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PRIORITÄTSANSPRUCH
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität unter 35 U.S.C. § 119(e) der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer
62/882,837 , eingereicht am 5. August 2019, der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/000,570, eingereicht am 27. März 2020, und der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/027,007, eingereicht am 19. Mai 2020, auf die hierin vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Dieses Dokument bezieht sich allgemein auf endoskopische Lasersysteme und bezieht sich insbesondere auf Systeme und Verfahren zum Variieren der lateralen Position einer Laserfaser und der Intensität von Laserpulsen.
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HINTERGRUND
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Bei der Laserlithotripsie können Laserenergiepulse endoskopisch über eine Laserfaser auf ein Ziel, etwa einen Niere-, einen Gallen-, eine Gallenblasen- oder einen anderen Stein, angewendet werden, um zum Beispiel den Stein in verschiedene Stücke zu fragmentieren. Die verschiedenen resultierenden Stücke können sich jedoch im Körper verteilen. Die resultierenden Stücke können zu groß sein, um sich aufzulösen oder auf natürliche Weise durch den Körper zu gelangen, und können eine Bergung durch einen Arzt erfordern, wie z. B. unter Verwendung einer Saugvorrichtung, einer Zange, eines Korbs oder einer anderen Fangeinrichtung. Das Bergen von Steinfragmenten kann extrem zeitaufwändig und schwierig sein. Das Vorhandensein und die Art der resultierenden Steinfragmente können weitere Herausforderungen für den Patienten mit sich bringen.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieses Dokument beschreibt unter anderem ein Lasertherapiesystem, etwa ein Lithotripsiesystem, oder ein anderes medizinisches Behandlungssystem, das eine Laserfaser enthalten kann, die derart konfiguriert werden kann, dass sie eine oder beides aus variierender lateraler Position und variierender Laserpulsintensität bereitstellt. Ein distales Ende der Laserfaser kann abgetastet oder anderweitig betätigt werden, um eine laterale Position der Laserfaser zu variieren, etwa in Bezug auf eine zentrale oder andere Bezugslängsachse eines Arbeitslumens oder eines anderen Längskanals eines starren oder flexiblen Endoskops oder anderer länglicher medizinischer Instrumente. Auf diese Weise kann die Laserfaser an einer oder mehreren verschiedenen lateralen Positionen neu positioniert werden - ohne dass das Endoskop bewegt oder neu positioniert werden muss. An solchen unterschiedlichen lateralen Positionen können Laserpulse emittiert werden. Eine Intensität solcher Laserpulse kann auch gesteuert werden, um zum Beispiel das Emittieren von Laserpulsen unterschiedlicher Intensität an unterschiedlichen lateralen Positionen zu ermöglichen. Die laterale Positionierung oder Neupositionierung der Laserfaser, das Variieren der Laserpulsintensität oder beides kann nützlich sein, um zum Beispiel eine Abfolge oder ein Muster von Laserenergie an einen Nierenstein oder einen anderen Stein oder andere Ziele zu liefern. Das Muster kann ausgewählt werden, um zu helfen, die Art und Weise zu verbessern oder zu optimieren, in der das Ziel behandelt wird - etwa die Art und Weise, in der der Stein aufgebrochen wird. Dies kann dazu beitragen, die Größe oder Migration der resultierenden Fragmente des aufgebrochenen Nierensteins oder anderer Steine oder anderer Ziele zu reduzieren. Dies wiederum kann dabei helfen, die Notwendigkeit oder die Komplexität eines Fragmenteinfangs durch den Arzt zu reduzieren oder zu vermeiden.
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Beispiel 1 ist ein Lasertherapiesystem, das die Zufuhr von Laserenergie über ein Endoskop aus verschiedenen lateralen Positionen ermöglicht, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops erforderlich ist. Das Lasertherapiesystem umfasst: eine Laserfaser mit einem distalen Abschnitt, der derart konfiguriert ist, dass er über einen Längskanal des Endoskops in einen Patienten eingeführt wird; und wobei der distale Abschnitt der Laserfaser betätigbar ist, um mindestens lateral innerhalb und in Bezug auf den Längskanal an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops einstellbar positioniert zu werden.
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In Beispiel 2 enthält der Gegenstand von Beispiel 1 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser eine Biegung enthält.
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In Beispiel 3 enthält der Gegenstand von Beispiel 2 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser um den Längskanal drehbar ist.
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In Beispiel 4 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1 - 3 optional, dass die Laserfaser derart konfiguriert ist, dass sie mit einer Laserquelle gekoppelt ist, die durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, um erste und zweite Laserpulse über die Laserfaser bereitzustellen, wobei der zweite Laserpuls eine höhere Energie als der erste Laserpuls enthält, wobei der zweite Puls lateral näher an einer Mitte eines Ziels ausgegeben wird, als wenn der erste Laserpuls ausgegeben wird, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops erforderlich ist.
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In Beispiel 5 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1 - 4 optional mindestens einen Aktuator, der dazu konfiguriert ist, eine laterale Verschiebung des distalen Abschnitts der Laserfaser in einem spezifizierten Muster gemäß einem von einer Steuerschaltung bereitgestellten Steuersignal zu betätigen.
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In Beispiel 6 enthält der Gegenstand von Beispiel 5 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser ferner betätigbar ist, um bezüglich des mindestens einen Aktuators in Längsrichtung verschiebbar zu sein.
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In Beispiel 7 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 5 - 6 optional, dass der mindestens eine Aktuator Folgendes umfasst: einen ersten Aktuator, der dazu konfiguriert ist, eine laterale Verschiebung des distalen Abschnitts der Laserfaser zu betätigen; und einen anderen, zweiten Aktuator, der dazu konfiguriert ist, eine Längstranslation der Laserfaser zu betätigen.
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In Beispiel 8 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 5 - 7 optional, dass die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, das Steuersignal zum Betätigen des mindestens einen Aktuators unter Verwendung eines Rückkopplungssignals als Reaktion auf elektromagnetische Strahlung eines Ziels zu erzeugen.
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In Beispiel 9 enthält der Gegenstand von Beispiel 8 optional, dass das Rückkopplungssignal Bildgebungsdaten oder spektroskopische Daten enthält.
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In Beispiel 10 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 8 - 9 optional, dass die Steuerschaltung dazu konfiguriert ist, das Steuersignal zum Betätigen des mindestens einen Aktuators unter Verwendung von Informationen zu erzeugen.
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In Beispiel 11 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1 - 10 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser mindestens entweder elektromagnetisch, elektrostatisch oder piezoelektrisch betätigbar ist, um innerhalb und bezüglich des Längskanals lateral verschoben zu werden, wenn sie in Übereinstimmung mit einem Steuersignal betätigt werden, das von einer Steuerschaltung bereitgestellt wird.
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In Beispiel 12 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1 - 11 optional, dass die Laserfaser mit einer Laserquelle gekoppelt ist, die durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, um ein laterales Muster von Laserpulsen niedrigerer Energie zu eines Randes eines Ziels hin bereitzustellen und mindestens einen Laserpuls mit höherer Energie in Richtung einer Mitte des Ziels bereitzustellen, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops erforderlich ist.
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In Beispiel 13 enthält der Gegenstand von Beispiel 12 optional, dass das laterale Muster mindestens eines von einem Spiralmuster, einem Serpentinenmuster, einem Sternmuster oder einem Zickzackmuster enthält.
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In Beispiel 14 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1 - 13 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser betätigbar ist, um zumindest lateral innerhalb des Längskanals und in Bezug auf eine mittlere Längsachse des Längskanals an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops einstellbar positioniert zu werden.
