BR112020012793A2 - análises médicas baseadas em nuvem para tendências de segurança e autenticação e medidas reativas - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um sistema de segurança baseado em nuvem para uma rede de dados médicos que compreende: pelo menos um processador; pelo menos uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador; uma interface de entrada/saída configurada para acessar dados de uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo a pelo menos um instrumento cirúrgico; e uma base de dados que reside na pelo menos uma memória e configurada para armazenar os dados. O pelo menos um processador é programado para: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANÁLISES
[001] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade disposto no título 35 do U.S.C. $ 119(e) ao pedido de patente provisório US nº 62/649.327, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS
FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES, depositado em 28 de março de 2018, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[002] O presente pedido também reivindica o benefício de prioridade disposto no título 35 do U.S.C. $ 119(e) ao pedido de patente provisório US nº 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, ao pedido de patente provisório US nº 62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS, depositado em 28 de dezembro de 2017, e ao pedido de patente provisório US nº 62/611.339, intitulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação de cada um está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[003] A presente invenção refere-se a vários sistemas cirúrgicos. Na era digital e da informação, sistemas e postos médicos são frequentemente mais lentos para implementar sistemas ou procedimentos utilizando tecnologias novas e melhoradas devido à segurança do paciente e um desejo geral para manter as práticas tradicionais. Entretanto, muitas vezes os sistemas e postos médicos podem não ter comunicação e conhecimento compartilhado com outros postos vizinhos ou situados de maneira similar como resultado. Para melhorar as práticas de paciente, seria desejável encontrar maneiras de ajudar a interconectar melhor os sistemas e postos médicos.
[004] Em um aspecto geral, é fornecido um sistema médico de análise de dados baseado em nuvem. O sistema de segurança baseado em nuvem compreende pelo menos um processador; pelo menos uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador; uma interface de entrada/saída configurada para acessar dados de uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo a pelo menos um instrumento cirúrgico; e uma base de dados que reside na pelo menos uma memória e configurada para armazenar os dados. A pelo menos uma memória armazena instruções executáveis pelo ao menos um processador para: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[005] Em outro aspecto geral, outro sistema de análise de dados baseado em nuvem de uma rede médica é configurado para executar um método. O sistema de análise de dados baseado em nuvem melhora a segurança e a autenticação em um ambiente médico. A rede de dados médicos compreende adicionalmente uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo ao sistema de segurança baseado em nuvem e a pelo menos um instrumento cirúrgico. O método compreende: identificar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[006] Em ainda outro aspecto, é fornecida uma mídia legível por computador. A mídia legível por computador é não transitória e compreende instruções que, quando executadas por um processador de um sistema de segurança baseado em nuvem de uma rede de dados médicos, fazem com que o processador execute operações que compreendem: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[007] Os recursos de vários aspectos são apresentados com particularidade nas reivindicações em anexo. Os vários aspectos, no entanto, no que se refere tanto à organização quanto aos métodos de operação, juntamente com objetos e vantagens adicionais dos mesmos, podem ser melhor compreendidos em referência à descrição apresentada a seguir, considerada em conjunto com os desenhos em anexo, como a seguir.
[008] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[009] A Figura 2 é um sistema cirúrgico sendo usado para executar um procedimento cirúrgico em uma sala de operação, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0010] A Figura 3 é um controlador cirúrgico central emparelhado com um sistema de visualização, um sistema robótico, e um instrumento inteligente, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0011] A Figura 4 é uma vista em perspectiva parcial de um invólucro do controlador cirúrgico central, e de um módulo de gerador em combinação recebido de maneira deslizante em um invólucro do controlador cirúrgico central, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0012] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um módulo de gerador em combinação com contatos bipolares, ultrassônicos e monopolares e um componente de evacuação de fumaça, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0013] A Figura 6 ilustra diferentes conectores de barramento de potência para uma pluralidade de portas de ancoragem lateral de um gabinete modular lateral configurado para receber uma pluralidade de módulos, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0014] A Figura 7 ilustra um alojamento modular vertical configurado para receber uma pluralidade de módulos, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0015] A Figura 8 ilustra uma rede de dados cirúrgicos que compreende um controlador de comunicação modular central configurado para conectar dispositivos modulares localizados em uma ou mais salas de cirurgia de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer ambiente em uma instalação de serviços públicos especialmente equipada para operações cirúrgicas, à nuvem, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0016] A Figura 9 ilustra um sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0017] A Figura 10 ilustra um controlador cirúrgico central que compreende uma pluralidade de módulos acoplados à torre de controle modular, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0018] A Figura 11 ilustra um aspecto de um dispositivo de controlador central de rede de barramento em série universal (USB), de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0019] A Figura 12 ilustra um diagrama lógico de um sistema de controle de um instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0020] A Figura 13 ilustra um circuito de controle configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0021] A Figura 14 ilustra um circuito lógico combinacional configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0022] A Figura 15 ilustra um circuito lógico sequencial configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0023] A Figura 16 ilustra um instrumento ou ferramenta cirúrgica que compreende uma pluralidade de motores que podem ser ativados para executar várias funções, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0024] A Figura 17 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico robótico configurado para operar uma ferramenta cirúrgica descrita no mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0025] A Figura 18 ilustra um diagrama de blocos de um instrumento cirúrgico programado para controlar a translação distal do membro de deslocamento, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[0026] A Figura 19 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico configurada para controlar várias funções, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[0027] A Figura 20 é um diagrama de blocos simplificado de um gerador configurado para fornecer sintonia sem indutor, entre outros benefícios, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0028] A Figura 21 ilustra um exemplo de um gerador, que é uma forma do gerador da Figura 20, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0029] A Figura 22 é um diagrama de blocos do sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0030] A Figura 23 é um diagrama de blocos que ilustra a arquitetura funcional do sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0031] A Figura 24 fornece uma llustração da funcionalidade exemplificativa por um sistema de análise médica em nuvem para fornecer melhor segurança e autenticação para múltiplos postos médicos que são interconectados, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0032] A Figura 25 é uma linha de tempo que mostra a percepção situacional de um controlador cirúrgico central, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
[0033] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente provisórios dos Estados Unidos, depositados em 28 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: U pedido de patente provisório US nº 62/649.302, intitulado INTERACTIVE — SURGICAL SYSTEMS WITH —ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES; .º pedido de patente provisório US nº 62/649.294, intitulado DATA
STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD; .º pedido de patente provisório US nº 62/649.300, intitulado SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS; U pedido de patente provisório US nº 62/649.309, intitulado
SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER; º pedido de patente provisório US nº 62/649.310, intitulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS; . pedido de patente provisório US nº 62/649.291, intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; .º pedido de patente provisório US nº 62/649.296, intitulado
U pedido de patente provisório US nº 62/649.333, intitulado CLOUD-
BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; .º pedido de patente provisório US nº 62/649.327, intitulado CLOUD-
BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES; U pedido de patente provisório US nº 62/649.315, intitulado DATA
HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; .º pedido de patente provisório US nº 62/649.313, intitulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES; . pedido de patente provisório US nº 62/649.320, intitulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; º pedido de patente provisório US nº 62/649.307, intitulado AUTOMATIC. TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; e U pedido de patente provisório US nº 62/649.323, intitulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS.
[0034] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente dos Estados Unidos, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: . pedido de patente US nº , intitulado INTERACTIVE
SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES; nº do documento do procurador END8499USNP/170766; U pedido de patente US nº , intitulado INTERACTIVE
SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES; nº do documento do procurador END8499USNP1/170766-1;
U pedido de patente US nº , intitulado SURGICAL HUB
COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES; nº do documento do procurador END8499USNP2/170766-2; U pedido de patente US nº , intitulado SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS; nº do documento do procurador END8499USNP3/170766-3; º pedido de patente US nº , intitulado COOPERATIVE
UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS; nº do documento do procurador END8499USNP4/170766-4; . pedido de patente US nº , intitulado SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS; nº do documento do procurador END8499USNP5/170766-5; .º pedido de patente US nº , intitulado DATA STRIPPING
METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD; nº do documento do procurador END8500USNP/170767; U pedido de patente US nº , intitulado COMMUNICATION
STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS; nº do documento do procurador END8500USNP1/170767-1; U pedido de patente US nº , intitulado SELF
DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT; nº do documento do procurador END8500USNP2/170767-2; .º pedido de patente US nº , intitulado DATA PAIRING
TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME; nº do documento do procurador
END8500USNP3/170767-3; .º pedido de patente US nº , intitulado SURGICAL HUB SITUATIONAL / AWARENESS; nº do documento do procurador END8501USNP/170768; U pedido de patente US nº , intitulado SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING; nº do documento do procurador END8501USNP1/170768-1; º pedido de patente US nº , intitulado AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA; nº do documento do procurador END8501USNP2/170768-2; º pedido de patente US nº , intitulado SURGICAL
HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER; nº do documento do procurador END8502USNP/170769; .º pedido de patente US nº , intitulado DISPLAY OF
ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE; nº do documento do procurador END8502USNP1/170769-1; º pedido de patente US nº , intitulado STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS; nº do documento do procurador END8502USNP2/170769-2; .º pedido de patente US nº , intitulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS; nº do documento do procurador END8503USNP/170770; .º pedido de patente US nº , intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; nº do documento do procurador END8504USNP/170771; .º pedido de patente US nº , — intitulado
CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY; nº do documento do procurador END8504USNP1/170771-1;e .º pedido de patente US nº , intitulado DUAL CMOS ARRAY IMAGING; nº do — documento do procurador END8504USNP2/170771-2.
[0035] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente dos Estados Unidos, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: . pedido de patente US nº , intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES; nº do documento do procurador END8506USNP/170773; º pedido de patente US nº , intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS; nº do documento do procurador END8506USNP1/170773-1; U pedido de patente US nº , intitulado CLOUD-BASED
MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; nº do documento do procurador END8507USNP/170774; º pedido de patente US nº , intitulado CLOUD-BASED
WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET; nº do documento do procurador END8507 USNP1/170774-1; U pedido de patente US nº , intitulado CLOUD-BASED
MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION; nº do documento do procurador END8507USNP2/170774-2; º pedido de patente US nº , intitulado DATA
HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; nº do documento do procurador END8509USNP/170776; e
U pedido de patente US nº , intitulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES; nº do documento do procurador END8510USNP/170777.
[0036] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente dos Estados Unidos, depositados em 29 de março de 2018, cada um dos quais está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade: U pedido de patente US nº , intitulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8511USNP/170778; º pedido de patente US nº , intitulado COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8511USNP1/170778-1; .º pedido de patente US nº , intitulado CONTROLS FOR ROBOT- ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8511USNP2/170778-2; .º pedido de patente US nº , intitulado AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP/170779; .º pedido de patente US nº , intitulado CONTROLLERS FOR ROBOT- ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP1/170779-1; º pedido de patente US nº , intitulado COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP2/170779-2; U pedido de patente US nº , intitulado DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8512USNP3/170779-3; e
U pedido de patente US nº , intitulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; nº do documento do procurador END8513USNP/170780.
[0037] Antes de explicar com detalhes os vários aspectos dos instrumentos cirúrgicos e geradores, deve-se observar que os exemplos ilustrativos não estão limitados, em termos de aplicação ou uso, aos detalhes de construção e disposição de partes ilustradas nos desenhos e na descrição em anexo. Os exemplos ilustrativos podem ser implementados ou incorporados em outros aspectos, variações e modificações, e podem ser praticados ou executados de várias maneiras. Além disso, exceto onde indicado em contrário, os termos e expressões usados na presente invenção foram escolhidos com o propósito de descrever os exemplos ilustrativos para a conveniência do leitor e não para o propósito de limitar a mesma. Além disso, será reconhecido que um ou mais dentre os aspectos, expressões de aspectos e/ou exemplos descritos a seguir podem ser combinados com qualquer um ou mais dentre os outros aspectos, expressões de aspectos e/ou exemplos descritos a seguir.
[0038] Com referência à Figura 1, um sistema cirúrgico interativo implementado por computador 100 inclui um ou mais sistemas cirúrgicos 102 e um sistema baseado em nuvem (por exemplo, a nuvem 104 que pode incluir um servidor remoto 113 acoplado a um dispositivo de armazenamento 105). Cada sistema cirúrgico 102 inclui pelo menos um controlador cirúrgico central 106 em comunicação com a nuvem 104 que pode incluir um servidor remoto 113. Em um exemplo, conforme ilustrado na Figura 1, o sistema cirúrgico 102 inclui um sistema de visualização 108, um sistema robótico 110, um instrumento cirúrgico de mão e inteligente 112, que são configurados para se comunicarem um com o outro e/ou com o controlador central 106. Em alguns aspectos, um sistema cirúrgico 102 pode incluir um número de controladores centrais M 106, um número N de sistemas de visualização 108, um número O de sistemas robóticos 110 e um número P de instrumentos cirúrgicos inteligentes, de mão 112, onde M, N, O e P são números inteiros maiores ou iguais a um.
[0039] A Figura 3 representa um exemplo de um sistema cirúrgico 102 sendo usado para executar um procedimento cirúrgico em um paciente que está deitado em uma mesa de operação 114 em uma sala de operação cirúrgica 116. Um sistema robótico 110 é usado no procedimento cirúrgico como uma parte do sistema cirúrgico 102. O sistema robótico 110 inclui um console do cirurgião 118, um carro do paciente 120 (robô cirúrgico) e um controlador robótico cirúrgico central 122. O carro do paciente 120 pode manipular ao menos uma ferramenta cirúrgica acoplada de maneira removível 117 através de uma incisão minimamente invasiva no corpo do paciente enquanto o cirurgião vê o sítio cirúrgico através do console do cirurgião 118. Uma imagem do sítio cirúrgico pode ser obtida por um dispositivo de imageamento médico 124, que pode ser manipulado por carro do paciente 120 para orientar o dispositivo de imageamento 124. O controlador robótico central 122 pode ser usado para processar as imagens do sítio cirúrgico para exibição subsequente para o cirurgião através do console do cirurgião 118.
[0040] Outros tipos de sistemas robóticos podem ser prontamente adaptados para uso com o sistema cirúrgico 102. Vários exemplos de sistemas robóticos e instrumentos cirúrgicos que são adequados para uso com a presente divulgação são descritos no pedido de patente provisório nº de série 62/611.339, intitulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0041] Vários exemplos de análise com base em nuvem que são realizados pela nuvem 104, e são adequados para uso com a presente divulgação, são descritos no pedido de patente provisório US nº de série
62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
[0042] Em vários aspectos, o dispositivo de imageamento 124 inclui ao menos um sensor de Imagem e um ou mais componentes ópticos. Os sensores de imagem adequados incluem, mas não se limitam a, sensores de dispositivo acoplado a carga (CCD) e sensores semicondutores de óxido metálico complementares (CMOS).
[0043] Os componentes ópticos do dispositivo de imageamento 124 podem incluir uma ou mais fontes de iluminação e/ou uma ou mais lentes. A uma ou mais fontes de iluminação podem ser direcionadas para iluminar porções do campo cirúrgico. O um ou mais sensores de imagem podem receber luz refletida ou refratada do campo cirúrgico, incluindo a luz refletida ou refratada do tecido e/ou instrumentos cirúrgicos.
[0044] A uma ou mais fontes de iluminação podem ser configuradas para irradiar energia eletromagnética no espectro visível, bem como no espectro invisível. O espectro visível, por vezes chamado de o espectro óptico ou espectro luminoso, é aquela porção do espectro eletromagnético que é visível a (isto é, pode ser detectada por) o olho humano e pode ser chamada de luz visível ou simplesmente luz. Um olho humano típico responderá s comprimentos de onda no ar que são de cerca de 380 nm a cerca de 750 nm.
[0045] O espectro invisível (isto é, o espectro não luminoso) é aquela porção do espectro eletromagnético situada abaixo e acima do espectro visível (isto é, comprimentos de onda abaixo de cerca de 380 nm e acima de cerca de 750 nm). O espectro invisível não é detectável pelo olho humano. Os comprimentos de onda maiores que cerca de 750 nm são mais longos que o espectro vermelho visível, e eles se tornam invisíveis infravermelho (IR), micro-ondas, rádio e radiação eletromagnética. Os comprimentos de onda menores que cerca de 380 nm são mais curtos que o espectro ultravioleta, e eles se tornam ultravioleta invisíveis, raio x, e radiação eletromagnética de raios gama.
[0046] Em vários aspectos, o dispositivo de imageamento 124 é configurado para uso em um procedimento minimamente invasivo. Exemplos de dispositivos de imageamento adequados para uso com a presente divulgação incluem, mas não se limitam a, um artroscópio, angioscópio, broncoscópio, coledocoscópio, colonoscópio, citoscópio, duodenoscópio, enteroscópio, esofagastro-duodenoscópio (gastroscópio), endoscópio, laringoscópio, nasofaringo-neproscópio, sigmoidoscópio, toracoscópio e ureteroscópio.
[0047] Em um aspecto, o dispositivo de imageamento emprega monitoramento de múltiplos espectros para discriminar topografia e estruturas subjacentes. Uma imagem multiespectral é uma que captura dados de imagem dentro de faixas de comprimento de onda ao longo do espectro eletromagnético. Os comprimentos de onda podem ser separados por filtros ou mediante o uso de instrumentos que são sensíveis a comprimentos de onda específicos, incluindo a luz de frequências além da faixa de luz visível, por exemplo, IR e luz ultravioleta. As imagens espectrais podem permitir a extração de informações adicionais que o olho humano não consegue capturar com seus receptores para as cores vermelho, verde e azul. O uso de imageamento multiespectral é descrito em maiores detalhes sob o título "Advanced Imaging Acquisition Module" no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. O monitoramento multiespectral pode ser uma ferramenta útil para a relocalização de um campo cirúrgico após uma tarefa cirúrgica ser concluída para executar um ou mais dos testes anteriormente descritos no tecido tratado.
[0048] É axiomático que a esterilização estrita da sala de operação e do equipamento cirúrgico seja necessária durante qualquer cirurgia. À higiene rigorosa e as condições de esterilização necessárias em uma "sala cirúrgica", isto é, uma sala de operação ou tratamento, justificam a mais alta esterilização possível de todos os dispositivos e equipamentos médicos. Parte desse processo de esterilização é a necessidade de esterilizar qualquer coisa que entra em contato com o paciente ou penetra no campo estéril, incluindo o dispositivo de imageamento 124 e seus conectores e componentes. Será entendido que o campo estéril pode ser considerado uma área especificada, como dentro de uma bandeja ou sobre uma toalha estéril, que é considerado livre de micro-organismos, ou o campo estéril pode ser considerado uma área, imediatamente ao redor de um paciente, que foi preparado para a realização de um procedimento cirúrgico. O campo estéril pode incluir os membros da equipe de escovação, que estão adequadamente vestidos, e todos os móveis e acessórios na área.
