用于治疗设备的反馈检测的制作方法

用于治疗设备的反馈检测
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年11月13日提交的标题为“基于电磁辐射的治疗设备和方法(electromagnetic radiation based treatment devices and methods)”的美国临时专利申请第62/934,583号的权益，其全部内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.目前，许多基于能量的设备可用于真皮的分次治疗。这些方法包括消融激光、非消融激光、微针和射频能量治疗。一般来说，这些目前可用的基于能量的分次治疗需要对接受治疗的皮肤的外部(例如，表皮)进行损伤。在大多数情况下，表皮的损伤会导致皮肤在治疗后立即出现发炎、有瑕疵或不健康。此外，表皮的严重损伤会导致一种或多种感染并且需要附加的药物治疗。此不期望的外观导致治疗后的停机时间，此停机时间持续到表皮愈合，取决于所使用的治疗参数(例如，消融与非消融)，这可能需要几天到几周。大多数患者直到治疗后的停机时间之后才恢复正常生活。因此，期望得到一种可利用的分次治疗系统和方法，其可以成功地影响真皮，同时最小化对表皮的损伤，以便最小化治疗后的停机时间。


技术实现要素：

4.皮肤再生一般通过分次治疗来执行。基于能量的分时或分次治疗是指仅组织区域的一部分暴露于能量的治疗。例如，分次皮肤治疗可以用激光束治疗该皮肤区域的25％，而留下该区域剩余的75％的皮肤未治疗。基于能量的皮肤再生涉及在胶原蛋白网络内形成可控的小损伤。这个小损伤会导致伤口愈合过程，在这个过程中会形成新的胶原蛋白。新形成的胶原蛋白收紧皮肤，从而使得皮肤看起来更年轻。许多皮肤再生分次治疗系统通过将水作为实现光热解的载色体来工作。
5.分次治疗一般可分为两类：消融性和非消融性。消融治疗除了在真皮内形成热损伤之外，还导致组织的移除和表面的微损伤。非消融治疗通常地不会导致组织移除，而是仅导致热破坏。非消融分次治疗优于消融分次治疗的优点是减少了停机时间。
6.组织的基于能量的分次治疗一般需要将大量能量递送到组织的选择性部分并且被其吸收，以实现期望的破坏或损伤。此破坏或损伤在组织的一个区域上重复进行，使得受损组织的小区域(例如，直径为0.1mm至10mm)与未受损的组织交织在一起。然后，在治疗后愈合期间，受损组织的小区域被新组织替代。在皮肤的真皮层内引起损伤同时最小化对覆盖表皮层的损伤提出了许多技术挑战，其中一些列举如下。
7.首先，在组织的真皮层内没有已知的载色体，它不存在于组织的表皮层内。这意味着被选择在真皮内吸收的辐射也将在表皮层内被吸收。
8.其次，由于emr将被皮肤的表皮层和真皮层同样好地吸收，因此必须向真皮层递送比表皮更大的能量密度。为了实现这一点，必须改变emr分布，使得emr光束的聚焦区域(即，最大能量密度区域)位于真皮内并且仅emr光束的非聚焦区域(即，最小能量密度区域)对着皮肤的表皮层。
9.第三，皮肤组织是一种混浊介质，这意味着通过皮肤传播的辐射会散射。皮肤组织内的辐射散射使得在组织内的任何深度形成聚焦区域(最大能量密度区域)更加困难，从而加剧了上述第一挑战和第二挑战。
10.第四，聚焦区域(或最大能量密度区域)必须准确地定位在皮肤真皮层内的深度处。这确保了最大能量密度区域位于真皮内，而不是位于表皮内，以防止对表皮的不必要的损伤。
11.第五，emr光束从组织外部递送；因此，表皮经历一些最小的辐射和小的热加热(即，少于真皮)。为了应对这第五个挑战，必须主动冷却直接覆盖在被治疗的真皮层上的表皮层，以防止对表皮的热损伤。
12.因此，为了对皮肤组织的真皮层提供分次治疗破坏，同时最小化对覆盖的表皮层的损伤，需要解决所有上述挑战的分次治疗系统和方法。
13.根据一些实施例，一种用于分次治疗组织的系统包括：电磁辐射(emr)源，被配置为产生具有横向环形能量分布的emr光束；光学器件，被配置为将该emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域；以及窗口组件，位于该光学器件的下光束，该窗口组件被配置为当被放置成与该组织的外表面接触时冷却该组织。该窗口组件包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间，其中冷却剂腔室被配置为容纳基本上不吸收emr光束的冷却剂。
14.在该系统的一些实施例中，emr光束具有在约1000nm和4000nm之间的范围内的波长。
15.在该系统的一些实施例中，冷却剂包括介电流体、氟碳基流体、水、防冻剂、乙二醇和丙二醇中的至少一者。
16.在该系统的一些实施例中，该光学器件另外被配置为以至少约0.2的数值孔径(na)将emr光束会聚。
17.在该系统的一些实施例中，该系统还包括位于窗口组件和组织之间的光学畅通介质。在一些情况下，光学畅通介质包括甘油、聚乙二醇和磷酸盐缓冲盐水中的至少一者。
18.在该系统的一些实施例中，emr源包括光束整形器，该光束整形器被配置为对横向环形能量分布进行整形。在该系统的一些版本中，光束整形器包括轴锥镜。
19.在该系统的一些实施例中，该系统另外包括控制器。在一些情况下，控制器被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到确定的温度。在一些情况下，控制器被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却一段确定的时间。
20.根据一些实施例，一种用于分次治疗组织的方法包括：使用接触组织的外表面的窗口组件，冷却组织；使用电磁辐射(emr)源，产生具有横向环形能量分布的emr光束；以及使用光学器件，将emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域。在一些情况下，窗口组件包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间，其中冷却剂腔室被配置为容纳基本上不吸收emr光束的冷却剂。
21.在该方法的一些实施例中，emr光束具有在约1000nm和4000nm之间的范围内的波长。
22.在该方法的一些实施例中，冷却剂包括介电流体、氟碳基流体、水、乙二醇和丙二
醇中的至少一者。
23.在该方法的一些实施例中，在至少约0.2的数值孔径(na)下执行将emr光束会聚。
24.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括在窗口组件和组织之间引入光学组织畅通介质。在一些情况下，光学组织畅通介质包括甘油、聚乙二醇和磷酸盐缓冲盐水中的至少一者。
25.在该方法的一些实施例中，emr源另外包括光束整形器，该光束整形器被配置为对横向环形能量分布进行整形。在该方法的一些版本中，光束整形器包括轴锥镜。
26.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括使用控制器控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到确定的温度。
27.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括使用控制器控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却一段确定的时间。
28.根据一些实施例，一种用于分次治疗组织的系统包括：电磁辐射(emr)源，被配置为产生波长在约1400nm和3400nm之间的范围内的emr光束；光束整形器，被配置为将emr光束整形为横向环形能量分布，其中光束整形器包括轴锥镜；光学器件，被配置为以至少约0.2的数值孔径(na)将emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域；窗口组件，位于该光学器件的下光束，该窗口组件被配置为当被放置成与组织的外表面接触时冷却组织，其中窗口组件包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间，其中冷却剂腔室被配置为容纳基本上不吸收emr光束并且包括氟碳基流体的冷却剂；以及控制器，被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到预定温度和将组织冷却确定的时间中的至少一者。
29.根据一些实施例，一种用于分次治疗组织的系统包括：电磁辐射(emr)源，被配置为产生具有波长的emr光束；准直器，被配置为将emr光束准直到一定宽度；光束整形器，包括第一轴锥镜和第二轴锥镜，该光束整形器被配置为将准直的emr光束整形为横向环形能量分布，其中第一轴锥镜和第二轴锥镜沿着光学轴线被分离一定距离，该距离被选择为实现横向环形能量分布的期望内径，并且准直的emr光束的宽度被选择为实现横向能量分布的期望厚度；以及光学器件，被配置为将emr光束会聚到组织内的聚焦区域，从而影响聚焦区域内的组织。
30.根据一些实施例，一种系统包括：emr源，被配置为产生具有横向环状能量分布和在约1200nm到约12000nm范围内的波长的emr光束；光学器件，被配置为将emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域；光束扫描系统，被配置为扫描组织内的聚焦区域；窗口组件，位于该光学器件的下光束，该窗口组件被配置为当被放置成与组织的外表面接触时传输emr光束并且冷却组织，其中该窗口组件包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间，其中冷却剂腔室被配置为容纳冷却剂，该冷却剂包括基本上不吸收emr光束的氟碳基流体；以及控制器，被配置为控制emr源，以产生具有多个脉冲的emr光束，其中多个脉冲中的至少一个脉冲具有不小于约100微秒的脉冲持续时间。
31.在系统的一些实施例中，多个脉冲中的至少一个脉冲具有不大于约100mj的脉冲能量。
32.在该系统的一些实施例中，该系统另外包括冷却器，该冷却器被配置为将冷却剂冷却到约-20℃到约20℃范围内的温度。
33.在该系统的一些实施例中，该光学器件进一步被配置为以至少约0.2的数值孔径(na)会聚emr光束。
34.在系统的一些实施例中，系统另外包括位于窗口组件和组织之间的光学组织畅通介质，其中光学组织畅通介质包括甘油、聚乙二醇和磷酸盐缓冲盐水中的至少一者。
