(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-17
(54)【発明の名称】組織安全のための選択的レーザ発射
(51)【国際特許分類】
A61B 1/045 20060101AFI20221007BHJP
A61B 1/00 20060101ALI20221007BHJP
【ＦＩ】
A61B1/045 616
A61B1/00 621
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022507456
(86)(22)【出願日】2020-08-04
(85)【翻訳文提出日】2022-03-29
(86)【国際出願番号】 US2020044867
(87)【国際公開番号】W WO2021026142
(87)【国際公開日】2021-02-11
(31)【優先権主張番号】62/882,837
(32)【優先日】2019-08-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/017,450
(32)【優先日】2020-04-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500498763
【氏名又は名称】ジャイラス エーシーエムアイ インク ディー／ビー／エー オリンパス サージカル テクノロジーズ アメリカ
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ブケソヴ セルゲー エイ
(72)【発明者】
【氏名】シュナッケンベルグ レイチェル ディ
(72)【発明者】
【氏名】シェルトン クルト ジー
(72)【発明者】
【氏名】タルボット ブライアン エム
【テーマコード（参考）】
4C161
【Ｆターム（参考）】
4C161CC06
4C161DD03
4C161FF46
4C161JJ09
4C161JJ11
4C161LL02
4C161LL03
(57)【要約】
異なる組成を有する異なる構造タイプをインビボで識別し、それに応じて医療手順において外科的レーザ出力を調節するシステム、装置、及び方法が開示される。例示的なレーザ治療システムは、身体内の標的に送達するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザシステムと、光源によって生成された電磁放射に応じて標的から反射された信号を受取り、反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されたコントローラ回路と、を備えている。コントローラ回路は、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの組成を有する組織タイプ又は結石タイプ等の複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別し得る。レーザシステムは、標的識別に基づく動作モードで動作するように制御され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気外科治療システムであって、被術者の身体内の標的に送達するための電気外科エネルギを生成するように構成された電気外科エネルギシステムと、
コントローラ回路であって、
光源によって生成された電磁放射に応じて前記標的から反射された信号を受取るステップと、
前記受取られた反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成するステップと、
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして前記標的を識別するステップと、
前記標的の前記識別に基づいて前記電気外科エネルギシステムの動作モードを決定するステップであって、前記動作モードは、前記電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は前記電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、決定するステップと、
を行うように構成されたコントローラ回路と、
を備える電気外科治療システム。
【請求項2】
前記電気外科エネルギシステムは、前記被術者の前記身体内の前記標的に送達するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザシステムを含み、前記エネルギパラメータ設定は、レーザパラメータ設定を含む、請求項１に記載の電気外科治療システム。
【請求項3】
前記コントローラ回路は、 前記受取られた反射信号を使用して、反射率スペクトルを生成するステップであって、前記反射率スペクトルは、複数の波長にわたる反射率強度を表す、生成するステップと、
前記反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出することを含む、１つ又は複数の分光特性を生成するステップであって、前記スペクトル特徴は、
特定の波長での反射率強度、
２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、又は
前記反射率スペクトルの図形表現の図形特徴
を含む、生成するステップと、
を行うように構成される、請求項２に記載の電気外科治療システム。
【請求項4】
前記コントローラ回路は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、結石構造又は解剖学的構造のうちの１つとして前記標的を識別するように構成されている、請求項３に記載の電気外科治療システム。
【請求項5】
前記コントローラ回路は、 前記１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、
前記標的の前記分類された結石タイプに基づいて前記レーザシステムのためのレーザパラメータ設定を調整するステップと、
前記調整されたレーザパラメータ設定に従って前記分類された結石タイプの前記標的にレーザビームを送達するために、前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を行うように構成されている、請求項３又は４に記載の電気外科治療システム。
【請求項6】
前記コントローラ回路は、腎臓結石タイプの１つとして前記標的を分類するように構成され、前記腎臓結石タイプは、リン酸カルシウム（ＣａＰ）結石、
リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）結石、
１水和物シュウ酸カルシウム（ＣＯＭ）結石、
コレステロールベース結石、
２水和物シュウ酸カルシウム（ＣＯＤ）結石、又は
尿酸（ＵＡ）結石
のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の電気外科治療システム。
【請求項7】
前記コントローラ回路は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、前記標的の前記分類された組織タイプに基づいて前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を行うように構成された、請求項３～６のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項8】
前記コントローラ回路は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、治療領域又は非治療領域として前記標的を分類するステップと、
前記治療領域にレーザビームを送達するため、及び前記非治療領域へのレーザビームの送達を保留するために、前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を行うように構成されている、請求項７に記載の電気外科治療システム。
【請求項9】
前記コントローラ回路は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、正常組織又は癌性組織として前記標的を分類するステップと、
前記分類された癌性組織の前記標的にレーザビームを送達するために、及び前記標的が正常組織として分類された場合にレーザビームの送達を保留するために、前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を行うように構成されている、請求項７に記載の電気外科治療システム。
【請求項10】
前記コントローラ回路は、前記標的が結石構造として識別された場合の第１動作モード、前記標的が解剖学的構造として識別された場合の第２動作モード、又は前記標的が解剖学的構造及び結石構造のいずれでもないと識別された場合の第３動作モードのうちの１つを含む前記電気外科エネルギシステムの前記動作モードを決定するように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項11】
前記レーザシステムに結合された内視鏡を備え、前記内視鏡は、前記コントローラ回路と、前記レーザビーム、前記標的から反射された信号、又は前記光源によって生成された電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路と、を含む、請求項２～９のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項12】
前記コントローラ回路は、前記１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、前記標的と前記少なくとも１つの光学経路の遠位端との間の距離を計算するステップと、
（１）前記標的が治療構造タイプとして識別される場合、及び（２）前記計算された距離が、指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、前記標的に前記レーザビームを送達することを含む前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を行うように構成されている、請求項１１に記載の電気外科治療システム。
【請求項13】
前記少なくとも１つの光学経路は、前記標的から反射された前記信号を前記コントローラ回路に結合された分光センサまで伝送するように構成された第１光学経路を含む、請求項１１又は１２に記載の電気外科治療システム。
【請求項14】
前記第１光学経路は、前記レーザビームを前記標的に伝送するように更に構成されている、請求項１３に記載の電気外科治療システム。
【請求項15】
前記第１光学経路は、前記光源から前記標的まで前記電磁放射を伝送するように更に構成されている、請求項１３又は１４に記載の電気外科治療システム。
【請求項16】
前記少なくとも１つの光学経路は、前記第１光学経路とは別の第２光学経路を含み、前記第２光学経路は、前記標的まで前記レーザビームを伝送するように構成されている、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項17】
前記コントローラ回路は、前記少なくとも１つの光学経路の外径に関する情報を更に使用して、前記１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されている、請求項１１～１６のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項18】
前記コントローラ回路は、前記内視鏡に対する前記少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度に関する情報を更に使用して、前記１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されている、請求項１１～１７のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項19】
前記光源によって生成された前記電磁放射は、紫外波、可視光波、又は赤外波のうちの１つ又は複数を含む、 請求項１～１８のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項20】
前記制御回路は、前記標的構造を照明する前記電磁放射に応じて前記標的から反射された前記信号を感知するように構成された分光センサに結合され、前記分光センサは、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光器、
ラマン分光器、
ＵＶ－ＶＩＳ分光器、
ＵＶ－ＶＩＳ－ＩＲ分光計、又は
蛍光分光器
のうちの１つ又は複数を含む、請求項１～１９のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項21】
前記制御回路は、前記標的構造を照明する前記電磁放射に応じて前記標的から反射された前記信号を感知するように構成された撮像センサに結合されている、請求項１～２１のいずれか１項に記載の電気外科治療システム。
【請求項22】
電気外科エネルギシステムを制御して、被術者の身体内の標的に電気外科エネルギを送達する方法であって、前記方法は、光源によって生成された電磁放射によって前記標的を照明するステップと、
コントローラ回路に結合された分光センサを介して、前記電磁放射に応じて前記標的から反射された信号を感知するステップと、
前記感知された反射信号を使用して、前記コントローラ回路を介して、１つ又は複数の分光特性を生成するステップと、
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、前記コントローラ回路を介して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして前記標的を識別するステップと、
前記制御回路を介して、前記標的の前記識別に基づく動作モードで電気外科エネルギシステムを動作させるための制御信号を生成するステップであって、前記動作モードは、前記電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は前記電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項23】
前記制御信号は、前記標的の前記識別に基づく動作モードでレーザシステムを動作させるように生成され、前記動作モードは、レーザビームの送達若しくは送達保留、又は前記レーザシステムのためのレーザパラメータ設定を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記感知された反射信号を使用して、反射率スペクトルを生成するステップを含み、前記反射率スペクトルは、複数の波長にわたる反射率強度を表し、１つ又は複数の分光特性を生成するステップは、前記反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出することを含み、前記スペクトル特徴は、特定波長での反射強度、
２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、又は
前記反射率スペクトルの図形表現の図形特徴
を含む、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項25】
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、前記標的の前記分類された結石タイプに基づいて前記レーザシステムのためのレーザパラメータ設定を調整するステップと、
前記調整されたレーザパラメータ設定に従って、前記分類された結石タイプの前記標的にレーザビームを送達するために前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項26】
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、 前記標的の前記分類された組織タイプに基づいて前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を更に含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項27】
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、治療領域又は非治療領域として前記標的を分類するステップと、前記治療領域にレーザビームを送達するために、及び前記非治療領域へのレーザビームの送達を保留するために、前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、正常組織又は癌性組織として前記標的を分類するステップと、前記分類された癌性組織の前記標的にレーザビームを送達するために、及び前記標的が正常組織として分類された場合にレーザビームの送達を保留するために、前記レーザシステムへの制御信号を生成するステップと、
を含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項29】
前記電気外科エネルギシステムの前記動作モードを決定することは、前記標的が結石構造として識別される場合の第１動作モード、前記標的が解剖学的構造として識別される場合の第２動作モード、又は前記標的が解剖学的構造及び結石構造のいずれとしても識別されない場合の第３動作モードのうちの１つを含む、請求項２３～２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項30】