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In Beispiel 15 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 1-14 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser betätigbar ist, um einstellbar zumindest lateral innerhalb des Längskanals und in Bezug auf eine Mittellängsachse der Laserfaser an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops positioniert zu werden.
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In Beispiel 16 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 5 - 10 optional, dass der mindestens eine Aktuator dazu konfiguriert ist, den distalen Abschnitt der Laserfaser so zu betätigen, dass er einstellbar zumindest lateral innerhalb und bezüglich des Längskanals an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops positioniert wird, während das Endoskop lateral stationär gehalten wird.
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In Beispiel 17 enthält der Gegenstand von Beispiel 16 optional, dass sich der mindestens eine Aktuator an dem distalen Abschnitt der Laserfaser befindet.
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In Beispiel 18 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 16 - 17 optional, dass sich der mindestens eine Aktuator an einem proximalen Abschnitt der Laserfaser befindet.
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Beispiel 19 ist ein Verfahren zur Lasertherapie über ein Endoskop, um zu ermöglichen, dass ein Laserstrahl zumindest lateral in Bezug auf einen Zielbereich neu ausgerichtet wird, ohne dass das Endoskop bewegt werden muss. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Laserfaser, die derart konfiguriert ist, dass sie sich durch einen Längskanal des Endoskops erstreckt; und Ausgeben oder Empfangen eines Steuersignals, um die Positionierung eines distalen Abschnitts der Laserfaser zumindest lateral innerhalb des Längskanals des Endoskops an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops zu betätigen.
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In Beispiel 20 enthält der Gegenstand von Beispiel 19 optional, dass die Laserfaser durch einen Controller betätigt wird, um erste und zweite Laserpulse über die Laserfaser bereitzustellen, wobei der zweite Laserpuls eine höhere Energie als der erste Laserpuls enthält.
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In Beispiel 21 enthält der Gegenstand von Beispiel 20 optional, dass der zweite Laserpuls ausgegeben wird, wenn der distale Abschnitt der Laserfaser relativ näher an einer Mitte des Zielbereichs liegt, als wenn der erste Laserpuls ausgegeben wird, ohne, dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops erforderlich ist.
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In Beispiel 22 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 20 - 21 optional, dass der zweite Laserpuls nach einem bestimmten Zeitintervall ausgegeben wird, wenn der erste Laserpuls ausgegeben wird, und dass der erste Laserpuls wiederholt ausgegeben wird, um eine erste Laserpulsenergie konsistent auf einem Zielbereich anzuwenden.
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In Beispiel 23 enthält der Gegenstand von Beispiel 22 optional, dass der erste Laserpuls wiederholt ausgegeben wird, während er entlang einer Mustergrenze zu einer lateralen Peripherie eines Zielbereichs gerichtet ist, wobei der zweite Laserpuls lateral näher an einer Mitte des Zielbereichs angelegt wird.
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In Beispiel 24 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 23 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser gemäß einem von einem Controller bereitgestellten Steuersignal in einem Spiralmuster lateral verschoben wird.
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In Beispiel 25 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 23 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser gemäß einem von einem Controller bereitgestellten Steuersignal in einem Serpentinenmuster lateral verschoben wird.
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In Beispiel 26 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 23 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser gemäß einem von einem Controller bereitgestellten Steuersignal in einem Zickzackmuster lateral verschoben wird.
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In Beispiel 27 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 23 optional, dass der distale Abschnitt der Laserfaser gemäß einem von einem Controller bereitgestellten Steuersignal in einem Sternmuster lateral verschoben wird.
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In Beispiel 28 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 27 optional die Verwendung von Informationen über mindestens eine von einer Morphologie oder einer Zusammensetzung mindestens eines Teils des Zielbereichs, um ein Zielmuster, das unterschiedliche angezielte laterale Positionen enthält, auszuwählen oder zu steuern.
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In Beispiel 29 enthält der Gegenstand von einem oder mehreren der Beispiele 19 - 28 optional das Ausgeben oder Empfangen eines Steuersignals, um den distalen Abschnitt der Laserfaser zu betätigen, um in einem bestimmten Muster lateral verschoben zu werden, um eines oder mehrere Laserpulse in Richtung einer lateralen Peripherie eines Zielbereichs auszugeben, bevor einer oder mehrere Laserpulse näher an einer Mitte des Zielbereichs ausgegeben werden.
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Beispiel 30 ist ein Lasertherapiesystem zur Lasertherapie über ein Endoskop, um eine zumindest laterale Neuausrichtung eines Laserstrahls auf ein Ziel zu ermöglichen, ohne dass das Endoskop bewegt werden muss, wobei das System umfasst: eine Laserfaser, die derart konfiguriert ist, dass sie sich durch einen Längskanal des Endoskops erstreckt; und Mittel zum Ausgeben oder Empfangen eines Steuersignals, um zumindest einen distalen Abschnitt der Laserfaser lateral an einer ausgewählten Position mehrerer verfügbarer lateral verschobener Positionen innerhalb des Längskanals des Endoskops zu positionieren.
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In Beispiel 31 enthält der Gegenstand von Beispiel 30 optional, dass die Laserfaser mit einer Laserquelle gekoppelt ist, die durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, um erste und zweite Laserpulse über die Laserfaser bereitzustellen, wobei der zweite Laserpuls eine höhere Energie als der erste Laserpuls enthält, wobei der zweite Puls lateral näher an einer Mitte des Ziels ausgegeben wird als wenn der erste Laserpuls ausgegeben wird, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops erforderlich ist.
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Diese Zusammenfassung ist ein Überblick über einige der Lehren der vorliegenden Anmeldung und soll keine ausschließliche oder erschöpfende Behandlung des vorliegenden Gegenstands darstellen. Weitere Details zum vorliegenden Gegenstand finden sich in der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen. Andere Aspekte der Offenbarung werden Fachleuten beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der Zeichnungen, die einen Teil davon bilden, offensichtlich, wobei jede davon nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen ist. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente definiert.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, können gleiche Bezugszeichen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Gleiche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Buchstabensuffixen können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Elemente darstellen.
- 1A veranschaulicht eine laterale Schnittansicht von Abschnitten eines Endoskopsystems.
- 1B veranschaulicht eine Endansicht eines lateralen Aktuators und einer Laserfaser.
- 1C veranschaulicht eine Endansicht eines lateralen Aktuators und einer Laserfaser mit einem Stabilisator.
- 1D veranschaulicht eine laterale Schnittansicht von Abschnitten eines Endoskopsystems.
- 1E - 1G veranschaulichen verschiedene Beispiele einer lateralen Schnittansicht von Abschnitten eines Endoskopsystems.
- 1H und 1I veranschaulichen Beispiele eines Systems, das ein von dem Ziel reflektiertes Rückkopplungssignal dazu verwendet, die Position der Laserfaser in Bezug auf ein distales Ende eines Endoskops zu steuern und einzustellen.
- 2 veranschaulicht eine laterale Schnittansicht von Abschnitten eines Endoskopsystems.
- 3 veranschaulicht einen Graphen der Verwendung unterschiedlicher Laserenergien.