35.在该系统的一些实施例中，emr源另外包括光束整形器，该光束整形器被配置为对横向环状能量分布进行整形。在该系统的一些版本中，光束整形器包括轴锥镜。
36.在系统的一些实施例中，控制器被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到预定温度。
37.在该系统的一些实施例中，控制器被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却一段预定的时间。
38.在该系统的一些实施例中，emr源、光学器件和光束扫描系统中的至少一者被配置为控制emr光束的一个或多个参数，包括环状能量分布的内径、环状能量分布的外径、环状能量分布的厚度和组织内聚焦区域的深度中的一者或多者。
39.根据一些实施例，一种方法包括：使用接触组织的外表面的窗口组件，冷却组织；使用emr源，产生具有横向环状能量分布和在约1200nm到12000nm范围内的波长的emr光束；使用光学器件，将emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域；使用正射扫描系统扫描组织内的聚焦区域；以及使用控制器，控制emr源以产生具有多个脉冲的emt光束，其中多个脉冲中的至少一个脉冲具有不小于约100微秒的脉冲持续时间。在一些实施例中，该窗口包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间。冷却剂腔室被配置为容纳冷却剂，该冷却剂包括基本上不吸收emr光束的氟碳基流体。
40.在该方法的一些实施例中，多个脉冲中的至少一个脉冲具有不大于约100mj的脉冲能量。
41.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括使用冷却器将冷却剂冷却到约-20℃到约20℃范围内的温度。
42.在该方法的一些实施例中，是在至少约0.2的数值孔径(na)下执行将emr光束会聚。
43.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括在窗口组件和组织之间引入光学组织畅通介质，其中光学组织畅通介质包括甘油、聚乙二醇和磷酸盐缓冲盐水中的至少一者。
44.在该方法的一些实施例中，emr源另外包括光束整形器，该光束整形器被配置为对横向环状能量分布进行整形。在该方法的一些版本中，光束整形器包括轴锥镜。
45.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括使用控制器控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到预定温度。
46.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括使用控制器控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却一段预定的时间。
47.在该方法的一些实施例中，该方法另外包括控制emr光束的至少一个参数，包括环状能量分布的内径、环状能量分布的外径、环状能量分布的厚度和组织内聚焦区域的深度中的一者或多者。
48.根据一些实施例，该系统包括：emr源，被配置为产生波长在约1400nm和约3500nm之间的范围内的emr光束；准直器，被配置为将emr光束准直到准直光束宽度；光束整形器，
包括第一轴锥镜和第二轴锥镜，该光束整形器被配置为将emr光束整形为横向环状能量分布，其中第一轴锥镜和第二轴锥镜沿着光学轴线被分离以分离距离，其中环状能量分布的内径与分离距离相关，并且环状能量分布的厚度与准直光束宽度相关；光学器件，被配置为以至少约0.2的数值孔径将emr光束会聚到位于组织内的聚焦区域；光束扫描系统，被配置为扫描组织内的聚焦区域；窗口组件，位于该光学器件的下光束，该窗口组件被配置为当被放置成与组织的外表面接触时传输emr光束并且冷却组织，其中该窗口组件包括：第一窗口；第二窗口，与第一窗口分离；以及冷却剂腔室，位于第一窗口和第二窗口之间，其中冷却剂腔室被配置为容纳冷却剂，该冷却剂包括基本上不吸收emr光束的氟碳基流体；冷却器，被配置为将冷却剂冷却到约-20℃到约20℃范围内的温度；控制器，被配置为控制emr源，以确保在产生emr光束之前窗口组件将组织冷却到预定温度或冷却预定时间；以及，控制emr源产生具有多个脉冲的emr光束，其中多个脉冲中的至少一个脉冲具有不小于100微秒的脉冲持续时间；并且，其中emr源、光学器件和光束扫描系统中的至少一者被配置为控制emr光束的一个或多个参数，包括环状能量分布的内径、环状能量分布的外径、环状能量分布的厚度和组织内聚焦区域的深度中的一者或多者。
附图说明
49.从以下结合附图的详细描述中，将更全面地理解本公开的实施例，在附图中：
50.图1示意性地示出了根据一些实施例的用于电磁辐射(emr)治疗的装置；
51.图2是描述根据一些实施例的用于emr治疗的方法的流程图；
52.图3a是根据一些实施例的用于emr治疗的装置的示例性实施例的示意图；
53.图3b是图3a的装置沿着线b-b的截面视图；
54.图3c是图3a的装置沿着线c-c的截面视图；
55.图3d是图3a的装置在圆d处的详细视图；
56.图3e是根据一些实施例的接触窗口组件的背面等距视图；
57.图3f是根据一些实施例的图3e的接触窗口组件的正面等距视图；
58.图3g是根据一些实施例的图3e的接触窗口组件的前视图；
59.图3h是图3e的窗口组件的侧面截面视图；
60.图4a是根据一些实施例的用于模拟光束整形器的光学路径布局的示意图；
61.图4b示出了根据一些实施例的横向高斯模式；
62.图4c示出了根据一些实施例的聚焦前0.5mm处的横向环形能量分布；
63.图4d示出了根据一些实施例的聚焦前0.2mm处的横向环形能量分布；
64.图4e示出了根据一些实施例的聚焦前0.1mm处的横向环形能量分布；
65.图4f示出了根据一些实施例的聚焦前0.5mm处的高斯光束的能量分布；
66.图4g示出了根据一些实施例的聚焦前0.5mm处的横向环形(即，圆环)能量分布的能量分布；
67.图5a示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第1号研究的组织样本的水平组织学；
68.图5b示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第1号研究的组织样本的竖直组织学；
69.图5c示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第1号研究的组织样本的水平组织学；
70.图5d示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第1号研究的组织样本的竖直组织学；
71.图6a示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第2号研究的组织样本的竖直组织学；
72.图6b示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第2号研究的组织样本的竖直组织学；
73.图7a示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第3号研究的组织样本的多个竖直组织学图像；
74.图7b示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第3号研究的组织样本的多个水平组织学图像；
75.图7c示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第3号研究的组织样本的多个水平组织学图像；
76.图7d示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第3号研究的组织样本的多个水平组织学图像；
77.图7e示出了根据一些实施例的来自本文讨论的第3号研究的组织样本的多个水平组织学图像；
78.图8示意性地示出了根据一些实施例的用于光束整形的光学方案。
79.图9a示意性地示出了根据一些实施例的用于分次治疗的光学方案；
80.图9b示意性地示出了根据一些实施例的用于分次治疗的光学方案；以及
81.图10示出了治疗系统的示例性实施例；
82.图11a示出了治疗系统的示例性实施例的前视图；
83.图11b示出了治疗系统的示例性实施例的侧视图；
84.图11c示出了图11b的示例性实施例的截面视图；
85.图12示出了根据一些实施例的线扫描模式；
86.图13是物镜前扫描系统(pre-objective scanning system)的示意图；
87.图14是示例性物镜前扫描系统的图示；
88.图15示出了图14中的物镜前扫描系统的光束折叠平面；
89.图16示出了示例性f-θ透镜；
90.图17是示例性物镜前扫描系统的图示；
91.图18是示例性物镜前扫描系统的图示；
92.图19a至图19c示出了与图14、图17和图18中的物镜前扫描系统相关联的示例性扫描模式；
93.图20是示例性物镜前扫描系统的图示；
94.图21示出了图23的物镜前扫描系统的示例性棱镜系统；
95.图22示出了与图25相关联的示例性扫描模式；
96.图23是示例性物镜前扫描系统的图示；
97.图24是示例性物镜前扫描系统的图示；
98.图25是旋转物镜扫描系统的示意图；
99.图26示意性地描绘了根据一些实施例的一维(1d)光束扫描系统；
100.图27示意性地描绘了根据一些实施例的二维(2d)光束扫描系统；以及
101.图28是物镜后物镜扫描系统(post-objective objective scanning system)的示意图。
102.注意，附图不一定是按比例绘制的。附图意图仅描绘本文公开的主题的通常方面，因此不应被视为限制本公开的范围。本文具体描述，并且在附图中示出的系统、设备和方法是非限制性的示例性实施例。
具体实施方式
103.现在将描述某些示例性实施例以提供对本文所公开的设备和方法的结构、功能、制造和使用的原理的总体理解。在附图中示出这些实施例的一个或多个示例。本领域技术人员将会理解，本文具体描述的和附图中示出的设备和方法是非限制性的示例性实施例、并且本公开的范围仅由权利要求来限定。结合一个示例性实施例说明或描述的特征可以与其它实施例的特征相结合。此类修改和变化意图包括在本公开的范围内。