前記１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、前記標的と、内視鏡に関連した光学経路の遠位端との間の距離を計算するステップと、（１）前記標的が治療構造タイプとして識別された場合、及び（２）前記計算された距離が、指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、前記標的に前記レーザビームを送達することを含む前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を更に含む、請求項２３～２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項31】
前記１つ又は複数の分光特性を生成するステップは、内視鏡に関連した、及び前記レーザビーム、前記標的から反射された前記信号、若しくは前記光源によって生成された前記電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路に関する幾何学形状及び配置情報を使用することを含み、前記幾何学形状及び配置情報は、前記少なくとも１つの光学経路の外径、又は前記内視鏡に対する前記少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３～３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項32】
命令を含む少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体であって、前記命令は、機械の１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、前記機械に動作を実行させ、前記動作は、光源によって生成された電磁放射によって被術者の身体内の標的を照明するステップと、
前記電磁放射に応じて前記標的から反射された信号を受取るステップと、
前記反射信号を使用して、１つ又は複数の分光特性を生成するステップと、
前記１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして前記標的を識別するステップと、
前記標的の前記識別に基づく動作モードで電気外科エネルギシステムを動作させるための制御信号を生成するステップであって、前記動作モードは、電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は前記電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、生成するステップと、
を含む、少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項33】
前記制御信号は、前記標的の識別に基づく動作モードでレーザシステムを動作させるために生成され、前記動作モードは、レーザビームの送達若しくは送達保留、又は前記レーザシステムのためのレーザパラメータ設定を含む、請求項３２に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項34】
前記命令は、前記機械に動作を実行させ、前記動作は、前記受取られた反射信号を使用して、複数の波長にわたる反射率強度を表す反射率スペクトルを生成することを更に含み、１つ又は複数の分光特性を生成する前記動作は、１つ又は複数のスペクトル特徴から前記反射率スペクトルを抽出することを含み、前記スペクトル特徴は、
特定の波長での反射率強度、
２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、又は
前記反射率スペクトルの図形表現の図形特徴
を含む、請求項３２又は３３に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項35】
複数の構造タイプのうちの１つとして前記標的を識別する前記動作は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、結石構造又は解剖学的構造のうちの１つとして前記標的を識別することを含む、請求項３２～３４のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項36】
前記命令は、前記機械に動作を実行させ、前記動作は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、
前記標的の前記分類された結石タイプに基づいて、前記電気外科エネルギシステムのためのレーザパラメータ設定を調整するステップと、
前記調整されたレーザパラメータ設定に従って、前記分類された結石タイプの前記標的にレーザビームを送達するために前記電気外科エネルギシステムへの制御信号を生成するステップと、
を更に含む、請求項３２～３５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項37】
前記命令は、前記機械に動作を実行させ、前記動作は、前記１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして前記標的を分類するステップと、
前記標的の前記分類された組織タイプに基づいて、前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を更に含む、請求項３２～３６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項38】
前記命令は、前記機械に動作を実行させ、前記動作は、前記１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、前記標的と、内視鏡に関連した光学経路の遠位端との間の距離を計算するステップと、
（１）前記標的が治療構造タイプとして識別される場合、（２）前記計算された距離が指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、前記標的に前記レーザビームを送達することを含む前記レーザシステムの動作モードを決定するステップと、
を更に含む、請求項３２～３７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【請求項39】
前記１つ又は複数の分光特性を生成する前記動作は、内視鏡に関連した、及び前記レーザビーム、前記標的から反射された前記信号、若しくは前記光源によって生成された前記電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路に関する幾何学形状及び配置情報を使用することを含み、前記幾何形状及び配置情報は、前記少なくとも１つの光学経路の外径、又は前記内視鏡に対する前記少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２～３８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（優先権の主張）
本出願は、２０１９年８月５日に出願された米国仮特許出願第６２／８８２，８３７号、及び２０２０年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／０１７，４５０号の優先権の利益を主張し、これらの出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年８月５日に出願された米国仮特許出願第６２／８８２，８３７号、及び２０２０年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６３／０１７，４５０号の優先権の利益を主張し、これらの出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本文書は、概してレーザ手術システムに関し、より具体的には、組織安全を維持しながら、標的に選択的に外科用レーザを適用するためのレーザ内視鏡検査システムに関する。
【背景技術】
【0003】
典型的には、内視鏡が使用されて患者の内部位置へのアクセスを提供することにより、医師は視覚的アクセスが提供される。いくつかの内視鏡が低侵襲手術において使用されることにより、患者の身体から欠陥のある組織又は異物を除去する。例えば、腎盂尿管鏡が臨床医によって腎臓系の検査に使用されることにより、直接的な視覚制御下での様々な手順を実行する。経皮的腎摘出術（ＰＣＮＬ）手順では、腎盂尿管鏡が患者の側腹部を通して腎盂内に配置される。例えば、泌尿器系、胆嚢、鼻孔、胃腸管、胃、又は扁桃腺等を含む身体の様々な領域からの結石又は塊が、可視化されて摘出され得る。
【0004】
レーザ又はプラズマシステムが、軟組織又は硬組織等の様々な標的治療領域に外科用レーザエネルギを送達するために使用されてきた。レーザ療法の例としては、切除、凝固、気化、断片化等が挙げられる。砕石術適用では、レーザが、腎臓、胆嚢、尿管内、別の結石形成領域中の結石構造を破壊する、又は大きい結石をより小さい断片に切除するために使用されてきた。内視鏡レーザ療法では、レーザが、標的治療構造（例えば、結石又は癌性組織）にのみ適用され、そして意図しないレーザ照射から非治療組織を免れさせることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本文書は、レーザ内視鏡検査手順等の医療手順中に、インビボで異なる組成を有する様々な組織又は結石タイプを識別し、そして識別された組織又は結石タイプに従って療法を自動的に調整するシステム、デバイス、及び方法を説明する。例示的な電気外科治療システムは、被術者の身体内の標的に送達するための電気外科エネルギを生成するように構成された電気外科エネルギシステムと、光源によって生成された電磁放射に応じて標的から反射された信号を受取り、反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されたコントローラ回路と、を備えている。コントローラ回路は、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別し、そして標的の識別に基づいて電気外科エネルギシステムの動作モードを決定し得る。一例では、制御回路は、電気外科エネルギシステムを制御して、結石タイプ又は癌性組織等の関心の特定タイプの標的に向かって電気外科エネルギを送達し、そして分類された組織タイプ又は結石タイプに基づいてレーザ設定を調整してもよい。
【0006】
例１は、電気外科治療システムであり、該システムは、被術者の身体内の標的に送達するための電気外科エネルギを生成するように構成された電気外科エネルギシステムと、コントローラ回路であって、光源によって生成された電磁放射に応じて標的から反射された信号を受取ること、受取られた反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成すること、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別すること、及び標的の識別に基づいて電気外科エネルギシステムの動作モードを決定することであって、動作モードは、電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、決定すること、を行うように構成されたコントローラ回路と、を備えている。
【0007】
例２では、例１の主題は任意選択で、電気外科エネルギシステムが、被術者の身体内の標的に送達するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザシステムを含み、エネルギパラメータ設定は、レーザパラメータ設定を含むことを含む。
【0008】
例３では、例２の主題は任意選択で、コントローラ回路が、受取られた反射信号を使用して反射率スペクトルを生成することであって、反射率スペクトルは、複数の波長にわたる反射率強度を表す、生成すること、及び反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出することを含む１つ又は複数の分光特性を生成することであって、スペクトル特徴は、特定の波長での反射率強度、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、或いは反射率スペクトルの図形表現の図形特徴を含む、生成すること、を行うように構成されたコントローラ回路と、を含むことを含む。
【0009】
例４では、例３の主題は任意選択で、コントローラ回路が、１つ又は複数の分光特性を使用して、結石構造又は解剖学的構造のうちの１つとして標的を識別するように構成されていることを含む。
【0010】
例５では、例３～４のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路は、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された結石タイプに基づいてレーザシステムのためのレーザパラメータ設定を調整することと、調整されたレーザパラメータ設定に従って、分類された結石タイプの標的にレーザビームを送達するために、レーザシステムへの制御信号を生成することと、を行うように構成されていることを含む。
【0011】
例６では、例５の主題は任意選択で、コントローラ回路が、腎臓結石タイプのうちの１つとして標的を分類するように構成され、腎臓結石タイプは、リン酸カルシウム（ＣａＰ）結石、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）結石、１水和物シュウ酸カルシウム（ＣＯＭ）結石、コレステロール系石材、２水和物シュウ酸カルシウム（ＣＯＤ）結石、又は尿酸（ＵＡ）結石のうちの少なくとも１つを含むことを含む。
【0012】
例７では、例３～６のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路が、１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された組織タイプに基づいてレーザシステムの動作モードを決定することと、を行うように構成されていることを含む。
【0013】
例８では、例７の主題は任意選択で、コントローラ回路が、１つ又は複数の分光特性を使用して、治療領域又は非治療領域として標的を分類することと、治療領域にレーザビームを送達するため、及びレーザビームの非治療領域への送達を保留するために、レーザシステムへの制御信号を生成することと、を行うように構成されていることを含む。
【0014】
例９では、例７～８のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路が、１つ又は複数の分光特性を使用して、正常組織又は癌性組織として標的を分類することと、分類された癌性組織の標的にレーザビームを送達するための、及び標的が正常組織として分類された場合にレーザビームの送達を保留するための、レーザシステムへの制御信号を生成することと、を行うように構成されていることを含む。
【0015】
例１０では、例１～９のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路が、標的が結石構造として識別された場合の第１動作モード、標的が解剖学的構造として識別された場合の第２動作モード、又は標的が解剖学的構造及び結石構造のいずれでもないと識別された場合の第３動作モードのうちの１つを含む電気外科エネルギシステムの動作モードを決定するように構成されていることを含む。
【0016】
例１１では、例２～９のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、レーザシステムに結合された内視鏡を含み、内視鏡は、コントローラ回路と、レーザビーム、標的から反射された信号又は光源によって生成された電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路と、を含む。
【0017】
例１２では、例１１の主題は任意選択で、コントローラ回路が、１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、標的と、少なくとも１つの光学経路の遠位端との間の距離を計算することと、
（１）標的が治療構造タイプとして識別される場合、及び（２）計算された距離が指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、標的にレーザビームを送達することを含む、レーザシステムの動作モードを決定することと、
を行うように更に構成されていることを含む。
（１）標的が治療構造タイプとして識別される場合、及び（２）計算された距離が指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、標的にレーザビームを送達することを含む、レーザシステムの動作モードを決定することと、
を行うように更に構成されていることを含む。
【0018】
例１３では、例１１～１２のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、少なくとも１つの光学経路は、標的から反射された信号をコントローラ回路に結合された分光センサまで伝送するように構成された第１光学経路を含むことを含む。
【0019】
例１４では、例１３の主題は任意選択で、第１光学経路が、標的までレーザビームを伝送するように更に構成されていることを含む。
【0020】
例１５では、例１３～１４のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、第１光学経路が、光源から標的まで電磁放射を伝送するように更に構成されていることを含む。
【0021】
例１６では、例１３～１５のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、少なくとも１つの光学経路が、第１光学経路とは異なる第２光学経路を含み、第２光学経路が、標的までレーザビームを伝送するように構成されていることを含む。
【0022】