[0049] Em vários aspectos, o sistema de visualização 108 inclui um ou mais sensores de imageamento, uma ou mais unidades de processamento de imagem, uma ou mais matrizes de armazenamento e uma ou mais telas que são estrategicamente dispostas em relação ao campo estéril, conforme ilustrado na Figura 2. Em um aspecto, o sistema de visualização 108 inclui uma interface para HL7, PACS e EMR. Vários componentes do sistema de visualização 108 são descritos sob o título "Advanced Imaging Acquisition Module" no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0050] Conforme ilustrado na Figura 2, uma tela primária 119 é posicionada no campo estéril para ser visível para o operador na mesa de operação 114. Além disso, uma torre de visualização 111 é posicionada fora do campo estéril. A torre de visualização 111 inclui uma primeira tela não estéril 107 e uma segunda tela não estéril 109, que são opostas uma à outra. O sistema de visualização 108, guiado pelo controlador central 106, é configurado para utilizar as telas 107, 109, e 119 para coordenar o fluxo de informações para os operadores dentro e fora do campo estéril. Por exemplo, o controlador central 106 pode fazer com que o sistema de visualização 108 exiba um instantâneo de um sítio cirúrgico, conforme registrado por um dispositivo de imageamento 124, em uma tela não estéril 107 ou 109, enquanto se mantém uma transmissão ao vivo do sítio cirúrgico na tela principal 119. O instantâneo na tela não estéril 107 ou 109 pode permitir que um operador não estéril execute uma etapa diagnóstica relevante para o procedimento cirúrgico, por exemplo.
[0051] Em um aspecto, o controlador central 106 é também configurado para rotear uma entrada ou retroinformação diagnóstica por um operador não estéril na torre de visualização 111 para a tela primária 119 dentro do campo estéril, onde ele pode ser visto por um operador estéril na mesa de operação. Em um exemplo, a entrada pode estar sob a forma de uma modificação do instantâneo exibido na tela não estéril 107 ou 109, que pode ser roteada para a tela principal 119 pelo controlador central 106.
[0052] Com referência à Figura 2, um instrumento cirúrgico 112 está sendo usado no procedimento cirúrgico como parte do sistema cirúrgico
102. O controlador central 106 é também configurado para coordenar o fluxo de informações para uma tela do instrumento cirúrgico 112. Por exemplo, no pedido de patente provisório US nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. Uma entrada ou retroinformação diagnóstica inserida por um operador não estéril na torre de visualização 111 pode ser roteada pelo controlador central 106 para a tela do instrumento cirúrgico 115 no campo estéril, onde pode ser vista pelo operador do instrumento cirúrgico 112. Instrumentos cirúrgicos exemplificadores que são adequados para uso com o sistema cirúrgico 102 são descritos sob o título "Surgical Instrument Hardware" e no pedido de patente provisório nº de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, por exemplo.
[0053] Agora com referência à Figura 3, um controlador central 106 é mostrado em comunicação com um sistema de visualização 108, um sistema robótico 110 e um instrumento cirúrgico inteligente de mão 112. O controlador central 106 inclui uma tela do controlador central 135, um módulo de imageamento 138, um módulo de gerador 140, um módulo de comunicação 130, um módulo processador 132 e uma matriz de armazenamento 134. Em certos aspectos, conforme ilustrado na Figura 3, o controlador central 106 inclui adicionalmente um módulo de evacuação de fumaça 126 e/ou um módulo de sucção/irrigação 128.
[0054] Durante um procedimento cirúrgico, a aplicação de energia ao tecido, para vedação e/ou corte, está geralmente associada à evacuação de fumaça, sucção de excesso de fluido e/ou irrigação do tecido. O fluido, a potência, e/ou as linhas de dados de diferentes fontes são frequentemente entrelaçadas durante o procedimento cirúrgico. Um tempo valioso pode ser perdido para abordar esta questão durante um procedimento cirúrgico. Para desembaraçar as linhas pode ser necessário desconectar as linhas de seus respectivos módulos, o que pode exigir a reinicialização dos módulos. O invólucro modular do controlador central 136 oferece um ambiente unificado para gerenciar a potência, os dados e as linhas de fluido, o que reduz a frequência de entrelaçamento entre tais linhas.
[0055] Os aspectos da presente divulgação apresentam um controlador cirúrgico central para uso em um procedimento cirúrgico que envolve a aplicação de energia ao tecido em um sítio cirúrgico. O controlador cirúrgico central inclui um invólucro do controlador central e um módulo de gerador em combinação recebido de maneira deslizante em uma estação de ancoragem do invólucro do controlador central. À estação de ancoragem inclui dados e contatos de potência. O módulo de gerador em combinação inclui dois ou mais dentre um componente gerador de energia ultrassônica, um componente gerador de energia RF bipolar, e um componente gerador de energia RF monopolar que são alojados em uma única unidade. Em um aspecto, o módulo de gerador em combinação inclui também um componente de evacuação de fumaça, ao menos um cabo para aplicação de energia para conectar o módulo de gerador em combinação a um instrumento cirúrgico, ao menos um componente de evacuação de fumaça configurado para evacuar fumaça, fluido, e/ou os particulados gerados pela aplicação de energia terapêutica ao tecido, e uma linha de fluido que se estende do sítio cirúrgico remoto até o componente de evacuação de fumaça.
[0056] Em um aspecto, a linha de fluido é uma primeira linha de fluido e uma segunda linha de fluido se estende do sítio cirúrgico remoto até um módulo de sucção e irrigação recebido de maneira deslizante no invólucro do controlador central. Em um aspecto, o invólucro do controlador central compreende uma interface de fluidos.
[0057] Certos procedimentos cirúrgicos podem exigir a aplicação de mais de um tipo de energia ao tecido. Um tipo de energia pode ser mais benéfico para cortar os tecidos, enquanto outro tipo de energia diferente pode ser mais benéfico para vedar o tecido. Por exemplo, um gerador bipolar pode ser usado para vedar o tecido enquanto um gerador ultrassônico pode ser usado para cortar o tecido vedado. Aspectos da presente divulgação apresentam uma solução em que um invólucro modular do controlador central 136 é configurado para acomodar diferentes geradores e facilitar uma comunicação interativa entre os mesmos. Uma das vantagens do invólucro modular do controlador central 136 é permitir a rápida remoção e/ou substituição de vários módulos.
[0058] Aspectos da presente divulgação apresentam um invólucro cirúrgico modular para uso em um procedimento cirúrgico que envolve aplicação de energia ao tecido. O gabinete cirúrgico modular inclui um primeiro módulo de gerador de energia, configurado para gerar uma primeira energia para aplicação ao tecido, e uma primeira estação de ancoragem que compreende uma primeira porta de ancoragem que inclui primeiros contatos de dados e potência, sendo que o primeiro módulo de gerador de energia é móvel de maneira deslizante em um engate elétrico com os contatos de potência e dados e sendo que o primeiro módulo de gerador de energia é móvel de maneira deslizante para fora do engate elétrico com os primeiros contatos de potência e dados.
[0059] Além do exposto acima, o invólucro cirúrgico modular inclui também um segundo módulo de gerador de energia configurado para gerar uma segunda energia, diferente da primeira energia, para aplicação ao tecido, e uma segunda estação de ancoragem que compreende uma segunda porta de ancoragem que inclui segundos dados e contatos de potência sendo que o segundo módulo de gerador de energia é móvel de maneira deslizante em um engate elétrico com a energia e os contatos de dados, e sendo que o segundo módulo de gerador de energia é móvel de maneira deslizante para fora do engate elétrico com os segundos contatos de potência e dados.
[0060] Além disso, o gabinete cirúrgico modular inclui também um barramento de comunicação entre a primeira porta de ancoragem e a segunda porta de ancoragem, configurado para facilitar a comunicação entre o primeiro módulo de gerador de energia e o segundo módulo de gerador de energia.
[0061] Com referência às Figuras de 3 a 7, aspectos da presente divulgação são apresentados para um invólucro modular do controlador central 136 que permite a integração modular de um módulo de gerador 140, um módulo de evacuação de fumaça 126 e um módulo de sucção/irrigação 128. O invólucro modular do controlador central 136 facilita ainda mais a comunicação interativa entre os módulos 140, 126,
128. Conforme ilustrado na Figura 5, o módulo de gerador 140 pode ser um módulo de gerador com componentes monopolares, bipolares e ultrassônicos integrados, suportados em uma única unidade de gabinete 139 inserível de maneira deslizante no invólucro modular do controlador central 136. Conforme ilustrado na Figura 5, o módulo de gerador 140 pode ser configurado para se conectar a um dispositivo monopolar 146, um dispositivo bipolar 147 e um dispositivo ultrassônico 148. Alternativamente, o módulo de gerador 140 pode compreender uma série de módulos de geradores monopolares, bipolares e/ou ultrassônicos que interagem através do invólucro modular do controlador central 136. O invólucro modular do controlado central 136 pode ser configurado para facilitar a inserção de múltiplos geradores e a comunicação interativa entre os geradores ancorados no invólucro modular do controlador central 136 de modo que os geradores atuariam como um único gerador.
[0062] Em um aspecto, o invólucro modular do controlador central 136 compreende uma potência modular e uma placa posterior de comunicação 149 com cabeçotes de comunicação externos e sem fio para permitir a fixação removível dos módulos 140, 126, 128 e comunicação interativa entre os mesmos.
[0063] Em um aspecto, o invólucro modular do controlador central 136 inclui estações de ancoragem, ou gavetas, 151, aqui também chamadas de gavetas, que são configuradas para receber de maneira deslizante os módulos 140, 126, 128. A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva parcial de um invólucro do controlador cirúrgico central 136 e um módulo de gerador em combinação 145 recebidos de maneira deslizante em uma estação de ancoragem 151 do invólucro do controlador cirúrgico central
136. Uma porta de ancoragem 152 com contatos de potência e dados em um lado posterior do módulo de gerador em combinação 145 é configurado para engatar uma porta de ancoragem correspondente 150 com os contatos de potência e dados de uma estação de ancoragem correspondente 151 do invólucro modular do controlador central 136 conforme o módulo de gerador em combinação 145 é deslizado para a posição na estação de ancoragem correspondente 151 do invólucro modular do controlador central 136. Em um aspecto, o módulo de gerador em combinação 145 inclui um módulo bipolar, ultrassônico e monopolar e um módulo de evacuação de fumaça integrado em uma única unidade de compartimento 139, conforme ilustrado na Figura 5.
[0064] Em vários aspectos, o módulo de evacuação de fumaça 126 inclui uma (linha de fluidos 154 que transporta fumaça capturada/coletada de fluido para longe de um sítio cirúrgico e para, por exemplo, o módulo de evacuação de fumaça 126. A sucção a vácuo que se origina do módulo de evacuação de fumaça 126 pode puxar a fumaça para dentro de uma abertura de um conduto de utilidade no sítio cirúrgico. O conduto de utilidade, acoplado à linha de fluido, pode estar sob a forma de um tubo flexível que termina no módulo de evacuação de fumaça 126. O conduto de utilidade e a linha de fluido definem uma trajetória de fluido que se estende em direção ao módulo de evacuação de fumaça 126 que é recebido no invólucro do controlador central 136.
[0065] Em vários aspectos, o módulo de sucção/irrigação 128 é acoplado a uma ferramenta cirúrgica compreendendo uma linha de aspiração de fluido e uma linha de sucção de fluido. Em um exemplo, as linhas de fluido de aspiração e sucção estão sob a forma de tubos flexíveis que se estendem do sítio cirúrgico em direção ao módulo de sucção/irrigação 128. Um ou mais sistemas de acionamento podem ser configurados para fazer com que a irrigação e aspiração de fluidos para e a partir do sítio cirúrgico.
[0066] Em um aspecto, a ferramenta cirúrgica inclui um eixo de acionamento que tem um atuador de extremidade em uma extremidade distal do mesmo e ao menos um tratamento de energia associado com o atuador de extremidade, um tubo de aspiração, e um tubo de irrigação. O tubo de aspiração pode ter uma porta de entrada em uma extremidade distal do mesmo e o tubo de aspiração se estende através do eixo de acionamento. De modo similar, um tubo de irrigação pode se estender através do eixo de acionamento e pode ter uma porta de entrada próxima ao implemento de aplicação de energia. O implemento de aplicação de energia é configurado para fornecer energia ultrassônica e/ou de RF ao sítio cirúrgico e é acoplado ao módulo de gerador 140 por um cabo que se estende inicialmente através do eixo de acionamento.
[0067] O tubo de irrigação pode estar em comunicação fluida com uma fonte de fluido, e o tubo de aspiração pode estar em comunicação fluida com uma fonte de vácuo. A fonte de fluido e/ou a fonte de vácuo podem ser alojadas no módulo de sucção/irrigação 128. Em um exemplo, a fonte de fluido e/ou a fonte de vácuo pode ser alojada no invólucro do controlador central 136 separadamente do módulo de sucção/irrigação 128. Em tal exemplo, uma interface de fluido pode ser configurada para conectar o módulo de sucção/irrigação 128 à fonte de fluido e/ou à fonte de vácuo.
[0068] Em um aspecto, os módulos 140, 126, 128 e/ou suas estações de ancoragem correspondentes no invólucro modular do controlador central 136 podem incluir recursos de alinhamento que são configurados para alinhar as portas de ancoragem dos módulos em engate com suas contrapartes nas estações de ancoragem do invólucro modular do controlador central 136. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 4, o módulo de gerador em combinação 145 inclui bráquetes laterais 155 que são configurados para engatar de maneira deslizante os bráquetes correspondentes 156 da estação de ancoragem correspondente 151 do invólucro modular do controlador central 136. Os bráquetes cooperam para guiar os contatos da porta de ancoragem do módulo de gerador em combinação 145 em um engate elétrico com os contatos da porta de ancoragem do invólucro modular do controlador central 136.
[0069] Em alguns aspectos, as gavetas 151 do invólucro modular do controlador central 136 têm o mesmo, ou substancialmente o mesmo tamanho, e os módulos são ajustados em tamanho para serem recebidos nas gavetas 151. Por exemplo, os bráquetes laterais 155 e/ou 156 podem ser maiores ou menores dependendo do tamanho do módulo. Em outros aspectos, as gavetas 151 são diferentes em tamanho e são cada uma projetada para acomodar um módulo específico.
[0070] Além disso, os contatos de um módulo específico podem ser chaveados para engate com os contatos de uma gaveta específica para evitar a inserçção de um módulo em uma gaveta com desemparelhamento de contatos.
[0071] Conforme ilustrado na Figura 4, a porta de ancoragem 150 de uma gaveta 151 pode ser acoplada à porta de ancoragem 150 de outra gaveta 151 através de um link de comunicação 157 para facilitar uma comunicação interativa entre os módulos alojados no invólucro modular do controlador central 136. As portas de ancoragem 150 do invólucro modular do controlador central 136 podem, alternativa ou adicionalmente, facilitar uma comunicação interativa sem fio entre os módulos alojados no invólucro modular do controlador central 136. Qualquer comunicação sem fio adequada pode ser usada, como, por exemplo, Air Titan Bluetooth.
[0072] A Figura 6 ilustra conectores de barramento de energia individuais para uma pluralidade de portas de ancoragem laterais de um compartimento modular lateral 160 configurado para receber uma pluralidade de módulos de um controlador cirúrgico central 206. O compartimento modular lateral 160 é configurado para receber e interconectar lateralmente os módulos 161. Os módulos 161 são inseridos de maneira deslizante nas estações de ancoragem 162 do compartimento modular lateral 160, o qual inclui uma placa posterior para interconexão dos módulos 161. Conforme ilustrado na Figura 6, os módulos 161 são dispostos lateralmente no gabinete modular lateral 160. Alternativamente, os módulos 161 podem ser dispostos verticalmente em um gabinete modular lateral.
[0073] A Figura 7 ilustra um gabinete modular vertical 164 configurado para receber uma pluralidade de módulos 165 do controlador cirúrgico central 106. Os módulos 165 são inseridos de maneira deslizante em estações de ancoragem, ou gavetas, 167 do gabinete modular vertical 164, o qual inclui um painel traseiro para interconexão dos módulos 165. Embora as gavetas 167 do gabinete modular vertical 164 sejam dispostas verticalmente, em certos casos, um gabinete modular vertical 164 pode incluir gavetas que são dispostas lateralmente. Além disso, os módulos 165 podem interagir um com
[0074] o outro através das portas de ancoragem do gabinete modular vertical 164. No exemplo da Figura 7, uma tela 177 é fornecida para mostrar os dados relevantes para a operação dos módulos 165. Além disso, o compartimento modular vertical 164 inclui um módulo mestre 178 que aloja uma pluralidade de submódulos que são recebidos de maneira deslizante no módulo mestre 178.
[0075] Em vários aspectos, o módulo de imageamento 138 compreende um processador de vídeo integrado e uma fonte de luz modular e é adaptado para uso com vários dispositivos de imageamento. Em um aspecto, o dispositivo de imageamento é compreendido de um compartimento modular que pode ser montado com um módulo de fonte de luz e um módulo de câmera. O compartimento pode ser um compartimento descartável. Em ao menos um exemplo, o compartimento descartável é acoplado de modo removível a um controlador reutilizável, um módulo de fonte de luz, e um módulo de câmera. O módulo de fonte de luz e/ou o módulo de câmera podem ser escolhidos de forma seletiva dependendo do tipo de procedimento cirúrgico. Em um aspecto, o módulo de câmera compreende um sensor CCD. Em outro aspecto, o módulo de câmera compreende um sensor CMOS. Em outro aspecto, o módulo de câmera é configurado para imageamento do feixe escaneado. De modo semelhante, o módulo de fonte de luz pode ser configurado para fornecer uma luz branca ou uma luz diferente, dependendo do procedimento cirúrgico.
[0076] Durante um procedimento cirúrgico, a remoção de um dispositivo cirúrgico do campo cirúrgico e a sua substituição por outro dispositivo cirúrgico que inclui uma câmera Diferentes ou outra fonte luminosa pode ser ineficiente. Perder de vista temporariamente do campo cirúrgico pode levar a consequências indesejáveisó. O módulo de dispositivo de imageamento da presente divulgação é configurado para permitir a substituição de um módulo de fonte de luz ou um módulo de câmera "midstream" durante um procedimento cirúrgico, sem a necessidade de remover o dispositivo de imageamento do campo cirúrgico.