104.本公开的实施例在下面关于包括皮肤年轻化和皮肤表面重修的分次治疗进行详细讨论，例如用于痤疮、水痘和手术疤痕、眶周和口周皱纹、光老化变化、面部色素障碍和妊娠纹的皮肤表面重修。与本公开相关的其它治疗包括诸如黄褐斑的皮肤色素性病症和诸如环状肉芽肿的其它色素性病症的治疗。
105.所公开的实施例可以无限制地用于治疗其它色素性病症和非色素性病症以及其它组织目标和非组织目标。色素性病症的示例可以包括但不限于炎症后色素沉着过度(pih)、眼睛周围皮肤变黑、黑眼圈、咖啡色斑、贝克尔痣、太田痣、先天性黑色素细胞痣、雀斑样痣(雀斑)和着色斑。可以治疗的色素组织和结构的其它示例包括但不限于富含含铁血黄素的结构，色素胆结石，含纹身的组织，以及富含叶黄素、玉米黄质、视紫红质、类胡萝卜素、胆绿素、胆红素和血红蛋白的结构。用于治疗非色素结构、组织和病症的目标的示例可以包括但不限于毛囊、毛干、血管病变、感染病症、皮脂腺、痤疮等。
106.治疗各种皮肤病症(诸如为了美容的目的)的方法，可以使用本文描述的系统来实施。应理解，尽管此类方法可由医生实施，但是非医生，诸如美容师和其它受过适当训练的人员可在医生的监督和不监督的情况下使用本文描述的系统来治疗各种皮肤病症。
107.此外，在本公开中，实施例的类似命名的部件一般具有类似的特征，因此在特定实施例中，每个类似命名的部件的每个特征不一定被完全详述。此外，在所公开的系统、设备和方法的描述中使用线性或圆形尺寸的情况下，此类尺寸，并不意图限制可以与此类系统、设备和方法结合使用的形状的类型。本领域技术人员将认识到，对于任何几何形状，可以容易地确定此类线性和圆形尺寸的等效物。系统和设备及其部件的大小和形状可以至少取决于系统和设备将被使用的对象的解剖结构、系统和设备将被使用的部件的大小和形状、以及系统和设备将被使用的方法和程序。
108.一般来说，描述了高数值孔径(na)光学治疗系统，其可以将电磁辐射(emr)(例如，激光束)聚焦到组织中的治疗区域。聚焦的激光束可以将光能递送到治疗区域，而不会伤害周围的组织。所递送的光能可以例如治疗皮肤真皮层的治疗区域中的组织，而不影响周围
区域(例如，覆盖的表皮层、真皮层的其它部分等)。在其它实施方式中，所递送的光能可以导致纹身移除或改变，或进行血红蛋白相关的治疗。
109.在标题为“治疗皮肤黄褐斑的方法和设备(method and apparatus for treating dermal melasma)”的美国专利申请公开第2016/0199132号和标题为“选择性治疗皮肤黄褐斑的方法和设备(method and apparatus for selective treatment of dermal melasma)”的美国临时申请第62/438，818号中公开了用光或光能治疗皮肤病的示例性方法和设备，该两个专利申请的全部内容通过引用并入本文。
110.一般来说，提供用于治疗皮肤病的系统和对应的方法。如下文更详细讨论的，所公开的系统和方法采用电磁辐射(emr)(诸如激光束)，来将预定量的能量递送到目标组织。emr可以被聚焦到聚焦区域，并且聚焦区域可以相对于目标组织在任何方向上平移或旋转。预定量的辐射可以被配置为热破坏或以其它方式损伤组织的部分。以此类方式，预定量的能量可以被递送到目标组织内的任何位置，以进行治疗，诸如以改善其外观。
111.现在参考图1，示出了用于放射治疗的系统100。电磁辐射(emr)源(例如，激光源)110产生具有(在约1000nm到约12000nm的范围内，例如，约1550nm)波长的emr光束(例如，激光束)112。根据一些实施例，emr光束112具有来自emr源110的横向环形能量分布(例如，tem 01*)。根据其它实施例，光束整形器114对emr光束进行整形，以产生横向环形能量分布。图1示出了采用两个轴锥镜的光束整形器114。具有第一楔角的第一轴锥镜116接受emr光束112并且产生贝塞尔光束118。当贝塞尔光束传播时，它形成发散的环形能量分布。发散的环形能量分布120被第二轴锥镜122准直成具有横向环形能量分布124的准直emr光束。根据一些实施例，第二轴锥镜122具有第二楔角，该第二楔角基本上等于第一轴锥镜116的第一楔角。然后，环形能量分布124被朝向聚焦光学器件128引导。聚焦光学器件128的一些示例包括会聚光学器件(例如，平凸透镜)和轴锥镜。聚焦光学器件128会聚emr光束并且将其朝向组织130(例如，皮肤)引导。在一些情况下，聚焦光学器件以至少约0.2(例如，约0.3至约0.5)的数值孔径(na)会聚emr光束。根据一些实施例，窗口组件132位于聚焦光学器件128和组织130之间。窗口组件132在emr光束124的波长下基本上是透明的。示例性窗口材料包括玻璃、石英和蓝宝石。在一些实施例中，窗口组件132被冷却并且用于在治疗期间冷却组织130。一般来说，在装置100的操作期间，窗口组件132被放置成与组织的外表面接触。根据一些实施例，窗口组件132包括两个窗口，第一窗口134和第二窗口136，冷却腔室138位于两个窗口之间。冷却腔室被配置为容纳冷却剂。在一些实施例中，冷却剂流140流过冷却剂腔室138。在一些实施例中，冷却剂包括以下中的一者或多者：介电流体、氟碳基流体、乙二醇、丙二醇、水和防冻剂。在大多数情况下，冷却剂被选择为在emr光束124的波长下一般是透射性的(例如，大于约50％)。例如，示例实施例包括波长为1550nm的emr光束124和包括氟碳基流体(例如，来自3m的flourinert
tm
)的冷却剂，该流体在1550nm下基本上是透射的。在一些实施例中，介质142放置在窗口组件132的底部表面和组织130的外表面之间。在一些版本中，此介质142用于匹配窗口组件132与组织130的折射率。在一些其它版本中，介质穿透组织。介质142的示例包括：甘油、磷酸盐缓冲盐水(pbs)、聚乙二醇(peg)400、以及折射率约等于皮肤(例如，约1.4)的其它合适的生物相容性材料。在一些实施例中，系统100进一步包括控制器150来控制emr源110。例如，在一些实施例中，响应于组织的冷却来控制emr源110是有利的，以确保仅照射被冷却的组织。在一些情况下，控制器150被配置为控制emr源以确保在产生
emr光束之前窗口组件将组织冷却到确定的温度。在一些其它情况下，控制器150被配置为控制emr源以确保在产生emr光束之前窗口组件冷却一段预定的时间。根据一些实施例，温度传感器152(例如，热电偶或热敏电阻)用于直接测量组织温度。替代地，用温度传感器测量与组织热连通的部件的温度。例如，冷却剂流出冷却剂腔室138时的温度可以用作组织温度的指示器。
112.在一些实施例中，与emr源110、光束整形器114和聚焦光学器件128中的一者或多者通信的控制器150进一步被配置为控制emr光束的一个或多个参数。示例性emr光束参数包括环形能量分布的内径、环形能量分布的外径、环形能量分布的厚度以及组织内聚焦区域的深度。根据一些实施例，emr光束在整个皮肤组织中扫描，以在组织内产生多个热破坏位置，例如以提供分次治疗。在标题为“电磁辐射光束扫描系统和方法(electromagnetic radiation beam scanning system and method)”的美国专利申请第16/219,801号和标题为“用于基于emr的组织治疗的扫描系统(scanning systems for emr-based tissue treatment)”的国际申请第pct/us2018/065508号中公开了与扫描高naemr光束相关的系统和方法的示例，该两个专利申请通过引用并入本文。
113.参考图2，流程图200表示根据一些实施例的用于照射组织的方法。首先，使用窗口组件来冷却组织210，该窗口组件被放置成与组织的外表面接触。根据一些实施例，窗口组件包括两个窗口，第一窗口和第二窗口，冷却腔室位于两个窗口之间。冷却腔室被配置为容纳冷却剂。在一些实施例中，冷却剂流流过冷却剂腔室。在一些实施例中，在方法200的任何后续步骤之前，组织被冷却到预定温度。在一些实施例中，在任何后续步骤之前，组织被冷却预定的时间。在一些情况下，将组织冷却到预定温度并且持续预定时间可以防止对组织外层(例如，表皮)的热损伤并且由此减少停机时间。
114.根据一些实施例，温度传感器用于测量与组织相关的温度，例如，与组织接触(并且因此与组织热连通)的部件的温度。示例性温度传感器包括热敏电阻、热电偶和红外温度传感器。温度传感器在一些情况下直接感测组织温度，而在其它情况下感测与组织温度相关的另一个材料(例如，从与组织接触的接触型冷却组件流出的冷却剂)的温度。
115.接下来，产生电磁辐射(emr)光束220。emr光束包括横向环形能量分布(例如，tem 01*或环形能量分布)。emr光束然后被会聚230，以形成聚焦区域。通常地，使用一个或多个光学器件(例如，会聚透镜和/或轴锥镜)会聚emr光束。在一些版本中，emr光束以约0.2或更大的数值孔径(na)被会聚。最后，emr光束被朝向组织240引导，使得聚焦区域至少部分地位于组织内(即，在组织的外表面之下)。在一些版本中，将emr朝向组织240引导另外包括扫描emr光束，使得聚焦区域在组织内移动。扫描emr通常地在三个轴线(例如，垂直于光学轴线的两个轴线和平行于光学轴线的一个轴线)中的至少一个轴线上完成。例如，可在组织中横向扫描聚焦区域，也可在组织内的深度上扫描聚焦区域。在方法200的一些实施例中，光学组织畅通介质被引入组织。例如，在一些情况下，光学组织畅通介质被引入到组织和窗口组件之间的组织表面上。在一些实施例中，方法200另外包括控制emr光束的至少一个参数。emr光束的示例性参数包括环形能量分布的内径、环形能量分布的外径、环形能量分布的厚度以及组织内的聚焦区域的深度。
116.示例性实施例
117.现在参考图3a，示出了移除了前盖的示例系统300。光纤激光源310输出激光。示例
的光纤激光源310是平均功率为20w的cwer-yb激光器(例如，马萨诸塞州牛津的ipg光子公司的ipg零件号elr-20-1550-lp)。准直器312将激光准直成直径约为4mm宽度的光束。然后，准直激光束被光束整形器314整形为横向环形(即，圆环)能量分布(例如，tem 01*)。然后，激光束沿着光学系统被引导，最终被聚焦并且被引导出示例系统300底面的窗口组件316。
118.图3b示出了沿着图3a中的剖面线b-b截取的示例系统300和光束整形器314的截面视图。在图3b中，光束整形器包括两个相同的轴锥镜，第一轴锥镜320和第二轴锥镜322。一个示例性轴锥镜是thorlabs零件号ax2510-c，其具有10
°