- 4A - 4D veranschaulichen verschiedene Beispiele eines sich ändernden räumlichen oder räumlich-zeitlichen Orts des Laserstrahls, der lateral betätigt werden kann, ohne dass ein Endoskop bewegt werden muss.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Dieses Dokument beschreibt Beispiele für einen Ansatz, der helfen kann, das Problem der Kontrolle der Steinfragmentierung während der Lithotripsie oder anderer Laseroperationen oder -behandlungen anzugehen, wie z. B. die Verwendung einer Laserfaser, die betätigt werden kann, um lateral positioniert oder neu positioniert zu werden, etwa bezüglich einer willkürlichen Bezugslängsachse eines Arbeitskanals oder eines anderen Längskanals eines Endoskops oder anderen Instruments, ohne dass das Endoskop oder andere Instrument bewegt oder neu positioniert werden muss. Dies kann mehrere Pulse oder ein Muster aus mehreren Pulsen ermöglichen, um den Zielstein zunächst zu knacken oder anderweitig vorzubereiten, zum Beispiel an verschiedenen Zielstellen, Intensitäten oder beidem, bevor der Stein dann mit einem später ausgegebenen Laserpuls an einer gewünschten Stelle und mit einer gewünschten Intensität fragmentiert wird. Dies kann dazu beitragen, dass der Stein in ausreichend kleine Stücke bricht, um auf natürliche Weise aus dem Körper austreten zu können, wodurch die Notwendigkeit eines ärztlichen Eingriffs zur Fragmententfernung reduziert, minimiert oder vermieden wird.
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1A zeigt ein Beispiel von Abschnitten eines endoskopischen oder ähnlichen medizinischen Behandlungssystems, etwa eines endoskopischen Laserlithotripsiesystems 100. Wie in 1A gezeigt, kann das Lithotripsiesystem 100 mindestens eine Laserquelle 130 enthalten oder mit dieser gekoppelt sein. Die Laserquelle 130 kann mechanisch und optisch mit einer Laserfaser 140 verbunden sein, die eine einzelne optische Faser oder ein Bündel optischer Fasern enthalten kann. Die Laserfaser 140 kann über eine proximale Zugangsöffnung 142 eingeführt werden, um sich innerhalb eines Arbeitskanals oder eines anderen Längskanals 145 oder Lumens eines Endoskops 110 oder eines ähnlichen Instruments zu erstrecken.
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Das Endoskop 110 kann einen proximalen Griffabschnitt 112 und einen langgestreckten distalen Abschnitt 113 aufweisen, der dazu konfiguriert sein kann, in einen Patienten eingeführt zu werden, etwa über eine Öffnung oder einen Einschnitt. Das Endoskop 110 kann dazu nützlich sein, eine visuelle Inspektion oder Behandlung von weichem (z. B. nicht verkalktem) oder hartem (z. B. verkalktem) Gewebe bereitzustellen, sowie zum Sichtbarmachen oder Aufbrechen oder anderweitigen Behandeln von Nierensteinen oder anderen Steinen oder anderen Zielen.
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In 1A kann die Laserquelle 130 eine oder mehrere Laserquellen enthalten, etwa eine Diode oder einen diodengepumpten Thuliumfaserlaser, Holmiumlaser, Grünlichtlaser, YAG-Laser oder andere Arten von Lasern. Die Laserquelle 130 kann dazu konfiguriert sein, eine Laserausgabe mit variabler Energieintensität bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine niedrigere Energieintensität verwendet werden, etwa zum Bereitstellen eines „zielenden“ Strahls oder zum Behandeln von weichem (z. B. nicht verkalktem) Gewebe, und eine oder mehrere höhere Energieintensitäten können zum Bereitstellen eines „Behandlungsstrahls“ verwendet werden, etwa für hartes (z. B. verkalktes) Gewebe oder Steine. Es können mehrere Behandlungsstrahlniveaus mit höherer Energieintensität bereitgestellt werden, zum Beispiel pulsweise oder zielstellenabhängig, um zum Beispiel eine gewünschte Behandlungspulsenergieintensität auf ein bestimmtes Niveau festzulegen, einzustellen oder abzustimmen.
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In 1A kann das Endoskop 110 Visualisierungs- und Beleuchtungsoptiken enthalten oder bereitstellen, etwa einen optischen Visualisierungspfad 160 und einen optischen Beleuchtungsweg 150 enthalten, die sich jeweils in Längsrichtung entlang des länglichen Körpers 113 des Endoskops 110 erstrecken können, etwa von einem proximalen Griffabschnitt 112 des Endoskops 110 zu einem distalen Endabschnitt des Endoskops 110. Ein Okular oder eine Kamera oder eine Bildgebungsanzeige 115 kann an dem optischen Visualisierungspfad 160 bereitgestellt oder mit diesem gekoppelt sein, etwa an oder nahe dem proximalen Griffabschnitt 112 des Endoskops 110, so dass ein Benutzer oder eine Maschine einen Zielbereich 117 an oder in der Nähe eines distalen Endes des Endoskops 110 sehen kann. Ein solcher Zielbereich 117 kann durch Licht 170 beleuchtet werden, wie es durch eine Beleuchtungslichtquelle 118 an einem proximalen Ende des optischen Beleuchtungspfads 150 bereitgestellt und von einem distalen Ende des optischen Beleuchtungspfads 150 emittiert werden kann oder wie es von einer LED oder einer anderen Beleuchtungsquelle emittiert werden kann, das/die an oder in der Nähe eines distalen Endes des Endoskops angeordnet sein kann, zum Beispiel mit elektrischen Leitern, die sich in Längsrichtung erstrecken, um Strom dazu bereitzustellen.
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In 1A kann das Endoskop 110 einen länglichen distalen Körperabschnitt 113 mit einer Länge enthalten. Das Endoskop 110 kann einen Arbeitskanal oder Längskanal 145 oder ein anderes Lumen aufweisen, das sich entlang seiner Länge erstreckt. Das Endoskop 110 kann starr sein (z. B. starr, wenn es in Bereiche mit Gewebe eingeführt wird, wobei das starre Endoskop eine ausreichende Säulenfestigkeit zum Einführen durch eine lange röhrenförmige Anatomie oder dergleichen aufweist) oder flexibel (z. B. flexibel, um den Konturen von gewundenen anatomischen Bereichen, etwa dem Harnleiter- und Gallenwegbereich zu folgen). Der Arbeitskanal oder Längskanal 145 oder ein anderes Lumen kann eine Bezugslängsachse definieren, etwa eine sich dadurch erstreckende zentrale Längsachse, wobei die Achse gerade ist, wenn der distale Abschnitt 113 des Endoskops 110 gerade ist, und gebogen ist, wenn der distale Abschnitt 113 des Endoskops 110 gebogen ist (z. B. in Implementierungen, in denen das Endoskop flexibel ist). Am distalen Abschnitt 113 des Endoskops 110 kann die zentrale Längsachse derart definiert sein, dass sie sich in Längsrichtung durch den Arbeitskanal oder Längskanal 145 oder ein anderes Lumen erstreckt.
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Der vorliegende Ansatz kann das Bereitstellen der Fähigkeit enthalten, mindestens einen distalen Abschnitt der Laserfaser 140 lateral in Bezug auf den Längskanal 145 zu positionieren oder neu zu positionieren, etwa in Bezug auf eine Bezugslängsachse, etwa eine Mittellängsachse des Arbeitskanals oder Längskanals 145 oder ein anderes Lumen des Endoskops 110, durch das sich die Laserfaser 140 erstreckt. Dies kann es einem Benutzer ermöglichen, einen Zielbereich über den optischen Visualisierungspfad 160 zu sehen und den distalen Abschnitt des Endoskops 110 innerhalb des Längskanals 145 zu positionieren, wobei der Zielstein in Sicht ist und von der Laserfaser 140 anvisiert wird. Dann können unterschiedliche laterale Stellen des Steins anvisiert werden, indem zum Beispiel der distale Abschnitt der Laserfaser 140 lateral an verschiedenen Stellen innerhalb des Arbeitskanals oder des Längskanals 145 oder eines anderen Lumens des Endoskops 110, durch das sich die Laserfaser 140 erstreckt, positioniert oder neu positioniert wird. Dies kann zum Beispiel ermöglichen, dass der distale Abschnitt der Laserfaser 140 selektiv an einer gewünschten Position positioniert wird, etwa auf einem Gitter auf einer XY-Ebene, die derart definiert werden kann, dass sie sich orthogonal zu der zentralen Längsachse des Längskanals 145 des distalen Abschnitts 113 des Endoskops 110 erstreckt.