例１７では、例１１～１６のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路が、少なくとも１つの光学経路の外径に関する情報を更に使用して、１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されていることを含む。
【0023】
例１８では、例１１～１７のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、コントローラ回路が、内視鏡に対する少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度に関する情報を更に使用して、１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されていることを含む。
【0024】
例１９では、例１～１８のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、光源によって生成された電磁放射が、紫外波、可視光波、又は赤外波のうちの１つ又は複数を含むことを含む。
【0025】
例２０では、例１～１９のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、制御回路が、標的構造を照明する電磁放射に応じて標的から反射された信号を感知するように構成された分光センサに結合され、分光センサは、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光器、ラマン分光器、ＵＶ－ＶＩＳ分光器、ＵＶ－ＶＩＳ－ＩＲ分光計、又は蛍光分光器のうちの１つ又は複数を含むことを含む。
【0026】
例２１では、例１～２０のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、制御回路が、標的構造を照明する電磁放射に応じて標的から反射された信号を感知するように構成された撮像センサに結合されていることを含む。
【0027】
例２２は、電気外科エネルギシステムを制御して、被術者の身体内の標的に電気外科エネルギを送達する方法であって、方法は、光源によって生成された電磁放射によって標的を照明することと、コントローラ回路に結合された分光センサを介して、電磁放射に応じて標的から反射された信号を感知することと、検出された反射信号を使用して、コントローラ回路を介して、１つ又は複数の分光特性を生成することと、１つ又は複数の分光特性を使用して、コントローラ回路を介して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別することと、コントローラ回路を介して、標的の識別に基づく動作モードで電気外科エネルギシステムを動作させる制御信号を生成することであって、動作モードは、電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、生成することと、を含む。
【0028】
例２３では、例２２の主題は任意選択で、制御信号が、標的の識別に基づく動作モードでレーザシステムを動作させるように生成され、動作モードは、レーザビームの送達若しくは送達保留、又はレーザシステムのためのレーザパラメータ設定を含むこと含む。
【0029】
例２４では、例２２～２３のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、感知された反射信号を使用して、反射率スペクトルを生成することを含み、反射率スペクトルは、複数の波長にわたる反射率強度を表し、１つ又は複数の分光特性を生成することは、反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出することを含み、スペクトル特徴は、特定の波長での反射強度、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、又は反射率スペクトルの図形表現の図形特徴を含む。
【0030】
例２５では、例２３～２４のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された結石タイプに基づいてレーザシステムのためのレーザパラメータ設定を調整することと、調整されたレーザパラメータ設定に従って、分類された結石タイプの標的にレーザビームを送達するためにレーザシステムへの制御信号を生成することと、を含む。
【0031】
例２６では、例２３～２５のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された組織タイプに基づいてレーザシステムの動作モードを決定することと、を含む。
【0032】
例２７では、例２６の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を使用して、治療領域又は非治療領域として標的を分類することと、治療領域にレーザビームを送達するため、及び非治療領域へのレーザビームの送達を保留するために、レーザシステムへの制御信号を生成することと、を含む。
【0033】
例２８では、例２６～２７のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を使用して、正常組織又は癌性組織として標的を分類することと、分類された癌性組織の標的にレーザビームを送達するため、及び標的が正常組織として分類された場合にレーザビームの送達を保留するために、レーザシステムへの制御信号を生成することと、を含む。
【0034】
例２９では、例２３～２８のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、電気外科エネルギシステムの動作モードを決定することが、標的が結石構造として識別される場合の第１動作モード、標的が解剖学的構造として識別される場合の第２動作モード、又は標的が解剖学的構造でも結石構造でもないと識別される場合の第３動作モードのうちの１つを含むことを含む。
【0035】
例３０では、例２３～２９のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、標的と、内視鏡に関連した光学経路の遠位端との間の距離を計算することと、（１）標的が治療構造タイプとして識別された場合、及び（２）計算された距離が指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、標的にレーザビームを送達することを含むレーザシステムの動作モードを決定することと、を含む。
【0036】
例３１では、例２３～３０のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を生成することは、内視鏡に関連した、及びレーザビーム、標的から反射された信号、又は光源によって生成された電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路に関する幾何学形状及び配置情報を使用することを含み、幾何学形状及び配置情報は、少なくとも１つの光学経路の外径、又は内視鏡に対する少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度のうちの少なくとも１つを含むことを含む。
【0037】
例３２は、命令を含む少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体であって、命令は、機械の１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、機械に動作を実行させ、動作は、光源によって生成された電磁放射によって被術者の身体内の標的を照明することと、電磁放射に応じて標的から反射された信号を受取ることと、反射信号を使用して、１つ又は複数の分光特性を生成することと、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別することと、標的の識別に基づく動作モードで電気外科エネルギシステムを動作させるための制御信号を生成することであって、動作モードは、電気外科エネルギの送達若しくは送達保留、又は電気外科エネルギシステムのためのエネルギパラメータ設定を含む、生成することと、を含む、少なくとも１つの非一時的機械可読記憶媒体である。
【0038】
例３３では、例３２の主題は任意選択で、制御信号が、標的の識別に基づく動作モードでレーザシステムを動作させるように生成され、動作モードは、レーザビームの送達若しくは送達保留、又はレーザシステムのためのレーザパラメータ設定を含むことを含む。
【0039】
例３４では、例３２～３３のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、命令が、受取られた反射信号を使用して、複数の波長にわたる反射率強度を表す反射率スペクトルを生成することを更に含む動作を機械に実行させ、１つ又は複数の分光特性を生成する動作は、反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出することを含み、スペクトル特徴は、特定の波長での反射率強度、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴、又は反射率スペクトルの図形表現の図形特徴を含むことを含む。
【0040】
例３５では、例３２～３４のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別する動作は、１つ又は複数の分光特性を使用して、結石構造又は解剖学的構造のうちの１つとして標的を識別することを含むことを含む。
【0041】
例３６では、例３２～３５のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、命令は、機械に動作を実行させ、動作は、１つ又は複数の分光特性を使用して、それぞれの異なる組成を有する複数の結石タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された結石タイプに基づいて電気外科エネルギシステムのためのレーザパラメータ設定を調整することと、調整されたレーザパラメータ設定に従って、分類された結石タイプの標的にレーザビームを送達するために電気外科エネルギシステムへの制御信号を生成することと、を更に含むことを含む。
【0042】
例３７では、例３２～３６のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、命令は、機械に動作を実行させ、動作は、１つ又は複数の分光特性を使用して、複数の組織タイプのうちの１つとして標的を分類することと、標的の分類された組織タイプに基づいて、レーザシステムの動作モードを決定することと、を含むことを含む。
【0043】
例３８では、例３２～３７のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、命令が、機械に動作を実行させ、動作は、１つ又は複数の分光特性のうちの少なくとも１つを使用して、標的と、内視鏡に関連した光学経路の遠位端との間の距離を計算することと、（１）標的が治療構造タイプとして識別される場合、（２）計算された距離が指定されたレーザ発射範囲内にある場合に、標的にレーザビームを送達することを含むレーザシステムの動作モードを決定することと、を更に含むことを含む。
【0044】
例３９では、例３２～３８のうちのいずれか１つ又は複数の主題は任意選択で、１つ又は複数の分光特性を生成する動作は、内視鏡に関連した、及びレーザビーム、標的から反射された信号、又は光源によって生成された電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成された少なくとも１つの光学経路に関する幾何学形状及び配置情報を使用することを含み、幾何学形状及び配置情報は、少なくとも１つの光学経路の外径、又は内視鏡に対する少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度のうちの少なくとも１つを含むことを含む。
【0045】
この要約は、本出願の教示の一部についての概要であり、本発明の主題の排他的又は網羅的な取り扱いを意図するものではない。本主題についての更なる詳細は、詳細な説明及び特許請求の範囲に記載されている。本開示の別の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部分を形成する図面を見ることにより当業者に明らかになるであろう。そしてこれらのそれぞれは、限定的な意味で考えられるべきではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によって定義される。
【0046】
添付図面を参照して様々な実施形態が例示される。かかる実施形態は、実証的であり、本発明の主題の網羅的又は排他的な実施形態であることが意図されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】解剖学的構造又は結石構造等の身体内の標的構造にレーザ療法を提供するように構成されたレーザ治療システムの一例を示すブロック図である。
【図2】レーザフィードバック制御システム及び該システムが使用されてもよい環境の一部を示すブロック図である。
【図3A】異なる腎臓結石タイプの正規化反射率スペクトルの例を示す図である。
【図3B】異なる腎臓組織タイプの正規化反射率スペクトルの例を示す図である。
【図4A】フィードバック制御型レーザ療法を提供するように構成された内視鏡の一例を示す図である。
【図4B】フィードバック制御型レーザ療法を提供するように構成された内視鏡の一例を示す図である。
【図4C】フィードバック制御型レーザ療法を提供するように構成された内視鏡の一例を示す図である。
【図5A】フィードバック制御型レーザ療法を提供するように構成された例示的な内視鏡の一部分を示す図である。
【図5B】フィードバック制御型レーザ療法を提供するように構成された例示的な内視鏡の一部分を示す図である。
【図6】カメラフィードバックを受取るフィードバック制御型レーザ療法システムと統合された内視鏡を含むレーザ治療システムの一例を示す図である。
【図7】分光センサフィードバックを受取るフィードバック制御型レーザ療法システムと統合された内視鏡を含むレーザ治療システムの一例を示す図である。
【図8A】統合されたマルチファイバアクセサリを有する内視鏡を含むレーザ治療システムの一例を示す図である。
【図8B】統合されたマルチファイバアクセサリを有する内視鏡を含むレーザ治療システムの一例を示す図である。
【図8C】統合されたマルチファイバアクセサリを有する内視鏡を含むレーザ治療システムの一例を示す図である。
【図9】専用の分光信号ファイバ及び別個の外科用レーザファイバを含むレーザ治療システムを示す図である。
【図10】標的構造から反射されたフィードバック信号を使用して、分光反射信号強度と、ファイバの遠位端とターゲット構造との間の距離との間の関係を表す較正曲線の一例を示す図である。
【図11】解剖学的構造又は結石構造等の、被術者の身体内の標的構造にレーザビームを送達するためのレーザシステムを制御するための方法を示すフローチャートである。
【図12】本明細書で論じられる技術(例えば、方法論)のうちのいずれか１つ又は複数が実行し得る例示的な機械を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0048】
レーザ内視鏡検査は、内部臓器での観察及び動作の医療手順であって、特定の診断又は療法効果を達成するために、標的身体領域に外科用レーザを送達する。レーザ内視鏡検査は、軟組織及び硬組織の治療(例えば、癌細胞を損傷又は破壊する)、又は結石破砕法適用において使用されてきた。例えば、ＰＣＮＬにおいては、実施者は、患者の背中の切開を通して、患者の腎臓内に剛性スコープを挿入し得る。スコープによって、実施者は、比較的高電力の赤外レーザビームを使用して、結石を照明することにより、腎臓又は上部尿管内の特定の結石の所在を突き止めて、結石をより小さい破片に破壊し得る。レーザビームは、結石をより小さい破片に切断し得る。次いで、結石破片は、腎臓から引き出され得る。スコープは、内視鏡、腎盂尿管鏡、及び／又は膀胱鏡を含み得る。
【0049】
内視鏡レーザ療法では、異なる組織を認識し、標的治療構造(例えば、癌性組織、又は特定の結石タイプ)のみにレーザエネルギを適用し、又は非治療組織(例えば、正常組織)をレーザ照射に曝露することを回避又は減少させることが望ましい。従来、関心のある標的治療構造の認識は、内視鏡を介して標的手術部位及びその周囲環境を可視化すること等によって、オペレータによる手動で実行される。かかる手動手法は、限られた外科的視野しか提供しない手術部位への窮屈なアクセス等に起因して、少なくとも一部の場合に正確度を欠くことがあり、標的の組成を決定し得ないことがある。生検技術が、標的構造（例えば、組織）を身体から摘出するために使用されて、その組成をインビトロで分析してきた。しかしながら、多くの臨床適用では、インビボで組織組成を決定することにより、手術の時間及び複雑さを減少させて、療法効能を向上させることが望ましい。例えば、レーザを結石に適用して破壊するか又は粉塵化するレーザ砕石術では、特定のタイプ（例えば、腎臓又は膵胆管又胆嚢の結石の化学組成）の結石の自動的及びインビボでの認識、並びに周囲組織から結石を識別することが、医師が、標的結石に隣接する非治療組織を照射することを回避しながら、レーザ設定（例えば、電力、曝露時間、又は発射角度)を調整して標的結石をより効果的に切断することを可能にするであろう。
【0050】