的物理楔角。具有接近单阶模式(即高斯横向能量分布和m2≤1.5)的激光束被第一轴锥镜320整形，首先整形为贝塞尔光束，然后整形为发散的横向环形(即，圆环)能量分布。第二轴锥镜将发散的横向环形能量分布准直成准直的横向环形能量分布。光束整形器被配置为使得横向环形能量分布的内径与第一轴锥镜320和第二轴锥镜322之间的分离距离成比例地相关。根据示例性实施例，横向环形能量分布的内径标称为4mm。现在整形为横向环形(即，圆环)能量分布的激光束沿着光学路径进一步传播，并且最终通过窗口组件316离开系统300。图3c示出了示例系统300和窗口316沿着图3a中的剖面线c-c的截面视图。聚焦光学器件330位于窗口316的上光束处，使得激光束在其传输通过窗口组件316时会聚。最终，聚焦光学器件330将激光束带到窗口组件316外部的聚焦区域，使得当窗口组件被放置成与组织接触时，聚焦区域位于组织内。示例性聚焦光学器件是非球面透镜，thorlabs零件号a240-c具有8mm的标称有效焦距。在一些实施例中，z镜台331容纳聚焦光学器件330并且被配置为沿着光学轴线调整聚焦光学器件330的位置并且由此影响聚焦区域相对于窗口316的深度(即，聚焦区域在组织内的深度)。一个示例性z镜台331是纽约州维克多的纽斯凯尔科技公司(newscale technologies)的纽斯凯尔(newscale)pn:m3-fs。在一些情况下，控制器150被配置为控制z镜台以便影响聚焦区域深度的变化。
119.图3d示出了取自图3c中的细节圆d的示例系统300的详细视图。在图3d中更详细地示出了窗口组件316。第一窗口340示出为接近聚焦光学器件330。第二窗口342被示为与第一窗口340分离。冷却剂腔室344位于第一窗口340和第二窗口342之间。冷却剂腔室344被气密密封，以便在冷却剂流过冷却剂腔室344时容纳冷却剂。冷却剂通过与窗口组件316接触而被加热并且返回到冷却器。冷却剂然后被冷却器例如热电冷却器(例如，来自纽约沃平杰斯福尔斯(wappingers falls)的固态冷却的零件号uc190)冷却，并且再循环到窗口组件316。dresser等人的第16/237,367号美国专利申请中包括了与用于在照射期间冷却的窗口组件相关的公开内容，该申请通过引用并入本文。参考图3a至图3d公开的示例性窗口组件将在下面更详细地描述。
120.在图3e至图3h的不同视图中示意性地示出了用于在照射期间冷却的示例性窗口组件316。图3e示出了组件316的俯视立体图(即，冷却元件316的面向emr源/背离目标组织的部分)。图3f示出了窗口组件316的仰视立体图(即，窗口组件316的面向目标组织/背离emr源的部分)。图3g示出了窗口组件316的仰视图。图3h示出了窗口组件316的沿着图3g中示出的剖面线的截面视图。示例性窗口组件316包括框架350。参考图3e和图3g，框架350具有三个基准件352。基准件352对应于可以产生辐射的基于能量的设备(例如300)上的安装件，从而允许在基于能量的设备上可移除地附接和替换窗口组件316。根据一些实施例，基准件352可以近似一种或多种几何形式，例如平面、线和点。根据一些版本，基准件352包括
运动学安装件的一部分(例如，麦克斯韦或开尔文安装件)。窗口组件316的三个基准件352可以位于一个平面内。示例性窗口组件316进一步包括通过第一密封件354密封到框架350的第一窗口340和通过第二密封件356密封到框架350的第二窗口342。根据一些实施例，第一密封件354和第二密封件356包括粘合剂。粘合剂的示例可以包括光固化粘合剂、硅树脂和环氧树脂。根据其它实施例，第一密封件354和/或第二密封件356包括焊接、铜焊或焊料并且对应的第一窗口340和/或第二窗口342的边缘可以被金属化、溅射或涂覆有允许此类型的密封的材料(例如，金属)。此外，第二窗口342用一个或多个紧固件358固定到框架350。从图3g和图3h中可以看出，窗口组件316的紧固件358包括夹板，该夹板通过3个机器螺钉保持在适当位置。紧固件的附加的示例可以包括螺钉、夹具、卡扣、保持环、凸片或它们的任意组合。将第二窗口342固定到框架允许第二窗口342的远侧表面360被牢固地放置成与组织接触，而不会给第二密封件356引入附加的应力，该附加的应力可以导致第二窗口342的远侧表面360的弯曲或移动。
121.远侧表面360和聚焦emr光束的光学器件之间的距离变化会影响光束的工作距离和组织内最终焦点的位置。根据一些实施例，第二窗口342的远侧表面360可以位于相对于基准件352的预定几何形状(例如，取向、位置等)处。例如，在一些版本中，第二窗口342定位成在期望的公差内(例如，0.5mrad)平行于由一个或多个基准件352近似的平面。此外，第二窗口342可以位于沿着光学轴线(例如，z轴线)的精确距离处，在期望的公差(例如，0.05mm)内。此外，根据一些实施例，第一窗口340和第二窗口342两者平行定位并且它们之间的规定距离可在期望的公差范围内(例如，0.5mrad和0.05mm)。由于各种原因，在一些实施例中，第二窗口的远侧表面360包括非平面形状(例如，凸形或凹形)。例如，当放置成与组织接触时，凸形远侧表面360可以有利于压缩组织。
122.图3h描绘了系统400内的腔室344。腔室344由框架350、第一窗口340和第二窗口342界定。腔室344可由第一密封件354和第二密封件356密封。腔室344被配置为容纳冷却剂。根据一些实施例，冷却剂流通过与腔室344流体连通的一个或多个端口362供应到腔室344。根据一些实施例，端口362可以提供来自冷却剂流源的冷却剂流，该冷却剂流源与端口362流体连通。在一些实施方式中，冷却剂流源可以通过一个或多个配件364与端口362流体连通。图3e和图3f示出了冷却剂供应配件364a和冷却剂回流配件364b两者，以用于向腔室344供应冷却剂和从腔室344回流冷却剂。
123.根据一些实施例，第二窗口包括具有高热射流率的材料(例如，石英、蓝宝石、金刚石等)。更高的热射流率可以允许更多的热量从组织表面传送到冷却剂流。同样，根据一些实施例，第一窗口340包括具有较低热射流率的材料(例如，玻璃或聚合物)。具有包含较低热射流率材料的第一窗口340的实施方式可以传送较少的热量通过第一窗口并且进入冷却剂流。因此，与第一窗口340包括高热射流率材料的版本相比，冷凝可以发生得更慢。此外，在一些实施例中，第一窗口的厚度(例如，约1mm)大于第二窗口的厚度(例如，约0.5mm)，从而允许热能传送更自由地穿过第二窗口发生。根据一些版本，可以将诸如清洁干燥空气、氮气、二氧化碳或氩气的非冷凝气体吹向第一窗口以进一步防止冷凝。
124.图4a示出了根据一些实施例的模拟光学布局400。准直高斯光束410入射并且集中传播到第一轴锥镜412，该准直高斯光束形成贝塞尔光束414。贝塞尔光束414入射并且集中传播到第二轴锥镜416，该第二轴锥镜416形成准直的横向环形(即，圆环)能量分布光束
418。准直的横向环形能量分布光束418入射并且集中传播到非球面聚焦光学器件420，其形成聚焦到聚焦区域424的会聚横向能量分布422。
125.图4b示出了准直高斯光束410的第一模拟高斯光束分布430。图4c示出了聚焦区域424前0.5mm处的会聚的横向环形能量分布422的第一模拟横向环形(即，圆环)光束分布432。图4d示出了聚焦区域424前0.2mm处的会聚的横向环形能量分布422的第二模拟横向环形光束分布434。并且，图4e示出了聚焦区域424前0.1mm处的会聚的横向环形能量分布422的第三模拟横向环形光束分布436。会聚的横向环形能量分布光束422在光束分布上具有比高斯模式光束在相同条件下更低的辐射度。参考图4f，示出了距离焦点0.5mm的高斯光束的高斯能量分布440。图4g示出了距离焦点0.5mm的横向环形能量分布光束的横向环形(即，圆环)能量分布442。图4f和图4g中表征的两个光束具有相同的功率(例如，1w)。然而，高斯光束的局部最大辐射度(例如，1.29w/cm2)比横向环形能量分布光束(例如，0.75w/cm2)大得多。这允许横向环形光束向皮肤的外层(例如，表皮)递送较小的峰值能量密度，同时向皮肤的深层(例如，真皮)递送相同量的能量。通过改变横向环形能量分布的内径宽度来控制横向环形光束中峰值局部能量密度的降低。较大的内径将更多的能量推向光束的外部并且降低光束内的峰值能量密度(或功率密度)。此外，通过增加聚焦光学器件420的数值孔径，可以降低高斯和横向环形能量分布中的峰值局部能量密度两者。
126.示例性离体研究
127.根据一些实施例执行了许多研究。使用连续波(cw)铒镱光纤激光器执行研究，最大平均功率为20w，波长为1550nm(ipg激光器型号：elr-20-1550lp)。使用高数值孔径(例如，na大于或等于0.4)聚焦系统照射切除的人体组织。当在x-y平移台上相对于聚焦系统扫描人体组织时，通过使cw光纤激光器脉动来完成分次照射。然后对人体组织进行切片、染色和检查。使用氯化硝基蓝四唑鎓(nbtc)染色剂来测试生存力。具体来说，nbtc染色剂作用于组织内的蛋白质。一旦这些蛋白质受损(例如，热变性)，它们就不再被nbtc染色并且看起来未染色。
128.第1号研究
129.进行了第一号研究以确定使用高斯光束对组织进行非消融热破坏所需的脉冲能量。第1号研究中使用的参数如下示出：
130.表1-第1号研究参数
[0131][0132][0133]
图5a至图5d中的组织切片示出了第1号研究的一些代表性结果。图5a示出了用能量约为10mj的脉冲照射后的水平截面。图5b示出了用能量约为10mj的脉冲照射后的竖直截面。nbtc染色证明了蛋白质的非常轻微的热变性。相比之下，超过10mj，例如约40mj的脉冲能量的辐射显示出导致显著的热破坏。图5c示出了在每40mj脉冲照射后，在组织表面下约300微米处截取的水平截面。并且，图5d示出了每40mj脉冲照射后组织的竖直截面。从第1号研究得出的结论是，在给定这组参数的情况下，每脉冲10mj是阈值脉冲能量，低于此阈值脉冲能量，很少或没有热破坏发生。
[0134]
第2号研究
[0135]
进行第2号研究以确定光学组织畅通介质对分次非消融离体照射的影响。在照射前，将切除的人体组织样品置于光学组织畅通介质中4小时。将样品在表皮朝下的情况下浸泡在容纳培养基的培养皿中。测试了两种光学组织畅通介质：磷酸盐缓冲盐水(pbs)和甘油。第2号研究中使用的参数如下示出：
[0136]
表2-第2号研究参数
[0137][0138][0139]