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Ein Aktuator 185 kann enthalten sein, wie er zum Beispiel an oder nahe dem distalen Ende des Endoskops angeordnet sein kann, um zum Beispiel eine laterale Positionierung oder Neupositionierung eines distalen Abschnitts der Laserfaser 140 innerhalb und in Bezug auf den Längskanal 145 des distalen Abschnitts 113 des Endoskops 110 auszulösen. Dies kann ein Abtasten oder eine andere laterale Einstellung des Zielens der Laserfaser 140 ermöglichen, ohne dass das Endoskop 110 gebogen oder lateral bewegt werden muss. Der Controllerschaltkreis 120 kann in elektrischer Verbindung mit dem Aktuator 185 stehen, zum Beispiel über einen elektrischen Kommunikationsbus 127, um den Aktuator 185 fernzusteuern, um eine laterale Position der Laserfaser 140 festzulegen, sich entlang der Laserfaser 140 oder elektrische Verbindungen zu erstrecken, die sich innerhalb des distalen Abschnitts 113 des Körpers des Endoskops 110 erstrecken, um zum Beispiel mit dem Aktuator 185 verbunden zu werden oder um mit diesem elektrische Kontakte zu verbinden.
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Der Aktuator 185 kann gesteuert werden, um einen distalen Abschnitt der Laserfaser 140 innerhalb des Längskanals 145 des distalen Abschnitts 113 des Endoskops 110 zu positionieren oder neu zu positionieren, um zum Beispiel eine Zufuhr von Laserenergie über das Endoskop 110 von verschiedenen lateralen Positionen zu ermöglichen, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops 110 erforderlich ist. Eine solche Positionierung oder Neupositionierung eines distalen Abschnitts der Laserfaser 140 wird hierin in Bezug auf eine Längsbezugsachse etwa die Mittellängsachse oder eine andere Bezugslängsachse zur konzeptionellen Klarheit der Veranschaulichung und Erklärung beschrieben. Eine solche laterale Positionierung oder Neupositionierung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 durch den Aktuator 185 kann jedoch in Bezug auf eine andere geeignete feste Referenzstelle erfolgen, darunter in Bezug auf eine innere laterale Abmessung, etwa einen Innendurchmesser (ID) des Längskanals 145 selbst.
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Der Aktuator 185 kann arbeiten, um die Positionierung oder Bewegung eines distalen Abschnitts der Laserfaser 140 zu betätigen, um ihn an einer ausgewählten lateralen Position mehrerer verfügbarer lateraler Positionen anzuordnen. Die Bewegung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 kann betätigt und durchgeführt werden, ohne dass eine Bewegung des Endoskops 110 oder eine Bewegung der Laserquelle 130 erforderlich ist. Indem dem Benutzer ermöglicht wird, die Visualisierung des Zielbereichs 117 an einer gegebenen Position oder Stelle des Endoskops 110 über einen stationären Visualisierungspfad 160 aufrechtzuerhalten, kann präzises Zielen, erneutes Zielen oder beides durch den distalen Abschnitt der Laserfaser 140 (etwa durch Bewegen des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 lateral innerhalb und in Bezug auf der Längskanal 145) zusammen mit einer leichten Positionierung und Ausrichtung für den Benutzer erreicht werden.
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Der Aktuator 185 kann mit der Laserfaser 140 oder dem Endoskop 110 verbunden oder anderweitig funktionsfähig gekoppelt sein, um zum Beispiel die laterale Positionierung eines distalen Abschnitts der Laserfaser 140 innerhalb des Längskanals 145 oder in Bezug auf das Endoskop 110 zu steuern. Der Aktuator 185 kann zum Beispiel ein elektromagnetisches Element, ein elektrostatisches Element, ein piezoelektrisches Element oder ein anderes Betätigungselement enthalten, um die laterale Positionierung der Laserfaser 140 in Bezug auf den Arbeitskanal oder einen anderen Längskanal 145 des Endoskops 110 oder in Bezug auf eine andere Referenzstelle, für die das Endoskop 110 als Bezugsrahmen dienen kann, zu betätigen oder anderweitig zu ermöglichen.
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1B zeigt zum Beispiel eine Endansicht eines Abschnitts des Aktuators 185, der sich innerhalb des Längskanals 145 befinden und einen kreisförmigen inneren Durchmesser aufweisen kann. Wie in 1B gezeigt, kann der Aktuator 185 mindestens einen Permanentmagneten oder Elektromagneten 190 enthalten, der an einem distalen Abschnitt der Laserfaser 140 befestigt werden kann. Der eine oder die mehreren Permanentmagneten oder Elektromagneten 190 können durch ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld beeinflusst werden, das durch den Aktuator 185 erzeugt wird. Ein solches magnetisches oder elektromagnetisches Feld kann derart erzeugt werden, dass es die laterale Positionierung oder Neupositionierung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 an einer von mehreren lateral verschobenen Stellen (die in 1B konzeptionell durch ein gepunktetes X-Y-Gitter dargestellt sind) bewirkt. Ein solches magnetisches oder elektromagnetisches Feld kann über mindestens einen Permanentmagneten oder Elektromagneten 191 erzeugt werden, der an einer gewünschten Stelle in Bezug auf den Längskanal 145 angebracht werden kann, zum Beispiel innerhalb des Längskanals 145 oder innerhalb eines Körpers des Endoskops 110 am oder in der Nähe des inneren Umfangsdurchmessers des Längskanals 145. Ein solcher magnetischer oder elektromagnetischer Feldeinfluss kann dazu genutzt werden, den distalen Abschnitt der Laserfaser 140 in Bezug auf einen festen Bezugsrahmen des Endoskops 110, zum Beispiel in Bezug auf den Längskanal 145 des Endoskops 110, in eine bestimmte laterale Position zu bringen.
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1C zeigt ein Beispiel für einen Abschnitt des Aktuators 185, bei dem eine solche elektromagnetische Betätigung der lateralen Bewegung oder Positionierung optional mit einem mechanischen Stabilisator oder Positioniertisch 192 kombiniert und von diesem unterstützt werden kann, der zum Beispiel Nuten oder Aussparungen enthalten kann, die dazu beitragen können, mehrere wohldefinierte stabile laterale Stellen zu schaffen, an denen die Laserfaser 140 „ruhen“ kann, wenn sie nicht elektromagnetisch durch den Aktuator 185 positioniert oder neu positioniert wird. Zum Beispiel kann eine lineare Reihe von Nuten in einem halbkreisförmigen, scheibenförmigen Stabilisierungstisch 192, die durch genau definierte Abstände voneinander getrennt sind, eine Reihe verfügbarer lateraler Positionen definieren, an denen die Laserfaser 140 (oder ein sekundärer Eingriffsmechanismus) mechanisch stabilisiert werden kann und von denen aus gezielte Laserpulse auf ein Zielobjekt abgestrahlt werden können. Eine solche lineare Verschiebung kann durch die Steuerung des Einflusses auf den Permanent- oder Elektromagneten 190 (der an der Laserfaser 140 befestigt ist) durch linear betätigte Permanent- oder Elektromagneten 191A - B ausgelöst werden, die auf dem Tisch 192 in Richtung der Enden der linearen Anordnung der verfügbaren lateralen Positionen angeordnet werden können. Die Rotationsbetätigung des mechanischen Stabilisierungstisches 192 durch Steuerung des Einflusses auf einen oder mehrere Permanent- oder Elektromagneten 193, die an dem Tisch 192 befestigt sind, durch einen oder mehrere Permanent- oder Elektromagneten 194, die so befestigt werden können, dass sie über die Peripherie des Längskanals 145 verteilt sind, kann außerdem eine sich drehende planare laterale Positionierung ermöglichen, so dass ein Sub-Targeting durch die Laserfaser 140 in Polarkoordinaten möglich ist, ohne dass eine laterale Neupositionierung des Endoskops 110 erforderlich ist. Eine X-Y-Anordnung von Nuten in einem Stabilisator, die durch genau definierte Abstände voneinander getrennt sind, kann Auf ähnliche Weise eine planare Matrix verfügbarer lateraler Positionen für die planare laterale Positionierung und das Sub-Targeting in kartesischen Koordinaten definieren. Beispiele für einen sekundären Eingriffsmechanismus oder eine mechanische Stabilisierungs- oder Positionierungsstufe 192 können u. a. eine Sperrklinke oder eine Zahnstangenanordnung sein.