従来の内視鏡レーザ療法は、また、組織タイプ(例えば、組成)が手順において連続的に監視され得ないという制限を有する。内視鏡手順中に動く多くの部分があり、内視鏡から見られる組織は、手順全体にわたって変化することがある。従来の生検技術は、組成を識別するための組織試料を切除する必要があるため、手順全体にわたって組織の組成を監視し得ない。内視鏡の先端における構造タイプ(例えば、軟組織タイプ、硬組織タイプ、正常組織対癌性組織、又は結石構造の組成)についての連続的な監視及び認識は、手順中の治療により良好に適合するためのより多くの情報を医師に与えることがある。例えば、医師が、軟中心部以外の硬表面を有する腎臓結石を粉塵化している場合には、内視鏡による連続組織組成情報は、医師が、連続的に検出された結石表面組成に基づいてレーザ設定を調整すること、例えば、結石の硬表面においてより良好に機能する第１設定から、結石の軟中心部においてより良好に機能する第２の異なる設定に調整することを可能にし得る。
【0051】
少なくとも上記の理由のために、本発明者らは、異なる構造タイプをそれぞれの異なる組成によってインビボで識別すること、及び構造タイプの識別に従って療法を調節することが可能であるシステム及び方法に対する未解決の必要性を認識した。
【0052】
本明細書では、インビボで異なる組成を有する異なる構造タイプを識別する、及びそれに従って医療手順において外科的レーザ出力を調整するシステム、デバイス、及び方法が記載されている。例示的なレーザ治療システムは、身体内の標的に送達するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザシステムと、光源によって生成された電磁放射線に応じて標的から反射された信号を受取って、反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成するように構成されたコントローラ回路と、を備えている。コントローラ回路は、１つ又は複数の分光特性を使用して、異なる組成を有する組織タイプ又は結石タイプ等の複数の構造タイプのうちの１つとして標的を識別し得る。レーザシステムは、標的識別に基づく動作モードで動作するように制御され得る。動作モードは、レーザビームの送達若しくは送達保留、又はレーザシステムのためのレーザパラメータ設定を含み得る。一例では、制御回路は、レーザシステムを制御して、結石タイプ又は癌性組織等の関心のある標的に向かってレーザビームを発射し、そして分類された組織タイプ又は結石タイプに基づいてレーザ設定を調整してもよい。
【0053】
本明細書で説明された様々な実施形態に従うシステム、デバイス、及び方法は、インビボでの改善された標的構造診断及びレーザ療法を提供する。本明細書に記載された特徴は、内視鏡、レーザ手術、レーザ砕石術、レーザ設定、及び／又は分光法に関連して使用されてもよい。標的及び適用の例としては、腎臓結石のレーザ砕石術、及び軟組織のレーザ切開又は気化が挙げられてもよい。本明細書に記載されたような特徴を組み込む内視鏡システムの一例では、組織若しくは結石タイプ又は組成がインビボで識別及び監視されてもよい。標的の化学組成等の組織タイプ又は結石タイプの自動的及びインビボの識別が使用されて、レーザエネルギの最適な送達のためのレーザ設定が調整されてもよい。組織タイプ又は結石タイプの連続的な監視及び識別の能力が、レーザ設定の即時の調整を可能にする。例えば、本明細書の様々な態様に従って、レーザシステムが、画像プロセッサ等の別のシステムへの入力データを提供してもよく、これにより、手順監視が、ユーザに医療手順に関する情報を表示してもよい。これの一例は、例えば、手順中の視野内の様々な軟組織、脈管構造、被膜組織、及び結石等の同じ標的内の様々な化学組成をより明確に識別することである。標的構造の改善された認識及び分類により、患者は、偶発的なレーザ発射又は誤配置されたレーザ発射から保護され得、そして改善された療法効果及び組織安全性が達成され得る。
【0054】
本明細書に記載された様々な実施形態に従うと、本明細書は、また、レーザファイバと標的構造との間の距離を推定して制御するための技術を提供する。例えば、適切な標的とされた要素（例えば、癌性病変又は結石)がレーザの範囲内にない場合には、レーザは、「ロックされる」、すなわち、発射を防止されてもよい。例えば、本技術がレーザ砕石術手順において使用されるとき、レーザは、結石がレーザ範囲内にない(例えば、組織のみがレーザ範囲内にある)場合、ロックされてもよい。このロック制御がまた使用されて、標的が最適な発射距離内にあることを確実にすることにより、既存のレーザ砕石術システムの性能を改善し、電力を節約し、患者の安全性を向上させ、結石切除の効能を改善する。
【0055】
図１は、解剖学的構造（例えば、軟組織、硬組織、若しくは癌性組織等の異常組織）、又は結石構造（例えば、腎臓、膵臓若しくは胆嚢結石）等の被術者の身体内の標的構造１２２にレーザ治療を提供するように構成されたレーザ治療システム１００の一例を示すブロック図である。レーザ治療システム１００は、レーザフィードバック制御システム１０１と、少なくとも１つのレーザシステム１０２と、を含んでもよい。レーザフィードバック制御システム１０１は、光源によって生成された電磁放射に応じて標的から反射された信号を受取り、標的からの反射信号を使用して１つ又は複数の分光特性を生成し、それぞれの異なる組成を有する複数の構造タイプ（例えば、結石タイプ又は組織タイプ）のうちの１つとして標的を識別し、識別された構造タイプに基づいてレーザシステムの動作モードを決定するように構成されてもよい。レーザフィードバック制御システム１０１は、軟（例えば、非石灰化）組織又は硬（例えば、石灰化）組織、或いは腎臓、膵臓又は胆嚢結石等の結石構造の治療のための工業的及び／又は医学的用途等の様々な用途に使用されてもよい。いくつかの例では、レーザ治療システム１００は、組織又は別の解剖学的構造の正確に制御された療法治療（例えば、組織切除、凝固、気化等）、又は非解剖学的構造の治療（例えば、結石構造の切除又は粉塵化）を送達してもよい。
【0056】
レーザフィードバック制御システム１０１は、１つ又は複数のレーザシステムと動作的に通信してもよい。図１は、第１レーザシステム１０２に、及び任意選択で（点線で示す）第２レーザシステム１０４に接続されたレーザフィードバックシステムを示す。追加のレーザシステムが、本開示の範囲内で企図されている。第１レーザシステム１０２は、第１レーザ源１０６と、電源、ディスプレイ、冷却システム等の関連構成要素と、を含んでもよい。第１レーザシステム１０２は、また、第１レーザ源１０６と動作的に結合された第１光学経路１０８を含んでもよい。一例では、第１光学経路１０８は、光ファイバを含む。第１光学経路１０８は、第１レーザ源１０６から標的構造１２２までレーザビームを伝送するように構成されてもよい。
【0057】
レーザフィードバック制御システム１０１は、標的構造１２２からのフィードバック信号１３０を分析して、第１レーザシステム１０２及び／又は第２レーザシステム１０４を制御することにより、所望の療法効果を提供するのに適切なレーザ出力を生成してもよい。例えば、レーザフィードバック制御システム１０１は、療法手順（例えば、腎臓結石等の結石をより小さい破片に切除する）中に標的構造１２２の特性を監視して、組織が別の療法手順（例えば、血管の凝固）の前に適切に切除されたか否かを決定してもよい。
【0058】
一例では、第１レーザ源１０６は、第１出力１１０を提供するように構成されてもよい。第１出力１１０は、標的構造１２２の吸収スペクトルの一部分に対応するもの等の第１波長範囲にわたって延在してもよい。第１出力１１０は、第１出力１１０が組織の吸収スペクトルに対応する波長範囲にわたって存在するので、標的構造１２２の有効な切除及び／又は炭酸化を提供してもよい。
【0059】
一例では、第１レーザ源１０６は、第１波長範囲において放出された第１出力１１０が、組織による入射第１出力１１０の高吸収（例えば、約２５０ｃｍ－１を超える）に対応するように構成されてもよい。例示的な態様では、第１レーザ源１０６は、約１９００ナノメートル（ｎｍ）乃至約３０００ｎｍ（例えば、水による高い吸収に対応する）の、及び／又は約４００ｎｍ乃至約５２０ｎｍ（例えば、オキシ－ヘモグロビン及び／又はデオキシ－ヘモグロビンによる高吸収に対応する）の第１出力１１０を放出してもよい。明らかに、組織との光相互作用の２つの主要なメカニズム、すなわち吸収及び分散が存在する。組織の吸収が高い（２５０ｃｍ－１を超える吸収係数）とき、第１吸収機構が支配的であり、吸収が低い（２５０ｃｍ－１よりも小さい吸収係数）とき、例えば、８００～１１００ｎｍの波長範囲のレーザでは、散乱機構が支配的である。
【0060】
様々な市販の医療グレードのレーザシステムが、第１レーザ源１０６に適することがある。例えば、約５１５ｎｍ乃至約５２０ｎｍの、又は約３７０ｎｍ乃至約４９３ｎｍの第１波長範囲内の第１出力１１０を提供するＩｎｘＧａ１－ｘＮ半導体レーザ等の半導体レーザが使用されてもよい。その代替として、以下の表１に要約されたもの等の赤外（ＩＲ）レーザが使用されてもよい。
【表1】
【0061】
任意選択の第２レーザシステム１０４は、第２出力１２０を提供するための第２レーザ源１１６と、電源、ディスプレイ、冷却システム等の関連構成要素と、を含んでもよい。第２レーザシステム１０４は、第１レーザ源１０６から動作的に分離されているか、又は、択一的に動作的に結合されていてもよい。いくつかの実施形態では、第２レーザシステム１０４は、第２出力１２０を伝送するために第２レーザ源１１６に動作的に結合された第２光ファイバ１１８（第１光学経路１０８から分離している）を含んでもよい。その代替として、第１光学経路１０８は、第１出力１１０と第２出力１２０の両方を伝送するように構成されてもよい。
【0062】
特定の態様では、第２出力１２０は、第１波長範囲と異なる、第２波長範囲にわたって延在してもよい。したがって、第１波長範囲と第２波長範囲との間に全く重複が存在しなくてもよい。その代替として、第１波長範囲と第２波長範囲とは、互いに少なくとも部分的に重複していてもよい。本開示の有利な態様では、第２波長範囲は、以前に切除又は炭化されていない組織によって入射放射が強く吸収される標的構造１２２の吸収スペクトルの部分に対応しなくてもよい。いくつかのかかる態様では、第２出力１２０は、有利に非炭化組織を切除しなくてもよい。更に、別の一実施形態では、第２出力１２０は、以前に切除された炭化組織を切除してもよい。更なる実施形態では、第２出力１２０は、追加の療法効果を提供してもよい。例えば、第２出力１２０は、組織又は血管を凝固させるのにより適していてもよい。
【0063】
図２は、レーザフィードバック制御システム２００と、それが使用されてもよい環境の少なくとも一部と、を示すブロック図である。レーザフィードバック制御システム１０１の一例であるレーザフィードバック制御システム２００は、フィードバックアナライザ２４０と、メモリ２５０と、レーザコントローラ２６０と、を含んでもよい。フィードバックアナライザ２４０は、本明細書に記載された主題の一態様に従って、標的構造１２２から反射された分光信号を感知して、反射信号から１つ又は複数の分光特性を生成するように構成された分光センサ２４２を含む。分光特性は、反射率、反射率スペクトル、吸収指数等の特性を含んでもよい。分光センサ２４２の例としては、とりわけ、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計、ラマン分光計、ＵＶ－ＶＩＳ分光計、ＵＶ－ＶＩＳ－ＩＲ分光計、又は蛍光分光計が挙げられてもよい。それぞれの分光センサ２４２は、分光技術に対応する。例えば、ＵＶ－ＶＩＳ反射分光法が用いられて、眼から得られた情報、又は高解像度カメラにより作成された色画像に類似した対象物から反射された光から、しかしより定量的及び客観的に情報を収集してもよい。反射分光法は、材料に関する情報を提供してもよく、それが光の反射及び吸収がその化学組成及び表面特性に依存するからである。試料の表面特性とバルク特性の両方についての情報が、この技術を使用して取得されてもよい。反射分光法は、硬組織又は軟組織の組成を認識するために使用されてもよい。蛍光分光法は、試料からの蛍光を分析するタイプの電磁分光法である。材料化合物を励起して、材料化合物に典型的に可視又はＩＲ領域の光を放出させることは、光、通常は紫外線のビームを使用することを含む。この方法は、硬組織及び軟組織等のいくつかの有機成分の分析に適用されてもよい。ＦＴＩＲ分光法が、迅速な材料分析に使用され、そして比較的良好な空間分解能を有し、材料の化学組成に関する情報を与えてもよい。ラマン分光法が、硬組織成分及び軟組織成分を識別するために使用されてもよい。それは、高空間分解能技術として、標的内の成分の分布を決定するのにも有用である。
【0064】
上記のような分光技術が単独で又は組合せて使用されることにより、標的構造１２２から反射されたフィードバック信号１３０を分析して分光フィードバックを作成し、そしてそれぞれの異なる組成を有する構造タイプを示す分光特性を抽出してもよい。
【0065】
フィードバックアナライザ２４０は、任意選択で、撮像センサ２４４を含んでもよい。撮像センサ２４４の例としては、一実施形態では、紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、又は赤外（ＩＲ）波長に敏感なＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラ等の撮像カメラが挙げられてもよい。いくつかの実施形態では、分光センサ２４２は、本明細書に列挙された単一タイプの分光計又は撮像カメラを超えるものを含むことにより、様々な特徴（例えば、炭化及び非炭化組織、脈管構造等）の検知及び検出を向上させる。
【0066】
いくつかの例では、分光センサ２４２は、本明細書に列挙された分光計のうちのいずれかを含んでもよく、そして療法手順中に使用される内視鏡の撮像能力に更に依存することがある。例えば、内視鏡が使用されて、療法手順中の解剖学的特徴（例えば、腫瘍のレーザ切除）を可視化してもよい。かかる場合に、内視鏡の撮像能力は、分光センサ２４２によって向上させられてもよい。例えば、従来の内視鏡は、解剖学的特徴（例えば、病変、腫瘍、脈管構造等）の視覚化の向上に適した狭帯域撮像を提供してもよい。分光センサ２４２と内視鏡撮像（白色光及び／又は狭帯域撮像）との組み合わせは、炭化の程度等の組織特性の検出を増大させることにより、療法治療の送達を正確に制御してもよい。
【0067】
一例では、分光センサ２４２は、信号伝送経路２８０に動作的に結合されてもよい。信号伝送経路２８０は、組織から反射された分光信号を分光センサ２４２まで伝送することに適した光学特性を有する光ファイバを含んでもよい。その代替として、分光センサ２４２は、第１レーザシステム１０２の第１光学経路１０８及び／又は第２レーザシステム１０４の第２光学経路１１８に動作的に結合され、それにより、第１光学経路１０８及び／又は第２光学経路１１８を介して分光信号を検出してもよい。
【0068】
フィードバックアナライザ２４０は、標的検出器２４６又は標的分類器２４８のうちの１つ又は複数を含んでもよい。標的検出器２４６は、任意選択で、任意選択の撮像センサ２４４によって感知された撮像特性との組み合わせで、分光センサ２４２によって生成される等の分光特性を使用して、標的構造１２２を複数の構造カテゴリのうちの１つとして識別するように構成されてもよい。一例では、標的検出器２４６は、１つ又は複数の分光特性を使用して、結石構造のカテゴリとして、又は解剖学的構造のカテゴリとして標的構造１２２を識別してもよい。結石構造の例として、泌尿器系、胆嚢、鼻孔、胃腸管、胃、又は扁桃腺等の様々な結石形成領域内の結石又は結石破片が挙げられてもよい。解剖学的構造の例としては、とりわけ、軟組織（例えば、筋肉、腱、靭帯、血管、筋膜、皮膚、脂肪、繊維組織）、骨等の硬組織、軟骨等の結合組織等が挙げられてもよい。
【0069】
一例では、フィードバックアナライザ２４０は、受取られた反射信号を使用して反射率スペクトルを生成し、そして反射率スペクトルから１つ又は複数のスペクトル特徴を抽出してもよい。反射率スペクトルは、複数の波長にわたる反射率強度を表す。反射率は、材料界面で反射された入射電磁パワーの一部分として決定され得る。これは、光源から放出された電磁放射等の放射エネルギを反射する際の材料表面の有効性を表す。反射率スペクトルは、データ配列として、又はスペクトル反射率曲線とも呼ばれる図形表現としてフォーマット化されてもよい。一例では、反射率スペクトルは、約４００乃至１０００ｎｍの範囲内の波長にわたる反射率を表す。
【0070】
図３Ａ～３Ｂを参照すると、異なるカテゴリの構造が、異なる反射率強度を有することがある。例えば、結石構造（例えば、腎臓結石）の反射率スペクトルは、解剖学的構造（例えば、被術者の軟組織又は硬組織）の反射率スペクトルと異なっていてもよい。例として、図３Ａは、異なる腎臓結石タイプの正規化反射率スペクトルの例を示す。反射率スペクトルは、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長範囲に対応し、そして７００ｎｍにおける反射率強度に対して正規化されている。例として、図３Ｂは、異なる腎臓組織タイプの正規化反射率スペクトルを示す。反射率スペクトルは、約４００乃至９００ｎｍの波長範囲に対応し、そして９００ｎｍにおける反射率強度に対して正規化されている。
【0071】
図３Ａに示すように、腎臓結石の反射率スペクトルは、波長が４００から７００ｎｍまで増加するにつれて反射率のほぼ単調増加を示す。対照的に、図３Ｂに示すように、腎臓組織の反射率スペクトルは、波長範囲４００乃至６５０ｎｍおいて反射率の有意な変動を示し、６５０ｎｍから８５０ｎｍまでの波長増加につれて反射率のほぼ単調減少を示す。
【0072】
１つ又は複数のスペクトル特徴は、図３Ａに示すような、既知の結石構造の反射率スペクトル又は正規化反射率スペクトル（以下、「結石反射率特徴」と呼ぶ）から抽出されてもよい。同様に、１つ又は複数のスペクトル特徴は、図３Ｂに示されるような、既知の解剖学的構造の反射率スペクトル又は正規化反射率スペクトル（以下、「組織反射率特徴」と呼ぶ）から抽出されてもよい。特性反射率特徴の例としては、特定の波長における又は波長範囲にわたる反射率スペクトル（若しくは正規化反射率スペクトル）、反射率スペクトルから計算された統計値（例えば、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の変動、波長の範囲にわたる反射率の変化率等）、或いはスペクトル反射率曲線の少なくとも一部の形態を表す図形特徴（例えば、曲線の傾き、曲率、線分等）を含んでもよい。結石反射率特徴及び組織反射率特徴は、レーザフィードバック制御システム２００のメモリ２５０に記憶されてもよい。
