应于较短的纤缆-目标距离。基于激光光斑尺寸，控制器电路260可以生成针对致动器485用于致动光路302的纵向平移的控制信号，以便调整纤缆远端304相对于目标的位置，从而获得或维持期望的激光光斑尺寸。

图5是示出校准曲线500的图，该校准曲线500表示使用从目标结构反射的反馈信号的光谱反射信号强度(例如，响应于电磁辐射而从目标结构反射的光谱信号)与纤缆的远端和目标结构之间的距离(“纤缆-目标距离”)之间的关系。当通过特定波长(例如，450nm或730nm)下的电磁辐射投射目标结构时，可以通过测量组织与光谱探针远端端部之间不同距离处的反射光强度来生成校准曲线500。通过参考校准曲线，对光谱信号的分析允许快速估计距离。

生成校准曲线的示例性过程如下。首先，可以计算每个距离的参考值。校准曲线本身不可以用于识别距离，因为光反射强度取决于试样的反射率等。用于消除试样的反射率的影响的参考值的一个示例如下：

参考值＝dI/dx*1/I (1)

在体内手术过程期间，操作者可以在连续记录光谱反馈的情况下移动纤缆或内窥镜，直到可以检测目标组织成分的反射光谱。

参照图5，可以在反射光强度为I₁的距离x₁处测量第一光谱。此时，x₁的实际值和反射信号强度的曲线是未知的。然后，可以持续地移动纤缆或内窥镜远端(反射光检测器)，并且可以测量与距离x₂相对应的下一个反射光强度I₂。x₂可以接近x₁，使得x₁与x₂之间的曲线可以近似为线性。此时，x₁、x₂和反射信号强度的曲线是未知的。可以使用I₁、I₂和δ(x₂-x₁)来计算比较值，如下：

比较值＝δ(I₂-I₁)/δ(x₂-x₁)*1/I₁ (2)

然后，在参考值中搜索与比较值相同的一个参考值。如果发现仅一个参考值(x_r)与等式(2)中给出的比较值相同，则x_r可以被确定为x₁的距离。如果有两个参考值(x_r1，x_r2)，则可以持续地移动纤缆或内窥镜远端(反射光检测器)，并且可以测量与距离x₃相对应的下一个反射光强度I₃。x₃可以接近x₂，使得x₂与x₃之间的曲线可以近似为线性。此时，x₁、x₂、x₃和反射信号强度的曲线是未知的。可以使用I₁、I₂、I₃、δ(x₂-x₁)和δ(x₃-x₂)如下计算新的比较值。

比较值＝δ(I₃-I₂)/δ(x₃-x₂)*1/I₂ (3)

然后，在参考值中搜索与x_r1+δ(x₂-x₁)和x_r2+δ(x₂-x₁)相同的一个参考值。可以将参考值与等式(3)中给出的比较值进行比较。参考值与比较值更相似的距离被估计为实际距离。

在体内手术过程期间，示例方法可以包括：在连续记录光谱反馈的情况下移动纤缆或内窥镜，直到将检测到目标成分的反射光谱。在大多数情况下，当光谱远端朝向目标移动时，检测到的反射光强度最初将是弱的，并且将随着目标与纤缆端部之间的距离减小而增加。例如，在反射光强度为I₁的距离d₁上测量第一光谱。纤缆或内窥镜远端朝向目标持续地稍微移动，并持续地收集反射数据，并且该方法可以测量与距离d₂相对应的下一个反射光强度I₂。然后，该方法可以包括计算反射信号变化斜率的值＝δ(I₂-I₁)/δ(d₂-d₁)[1]。为了使所计算的斜率值独立于反射光强度，可以对计算的斜率进行归一化。计算测量的距离处的反射光的斜率的最终公式变为：

斜率(归一化)＝[δ(I₂-I₁)/δ(d₂-d₁)]/I₀ (4)

其中：I₀＝平均值(I1，I2)