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Der Aktuator 185 kann zusätzlich oder alternativ elektrostatische Anziehungs- oder Abstoßungskräfte oder beides zwischen dem distalen Abschnitt der Laserfaser 140 und einem festen Bezugsrahmen, der durch das Endoskop 110 bereitgestellt wird, dazu nutzen, den distalen Abschnitt der Laserfaser 140 in Bezug auf einen solchen festen Bezugsrahmen lateral zu positionieren oder neu zu positionieren. Eine solche elektrostatische Betätigung der lateralen Bewegung kann optional mit einem mechanischen Stabilisierungs- oder Positionierungstisch 192, wie hier beschrieben, kombiniert und von diesem unterstützt werden.
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Der Aktuator 185 kann zusätzlich oder alternativ piezoelektrisches oder ferroelektrisches Material zum Anwenden von Kraft zwischen dem distalen Abschnitt der Laserfaser 140 und einem festen Bezugsrahmen, der durch das Endoskop 110 bereitgestellt wird, nutzen, um den distalen Abschnitt der Laserfaser 140 in Bezug auf einen solchen festen Bezugsrahmen lateral zu positionieren oder neu zu positionieren. Eine solche piezoelektrische oder ferroelektrische Betätigung der lateralen Bewegung kann optional mit einem mechanischen Stabilisierungs- oder Positionierungstisch 192, wie hier beschrieben, kombiniert und von diesem unterstützt werden. Der mechanische Stabilisierungs- oder Positionierungstisch 192 kann optional Teil einer mechanischen Lithotripsievorrichtung sein, die in das Endoskop 110 integriert oder eingeführt werden kann, um zum Beispiel Ultraschall oder andere mechanische Impaktionsenergie auf einen Nierenstein oder einen anderen Stein oder ein anderes Zielobjekt zu übertragen. Dies kann eine zusätzliche Modalität der Lithotripsie darstellen, die dem Anwender noch mehr Flexibilität bei der Erfüllung einer bestimmten Aufgabe oder eines bestimmten Ziels in Bezug auf die Verkleinerung oder Beseitigung oder Umformung des Zielobjekts bietet.
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Im Allgemeinen kommt jeder Aktuator 185 in Betracht, der in der Lage ist, eine Kraft zwischen dem distalen Abschnitt der Laserfaser 140 und einem festen Bezugsrahmen, der durch das Endoskop 110 bereitgestellt wird, zu übertragen, allein oder optional in Kombination mit einem mechanischen Stabilisierungs- oder Positionierungstisch. Durch die Konfiguration des Aktuators 185 zur Fernsteuerung, zum Beispiel über den Controllerschaltkreis 120, kann eine solche laterale Positionierung oder Neupositionierung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 das Sub-Targeting mehrerer Stellen auf einem Zielobjekt ermöglichen, das sich in der Nähe eines distalen Endes des Endoskops 110 oder eines anderen Instruments befindet, ohne dass eine Neupositionierung eines solchen Endoskops 110 oder eines anderen Instruments erforderlich ist. Dies kann für den Benutzer von Vorteil sein, da er das Zielobjekt im Blick behalten kann, während ein solches Sub-Targeting dazu verwendet werden kann, eine gewünschte räumlich-zeitliche Reihe oder Abfolge von Laserpulsen an verschiedenen gewünschten Stellen des Zielobjekts abzugeben, einschließlich der Anpassung des Energieniveaus eines oder mehrerer einzelner Laserpulse. Auf diese Weise kann der Benutzer die gewünschte Energie an die gewünschten Stellen in einer gewünschten räumlichen oder zeitlichen Abfolge abgeben, was wiederum dazu beitragen kann, die Art und Weise zu bestimmen, wie das Zielobjekt letztendlich fragmentiert wird. Auf diese Weise können eine oder mehrere gewünschte Fragmentierungseigenschaften gefördert oder erreicht werden. Dies wiederum kann die Aufgaben oder Komplikationen nach der Fragmentierung verringern.
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Der Aktuator 185 kann als Scanner betrieben werden, um zum Beispiel die Vorderkante der Laserfaser 140 in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung oder einem anderen Steuersignal in einen Winkel oder eine Richtung zu lenken. Der Aktuator 185 kann derart gesteuert werden, dass er die Vorderkante 141 der Laserfaser 140 derart ausrichtet, dass Laserstrahlpulse entlang eines bestimmten räumlichen oder zeitlichen Musters emittiert werden (ohne dass das Endoskop 110 bewegt werden muss), was die Möglichkeit einschließt, die Energieintensität der Laserpulse einzustellen, zum Beispiel auf einer Puls-zu-Puls-Basis an einer oder mehreren solcher Sub-Targeting-Stellen innerhalb des räumlichen oder zeitlichen Musters. In einem Beispiel kann der Abstand zwischen solchen verfügbaren Sub-Targeting-Stellen gleich dem oder größer als der Durchmesser der Laserfaser 140 sein. In einem anderen Beispiel kann der Abstand zwischen solchen Sub-Targeting-Stellen kleiner sein als der Durchmesser der Laserfaser 140, so dass eine Überlappung der Pulse möglich ist, die von benachbarten Sub-Targeting-Positionen aus den mehreren verfügbaren Sub-Targeting-Stellen ausgegeben werden.
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Die Laserquelle 130 kann derart konfiguriert werden, dass sie über die Laserfaser 140 eine variierende Laserleistung in Richtung des Zielobjekts abgibt, zum Beispiel eine kontinuierliche Laserleistung mit niedriger Energie, zum Beispiel zum Zielen, oder eine pulsierende Laserleistung mit einstellbaren höheren Energien. In einem Beispiel können die anfängliche Positionierung des Endoskops 110 und das Targeting mit der Laserquelle 130 allein oder zusammen mit anderen Informationen verwendet werden. Solche anderen Informationen können zum Beispiel von einem Benutzer über eine Benutzerschnittstelle bereitgestellt werden, um eine oder mehrere Eigenschaften des räumlichen oder zeitlichen Musters des Sub-Targetings eines oder mehrerer Stellen des Zielsteins oder -objekts festzulegen. Zum Beispiel kann der Benutzer mit Hilfe des von der Laserquelle 130 gelieferten Ziellaserstrahls den Mittelpunkt des Zielsteins oder - Objekts auswählen. Solche Zielpositionsinformationen können von dem Controllerschaltkreis 120 aufgezeichnet und dazu verwendet werden, ein geeignetes räumliches oder räumlich-zeitliches Muster von Sub-Targeting an einer oder mehreren Stellen des Zielsteins oder -objekts zu initiieren, das zumindest teilweise auf dem anfänglichen Benutzer-Targeting der Mitte des Zielsteins oder -objekts basieren kann. Auf ähnliche Weise kann der Benutzer den von der Laserquelle 130 bereitgestellten Ziellaserstrahl dazu verwenden, die Zielmitte und eine oder mehrere Stellen am Rand des Zielsteins oder -objekts auszuwählen, und kann der Controllerschaltkreis 120 derartige Informationen aufzeichnen und diese Informationen dazu verwenden, ein geeignetes räumliches oder zeitliches Muster des Sub-Targetings einer oder mehrerer Stellen des Zielsteins oder -objekts zu erstellen, das zumindest teilweise auf einer solchen anfänglichen Benutzerzielbestimmung der Mitte und des Randes des Zielsteins oder -objekts basieren kann. Andere Benutzereingabedaten oder präoperative oder interoperative Bildgebungsdaten können dem Controllerschaltkreis 120 zur Verfügung gestellt werden, zum Beispiel über eine oder mehrere Benutzerschnittstellenvorrichtungen oder Sensoren, die Informationen über eine oder mehrere Eigenschaften des Zielsteins oder -objekts oder seiner Umgebung liefern können. Solche Informationen können von dem Controllerschaltkreis 120 dazu verwendet werden, zum Beispiel ein geeignetes räumliches oder räumlich-zeitliches Muster für das Sub-Targeting auf der Grundlage solcher ein- oder mehrdimensionalen Informationen auszuwählen. Eine solche Auswahl kann algorithmisch erfolgen, zum Beispiel durch Gewichtung oder Vermischung von Informationen, oder es können Techniken des maschinellen Lernens oder der künstlichen Intelligenz eingesetzt werden, zum Beispiel zur Auswahl eines geeigneten räumlichen oder räumlich-zeitlichen Musters von Sub-Targeting auf der Grundlage von Trainingsdaten mit anderen Zielsteinen oder -objekten oder Zielumgebungen, die ein oder mehrere ähnliche Merkmale aufweisen.