【0073】
標的構造１２２を結石構造又は解剖学的構造のいずれかとして識別するために、一例では、標的検出器２４６は、標的構造１２２から反射された分光信号から生成された反射率スペクトルから、１つ又は複数の標的反射率特徴を抽出してもよい。標的検出器２４６は、標的反射率特徴が特徴閾値を超えるか又は値範囲内にある場合、結石構造として、或いは標的反射率特徴が特徴閾値以下にあるか又は値範囲外にある場合、腎臓組織として、標的構造１２２を識別してもよい。前記特徴閾値又は値範囲は、結石反射率特徴及び組織反射率特徴を使用して決定されてもよい。一例では、特徴閾値は、結石反射特徴と組織反射特徴とを指定のマージンによって分離するものとして決定されてもよい。
【0074】
いくつかの例では、標的検出器２４６は、波長範囲にわたって標的構造１２２の反射率強度の傾向を示し、そして反射率強度の傾向（又は「反射率傾斜」）に基づいて標的構造１２２を識別してもよい。一例では、反射率傾向は、４００乃至５５０ｎｍの第１範囲内で生成され得る。標的構造１２２は、単調増加反射率傾向が第１波長範囲内に存在する場合、結石構造として識別されてもよい。標的構造１２２は、単調増加反射傾向が第１波長範囲内に存在しないならば、腎臓組織として識別されてもよい。別の一例では、反射率傾向は、６５０乃至７００ｎｍの第２範囲内で生成されてもよい。標的構造１２２は、単調増加反射率傾向が第２波長範囲内に存在するならば、結石構造として識別されてもよい。標的構造１２２は、単調減少傾向が第２波長範囲内に存在するならば、腎臓組織として識別されてもよい。
【0075】
別の一例では、標的検出器２４６は、テンプレートマッチング手法を使用して、結石構造又は解剖学的構造として標的構造１２２を識別してもよい。標的反射率特徴は、メモリ２５０に記憶された、結石反射率特徴のうちの少なくとも１つ、又は組織反射率特徴のうちの少なくとも１つと比較されて、マッチング基準が満たされるか否かを決定してもよい。例えば、標的構造１２２は、標的反射率特徴と結石反射率特徴との間の非類似度測定基準が第１類似度閾値未満であるならば、結石構造として識別されてもよく、又は標的反射率特徴と組織反射率特徴との間の非類似度測定基準が第２類似度閾値未満であるならば、腎臓組織として識別されてもよい。
【0076】
図３Ａと図３Ｂとにおいて示され、これらの間で対比されるように、結石構造と解剖学的構造との間等の反射率スペクトルにおけるカテゴリ間の差に加えて、同じカテゴリ内の異なる構造タイプが、反射率スペクトル等の異なる反射率特性を示してもよい。例として、図３Ａは、複数の結石タイプのうちの反射率スペクトルのカテゴリ内差の一例を示す。示されているように、４００乃至７００ｎｍの波長範囲にわたって、ブラシュ石（これはリン酸カルシウム（ＣａＰ）結石のタイプである）３１１は、シュウ酸カルシウム二水和物（ＣＯＤ）結石３１２よりも高い正規化反射率を有し、シュウ酸カルシウム一水和物（ＣＯＭ）結石３１３よりも高い正規化反射率を有し、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）結石３１４よりも高い正規化反射率を有する。例として、図３Ｂは、複数の腎臓組織のタイプのうちの反射率スペクトルのカテゴリ内差を示す。そこに示すように、膀胱３２１の正規化反射率は、４００乃至９００ｎｍの波長範囲にわたって、尿管３２２、腎杯３２３、髄質３２４、及び皮質３２５の正規化反射率よりも高い傾向がある。特定の波長範囲（例えば、４５０乃至５００ｎｍ）内では、尿管３２２は、腎杯３２３よりも高い正規化反射率を有し、髄質３２４よりも高い正規化反射率を有し、皮質３２５よりも高い正規化反射率を有する。
【0077】
標的分類器２４８は、上記したように、同じカテゴリの異なる構造タイプのうちの反射率スペクトルのカテゴリ内差を使用して、解剖学的構造の識別されたカテゴリ内の特定の組織タイプ等の、同じカテゴリの複数の構造タイプのうちの１つとして、又は結石構造の識別されたカテゴリ内の特定の結石タイプとして、標的構造１２２を分類してもよい。一例では、標的分類器２４８は、識別された腎臓結石を、ＣａＰ結石、ＭＡＰ結石、ＣＯＭ結石、ＣＯＤ結石、コレステロールベース結石、又は尿酸（ＵＡ）結石のうちの１つ等、異なる化学組成を有する結石タイプのうちの１つとして分類してもよい。分類は、特定の波長における反射率、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴（例えば、分散若しくは別の変化測定基準）、又は反射率スペクトルの図形表現から生成された図形特徴のうちの１つ又は複数に基づいてもよい。例えば、図３Ａに示すような様々な結石タイプのうちの異なる正規化反射率スペクトルに基づいて、標的分類器２４８は、特定の波長（例えば、５５０ｎｍ）又は波長範囲における正規化反射率を１つ又は複数の閾値と比較することにより、標的構造１２２を特定の結石タイプとして分類してもよい。
【0078】
別の一例では、標的分類器２４８は、１つ又は複数の分光特性を使用して、識別された解剖学的構造を複数の組織タイプの１つとして分類するように構成されてもよい。一例では、標的分類器２４８は、腎杯組織、皮質組織、髄質組織、又は尿管組織等の異なる解剖学的位置を有する組織タイプのうちの１つとして識別された腎臓組織を分類するように構成されてもよい。例えば、図３Ｂに示すような様々な組織タイプのうちの異なる正規化反射率スペクトルに基づいて、標的分類器２４８は、特定の波長（例えば、４８０ｎｍ）又は波長範囲における正規化反射率と１つ又は複数の反射率閾値との間の比較に基づいて、標的構造１２２を特定の組織タイプとして分類してもよい。
【0079】
別の一例では、標的分類器２４８は、識別された解剖学的構造を正常組織又は異常組織（例えば、癌性組織）として分類するように構成されてもよい。正常及び癌性組織は、異なる形状、ピーク位置（すなわち、波長範囲にわたって反射率スペクトルがピーク値に到達する波長）を有する異なる反射率スペクトルを示してもよい。分類器２４８は、識別された解剖学的構造を、治療領域（例えば、除去が意図される腫瘍若しくはポリープ）又は非治療領域（例えば、血管、筋肉等）として分類するように構成されてもよい。分類は、特定の波長における反射率、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴（例えば、分散若しくは別の変動測定基準）、又は反射率スペクトルの図形表示から生成された図形特徴（例えば、傾斜）のうちの１つ又は複数に基づいてもよい。
【0080】
図２に戻って参照すると、レーザコントローラ２６０は、フィードバックアナライザ２４０及びレーザシステム２０２と動作的に通信していてもよい。レーザシステム２０２は、第１レーザシステム１０２、任意選択の第２レーザシステム１０４、及び／又は任意の追加のレーザシステムを表してもよい。レーザコントローラ２６０は、本明細書に記載された１つ又は複数の制御アルゴリズムに従ってそれに動作的に接続されたレーザシステム２０２を制御することにより、１つ又は複数のレーザシステムからのレーザ出力を制御して、標的構造１２２において所望の療法効果を生じさせてもよい。
【0081】
例示的な実施形態に従うと、レーザコントローラ２６０は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーション特定集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のプロセッサ、又は別の等価な集積回路若しくは離散論理回路、並びにレーザコントローラ２６０に起因する機能のうちの１つ又は複数を実行するためのかかる構成要素の任意の組み合わせを含んでもよい。任意選択で、レーザコントローラ２６０は、フィードバックアナライザ２４０及びレーザシステム２０２との有線又は無線接続によって結合されてもよい。レーザコントローラ２６０は、フィードバックアナライザ２４０（例えば、有線又は無線接続を介して）と通信してもよく、そして標的構造１２２の識別（標的検出器２４６によって決定されるような）に基づいて、又は標的構造１２２の分類（標的分類器２４８によって決定されるような）に基づいて、レーザシステム２０２の動作モードを決定してもよい。
【0082】
いくつかの例では、レーザシステム２０２は、レーザシステム２０２がレーザ出力を生成する第１状態と、レーザシステム２０２がレーザ出力を生成しない第２状態、という２つの異なる動作モード又は状態のうちの１つと関連していてもよい。例えば、第１レーザシステム１０２は、第１出力１１０（例えば、第１波長範囲にわたる）が生成される第１状態と、第１出力１１０が生成されない第２状態とを有してもよい。同様に、第２レーザシステム１０４は、第２出力１２０（例えば、第２波長範囲にわたる）が生成される第１状態と、第２出力１２０が生成されない第２状態と、を有してもよい。かかる実施形態では、レーザコントローラ２６０は、レーザシステムの動作状態を第１状態から第２状態に、又は第２状態から第１状態に変更する制御信号を送信することによって、レーザシステム２２０を制御してもよい。いくつかの例では、レーザシステム２０２は、追加の状態、例えば、異なるレーザ照射パラメータ設定（例えば、異なる波長範囲、及び／又は電力出力）に従うレーザ出力が生成される第３状態を有してもよい。従って、追加の制御信号がレーザコントローラ２６０によって１つ又は複数のレーザシステムに送信されることにより、それらの状態を現在の状態から１つ又は複数の追加の状態に（例えば、第１状態から第３状態に、第２状態から第３状態に、及び第３状態から第１状態に、第３状態から第２状態に）変更して、所望の療法効果を提供するレーザ出力を生成してもよい。
【0083】
一例では、レーザコントローラ２６０は、標的が結石構造として識別された場合、第１動作モードで動作するためのレーザシステム２０２への第１制御信号を生成し、標的が解剖学的構造として識別された場合、第２動作モードで動作するためのレーザシステムへの第２制御信号を生成し、標的が解剖学的構造及び結石構造のいずれでもないと識別された場合、第３動作モードで動作するためのレーザシステムへの第３制御信号を生成してもよい。一例では、第１動作モードは、レーザシステム２０２を作動させることを含んでもよく、それにより、第１照射パラメータ設定によってプログラムされたレーザビームを送達して、腎臓結石等の識別された結石を切除又は粉塵化する。一例では、第２動作モードは、レーザ送達を保留すること、又は、識別された組織に第１照射パラメータ設定とは異なる第２照射パラメータ設定によってプログラムされたレーザビームを送達することを含んでもよい。一例では、第３動作モードは、レーザエネルギの送達をしないようにレーザシステム２０２を不活性化することを含み得る。レーザ照射パラメータとしては、とりわけ、波長、パワー、パワー密度、パルスパラメータ（例えば、パルス幅、パルス速度、振幅、デューティサイクル）、曝露時間、総線量、又はエネルギ等が挙げられてもよい。
【0084】
いくつかの例では、レーザコントローラ２６０は、標的分類器２４８によって決定されるようなＣａＰ結石、ＭＡＰ結石、ＣＯＭ結石、ＣＯＤ結石、コレステロールベース結石、尿酸（ＵＡ）結石等の複数の結石タイプのうちの１つとしての標的構造１２２の分類に基づいてレーザシステム２０２の動作モードを決定してもよい。レーザコントローラ２６０は、結石タイプの分類に基づいて照射パラメータ設定を調整し、調整された照射パラメータ設定に従ってレーザシステム２０２を制御して、レーザエネルギを標的構造１２２に送達する制御信号を生成してもよい。
【0085】
いくつかの例では、レーザコントローラ２６０は、異なる解剖場所（例えば、図３Ｂに示すような腎杯組織、皮質組織、髄質組織、若しくは尿管組織）における腎臓組識、正常又は異常組織（例えば、癌性組織）、治療領域（例えば、除去が意図される腫瘍若しくはポリープ）、又は非治療領域（例えば、血管、筋等）等の複数の組織タイプのうちの１つとして標的構造１２２を分類することに基づいて、レーザシステム２０２の動作モードを決定してもよい。レーザコントローラ２６０は、組織タイプの分類に基づいて照射パラメータ設定を調整し、そして調整された照射パラメータ設定に従って、識別された解剖学的構造にレーザエネルギを送達するレーザシステム２０２への制御信号を生成してもよい。
【0086】
いくつかの例では、照射パラメータ設定は、複数の結石タイプ及び／又は複数の組織タイプについてそれぞれ決定されてもよい。結石タイプ－照射パラメータ設定対応関係、又は組織タイプ－照射パラメータ設定対応関係が、作成されて、ルックアップテーブル、関連アレイ等でメモリ２５０に記憶されてもよい。レーザコントローラ２６０は、かかる記憶された対応関係のうちの１つを使用して、分類された結石タイプ又は分類された組織タイプに対応する照射パラメータ設定を決定してもよい。
【0087】
様々な例において、フィードバックアナライザ２４０は、標的構造１２２を連続的に監視し、フィードバック信号を収集して分析し、そしてレーザコントローラ２６０と連続的に通信してもよい。したがって、レーザコントローラ２６０は、フィードバックの変化が検出されるまでレーザシステムを１つ又は複数の状態（例えば、標的構造１２２の異なるカテゴリ、異なる組織タイプ、又は異なる結石タイプ）に維持し続けてもよい。フィードバックの変化が検出されると、レーザコントローラ２６０は、１つ又は複数のレーザシステムと通信し、それらの１つ又は複数の状態を変化させて所望の療法効果を供給してもよい。その代替又は追加として、レーザコントローラ２６０は、オペレータ（例えば、医療従事者）と通信して、フィードバック信号を示す１つ又は複数の出力システムを介して１つ又は複数の出力を表示してもよく、そして所望の療法効果を送達するために、第１レーザシステム及び／又は第２レーザシステムによる１つ又は複数の治療手順を実行するようにオペレータに任意選択で命令してもよい。
【0088】
本明細書において説明される例示的な例では、レーザコントローラ２６０は、それぞれのレーザシステムの動作状態を変更することによって、２つ以上のレーザシステムを制御してもよい。一態様に従うと、レーザコントローラ２６０は、それぞれのレーザシステムを独立して制御してもよい。例えば、レーザコントローラ２６０は、それぞれのレーザシステムに異なる制御信号を送信して、別のレーザシステムから独立してそれぞれのレーザシステムを制御してもよい。その代替として、レーザコントローラ２６０は、１つ又は複数のレーザシステムを制御するために共通信号を送信してもよい。
【0089】
レーザフィードバック制御システム２００は、出力システム２７０と動作的に通信していてもよい。出力システム２７０は、フィードバックアナライザ２４０と通信してもよく、及び／又はそれによって受取られた信号とそれによって生成された情報をユーザに及び／又は療法治療に使用される潅注吸引／ポンプ輸送システム等の別のシステム、光学表示コントローラ、若しくは別のシステムに送達してもよい。送達された信号及び情報の例としては、フィードバック信号１３０（例えば、標的組織又は結石から反射された分光信号）、分光センサ２４２によって生成された分光特性、任意選択で、任意選択の撮像センサ２４４によって生成された撮像特性、標的検出器２４６によって生成された標的構造１２２の識別、又は標的分類器２４８によって生成された標的構造１２２の分類のうちの１つ又は複数が挙げられてもよい。一例では、出力システム２７０は、スクリーン（例えば、タッチスクリーン）等のディスプレイ２７２、又はその代替として視覚インジケータ（例えば、１つ又は複数の色のＬＥＤライト）を含んでもよい。一例では、出力システム２７０は、聴覚信号を提供し得る聴覚出力システム２７４（例えば、スピーカ、警報システム等）を含んでもよい。出力システム２７０は、１つ又は複数の出力（例えば、第１色のＬＥＤ光、スクリーン上の第１メッセージ、第１トーンのアラーム音）を提供することにより、所望の療法効果（例えば、腎臓結石等の結石構造の切除、又は癌性組織等の異常組織の炭酸化）が達成されたことを示してもよい。いくつかの例では、出力システム２７０は、所望の療法効果が達成されていないとき、１つ又は複数の異なる出力を提供してもよい。例えば、出力システム２７０は、１つ又は複数の出力（例えば、第２色のＬＥＤ光、スクリーン上の第２メッセージ、第２トーンのアラーム音）を提供することにより、所望の療法効果が得られなかったことを示してもよい。いくつかの例では、異なる識別された構造カテゴリ（例えば、結石対解剖学的構造）、又は異なる分類された構造タイプ（例えば、図３Ａに示すような異なるタイプの結石、又は図３Ｂに示すような異なるタイプの組織）における療法効果が、それぞれ異なる出力（例えば、異なる色のＬＥＤ光、スクリーン上の異なるメッセージ、又はアラームの異なるトーン）を使用して、出力システム２７０に示されてもよい。かかる出力が、オペレータ（例えば、医療従事者）に、１つ又は複数のレーザシステムを使用して追加の治療を提供する等の適切な行為を行うように促してもよい。
【0090】