然后，该方法可以将所计算的斜率与库中校准曲线上的斜率进行比较，以允许估计所需的距离。可以使用软件快速完成所有计算。

图6是示出方法600的流程图，该方法600用于控制激光系统将激光束递送至受试者的身体中的目标结构，例如解剖结构(例如，软组织、硬组织或诸如癌组织的异常组织)或结石结构(例如，肾结石或胰胆管结石或胆囊结石)。方法600可以在激光能量递送系统例如激光能量递送系统100或其变体如激光反馈控制系统200或碎石术系统400中被实现并且由激光能量递送系统例如激光能量递送系统100或其变体如激光反馈控制系统200或碎石术系统400执行。尽管方法600的过程被绘制在一个流程图中，但是它们不需要以特定顺序被执行。在各种示例中，过程中的一些可以以与本文所示出的顺序不同的顺序被执行。

在610处，将激光能量(例如，激光束或脉冲)递送至目标。激光能量可以从诸如第一激光源106或第二激光源116的激光源生成，并通过诸如第一光路108或第二光路118的光路或其变体诸如信号传输路径280传输，如上面参照图1和图2所讨论的。

在620处，可以响应于激光能量的递送感测声学信号。当激光脉冲沿着到目标的路径传播通过介质(例如，液体和蒸汽)时，液体和蒸汽吸收激光能量并振动。当激光脉冲到达目标时，目标吸收激光能量并振动。液体和蒸汽介质的振动以及目标结构的振动产生相应的压力波，所述压力波可以被感测为声学信号。在图3A至图3B中示出了响应于激光能量穿过介质并与目标相互作用的声学信号的示例。如上面参照图2所讨论的，声学传感器可以包括麦克风、水听器、电容传感器、压电传感器、压电陶瓷传感器、光纤传感器或固态声学检测器等。声学传感器可以位于内窥镜内或以其他方式与内窥镜相关联，例如在示例中位于内窥镜的远端部分上。声学传感器可以替选地位于光路(例如，激光纤缆)的远端部分，例如光路302的远端304。

在630处，可以分析声学信号以提取一个或更多个声学特性。声学信号可以通过用于传输激光脉冲的相同的光路传输，或者通过单独的不同路径诸如照明光路或可视化光路来传输，如上面参照图4所讨论的。声学特性的示例可以包括强度、功率、频率或频谱内容或者接收到的声学信号的图形特征或形状。在一些示例中，声学特性可以包括声学信号的一个或更多个统计特征(例如，信号均值或方差)。

一个或更多个声学特性可以用于以几种方式控制激光能量递送。在640处，可以例如经由控制器电路260基于一个或更多个声学特性来调整激光能量输出。例如，声学信号强度(例如，幅度)与激光功率密度相关。控制器电路260可以自动调整辐照参数设置(例如，功率、功率密度、脉冲参数、曝光时间、总剂量或能量)以实现期望的声学信号强度，例如以使如图3B所示的声学信号峰值355的幅度最大化。

在一些示例中，可以使用一个或更多个声学特性来识别目标类型。如上面参照图2所讨论的，对于组织目标或结石目标，其吸收激光能量的能力取决于其成分和液体含量。不同的目标类型例如不同的结石结构或软组织或硬组织可以具有不同的成分和/或液体含量。当这些目标吸收不同量的激光能量时，它们可以产生各自不同的振动模式，这些振动模式可以被感测为不同的声学特性。一个或更多个声学信号特性可以用于例如通过使用目标检测器246将目标识别为多种结构类别例如结石结构类别或解剖结构类别中的一种。另外，一个或更多个声学信号特性可以用于例如通过使用目标分类器248将目标分类为同一类别的多种结构类型中的一种，例如在所识别的解剖结构类别内的特定的组织类型，或者例如在所识别的结石结构类别内的特定的结石类型。可以基于所识别的目标类型来调整激光辐照参数设置。