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1D veranschaulicht ein Beispiel, bei dem das System 100 eine optische Faser 140 enthalten kann, die einen distalen Abschnitt enthalten kann, etwa einen gebogenen Abschnitt oder eine andere außeraxiale Biegung 143 oder Kurve, die in einem Winkel zu einer zentralen oder anderen Längsachse des Endoskops 110 ausgerichtet sein kann. Die Biegung 143 kann allein oder zusammen mit der lateralen Positionierung durch den Aktuator 185 dazu verwendet werden, zum Beispiel eine oder mehrere Stellen innerhalb oder sogar außerhalb eines Bereichs anzuvisieren, der durch den Innendurchmesser (ID) des Arbeitskanals oder eines anderen Längskanals 145 oder eines anderen Lumens des Endoskops 110 definiert ist, durch den sich die Laserfaser 140 erstreckt. Zusätzlich oder alternativ kann der Aktuator 185 auch eine Drehfunktion aufweisen, um zum Beispiel den gebogenen distalen Abschnitt der Laserfaser 140 für das Sub-Targeting zu drehen. Der Aktuator 185 muss nicht vollständig an einem distalen Abschnitt des Endoskops 110 angeordnet sein. Stattdessen kann sich ein Abschnitt des Aktuators 185 am proximalen Griff 112 befinden, zum Beispiel zum Drehen oder Vibrieren der Laserfaser 140, um eine gewünschte Ausrichtung eines gebogenen oder geraden distalen Abschnitts der Laserfaser 140 zu erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann der Aktuator 185 optional eine Biegebetätigung enthalten, um zum Beispiel die Biegung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 für das Sub-Targeting einzustellen, zum Beispiel elektromagnetisch, elektrostatisch, piezoelektrisch oder auf andere Weise, wie hier erläutert. Die Sub-Targeting-Stellen, die Sub-Targeting-Peripherie oder beides können zusätzlich oder alternativ durch eine oder mehrere der folgenden Betätigungen gesteuert werden: Rotation, Biegung oder laterale Betätigung. Diese Art der Betätigung kann während des Laser-Targetings (z. B. kontinuierliche Welle) oder der Laserbehandlung (z. B. gepulst), wie hierin erläutert, nützlich sein und muss keine Bewegung des Endoskops 110 oder der Laserquelle 130 erfordern.
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1E und 1G zeigen ein Beispiel des Systems 100, bei dem die Laserfaser 140 in Bezug auf das distale Ende des Endoskops 110 in Längsrichtung axial in verschiedene Positionen verschoben werden kann. Wie in 1E und 1F gezeigt, kann eine solche axiale Verschiebung der Laserfaser 140 eine axiale Längsverschiebung (z. B. Gleiten) in Bezug auf den Aktuator 185 enthalten. Dadurch kann der Aktuator 185 innerhalb des Endoskops 110 verbleiben, um zum Beispiel die laterale Positionierung oder Neupositionierung der Laserfaser 140 zu ermöglichen, während gleichzeitig die Freiheit besteht, die Laserfaser 140 in axialer Richtung neu zu positionieren, zum Beispiel indem sie aus einem distalen Ende des Arbeitskanals oder eines anderen Lumens des Endoskops 110 herausragt, oder indem sie zurückgezogen wird, um mit dem Arbeitskanal oder einem anderen Längskanal 145 oder Lumen des Endoskops 110 gleich zu sein oder leicht in diesen hineingezogen zu werden. Unabhängig von der axial verschobenen Position der distalen Fläche 141 der Laserfaser 140 kann die Laserfaser 140 weiterhin lateral in Bezug auf den Längskanal 145 oder einen anderen festen Bezugsrahmen des Endoskops 110 einstellbar sein. Die laterale Positionierung des distalen Abschnitts der Laserfaser 140 kann aus mehreren verfügbaren lateralen Positionen ausgewählt werden (wie z. B. durch das gepunktete Gitter in 1B gezeigt). Die laterale Bewegung der Laserfaser 140 kann ohne Bewegung des Endoskops 110 oder der Laserquelle 130 durchgeführt werden. 1E zeigt ein Beispiel, bei dem die distale Fläche 141 der Laserfaser 140 in Längsrichtung verschoben und so positioniert werden kann, dass sie aus dem Endoskop 110 heraus und in den Körper hineinragt, um zum Beispiel die Laserfaser 190 an der gewünschten Behandlungsstelle zu positionieren.
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In einigen Beispielen kann mehr als ein Aktuator dazu verwendet werden, verschiedene Bewegungen der Laserfaser 140 auszulösen und zu steuern. 1G veranschaulicht ein Beispiel für das System 100, das zwei separate Aktuatoren im Endoskop umfasst. Im dargestellten Beispiel kann ein erster Aktuator 185A eine axiale Längsverschiebung der Laserfaser 140 steuern, und ein anderer zweiter Aktuator 185B kann eine laterale Positionierung der Laserfaser 140 steuern.