[0077] Em um aspecto, o dispositivo de imageamento compreende um compartimento tubular que inclui uma pluralidade de canais. Um primeiro canal é configurado para receber de maneira deslizante o módulo da Câmera, que pode ser configurado para um encaixe do tipo snap-fit (encaixe por pressão) com o primeiro canal. Um segundo canal é configurado para receber de maneira deslizante o módulo da câmera, que pode ser configurado para um encaixe do tipo snap-fit (encaixe por pressão) com o primeiro canal. Em outro exemplo, o módulo de câmera e/ou o módulo de fonte de luz pode ser girado para uma posição final dentro de seus respectivos canais. Um engate rosqueado pode ser usado em vez do encaixe por pressão.
[0078] Em vários exemplos, múltiplos dispositivos de imageamento são colocados em diferentes posições no campo cirúrgico para fornecer múltiplas vistas. O módulo de imageamento 138 pode ser configurado para comutar entre os dispositivos de imageamento para fornecer uma vista ideal. Em vários aspectos, o módulo de imageamento 138 pode ser configurado para integrar as imagens dos diferentes dispositivos de imageamento.
[0079] Vários processadores de imagens e dispositivos de imageamento adequados para uso com a presente divulgação são descritos na patente US nº 7.995.045 intitulada COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR, concedida em 9 de agosto de 2011 que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. Além disso, a patente US nº 7.982.776, intitulada SBIl MOTION ARTIFACT REMOVAL APPARATUS AND METHOD, concedida em 19 de julho de 2011, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, descreve vários sistemas para remover artefatos de movimento dos dados de imagem. Tais sistemas podem ser integrados com o módulo de imageamento 138. Além desses, a publicação do pedido de patente US nº 2011/0306840, intitulada CONTROLLABLE
MAGNETIC. SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREAL APPARATUS, publicada em 15 de dezembro de 2011, e a publicação do pedido de patente US nº 2014/0243597, intitulada SYSTEM FOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE, publicada em 28 de agosto de 2014, que estão, cada um das quais, aqui incorporadas a título de referência em sua totalidade.
[0080] A Figura 8 ilustra uma rede de dados cirúrgicos 201 que compreende um controlador de comunicação modular central 203 configurado para conectar dispositivos modulares localizados em uma ou mais salas cirúrgicas de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer ambiente em uma instalação de serviços públicos especialmente equipada para operações cirúrgicas, a um sistema baseado em nuvem (por exemplo, a nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto 213 acoplado a um dispositivo de armazenamento 205). Em um aspecto, o controlador de comunicação modular central 203 compreende um controlador central de rede 207 e/ou uma chave de rede 209 em comunicação com um roteador de rede. O controlador de comunicação modular central 203 pode ser também acoplado a um sistema de computador local 210 para fornecer processamento de computador local e manipulação de dados. A rede de dados cirúrgicos 201 pode ser configurada como uma rede passiva, inteligente, ou de comutação. Uma rede de dados cirúrgicos passiva serve como um conduto para os dados, permitindo que os dados sejam transmitidos de um dispositivo (ou segmento) para outro e para os recursos de computação em nuvem. Uma rede de dados cirúrgicos inteligente inclui recursos para permitir que o tráfego passe através da rede de dados cirúrgicos a serem monitorados e para configurar cada porta no controlador central de rede 207 ou chave de rede 209. Uma rede de dados cirúrgicos inteligente pode ser chamada de um controlador central ou chave controlável. Um controlador central de chaveamento lê o endereço de destino de cada pacote e então encaminha o pacote para a porta correta.
[0081] Os dispositivos modulares 1a a 1n localizados na sala de operação podem ser acoplados ao controlador de comunicação modular central 203. O controlador central de rede 207 e/ou a chave de rede 209 podem ser acoplados a um roteador de rede 211 para conectar os dispositivos 1a a 1n à nuvem 204 ou ao sistema de computador local 210. Os dados associados aos dispositivos 1a a 1n podem ser transferidos para computadores baseados em nuvem através do roteador para processamento e manipulação remota dos dados. Os dados associados aos dispositivos 1a a 1h podem ser também transferidos para o sistema de computador local 210 para processamento e manipulação dos dados locais. Os dispositivos modulares 2a a 2 m situados na mesma sala de operação podem ser também acoplados a uma chave de rede 209. A chave de rede 209 pode ser acoplada ao controlador central de rede 207 e/ou ao roteador de rede 211 para conectar os dispositivos 2a a 2 m à nuvem 204. Os dados associados aos dispositivos 2a a 2n podem ser transferidos para a nuvem 204 através do roteador de rede 211 para o processamento e manipulação dos dados. Os dados associados aos dispositivos 2a a 2 m podem ser também transferidos para o sistema de computador local 210 para processamento e manipulação dos dados locais.
[0082] Será entendido que a rede de dados cirúrgicos 201 pode ser expandida pela interconexão dos múltiplos controladores centrais de rede 207 e/ou das múltiplas chaves de rede 209 com múltiplos roteadores de rede 211. O controlador de comunicação modular central 203 pode estar contido em uma torra de controle modular configurada para receber múltiplos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m. O sistema de computador local 210 pode também estar contido em uma torre de controle modular. O controlador de comunicação modular central 203 é conectado a uma tela 212 para exibir as imagens obtidas por alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, por exemplo, durante os procedimentos cirúrgicos. Em vários aspectos, os dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m podem incluir, por exemplo, vários módulos como um módulo de imageamento 138 acoplado a um endoscópio, um módulo de gerador 140 acoplado a um dispositivo cirúrgico com base em energia, um módulo de evacuação de fumaça 126, um módulo de sucção/irrigação 128, um módulo de comunicação 130, um módulo de processador 132, uma matriz de armazenamento 134, um dispositivo cirúrgico acoplado a uma tela e/ou um módulo de sensor sem contato, entre outros dispositivos modulares que podem ser conectados ao controlador de comunicação modular central 203 da rede de dados cirúrgicos 201.
[0083] Em um aspecto, a rede de dados cirúrgicos 201 pode compreender uma combinação de controladores centrais de rede, chaves de rede e roteadores de rede que conectam os dispositivos 1a a 1n/2a a 2m à nuvem. Qualquer um dos ou todos os dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m acoplados ao controlador central de rede ou chave de rede podem coletar dados em tempo real e transferir os dados para computadores em nuvem para processamento e manipulação de dados. Será entendido que a computação em nuvem depende do compartilhamento dos recursos de computação em vez de ter servidores locais ou dispositivos pessoais para lidar com aplicações de software. A palavra "nuvem" pode ser usada como uma metáfora para "a Internet, embora o termo não seja limitado como tal. Consequentemente, o termo "computação na nuvem" pode ser usado aqui para se referir a "um tipo de computação baseada na Internet", em que diferentes serviços — como servidores, armazenamento, e aplicativos — são aplicados ao controlador de comunicação modular central 203 e/ou ao sistema de computador 210 localizados na sala cirúrgica (por exemplo, uma sala ou espaço fixo, móvel, temporário, ou campo de operação) e aos dispositivos conectados ao controlador de comunicação modular central 203 e/ou ao sistema de computador 210 através da Internet. A infraestrutura de nuvem pode ser mantida por um fornecedor de serviços em nuvem. Neste contexto, o fornecedor de serviços em nuvem pode ser a entidade que coordena o uso e controle dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m localizados em uma ou mais salas de operação. Os serviços de computação em nuvem podem realizar um grande número de cálculos com base nos dados coletados por instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs, e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operação. O hardware do controlador central permite que múltiplos dispositivos ou conexões sejam conectados a um computador que se comunica com os recursos de computação e armazenamento em nuvem.
[0084] A aplicação de técnicas de processamento de dados de computador em nuvem nos dados coletados pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, a rede de dados cirúrgicos fornece melhores resultados cirúrgicos, custos reduzidos, e melhor satisfação do paciente. Ao menos alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m podem ser usados para visualizar os estados do tecido para avaliar a ocorrência de vazamentos ou perfusão de tecido vedado após um procedimento de vedação e corte do tecido. Ao menos alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m podem ser usados para identificar a patologia, como os efeitos de doenças, com o uso da computação baseada em nuvem para examinar dados incluindo imagens de amostras de tecido corporal para fins de diagnóstico. Isso inclui confirmação da localização e margem do tecido e fenótipos. Pelo menos alguns dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m podem ser usados para identificar estruturas anatômicas do corpo com o uso de uma variedade de sensores integrados com dispositivos de imageamento e técnicas como a sobreposição de imagens capturadas por múltiplos dispositivos de imageamento. Os dados colhidos pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m, incluindo os dados de imagem, podem ser transferidos para a nuvem 204 ou o sistema de computador local 210 ou ambos para processamento e manipulação de dados incluindo processamento e manipulação de imagem. Os dados podem ser analisados para melhorar os resultados do procedimento cirúrgico por determinação de se tratamento adicional, como aplicação de intervenção endoscópica, tecnologias emergentes, uma radiação direcionada, intervenção direcionada, robóticas precisas a sítios e condições específicas de tecido, podem ser seguidas. Essa análise de dados pode usar adicionalmente processamento analítico dos resultados, e com o uso de abordagens padronizadas podem fornecer retroinformação padronizado benéfico tanto para confirmar tratamentos cirúrgicos e o comportamento do cirurgião ou sugerir modificações aos tratamentos cirúrgicos e o comportamento do cirurgião.
[0085] Em uma implementação, os dispositivos da sala de operação la a In podem ser conectados ao controlador de comunicação modular central 203 através de um canal com fio ou um canal sem fio dependendo da configuração dos dispositivos 1a a 1h em um controlador central de rede. O controlador central de rede 207 pode ser implementado, em um aspecto, como um dispositivo de transmissão de rede local que atua sobre a camada física do modelo de interconexão de sistemas abertos ("OSI" - open system interconnection). O controlador central de rede fornece conectividade aos dispositivos 1a a 1n localizados na mesma rede da sala de operação. O controlador central de rede 207 coleta dados sob a forma de pacotes e os envia para o roteador em modo half - duplex". O controlador central de rede 207 não armazena qualquer controle de acesso de mídia/protocolo da Internet (MAC/IP) para transferir os dados do dispositivo. Apenas um dos dispositivos 1a a 1h por vez pode enviar dados através do controlador central de rede 207. O controlador central de rede 207 não tem tabelas de roteamento ou inteligência acerca de onde enviar informações e transmite todos os dados da rede através de cada conexão e a um servidor remoto 213 (Figura 9) na nuvem 204. O controlador central de rede 207 pode detectar erros básicos de rede, como colisões, mas ter todas as informações transmitidas para múltiplas portas de entrada pode ser um risco de segurança e provocar estrangulamentos.
[0086] Em outra implementação, os dispositivos de sala de operação 2a a 2m podem ser conectados a uma chave de rede 209 através de um canal com ou sem fio. A chave de rede 209 funciona na camada de conexão de dados do modelo OSI. A chave de rede 209 é um dispositivo multicast para conectar os dispositivos 2a a 2 m localizados no mesmo centro de operação à rede. A chave de rede 209 envia dados sob a forma de quadros para o roteador de rede 211 e funciona em modo duplex completo. Múltiplos dispositivos 2a a 2 m podem enviar dados ao mesmo tempo através da chave de rede 209. A chave de rede 209 armazena e usa endereços MAC dos dispositivos 2a a 2 m para transferir dados.
[0087] O controlador central de rede 207 e/ou a chave de rede 209 são acoplados ao roteador de rede 211 para uma conexão com a nuvem
204. O roteador de rede 211 funciona na camada de rede do modelo OSI. O roteador de rede 211 cria uma rota para transmitir pacotes de dados recebidos do controlador central de rede 207 e/ou da chave de rede 211 para um computador com recursos em nuvem para futuro processamento e manipulação dos dados coletados por qualquer um dentre ou todos os dispositivos 1a a 1n/ 2a a 2m. O roteador de rede 211 pode ser usado para conectar duas ou mais redes diferentes situadas em locais diferentes, como, por exemplo, diferentes salas de operação da mesma instalação de serviços de saúde ou diferentes redes localizadas em diferentes salas de operação das diferentes instalações de serviços de saúde. O roteador de rede 211 envia dados sob a forma de pacotes para a nuvem 204 e funciona em modo duplex completo. Múltiplos dispositivos podem enviar dados ao mesmo tempo. O roteador de rede 211 usa endereços IP para transferir dados.
[0088] Em um exemplo, o controlador central de rede 207 pode ser implementado como um controlador central USB, o que permite que múltiplos dispositivos USB sejam conectados a um computador hospedeiro. O controlador central USB pode expandir uma única porta USB em vários níveis de modo que há mais portas disponíveis para conectar os dispositivos ao computador hospedeiro do sistema. O controlador central de rede 207 pode incluir recursos com fio ou sem fio para receber informações sobre um canal com fio ou um canal sem fio. Em um aspecto, um protocolo sem fio de comunicação de rádio sem fio, de banda larga e de curto alcance USB sem fio pode ser usado para comunicação entre os dispositivos 1a a 1h e os dispositivos 2a a 2 m situados na sala de operação.
[0089] Em outros exemplos, os dispositivos da sala de operação 1a a 1n/2a a 2 m podem se comunicar com o controlador de comunicação modular central 203 através de tecnologia Bluetooth sem fio padrão para troca de dados ao longo de curtas distâncias (com o uso de ondas de rádio UHF de comprimento de onda curta na banda ISM de 2,4 a 2,485 GHz) de dispositivos fixos e móveis e construção de redes de área pessoal ("PANs" - personal area networks). Em outros aspectos, os dispositivos da sala de operação 1a a 1n/2a a 2 m podem se comunicar com o controlador de comunicação modular central 203 através de um número de padrões ou protocolos de comunicação sem fio e com fio, incluindo, mas não se limitando a, Wi-Fi (família IEEE 802.11), WiMAX (família IEXEE 802.16), IEEE 802.20, evolução de longo prazo ("LTE" - long-term evolution), e Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE,
GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT e derivados de Ethernet dos mesmos, bem como quaisquer outros protocolos sem fio e com fio que são designados como 3G, 4G, 5G, e além. O módulo de computação pode incluir uma pluralidade de módulos de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de curto alcance como Wi-Fi e Bluetooth, e um segundo módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de alcance mais longo como GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, e outros.
[0090] O controlador de comunicação modular central 203 pode servir como uma conexão central para um ou todos os dispositivos de sala de operação 1a a 1n/2a a 2 m e lida com um tipo de dados conhecido como quadros. Os quadros transportam os dados gerados pelos dispositivos 1a a 1n/2a a 2m. Quando um quadro é recebido pelo controlador de comunicação modular central 203, ele é amplificado e transmitido para o roteador de rede 211, que transfere os dados para os recursos de computação em nuvem com o uso de uma série de padrões ou protocolos de comunicação sem fio ou com fio, conforme descrito na presente invenção.
[0091] O controlador de comunicação modular central 203 pode ser usado como um dispositivo independente ou ser conectado a controladores centrais de rede compatíveis e chaves de rede para formar uma rede maior. O controlador de comunicação modular central 203 é, em geral, fácil de instalar, configurar e manter, fazendo dele uma boa opção para a rede dos dispositivos 1a a 1n/2a a 2 m da sala de operação.
[0092] A Figura 9 ilusta um sistema cirúrgico interativo, implementado por computador 200. O sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 é similar em muitos aspectos ao sistema cirúrgico interativo, implementado por computador 100. Por exemplo, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 inclui um ou mais sistemas cirúrgicos 202, que são similares em muitos aspectos aos sistemas cirúrgicos 102. Cada sistema cirúrgico 202 inclui pelo menos um controlador cirúrgico central 206 em comunicação com uma nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto
213. Em um aspecto, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador 200 compreende uma torre de controle modular 236 conectada a múltiplos dispositivos de sala de operação como, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operações. Conforme mostrado na Figura 10, a torre de controle modular 236 compreende um controlador de comunicação modular central 203 acoplado a um sistema de computador 210. Conforme ilustrado no exemplo da Figura 9, a torre de controle modular 236 é acoplada a um módulo de imageamento 238 que é acoplado a um endoscópio 239, um módulo de gerador 240 que é acoplado a um dispositivo de energia 241, um módulo de evacuação de fumaça 226, um módulo de sucção/irrigação 228, um módulo de comunicação 230, um módulo de processador 232, uma matriz de armazenamento 234, um dispositivo/instrumento inteligente 235 opcionalmente acoplado a uma tela 237, e um módulo de sensor sem contato 242. Os dispositivos da sala de operação estão acoplados aos recursos de computação em nuvem e ao armazenamento de dados através da torre de controle modular 236. O controlador central do robô 222 pode ser também conectado à torre de controle modular 236 e aos recursos de computação em nuvem. Os dispositivos/Instrumentos 235, sistemas de visualização 208, entre outros, podem ser acoplados à torre de controle modular 236 por meio de padrões ou protocoles de comunicação com fio ou sem fio, conforme descrito na presente invenção. A torre de controle modular 236 pode ser acoplada a uma tela do controlador central 215 (por exemplo, monitor, tela) para exibir e sobrepor imagens recebidas do módulo de imageamento, tela do dispositivo/instrumento e/ou outros sistemas de visualização 208. À tela do controlador central pode exibir também os dados recebidos dos dispositivos conectados à torre de controle modular em conjunto com imagens e imagens sobrepostas.
[0093] A Figura 10 ilustra um controlador cirúrgico central 206 que compreende uma pluralidade de módulos acoplados à torre de controle modular 236. A torre de controle modular 236 compreende um controlador de comunicação modular central 203, por exemplo, um dispositivo de conectividade de rede, e um sistema de computador 210 para fornecer processamento, visualização e imageamento locais, por exemplo. Conforme mostrado na Figura 10, o controlador de comunicação modular central 203 pode ser conectado em uma configuração em camadas para expandir o número de módulos (por exemplo, dispositivos) que podem ser conectados ao controlador de comunicação modular central 203 e transferir dados associados com os módulos ao sistema de computador 210, recursos de computação em nuvem, ou ambos. Conforme mostrado na Figura 10, cada um dos controladores centrais/chaves de rede no controlador de comunicação modular central 203 inclui três portas a jusante e uma porta a montante. O controlador central/chave de rede a montante é conectado a um processador para fornecer uma conexão de comunicação com a recursos de computação em nuvem e uma tela local 217. À comunicação com a nuvem 204 pode ser feita através de um canal de comunicação com fio ou sem fio.