在光学组织畅通介质浸泡的组织样本中，热破坏仅在每脉冲20mj下可见。在较低的测试脉冲能量(5mj、7mj和10mj)下，经由nbtc活力染色，没有明显的热破坏。第2号研究的一些代表性结果示出在图6a至图b的组织切片中。图6a示出了以20mj脉冲照射的甘油浸泡组织的竖直截面。图6b示出了以20mj脉冲照射的pbs浸泡的组织的竖直截面。
[0140]
第3号研究
[0141]
进行第2号研究以确定横向环形(即，圆环)能量分布对分次非消融离体照射的影响。在照射前，将切除的人体组织样品置于光学组织畅通介质中4小时。将样品在表皮朝下的情况下浸泡在容纳培养基的培养皿中。测试了两种光学组织畅通介质：磷酸盐缓冲盐水(pbs)和甘油。激光束被整形为如上描述的横向环形能量分布并且聚焦到组织中。第2号研究中使用的参数如下示出：
[0142]
表3-第3号研究参数
[0143][0144][0145]
参考图7a至图7e描述了来自第3号研究的组织学结果。图7a示出了笛卡尔布局中的四个组织学图像，上面是甘油浸泡的组织，下面是pbs浸泡的组织，左侧是10mj每脉冲能量，并且右侧是20mj每脉冲能量。一般来说，20mj的热破坏比10mj的脉冲能量明显更广更深。图7b示出了浸泡在甘油中并且用10mj脉冲能量照射的组织的水平组织学图像。图7c示出了浸泡在甘油中并且用20mj脉冲能量照射的组织的水平组织学图像。图7d显示了浸泡在pbs中并且用10mj脉冲能量照射的组织的水平组织学图像。图7e显示了浸泡在pbs中并且用20mj脉冲能量照射的组织的水平组织学图像。在用横向环形能量分布照射的组织的水平组织学中，可以看到环形损伤(例如，图7c)。在水平组织学中表现为环形的损伤是三维的薄壁中空损伤锥体，其到达组织内的一定深度(例如，300微米至1000微米)处的一个点。在损伤锥内，存在健康的未受影响的组织，如水平截面中的环形损伤(例如，图7c)和竖直截面中的“y”形损伤(例如，图7a)所示。此照射模式的一个好处是，与目前的分次照射技术相比，表皮损伤更少；并且，受损的表皮在被健康(即，未受影响的)组织包围的小而窄的宽度(例如，1-100微米)中受损。
[0146]
参数选择
[0147]
下表概述了与本公开的实施例的实践相关的参数：
[0148]
表4-示例性参数和范围
[0149][0150][0151]
在一些实施例中，环形能量分布的各方面是可控的。图8a示出了一对轴锥镜800，该一对轴锥镜被配置为产生环形能量分布。两个轴锥镜800的间隔(s)810和所得环形光束的大直径812之间的关系可以表示为：
[0152][0153]
其中n是第一轴锥镜和第二轴锥镜的折射率，α是第一轴锥镜和第二轴锥镜800的楔角。
[0154]
如上描述的，当进入轴锥镜对800时，准直光束直径814确定了环形能量分布宽度816。因此，在一些实施例中，环形能量分布816的宽度通过改变准直光束直径814来控制。例如，在一些情况下，在准直光束直径814到达轴锥镜对800之前，使用扩光束器(例如，gallian扩光束器或keplerian扩光束器)来扩展(或减小)准直光束直径814。小(即，内)直径818可以用环形能量分布的大(即，外)直径812来表示。具体地，小直径818等于大直径812减去准直光束814的直径，或者：
[0155][0156]
其中，是小直径818；是大直径812；以及是光束直径814。根据一些实施例，与环形能量分布相关的一个或多个参数由控制器控制，该控制器操纵上述参数(例如，轴锥镜对800分离距离810和/或扩光束器速率)。例如，在一些情况下，可以通过使用电动台(例如，thorlabs pn:pt1-z8)来电子操纵轴锥镜对800之间的间隔距离810。同样，在一些情况下(例如，gallian扩光束器)，两个光学器件之间的光学路径距离控制扩光束器的光束扩展(或光束减小)速率。在此情况下，当光束814进入轴锥镜对800时，电动台也可以用于控制光束814的宽度。
[0157]
小直径分次治疗导致更小的损伤和更快的愈合。例如，已经发现大于特定宽度(例如，约0.15mm、0.25mm或0.5mm)的分次损伤会在一些个体中造成疤痕。甚至低于现在商业上可实现的、最小至阈值最小分次损伤宽度大小的小的分次损伤宽度将进一步最小化停机时间。具体来说，小于单个细胞(例如，约20微米)的光束大小导致实际上最小的可能分次损伤。如上描述的，在一些情况下，上述示例性光学系统对组织造成此尺度的热损伤。在附加的示例性实施例中，通过另一个示例性光学系统来实现对此组织的小的分次损伤。
[0158]
基于上述实施例，本领域技术人员将理解进一步的特征和优点。因此，除了所附权利要求所指出的以外，所公开的实施例不受已经具体示出和描述的内容的限制。本文引用的所有出版物和参考文献都明确地全文引入本文作为参考。
[0159]
附加的实施例。
[0160]
参考图9a至图9b描述了影响几十微米尺度的分次损伤的另一个实施例。参考图9a，显示了产生贝塞尔光束聚焦区域910的光学方案900。与普通的衍射受限聚焦区域不同，贝塞尔光束聚焦区域具有可以彼此去耦的聚焦宽度和聚焦区域长度。一般来说，聚焦区域长度(即，景深)与聚焦区域半径的平方(例如，瑞利范围)成比例地相关。将聚焦区域长度与聚焦区域宽度分离允许形成非常长(例如，大于0.5mm长)的聚焦区域，该聚焦区域也非常窄(例如，小于约0.1mm宽)。
[0161]
图9a示意性地示出了可以用于产生狭长光束的光学路径。此配置中，使用了三个轴锥镜。第一轴锥镜912和第二轴锥镜914用于将光束整形为准直环形光束916，并且第三轴锥镜918用于将光束聚焦到贝塞尔光束聚焦区域910。
[0162]
根据一些示例性实施例，分次治疗的损伤宽度与贝塞尔光束聚焦区域910的第一瓣的宽度相关。贝塞尔光束聚焦区域910的第一瓣的半宽度ω0是波长λ、轴锥镜的楔角α和轴锥镜的折射率n的函数：
[0176]
从上面可以看出，环形能量分布916的小(即，内)直径928影响工作距离926。例如，由轴锥镜作用的非环形光束导致从轴锥镜末端开始的贝塞尔光束聚焦区域。在一些实施例中，通过控制入射到聚焦轴锥镜918的环形光束的小直径928并由此影响聚焦区域910的工作距离926，聚焦区域910被控制在组织内的深度(例如，在组织表面之下)。在一些版本中，环形光束916的小直径928是第一轴锥镜912和第二轴锥镜之间的间隔的函数。小直径可以用环形能量分布916的大(即，外)直径930来表示。具体地，小直径928等于大直径930减去准直光束924的直径，或者：
[0177][0178]
图10示出了治疗系统1010的一个示例性实施例。如图中示出的，治疗系统1010包括平台1012、发射器1014和控制器1016。平台1012可以包括一个或多个操纵器或臂1020。臂1020可以耦合到发射器1014，用于在对象1024的目标组织1022上执行各种治疗。平台1012和发射器1014的操作可由用户手动或使用控制器16(例如，经由用户界面)来指导。在某些实施例(未示出)中，发射器可以具有手持式形状因子并且可以省略平台1012。在其它实施例中，平台可以是机器人平台并且臂可以通信地耦合到控制器，用于操纵发射器。
[0179]
发射器1014和控制器1016(以及可选的平台1012)可以经由通信链路1026彼此通信，通信链路1026可以是根据任何合适的通信协议承载任何合适类型的信号(例如，电、光、红外等)的任何合适类型的有线和/或无线通信链路。
[0180]
控制器1016的实施例可以被配置为控制发射器1014的操作。在一个方面，控制器1016可以控制emr 1030的移动。如下面详细讨论的，发射器1014可以包括用于发射emr 1030的源1032和用于操纵emr 1030的扫描系统1034。作为示例，扫描系统1034可以被配置为将emr 1030聚焦到聚焦区域并且在空间中平移和/或旋转此聚焦区域。控制器1016可以经由通信链路1026向源1032发送信号，以命令源1032发射具有一个或多个所选择的特性的emr 1030，该特性诸如波长、功率、重复率、脉冲持续时间、脉冲能量、聚焦特性(例如，聚焦体积(focal volume)、瑞利长度等)。在另一个方面，控制器1016可以经由通信链路1026向扫描系统1034发送信号，以命令扫描系统1034在一个或多个平移和/或旋转操作中、相对于目标组织1022移动emr 1030的聚焦区域。
[0181]
治疗系统1010和方法的实施例在本文中在皮肤组织(诸如真皮层)内治疗的背景下讨论。然而，所公开的实施例可以无限制地用于治疗对象任何位置的任何组织。非皮肤组织的示例可以包括但不限于粘膜组织、生殖器组织、内部器官组织和胃肠道组织的表面和表面下区域。
[0182]
示例性手动扫描系统
[0183]
在一些实施例中，使用手持系统1100，其在治疗区域上手动扫描(即，由临床医生手动移动)。图11a至图11c示出了可以手动扫描的示例性实施例。图11a示出了系统1100的前视图；图11b示出了系统1100的侧视图；并且，图11c示出了系统1100的截面视图。参考图11a至图11c，光纤激光器通过准直器1110输出激光束。激光束可以是任何波长的。上面详细描述了波长选择的细节。光束整形器1112对准直激光束起作用。如上面详细描述的，光束整形器1112从准直器1110获得准直激光束并且将其整形为横向环形能量分布。如截面视图(图11c)中所示，光束整形器具有第一轴锥镜1112a、对准镜1112b和第二轴锥镜1112c。两个轴锥镜1112a和1112c用于对光束进行整形。对准镜1112b用于将激光束对准到第二轴锥镜
1112c上。通常地，轴锥镜对未对准(尤其是中心的未对准)非常敏感。在光束整形器1112之后，激光束然后被第一检流计镜1114反射、并且被引导进入并且通过扩光束器1116。扩光束器是开普勒扩光束器、并且包括将光束聚焦到中间焦点的第一正光学元件1116a和对激光束进行准直的第二正光学元件1116b。在一些情况下，一个或多个扩光束器光学器件是动态的并且可以沿着光学轴线移动。线性台1116c沿着光学轴线移动第二正光学元件1116b。一个示例性线性台是来自纽约维克多的纽斯凯尔技术公司(newscale technologies)的纽斯凯尔(newscale)m3-ls-3.4-15。扩光束器1116例如以2-20倍之间的因子扩展准直的环形光束。在离开扩光束器1116时，激光束被静态折叠镜1118反射，被物镜1119(例如，非球面聚焦光学器件，例如，来自德国jena的非球面透镜pn:afl25-40)聚焦，被第二检流计镜1120反射，并且被引导从接触窗口1122射出。在一些版本中，扩光束器是无焦中继系统，其被放置在第一检流计镜114和物镜1119之间的共轭距离处。接触窗口1122，像上面详细描述的许多窗口一样，包括第一窗口1122a；第二窗口，其与第一窗口分离1122b；以及位于第一窗口1122a和第二窗口1122b之间的冷却剂腔室1122c。第二窗口1122b具有凸形的组织接触表面(即，外表面)。此形状在一些情况下是有利的，因为它有助于确保与正在治疗的组织的积极接触并且更容易从组织上滑落。