本発明の一態様によれば、レーザフィードバック制御システム１０１、又はレーザフィードバック制御システム２００等のその変形例が、少なくとも部分的に医療手順で使用される内視鏡に実装されることにより、結石（例えば、腎臓若しくは膵臓若しくは胆嚢結石又は結石破片）又は腫瘍組織等の解剖学的構造を破壊して除去してもよい。レーザ砕石術手順は、腎盂尿管鏡を介して構成されてもよい。図４Ａは、例示的な内視鏡４００の側面図である。図４Ｂは、内視鏡４００の遠位先端部の端面図である。内視鏡４００の例としては、異なる用途を有する内視鏡の別の変種のもののうち腎盂尿管鏡、膀胱鏡、尿管鏡が挙げられてもよい。内視鏡は、患者の腎臓内に少なくとも部分的に挿入可能な本体４０２を含む。本体４０２は、ハンドル、ハブ、又は別の把持可能な近位部分４０４、把持可能な近位部分４０４から延在する細長い剛性部分４０６、及び細長い剛性部分４０６から遠位端４１０まで遠位に延在する可撓性遠位部分４０８を含み得る。関節運動コントローラ４１４は、把持可能な近位部分４０４に配置され得る。関節運動コントローラ４１４は、ヒトの手が把持可能な近位部分４０４を把持するとき、ヒトの手の親指によって作動可能であり得る。関節運動コントローラ４１４は、可撓性遠位部分４０８の位置を調節し得る。また、把持可能な近位部分４０４に位置するものは、本体４０２の遠位端４１０に位置する基板４１６（図４Ｂに示すような）に（例えば、本体４０２に沿って延在する１つ又は複数のワイヤ１２６を介して）結合されてもよい電気ポート４２４を含んでもよい。基板４１６は、回路基板、ハイブリッドチップ、セラミック構成要素、又は別の適切な構成要素若しくは要素のうちの１つ又は複数を含んでもよい。電気ポート４２４は、基板４１６上の回路基板にパワーを供給するための電力を受け取り得る。回路基板等の基板４１６は、ユーザデバイス、ディスプレイ、コンピュータモニタ、ヘッドアップディスプレイ、ウェアラブルディスプレイ、仮想現実ディスプレイ、拡張現実ディスプレイ等の内視鏡４００の外部にある表示デバイスにデジタルビデオ信号を無線で通信し得る。
【0091】
図１の第１光学経路１０８の一例である光ファイバ４２８は、図４Ｂに示すように、内視鏡４００に組み込まれてもよい。例えば、光ファイバ４２８は、内視鏡４００の本体４０２内の作業チャネルに沿って延在してもよい。いくつかの例では、光ファイバ４２８は、内視鏡から分離されてもよい。例えば、光ファイバ４２８は、使用前に内視鏡の作動チャネルに沿って送られ、そして使用後に内視鏡の作動チャネルから回収されてもよい。
【0092】
光ファイバ４２８は、適切なコネクタを介して内視鏡４００の外部のレーザ又はレーザエミッタに結合され、そして結石構造等の標的構造にレーザビームを送達してそれを結石破片に切除してもよい。レーザエミッタによって生成されたレーザビームは、２１００ｎｍ、１９４２ｎｍ等のヒトの血液及び生理食塩水の吸収のスペクトルピークに対応する波長を有してもよい。例えば、１９００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内の波長は、水が吸収しているスペクトル領域に対応してもよく、一方、４００ｎｍ乃至５２０ｎｍの波長は、オキシ－ヘモグロビン及び／又はデオキシ－ヘモグロビンが吸収しているスペクトル領域に対応してもよい。例えば、ツリウムファイバレーザは、１９０８ｎｍ又は１９４０ｎｍの波長のレーザビームを生成し得、ツリウムＹＡＧレーザは、２０１０ｎｍの波長のレーザビームを生成し得、ホルミウムＹＡＧレーザは、波長２１２０ｎｍのレーザビームを生成し得、エルビウムＹＡＧレーザは、波長２９４０ｎｍのレーザビームを生成し得る。これらの範囲内の別の波長も使用され得る。一般に、血液及び生理食塩水に有意な吸収を有するレーザビームを送達することは、かかるレーザビームが周囲の組織における侵襲を最小限に抑えることができるので有益であり、これは、結石構造での又はその近傍での組織の損傷を低減又は排除し得る。レーザは、２０ワット乃至１２０ワット、約２０ワット乃至約１２０ワット等の出力電力の適切な範囲内にある出力電力を有する光を提供し得る。出力電力のこれら範囲は、単なる例であり、別の適切な出力電力又は出力電力の範囲も使用され得る。光ファイバ４２８は、マルチモードファイバ又はシングルモードファイバであり得る。
【0093】
レーザコントローラ４３２は、把持可能な近位部分４０４に位置し得る。レーザコントローラ４３２は、動作状態（「オン」）と非動作状態（「オフ」）との間でレーザビームの状態を切換え得る。例えば、レーザコントローラ４３２は、有線及び／又は無線信号を、内視鏡４００の外部に位置するレーザに誘導し得る。信号は、レーザをオン又はオフにし得る。いくつかの実施形態では、実践者は、レーザのハウジングにおいて、出力パワー等のレーザの１つ又は複数の設定を調整し得る。いくつかの実施例では、実践者は、レーザコントローラ４３２を介してレーザの１つ又は複数の設定を調整し得る。
【0094】
典型的な手順中に、実践者は、レーザが１分、２分、３分、４分、又は任意の適切な長さの時間、動作可能であるようにレーザコントローラ４３２を操作し得る。レーザ動作の期間中、実践者は、本体４０２を操作して、送達されたレーザビームを結石構造の表面を横切って移動させることができる。いくつかの例では、レーザパワーレベル及び曝露時間は、機械化又は自動化された曝露機構の必要を伴わずに、実践者がレーザパワーを手動で安全にオン及びオフに切り替え得る。レーザパワーは、また、周囲の組織の偶発的な曝露が組織を損傷することがないように十分に低くてもよい。
【0095】
実践者は、結石構造の表面を粉塵化することによって、結石構造を切除し得る。粉塵化は、結石構造を制御された方式で摩耗させ得、結石構造を分解又は破砕することから取得される結石破片よりも小さくあり得る結石粒子を生成し得る。例えば、典型的な腎臓結石は、約１ｍｍ乃至約２０ｍｍの寸法であり得る。腎臓結石を分解又は破砕することが、大きさが数ｍｍ乃至約１０ｍｍ未満等の結石の大きさよりも小さい大きさであり得る腎臓結石破片を生成し得る。腎臓結石の粉塵化は、大きさが約１ｍｍ未満の腎臓結石粒子を生成し得る。
【0096】
結石又は結石破片を除去するために、実践者は、内視鏡４００内のオリフィスを通過し得るバスケット等の結石回収デバイスを使用し得る。実践者は、結石回収デバイスを使用して個々の破片を選択して除去し得る。結石回収装置に加えて又はその代わりに、内視鏡４００は、結石破片を洗い流すための洗浄システムを含み得る。洗浄システムは、把持可能な近位部分４０４に設置された洗浄コントローラ４３８を含んでもよく、潅注管腔４３４を通る潅注流体の流れと、吸引管腔４３６を通る流体及び廃水の吸引と、を動作的に制御し得る。
【0097】
内視鏡４００は、内視鏡４００の本体内に、チューブ、チャンバ、追加の作業チャネル、又は別の通路４４０を任意選択で含み得る。実践者は、通路４４０を使用して、結石破砕装置、結石回収バスケット、又は別の適切なツール、器具等の別個のツール又は器具を配備し得る。
【0098】
内視鏡４００は、本体４０２の遠位端４１０に可視化システムを含むことにより、オペレータが結石破片を視覚化することを可能にし得る。可視化システムは、結石（例えば、腎臓又は膵臓又は胆嚢結石）の作業領域を照明し得、結石の照明された領域のビデオ画像又は１つ又は複数の静止画像を生成し得る。可視化システムは、ビデオ画像をビデオモニタ等のディスプレイに誘導し得る。ディスプレイは、内視鏡４００の外部にあり得、結石除去手順中、可視であってもよい。
【0099】
可視化システムは、基板４１６上に設置された少なくとも１つの光源４１８を含み得る。基板４１６は、光源４１８を機械的に支持し、電力を供給する回路基板であり得る。光源４１８の例としては、とりわけ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、キセノンライトが挙げられてもよい。一例では、光源４１８は、本体４０２の遠位端４１０から離れる遠位方向に光を放出して、結石を照明し得る。いくつかの例では、外部光源（例えば、内視鏡４００の外側にある）が使用されることにより、本体４０２を透過した光（内部の光学経路を経由して等）を提供して結石を照明してもよい。光源４１８は、白色光を放出して結石を照明し得る。白色光は、実践者が、本体４０２の遠位端４１０に近接した結石又は組織における変色又は別の色ベースの効果を観察することを可能にする。光源４１８は、青色光を放出して結石を照明し得る。青色光は、熱組織の広がりを示し、それにより組織の損傷を検出するのに適し得る。赤色、琥珀色、黄色、緑色等の別の色及び／又は色帯域が使用されてもよい。
【0100】
それぞれの光源４１８は、光源４１８から出力された光の角度調整が可能である任意選択のレンズ４２０（図４Ｂ参照）に結合されてもよい。レンズ４２０は、光源４１８から出力された光を狭くし得る。レンズ４２０は、光源４１８から出力された光を広げ得る。かかる角度調整は、結石及び組織が指定の角度視野内で十分に照明されることを確実にするよう支援し得る。
【0101】
可視化システムは、基板４１６上に設置されたカメラ４２２（図４Ｂ参照）を含み得る。基板４１６は、カメラ４２２を機械的に支持し、電力を供給する回路基板であり得る。カメラ４２２は、照明された結石のビデオ画像又は１つ又は複数の静止画像をキャプチャし得る。ビデオ画像は、処理に対して比較的短い待ち時間で、リアルタイムで、又はほぼリアルタイムであり得るので、実践者が本体４０２を操作して内視鏡４００の制御を行うとき、実践者は、結石及び周囲の組織を観察し得る。カメラ４２２は、レンズと、レンズの焦点面に位置するマルチ画素センサと、を含み得る。センサは、ビデオ画像中のそれぞれの画素に対して赤色光、緑色光、青色光の強度値を与えるセンサ等の色センサであってもよい。回路基板は、照明された結石のキャプチャされたビデオ画像を表すデジタルビデオ信号を生成し得る。デジタルビデオ信号は、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、２４Ｈｚ、２５Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、又は別の適切なビデオリフレッシュレートのビデオリフレッシュレートを有し得る。
【0102】
図４Ｃは、尿管鏡４７０としても知られている、尿管鏡検査手順で使用され得る内視鏡の別の例を示す。内視鏡４００と同様に、尿管鏡４７０は、フィードバック制御型レーザ療法を提供するために使用されてもよい。尿管鏡４７０は、内視鏡４００の把持可能部分４０４とは異なる把持可能な近位部分４７４を含む。尿管鏡４７０は、アクセスシースと共に使用されると、より小さい尿管へのスコープ挿入を助けて視覚化を最大にするスリムで細長いシャフト４７６を含んでもよい。
【0103】
図５～９は、レーザ治療システム１００等のフィードバック制御型レーザ治療システムにおける内視鏡及びその使用についての様々な例を示す。図５Ａは、様々な構成要素を含む例示的な内視鏡５１０の細長い本体部分の切取図であり、図５Ｂは、内視鏡５１０の細長い本体の断面図である。内視鏡５１０は、レーザファイバ５１２と、照明ライト５１４と、カメラ５１６と、を含んでもよい。レーザファイバ５１２は、レーザシステム１０２又はレーザシステム２０２の光学経路１０８の一例である。レーザファイバ５１２は、内視鏡５１０の細長い本体内の作業チャネル５１３に沿って延在してもよい。いくつかの例では、レーザファイバ５１２は、内視鏡から分離していてもよい。例えば、レーザファイバ５１２は、使用前に内視鏡の作業チャネルに沿って送られ、使用後に内視鏡の作業チャネルから回収されてもよい。
【0104】
照明ライト５１４は、オペレータが標的構造（例えば、組織又は結石構造）を可視化することを可能にする可視化システムの一部であってもよい。照明ライトの例としては、標的構造の視野を照明するために、内視鏡の細長い本体の遠位端から離れる遠位方向に光を放出するように構成された１つ又は複数のＬＥＤが挙げられ得る。一例では、照明ライト５１４は、標的構造を照明するために白色光を放出してもよい。白色光は、実践者が、内視鏡の本体の遠位端に近接した結石又は組織における変色又は別の色ベースの効果を観察することを可能にし得る。一例では、照明ライト５１４は、標的構造を照明するために青色光を放出してもよい。青色光は、熱組織の広がりを示すことにより組織の損傷を検出するのに好適であり得る。赤色、琥珀色、黄色、緑色等の別の色及び／又は色帯も使用され得る。
【0105】
カメラ５１６は、可視化システムの一部である。カメラ５１６は、撮像センサ２４４の一例である。カメラ５１６は、照明された標的構造及び周囲環境のビデオ画像或いは１つ又は複数の静止画像をキャプチャし得る。ビデオ画像は、リアルタイム、又は処理に対して比較的短い待ち時間を伴うほぼリアルタイムであり得るので、実践者は、内視鏡を操作するときに標的構造を観察できる。カメラ５１６は、レンズと、レンズの焦点面に位置するマルチ画素センサと、を含み得る。センサは、ビデオ画像内のそれぞれの画素に対して赤色光、緑色光、青色光の強度値を与えるセンサ等の色センサであってもよい。回路基板は、照明された結石のキャプチャされたビデオ画像を表すデジタルビデオ信号を生成し得る。デジタルビデオ信号は、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、２４Ｈｚ、２５Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、又は別の適切なビデオリフレッシュレートのビデオリフレッシュレートを有し得る。
【0106】
図６は、カメラフィードバックを受取るフィードバック制御型レーザ治療システム６１０と統合された内視鏡５１０を含むレーザ治療システム６００の一例を示す。レーザ治療システム１００の一例であるレーザ治療システム６００は、内視鏡５１０と、フィードバック制御型レーザ治療システム６１０と、レーザ源６２０と、光源６３０と、を備える。様々な例では、フィードバック制御型レーザ治療システム６１０の一部又は全部が、内視鏡５１０に組み込まれてもよい。
【0107】
レーザフィードバック制御システム２００の一例であるフィードバック制御型レーザ治療システム６１０は、分光器６１１（分光センサ２４２の一例）と、フィードバックアナライザ６１２（フィードバックアナライザ２４０の少なくとも一部の一例）と、レーザコントローラ６１３（レーザコントローラ２６０の一例）と、を備える。レーザ源６２０は、レーザシステム２０２の一例であり、レーザファイバ５１２に結合され得る。ファイバ集積型レーザシステムは、可撓性内視鏡を通してレーザエネルギを通過させて、硬組織及び軟組織を効果的に治療する能力に基づく内視鏡手順のために使用されてもよい。これらのレーザシステムは、ＵＶからＩＲ領域（２００ｎｍ乃至１００００ｎｍ）の広い波長範囲内のレーザ出力ビームを生成する。いくつかのファイバ集積型レーザは、軟組織又は硬組織によって高度に吸収される波長範囲、例えば、水吸収のための１９００乃至３０００ｎｍ、又はオキシ－ヘモグロビン及び／又はデオキシ－ヘモグロビン吸収のための４００乃至５２０ｎｍの波長範囲の出力を生成する。上記表１は、高水吸収範囲１９００乃至３０００ｎｍで放出するＩＲレーザの概要である。
【0108】
いくつかのファイバ集積型レーザは、標的軟組織又は硬組織によって最小に吸収される波長範囲内の出力を生成する。これらのタイプのレーザは、小さい毛細管の直径５～１０μｍと同様である侵入深度に起因する有効な組織凝固を提供する。レーザ源６２０の例としては、とりわけ、５１５乃至５２０ｎｍでの放出を有するＧａＮレーザ、３７０乃至４９３ｎｍでの放出を有するＩｎｘＧａ１－ｘＮレーザ、７５０乃至８５０ｎｍでの放出を有するＧａｘＡｌ１－ｘＡｓレーザ、又は９０４乃至１０６５ｎｍの放出を有するＩｎｘＧａ１－ｘＡｓレーザ等のＩｎｘＧａ１－ｘＮ半導体レーザを放出するＵＶ－ＶＩＳを含んでもよい。
【0109】
光源６３０は、内視鏡の細長い本体に沿って延在する第１光学経路を経由して標的構造１２２に伝達され得る電磁放射信号を生成してもよい。第１光学経路は、作業チャネル５１３内に位置してもよい。一例では、第１光学経路は、レーザファイバ５１２とは別の光ファイバであってもよい。別の一例では、図６に示すように、電磁放射信号は、レーザビームを伝送するのに使用されるのと同じレーザファイバ５１２を通して伝送されてもよい。電磁放射は、第１光学経路の遠位端から出て、標的構造及び周囲環境に投射する。図６に示すように、標的構造は、内視鏡カメラ５１６の視野内にあることにより、標的構造及び周囲環境に投射する電磁放射に応じて、内視鏡カメラ５１６（ＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラ等）は、標的構造１２２から反射された信号を収集し、標的構造の撮像信号６５０を生成し、撮像信号をフィードバック制御型レーザ治療システム６１０に送達してもよい。
【0110】
カメラシステム５１６を通して生成されて送信されたフィードバック信号（例えば、撮像信号）に加えて又はその代わりに、場合によっては、標的構造から反射された信号は、追加又は代替として収集され、内視鏡５１０に関連付けられているような別個のファイバチャネル又はレーザファイバを通してフィードバック制御型レーザ治療システム６１０に送信されてもよい。図７は、分光センサフィードバックを受取るように構成されたフィードバック制御型レーザ治療システム６１０と統合された内視鏡５１０を含むレーザ治療システム７００の一例を示す。反射された分光信号７５０（図１及び２のフィードバック信号１３０の一例である）は、光源６３０から標的構造まで電磁放射を伝送するために使用されるレーザファイバ５１２等と同じ光学経路を通ってフィードバック制御型レーザ治療システム６１０に進行して戻ってもよい。別の一例では、反射された分光信号７５０は、光源６３０から標的構造まで電磁放射を伝送する第１光ファイバとは別の光ファイバチャネル等の第２光学経路を通ってフィードバック制御レーザ型治療システム６１０まで進行してもよい。
【0111】
フィードバック制御型レーザ治療システム６１０は、１つ又は複数のフィードバック信号（例えば、標的構造の撮像信号６５０、又は反射された分光信号７５０）を分析して、レーザ源６２０についての動作状態を決定してもよい。分光器６１１は、分光センサ２４２に関して上記したように、ＦＴＩＲ分光計、ラマン分光計、ＵＶ－ＶＩＳ分光計、ＵＶ－ＶＩＳ－ＩＲ分光計、又は蛍光分光計のうちの１つ又は複数を用いること等によって、１つ又は複数のフィードバック信号から１つ又は複数の分光特性を生成してもよい。フィードバックアナライザ６１２は、標的検出器２４６又は標的分類器２４８のうちの１つ又は複数を用いること等によって、複数の構造カテゴリ又は構造タイプのうちの１つとして標的構造を識別又は分類するように構成されてもよい。レーザコントローラ６１３は、図２に関して上記したように、レーザシステム６２０の動作モードを決定するように構成されてもよい。光源６３０は、ＵＶからＩＲまでの光学範囲内の電磁放射を生成してもよい（以下の表２参照）。