[0094] O controlador cirúrgico central 206 emprega um módulo de sensor sem contato 242 para medir as dimensões da sala de operação e gerar um mapa da sala cirúrgica com o uso de dispositivos de medição sem contato do tipo laser ou ultrassônico. Um módulo de sensor sem contato baseado em ultrassom realiza varredura da sala de operação mediante a transmissão de uma explosão de ultrassom e recebimento do eco quando esta salta fora do perímetro das paredes de uma sala de operação, conforme descrito sob o título "Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room" no pedido de patente provisório US nº 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade, no qual o módulo de sensor é configurado para determinar o tamanho da sala de operação e ajustar os limites da distância de emparelhamento com Bluetooth. Um módulo de sensor sem contato baseado em laser escaneia a sala de operação transmitindo pulsos de luz laser, recebendo pulsos de luz laser que saltam das paredes do perímetro da sala de operação, e comparando a fase do pulso transmitido ao pulso recebido para determinar o tamanho da sala de operação e para ajustar os limites de distância de emparelhamento com Bluetooth, por exemplo.
[0095] O sistema de computador 210 compreende um processador 244 e uma interface de rede 245. O processador 244 é acoplado a um módulo de comunicação 247, armazenamento 248, memória 249, memória não volátil 250 e interface de entrada/saída 251 através de um barramento de sistema. O barramento do sistema pode ser qualquer um dos vários tipos de estruturas de barramento, incluindo o barramento de memória ou controlador de memória, um barramento periférico ou barramento externo e/ou um barramento local que usa qualquer variedade de arquiteturas de barramento disponíveis incluindo, mas não se limitando a, barramento de 9 bits, arquitetura de padrão industrial (ISA), arquitetura Micro-Charmel (MSA), ISA estendida (EISA), Eletrônica de drives inteligentes (IDE), barramento local VESA (VLB), Interconexão de componentes periféricos (PCI), USB, porta gráfica avançada (AGP), barramento de associação internacional de cartões de memória para computadores pessoais ("PCMCIA" - Personal Computer Memory Card International Association), Interface de sistemas para pequenos computadores (SCSI) ou qualquer outro barramento proprietário.
[0096] O processador 244 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex disponível junto à Texas Instruments. Em um aspecto, o processador pode ser um processador Core Cortex-M4F LM4F230H5QR ARM, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo, que compreende uma memória integrada de memória flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma memória de acesso aleatório seriada de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWareO, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[0097] Em um aspecto, o processador 244 pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias com base em controlador, como TMS570 e RM4x, conhecidas sob o nome comercial de Hercules ARM Cortex R4, também pela Texas Instruments. O controlador de segurança pode ser configurado especificamente para as aplicações críticas de segurança IEC 61508 e ISO 26262, dentre outras, para fornecer recursos avançados de segurança integrada enquanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.
[0098] A memória de sistema inclui memória volátil e memória não volátil. O sistema básico de entrada/saída (BIOS), contendo as rotinas básicas para transferir informações entre elementos dentro do sistema de computador, como durante a partida, é armazenado em memória não volátil. Por exemplo, a memória não volátil pode incluir ROM, ROM programável (PROM), ROM eletricamente programável (EPROM), EEPROM ou memória flash. A memória volátil inclui memória de acesso aleatório (RAM), que atua como memória cache externo. Além disso, a RAM está disponível em muitas formas como SRAM, RAM dinâmica (DRAM), DRAM síncrona (SDRAM), SDRAM taxa de dados dobrada (DDR SDRAM), SDRAM aperfeiçoada (ESDRAM), Synchlink DRAM (SLDRAM), e RAM direta Rambus RAM (DRRAM).
[0099] O sistema de computador 210 inclui também mídia de armazenamento de computador removível/não removível, volátil/não voláti, como, por exemplo, armazenamento de disco O armazenamento de disco inclui, mas não se limita a, dispositivos como uma unidade de disco magnético, unidade de disco flexível, acionador de fita, acionador Jaz, acionador Zip, acionador LS-60, cartão de memória flash ou memória stick (pen-drive). Além disso, o disco de armazenamento pode incluir mídias de armazenamento separadamente ou em combinação com outras mídias de armazenamento incluindo, mas não se limitam a, uma unidade de disco óptico como um dispositivo ROM de disco compacto (CD-ROM) unidade de disco compacto gravável (CD-R Drive), unidade de disco compacto regravável (CD-RW drive), ou uma unidade ROM de disco digital versátil (DVD-ROM). Para facilitar a conexão dos dispositivos de armazenamento de disco com o barramento de sistema, uma interface removível ou não removível pode ser usada.
[00100] É para ser entendido que o sistema de computador 210 inclui um software que age como intermediário entre os usuários e os recursos básicos do computador descritos em um ambiente operacional adequado. Tal software inclui um sistema operacional. O sistema operacional, que pode ser armazenado no armazenamento de disco, atua para controlar e alocar recursos do sistema de computador. As aplicações de sistemas se beneficiam dos recursos de gerenciamento pelo sistema operacional através de módulos de programa e “dados de programa armazenadas na memória do sistema ou no disco de armazenamento. É para ser entendido que vários componentes "descritos na presente invenção podem ser implementados com vários sistemas operacionais ou combinações de sistemas operacionais.
[00101] Um usuário insere comandos ou informações no sistema de computador 210 através do dispositivo de entrada (ou dispositivos de entrada) acoplado à interface de 1I/O 251. Os dispositivos de entrada incluem, mas não se limitam a, um dispositivo apontador como um mouse, trackball, stylus, touchpad, teclado, microfone, joystick, bloco de jogo, placa de satélite, escâner, cartão sintonizador de TV, câmera digital, câmera de vídeo digital, câmera de web, e similares. Esses e outros dispositivos de entrada se conectam ao processador através do barramento de sistema através da(s) porta(s) de interface. As portas de interface incluem, por exemplo, uma porta em série, uma porta paralela, uma porta de jogo e um USB. Os dispositivos de saída usam alguns dos mesmos tipos de portas que os dispositivos de entrada. Dessa forma, por exemplo, uma porta USB pode ser usada para fornecer entrada ao sistema de computador e para fornecer informações do sistema de computador para um dispositivo de saída. Um adaptador de saída é fornecido para ilustrar que existem alguns dispositivos de saída como monitores, telas, alto-falantes, e impressoras, entre outros dispositivos de saída, que precisam de adaptadores especiais. Os adaptadores de saída incluem, a título de Ilustração e não de limitação, cartões de vídeo e som que fornecem um meio de conexão entre o dispositivo de saída e o barramento de sistema. Deve ser observado que outros dispositivos e/ou sistemas de dispositivos, como computadores remotos, fornecem capacidades de entrada e de saída.
[00102] O sistema de computador 210 pode operar em um ambiente em rede com o uso de conexões lógicas com um ou mais computadores remotos, como os computadores em nuvem, ou os computadores locais. Os computadores remotos em nuvem podem ser um computador pessoal, servidor, roteador, computador pessoal de rede, estação de trabalho, aparelho baseado em microprocessador, dispositivo de pares, ou outro nó de rede comum, e similares, e tipicamente incluem muitos ou todos os elementos descritos em relação ao sistema de computador. Para fins de brevidade, apenas um dispositivo de armazenamento de memória é ilustrado com o computador remoto. Os computadores remotos são logicamente conectados ao sistema de computador através de uma interface de rede e então fisicamente conectados através de uma conexão de comunicação. A interface de rede abrange redes de comunicação como redes de áreas locais (LANs) e redes de áreas amplas (WANs). As tecnologias LAN incluem interface de dados distribuída por fibra (FDDI), interface de dados distribuídos por cobre (CDDI), Ethernet/IEEE 802,3, anel de Token/IEEE 802,5 e similares. As tecnologias WAN incluem, mas não se limitam a, enlaces ponto a ponto, redes de comutação de circuito como redes digitais de serviços integrados (ISDN) e variações delas, redes de comutação de pacotes e linhas digitas de assinante (DSL).
[00103] Em vários aspectos, o sistema de computador 210 da Figura 10, o módulo de imageamento 238 e/ou sistema de visualização 208, e/ou o módulo de processador 232 das Figuras 9 e 10, pode compreender um processador de imagem, motor de processamento de imagem, processador de mídia ou qualquer processador de sinal digital (DSP) especializado usado para o processamento de imagens digitais. O processador de imagem pode empregar computação paralela com tecnologias de instrução única de múltiplos dados (SIMD) ou de múltiplas instruções de múltiplos dados (MIMD) para aumentar a velocidade e a eficiência. O motor de processamento de imagem digital pode executar uma série de tarefas. O processador de imagem pode ser um sistema em um circuito integrado com arquitetura de processador de múltiplos núcleos.
[00104] As conexões de comunicação se referem ao hardware/software usado para conectar a interface de rede ao barramento. Embora a conexão de comunicação seja mostrada para clareza ilustrativa dentro do sistema de computador, ela pode ser também externa ao sistema de computador 210. O hardware/software necessário para a ligação à interface de rede inclui, apenas para fins ilustrativos, tecnologias internas e externas como modems, incluindo modems de série de telefone regulares, modems de cabo e modems DSL, adaptadores de ISDN e cartões Ethernet.
[00105] A Figura 11 ilustra um diagrama de blocos funcionais de um aspecto de um dispositivo de controlador central de rede USB 300, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação. No aspecto ilustrado, o dispositivo de controlador central de rede USB 300 usa um controlador central de circuito integrado TUSB2036 disponível junto à Texas Instrumentos. O controlador central de rede USB 300 é um dispositivo CMOS que fornece uma porta de transceptor USB a montante 302 e até três portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 em conformidade com a especificação USB 2,0. A porta de transceptor USB a montante 302 é uma porta-raiz de dados diferenciais que compreende uma entrada de dados diferenciais "menos" (DMO) emparelhada com uma entrada de dados diferenciais "mais" (DPO). As três portas do transceptor USB a jusante 304, 306, 308 são portas de dados diferenciais, sendo que cada porta inclui saídas de dados diferenciais "mais" (DP1-DP3) emparelhadas com zaidas de dados diferenciais "menos" (DM1-DM3).
[00106] O dispositivo de controlador central de rede USB 300 é implementado com uma máquina de estado digital em vez de um microcontrolador, e nenhuma programação de firmware é necessária. Os transceptores USB totalmente compatíveis são integrados no circuito para a porta do transceptor USB a montante 302 e todas as portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308. As portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 suportam tanto os dispositivos de velocidade total como de baixa velocidade configurando automaticamente a taxa de varredura de acordo com a velocidade do dispositivo fixado às portas. O dispositivo de controlador central de rede USB 300 pode ser configurado em modo alimentado por barramento ou autoalimentado e inclui uma lógica de energia central 312 para gerenciar a potência.
[00107] O dispositivo de controlador central de rede USB 300 inclui um motor de interface em série 310 (SIE). O SIE 310 é a extremidade frontal do hardware do controlador central de rede USB 300 e lida com a maior parte do protocolo descrito no capítulo 8 da especificação USB. O SIE 310 tipicamente compreende a sinalização até o nível da transação. As funções que ele maneja poderiam incluir: reconhecimento de pacote, sequenciamento de transação, SOP, EOP, RESET, e RESUME a detecção/geração de sinaisó, separação de relógio/dados, codificação/descodificação de dados não retorno a zero invertido (NRZI), geração e verificação de CRC (token e dados), geração e verificação/descodificação de pacote ID (PID), e/ou conversão série- paralelo/paralelo-série. O 310 recebe uma entrada de relógio 314 e é acoplado a um circuito de lógica suspender/retomar e temporizador de quadro 316 e um circuito de repetição do controlador central 318 para controlar a comunicação entre a porta do transceptor USB a montante 302 e as portas do transceptor USB a jusante 304, 306, 308 através dos circuitos lógicos das portas 320, 322, 324. O SIE 310 é acoplado a um decodificador de comando 326 através da interface lógica para controlar os comandos de uma EEPROM em série através de uma interface de EEPROM em série 330.
[00108] Em vários aspectos, o controlador central de rede USB 300 pode conectar 127 as funções configuradas em até seis camadas (níveis) lógicas a um único computador. Além disso, o controlador central de rede USB 300 pode conectar todos os periféricos com o uso de um cabo de quatro fios padronizado que fornece tanto comunicação como distribuição de potência. As configurações de potência são modos alimentados por barramento e autoalimentados. O controlador central de rede USB 300 pode ser configurado para suportar quatro modos de gerenciamento de potência: um controlador central alimentado por barramento, com gerenciamento de potência de porta individual ou gerenciamento de energia de portas agrupadas, e o controlador central autoalimentado, com gerenciamento de energia de porta individual ou gerenciamento de energia de portas agrupadas. Em um aspecto, com o uso de um cabo USB, o controlador central de rede USB 300, a porta de transceptor USB a montante 302 é plugada em um controlador de hospedeiro USB, e as portas de transceptor USB a jusante 304, 306, 308 são expostas para conectar dispositivos compatíveis de USB, e assim por diante. Hardware do instrumento cirúrgico
[00109] A Figura 12 ilustra um diagrama lógico de um módulo de um sistema de controle 470 de um instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com um ou mais aspectos da presente divulgação. O sistema 470 compreende um circuito de controle. O circuito de controle inclui um microcontrolador 461 que compreende um processador 462 e uma memória 468. Um ou mais dos sensores 472, 474, 476, por exemplo, fornecem retroinformação em tempo real para o processador 462. Um motor 482, acionado por um acionador do motor 492, acopla operacionalmente um membro de deslocamento longitudinalmente móvel para acionar o elemento cortante da viga com perfil em |. Um sistema de rastreamento 480 é configurado para determinar a posição do membro de deslocamento longitudinalmente móvel. As informações de posição são fornecidas ao processador 462, que pode ser programado ou configurado para determinar a posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel, bem como a posição de um membro de disparo, barra de disparo e um elemento cortante da viga com perfil em |. Motores adicionais podem ser fornecidos na interface do acionador de instrumento para controlar o disparo da viga com perfil em |, o deslocamento do tubo de fechamento, a rotação do eixo de acionamento e a articulação. Uma tela 473 exibe uma variedade de condições de operação dos instrumentos e pode incluir funcionalidade de tela sensível ao toque para entrada de dados. As informações exibidas na tela 473 podem ser sobrepostas com imagens capturadas através de módulos de imageamento endoscópicos.
[00110] Em um aspecto, o microcontrolador 461 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex disponível junto à Texas Instruments. Em um aspecto, o microcontrolador principal 461 pode ser um processador LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo, que compreende uma memória integrada de memória flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma memória de acesso aleatório em série de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWare6, memória programável e apagável eletricamente só de leitura (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QElI), e/ou um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[00111] Emum aspecto, o microcontrolador 461 pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias à base de controladores, como TMS570 e RM4x conhecidas sob o nome comercial de Hercules ARM Cortex R4, também disponíveis pela Texas Instruments. O controlador de segurança pode ser configurado especificamente para as aplicações críticas de segurança IEC 61508 e ISO 26262, dentre outras, para fornecer recursos avançados de segurança integrada enquanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.
[00112] O controlador 461 pode ser programado para executar várias funções, como o controle preciso da velocidade e da posição dos sistemas de articulação e faca. Em um aspecto, o microcontrolador 461 inclui um processador 462 e uma memória 468. O motor elétrico 482 pode ser um motor de corrente contínua (CC) escovado com uma caixa de câmbio e conexões mecânicas com um sistema de articulação ou bisturi. Em um aspecto, um acionador de motor 492 pode ser um A3941 disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. Outros acionadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto. Uma descrição detalhada de um sistema de posicionamento absoluto é feita na publicação de pedido de patente US nº 2017/0296213, intitulada SYSTEMS AND
METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, publicada em 19 de outubro de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[00113] O microcontrolador 461 pode ser programado para fornecer controle preciso da velocidade e da posição dos membros de deslocamento e sistemas de articulação. O microcontrolador 461 pode ser configurado para computar uma resposta no software do microcontrolador 461. A resposta computada é comparada a uma resposta medida do sistema real para se obter uma resposta "observada", que é usada para as decisões reais baseadas na realimentação. A resposta observada é um valor favorável e ajustado, que equilibra a natureza uniforme e contínua da resposta simulada com a resposta medida, o que pode detectar influências externas no sistema.
[00114] Em um aspecto, o motor 482 pode ser controlado pelo acionador de motor 492 e pode ser usado pelo sistema de disparo do instrumento ou ferramenta cirúrgica. Em várias formas, o motor 482 pode ser um motor de acionamento de corrente contínua (CC) escovado, com uma velocidade de rotação máxima de aproximadamente 25.000 RPM, por exemplo. Em outras disposições, o motor 482 pode incluir um motor sem escovas, um motor sem fio, um motor síncrono, um motor de passo ou qualquer outro motor elétrico adequado. O acionador de motor 492 pode compreender um acionador de ponte H que compreende transístores de efeito de campo (FETs), por exemplo. O motor 482 pode ser alimentado por um conjunto de alimentação montado de modo liberável no conjunto de empunhadura ou compartimento da ferramenta para fornecer poder de controle para o instrumento ou ferramenta cirúrgica. O conjunto de alimentação pode compreender uma bateria que pode incluir várias células de bateria conectadas em série, as quais podem ser usadas como a fonte de energia para energizar o instrumento ou ferramenta cirúrgica. Em determinadas circunstâncias, as células de bateria do conjunto de alimentação podem ser substituíveis e/ou recarregáveis. Em ao menos um exemplo, as células de bateria podem ser baterias de íons de lítio que podem ser acopláveis e separáveis do conjunto de alimentação.
[00115] O acionador de motor 492 pode ser um A3941, disponível junto à Allegro Microsystems, Inc. O acionador 492 A3941 é um controlador de ponte inteira para uso com transístores de efeito de campo de óxido de metal semicondutor (MOSFET) de potência externa, de canal N, especificamente projetados para cargas indutivas, como motores de corrente contínua escovados. O acionador 492 compreende um regulador de bomba de carga único que fornece acionamento de porta completo (>10 V) para baterias com tensão até 7 Ve permite que o A3941 opere com um acionamento de porta reduzido, até 5,5 V. Um capacitor de comando de entrada pode ser empregado para fornecer a tensão ultrapassante à fornecida pela bateria necessária para os MOSFETs de canal N. Uma bomba de carga interna para o acionamento do lado de cima permite a operação em corrente contínua (100% ciclo de trabalho). A ponte inteira pode ser acionada nos modos de queda rápida ou lenta usando diodos ou retificação sincronizada. No modo de queda lenta, a recirculação da corrente pode se dar por meio de FET do lado de cima ou do lado de baixo. Os FETs de energia são protegidos do efeito shoot-through por meio de resistores com tempo morto programável. Os diagnósticos integrados fornecem indicação de subtensão, sobretemperatura e falhas na ponte de energia, podendo ser configurado para proteger os MOSFETs de potência na maioria das condições de curto-circuito. Outros acionadores de motor podem ser prontamente substituídos para uso no sistema de rastreamento 480 compreendendo um sistema de posicionamento absoluto.