[0184]
图11a至图11c中描述的手持系统1100用于手动治疗区域。当临床医生在治疗组织上移动手持系统1100时，第二检流计镜1120从一侧到另一个侧扫描皮肤表面上的成行的点。现在参考图12，示出了扫描点1200的示例性行。示例性行1200包括八个单独的点1210，在该八个单独的点处递送激光能量。如图12中所示，从上到下(即，a-h)依次扫描八个点1210。在最后一个点(即h点)被递送能量后，重复行扫描并且再次开始。该行的宽度1212约等于点1210的数量乘以间距1214(即，相邻点之间的距离)。再次简要参考图11a至图11c，手持系统1100的第二检流计镜1120沿着手动扫描方向1216扫描该行，该手动扫描方向大体上垂直于行扫描1200的方向。
[0185]
示例性光束扫描系统
[0186]
在一些实施例中，提供光束扫描系统和方法。下面描述与这些实施例和光束扫描系统和方法相关的公开内容。一般来说，光束扫描系统和方法可以被分类为以下类型中的一者或多者：物镜前扫描、物镜扫描和物镜后扫描。物镜前扫描包括其中光束在被引导入射到物镜上之前(即，物镜上光束)被扫描(例如，被偏转、倾翻和/或倾斜)的实施例。物镜扫描包括这种实施例，其中例如通过移动物镜在物镜处执行光束的扫描(例如，偏转、倾翻和/或倾斜)。物镜后扫描包括其中扫描(例如，偏转、倾翻和/或倾斜)在物镜之后(即，物镜下光束)执行的实施例。
[0187]
物镜前扫描
[0188]
图13是物镜前扫描系统2100的示意图，该物镜前扫描系统包括物镜2110和扫描单元2112。扫描单元2112可以接收来自激光源2102的激光束2104并且将激光束2104引导到物镜2110。物镜2110可以接收激光束2104并且将聚焦的激光束2106引导到组织2116(例如，皮肤)的治疗区域中的聚焦体积2108。扫描系统2112可以改变指向物镜2110的激光束2104的方向。例如，扫描系统2112可以沿着一个或多个扫描方向改变出射激光束的方向。撞击物镜2110的激光束2104的方向改变可以导致聚焦体积2108在组织2116中追踪治疗路径2114。聚焦体积2108以扫描速率穿过治疗路径2114。扫描单元2112包括一个或多个光学元件，该一
个或多个光学元件能够将激光束2104(或激光束2104的一部分)引导到物镜2110。物镜前扫描系统2100可以包括接触表面(例如，如图24中所示)，该接触表面可以定位在物镜2110和组织2116之间。接触表面可以向组织2116的表面施加压力，并且允许热量从组织2116的表面消散。
[0189]
图14是示例性物镜前扫描系统2200的图示。扫描系统2200包括多边形扫描仪2202，该多边形扫描仪可以接收入射激光束2104(例如，来自激光源2102)并且将入射激光束2104朝向物镜2110(例如，f-θ透镜)引导。激光束2104的出射方向(例如，激光束2104撞击在物镜2110上的入射角)可以确定组织2116中的聚焦体积2108的位置(例如，在x-y平面中)。根据一些实施例，激光源2102提供多个激光脉冲，多个激光脉冲导致多个对应的聚焦体积。由连续激光脉冲导致的两个聚焦体积之间的距离是聚焦体积间距。
[0190]
多边形扫描仪2202可以包括多个反射表面(例如，2202a-c)。多边形扫描仪2202可以沿着旋转方向2206围绕轴线2204旋转。随着反射表面2202a-c围绕轴线2204旋转(例如，反射表面2202a-c相对于轴线2204的角位置改变)，入射激光束2104在y-z平面中的入射角改变。这沿着第一扫描方向(例如，沿着y轴线)改变了出射激光束2104的方向。例如，如果反射表面(例如，2202b)围绕轴线2204沿着旋转方向2206旋转，则出射激光束的方向从较高的y值扫向较低的y值。
[0191]
轴线2204可以围绕z轴线和/或x轴线倾斜/旋转。这可以导致入射激光束2104在x-z平面中的入射角改变，这改变了出射激光束2104沿着第二扫描方向(例如，沿着x轴线)的方向。多边形扫描仪2202的旋转和轴线2204的旋转/倾斜可以允许改变出射激光束2104的方向，这可以导致出射激光束2104在x-y平面中的扫描。
[0192]
基于出射激光束2104的方向的变化，物镜2110可以沿着组织2116中的一个或多个治疗路径追踪聚焦体积2108。例如，由于多边形扫描仪2202的旋转导致的出射激光束2104的方向的变化可以导致聚焦体积2108沿着y轴线移动。由于轴线2204的倾斜导致的出射光束方向的变化会导致聚焦体积2108沿着x轴线移动。在一种实施方式中，物镜前扫描系统2200可以相对于组织2116沿着x轴线移动。这可以导致沿着x轴线追踪聚焦体积2108的位置。
[0193]
聚焦体积2108也可以沿着第三治疗路径移动，即沿着z轴线移动。这可以通过沿着z轴线改变物镜2110(例如，远离或朝向组织2116)来完成。替代地或另外地，透镜2240可以放置在入射或出射激光束2104的光学路径中。通过沿着光束传播方向2242(也称为光学轴线)改变透镜2240的位置，可以沿着z轴线(例如，组织2116的深度)追踪聚焦体积2108的位置。
[0194]
图15示出了用于物镜前扫描系统2200的光束折叠平面2300。通过围绕光束折叠平面2300折叠扫描系统2200，可以使扫描系统2200紧凑(例如，通过减小扫描系统2200沿着z轴线的范围)。例如，这可以通过在光束折叠平面中放置反射镜(例如，平面镜)并且将反射镜取向为平行于x-y平面来实现。
[0195]
图16示出了可以用作物镜前扫描系统2200中的物镜的示例性f-θ透镜2400。入射激光束2104可以撞击在反射表面2402(例如，多边形扫描仪2202的反射表面2202b)上，该反射表面可以将出射激光束2104引导到f-θ透镜2400。反射表面2402的取向可以确定出射激光束2104撞击f-θ透镜的入射角(例如y-z平面中的入射角)。入射角可以确定聚焦体积2108
(例如，沿着y轴线)的位置。
[0196]
图17是示例性物镜前扫描系统2500的图示。扫描系统2500包括反射镜系统，其可以接收激光束2104(例如，通过光纤2520)并且将激光束2104朝向物镜2110(例如，f-θ透镜)引导。出射激光束2104c的方向可以确定聚焦体积2108在组织2116中的位置(例如，在x-y平面中)。
[0197]
反射镜系统可以包括两个扫描镜。第一扫描镜2506可以围绕第一轴线2522旋转(例如，顺时针逆时针等)，第二扫描镜2508可以围绕第二轴线2524旋转(例如，顺时针、逆时针等)。随着第一扫描镜2506旋转，入射激光束2104在反射镜2506上的入射角改变。这沿着第一扫描方向(例如，沿着y轴线)改变了出射激光束2104b的方向。随着第二扫描镜2508旋转，激光束2104b在扫描镜2508上的入射角改变。这沿着第二扫描方向(例如，沿着x轴线)改变了出射激光束2104c的方向。第一扫描镜2506和第二扫描镜2508的旋转可以允许改变出射激光束2104c的方向，这可以导致出射激光束2104c在物镜平面中的扫描。
[0198]
基于出射激光束2104c的方向的变化，物镜2110可以沿着组织2116中的一个或多个治疗路径追踪聚焦体积2108(未示出)。例如，由于第一扫描镜2506的旋转而导致的出射激光束2104c的方向的变化可以导致聚焦体积2108沿着第一治疗路径移动。由于第二扫描镜2508的旋转而导致的出射激光束2104c的方向的变化可以导致聚焦体积2108沿着第二治疗路径移动。
[0199]
扫描系统2500可以包括透镜2540，该透镜可以放置在激光束2104a、2104b或2104c的光学路径中。通过沿着光束传播方向改变透镜2540的位置，可以沿着组织2116的深度追踪聚焦体积2108的位置。
[0200]
在扫描镜系统的一些实施方式中，第一扫描镜2506在激光束2104b的方向上的变化可以很大。这可以防止激光束2104b撞击到第二扫描镜2508上。此外，激光束2104b在第二扫描镜2508上的大入射角可能导致聚焦区域的弯曲治疗路径。通过在第一扫描镜2506和第二扫描镜2508之间包括第三扫描镜，可以防止/减少这些影响。图18是包括第三扫描镜2507的示例性物镜前扫描系统2600的图示，第三扫描镜2507位于第一扫描镜2506的下游和第二扫描镜2508的上游。第三扫描镜2507可以允许更小的第二扫描镜2508，并且可以防止/减小聚焦区域治疗路径的曲率。
[0201]
图19a至图19c示出了来自扫描单元2112(例如，多边形扫描仪2202、反射镜系统2502等)的出射光束(例如，出射激光束2104)的各种扫描模式。图19a示出了第一扫描模式，其中出射光束以下列顺序扫描：(a)从左到右的移动(例如，沿着x轴线)，(b)从上到下的移动(例如，沿着y轴线)，以及(c)从右到左的移动(例如，沿着负的x轴线)。图19b示出了第二扫描模式，其中出射光束按以下顺序扫描：(a)从左到右的移动(例如，沿着x轴线)，(b)从上到下的移动和从右到左的移动的叠加，以及(c)从左到右的移动。图19c示出了第三扫描模式，其中出射光束按照以下顺序扫描：(a)从左到右移动和从上到下移动的叠加，以及(b)从右到左移动和从上到下移动的叠加。可以通过扫描镜2506、2507、2508的顺时针或逆时针旋转，或通过多边形扫描仪2202的旋转/轴线倾斜来获得光束的移动(例如，从左到右、从右到左、从上到下等)。
[0202]
图20是示例性物镜前扫描系统2800的图示。扫描系统2800包括棱镜系统2802，该棱镜系统可以(例如，通过光纤2820)接收入射激光束2104、并且向物镜2110(例如，f-θ透
镜)传输出射光束2105(参见图21)。出射光束2105的方向可以确定聚焦体积2108在组织2116中的位置。
[0203]
图21示出了可以与物镜前扫描系统2800一起使用的棱镜系统2802。棱镜系统2802包括第一棱镜2806和第二棱镜2808，该第一棱镜和第二棱镜可以围绕公共轴线2822旋转。棱镜中的每个可以将入射光束的方向改变一个特征角。如果第一棱镜2806和第二棱镜2808两者完全对准，则入射激光束的方向被改变两倍的特征角。如果第一棱镜2806和第二棱镜2808完全未对准，则入射激光束的方向保持不变。对于棱镜2806和2808的所有其它取向，入射激光束的方向可以改变角度，该角度在零度和特征角的两倍之间的范围内。