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1H und 1I zeigen Beispiele für das System 100, das ein vom Ziel reflektiertes Rückkopplungssignal dazu verwendet, die Position der Laserfaser 140 in Bezug auf ein distales Ende des Endoskops 110 zu steuern und anzupassen. Das Rückkopplungssignal kann als Reaktion auf die elektromagnetische Strahlung des Ziels (z. B. das Licht 170) erzeugt werden. In 1H befindet sich das Ziel im Blickfeld einer endoskopischen Kamera oder einer bildgebenden Vorrichtung 125 durch den optischen Pfad 160. Als Reaktion auf die elektromagnetische Strahlung des Ziels kann das vom Ziel reflektierte Signal von der endoskopischen Kamera oder der bildgebenden Vorrichtung 125 erfasst werden. Die bildgebenden Daten des Ziels können über den optischen Pfad 160 an einen Rückkopplungsanalysator 182 übertragen werden. Der Rückkopplungsanalysator 182 kann ein Spektrometer enthalten, das derart konfiguriert ist, dass es eine oder mehrere spektroskopische Eigenschaften aus den bildgebenden Daten erzeugt. Der Controllerschaltkreis 120 kann die Lasereinstellungen der Laserquelle 130 anhand der einen oder mehreren spektroskopischen Eigenschaften anpassen. Der Rückkopplungsanalysator 182 kann zusätzlich einen Abstand zwischen dem distalen Ende der Laserfaser 140 und dem Ziel berechnen. Der Controllerschaltkreis 120 kann den Aktuator 185 steuern, um die Position des distalen Endes der Faser basierend auf dem berechneten Abstand zwischen dem distalen Ende der Laserfaser 140 und dem Ziel einzustellen. Überschreitet der berechnete Abstand zum Beispiel einen gewünschten Laserschussbereich (innerhalb einer bestimmten Spanne), kann der Controllerschaltkreis 120 ein Steuersignal erzeugen, um den Aktuator 185 derart zu steuern, dass er die Laserfaser 140 in Richtung des Ziels verschiebt, bis das distale Ende der Faser in Bezug auf das Ziel den Laserschussbereich erreicht. In einigen Beispielen können spektroskopische Informationen des Ziels aus dem Rückkopplungsanalysator 182 von dem Controllerschaltkreis 120 dazu verwendet werden, die Bewegung und Position der Laserfaser 140 über den Aktuator 185 zu bestimmen.
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Zusätzlich zu oder anstelle der Übertragung eines bildgebenden Signals über den optischen Pfad 160 kann in einigen Beispielen das vom Ziel reflektierte Signal erfasst und über einen separaten optischen Pfad übertragen werden. In 1I kann die Laserfaser 140 dazu verwendet werden, Laserstrahlen auf das Ziel zu richten und spektroskopische Daten des Ziels zurück an den Rückkopplungsanalysator 182 zu übermitteln. Ein optischer Verteiler 183 kann das reflektierte Rückkopplungssignal an den Rückkopplungsanalysator 182 weiterleiten. Der Rückkopplungsanalysator 182 kann eine oder mehrere spektroskopische Eigenschaften aus dem spektroskopischen Signal erzeugen, und der Controllerschaltkreis 120 kann die Lasereinstellungen der Laserquelle 130 anhand der einen oder der mehreren spektroskopischen Eigenschaften anpassen. Ähnlich wie oben in 1H beschrieben, kann der Rückkopplungsanalysator 182 zusätzlich einen Abstand zwischen dem distalen Ende der Laserfaser 140 und dem Ziel berechnen. Der Controllerschaltkreis 120 kann den Aktuator 185 steuern, um die Position des distalen Faserendes auf der Grundlage des berechneten Abstands einzustellen, optional zusammen mit den spektroskopischen Informationen des Ziels aus dem Rückkopplungsanalysator 182.
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2 veranschaulicht ein Beispiel für Abschnitte eines Systems 200, ähnlich dem System 100, bei dem die Laserquelle 130 eine Kombination aus zwei Laserquellen enthalten kann, wie z. B. eine Behandlungslaserquelle 210, die einen Behandlungslaserstrahl (z. B. gepulst, höhere Energie) liefern kann, und eine Ziellaserquelle 220, die einen Abzielungsstrahl (z. B. kontinuierliche Welle, niedrigere Energie) liefern kann. Der Behandlungsstrahl 210 kann Laserpulse mit einstellbarer oder variabler Energie enthalten. Zum Beispiel können Pulse mit geringerer Energie dazu verwendet werden, zunächst Risse auf einer Zieloberfläche eines Steins oder eines anderen Ziels zu bilden, zum Beispiel nach einem gewünschten oder vorgegebenen räumlichen oder zeitlichen Muster. Dann können ein oder mehrere Pulse mit höherer Energie dazu verwendet werden, den Stein oder ein anderes Ziel zu zertrümmern, so dass eine Tendenz zur Zertrümmerung entlang der zuvor festgelegten Risse besteht. Auf diese Weise kann die Morphologie der entstehenden Fragmente besser kontrolliert werden.
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In einem Beispiel kann der Behandlungsstrahl anstelle oder zusätzlich zur Ausgabe von Laserpulsen mit einstellbarer oder variabler Energie Laserenergie enthalten, die mit variabler Spitzenleistung ausgegeben werden kann. Anstatt Laserenergie mit einer bestimmten Pulsbreite und konstanter Amplitude abzugeben, kann zum Beispiel die Pulsbreite um einen Faktor erhöht und die Amplitude um denselben Faktor verringert werden, so dass dieselbe Menge an Laserenergie mit einer anderen Leistung ausgegeben werden kann. Variable Energie und variable Leistung können zusammen oder getrennt in einer Folge von Laserpulsen verwendet werden, die nach einem gewünschten räumlich-zeitlichen Muster auf einen Zielbereich ausgegeben werden können. Zum Beispiel kann eine niedrige Spitzenleistung mit langer Pulsbreite dazu beitragen, organische oder anorganische Substanzen in einem Zielstein zu verdampfen (z. B. kann bei Kalziumoxalat-Monohydratkristallen die Ausgabe von Laserenergie bei einer niedrigeren Temperatur dazu beitragen, dass die Energie in eine größere Tiefe eindringt), um derart den thermischen Abbau des Zielsteins zu beschleunigen. Nach der Ausgabe von Laserenergie mit geringerer Spitzenleistung (z. B. mit langer Pulsbreite) kann die Laserenergie dann mit höherer Spitzenleistung und kürzerer Pulsbreite ausgegeben werden, um einen Wärmegradienten im Zielstein zu erzeugen, falls gewünscht.
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3 veranschaulicht ein räumlich-zeitliches Diagramm 300 der Verwendung einer räumlich-zeitlichen Abfolge von Laserpulsen mit unterschiedlicher Pulsenergie oder - leistung, die zum Beispiel Laserpulse mit niedrigerer Energie 310 und Laserpulse mit höherer Energie 320 enthalten können. In 3 stellt die Abfolge die Zeit in X-Richtung des Graphen dar, ist aber auch mit den Stellen „A“ und „B“ auf dem Stein oder einem anderen Ziel versehen. In diesem Beispiel befindet sich die Stelle „A“ in oder nahe der Mitte des Steins oder eines anderen Ziels und die Stelle „B“ in oder nahe des Randes des Steins oder eines anderen Ziels. Die zwischen den Stellen „A“ und „B“ ausgegebenen Laserpulse stellen Pulse dar, die ausgegeben werden, wenn die Laserfaser 140 von der Stelle „A“ zur Stelle „B“ bewegt wird oder wenn die Laserfaser 140 von der Stelle „B“ zur Stelle „A“ bewegt wird, etwa unter Verwendung des Aktuators 185. Die niedrigeren Energiepulse 310 können so gewählt werden, dass ein Riss im Zielstein entsteht, ohne dass der Zielstein zersplittert. So können in 3 solche Pulse mit niedrigerer Energie 310, beginnend an der Stelle „A“ in Richtung der Mitte des Steins, dann weiter in Richtung der Stelle „B“ in Richtung des Randes des Steins und dann zurück in Richtung der Stelle „A“ in der Mitte des Steins ausgegeben werden, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Puls mit höherer Energie 320 in einem ersten Versuch, den Zielstein zu fragmentieren, ausgegeben werden kann. Wenn eine solche Fragmentierung durch den Puls mit höherer Energie 320 nicht erfolgreich ist, können weitere Pulse mit niedrigerer Energie 310 ausgegeben werden, die von Stellen in Richtung der Mitte des Steins zu einer Stelle „B“ in Richtung des Randes des Steins verlaufen und dann zu einer Stelle „A“ in der Mitte des Steins zurückkehren, wobei zu diesem Zeitpunkt ein weiterer Puls mit höherer Energie 320 in einem zweiten Versuch den Zielstein zu fragmentieren ausgegeben werden kann. Weitere Iterationen sind ebenfalls möglich. Die gleiche oder eine andere Position „B“ in Richtung des Randes des Steins kann für die verschiedenen Iterationen verwendet werden, wobei unterschiedliche Stellen „B“ in verschiedenen Iterationen mehrere Risse entlang solcher Pfade von Stelle „A“ zu solchen unterschiedlichen peripheren Stellen „B“ erzeugen. Es kann bevorzugt werden, den höheren Energiepuls 320 nur in Richtung der Mitte des Steins dazu zu verwenden, die Wirkung der höheren Energiepulse 320 auf das nahe gelegene Gewebe zu minimieren. Das in 3 gezeigte räumlich-zeitliche Muster ist ein anschauliches Beispiel für ein solches Muster, das z. B. mit dem Aktuator 185 erzielt werden kann, der zum Beispiel mit dem Controllerschaltkreis 120 ferngesteuert werden kann, wie vorstehend erläutert.