除了调整激光能量输出之外或代替调整激光能量输出，在650处，可以使用一个或更多个声学特性来自动调整用于递送激光脉冲的光路(例如激光纤缆)的远端部分的位置或取向，例如以改变激光纤缆的远端与目标之间的距离(“纤缆-目标距离”)。该调整可以通过致动器来实现，例如图4所示的致动器485，其可以根据由控制器电路260产生的控制信号来致动光路(例如激光纤缆)的远端部分在内窥镜的纵向通道内的纵向平移以及相对于内窥镜的纵向通道的纵向平移。在示例中，光路的远端部分(例如，光路302的远端304)的位置或取向的调整可以与激光能量输出的调整(例如，辐照参数设置的调整)一起执行，以获得或维持期望的声学信号幅度，例如以使声学信号峰值355的幅度最大化。

在一些示例中，可以使用一个或更多个声学特性来计算或估计纤缆-目标距离。使用估计的纤缆-目标距离作为反馈信号，可以调整激光纤缆位置，使得目标在期望的激光发射距离内。这样的声学特性的一个示例是如图3B所示的时间间隔(t₃-t₀)，其表示从激光纤缆远端304到目标322的激光脉冲行进时间。这样的时间间隔与纤缆-目标距离相关，并且可以用于估计纤缆-目标距离。诸如由控制器电路260生成的控制信号可以控制致动器以自动调整激光纤缆位置，以便获得或维持期望的时间间隔t₃-t₀。

在一些示例中，可以使用附加反馈(不同于声学反馈)来在540处调整激光能量输出，以及/或者控制致动器以调整光路的远端的位置或取向。这样的附加反馈的示例可以包括例如从光谱信号生成的一个或更多个光谱信号特性、或者从成像信号生成的一个或更多个成像特性。在一些示例中，这样的附加反馈可以用于识别不同的目标类型，例如根据上面参照图2所讨论的各种示例。在一些示例中，可以使用这样的附加反馈来计算或估计纤缆-目标距离，例如根据上面参照图5所讨论的各种示例。不同目标类型的识别和估计的纤缆-目标距离可以例如由控制器电路260用来在650处可控地调整激光能量输出，以及/或者可控地调整将激光能量引导至目标的光路的远端部分的位置。

图7总体上示出了可以在其上执行本文讨论的技术(例如，方法)中的任一种或更多种的示例机器700的框图。本描述的部分可以应用于激光能量递送系统100(例如，激光反馈控制系统101)或激光反馈控制系统200的各个部分的计算框架。

在替选实施方式中，机器700可以作为独立的装置而操作，或者可以连接(例如，联网)至其他机器。在联网的部署中，机器700可以在服务器-客户端网络环境中以服务器机器、客户端机器或这两者的能力进行操作。在示例中，机器700可以充当对等式(P2P)(或其他分布式)网络环境中的对等机器。机器700可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、web应用、网络路由器、交换机或网桥、或者能够(顺序地或以其他方式)执行指定要由该机器采取的动作的指令的任何机器。此外，虽然仅示出了单个机器，但是术语“机器”也应当被视为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法诸如云计算、软件即服务(SaaS)、其他计算机集群配置中的任一种或更多种方法的机器的任何集合。

如本文所述，示例可以包括逻辑或多个部件或机制，或者可以由逻辑或多个部件或机制操作。电路集是在包括硬件(例如，简单电路、门、逻辑等)的有形实体中实现的电路的集合。随着时间和底层硬件可变性，电路集成员资格可能是灵活的。电路集包括可以在操作时单独地或组合地执行指定操作的成员。在示例中，电路集的硬件可以被不可变地设计成执行特定操作(例如，硬接线)。在示例中，电路集的硬件可以包括可变地连接的物理部件(例如，执行单元、晶体管、简单电路等)，以对特定操作的指令进行编码，所述可变地连接的物理部件包括被物理地修改(例如，磁力地、电力地、不变聚集粒子的可移动放置等)的计算机可读介质。在连接物理部件时，硬件组件的基本电气特性被改变，例如，从绝缘体被改变为导体或从导体被改变为绝缘体。所述指令使得嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机制)能够经由可变连接创建硬件中的电路集的成员，以在操作时执行指定操作的部分。因此，当装置正在操作时，计算机可读介质通信地耦接至电路集成员的其他部件。在示例中，物理部件中的任何部件可以在多于一个电路集的多于一个成员中被使用。例如，在操作中，执行单元可以在一个时间点处在第一电路集的第一电路中被使用，并且在不同时间处被第一电路集中的第二电路或者被第二电路集中的第三电路重用。