[00116] Osistema de rastreamento 480 compreende uma disposição de circuito de acionamento de motor controlado que compreende um sensor de posição 472 de acordo com um aspecto da presente divulgação. O sensor de posição 472 para um sistema de posicionamento absoluto fornece um sinal de posição único que corresponde à localização de um membro de deslocamento. Em um aspecto, o membro de deslocamento representa um membro de acionamento —longitudinalmente móvel que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento para engate engrenado com uma engrenagem de acionamento correspondente de um conjunto redutor de engrenagem.
Em outros aspectos, o membro de deslocamento representa o membro de disparo, que pode ser adaptado e configurado para incluir uma cremalheira de dentes de acionamento.
Em ainda outro aspecto, o membro de deslocamento representa a barra de disparo ou a viga com perfil em |, cada uma das quais pode ser adaptada e configurada para incluir uma cremalheira de dentes de acionamento.
Consequentemente, como usado na presente invenção, o termo membro de deslocamento é usado genericamente para se referir a qualquer membro móvel do instrumento ou ferramenta cirúrgica, como o membro de acionamento, o membro de disparo, a barra de disparo, a viga com perfil em | ou qualquer elemento que possa ser deslocado.
Em um aspecto, o membro de acionamento longitudinalmente móvel é acoplado ao membro de disparo, à barra de disparo e à viga com perfil em |. Consequentemente, o sistema de posicionamento absoluto pode, efetivamente, rastrear o deslocamento linear da viga com perfil em | mediante o rastreamento do deslocamento linear do membro de acionamento longitudinalmente móvel.
Em vários outros aspectos, o membro de deslocamento pode ser acoplado a qualquer sensor de posição 472 adequado para medir o deslocamento linear.
Dessa forma, o membro de acionamento longitudinalmente móvel, o membro de disparo, a barra de disparo ou a viga com perfil em |, ou combinações deles, pode ser acoplado a qualquer sensor de deslocamento linear adequado.
Os sensores de deslocamento linear podem incluir sensores de deslocamento de contato ou sem contato.
Sensores de deslocamento linear podem compreender Transformadores Lineares Diferenciais Variáveis (LVDT), Transdutores Diferenciais de Relutância Variável (DVRT), um potenciômetro, um sistema de detecção magnético que compreende um magneto móvel e uma série linearmente disposta em Sensores de Efeito Hall, um sistema de detecção magnético que compreende um magneto fixo e uma série de móveis, dispostos linearmente em Sensores de Efeito Hall, um sistema de detecção óptico móvel que compreende uma fonte de luz móvel e uma série de fotodiodos ou fotodetectores linearmente dispostos, um sistema de detecção óptico que compreende uma fonte de luz fixa e uma série móvel de fotodiodos ou fotodetectores linearmente dispostos, ou qualquer combinação dos mesmos.
[00117] O motor elétrico 482 pode incluir um eixo de acionamento giratório, que faz interface operacional com um conjunto de engrenagem, que está montado em engate de acoplamento com um conjunto ou cremalheira de dentes de acionamento no membro de acionamento. Um elemento sensor pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de engrenagem de modo que uma única revolução do elemento sensor de posição 472 corresponda a alguma translação longitudinal linear do membro de deslocamento. Uma disposição de engrenagens e sensores pode ser conectada ao atuador linear por meio de uma disposição de cremalheira e pinhão, ou de um atuador giratório, por meio de uma roda dentada ou outra conexão. Uma fonte de energia fornece energia para o sistema de posicionamento absoluto e um indicador de saída pode exibir a saída do sistema de posicionamento absoluto. O membro de acionamento representa o membro de acionamento longitudinalmente móvel que compreende uma cremalheira de dentes de acionamento formada na mesma para engate engrenado com uma engrenagem de acionamento correspondente do conjunto redutor de engrenagem. O membro de deslocamento representa o membro de disparo longitudinalmente móvel, a barra de disparo, a viga com perfil em | ou combinações deles.
[00118] Uma única revolução do elemento sensor associada ao sensor de posição 472 é equivalente a um deslocamento linear longitudinal d1 do membro de deslocamento, onde di representa a distância linear longitudinal pela qual o membro de deslocamento se move do ponto "a" ao ponto "b" depois de uma única revolução do elemento sensor acoplado ao membro de deslocamento. A disposição do sensor pode ser conectada por meio de uma redução de engrenagem que resulta no sensor de posição 472 completando uma ou mais revoluções para o curso completo do membro de deslocamento. O sensor de posição 472 pode completar múltiplas revoluções para o curso completo do membro de deslocamento.
[00119] Uma série de chaves, onde n é um número inteiro maior que um, pode ser empregada sozinha ou em combinação com uma redução de engrenagem para fornecer um sinal de posição única para mais de uma revolução do sensor de posição 472. O estado das chaves é transmitido de volta ao microcontrolador 461 que aplica uma lógica para determinar um sinal de posição exclusivo correspondente ao deslocamento linear longitudinal d1 + d2 + ... dn do membro de deslocamento. A saída do sensor de posição 472 é fornecida ao microcontrolador 461. Em várias modalidades, o sensor de posição 472 da disposição de sensor pode compreender um sensor magnético, um sensor giratório analógico, como um potenciômetro, ou uma série de elementos de efeito Hall analógicos, que emitem uma combinação única de posição de sinais ou valores.
[00120] O sensor de posição 472 pode compreender qualquer número de elementos de detecção magnética, como, por exemplo, sensores magnéticos classificados de acordo com se eles medem o campo magnético total ou os componentes vetoriais do campo magnético. As técnicas usadas para produzir ambos os tipos de sensores magnéticos abrangem muitos aspectos da física e da eletrônica. As tecnologias usadas para a detecção de campo magnético incluem fluxômetro, fluxo saturado, bombeamento óptico, precessão nuclear, SQUID, efeito Hall, magnetorresistência anisotrópica, magnetorresistência gigante, junções túnel magnéticas, magnetoimpedância gigante, compostos magnetostritivos/piesoelétricos, magnetodiodo, transistor magnético, fibra óptica, magneto-óptica e sensores magnéticos baseados em sistemas microeletromecânicos, dentre outros.
[00121] Em um aspecto, o sensor de posição 472 para o sistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto compreende um sistema de posicionamento absoluto giratório magnético. O sensor de posição 472 pode ser implementado como um sensor de posição giratório, magnético, de circuito integrado único, ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 472 fazer interface com o microcontrolador 461 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. O sensor de posição 472 é um componente de baixa tensão e baixa potência e inclui quatro elementos de efeito em uma área do sensor de posição 472 localizada acima de um imã. Um conversor A-D de alta resolução e um controlador inteligente de gerenciamento de potência são também fornecidos no circuito integrado. Um processador CORDIC (computador digital para rotação de coordenadas), também conhecido como o método dígito por dígito e algoritmo de Volder, é fornecido para implementar um algoritmo simples e eficiente para calcular funções hiperbólicas e trigonométricas que exigem apenas operações de adição, subtração, deslocamento de bits e tabela de pesquisa. A posição do ângulo, os bits de alarme e as informações de campo magnético são transmitidos através de uma interface de comunicação em série padrão, como uma interface periférica em série (SPI), para o microcontrolador 461. O sensor de posição 472 fornece 12 ou 14 bits de resolução. O sensor de posição 472 pode ser um circuito integrado ASS055 fornecido em uma pequena embalagem QFN de 16 pinos cuja medida corresponde a 4x4x0,85 mm.
[00122] Osistema de rastreamento 480 que compreende um sistema de posicionamento absoluto pode compreender e/ou ser programado para implementar um controlador de retroinformação, como um PID,
retroinformação de estado e controlador adaptável. Uma fonte de energia converte o sinal do controlador de retroinformação em uma entrada física para o sistema, nesse caso a tensão. Outros exemplos incluem uma PWM de tensão, corrente e força. Outros sensores podem ser providenciados a fim de medir os parâmetros do sistema físico além da posição medida pelo sensor de posição 472. Em alguns aspectos, os outros sensores podem incluir disposições de sensor conforme aquelas descritas na patente US nº 9.345.481 intitulada STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM, concedida em 24 de maio de 2016, que está incorporada por referência em sua totalidade neste documento; o pedido de patente US nº de série 2014/0263552, intitulado STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM, publicado em 18 de setembro de 2014, está incorporado por referência em sua totalidade neste documento; e o pedido de patente US nº de série 15/628.175, intitulado TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF
MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, submetido em 20 de junho de 2017, está incorporado por referência em sua totalidade neste documento. Em um sistema de processamento de sinal digital, um sistema de posicionamento absoluto é acoplado a um sistema de captura de dados digitais onde a saída do sistema de posicionamento absoluto terá uma resolução e frequência de amostragem finitas. O sistema de posicionamento absoluto pode compreender um circuito de comparação e combinação para combinar uma resposta computada com uma resposta medida através do uso de algoritmos, como uma média ponderada e um laço de controle teórico, que acionam a resposta calculada em direção à resposta medida. À resposta computada do sistema físico considera as propriedades, como massa, inércia, atrito viscoso, resistência à indutância, etc., para prever quais serão os estados e saídas do sistema físico, sabendo-se a entrada.
[00123] O sistema de posicionamento absoluto fornece um posicionamento absoluto do membro deslocado sobre a ativação do instrumento sem que seja preciso recolher ou avançar o membro de acionamento longitudinalmente móvel para a posição de reinício (zero ou inicial), como pode ser requerido pelos codificadores convencionais giratórios que meramente contam o número de passos progressivos ou regressivos que o motor 482 percorreu para inferir a posição de um atuador dispositivo, barra de acionamento, bisturi, e congêneres.
[00124] Um sensor 474, como, por exemplo, um medidor de esforço ou um medidor de microesforço, está configurado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade, como, por exemplo, a amplitude do esforço exercido sobre a bigorna durante uma operação de preensão, que pode ser indicativa em relação à compressão do tecido. O esforço medido é convertido em um sinal digital e fornecido ao processador 462. Alternativamente ou além do sensor 474, um sensor 476, como, por exemplo, um sensor de carga, pode medir a força de fechamento aplicada pelo sistema de acionamento de fechamento à bigorna. O sensor 476, como, por exemplo, um sensor de carga, pode medir a força de disparo aplicada a uma viga com perfil em | em um curso de disparo do instrumento ou ferramenta cirúrgica. A viga com perfil em | é configurada para engatar um deslizador em cunha, que é configurado para mover para cima os acionadores de grampos para forçar os grampos a se deformarem em contato com uma bigorna. A viga com perfil em | inclui um gume cortante afiado que pode ser utilizado para separar tecido, à medida que a viga com perfil em | é avançada distalmente pela barra de disparo. Alternativamente, um sensor de corrente 478 pode ser utilizado para medir a corrente drenada pelo motor 482. A força necessária para avançar o membro de disparo pode corresponder à corrente drenada pelo motor 482, por exemplo. A força medida é convertida em um sinal digital e fornecida ao processador 462.
[00125] Em uma forma, um sensor medidor de esforço 474 pode ser usado para medir a força aplicada ao tecido pelo atuador de extremidade. Um medidor de esforço pode ser acoplado ao atuador de extremidade para medir a força aplicada ao tecido que está sendo tratado pelo atuador de extremidade. Um sistema para medir forças aplicadas ao tecido preso pelo atuador de extremidade compreende um sensor medidor de esforço 474, como, por exemplo, um medidor de microesforço, que é configurado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade, por exemplo. Em um aspecto, o sensor de medidor de esforço 474 pode medir a amplitude ou a magnitude da tensão mecânica exercida sobre um membro de garra de um atuador de extremidade durante uma operação de preensão, que pode ser indicativa da compressão do tecido. O esforço medido é convertido em um sinal digital e fornecido ao processador 462 de um microcontrolador
461. Um sensor de carga 476 pode medir a força usada para operar o elemento de faca, por exemplo, para cortar o tecido capturado entre a bigorna e o cartucho de grampos. Um sensor de campo magnético pode ser usado para medir a espessura do tecido capturado. A medição do sensor de campo magnético pode ser também convertida em um sinal digital e fornecida ao processador 462.
[00126] Asmedições da compressão do tecido, da espessura do tecido e/ou da força necessária para fechar o atuador de extremidade no tecido, conforme respectivamente medido pelos sensores 474, 476, podem ser usadas pelo microcontrolador 461 para caracterizar a posição selecionada do membro de disparo e/ou o valor correspondente da velocidade do membro de disparo. Em um caso, uma memória 468 pode armazenar uma técnica, uma equação e/ou uma tabela de consulta que pode ser usada pelo microcontrolador 461 na avaliação.
[00127] O sistema de controle 470 do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode compreender também circuitos de comunicação com fio ou sem fio para comunicação com o controlador de comunicação modular central mostrado nas Figuras de 8 a 11.
[00128] A Figura 13 ilustra um circuito de controle 500 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito de controle 500 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito de controle 500 pode compreender um microcontrolador que compreende um ou mais processadores 502 (por exemplo, microprocessador, microcontrolador) acoplado a ao menos um circuito de memória 504. O circuito de memória 504 armazena instruções executáveis em máquina que, quando executadas pelo processador 502, fazem com que o processador 502 execute instruções de máquina para implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 502 pode ser qualquer um dentre inúmeros processadores de apenas um núcleo ou multinúcleo conhecidos na técnica. O circuito de memória 504 pode compreender mídia de armazenamento volátil e não volátil. O processador 502 pode incluir uma unidade de processamento de instruções 506 e uma unidade aritmética 508. A unidade de processamento de instruções pode ser configurada para receber instruções a partir do circuito de memória 504 da presente divulgação.
[00129] A Figura 14 ilustra um circuito lógico combinacional 510 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico combinacional 510 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito lógico combinacional 510 pode compreender uma máquina de estado finito que compreende uma lógica combinacional 512 configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica em uma entrada 514, processar os dados pela lógica combinacional 512 e fornecer uma saída 516.
[00130] A Figura 15 ilustra um circuito lógico sequencial 520 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico sequencial 520 ou a lógica combinacional 522 pode ser configurado para implementar o processo aqui descrito. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma máquina de estados finitos. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma lógica combinacional 522, ao menos um circuito de memória 524, um relógio 529 e, por exemplo. O pelo menos um circuito de memória 524 pode armazenar um estado atual da máquina de estados finitos. Em certos casos, o circuito lógico sequencial 520 pode ser síncrono ou assíncrono. A lógica combinacional 522 é configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica de uma entrada 526, processar os dados pela lógica combinacional 522, e fornecer uma saída 528. Em outros aspectos, o circuito pode compreender uma combinação de um processador (por exemplo, processador 502, Figura 13) e uma máquina de estados finitos para implementar vários processos da presente invenção. Em outros aspectos, a máquina de estados finitos pode compreender uma combinação de um circuito lógico combinacional (por exemplo, um circuito lógico combinacional 510, Figura 14) e o circuito lógico sequencial 520.
[00131] A Figura 16 ilustra um instrumento ou ferramenta cirúrgica que compreende uma pluralidade de motores que podem ser ativados para executar várias funções. Em certos casos, um primeiro motor pode ser ativado para executar uma primeira função, um segundo motor pode ser ativado para executar uma segunda função, um terceiro motor pode ser ativado para executar uma terceira função, um quarto motor pode ser ativado para executar uma quarta função, e assim por diante. Em certos casos, a pluralidade de motores do instrumento cirúrgico robótico 600 pode ser individualmente ativada para causar movimentos de disparo, fechamento, e/ou articulação no atuador de extremidade. Os movimentos de disparo, fechamento e/ou articulação podem ser transmitidos ao atuador de extremidade através de um conjunto de eixo de acionamento, por exemplo.
[00132] Em certos casos, o sistema de instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um motor de disparo 602. O motor de disparo 602 pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de acionamento do motor de disparo 604, o qual pode ser configurado para transmitir movimentos de disparo gerados pelo motor 602 ao atuador de extremidade, particularmente para deslocar o elemento de viga com perfil em |. Em certos casos, os movimentos de disparo gerados pelo motor 602 podem fazer com que os grampos sejam posicionados a partir do cartucho de grampos no tecido capturado pelo atuador de extremidade e/ou pelo gume cortante do elemento de viga com perfil em | para ser avançado a fim de cortar o tecido capturado, por exemplo. O elemento de viga com perfil em | pode ser retraído invertendo-se a direção do motor 602.
[00133] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um motor de fechamento 603. O motor de fechamento 603 pode ser operacionalmente acoplado a um conjunto de acionamento do motor de fechamento 605 que pode ser configurado para transmitir movimentos de fechamento, gerados pelo motor 603 ao atuador de extremidade, particularmente para deslocar um tubo de fechamento para fechar a bigorna e comprimir o tecido entre a bigorna e o cartucho de grampos. Os movimentos de fechamento podem fazer com que o atuador de extremidade transicione de uma configuração aberta para uma configuração aproximada para capturar o tecido, por exemplo. O atuador de extremidade pode ser transicionado para uma posição aberta invertendo-se a direção do motor 603.
[00134] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um ou mais motores de articulação 606a, 606b, por exemplo. Os motores 606a, 606b podem ser operacionalmente acoplados aos conjuntos de acionamento do motor de articulação 608a, 608b, que podem ser configurados para transmitir movimentos de articulação gerados pelos motores 606a, 606b ao atuador de extremidade. Em certos casos, os movimentos de articulação podem fazer com que o atuador de extremidade seja articulado em relação ao conjunto de eixo de acionamento, por exemplo.
