用于估计光纤末端和目标之间的距离的方法和系统技术方案

本公开涉及光纤反馈(FFB)技术领域，并且提供了一种用于估计光纤末端与目标之间的距离的方法和系统。该方法包括通过光发射、传送和检测(LETD)系统，使用不同的激光光源，用具有低吸水系数和高吸水系数的不同波长的激光照射目标，以及接收对应于不同波长的入射激光的返回信号，并检测返回信号以测量特定波长的返回信号的强度值。使用测量的强度值，处理单元可以估计光纤末端和目标之间的距离。本公开能够实现光纤末端和目标之间的距离的精确估计。本公开还提供了一种与不同类型目标兼容的稳健的距离估计技术。稳健的距离估计技术。稳健的距离估计技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计光纤末端和目标之间的距离的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2020年11月27日提交的美国临时申请第63/118,857号的题为“Method and System for Estimating Distance Between aFiber End and a Target”的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
[0003]本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2020年11月25日提交的美国临时专利申请第63/118,117号的题为“Apparatus and Method for Enhancing Laser BeamEfficacy in a Liquid Medium”的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
[0004]本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2021年10月6日提交的美国临时专利申请第63/252,830号的题为“Method and System for Estimating Distance Between aFiber End and a Target”的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0005]本公开总体上涉及用于医疗或治疗激光递送的光纤领域。具体地，但非排他地，本公开涉及用于估计光纤末端和目标之间的距离的方法和系统。

技术介绍

[0006]将激光引入医学领域和使用激光的光纤技术的发展已经在治疗、诊断、疗法等方面开辟了许多应用。此类应用范围从有创治疗和无创治疗到内窥镜手术和图像诊断。例如，在泌尿结石治疗中，需要将结石破碎成更小的碎片。一种称为激光碎石术的技术可被用于这种碎裂过程，其中，对于中小型泌尿结石，将刚性或柔性输尿管镜放置穿过泌尿道进行照明和成像。同时，通过输尿管镜的工作通道将光纤插入到目标位置(例如，膀胱、输尿管或肾脏中存在结石的位置)。然后激光被激活，将石头碎裂成更小的碎片或对其进行除尘。在另一种情况下，激光和光纤技术被用于凝固或消融治疗。在消融治疗期间，激光被递送到组织以汽化组织。在凝固治疗期间，激光被用于在组织内引起热损伤。这种消融治疗可以被用于治疗各种临床病症，诸如良性前列腺增生(BPH)、癌症(诸如前列腺癌、肝癌、肺癌等)，以及用于通过消融和/或凝固心脏中的部分组织来治疗心脏病症。
[0007]这些使用激光和光纤技术的治疗需要高精度，以确保激光瞄准正确的目标(结石、组织、肿瘤等)，从而实现组织消融、凝血、结石破碎、除尘等临床目标。因此，重要的是知道目标和发射激光所处的光纤末端(远端)之间的距离，这是因为激光治疗参数，诸如能量、脉冲宽度、激光功率调制和/或重复率通常基于光纤尖端到目标之间的距离被确定。
[0008]用于估计光纤远端和目标之间的距离的现有技术之一提供了测量和比较光束的反射强度值，其中，光束通过调制光束的数值孔径被传输通过光纤。然而，改变光束的数值孔径并不总是方便的。此外，这些技术所需的不同数值孔径的光束反射的分离是困难的。