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4A - 4D zeigen Beispiele für räumliche oder räumlich-zeitliche Muster, wie sie mit dem Aktuator 185 erzielt werden können, wie sie mit dem Controllerschaltkreis 120 ferngesteuert werden können, ohne dass eine Neupositionierung des Endoskops 110 durch den Benutzer erforderlich ist. Wie hier erläutert, kann eine solche laterale Positionierung der Laserfaser 140 mit einer Rotationspositionierung einhergehen, um zum Beispiel ein Sub-Targeting entsprechend den Polarkoordinaten zu ermöglichen.
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In 4A können Laserpulse mit niedrigerer Energie von einer peripheren Stelle „B“ an des Randes des Zielsteins B ausgehen und entlang eines spiralförmigen Pfades 410 zu einer zentralen Stelle „A“ geleitet werden, an der ein Puls mit höherer Energie ausgegeben werden kann, um zu versuchen, den vorgespaltenen oder vorgeschwächten Zielstein nach seiner Behandlung durch die Pulse mit niedrigerer Energie zu fragmentieren. Es sind mehrere Iterationen möglich, wie hierin erläutert, und es können optional auch eine oder mehrere Energie- oder Leistungsstufen variiert werden.
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In 4B können Laserpulse mit niedrigerer Energie von einer peripheren Stelle „B“ ausgehend entlang eines spiralförmigen Pfades 420 ausgegeben werden. Ein Laserpuls „A“ mit höherer Energie kann an oder in der Nähe einer zentralen Stelle „A“ des Zielsteins aufgebracht werden, entweder auf einem anfänglichen Weg oder nach Abschluss des spiralförmigen Pfades. Weitere Iterationen sind möglich, wie hierin erläutert, zum Beispiel kann an oder in der Nähe des gleichen oder einer anderen peripheren Stelle „B“ begonnen werden, wie auch optional eine oder mehrere Energie- oder Leistungsstufen variiert werden können.
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In 4C können Laserpulse mit niedrigerer Energie von einer peripheren Stelle „B“ ausgehend entlang eines „sternförmigen“ Pfades aus linearen Segmenten ausgegeben werden, zum Beispiel von der peripheren Stelle „B“ zur peripheren Stelle „C“ zur peripheren Stelle „D“ zur peripheren Stelle „E“ zur peripheren Stelle „F“ zur peripheren Stelle „B“. Danach wird ein Laserpuls mit höherer Energie ausgegeben und in Richtung der zentralen Stelle „A“ ausgerichtet.
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In 4D können Laserpulse mit geringerer Energie von einer peripheren Stelle „B“ ausgehend in einem Zickzackmuster 440 über den Zielstein ausgegeben werden. Dann kann ein Laserpuls mit höherer Energie ausgegeben und auf eine zentrale Stelle „A“ gerichtet werden. Weitere Iterationen sind möglich, wie hierin erläutert, zum Beispiel kann an oder in der Nähe des gleichen oder einer anderen peripheren Stelle „B“ begonnen werden, wie auch optional eine oder mehrere Energie- oder Leistungsstufen variiert werden können.
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In der vorstehenden Beschreibung wurde der Schwerpunkt auf einen Anwendungsfall gelegt, bei dem die Lithotripsie über ein endoskopisches Instrument erfolgt. Die vorliegenden Techniken können jedoch auch mit anderen minimal-invasiven Instrumenten (z B. Laparoskop, Arthroskop o. ä.) oder sogar mit einer Sonde in der offenen Chirurgie angewendet werden. Das vorliegende Laser-Sub-Targeting, bei dem die Führungsvorrichtung nicht bewegt werden muss, kann auch bei anderen medizinischen Behandlungstechniken als der Lithotripsie, in der Laserchirurgie oder bei anderen Anwendungen, die eine gezielte Ausgabe von Laserenergie erfordern, eingesetzt werden. Das Ziel kann nicht nur ein Nieren-, Gallen- oder Gallenblasenstein oder ein anderer Stein sein, sondern auch Knochen, Knorpel oder anderes Hart- oder Weichgewebe.
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In einem Beispiel für eine Gewebeablation, bei der das Ziel Gewebe enthält, das ablatiert oder koaguliert werden soll, kann anstelle eines Zielsteins ein gewünschtes räumlich-zeitliches Muster die Bereitstellung von fester oder variabler Energie, fester oder variabler Leistung oder fester oder variabler Wellenlänge der Laserenergie von einer oder mehreren Laserquellen, zum Beispiel in pulsierender, kontinuierlicher Wellenform oder auf andere Weise, enthalten, um zum Beispiel das Schneiden oder die Koagulation zu fördern oder um ein Gleichgewicht oder eine andere Koordinierung zwischen diesen beiden oder anderen Zielen zu erreichen.
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Die vorstehende ausführliche Beschreibung enthält Verweise auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeführt 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 denken aber 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 Abwandlung 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 hier gezeigte oder beschriebene Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon).
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Im Falle widersprüchlicher Verwendungen zwischen diesem Dokument und den durch Verweis einbezogenen Dokumenten ist die Verwendung in diesem Dokument maßgeblich.
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In diesem Dokument werden die Begriffe „ein/eine“ oder „ein“, wie in Patentdokumenten üblich, dazu verwendet, eines oder mehr als eines einzuschließen, unabhängig von allen anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In diesem Dokument bezieht sich der Begriff „oder“ auf ein nicht ausschließendes „oder“, d. h. „A oder B“ schließt „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ ein, sofern nicht anders angegeben. In diesem Dokument werden die Ausdrücke „enthaltend“ und „in denen“ einfach als deutsche Entsprechungen der jeweiligen Begriffe „umfassend“ und „wobei“ verwendet. In den folgenden Ansprüchen sind die Begriffe „enthaltend“ und „umfassend“ zudem offen formuliert, d. h. ein System, eine Vorrichtung, ein Gegenstand, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Verfahren, das Elemente enthält, die zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgelisteten Elementen enthalten sind, fällt dennoch in den Anwendungsbereich dieses Anspruchs. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erster“, „zweiter“, „dritter“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen an ihre Gegenstände stellen. Die vorstehende Beschreibung dient der Veranschaulichung und ist nicht einschränkend. So können die vorstehend beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) auch in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, wie ein Fachmann nach Durchsicht der vorstehenden Beschreibung weiß. Die Zusammenfassung soll es dem Leser ermöglichen, sich schnell über die Art der technischen Offenbarung zu informieren. Sie wird mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche herangezogen wird. Außerdem können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengefasst werden, um die Offenlegung zu vereinfachen. Dies sollte nicht derart ausgelegt werden, 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 eigene Ausführungsform darstellt, und es wird in Betracht gezogen, dass diese Ausführungsformen miteinander in verschiedenen Kombinationen oder Abwandlungen kombiniert werden können. Der Umfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang der Äquivalente, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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