[00135] Conforme descrito acima, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir uma pluralidade de motores que podem ser configurados para executar várias funções independentes. Em certos casos, a pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode ser ativada individualmente ou separadamente para executar uma ou mais funções, enquanto outros motores permanecem inativos. Por exemplo, os motores de articulação 606a, 606b podem ser ativados para fazer com que o atuador de extremidade seja articulado, enquanto o motor de disparo 602 permanece inativo. Alternativamente, o motor de disparo 602 pode ser ativado para disparar a pluralidade de grampos, e/ou avançar o gume cortante, enquanto o motor de articulação 606 permanece inativo. Além disso, o motor de fechamento 603 pode ser ativado simultaneamente com o motor de disparo 602 para fazer com que o tubo de fechamento e o elemento de viga com perfil em | avancem distalmente, conforme descrito em mais detalhes mais adiante neste documento.
[00136] Em certos casos, o instrumento ou ferramenta cirúrgica pode incluir um módulo de controle comum 610 que pode ser usado com uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica. Em certos casos, o módulo de controle comum 610 pode acomodar um dentre a pluralidade de motores de cada vez. Por exemplo, o módulo de controle comum 610 pode ser acoplável à e separável da pluralidade de motores do instrumento cirúrgico robótico individualmente. Em certos casos, uma pluralidade dos motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode compartilhar um ou mais módulos de controle comuns, como o módulo de controle comum 610. Em certos casos, uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica pode ser individualmente e seletivamente engatada ao módulo de controle comum 610. Em certos casos, o módulo de controle comum 610 pode ser seletivamente chaveado entre fazer interface com um dentre uma pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica para fazer interface com outro dentre a pluralidade de motores do instrumento ou ferramenta cirúrgica.
[00137] Emao menos um exemplo, o módulo de controle comum 610 pode ser seletivamente chaveado entre o engate operacional com os motores de articulação 606a, 606B, e o engate operacional com o motor de disparo 602 ou o motor de fechamento 603. Em ao menos um exemplo, conforme ilustrado na Figura 16, uma chave 614 pode ser movida ou transicionada entre uma pluralidade de posições e/ou estados. Na primeira posição 616, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao motor de disparo 602; em uma segunda posição 617, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle 610 ao motor de fechamento 603; em uma terceira posição 618a, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao primeiro motor de articulação 606a; e em uma quarta posição 618b, a chave 614 pode acoplar eletricamente o módulo de controle comum 610 ao segundo motor de articulação 606b, por exemplo. Em certos casos, módulos de controle comum 610 separados podem ser acoplados eletricamente ao motor de disparo 602, ao motor de fechamento 603, e aos motores de articulação 606a, 606b ao mesmo tempo. Em certos casos, a chave 614 pode ser uma chave mecânica, uma chave eletromecânica, uma chave em estado sólido ou qualquer mecanismo de chaveamento adequado.
[00138] Cada um dentre os motores 602, 603, 606a, 606b pode compreender um sensor de torque para medir o torque de saída no eixo de acionamento do motor. A força em um atuador de extremidade pode ser detectada de qualquer maneira convencional, como por meio de sensores de força nos lados exteriores das garras ou por um sensor de torque do motor que aciona as garras.
[00139] Em várioscasos, conforme ilustrado na Figura 16, o módulo de controle comum 610 pode compreender um acionador de motor 626 que pode compreender um ou mais FETs H-Bridge. O acionador do motor 626 pode modular a energia transmitida a partir de uma fonte de energia 628 para um motor acoplado ao módulo de controle comum 610, com base em uma entrada de um microcontrolador 620 (o "controlador"), por exemplo. Em certos casos, o microcontrolador 620 pode ser usado para determinar a corrente drenada pelo motor, por exemplo, enquanto o motor está acoplado ao módulo de controle comum 610, conforme descrito acima.
[00140] Em certos exemplos, o microcontrolador 620 pode incluir um microprocessador 622 (o "processador") e uma ou mais mídias legíveis por computador não transitórias ou unidades de memória 624 (a "memória"). Em certos casos, a memória 624 pode armazenar várias instruções de programa que, quando executadas, podem fazer com que o processador 622 execute uma pluralidade de funções e/ou cálculos aqui descritos. Em certos casos, uma ou mais dentre as unidades de memória 624 podem ser acopladas ao processador 622, por exemplo.
[00141] Em certos casos, a fonte de energia 628 pode ser usada para fornecer energia ao microcontrolador 620, por exemplo. Em certos casos, a fonte de energia 628 pode compreender uma bateria (ou "pacote de bateria" ou "bateria"), como uma bateria de íons de Li, por exemplo. Em certos casos, o pacote de bateria pode ser configurado para ser montado de modo liberável à empunhadura para fornecer energia ao instrumento cirúrgico 600. Várias células de bateria conectadas em série podem ser usadas como a fonte de energia 628. Em certos casos, a fonte de energia
628 pode ser substituível e/ou recarregável, por exemplo.
[00142] Em vários casos, o processador 622 pode controlar o acionador do motor 626 para controlar a posição, a direção de rotação e/ou a velocidade de um motor que está acoplado ao módulo de controle comum 610. Em certos casos, o processador 622 pode sinalizar ao acionador do motor 626 para parar e/ou desativar um motor que esteja acoplado ao módulo de controle comum 610. Deve-se compreender que o termo "processador", conforme usado aqui, inclui qualquer microprocessador, microcontrolador ou outro dispositivo de computação básica adequado que incorpora as funções de uma unidade de processamento central de computador (CPU) em um circuito integrado ou, no máximo, alguns circuitos integrados. O processador é um dispositivo programável multiuso que aceita dados digitais como entrada, as processa de acordo com instruções armazenadas na sua memória, e fornece resultados como saída. Este é um exemplo de lógica digital sequencial, já que ele tem memória interna. Os processadores operam em números e símbolos representados no sistema binário de numerais.
[00143] Em um exemplo, o processador 622 pode ser qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos pelo nome comercial de ARM Cortex da Texas Instruments. Em certos casos, o microcontrolador 620 pode ser um LM 4F230H5QR, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo. Em pelo menos um exemplo, o LM4F230H5QR da Texas Instruments é um núcleo processador ARM Cortex-M4F que compreende uma memória integrada do tipo flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma SRAM de ciclo único de 32 KB, uma ROM interna carregada com o software StellarisWare&, EEPROM de 2 KB, um ou mais módulos de PWM, um ou mais análogos de QEI, um ou mais ADCs de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, entre outros recursos que estão prontamente disponíveis para a folha de dados do produto. Outros microcontroladores podem ser prontamente substituídos para uso com o módulo 4410. Consequentemente, a presente divulgação não deve ser limitada nesse contexto.
[00144] Em certos casos, a memória 624 pode incluir instruções de programa para controlar cada um dos motores do instrumento cirúrgico 600 que são acopláveis ao módulo de controle comum 610. Por exemplo, a memória 624 pode incluir instruções de programa para controlar o motor de disparo 602, o motor de fechamento 603 e os motores de articulação 606a, 606b. Tais instruções de programa podem fazer com que o processador 622 controle as funções de disparo, fechamento e articulação de acordo com as entradas a partir dos algoritmos ou programas de controle do instrumento ou ferramenta cirúrgica.
[00145] Em certos casos, um ou mais mecanismos e/ou sensores como, por exemplo, sensores 630, podem ser utilizados para alertar o processador 622 quanto às instruções de programa que precisam ser utilizadas em uma configuração específica. Por exemplo, os sensores 630 podem alertar o processador 622 para usar as instruções de programa associadas ao disparo, fechamento e articulação do atuador de extremidade. Em certos casos, os sensores 630 podem compreender sensores de posição que podem ser utilizados para detectar a posição da chave 614, por exemplo. Consequentemente, o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas ao disparo da viga com perfil em | do atuador de extremidade mediante a detecção, através dos sensores 630, por exemplo, de que a chave 614 está na primeira posição 616; o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas ao fechamento da bigorna mediante detecção, através dos sensores 630, por exemplo, de que a chave 614 está na segunda posição 617; e o processador 622 pode usar as instruções de programa associadas com a articulação do atuador de extremidade mediante detecção através dos sensores 630, por exemplo, que a chave 614 está na terceira ou quarta posição 618a, 618b.
[00146] A Figura 17 é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico robótico 700 configurado para operar uma ferramenta cirúrgica descrita neste documento, de acordo com um aspecto dessa divulgação. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode ser programado ou configurado para controlar a translação distal/proximal de um membro de deslocamento, o deslocamento distal/proximal de um tubo de fechamento, a rotação do eixo de acionamento, e articulação, quer com um único tipo ou múltiplos enlaces de acionamento de articulação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 700 pode ser programado ou configurado para controlar individualmente um membro de disparo, um membro de fechamento, um membro de eixo de acionamento e/ou um ou mais membros de articulação. O instrumento cirúrgico 700 compreende um circuito de controle 710 configurado para controlar membros de disparo acionados por motor, membros de fechamento, membros de eixo de acionamento e/ou um ou mais membros de articulação.
[00147] Em um aspecto, o instrumento cirúrgico robótico 700 compreende um circuito de controle 710 configurado para controlar uma bigorna 716 e uma porção de viga com perfil em | 714 (incluindo um gume cortante afiado) de um atuador de extremidade 702, um cartucho de grampos 718 removível, um eixo de acionamento 740 e um ou mais membros de articulação 742a, 742b através de uma pluralidade de motores 704a a 704e. Um sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer retroinformação da posição da viga com perfil em 1714 ao circuito de controle 710. Outros sensores 738 podem ser configurados para fornecer retroinformação ao circuito de controle 710. Um temporizador/contador 731 fornece informações de temporização e contagem ao circuito de controle 710. Uma fonte de energia 712 pode ser fornecida para operar os motores 704a a 704e e um sensor de corrente 736 fornece retroinformação de corrente do motor ao circuito de controle 710. Os motores 704a a 704e podem ser operados individualmente pelo circuito de controle 710 em um controle de retroinformação de circuito aberto ou circuito fechado.
[00148] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessadores ou outros processadores adequados para executar instruções que fazem com que o processador ou processadores executem uma ou mais tarefas. Em um aspecto, um temporizador/contador 731 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 710 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 714, conforme determinado pelo sensor de posição 734, com a saída do temporizador/contador 731, de modo que o circuito de controle 710 possa determinar a posição da viga com perfil em | 714 em um tempo específico (t) em relação a uma posição inicial ou tempo (t) quando a viga com perfil em | 714 está em uma posição específica em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 731 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos ou cronometrar eventos eternos.
[00149] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode ser programado para controlar funções do atuador de extremidade 702 com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 710 pode ser programado para detectar direta ou indiretamente as condições do tecido, como espessura, conforme descrito aqui. O circuito de controle 710 pode ser programado para selecionar um programa de controle de disparo ou programa de controle de fechamento com base nas condições do tecido. Um programa de controle de disparo pode descrever o movimento distal do membro de deslocamento. Diferentes programas de controle de disparo podem ser selecionados para melhor tratar as diferentes condições do tecido. Por exemplo, quando um tecido mais espesso está presente, o circuito de controle 710 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade inferior e/ou com potência mais baixa. Quando um o tecido mais fino está presente, o circuito de controle 710 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência. Um programa de controle de fechamento pode controlar a força de fechamento aplicada ao tecido pela bigorna 716. Outros programas de controle controlam a rotação do eixo de acionamento 740 e dos membros de articulação 742a, 742b.
[00150] Em um aspecto, o circuito de controle de motor 710 pode gerar sinais de ponto de ajuste do motor. Os sinais de ponto de ajuste do motor podem ser fornecidos para vários controladores de motor 708a a 708e. Os controladores de motor 708a a 708e podem compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer sinais de acionamento do motor para os motores 704a a 704e de modo a acionar os motores 704a a 704e, conforme descrito aqui. Em alguns exemplos, os motores 704a a 704e podem ser motores elétricos de corrente contínua com escova. Por exemplo, a velocidade dos motores 704a a 704e pode ser proporcional aos respectivos sinais de acionamento do motor. Em alguns exemplos, os motores 704a a 704e podem ser motores elétricos CC sem escovas, e os respectivos sinais de acionamento do motor podem compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator dos motores 704a a 704e. Além disso, em alguns exemplos, os controladores de motor 708a a 708e podem ser omiítidos e o circuito de controle 710 pode gerar diretamente os sinais de acionamento do motor.
[00151] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode operar inicialmente cada um dentre os motores 704a a 704e em uma configuração de circuito aberto para uma primeira porção de circuito aberto do curso do membro de deslocamento. Com base na resposta do instrumento cirúrgico robótico 700 durante a porção de circuito aberto do curso, o circuito de controle 710 pode selecionar um programa de controle de disparo em uma configuração de circuito fechado. A resposta do instrumento pode incluir uma tradução da distância do membro de deslocamento durante a porção de circuito aberto, um tempo decorrido durante a porção de circuito aberto, a energia fornecida a um dos motores 704a a 704e durante a porção de circuito aberto, uma soma de larguras de pulso de um sinal de acionamento de motor, etc. Após a porção de circuito aberto, o circuito de controle 710 pode implementar o programa de controle de disparo selecionado para uma segunda porção do curso do membro de deslocamento. Por exemplo, durante uma porção do curso de circuito fechado, o circuito de controle 710 pode modular um dos motores 704a a 704e com base na translação dos dados que descrevem uma posição do membro de deslocamento em circuito fechado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade constante.
[00152] Em um aspecto, os motores 704a a 704e podem receber energia de uma fonte de energia 712. A fonte de energia 712 pode ser uma fonte de alimentação de corrente contínua acionada por uma fonte de energia principal de corrente alternada, uma bateria um supercapacitor ou qualquer outra fonte de energia adequada. Os motores 704a a 704e podem ser mecanicamente acoplados a elementos mecânicos individuais móveis como a viga com perfil em | 714, a bigorna 716, o eixo de acionamento 740, a articulação 742a e a articulação 742b, através das respectivas transmissões 706a a 706e. As transmissões 706a a 706e podem incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar os motores 704a a 704e aos elementos mecânicos móveis. Um sensor de posição 734 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 714. O sensor de posição 734 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em | 714. Em alguns exemplos, o sensor de posição 734 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 710 conforme a viga com perfil em | 714 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 710 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 714. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em | 714. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 734 pode ser omitido. Quando qualquer um dentre os motores 704a a 704e for um motor de passo, o circuito de controle 710 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 714 ao agregar o número e a direção das etapas que o motor 704 foi instruído a executar. O sensor de posição 734 pode estar situado no atuador de extremidade 702 ou em qualquer outra porção do instrumento. As saídas de cada um dos motores 704a a 704e incluem um sensor de torque 744a a 744e para detectar força e possuem um codificador para detectar a rotação do eixo de acionamento.
[00153] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para acionar um membro de disparo como a porção da viga com perfil em 1 714 do atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708a, o qual fornece um sinal de acionamento para o motor 704a. O eixo de acionamento de saída do motor 704a é acoplado a um sensor de torque 744a. O sensor de torque 744a é acoplado a uma transmissão 706a que é acoplada à viga com perfil em | 714. A transmissão 706a compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos, e um membro de disparo para controlar distal e proximalmente o movimento da viga com perfil em | 714 ao longo de um eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 702. Em um aspecto, o motor 704a pode ser acoplado ao conjunto de engrenagem de faca, que inclui um conjunto de redução de engrenagem de faca que inclui uma primeira engrenagem de acionamento de faca e uma segunda engrenagem de acionamento de faca. Um sensor de torque 744a fornece um sinal de retroinformação da força de disparo para o circuito de controle 710. O sinal de força de disparo representa a força necessária para disparar ou deslocar a viga com perfil em 1714. Um sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição da viga com perfil em | 714 ao longo do curso de disparo ou da posição do membro de disparo como um sinal de retroinformação ao circuito de controle 710. O atuador de extremidade 702 pode incluir sensores adicionais 738 configurados para fornecer sinais de retroinformação para o circuito de controle 710. Quando pronto para uso, o circuito de controle 710 pode fornecer um sinal de disparo ao controle do motor 708a. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 704a pode acionar o membro de disparo distalmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 702 a partir de uma posição proximal inicial do curso para uma posição distal terminal do curso em relação à posição inicial de curso. À medida que o membro de deslocamento translada distalmente, uma viga com perfil em | 714 com um elemento de corte posicionado em uma extremidade distal, avança distalmente para cortar o tecido situado entre o cartucho de grampos 718 e a bigorna 716.
[00154] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para acionar um membro de fechamento, como a porção de bigorna 716 do atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708b, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704b. O eixo de saída do motor 704b é acoplado a um sensor de torque 744b. O sensor de torque 744b é acoplado a uma transmissão 706b que é acoplada à bigorna 716. A transmissão 706b compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos e um membro de fechamento, para controlar o movimento da bigorna 716 entre as posições aberta e fechada. Em um aspecto, o motor 704b é acoplado a um conjunto de engrenagem de fechamento, que inclui um conjunto de engrenagem de redução de fechamento que é suportado em engate engrenado com a roda dentada de fechamento. O sensor de torque 744b fornece um sinal de retroinformação de força de fechamento para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação de força de fechamento representa a força de fechamento aplicada à bigorna 716. O sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição do membro de fechamento como um sinal de retroinformação para o circuito de controle 710. Sensores adicionais 738 no atuador de extremidade 702 podem fornecer o sinal de retroinformação de força de fechamento para o circuito de controle 710. Um deslizador pivotante 716 está posicionado oposto ao cartucho de grampos 718. Quando pronto para uso, o circuito de controle 710 pode fornecer um sinal de fechamento ao controle do motor 708b. Em resposta ao sinal de fechamento, o motor 704b avança um membro de fechamento para prender o tecido entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718.
[00155] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para girar um membro de eixo de acionamento, como o eixo de acionamento 740, para girar o atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708c, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704c. O eixo de saída do motor 704c é acoplado a um sensor de torque 744c. O sensor de torque 744c é acoplado a uma transmissão 706c que é acoplada ao eixo 740. A transmissão 706c compreende elementos mecânicos móveis, como elementos rotativos, para controlar a rotação do eixo de acionamento 740 no sentido horário ou no sentido anti-horário até e acima de 360º. Em um aspecto, o motor 704c é acoplado ao conjunto de transmissão giratório, que inclui um segmento de engrenagem de tubo que é formado sobre (ou fixado a)
a extremidade proximal do tubo de fechamento proximal para engate operável por um conjunto de engrenagem rotacional que é suportado operacionalmente na placa de montagem de ferramenta. O sensor de torque 744c fornece um sinal de retroinformação de força de rotação para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação da força de rotação representa a força de rotação aplicada ao eixo de acionamento
740. O sensor de posição 734 pode ser configurado para fornecer a posição do membro de fechamento como um sinal de retroinformação para o circuito de controle 710. Sensores adicionais 738, como um codificador de eixo de acionamento, podem fornecer a posição rotacional do eixo de acionamento 740 para o circuito de controle 710.