【0112】
表は、本明細書で論じられた実施例に適用可能なような分光システムのための光源６３０の例を示している。
【表2】
【0113】
いくつかの例では、フィードバックアナライザ６１２は、レーザファイバ５１２の遠位端と標的構造１２２との間、又は反射信号を受取って分光器６１１に伝送して戻すための光学経路の遠位端と標的構造１２２との間の距離６６０（図６に示すような）を決定してもよい。距離６６０は、分光器６１１によって生成される反射率スペクトル等の分光特性を使用して計算されてもよい。レーザコントローラ６１３は、距離６６０が閾値（ｄｔｈ）以下、又は指定されたレーザ発射範囲内にある等の条件を満たす場合に、レーザ源６２０を制御してレーザエネルギを標的構造１２２に送達してもよい。一例では、標的構造１２２が意図された治療構造タイプ（例えば、指定された軟組織タイプ又は指定された結石タイプ）として識別されるが、標的構造１２２がレーザの範囲内にない（例えば、ｄ＞ｄｔｈ）場合、レーザコントローラ６１３は、レーザ源６２０を「ロックする」（すなわち、レーザ源６２０の発射を防止する）ための制御信号を生成してもよい。距離６６０についての情報、及び標的構造がレーザの範囲外（ｄ＞ｄｔｈ）にあるという指標が、実践者に提示されてもよく、実践者は、次いでレーザファイバ５１２の遠位端を標的に近づけるために再配置するように内視鏡５１０を調整してもよい。距離６６０だけでなく、標的構造タイプも監視され、連続的に決定され、そして実践者に提示されてもよい。標的が意図された治療構造タイプとして認識され、そしてレーザの範囲内（ｄ≦ｄｔｈ）にあるとき、レーザコントローラ６１３は、レーザ源６２０を「ロック解除」するための制御信号を生成し、レーザ源６２０は、レーザ動作モード（例えば、パワー設定）に従って標的構造１２２に狙いを定めて発射してもよい。図１０等を参照して、分光データから距離６６０を計算する方法についての例が以下に説明される。
【0114】
いくつかの例では、分光器６１１は、光源から標的まで電磁放射を伝送するように構成された光学経路の幾何学形状及び配置に関する情報を更に使用して、分光特性（例えば、反射率スペクトル）を生成するように構成されてもよい。例えば、レーザファイバ５１２の外径若しくは標的から反射された分光信号を分光器６１１に伝送するための別の光学経路の外径、又は内視鏡５１０からのファイバ若しくは経路の突出角度は、反射された信号の強度に影響を及ぼすことがある。外径及び／又は突出角度が測定され分光器６１１に提供されることにより、反射率スペクトルデータを取得してもよい。標的構造とファイバの遠位端との間の距離６６０は、上記のように、スペクトルデータ、ファイバ又は光学経路の測定された外径とその突出角度、及び／又は内視鏡画像プロセッサからの入力信号を使用して計算されてもよい。
【0115】
図８Ａ～８Ｃは、統合されたマルチファイバアクセサリを有する内視鏡８１０と、フィードバック制御型レーザ治療システム６１０及びレーザ源６２０を含む外科用レーザシステムと、を含むレーザ治療システム８００を示す。マルチファイバアクセサリは、分光信号を分光器６１１に伝送して戻すために、及びレーザ源６２０から標的構造まで表面レーザエネルギを伝送するために使用される光学経路８１６を含む。レーザコントローラ６１３は、レーザ発射のタイミングを制御することにより、分光信号の伝送とレーザエネルギの送達とが異なる時に行われるようにしてもよい。マルチファイバアクセサリは、また、内視鏡８１０の中に埋め込まれた、及びその細長い本体に沿って延在する複数の光源ファイバ８１４を含む。例であって限定ではないが、図８Ｂは、内視鏡の細長い本体の半径方向断面上の光学経路８１６に対して円周に沿う等して、光学経路８１６の周りに放射状に分布する６つの光源ファイバ８１４を示す。図８Ｂに示すような例では、光学経路８１６は、内視鏡８１０の細長い本体のほぼ中央長手軸に位置してもよい。別の数の光源ファイバ、及び／又は光学経路８１６に対する光源ファイバの別の位置が使用されてもよい。例えば、図８Ｃは、光学経路８１６の両側に放射状に配置された２つの光源ファイバ８１４を示す。
【0116】
光源ファイバ８１４は、図６～７に関して上述したように、光源６３０に結合されてもよい。その代替として、光源ファイバ８１４は、図５Ａ～５Ｂに示すように、照明ライト５１４に結合されてもよい。照明ライト５１４（例えば、１つ又は複数のＬＥＤ）又は内視鏡の外部等にある遠隔光源６３０いずれかの内視鏡光源からの光は、標的を照明し、分光分析のために収集されてもよい、標的表面から反射された分光信号を生成するという機能を果たしてもよい。フィードバックアナライザ６１２は、図６～７に示すのと同様に、内視鏡８１０の遠位端と標的構造１２２との間の距離６６０を決定してもよい。
【0117】
図９は、レーザ治療システム９００を示しており、これは、レーザ治療システム８００の変形例である。光学経路８１６を通してレーザエネルギを送達する代わりに、別の手術用レーザファイバ８２０が使用されて、レーザ源６２０から標的構造まで表面レーザエネルギを送達してもよい。光学経路８１６は、分光信号を分光器６１１に伝送して戻すための専用の分光信号ファイバとして用いられる。
【0118】
図１０は、図６～９に示すような標的構造から反射されたフィードバック信号を使用して、分光反射信号強度（例えば、電磁放射線に応じて標的構造から反射されたスペクトル信号）と、ファイバの遠位端と標的構造との間の距離６６０との間の関係を表す較正曲線１０００を示す図である。較正曲線１０００は、標的構造が特定の波長（例えば、４５０ｎｍ又は７３０ｎｍ）の電磁放射によって投射されるとき、組織と分光プローブ遠位端との間の異なる距離での反射光強度を測定することによって生成されてもよい。較正曲線を参照することによって、分光信号の分析が、距離の迅速な推定を可能にする。
【0119】
較正曲線を生成する例示的なプロセスは、以下の通りである。最初に、それぞれの距離についての基準値が計算されてもよい。較正曲線自体は、光の反射強度が試料の反射率等に依存するので、距離を識別するために使用されないことがある。試料の反射率の影響を打ち消すための基準値の一例は、以下の通りである。
【数1】
【0120】
インビボでの外科手術中に、オペレータは、標的組織組成の反射率スペクトルが検出され得るまで、分光フィードバックの連続記録によってファイバ又は内視鏡を移動させてもよい。
【0121】
図１０を参照すると、第１スペクトルは、反射光強度がＩ１である距離ｘ１において測定されてもよい。このとき、反射信号強度のｘ１の実測値及び曲線は、未知である。次いで、ファイバ又は内視鏡遠位端（反射光検出器）は、連続的に移動させられ、距離ｘ２に対応する次の反射光強度Ｉ２が測定されてもよい。ｘ２がｘ１に近接していてもよく、その結果、ｘ１とｘ２との間の曲線は、直線に近似されてもよい。このとき、反射信号強度のｘ１、ｘ２、及び曲線は、未知である。比較値が、以下のように、Ｉ１、Ｉ２、及びｄｅｌｔａ（ｘ２－ｘ１）を使用して計算されてもよい。
【数2】
【0122】
次いで、基準値は、比較値と同一であるものが探索される。式（２）で与えられた比較値と同一であることが判明した基準値（ｘｒ）が１つしかない場合、ｘｒはｘ１の距離として決定され得る。２つの基準値（ｘｒ１、ｘｒ２）が存在する場合に、ファイバ又は内視鏡遠位端（反射光検出器）が移動させられ続けてもよく、距離ｘ３に対応する次の反射光強度Ｉ３が測定されてもよい。ｘ３は、ｘ２に近接していてもよく、その結果、ｘ２とｘ３との間の曲線が線形として近似されてもよい。このとき、ｘ１、ｘ２、ｘ３、及び反射信号強度の曲線は、未知である。新たな比較値が、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、ｄｅｌｔａ（ｘ２－ｘ１）、及びｄｅｌｔａ（ｘ３－ｘ２）を使用して、以下のように計算され得る。
【数3】
【0123】
次いで、基準値は、ｘｒ１＋ｄｅｌｔａ（ｘ２－ｘ１）及びｘｒ２＋ｄｅｌｔａ（ｘ２－ｘ１）と同一であるものが探索される。基準値は、式（３）で与えられる比較値と比較され得る。比較値により類似する基準値を有する距離が、実距離として推定される。
【0124】
インビボでの外科手術中に、例示的な方法は、標的組成の反射率スペクトルが検出されるまで、分光フィードバックの連続記録を使用してファイバ又は内視鏡を移動させることを含んでもよい。分光器遠位端が標的に向かって移動している主要な場合について、検出された反射光の強度は、最初は弱く、標的とファイバ端部との間の距離を減少させるとともに増加する。例えば、第１スペクトルは、反射光強度がＩ１である距離ｄ１において測定された。反射データを連続的に収集しながら、ファイバ又は内視鏡遠位端を標的に向かって僅かに移動し続けると、方法は、距離ｄ２に対応する次の反射光強度Ｉ２を測定してもよい。方法は、次いで、反射信号変化勾配の値＝ｄｅｌｔａ（Ｉ２－Ｉ１）／ｄｅｌｔａ（ｄ２－ｄ１）［１］の計算を含んでもよい。計算された勾配の値を反射光強度から独立させるために、計算された勾配が正規化されてもよい。測定された距離における反射光の勾配を計算するための最終式は、以下のようである。
【数4】
【0125】
方法は、次いで、計算された勾配をライブラリ内の較正曲線における勾配と比較することにより、必要な距離を推定してもよい。全ての計算は、ソフトウェアを使用して高速に実行され得る。
【0126】
図１１は、解剖学的構造（例えば、軟組織、硬組織、若しくは癌性組織等の変態）、又は結石構造（例えば、腎臓又は膵臓又は胆嚢結石）等の、被術者の身体内の標的構造にレーザビームを送達するためにレーザシステムを制御する方法１１００を示すフローチャートである。方法１１００は、レーザ治療システム１００又はその変形、レーザフィードバック制御システム２００等のレーザ治療システム内に実装され、それによって実行されてもよい。方法１１００のプロセスが１つのフローチャートに描かれているけれども、それらは、特定の順序で実行される必要はない。様々な実施例において、プロセスのうちのいくつかは、本明細書に示されたものとは異なる順序で実行され得る。
【0127】
１１１０において、被検者の身体内の標的が、光源６３０等の光源によって生成された電磁放射によって照明される。光源は、ＵＶからＩＲまでの光学的範囲内で電磁放射を生成してもよい。光源及びそれに対応する電磁放射波長の例が、上記の表２に示されている。電磁放射は、図６～９を参照して上記したように、内視鏡の細長い本体に沿って延在する光学経路を介して標的構造に伝送されてもよい。その代替として、光源は、図５Ａ～５Ｂに示すように、内視鏡検査手順中に、内視鏡の遠位端に配置されて、標的構造及び周囲環境を照明するように構成された可視化システムの１つ又は複数のＬＥＤ等の照明ライトを含んでもよい。
【0128】
１１２０において、電磁放射に応じて標的から反射された信号は、分光センサ２４２又はその変形を使用する等して、分光センサによって感知されてもよい。分光センサの例として、とりわけ、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計、ラマン分光計、ＵＶ－ＶＩＳ分光計、ＵＶ－ＶＩＳ－ＩＲ分光計、又は蛍光分光計が挙げられてもよい。反射信号は、図２に示すような信号伝送経路２５０、又は図８～９に示すような光学経路８１６等の光学経路を通して分光センサまで伝送されてもよい。光学経路は、組織から反射された分光信号の分光センサへの伝送に適した光学特性を有する。その代替として、分光センサは、図１に示すような第１光学経路１０８若しくは第２光学経路１１８、図６～７に示すレーザファイバ５１２、又は図８Ａ～８Ｃに示すような光学経路８１６等の、レーザビームを伝送するためのレーザファイバに動作可能に結合されてもよい。
【0129】
それに加えて又は代替として、電磁放射に応じた標的からの反射信号は、図２に示すような撮像センサ２４４等の１つ又は複数の撮像センサを使用して感知されてもよい。撮像センサの例としては、実施形態において紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、又は赤外（ＩＲ）波長を感知するＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラ等の撮像カメラを含んでもよい。カメラが、図５～７に示すように、内視鏡５１０に組み込まれたカメラ５１６のように内視鏡に嵌め込まれてもよい。
【0130】
１１３０において、１つ又は複数の分光特性が、図２に示すようなフィードバックアナライザ２４０を使用する等して、感知された反射信号から生成されてもよい。分光特性は、反射率、反射率スペクトル、吸収指数等の特性を含んでもよい。分光特性は、構造カテゴリ（例えば、解剖学的組織若しくは結石）、又は標的構造の化学組成を示す特定の構造タイプを示してもよい。一例では、分光特性は、複数の波長にわたる反射強度を表す反射率スペクトルを含んでもよい。反射率は、材料界面で反射された入射電磁パワーの一部として決定され得る。これは、光源から放出された電磁放射のような放射エネルギを反射する際の材料表面の有効性を表す。反射率スペクトルは、データ配列、又はスペクトル反射率曲線とも呼ばれる図形表現としてフォーマットされてもよい。
【0131】
分光特性は、基準スペクトルから抽出された１つ又は複数の特有スペクトル特徴を含むことができる。特有反射率特徴の例としては、特定の波長における若しくは波長範囲にわたる反射率強度（又は正規化反射率スペクトル強度）、反射率スペクトルから計算された統計値（例えば、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の変動、波長の範囲にわたる反射率の変化率等）、或いはスペクトル反射率曲線の少なくとも一部（例えば、曲線の勾配、曲率、線分等）の形態を表す図形特徴が挙げられてもよい。
【0132】
いくつかの例では、分光特性(例えば、反射率スペクトル)は、内視鏡に関連した少なくとも１つの光学経路に関する幾何学形状及び配置情報を更に使用して生成されてもよく、そしてレーザビーム、標的から反射された信号、又は光源によって生成された電磁放射のうちの１つ又は複数を伝送するように構成されてもよい。幾何学形状及び配置情報は、少なくとも１つの光学経路の外径、及び／又は内視鏡に対する少なくとも１つの光学経路の遠位端の突出角度を含んでもよい。
【0133】
１１４０において、１つ又は複数の分光特性に基づいて、標的構造は、フィードバックアナライザ２４０を使用する等して、それぞれの組成を有する複数の構造タイプのうちの１つとして識別されてもよい。一例では、標的構造は、標的検出器２４６を使用する等して、結石構造のカテゴリ又は解剖学的構造のカテゴリとして識別されてもよい。結石構造の例としては、泌尿器系、胆嚢、鼻孔、胃腸管、胃、又は扁桃腺等の様々な結石形成領域内の結石又は結石破片が挙げられてもよい。解剖学的構造の例としては、とりわけ、軟組織（例えば、筋肉、腱、靭帯、血管、筋膜、皮膚、脂肪、及び繊維組織）、骨等の硬組織、軟骨等の結合組織等が挙げられてもよい。図３Ａ～３Ｂを参照して上記したように、結石構造（例えば、腎臓結石）及び解剖学的構造（例えば、被術者の軟組織又は硬組織）は、異なる反射率スペクトルを有する場合がある。標的構造の反射率スペクトルから抽出されたスペクトル特徴は、図２及び３Ａ～３Ｂを参照して上述したように、結石構造又は解剖学的構造（例えば、軟組織又は硬組織）のいずれかとして標的構造を分類するために使用されてもよい。
【0134】
それに加えて又は代替として、標的構造は、標的分類器２４８を使用する等して、複数の結石タイプのうちの１つとして、又は複数の組織タイプのうちの１つとして分類されてもよい。図３Ａ～３Ｂに示すように、同じカテゴリ（例えば、結石カテゴリ、又は解剖学的構造カテゴリ）内の異なる構造タイプが、異なる反射率特性を示すことがある。かかるカテゴリ内反射率スペクトル差は、解剖学的構造の識別されたカテゴリ内の特定の組織タイプ等の特定の組織タイプとして、又は、識別された結石構造のカテゴリ内の特定の結石タイプとして、標的構造を分類するために使用されてもよい。分類は、特定の波長における１つ又は複数の反射率、２つ以上の異なる波長にわたる反射率の統計的特徴（例えば、分散若しくは別の変動測定基準）、又は反射率スペクトルの図形表現から生成された図形特徴に基づいていてもよい。一例では、識別された結石標的（例えば、腎臓結石）は、ＣａＰ結石、ＭＡＰ結石、ＣＯＭ結石、ＣＯＤ結石、コレステロールベース結石、又は尿酸（ＵＡ）結石のうちの１つ等の、異なる化学組成を有する結石タイプのうちの１つとして分類されてもよい。一例では、識別された組織標的は、異なる解剖学的位置を有する組織タイプのうちの１つとして分類されてもよい。例えば、腎臓組織標的は、腎杯組織、皮質組織、髄質組織、又は尿管組織のうちの１つとして分類されてもよい。別の一例では、識別される組織標的は、正常組織又は異常組織（例えば、癌性組織）として分類されてもよい。更に別の一例では、識別される組織標的は、治療領域（例えば、除去が意図された腫瘍若しくはポリープ）、又は非治療領域（例えば、血管、筋肉等）として分類されてもよい。標的構造の反射率スペクトルから抽出されたスペクトル特徴は、図２及び３Ａ～３Ｂを参照して上述したように、特定の結石タイプ又は特定の組織タイプとして標的構造を分類するために使用されてもよい。
【0135】