机器(例如，计算机系统)700可以包括硬件处理器702(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核或其任意组合)、主存储器704和静态存储器706，以上中的一些或全部可以经由互连链路(例如，总线)708彼此进行通信。机器700还可以包括显示单元710(例如，光栅显示器、矢量显示器、全息显示器等)、字母数字输入装置712(例如，键盘)和用户界面(UI)导航装置714(例如，鼠标)。在示例中，显示单元710、输入装置712和UI导航装置714可以是触摸屏显示器。机器700可以另外地包括存储装置(例如，驱动单元)716、信号生成装置718(例如，扬声器)、网络接口装置720和一个或更多个传感器721例如全球定位系统(GPS)传感器、指南针、加速计或其他传感器。机器700可以包括输出控制器728，例如串行(例如，通用串行总线(USB)、并行或其他有线或无线(例如，红外(IR)、近场通信(NFC)等)连接，以通信或控制一个或更多个外围装置(例如，打印机、读卡器等)。

存储装置716可以包括其上存储有一组或更多组数据结构或指令724(例如，软件)的机器可读介质722，所述数据结构或指令724实现本文描述的技术或功能中的任意一个或更多个或者由本文描述的技术或功能中的任意一个或更多个利用。在由机器700执行指令724期间，指令724还可以全部地或至少部分地驻留在主存储器704内、静态存储器706内或硬件处理器702内。在示例中，硬件处理器702、主存储器704、静态存储器706或存储装置716中的一个或任意组合可以构成机器可读介质。

虽然机器可读介质722被示出为单个介质，但是术语“机器可读介质”可以包括被配置成存储一个或更多个指令724的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库以及/或者相关联的高速缓存和服务器)。

术语“机器可读介质”可以包括能够存储、编码或承载用于由机器700执行并且使机器700执行本公开内容的技术中的任意一个或更多个的指令或者能够存储、编码或承载由这样的指令使用的数据结构或者与这样的指令相关联的数据结构的任意介质。非限制性机器可读介质示例可以包括固态存储器以及光学和磁性介质。在示例中，大容量机器可读介质包括具有多个粒子的机器可读介质，所述多个粒子具有不变(例如，静止)质量。因此，大容量机器可读介质不是暂态传播信号。大容量机器可读介质的具体示例可以包括：非易失性存储器，例如半导体存储器装置(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EPSOM))和闪速存储器装置；磁盘，例如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。

还可以利用多个传输协议(例如，帧中继、互联网协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等)中的任意一个经由网络接口装置720使用传输介质通过通信网络726发送或接收指令724。示例通信网络可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，因特网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络以及无线数据网络(例如，被称为

的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准族、被称为

的IEEE 802.16标准族)、IEEE 802.15.4标准族、对等式(P2P)网络等。在示例中，网络接口装置720可以包括一个或更多个物理插孔(例如，以太网插孔、同轴插孔或电话插孔)或者用于连接至通信网络726的一个或更多个天线。在示例中，网络接口装置720可以包括多个天线，以使用单输入多输出(SIMO)技术、多输入多输出(MIMO)技术或多输入单输出(MISO)技术中的至少一个来无线地通信。术语“传输介质”应当被认为包括能够存储、编码或承载用于由机器700执行的指令的任意无形介质，并且包括数字或模拟通信信号或其他无形介质以促进这样的软件的通信。