技术实现思路

[0009]提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式引入概念的选择，这些概念将在下文的具体
实施方式中被进一步描述。本
技术实现思路
不旨在必然地标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在帮助确定所要求保护主题的范围。
[0010]在一个方面，本公开涉及一种系统，包括：第一激光源和第二激光源、光纤、光检测器、处理器和存储器。第一激光源可以生成第一波长的激光，并且第二激光源可以生成第二波长的激光。光纤可以具有远端，并且被配置为将来自第一激光源和第二激光源的激光从远端传递出去，并且接收反射的激光进入远端。光检测器可以测量反射光的强度。处理器和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基于由光检测器测量的反射光的强度来估计光纤的远端与目标之间的距离。
[0011]在一些实施例中，第一波长的第一吸水系数比第二波长的第二吸水系数高。在一些这样的实施例中，第一吸水系数与第二吸水系数的比率为至少2比1。在进一步的这样的实施例中，第一波长为大约1330nm至大约1380nm，并且第二波长为大约1260nm至约1320nm。更进一步的实施例包括生成第三波长的激光的第三激光源，其被用于表征光纤的状态，其中第三波长具有比第一吸水系数和第二吸水系数高的第三吸水系数。在又一个实施例中，第三波长包括大约1435nm、大约2100nm或在大约1870nm和大约2050nm之间的波长。
[0012]在一些实施例中，光检测器测量与第一波长的激光对应的反射光的第一强度值和与第二波长的激光对应的反射光第二强度值。在一些这样的实施例中，指令在由处理器执行时，进一步致使处理器：计算第一强度值和第二强度值的比率；并且基于第一强度值和第二强度值的比率来估计光纤的远端与目标之间的距离。
[0013]在各种实施例中，第一激光源和第二激光源中的一个或多个包括保偏尾纤光纤激光器(polarization maintaining pigtailed fiber laser)、单模尾纤光纤激光器(single mode pigtailed fiber laser)或自由空间激光器。
[0014]几个实施例包括耦合到光纤近端的波分复用器(WDM)，该WDM将第一波长的激光和第二波长的激光布置成以相同点和相同角度中的一个或多个进入光纤近端。
[0015]在另一个方面中，本公开涉及至少一种非暂时性计算机可读介质，包括一组指令，该组指令响应于由处理器电路执行，致使处理器电路执行以下中的一个或多个：基于与第一波长的激光对应的第一反射激光确定第一强度值，其中第一波长的激光离开光纤的远端，并且第一反射激光被目标反射并进入光纤的远端；基于与第二波长的激光对应的第二反射激光来确定第二强度值，其中第二波长激光离开光纤的远端，并且第二反射激光被目标反射并进入光纤的远端；计算第一强度值和第二强度值的比率；并且基于第一强度值和第二强度值的比率来估计光纤的远端和目标之间的距离。
[0016]在一些实施例中，该组指令响应于由处理器电路执行，进一步致使处理器电路：从第一测量强度值中减去第一内部反射值以确定第一强度值，并从第二测量强度值减去第二内部反射值来确定第二强度值。
[0017]在各种实施例中，该组指令响应于由处理器电路执行，进一步致使处理器电路基于与第三波长的激光对应的第三反射激光来确定内部反射值，其中第三波长的激光离开激光源，并且第三反射激光的至少一部分被光纤的远端反射。在各种这样的实施例中，该组指令响应于由处理器电路执行，进一步致使处理器电路将内部反射值与基线内部反射值进行比较；以及基于内部反射值与基线内部反射值的比较来调整治疗波束的操作参数。在进一步的这样的实施例中，该组指令响应于由处理器电路执行，进一步致使处理器电路将内部
反射值与基线内部反射值进行比较；基于内部反射值与基线内部反射值的比较来表征光纤的状态；并且经由用户接口通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：用于生成第一波长的激光的第一激光源；用于生成第二波长的激光的第二激光源；具有远端的光纤，所述光纤被配置为将来自所述第一激光源和第二激光源的激光从所述远端传递出去，并且接收反射激光进入所述远端；用于测量反射光的强度的光检测器；以及处理器和存储器，其包括指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述处理器基于由所述光检测器测量的所述反射光的强度来估计所述光纤的远端与目标之间的距离。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一波长的第一吸水系数比所述第二波长的第二吸水系数高。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一吸水系数与所述第二吸水系数的比率为至少2比1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述第一波长为大约1330nm至大约1380nm，并且所述第二波长为大约1260nm至大约1320nm。5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，包括：用于生成第三波长的激光的第三激光源，其被用于表征所述光纤的状态，其中所述第三波长具有比所述第一吸水系数和第二吸水系数高的第三吸水系数。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第三波长包括大约1435nm、大约2100nm或在大约1870nm和大约2050nm之间的波长。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述光检测器测量与所述第一波长的激光对应的反射光的第一强度值和与所述第二波长的激光对应的反射光的第二强度值。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述指令在由所述处理器执行时，进一步致使所述处理器：...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔卡迪，
申请(专利权)人：鲁美斯有限公司，
类型：发明
国别省市：