[0204]
如果棱镜2806和2808两者以相同的角速度旋转(例如，它们的相对取向在旋转期间不变)，则出射光束2105沿着圆形治疗路径扫描。如果棱镜2806和2808以不同的角速度旋转，则它们的相对取向将在旋转期间改变。例如，棱镜对将在完全对准状态(出射光束的方向偏离特征角的两倍)和完全未对准状态(出射光束的方向保持不变)之间摆动。
[0205]
图22示出了由棱镜系统2802导致的出射光束2105的扫描模式，其中第一棱镜和第二棱镜的角速度不同。出射光束形成螺旋模式——出射光束2105可以向内螺旋(例如，直到它到达中心)，随后可以向外螺旋。
[0206]
图23是示例性物镜前扫描系统3100的图示。扫描系统3100包括扫描单元3102，该扫描单元耦合到可以引导激光束2104的光纤3110。扫描单元3102可以包括第一致动器3106和第二致动器3108。第一致动器可以围绕x轴线旋转光纤3110的一部分(例如，接近物镜3112的光纤末端)。这沿着第一扫描方向(例如，沿着y轴线)改变了出射激光束2104的方向。第二致动器3108可以围绕y轴线旋转光纤3110的一部分(例如，接近物镜3112的光纤末端)。这沿着第二扫描方向(例如，沿着x轴线)改变了出射激光束2104的方向。第一致动器和第二致动器的致动可以允许改变出射激光束2104的方向，这可以导致出射激光束2104在物镜3112的平面(例如，x-y平面)中的扫描。基于出射激光束2104的方向的变化，物镜3112(例如，f-θ透镜)可以在组织2116中沿着一个或多个治疗路径追踪聚焦体积2108。
[0207]
图24是示例性物镜前扫描系统3200的图示。扫描系统3200包括扫描单元3202，该扫描单元耦合到可以引导激光束2104的光纤3210(例如，刚性耦合)。扫描单元3202可以包括六轴线致动器3206和支撑臂3208。光纤3210的一部分可以刚性耦合到六轴线致动器3206上的安装位置3230。支撑臂3208可以支撑光纤的接近组织2116的部分。
[0208]
六轴线致动器3206可以沿着x轴线、y轴线和z轴线移动光纤3210。另外地或替代地，六轴线致动器3206可以使光纤3210围绕x轴线、y轴线和z轴线旋转。光纤3210的末端可以耦合到物镜3212，该物镜可以将出射激光束2104聚焦到组织2116中的聚焦体积2108。物镜前扫描系统3200还可以包括接触表面3216，该接触表面可以位于物镜3212和组织2116之间的出射激光束2104的光学路径中。
[0209]
可以通过围绕y轴线旋转光纤来沿着第一治疗路径(例如，沿着x轴线)移动聚焦体积2108。还可以通过围绕x轴线旋转光纤来沿着第二治疗路径(例如，沿着y轴线)移动聚焦体积2108。在一些实施方式中，可能期望在旋转期间(例如，沿着x轴线、y轴线等)改变光纤3210的末端和组织2116之间的距离(例如，通过沿着z轴线移动光纤的末端)，以确保聚焦体积2108保持在组织2116中的固定深度处。
[0210]
物镜扫描
[0211]
图25是旋转物镜扫描系统3300的示意图。旋转物镜扫描系统3300可以接收来自激光源3302的激光束3304。扫描系统3300包括物镜(未示出)，该物镜聚焦激光束3304并且将聚焦的激光束3306引导到组织3311(例如，皮肤)的治疗区域3310中的聚焦区域3308。当物镜移动时(例如，相对于扫描系统3300和/或由于整个扫描系统3300的移动)，聚焦区域可以在整个治疗区域3310中追踪治疗路径3312。治疗路径3312可以具有路径几何形状(例如，圆形、椭圆形等)。扫描系统3300包括能够将激光束3304(或激光束3304的一部分)朝向移动物镜引导的光学元件。
[0212]
扫描系统3300还可以包括接口(也称为“基座”、“窗口”或“接触表面”)，该接口可以稳定治疗区域3310和/或便于辐射分布的控制和均匀性。例如，通过施加压力和/或通过在接口和治疗区域之间包括凝胶垫，接口可以固定治疗区域3310。由接口施加在治疗区域3310上的压力可由压力检测器检测。接口还可以包括接触传感器，该接触传感器检测皮肤和接口之间的相对运动。由接口在治疗区域上提供的压力也可以使被照射的治疗区域的体积变得空白(或从中移除一些血液)。这可以导致治疗区域(例如，治疗区域中的有色细胞)对聚焦激光束3306的选择性吸收，同时降低对血管的不希望的损伤的风险。
[0213]
该接口可以冷却/消散来自治疗区域3310的热量，该热量可以例如通过由于聚焦激光束3306对治疗区域3310的加热而产生。接口可由适于散热的材料(例如，蓝宝石、金刚石、玻璃等)制成。在一些实施方式中，接口可以包括冷却系统，该冷却系统可以防止治疗区域的温度超过阈值温度。冷却系统可以包括温度传感器，该温度传感器能够检测治疗区域温度。如果温度超过阈值温度，则可以通知用户和/或可以激活冷却单元(例如，珀耳帖设备、低温喷雾、导冷管等)来冷却治疗区域。
[0214]
旋转物镜扫描系统可以具有各种实施例。旋转物镜扫描系统的两个示例性实施例包括平面内旋转物镜扫描系统和横向旋转物镜扫描系统，下文将描述这两者。
[0215]
图26示意性地描绘了根据一些实施例的用于扫描电磁辐射(emr)光束3402的系统3400。马达3404产生旋转移动3406。马达3404可操作地耦合到往复机构3408，使得旋转移动3406驱动往复机构3408。往复机构3408将旋转移动3406转换成往复移动3410，该往复移动一般沿着第一扫描轴线3412(例如，x轴线)线性地作用。根据一些实施例，往复机构包括以下中的一者或多者：凸轮和从动件、曲柄和滑动件、苏格兰轭和多连杆机构。根据一些实施例，往复移动3410以多个冲程(例如，两个冲程，向前冲程和向后冲程)移动。通常地，往复机构3408被配置为提供具有恒定速度的往复移动3410。换句话说，往复移动3410在至少一个冲程的一些部分上具有基本上平坦的速度分布。
[0216]
恒定速度的实施例可以采用预定或期望的恒定速度。例如，期望的恒定速度可从约2mm/s到约5m/s的范围内选择。在某些实施例中，恒定速度可以是期望恒定速度的选择百分比。作为示例，选择的百分比可从期望恒定速度的约10％到约90％(作为示例，约50％)的范围内选择。
[0217]
提供恒定速度的往复移动3410的冲程部分可以变化。例如，具有恒定速度的冲程部分可从约5％到约95％的范围内选择。(例如，至少约10％)。
[0218]
聚焦光学器件3414可操作地耦合到往复机构3408，使得其经历往复移动3410并且根据往复移动而移动。聚焦光学器件3414被配置为沿着光学轴线3418将emr光束3402聚焦到焦点3416。聚焦光学器件3414的往复移动3410由此沿着第一扫描轴线3412移动焦点3416
和光学轴线3418。
[0219]
根据一些实施例，emr光束3402由电磁辐射(emr)源3420产生。下面详细描述了emr源的示例。emr光束3402从emr源3420传送并且由光学系统3422引导入射到聚焦光学器件3414上。通常地，光学系统3422包括一个或多个反射和/或透射光学器件。根据一些实施例，光学系统3422包括一个或多个移动的动态光学元件3424。例如，沿着光学轴线3418放置的反射器形式的动态光学元件3424机械地固定到聚焦光学器件3414，因此经历往复移动3410，并且根据往复移动3410移动。如下面更详细讨论的，emr源3420可以被配置为根据预定的重复率以脉冲模式操作。emr源的重复率和往复移动3410的恒定速度之间的关系可以确定沿着第一扫描轴线3412的连续脉冲聚焦之间的标称间距。
[0220]
根据一些实施例，壳体3426沿着光学轴线设置在聚焦光学器件3414和焦点3416之间。壳体3426被配置为经由接触表面接触目标表面，例如目标组织3428的表面。如图中示出的，焦点3416定位在目标组织3428表面的光束下方。将在下面更详细地描述壳体3426。在一个实施例中，接触表面可以被配置为冷却目标组织3428。在另一个实施例中，一个或多个传感器(例如，压力传感器、接触传感器、温度传感器等)可以位于壳体内，并且被配置为测量目标组织的一个或多个变量。一个或多个变量可以包括至少一个压力、接触表面和目标组织之间的接触以及温度
[0221]
根据一些实施例，控制器3430用于控制马达3404、往复机构108和emr源3420中的一者或多者。在一些版本中，控制器3430从一个或多个传感器3432获取输入，该一个或多个传感器3432测量旋转移动3406和往复移动3410中的至少一者。
[0222]
图27示意性地描绘了在两个轴上扫描电磁辐射(emr)光束的系统3500。马达3502产生旋转移动3504并且将其递送到往复机构3506，该往复机构将旋转移动3504转换成沿着第一扫描轴线3510的往复移动3508。根据一些实施例，往复移动3508包括线性冲程、并且在线性冲程的一部分上具有恒定速度。聚焦光学器件3512被机械地固定到往复机构3506的输出端，使得它经历往复移动3508并且根据往复移动3508而移动。间歇机构3514与往复机构3506可操作地耦合。间歇机构3514间歇地输出间歇移动3516。根据一些实施例，间歇机构包括以下中的一者或多者：棘轮机构、间歇工作轮机构、凸轮机构和间歇齿轮机构。根据一些实施例，间歇移动3516是线性的并且一般沿着第二扫描轴线3518作用，第二扫描轴线3518一般与第一扫描轴线3510正交。
[0223]
根据一些实施例，间歇机构3514被配置为当往复移动3508处于或接近特定位置时，例如在冲程开始、冲程中间或冲程结束时，引入间歇移动3516。
[0224]
根据一些实施例，控制器3530用于控制马达3502、往复机构3506和间歇机构3514中的一者或多者。在一些版本中，控制器3530从一个或多个传感器3532获取输入，该一个或多个传感器测量旋转移动3504、往复移动3508和间歇移动3516中的至少一者。
[0225]
物镜后扫描
[0226]
图28是物镜后扫描系统3600的示意图。物镜后扫描系统3600包括物镜3610和扫描单元3612。物镜3610可以接收来自激光源3602的激光束3604并且将聚焦的激光束3606引导到扫描单元3612。扫描单元3612可以接收聚焦的激光束3606并且将其引导到组织3616(例如，皮肤)的治疗区域中的聚焦区域3608。扫描单元3612可以允许聚焦区域3608追踪治疗路径3614。扫描单元3612包括一个或多个光学元件，该一个或多个光学元件可以将聚焦激光