附加注释

以上详细描述包括对附图的参考，这些附图形成了详细描述的一部分。通过图示的方式，附图示出了可以实施本发明的具体实施方式。这些实施方式在本文中也被称为“示例”。这样的示例可以包括除了示出的或描述的那些要素之外的要素。然而，本发明人还考虑了仅提供示出的或描述的那些要素的示例。此外，本发明人还考虑了使用关于特定示例(或特定示例的一个或更多个方面)或者关于在本文中示出或描述的其他示例(或其他示例的一个或更多个方面)示出的或描述的这些要素(或这些要素的一个或更多个方面)的任何组合或排列的示例。

在本文献中，如在专利文献中常见的那样，不管“至少一个”或“一个或更多个”的任何其他实例或用法，使用术语“一”或“一个”来包括一个或多于一个。在本文献中，除非以其他方式指出，否则术语“或”被用来指代非排他性的或，使得“A或B”包括“A而非B”、“B而非A”以及“A和B”。在本文献中，术语“包括”和“在......中”被用作相应术语“包含”和“其中”的简明英语等同词。另外，在所附权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，包括除了权利要求中的这样的术语之后列出的那些要素之外的要素的系统、装置、制品、组合物、配方或过程仍然被认为落入该权利要求的范围内。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并且不旨在对其对象施加数值要求。

以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或上述示例的一个或更多个方面)可以彼此结合使用。例如本领域普通技术人员在查阅以上描述之后可以使用其他实施方式。摘要被提供以允许读者快速确定本技术公开内容的本质。提交摘要是基于以下理解：摘要将不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上面的具体实施方式中，各种特征可以被结合在一起以组织本公开内容。这不应被解释为意味着：对于任何权利要求而言，未要求保护的公开特征均是必要的。相反，发明主题可能在于少于特定公开的实施方式的所有特征。因此，所附权利要求由此作为示例或实施方式被并入到具体实施方式中，其中，每项权利要求作为单独的实施方式独立存在，并且预期这样的实施方式可以以各种组合或排列的方式相互结合。本发明的范围应当参考所附权利要求以及这样的权利要求被给予权力的等同物的全部范围来确定。

Claims (30)

1.一种内窥镜激光能量递送系统，包括：

激光系统，所述激光系统被配置成将激光能量引导至受试者的身体中的目标处；以及

声学反馈控制器电路，所述声学反馈控制器电路被配置成：

接收由激光能量向所述目标的递送而产生的声学信号；

根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性；以及

生成第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述激光系统以基于所述一个或更多个声学特性产生用于递送至所述目标的激光能量。

2.根据权利要求1所述的内窥镜激光能量递送系统，其中：

所述声学反馈控制器电路被配置成生成针对所述激光系统的所述第一控制信号，以基于所述一个或更多个声学特性来调整激光辐照参数设置；以及

所述激光系统被配置成根据所调整的激光辐照参数设置来产生激光能量。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，包括被配置成感测所述声学信号的声学传感器，所述声学传感器通信地耦接至所述声学反馈控制器电路。

4.根据权利要求3所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学传感器被配置成附接至内窥镜的远端部分。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学传感器包括压电传感器。

6.根据权利要求3至4中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学传感器包括麦克风。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述一个或更多个声学特性包括声学信号强度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述一个或更多个声学特性包括声学信号形状特性。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述一个或更多个声学特性包括所接收的声学信号的频率或频谱内容。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标识别为多种结构类型中的一种。

11.根据权利要求10所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标识别为结石结构或解剖结构中的一种。

12.根据权利要求11所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：

使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标分类为具有各自不同成分的多种结石类型中的一种；以及

生成针对所述激光系统的所述第一控制信号，以基于所述目标的分类调整激光辐照参数设置，并根据所调整的激光辐照参数设置将激光能量递送至所分类的结石类型的所述目标。

13.根据权利要求11所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：

使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标分类为多种组织类型中的一种；以及

生成针对所述激光系统的所述第一控制信号，以根据所分类的组织类型递送激光能量或停止激光能量的递送。

14.根据权利要求13所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：将所述目标分类为治疗区域或非治疗区域，并且生成针对所述激光系统的所述第一控制信号以将激光能量递送至所述治疗区域并停止激光能量到所述非治疗区域的递送。