[00156] Em um aspecto, o circuito de controle 710 é configurado para articular o atuador de extremidade 702. O circuito de controle 710 fornece um ponto de ajuste do motor para um controle do motor 708d, que fornece um sinal de acionamento para o motor 704d. O eixo de saída do motor 704d é acoplado a um sensor de torque 744d. O sensor de torque 744d é acoplado a uma transmissão 706d que é acoplada a um membro de articulação 742a. A transmissão 706d compreende elementos mecânicos móveis, como elementos de articulação, para controlar a articulação do atuador de extremidade 702 + 65º. Em um aspecto, o motor 704d é acoplada a uma porca de articulação, que é assentada de modo giratório sobre a porção de extremidade proximal da porção de coluna distal e é acionada de modo giratória na mesma por um conjunto de engrenagem de articulação. O sensor de torque 744d fornece um sinal de retroinformação da força de articulação para o circuito de controle 710. O sinal de retroinformação da força de articulação representa a força de articulação aplicada ao atuador de extremidade 702. Os sensores 738, como um codificador de articulação, pode fornecer a posição de articulação do atuador de extremidade 702 para o circuito de controle 710.
[00157] Em outro aspecto, a função de articulação do sistema cirúrgico robótico 700 pode compreender dois membros de articulação, ou ligações, 742a, 742b. Esses membros de articulação 742a, 742b são acionados por discos separados na interface do robô (a cremalheira), que são acionados pelos dois motores 708d, 708e. Quando o motor de disparo separado 704a é fornecido, cada ligação de articulação 742a, 742b pode ser antagonicamente acionada em relação à outra ligação para fornecer um movimento de retenção resistivo e uma carga à cabeça quando ela não está se movendo e para fornecer um movimento de articulação quando a cabeça é articulada. Os membros de articulação 742a, 742b se fixam à cabeça em um raio fixo quando a cabeça é girada. Consequentemente, a vantagem mecânica do link de empurrar e puxar se altera quando a cabeça é girada. Esta alteração na vantagem mecânica pode ser mais pronunciada com outros sistemas de acionamento da ligação de articulação.
[00158] Em um aspecto, o um ou mais motores 704a a 704e podem compreender um motor CC escovado com uma caixa de câmbio e ligações mecânicas a um membro de disparo, membro de fechamento ou membro de articulação. Outro exemplo inclui motores elétricos 704a a 704e que operam os elementos mecânicos móveis como o membro de deslocamento, as ligações de articulação, o tubo de fechamento e o eixo de acionamento. Uma influência externa é uma influência desmedida e imprevisível de coisas como tecido, corpos circundantes, e atrito no sistema físico. Essa influência externa pode ser chamada de arrasto, que age em oposição a um dos motores elétricos 704a a 704e. A influência externa, como o arrasto, pode fazer com que oO funcionamento do sistema físico se desvie de uma operação desejada do sistema físico.
[00159] Em um aspecto, o sensor de posição 734 pode ser implementado como um sistema de posicionamento absoluto. Em um aspecto, o sensor de posição 734 pode compreender um sistema de posicionamento magnético giratório absoluto implementado como um sensor de posição magnético giratório de circuito integrado único, ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria Microsystems, AG. O sensor de posição 734 pode fazer interface com o circuito de controle 710 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. A posição pode incluir elementos de efeito Hall múltiplos localizados acima de um magneto e acoplado a um processador CORDIC, também conhecido como o método dígito por dígito e algoritmo de Volder, que é fornecido para implementar um algoritmo simples e eficiente para calcular funções hiperbólicas e trigonométricas que exigem apenas operações de adição, subtração, deslocamento de bits e tabela de pesquisa.
[00160] Em um aspecto, o circuito de controle 710 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 738. Os sensores 738 podem ser posicionados no atuador de extremidade 702 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico robótico 700 para medir a vários parâmetros derivados como a distância de vão em relação ao tempo, a compressão do tecido em relação ao tempo, e deformação da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 738 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, uma célula de carga, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor de torque, um sensor indutivo como um sensor de corrente parasita, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou qualquer outro sensor adequado para medir um ou mais parâmetros do atuador de extremidade
702. Os sensores 738 podem incluir um ou mais sensores. Os sensores 738 podem estar situados na plataforma do cartucho de grampos 718 para determinar a localização do tecido com o uso de eletrodos segmentados. Os sensores de torque 744a a 744e podem ser configurados para detectar força como força de disparo, força de fechamento, e/ou força de articulação, entre outros. Consequentemente, o circuito de controle 710 pode detectar (1) a carga de fechamento experimentada pelo tubo de fechamento distal e sua posição, (2) o membro de disparo na cremalheira e sua posição, (3) qual porção do cartucho de grampos 718 tem tecido nela e (4) a carga e a posição em ambas as hastes de articulação.
[00161] Em um aspecto, o um ou mais sensores 738 podem compreender um medidor de esforço como, por exemplo, um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude do esforço na bigorna 716 durante uma condição pinçada. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 738 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718. Os sensores 738 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos 718 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[00162] Emum aspecto, os sensores 738 podem ser implementadas como uma ou mais chaves de limite, dispositivos eletromecânicos, chaves de estado sólido, dispositivos de efeito Hall, dispositivos magneto-resistivos (MR) dispositivos magneto-resistivos gigantes (GMR), magnetômetros, entre outros. Em outras implementações, os sensores 738 podem ser implementados como chaves de estado sólido que operam sob a influência da luz, como os sensores ópticos, sensores de infravermelho, sensores de ultravioleta, dentre outros. Além disso, as chaves podem ser dispositivos de estado sólido como transístores (por exemplo, FET, FET de junção, MOSFET, bipolar e similares). Em outras implementações, os sensores 738 podem incluir chaves elétricas sem condutor, chaves ultrassônicas, acelerômetros, sensores de inércia e, entre outros.
[00163] Em um aspecto, os sensores 738 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 716 pelo sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 738 podem estar em um ponto de interação entre o tubo de fechamento e a bigorna 716 para detectar as forças de fechamento aplicadas pelo tubo de fechamento na bigorna 716. As forças exercidas sobre a bigorna 716 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 716 e o cartucho de grampos
718. O um ou mais sensores 738 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 716 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 738 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão pelo processador do circuito de controle 710. O circuito de controle 710 recebe medições de amostra em tempo real para fornecer e analisar informações baseadas em tempo e avaliar, em tempo real, as forças de fechamento aplicadas à bigorna 716.
[00164] Em um aspecto, um sensor de corrente 736 pode ser usado para medir a corrente drenada por cada um dos motores 704a a 7/04e. À força necessária para avançar qualquer dos elementos mecânicos móveis como a viga com perfil em | 714 corresponde à corrente drenada por um dos motores 704a a 704e. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 710. O circuito de controle 710 pode ser configurado para simular a resposta do sistema real do instrumento no software do controlador. Un membro de deslocamento pode ser atuado para mover uma viga com perfil em | 714 no atuador de extremidade 702 em ou próximo a uma velocidade alvo. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode incluir um controlador de retroinformação, que pode ser um ou qualquer dos controladores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um controlador PID, retroinformação de estado, quadrático linear (LQOR) e/ou um controlador adaptável, por exemplo. O instrumento cirúrgico robótico 700 pode incluir uma fonte de energia para converter o sinal do controlador de retroinformação em uma entrada física como tensão do estojo, tensão PWM, tensão modulada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo. Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série 15/636.829, intitulado CLOSED LOOP VELOCITY CONTROL TECHNIQUES FOR ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT, depositado em 29 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[00165] AFigura18ilustra um diagrama de bloco de um instrumento cirúrgico 750 programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento de acordo com um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 750 é programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento, como a haste com perfil em | 764. O instrumento cirúrgico 750 compreende um atuador de extremidade 752 que pode compreender uma bigorna 766, uma viga com perfil em | 764 (incluindo um gume cortante afiado), e um cartucho de grampos removível 768.
[00166] A posição, o movimento, o deslocamento e/ou a translação de um membro de deslocamento linear, como a viga com perfil em | 764, podem ser medidos por um sistema de posicionamento absoluto, uma disposição de sensor e um sensor de posição 784. Como a viga com perfil em | 764 é acoplada a um membro de acionamento longitudinalmente móvel, a posição da viga com perfil em | 764 pode ser determinada mediante a medição da posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel que emprega o sensor de posição 784. Consequentemente, na descrição a seguir, a posição, o deslocamento e/ou a translação da viga com perfil em | 764 podem ser obtidos pelo sensor de posição 784, conforme descrito na presente invenção. Um circuito de controle 760 pode ser programado para controlar a translação do membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764. O circuito de controle 760, em alguns exemplos, pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessadores ou outros processadores adequados para executar as instruções que fazem com que o processador ou processadores controlem o membro de deslocamento, por exemplo, a viga com perfil em | 764, da maneira descrita. Em um aspecto, um temporizador/contador 781 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 760 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 764 conforme determinado pelo sensor de posição 784 com a saída do temporizador/contador 781, de modo que o circuito de controle 760 possa determinar a posição da viga com perfil em | 764 em um momento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 781 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos eternos.
[00167] O circuito de controle 760 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 772. O sinal do ponto de ajuste do motor 772 pode ser fornecido a um controlador do motor 758. O controlador do motor 758 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento do motor 774 ao motor 754 para acionar o motor 754, conforme descrito na presente invenção. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor CC com motor elétrico CC escovado. Por exemplo, a velocidade do motor 754 pode ser proporcional ao sinal de acionamento do motor 774. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor elétrico CC sem escovas e o sinal de acionamento do motor 774 pode compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator do motor 754. Além disso, em alguns exemplos, o controlador do motor 758 pode ser omitido, e o circuito de controle 760 pode gerar o sinal de acionamento de motor 774 diretamente.
[00168] O motor 754 pode receber energia de uma fonte de energia
762. A fonte de energia 762 pode ser ou incluir uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada. O motor 754 pode ser mecanicamente acoplado à viga com perfil em | 764 por meio de uma transmissão 756. A transmissão 756 pode incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar o motor 754 à viga com perfil em 1 764. Um sensor de posição 784 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 764. O sensor de posição 784 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em | 764. Em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 760 conforme a viga com perfil em | 764 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 760 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 764. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em | 764. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode ser omitido. Quando o motor 754 for um motor de passo, o circuito de controle 760 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 764 ao agregar o número e a orientação das etapas que o motor 754 foi instruído a executar. O sensor de posição 784 pode estar situado no atuador de extremidade 752 ou em qualquer outra porção do instrumento.
[00169] O circuito de controle 760 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 788. Os sensores 788 podem ser posicionados no atuador de extremidade 752 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 750 para medir os vários parâmetros derivados, como distância de vão em relação ao tempo, compressão do tecido em relação ao tempo e tensão da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 788 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como um sensor de correntes parasitas, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou quaisquer outros sensores adequados para medição de um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 752. Os sensores 788 podem incluir um ou mais sensores.
[00170] O um ou mais sensores 788 podem compreender um medidor de esforço, como um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude da tensão na bigorna 766 durante uma condição de preensão. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 788 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. Os sensores 788 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[00171] Ossensores 788 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 766 por um sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 788 podem estar em um ponto de interação entre um tubo de fechamento e a bigorna 766 para detectar as forças de fechamento aplicadas por um tubo de fechamento na bigorna 766. As forças exercidas sobre a bigorna 766 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. O um ou mais sensores 788 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 788 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão por um processador do circuito de controle 760. O circuito de controle 760 recebe medições de amostra em tempo real para fornecer e analisar informações baseadas em tempo e avaliar, em tempo real, as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766.
[00172] Um sensor de corrente 786 pode ser empregado para medir a corrente drenada pelo motor 754. A força necessária para avançar a viga com perfil em | 764 corresponde à corrente drenada pelo motor
754. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 760.
[00173] Ocircuitode controle 760 pode ser configurado para simular a resposta do sistema real do instrumento no software do controlador. Um membro de deslocamento pode ser atuado para mover uma viga com perfil em | 764 no atuador de extremidade 752 em ou próximo a uma velocidade alvo. O instrumento cirúrgico 750 pode incluir um controlador de retroinformação, que pode ser um ou qualquer dos controladores de retroinformação, incluindo, mas não se limitando a, um controlador PID, retroinformação de estado, LOR, e/ou um controlador adaptável, por exemplo. O instrumento cirúrgico 750 pode incluir uma fonte de energia para converter o sinal do controlador de retroinformação em uma entrada física como tensão do estojo, tensão PWM, tensão modulada por frequência, corrente, torque e/ou força, por exemplo.
[00174] O sistema de acionamento real do instrumento cirúrgico 750 é configurado para acionar o membro de deslocamento, o membro de corte ou a viga com perfil em | 764, por um motor CC escovado com caixa de câmbio e ligações mecânicas a um sistema de articulação e/ou uma faca. Outro exemplo é o motor elétrico 754 que opera o membro de deslocamento e o acionador de articulação, por exemplo, de um conjunto de eixo de acionamento intercambiável. Uma influência externa é uma influência desmedida e imprevisível de coisas como tecido, corpos circundantes, e atrito no sistema físico. Essa influência externa pode ser chamada de arrasto, que age em oposição ao motor elétrico 754. À influência externa, como o arrasto, pode fazer com que o funcionamento do sistema físico se desvie de uma operação desejada do sistema físico.
[00175] Vários aspectos exemplificadores são direcionados a um instrumento cirúrgico 750 que compreende um atuador de extremidade 752 com implementos cirúrgicos de grampeamento e corte acionados por motor. Por exemplo, um motor 754 pode acionar um membro de deslocamento distal e proximalmente ao longo de um eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 752. O atuador de extremidade 752 pode compreender uma bigorna articulável 766 e, quando configurada para o uso, uma lâmina ultrassônica 768 posicionada no lado oposto da bigorna 766. Um médico pode segurar o tecido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768, conforme descrito na presente invenção. Quando pronto para usar o instrumento 750, o médico pode fornecer um sinal de disparo, por exemplo, pressionando um gatilho do instrumento 750. Em resposta ao sinal de disparo, o motor 754 pode acionar o membro de deslocamento distalmente ao longo do eixo geométrico longitudinal do atuador de extremidade 752 a partir de uma posição proximal de início de curso para uma posição de fim de curso distal da posição de início de curso. À medida que o membro de deslocamento se desloca distalmente, a viga com perfil em | 764 com um elemento de corte posicionado em uma extremidade distal, pode cortar o tecido entre o cartucho de grampos 768 e a bigorna 766.
[00176] Em vários exemplos, o instrumento cirúrgico 750 pode compreender um circuito de controle 760 programado para controlar a translação distal do membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764, por exemplo, com base em uma ou mais condições do tecido. O circuito de controle 760 pode ser programado para detectar direta ou indiretamente as condições do tecido, como espessura, conforme descrito aqui. O circuito de controle 760 pode ser programado para selecionar um programa de controle baseado nas condições do tecido. Um programa de controle de disparo pode descrever o movimento distal do membro de deslocamento. Diferentes programas de controle de disparo podem ser selecionados para melhor tratar as diferentes condições do tecido. Por exemplo, quando um tecido mais espesso está presente, o circuito de controle 760 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade inferior e/ou com potência mais baixa. Quando um o tecido mais fino está presente, o circuito de controle 760 pode ser programado para transladar o membro de deslocamento a uma velocidade mais alta e/ou com maior potência.
[00177] Em alguns exemplos, o circuito de controle 760 pode, inicialmente, operar o motor 754 em uma configuração de circuito aberto para uma primeira porção de circuito aberto de um curso do membro de deslocamento. Com base em uma resposta do instrumento 750 durante a porção de circuito aberto do curso, o circuito de controle 760 pode selecionar um programa de controle de disparo. A resposta do instrumento pode incluir uma distância de translação do membro de deslocamento durante a porção de circuito aberto, um tempo decorrido durante a porção de circuito aberto, a energia fornecida ao motor 754 durante a porção de circuito aberto, uma soma de larguras de pulso de um sinal de acionamento de motor, etc. Após a porção de circuito aberto, o circuito de controle 760 pode implementar o programa de controle de disparo selecionado para uma segunda porção do curso do membro de deslocamento. Por exemplo, durante a porção de circuito fechado do curso, o circuito de controle 760 pode modular o motor 754 com base nos dados de translação que descrevem uma posição do membro de deslocamento em uma maneira de circuito fechado para transladar o membro de deslocamento em uma velocidade constante. Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série
15/720.852, intitulado SYSTEM AND METHODS FOR CONTROLLING A DISPLAY OF A SURGICAL INSTRUMENT, depositado em 29 de setembro de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[00178] AFigura19é um diagrama esquemático de um instrumento cirúrgico 790 configurado para controlar várias funções de acordo com um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o instrumento cirúrgico 790 é programado para controlar a translação distal de um membro de deslocamento, como a haste com perfil em | 764. O instrumento cirúrgico 790 compreende um atuador de extremidade 792 que pode compreender uma bigorna 766, uma haste com perfil em | 764 e um cartucho de grampos removível 768 que pode ser intercambiado com um cartucho de RF 796 (mostrado em linha tracejada).
[00179] Em um aspecto, os sensores 788 podem ser implementados como uma chave limite, dispositivo eletromecânico, chaves de estado sólido, dispositivos de efeito Hall, dispositivos de RM, dispositivos GMR, magnetômetros, entre outros. Em outras implementações, os sensores 638 podem ser chaves de estado sólido que operam sob a influência da luz, como os sensores ópticos, sensores de infravermelho, sensores de ultravioleta, dentre outros. Além disso, as chaves podem ser dispositivos de estado sólido como transístores (por exemplo, FET, FET de junção, MOSFET, bipolar e similares). Em outras implementações, os sensores 788 podem incluir chaves elétricas sem condutor, chaves ultrassônicas, acelerômetros, sensores de inércia e, entre outros.
[00180] Em um aspecto, o sensor de posição 784 pode ser implementado como um sistema de posicionamento absoluto, que compreende um sistema de posicionamento absoluto magnético giratório implementado como um sensor de posição magnético giratório, de circuito integrado único, ASSOSSEQFT, disponível junto à Austria
Microsystems, AG. O sensor de posição 784 pode fazer interface com o circuito de controle 760 para fornecer um sistema de posicionamento absoluto. A posição pode incluir elementos de efeito Hall múltiplos localizados acima de um magneto e acoplado a um processador CORDIC, também conhecido como o método dígito por dígito e algoritmo de Volder, que é fornecido para implementar um algoritmo simples e eficiente para calcular funções hiperbólicas e trigonométricas que exigem apenas operações de adição, subtração, deslocamento de bits e tabela de pesquisa.