１１５０において、制御信号が生成されて、レーザコントローラ２６０を使用する等して、標的の識別に基づく動作モードでレーザシステムを動作させてもよい。動作モードは、レーザビーム、又はレーザシステムのためのレーザパラメータ設定の送達又は送達保留を含んでもよい。一例では、レーザシステムは、標的が結石構造として識別される場合に第１動作モードで、標的が解剖学的構造として識別される場合に第２動作モードで、又は標的が解剖学的構造及び結石構造のいずれにも識別されない場合に第３動作モードで、動作してもよい。一例では、第１動作モードは、腎臓結石等の、識別された結石を切除又は粉塵化するための第１照射パラメータ設定によってプログラムされたレーザビームを送達するようにレーザシステムを起動させることに対応してもよい。一例では、第２動作モードは、識別された組織へのレーザエネルギの送達を保留すること、又は識別された組織を治療するために、第１照射パラメータ設定とは異なる第２照射パラメータ設定によってプログラムされたレーザビームを送達することに対応してもよい。一例では、第３動作モードは、レーザシステムがレーザエネルギの送達を不活性化することに対応してもよい。レーザ照射パラメータの例としては、とりわけ、波長、パワー、パワー密度、パルスパラメータ（例えば、パルス幅、パルスレート、振幅、デューティサイクル）、曝露時間、総線量、又はエネルギが挙げられてもよい。
【0136】
いくつかの例では、照射パラメータ設定は、複数の結石タイプ及び／又は複数の組織タイプについてそれぞれ決定されてもよい。結石タイプ照射パラメータ設定対応、又は組織タイプ照射パラメータ設定対応が作成されて、ルックアップテーブル、関連配列内に等、メモリ２５０に記憶されてもよい。レーザコントローラ２６０は、かかる記憶された対応のうちの１つを使用して、分類された結石タイプ又は分類された組織タイプに対応する照射パラメータ設定を決定してもよい。
【0137】
いくつかの例では、レーザシステムの動作モードの決定は、図６～７に示すような、レーザファイバ５１２の遠位端と標的構造１２２との間、又は図８～９に示すような、反射された信号を受取り及び伝送するための光学経路８１６の遠位端と標的構造１２２との間等の、標的構造と光学経路の遠位端との間の距離６６０に更に基づいてもよい。距離６６０は、反射率スペクトル等の分光特性を使用して計算されてもよい。それに加えて、いくつかの例では、ファイバ又は光学経路の測定された外径とその突出角度、及び／又は内視鏡画像プロセッサからの入力信号が使用されることにより、距離６６０を計算してもよい。
【0138】
レーザシステムは、距離６６０が閾値以下又は特定のレーザ発射範囲内にある等の条件を満たす場合、レーザビームを標的構造に送達するように制御されてもよい。一例では、標的構造が意図された治療構造タイプ（例えば、指定の軟組織タイプ又は指定の結石タイプ）として識別されるが、標的構造がレーザの範囲内にない（例えば、ｄ＞ｄｔｈ）場合、制御信号が生成されてレーザ源を「ロック」し、それが標的に向けて発射することを防止するようにしてもよい。距離６６０についての、及び標的構造がレーザの範囲外にある（ｄ＞ｄｔｈ）ことについての情報は、実践者に提示され、次いでレーザファイバの遠位端を再配置する等のために内視鏡を調整してもよい。距離６６０、及び標的構造タイプは、連続的に監視されて、実践者に提示されてもよい。標的が意図された治療構造タイプとして認識され、そしてレーザの範囲内にある（ｄ≦ｄｔｈ）とき、制御信号が生成されてレーザ源を「ロック解除」し、レーザ動作モード（例えば、パワー設定）に従って、レーザビームを標的構造に狙いを定めて発射してもよい。距離６６０は、図１０を参照して上述したように、分光反射信号強度と、ファイバの遠位端と標的構造との間の距離６６０との間の関係を表す予め生成された較正曲線を使用して計算されてもよい。
【0139】
図１２は、概して、本明細書で説明された技術のうちのいずれか１つ又は複数（例えば、方法論）が実行されてもよい例示的な機械１２００のブロック図である。この説明の一部は、レーザ治療システム１００（例えば、レーザフィードバック制御システム１０１）、レーザフィードバック制御システム２００、又は内視鏡４００等の内視鏡に統合された制御回路の様々な部分の計算フレームワークに適用されてもよい。
【0140】
代替実施形態では、機械１２００は、独立型デバイスとして動作してもよく、又は別の機械に接続（例えば、ネットワーク化）されてもよい。ネットワーク化された配備では、機械１２００は、サーバクライアントネットワーク環境におけるサーバ機械、クライアント機械、又はその両方の能力内で動作してもよい。一例では、機械１２００は、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）（又は別の分散）ネットワーク環境においてピア機械として動作することができる。機械１２００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はその機械によって実行されるべき作用を指定する命令（シーケンシャル又は別のもの）を実行できる任意の機械であってもよい。更に、単一の機械のみが示されているが、「機械」という用語は、また、クラウドコンピューティング、サービスとしてのソフトウェア（ＳａａＳ）、別のコンピュータクラスタ構成等の本明細書で説明された方法のうちのいずれか１つ又は複数を実行するための命令のセット（又は複数のセット）を個別に又は共同で実行する機械の集合を含むと考えられるべきである。
【0141】
例は、本明細書に記載されたように、ロジック又は多数の構成要素若しくは機構を含んでもよく、或いはそれらによって動作してもよい。回路セットは、ハードウェア（例えば、単信回路、ゲート、ロジック等）を含む有形のエンティティに実装された回路の集合である。回路セットメンバーシップは、時間及び基礎的なハードウェア変動にわたって柔軟であり得る。回路セットは、動作時に、単独で又は組み合わせで、指定された動作を実行してもよい部材を含む。一例では、回路セットのハードウェアは、指定された動作（例えば、ハードワイヤード）を実行するように不変に設計されてもよい。一例では、回路セットのハードウェアは、指定の動作の命令を符号化するために、物理的に修正されたコンピュータ可読媒体（例えば、不変マス粒子の磁気的、電気的に移動可能な配置等）を含む可変に接続された物理的構成要素（例えば、実行ユニット、トランジスタ、単信回路等）を含んでもよい。物理的構成要素を接続する際に、ハードウェア構成要素の基礎となる電気的特性は、例えば、絶縁体から導体へ、又はその逆に変更される。命令は、埋め込まれたハードウェア（例えば、実行ユニット又はローディング機構）が、可変接続を介してハードウェア内の回路セットの部材を作成して、動作時に指定の動作の部分を実行することを可能にする。したがって、コンピュータ可読媒体は、装置が動作しているときに、回路セット部材の別の構成要素に通信可能に結合される。一例では、物理的構成要素のうちのいずれかは、２つ以上の複数の回路セットのうちの２つ以上の部材において使用されてもよい。例えば、動作中、実行ユニットが、１つの時点において第１回路セットの第１回路内で使用され、第１回路セット内の第２回路によって、又は異なる時点において第２回路セット内の第３回路によって再使用されてもよい。
【0142】
機械（例えば、コンピュータシステム）１２００は、ハードウェアプロセッサ１２０２（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、ハードウェアプロセッサコア、又はそれらの任意の組み合わせ）、メインメモリ１２０４、及びスタティックメモリ１２０６を含んでもよく、これらの一部又は全部は、インターリンク（例えば、バス）１２０８を介して互いに通信してもよい。機械１２００は、ディスプレイユニット１２１０（例えば、ラスタディスプレイ、ベクトルディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ等）と、英数字入力デバイス１２１２（例えば、キーボード）と、ユーザインタフェース（ＵＩ）ナビゲーションデバイス１２１４（例えば、マウス）と、を更に備える。一例では、ディスプレイユニット１２１０、入力デバイス１２１２、及びＵＩナビゲーションデバイス１２１４は、タッチスクリーンディスプレイであってもよい。機械１２００は、記憶デバイス（例えば、駆動ユニット）１２１６、信号生成デバイス１２１８（例えば、スピーカ）、ネットワークインタフェースデバイス１２２０、及び地球測位システム（ＧＰＳ）センサ、コンパス、加速度計、又は別のセンサ等の１つ又は複数のセンサ１２２１、を更に含んでもよい。機械１２００は、１つ又は複数の周辺デバイス（例えば、プリンタ、カードリーダ等）を通信又は制御するために、シリアル（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、パラレル、又は別の有線若しくは無線（例えば、赤外（ＩＲ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）等）接続等の出力コントローラ１２２８を含んでもよい。
【0143】
記憶デバイス１２１６は、本明細書に記載された技術又は機能のうちのいずれか１つ又は複数によって具現化する又は利用されるデータ構造又は命令１２２４（例えば、ソフトウェア）の１つ又は複数のセットが記憶される機械可読媒体１２２２を含んでもよい。命令１２２４は、また、機械１２００によるそれの実行中、メインメモリ１２０４内に、スタティックメモリ１２０６内に、又はハードウェアプロセッサ１２０２内に完全に又は少なくとも部分的に常駐してもよい。一例では、ハードウェアプロセッサ１２０２、メインメモリ１２０４、スタティックメモリ１２０６、又は記憶デバイス１２１６のうちの１つ又はそのいずれかの組み合わせが、機械可読媒体を構成してもよい。
【0144】
機械可読媒体１２２２は、単一の媒体として示されているが、「機械可読媒体」という用語は、１つ又は複数の命令１２２４を記憶するように構成された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中又は分散データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含んでもよい。
【0145】
「機械可読媒体」という用語は、機械１２００による実行のための命令を記憶、符号化、又は伝達し得、及び機械１２００に本開示の技術のうちのいずれか１つ又は複数を実行させ、或いはかかる命令によって使用されるか又はそれらと関連したデータ構造を記憶、符号化、又は伝達し得るいずれかの媒体を含んでもよい。非限定的な機械可読媒体の例は、ソリッドステートメモリと、光学及び磁気媒体とを含んでもよい。一例では、マス機械可読媒体は、不変（例えば、休止）質量を有する複数の粒子を有する機械可読媒体を含む。したがって、マス機械可読媒体は、一時的に伝播する信号ではない。マス機械可読媒体の特定の例としては、半導体メモリデバイス（例えば、電気的にプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＳＯＭ））、及びフラッシュメモリデバイス等の不揮発性メモリ、中央ハードディスク及びリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにＣＤ－ＲＯＭ及びＤＶＤ－ＲＯＭディスクが挙げられてもよい。
【0146】
命令１２２４は、いくつかのトランスファプロトコル（例えば、フレームリレイ、インターロックプロトコル（ＩＰ）、トランスミッションコントロールプロトコル（ＴＣＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、ハイパーテキストトランスファプロトコル（ＨＴＴＰ）等）のうちのいずれか１つを利用するネットワークインタフェースデバイス１２２０を介して伝送メディアを使用して通信ネットワーク１２２６を介して更に伝送又は受取られてもよい。例示的な通信ネットワークとしては、とりわけ、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、パケットデータネットワーク（例えば、インターネット）、携帯電話ネットワーク（例えば、移動体通信ネットワーク）、プレインオールドテレフォン（ＰＯＴＳ）ネットワーク、及び無線データネットワーク（例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）として知られた規格の米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１ファミリ、ＷｉＭａｘ（登録商標）として知られた規格のＩＥＥＥ８０２．１６ファミリ）、規格のＩＥＥＥ８０２．１５．４ファミリ、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークが挙げられてもよい。一例では、ネットワークインタフェースデバイス１２２０は、１つ又は複数の物理ジャック（例えば、イーサネット、コアキシャル、又はフォンジャック）又は通信ネットワーク１２２６に接続するための１つ又は複数のアンテナを含んでもよい。一例では、ネットワークインタフェースデバイス１２２０は、単一入力多出力（ＳＩＭＯ）、多入力多出力（ＭＩＭＯ）、又は多入力単一出力（ＭＩＳＯ）技術のうちの少なくとも１つを使用して無線通信するための複数のアンテナを含んでもよい。「伝送媒体」という用語は、機械１２００による実行のための命令を記憶、符号化、又は伝達し得、そして、かかるソフトウェアの通信を容易にするためのデジタル若しくはアナログ通信信号又は別の無形媒体を含む、いずれかの無形媒体を含むと考えられるべきである。
【0147】
付記
上記の詳細な説明は、添付の図面への参照を含み、添付の図面は詳細な説明の一部を成す。図面は、例示として、本発明が実施され得る特定の実施形態を示す。これらの実施形態もまた、本明細書において「実施例」として参照される。そのような例は、示されているか又は記載されているものに加えて、要素を含み得る。しかし、また、本発明者は、示されているか又は記載されているそれらの要素のみが提供される例を検討する。更に、また、本発明者は、示されているか又は記載されているそれらの要素（又はそれらの１つ以上の態様）の任意の組み合わせ又は置換を、特定の例（又はそれらの１つ以上の態様）か、あるいは本明細書に示されているか又は記載されている別の例（又はそれらの１つ以上の態様）のどちらか一方に関して使用する例を検討する。
上記の詳細な説明は、添付の図面への参照を含み、添付の図面は詳細な説明の一部を成す。図面は、例示として、本発明が実施され得る特定の実施形態を示す。これらの実施形態もまた、本明細書において「実施例」として参照される。そのような例は、示されているか又は記載されているものに加えて、要素を含み得る。しかし、また、本発明者は、示されているか又は記載されているそれらの要素のみが提供される例を検討する。更に、また、本発明者は、示されているか又は記載されているそれらの要素（又はそれらの１つ以上の態様）の任意の組み合わせ又は置換を、特定の例（又はそれらの１つ以上の態様）か、あるいは本明細書に示されているか又は記載されている別の例（又はそれらの１つ以上の態様）のどちらか一方に関して使用する例を検討する。
【0148】
本文献では、「ａ」又は「ａｎ」という用語は、任意の他の例、又は「少なくとも１つ」若しくは「１つ以上」の使用と無関係に、特許文献において一般的であるように、１つ又は２つ以上を含むように用いられる。本文献では、用語「又は(or)」は、包括的なものを指すように、又は別段の指示がない限り、「Ａ又はＢ」が「ＡであるがＢでない」、「ＢであるがＡでない」、及び「Ａ及びＢ」を含むように、用いられる。本文献では、「含んでいる(including)」及び「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」という用語は、「含んでいる(comprising)」及び「ｗｈｅｒｅｉｎ」というそれぞれの用語の平易な英語の同意義のものとして用いられる。また、下記の特許請求の範囲では、「含んでいる(including)」及び「含んでいる(comprising)」という用語はオープンエンドであり、すなわち請求項の範囲内でそのような用語の後に列挙されているものに加えて要素を含むシステム、デバイス、物品、組成物、製剤、又は工程が、依然として請求項の範囲内に入ると見なされる。更に、下記の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」などという用語は単にラベルとして用いられており、それらの対象物に数的な要件を課することは意図されていない。
【0149】
上記説明は例示的であることが意図され、制限的であることは意図されていない。例えば、前述の例（又はその１つ以上の態様）は、互いに組み合わせて使用され得る。上記説明を検討する際に当業者によるなど、他の実施形態が使用され得る。要約は３７Ｃ．Ｆ．Ｒ １．７２（ｂ）に従うように提供され、読者が技術的開示の本質を迅速に確認することを可能にする。要約は、それが特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈するか又は制限するのに使用されないという理解の下に提示される。また、上記の発明を実施するための形態では、様々な特徴がグループ化されて、本開示を効率化し得る。これは、特許請求されていない開示された特徴が任意の請求項に不可欠であるよう意図していると見なされるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示される実施形態の全特徴より少ない特徴にある場合がある。したがって、下記の特許請求の範囲は、本明細書によって、発明を実施するための形態に、例又は実施形態として組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として自立しており、そのような実施形態は、様々な組み合わせ及び交換において互いに組み合わせられ得ると考えられる。本発明の範囲は、そのような特許請求の範囲が権利を与えられている同等物の完全な範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】