15.根据权利要求13所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：将所述目标分类为正常组织或癌组织，并且生成针对所述激光系统的所述第一控制信号以将激光能量递送至所分类的癌组织的所述目标，以及如果所述目标被分类为正常组织，则停止激光能量的递送。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，包括光路，所述光路具有被配置成经由内窥镜的纵向通道插入到所述受试者中的远端部分。

17.根据权利要求16所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述光路包括激光纤缆，所述激光纤缆耦接至所述激光系统并被配置成将激光能量传输至所述目标。

18.根据权利要求17所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述光路被配置成将所述声学信号传输至所述声学反馈控制器电路。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的内窥镜激光能量递送系统，包括致动器，所述致动器被配置成基于所述一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性根据由所述声学反馈控制器电路生成的第二控制信号来致动所述光路相对于内窥镜的所述纵向通道的纵向平移，所述纵向平移引起所述光路的远端相对于所述目标的位置的改变。

20.根据权利要求19所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：

使用所接收的声学信号计算所述光路的远端与所述目标之间的距离；以及

基于计算出的所述光路的远端与所述目标之间的距离生成用于致动所述光路的纵向平移的所述第二控制信号。

21.根据权利要求19所述的内窥镜激光能量递送系统，其中，所述声学反馈控制器电路被配置成：

响应于激光能量向所述目标的递送，根据所述目标的图像测量所述目标上的激光光斑尺寸；以及

生成用于致动所述光路的纵向平移的所述第二控制信号，以在所述目标上实现期望的激光光斑尺寸。

22.一种用于控制激光系统以将激光能量递送至受试者的身体中的目标的方法，所述方法包括：

经由光路将由所述激光系统产生的激光能量引导至所述目标处；

经由声学传感器接收响应于将所述激光递送至所述目标的声学信号；

经由声学反馈控制器电路根据所接收的声学信号测量一个或更多个声学特性；以及

经由所述声学反馈控制器电路生成第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述激光系统以基于所述一个或更多个声学特性产生用于递送至所述目标的激光能量。

23.根据权利要求22所述的方法，包括生成所述第一控制信号以基于所述一个或更多个声学特性来调整激光辐照参数设置，并且根据所调整的激光辐照参数设置来产生激光能量。

24.根据权利要求22至23中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个声学特性包括声学信号强度、声学信号形状特性、或所接收的声学信号的频率或频谱内容中的一个或更多个。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，还包括使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标识别为多种结构类型中的一种，所述多种结构类型包括结石结构或解剖结构中的一种。

26.根据权利要求25所述的方法，还包括：

使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标分类为具有各自不同成分的多种结石类型中的一种；

基于对所述目标的分类调整所述激光系统的激光辐照参数设置；以及

生成针对所述激光系统的所述第一控制信号，以根据所调整的激光参数设置将激光能量递送至所述目标。

27.根据权利要求25所述的方法，还包括：

使用所测量的一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性将所述目标分类为多种组织类型中的一种；以及

生成针对所述激光系统的所述第一控制信号，以根据所分类的组织类型递送激光能量或停止激光能量的递送。

28.根据权利要求22至27中任一项所述的方法，还包括：基于一个或更多个声学特性或者一个或更多个光谱特性经由致动器调整所述光路的远端相对于所述目标的位置。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，调整所述远端位置包括经由所述声学反馈控制器电路生成针对所述致动器的第二控制信号，以致动所述光路相对于内窥镜的纵向通道的纵向平移。

30.根据权利要求28至29中任一项所述的方法，包括：

响应于激光能量向所述目标的递送，根据所述目标的图像测量所述目标上的激光光斑尺寸；以及

经由所述致动器调整所述光路的远端的位置，以在所述目标上实现期望的激光光斑尺寸。

Images