束3606(或聚焦激光束3606的一部分)朝向皮肤引导。
[0227]
根据物镜前和物镜后光束扫描仪的一些实施例的示例参数在下表中公开：
[0228]
示例扫描参数
[0229][0230]
本文描述的主题可在数字电子电路系统中，或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构设备及其结构等效物，或它们的组合。本文描述的主题可以被实现为一个或多个计算机程序产品，诸如有形地包括在信息载体中(例如，在机器可读存储设备中)、或包括在传播信号中的一者或多者计算机程序，以用于由数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机或多个计算机)执行或控制其操作。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)可以用任何形式的编程语言(包括编译或解释语言)编写，并且它可以以任何形式部署，这些形式包括作为独立程序或作为模块、部件、子程序或适用于计算环境的其它单元。计算机程序不一定对应于文件。程序可以存储在保存其它程序或数据的文件的一部分中，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或存储在多个协作文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一个地点的一台计算机或多台计算机上执行，或分配在多个地点并且通过通信网络互连。
[0231]
在本说明书中描述的过程和逻辑流程，包括本文描述的主题的方法步骤，可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器来执行，以通过对输入数据执行操作并且产生输出来执行本文描述的主题的功能。过程和逻辑流程也可由专用逻辑电路来执
行，并且本文描述的主题的装置可以被实现为专用逻辑电路，例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)。
[0232]
举例来说，适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般来说，计算机还将包括或可操作地耦合到一个或多个用于存储数据的大容量存储设备(例如磁盘、磁光盘或光盘)，以从该大容量存储设备接收数据或向其传送数据，或两者都有。适于包括计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，例如包括半导体存储器设备(例如，eprom、eeprom和快闪存储器设备)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如cd和dvd盘)。处理器和存储器可由专用逻辑电路来补充或并入其中。
[0233]
为了提供与用户的交互，本文描述的主题可在计算机上实现，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备，例如crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监测器，以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和定点设备(例如鼠标或轨迹球)。也可以使用其它类型的设备来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括听觉输入、语音输入或触觉输入。
[0234]
本文描述的技术可以使用一个或多个模块来实现。如本文所用，术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或它们的各种组合。然而，至少，模块不应被解释为未在硬件、固件上实现的软件，或记录在非暂时性处理器可读可记录存储介质上的软件(即，模块本身不是软件)。实际上，“模块”应被解释为始终包括至少一些物理的、非暂时性的硬件，诸如处理器或计算机的一部分。两个不同的模块可以共享相同的物理硬件(例如，两个不同的模块可以使用相同的处理器和网络接口)。本文描述的模块可以被组合、集成、分离和/或复制以支持各种应用。此外，代替在特定模块处执行的功能或除了在特定模块处执行的功能之外，本文描述的在特定模块处执行的功能可在一个或多个其它模块处执行和/或由一个或多个其它设备执行。此外，这些模块可以跨多个设备和/或彼此本地或远程的其它部件来实现。此外，模块可从一个设备移动，并且添加到另一个设备，和/或可以包括在两个设备中。
[0235]
本文描述的主题可在计算系统中实现，该计算系统包括后端部件(例如，数据服务器)、中间件部件(例如，应用服务器)、或前端部件(例如，具有图形用户界面或web浏览器的客户端计算机，通过该图形用户界面或web浏览器，用户可以与本文描述的主题的实施方式进行交互)，或此类后端部件、中间件和前端部件的任意组合。该系统的部件可以通过任何形式或介质的数字数据通信(例如通信网络)来互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)和广域网(“wan”)，例如因特网。
[0236]
说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修饰任何定量表示，该定量表示可允许变化，而不会导致与其相关的基本功能的变化。“大约”、“基本上”、或“约”可以包括落入1％范围内的数值，或在一些实施方案中，在一个数值的5％范围内，或在一些实施方案中，在任一方向上在一个数值的10％范围内(大于或小于该数值)，除非另有说明或从上下文中明显看出(除非该数值不允许超过可能值的100％)。因此，由一个或多个术语诸如“约”、“大约”或“基本上”修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以
对应于用于测量该值的仪器的精度。在本文以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被确定并且包括其中容纳的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。
[0237]
除非明确指出相反的情况，否则说明书和权利要求中使用的冠词“一”和“一个”应理解为包括复数指称。如果一个、一个以上或所有的组构件存在于、采用于或以其它方式与给定的产品或过程相关，则在组的一个或多个构件之间包括“或”的权利要求或描述被认为是满足的，除非有相反的指示或从上下文中明显看出。本公开包括其中该组中正好有一个构件存在于、采用于或以其它方式与给定的产品或过程相关的这种实施例。本公开还包括其中一个以上或所有组构件存在于、用于或以其它方式与给定产品或过程相关的实施例。此外，应理解，所公开的实施例提供所有的变化、组合和置换，其中来自一个或多个所列权利要求的一个或多个限制、要素、条款、描述性术语等被引入到从属于同一基础权利要求的另一个权利要求(或相关的任何其它权利要求)中，除非另有说明，或除非对本领域普通技术人员来说明显会出现矛盾或不一致。可以设想，本文描述的所有实施例在适当的情况下适用于所公开的实施例的所有不同方面。还设想任何实施例或方面可在适当时与一个或多个其它此类实施例或方面自由组合。在要素以列表的形式呈现的情况下，例如以马库什(markush)组或类似的格式，应理解，要素的每个子组也被公开，并且任何要素可从该组移除。应理解，一般来说，在所公开的实施例或所公开的实施例的方面被称为包括特定的要素、特征等的情况下，本公开的某些实施例或本公开的方面包括或基本上包括此类要素、特征等。为了简单起见，这些实施例并没有在每种情况下都用如此多的文字来具体阐述。还应理解，本公开的任何实施例或方面都可以明确地从权利要求中排除，而不管具体的排除是否在说明书中陈述。例如，可以排除任一种或多种活性剂、添加剂、成分、可选的试剂、生物体类型、病症、对象或其组合。
[0238]
在本文给出范围的情况下，本公开的实施例包括包括端点的实施例、排除两个端点的实施例以及包括一个端点而排除另一个端点的实施例。除非另有说明，否则应假定两个端点都包括在内。此外，应理解，除非另有说明或从上下文和本领域普通技术人员的理解中显而易见，否则在本公开的不同实施例中，指示为范围的值可以采用该范围内的任何特定值或子范围，直到该范围下限的单位的十分之一，除非上下文另有明确规定。还应理解，在本文陈述一系列数值的情况下，本公开包括类似地涉及由该系列中的任何两个值限定的任何中间值或范围的实施例，并且最低值可视为最小值，并且最高值可视为最大值。如本文所用，数值包括以百分比表示的值。
[0239]
尽管上面已经详细描述了一些变化，但是其它修改或添加也是可能的。
[0240]
在上面的描述和权利要求中，诸如“中的至少一个”或“中的一个或多个”的短语可能出现在关联列出的要素或特征之后。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个要素或特征的列表中。除非其使用的上下文隐含地或明确地矛盾，否则此类短语意图表示单独列出的任何要素或特征，或任何引用的要素或特征与任何其它引用的要素或特征的组合。例如，短语“a和b中的至少一者”；“a和b中的一者或多者”；以及“a和/或b”各自意在表示“单独的a、单独的b或a和b一起”。类似的解释也适用于包括三个或更多项目的列表。例如，短语“a、b和c中的至少一个”、“a、b和c中的一者或多者”和“a、b和/或c”各自意在表示“单独的a、单独的b、单独的c、a和b一起、a和c一起、b和c一起、或a和b和c一起”。此外，在上文和权利要求中
使用的术语“基于”意图表示“至少部分基于”，使得未引用的特征或元件也是允许的。
[0241]
根据期望的配置，本文描述的主题可在系统、装置、方法和/或物品中实施。前面描述中阐述的实施方式并不表示与本文描述的主题一致的所有实施方式。相反，它们仅是与与所描述的主题相关的方面一致的一些示例。尽管上面已经详细描述了一些变化，但是其它修改或添加也是可能的。特别地，除了本文阐述的那些之外，进一步可以提供进一步的特征和/或变化。例如，上述实施方式可以针对所公开特征的各种组合和子组合，和/或以上公开的若干进一步特征的组合和子组合。此外，附图中描绘的和/或本文描述的逻辑流程不一定需要中示出的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。其它实施方式可以在所附权利要求的范围内。