[00181] Em um aspecto, a viga com perfil em | 764 pode ser implementada como um membro de faca que compreende um corpo de faca que suporta operacionalmente uma lâmina de corte de tecido nele e pode incluir adicionalmente abas ou recursos de engate de bigorna e recursos de engate de canal ou uma base. Em um aspecto, o cartucho de grampos 768 pode ser implementado como um cartucho de prendedores cirúrgicos padrão (mecânico). Em um aspecto, o cartucho de RF 796 pode ser implementado como um cartucho de RF. Essas e outras disposições de sensores são descritas no pedido de patente US de propriedade comum nº 15/628.175, intitulado TECHNIQUES FOR
ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, depositado em 20 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[00182] A posição, o movimento, o deslocamento e/ou a translação de um membro de deslocamento linear, como a viga com perfil em | 764, podem ser medidos por um sistema de posicionamento absoluto, disposição de sensor e sensor de posição representado como o sensor de posição 784. Como a viga com perfil em | 764 é acoplada ao um membro de acionamento longitudinalmente móvel, a posição da viga com perfil em | 764 pode ser determinada mediante a medição da posição do membro de acionamento longitudinalmente móvel que emprega o sensor de posição 784. Consequentemente, na descrição a seguir, a posição, o deslocamento e/ou a translação da viga com perfil em | 764 podem ser obtidos pelo sensor de posição 784, conforme descrito na presente invenção. Um circuito de controle 760 pode ser programado para controlar a translação do membro de deslocamento, como a viga com perfil em | 764, conforme descrito aqui. O circuito de controle 760, em alguns exemplos, pode compreender um ou mais microcontroladores, microprocessadores ou outros processadores adequados para executar as instruções que fazem com que o processador ou processadores controlem o membro de deslocamento, por exemplo, a viga com perfil em | 764, da maneira descrita. Em um aspecto, um temporizador/contador 781 fornece um sinal de saída, como o tempo decorrido ou uma contagem digital, ao circuito de controle 760 para correlacionar a posição da viga com perfil em | 764 conforme determinado pelo sensor de posição 784 com a saída do temporizador/contador 781, de modo que o circuito de controle 760 possa determinar a posição da viga com perfil em | 764 em um momento específico (t) em relação a uma posição inicial. O temporizador/contador 781 pode ser configurado para medir o tempo decorrido, contar eventos externos, ou medir eventos eternos.
[00183] O circuito de controle 760 pode gerar um sinal de ponto de ajuste do motor 772. O sinal do ponto de ajuste do motor 772 pode ser fornecido a um controlador do motor 758. O controlador do motor 758 pode compreender um ou mais circuitos configurados para fornecer um sinal de acionamento do motor 774 ao motor 754 para acionar o motor 754, conforme descrito na presente invenção. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor CC com motor elétrico CC escovado. Por exemplo, a velocidade do motor 754 pode ser proporcional ao sinal de acionamento do motor 774. Em alguns exemplos, o motor 754 pode ser um motor elétrico CC sem escovas e o sinal de acionamento do motor 774 pode compreender um sinal PWM fornecido para um ou mais enrolamentos de estator do motor 754. Além disso, em alguns exemplos, o controlador do motor 758 pode ser omitido, e o circuito de controle 760 pode gerar o sinal de acionamento de motor 774 diretamente.
[00184] O motor 754 pode receber energia de uma fonte de energia
762. A fonte de energia 762 pode ser ou incluir uma bateria, um super capacitor, ou qualquer outra fonte de energia adequada. O motor 754 pode ser mecanicamente acoplado à viga com perfil em | 764 por meio de uma transmissão 756. A transmissão 756 pode incluir uma ou mais engrenagens ou outros componentes de ligação para acoplar o motor 754 à viga com perfil em | 764. Um sensor de posição 784 pode detectar uma posição da viga com perfil em | 764. O sensor de posição 784 pode ser ou pode incluir qualquer tipo de sensor que seja capaz de gerar dados de posição que indicam uma posição da viga com perfil em | 764. Em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode incluir um codificador configurado para fornecer uma série de pulsos ao circuito de controle 760 conforme a viga com perfil em | 764 translada distal e proximalmente. O circuito de controle 760 pode rastrear os pulsos para determinar a posição da viga com perfil em | 764. Outros sensores de posição adequados podem ser usados, incluindo, por exemplo, um sensor de proximidade. Outros tipos de sensores de posição podem fornecer outros sinais que indiquem o movimento da viga com perfil em | 764. Além disso, em alguns exemplos, o sensor de posição 784 pode ser omitido. Quando o motor 754 for um motor de passo, o circuito de controle 760 pode rastrear a posição da viga com perfil em | 764 ao agregar o número e a orientação das etapas que o motor foi instruído a executar. O sensor de posição 784 pode estar situado no atuador de extremidade 792 ou em qualquer outra porção do instrumento.
[00185] O circuito de controle 760 pode estar em comunicação com um ou mais sensores 788. Os sensores 788 podem ser posicionados no atuador de extremidade 792 e adaptados para funcionar com o instrumento cirúrgico 790 para medir os vários parâmetros derivados, como distância de vão em relação ao tempo, compressão do tecido em relação ao tempo e tensão da bigorna em relação ao tempo. Os sensores 788 podem compreender um sensor magnético, um sensor de campo magnético, um medidor de esforço, um sensor de pressão, um sensor de força, um sensor indutivo como um sensor de correntes parasitas, um sensor resistivo, um sensor capacitivo, um sensor óptico e/ou quaisquer outros sensores adequados para medição de um ou mais parâmetros do atuador de extremidade 792. Os sensores 788 podem incluir um ou mais sensores.
[00186] O um ou mais sensores 788 podem compreender um medidor de esforço, como um medidor de microesforço, configurado para medir a magnitude da tensão na bigorna 766 durante uma condição de preensão. O medidor de tensão fornece um sinal elétrico cuja amplitude varia com a magnitude da tensão. Os sensores 788 podem compreender um sensor de pressão configurado para detectar uma pressão gerada pela presença de tecido comprimido entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. Os sensores 788 podem ser configurados para detectar a impedância de uma seção de tecido situada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768 que é indicativa da espessura e/ou da completude do tecido situado entre os mesmos.
[00187] Os sensores 788 podem ser configurados para medir as forças exercidas sobre a bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. Por exemplo, um ou mais sensores 788 podem estar em um ponto de interação entre um tubo de fechamento e a bigorna 766 para detectar as forças de fechamento aplicadas por um tubo de fechamento na bigorna 766. As forças exercidas sobre a bigorna 766 podem ser representativas da compressão do tecido experimentada pela seção de tecido capturada entre a bigorna 766 e o cartucho de grampos 768. O um ou mais sensores 788 podem ser posicionados em vários pontos de interação ao longo do sistema de acionamento de fechamento para detectar as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766 pelo sistema de acionamento de fechamento. O um ou mais sensores 788 podem ser amostrados em tempo real durante uma operação de preensão por um processador do circuito de controle 760. O circuito de controle 760 recebe medições de amostra em tempo real para fornecer e analisar informações baseadas em tempo e avaliar, em tempo real, as forças de fechamento aplicadas à bigorna 766.
[00188] Um sensor de corrente 786 pode ser empregado para medir a corrente drenada pelo motor 754. A força necessária para avançar a viga com perfil em | 764 corresponde à corrente drenada pelo motor
754. A força é convertida em um sinal digital e fornecida ao circuito de controle 760.
[00189] Uma fonte de energia de RF 794 é acoplada ao atuador de extremidade 792 e é aplicada ao cartucho de RF 796 quando o cartucho de RF 796 é carregado no atuador de extremidade 792 no lugar do cartucho de grampos 768. O circuito de controle 760 controla o fornecimento da energia de RF para o cartucho de RF 796.
[00190] Detalhes adicionais são divulgados no pedido de patente US nº de série 15/636.096, intitulado SURGICAL SYSTEM
COUPLABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE, AND METHOD OF USING SAME, depositado em 28 de junho de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. Hardware do gerador
[00191] A Figura 20 é um diagrama de blocos simplificado de um gerador 800 configurado para fornecer sintonia sem indutor, entre outros benefícios. Detalhes adicionais do gerador 800 são descritos na publicação de patente US nº 9.060.775, intitulada SURGICAL
GENERATOR FOR ULTRASONIC AND ELECTROSURGICAL DEVICES, concedida em 23 junho de 2015, que está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. O gerador 800 pode compreender um estágio isolado do paciente 802 em comunicação com um estágio não isolado 804 através de um transformador de potência 806. Um enrolamento secundário 808 do transformador de potência 806 está contido no estágio isolado 802 e pode compreender uma configuração com derivação (por exemplo, uma configuração com derivação central ou com derivação não central) para definir as saídas de sinal de acionamento 810a, 810b, 810c, de modo a entregar sinais de acionamento a diferentes instrumentos cirúrgicos, como um dispositivo cirúrgico ultrassônico e um instrumento — eletrocirúrgico de RF, e um instrumento cirúrgico multifuncional que inclui modos de energia ultrassônica e de RF que podem ser liberados sozinhos ou simultaneamente. Em particular, as saídas de sinal de acionamento 810a, 810c podem fornecer um sinal de acionamento ultrassônico (por exemplo, um sinal de acionamento de valor quadrático médio (RMS) de 420V) a um instrumento cirúrgico ultrassônico, e as saídas de sinal de acionamento 810b e 810c podem fornecer um sinal de acionamento eletrocirúrgico de RF (por exemplo, um sinal de acionamento de RMS de 100V) a um instrumento eletrocirúrgico de RF, sendo que a saída de sinal de acionamento 810b corresponde à derivação central do transformador de potência 806.
[00192] Em certas formas, os sinais de acionamento ultrassônicos e eletrocirúrgicos podem ser fornecidos simultaneamente a instrumentos cirúrgicos distintos e/ou a um único instrumento cirúrgico, como o instrumento cirúrgico de múltiplas funções, com a capacidade de fornecer tanto energia ultrassônica quanto eletrocirúrgica ao tecido.
Será observado que o sinal eletrocirúrgico fornecido tanto pelo instrumento — eletrocirúrgico — dedicado — quanto pelo instrumento combinado multifuncional eletrocirúrgico/ultrassônico podem ser tanto um sinal de nível terapêutico quanto subterapêutico, onde o sinal subterapêutico pode ser usado, por exemplo, para monitorar o tecido ou as condições dos instrumentos e fornecer retroinformação ao gerador. Por exemplo, os sinais de RF e ultrassônico podem ser fornecidos separadamente ou simultaneamente a partir de um gerador com uma única porta de saída a fim de fornecer o sinal de saída desejado ao instrumento cirúrgico, conforme será discutido em maiores detalhes abaixo. Consequentemente, o gerador pode combinar as energias eletrocirúrgica de RF e ultrassônica e fornecer as energias combinadas ao instrumento eletrocirúrgico/ultrassônico multifuncional. Eletrodos bipolares podem ser colocados em uma ou em ambas as garras do atuador de extremidade. Uma garra pode ser acionada por energia ultrassônica em adição à energia eletrocirúrgica de RF, funcionando simultaneamente. A energia ultrassônica pode ser empregada para realizar dissecção em tecido enquanto a energia eletrocirúrgica de RF pode ser empregada para cauterização de vasos.
[00193] O estágio não isolado 804 pode compreender um amplificador de potência 812 que tem uma saída conectada a um enrolamento primário 814 do transformador de potência 806. Em certas formas o amplificador de potência 812 pode compreender um amplificador do tipo empurrar e puxar. Por exemplo, o estágio não isolado 804 pode conter adicionalmente um dispositivo lógico 816 para fornecer uma saída digital a um circuito conversor digital para analógico ("CDA" - digital-to-analog converter) 818 que, por sua vez, fornece um sinal analógico correspondente a uma entrada do amplificador de potência 812. Em certas formas, o dispositivo lógico 816 pode compreender uma matriz de portas programável ("PGA" -
programmable gate array), uma FPGA ("FPGA" - field-programmable gate array), um dispositivo lógico programável ("PLD" - programmable logic device), entre outros circuitos lógicos, por exemplo. O dispositivo lógico 816, pelo fato de controlar a entrada do amplificador de potência 812 através do conversor D-A 818 pode, portanto, controlar qualquer um dentre vários parâmetros (por exemplo, frequência, forma de onda, amplitude da forma de onda) de sinais de acionamento aparecendo nas saídas de sinal de acionamento 810a, 810b e 810c. Em certas formas e conforme discutido abaixo, o dispositivo lógico 816, em conjunto com um processador (por exemplo, o DSP discutido abaixo), pode implementar vários algoritmos de controle baseados em processamento de sinal digital ("DSP" - digital signal processing) e/ou outros algoritmos de controle para controlar parâmetros dos sinais de acionamento fornecidos pelo gerador 800.
[00194] A potência pode ser fornecida a um trilho de alimentação do amplificador de potência 812 por um regulador de modo de chave 820, como, por exemplo, um conversor de potência. Em certas formas, o regulador de modo de chave 820 pode compreender um regulador ajustável de antagônico, por exemplo. O estágio não isolado 804 pode compreender, ainda, um primeiro processador 822 que, em uma forma, pode compreender um processador de PSD como um dispositivo analógico ADSP-21469 SHARC PSD, disponível junto à Analog Devices, Nonwood, MA, EUA, por exemplo, embora em várias formas, qualquer processador adequado pode ser utilizado. Em certas formas, o processador de DSP 822 pode controlar a operação do regulador de modo de chave 820 responsivo a dados de retroinformação de tensão a partir do amplificador de potência 812 pelo processador de DSP 822 através de um circuito de conversor A-D 824. Em uma forma, por exemplo, o processador de DSP 822 pode receber como entrada, através do circuito de conversor A-D 824, sendo que o envelope de forma de onda de um sinal (por exemplo, um sinal de RF) é amplificado pelo amplificador de potência 812. O processador de PSD 822 pode então controlar o regulador de modo de chave 820 (por exemplo, através de uma saída modulada de largura de pulso ("PWM" - pulse-width modulated) de modo que a tensão de trilho provida ao amplificador de potência 812 siga o envelope forma de onda do sinal amplificado. Modulando-se dinamicamente a tensão do trilho do amplificador de potência 812 com base no envelope de forma de onda, a eficiência do amplificador de potência 812 pode ser significativamente aprimorada em relação a esquemas de amplificador com tensão de trilho fixa.
[00195] Em certas formas, o dispositivo lógico 816, em conjunto com o processador de PSD 822, pode implementar um circuito de síntese digital como um esquema de controle com sintetizador digital direto para controlar a forma de onda, a frequência e/ou a amplitude dos sinais de acionamento emitidos pelo gerador 800. Em uma forma, por exemplo, o dispositivo lógico 816 pode implementar um algoritmo de controle de DDS mediante a recuperação de amostras de forma de onda armazenadas em uma tabela de pesquisa (LUT, "look-up table") atualizada dinamicamente, como uma RAM LUT que pode ser integrada em um FPGA. Esse algoritmo de controle é particularmente útil para aplicações ultrassônicas nas quais um transdutor ultrassônico, como um transdutor ultrassônico, pode ser acionado por uma corrente senoidal limpa em sua frequência de ressonância. Como outras frequências podem excitar ressonâncias parasíticas, minimizar ou reduzir a distorção total da corrente da ramificação de movimento pode correspondentemente minimizar ou reduzir os efeitos indesejáveis da ressonância. Como a forma de onda de uma saída de sinal de acionamento pelo gerador 800 sofre o impacto de várias fontes de distorção presentes no circuito de acionamento de saída (por exemplo, o transformador de potência 806, o amplificador de potência 812), dados de retroinformação de tensão e corrente com base no sinal de acionamento podem ser fornecidos a um algoritmo, como um algoritmo para controle de erros implementado pelo processador de PSD 822, que compensa a distorção mediante a adequada pré-distorção ou modificação das amostras de forma de onda armazenadas na LUT de maneira dinâmica e contínua (por exemplo, em tempo real). Em uma forma, a quantidade ou o grau de pré-distorção aplicada às amostras da LUT pode ser baseada no erro entre uma corrente da ramificação de movimento computadorizada e um forma de onda de corrente desejado, sendo que o erro é determinado em uma base de amostra por amostra. Dessa maneira, as amostras da LUT pré-distorcidas, quando processadas através do circuito de acionamento, podem resultar em um sinal de acionamento da ramificação de movimento que tem a forma de onda desejada (por exemplo, senoidal) para acionar de maneira ótima o transdutor ultrassônico. Em tais formas, as amostras de forma de onda de LUT não irão, portanto, representar a forma de onda desejada do sinal de acionamento, mas sim a forma de onda que é necessária para por fim produzir a forma de onda desejado do sinal de acionamento da ramificação de movimento, quando são levados em conta os efeitos de distorção.
[00196] O estágio não isolado 804 pode compreender adicionalmente um primeiro circuito de conversor A-D 826 e um segundo circuito de conversor A-D 828 acoplados à saída do transformador de potência 806 por meio dos respectivos transformadores de isolamento, 830 e 832, para respectivamente amostrar a tensão e a corrente de sinais de acionamento emitidos pelo gerador 800. Em certas formas, os circuitos de conversor A- D 826 e 828 podem ser configurados para amostragem em altas velocidades (por exemplo, 80 mega amostras por segundo (MSPS)) para permitir a sobreamostragem dos sinais de acionamento. Em uma forma, por exemplo, a velocidade de amostragem dos circuitos de conversor A-D
826 e 828 pode permitir uma sobreamostragem de aproximadamente 200x (dependendo da frequência) dos sinais de acionamento. Em certas formas, as operações de amostragem do circuito de conversor A-D 826 e 828 podem ser realizadas por um único circuito de conversor A-D recebendo sinais de entrada de tensão e corrente por meio de um multiplexador bidirecional. O uso de amostragem em alta velocidade nas formas do gerador 800 pode permitir, entre outras coisas, o cálculo da corrente complexa que flui através da ramificação de movimento (que pode ser usada em certas formas para implementar o controle de forma de onda baseado em DDS descrito acima), a filtragem digital acurada dos sinais amostrados e o cálculo do consumo real de energia com alto grau de precisão. Os dados de retroinformação sobre tensão e corrente emitidos pelos circuitos de conversor A-D 826 e 828 podem ser recebidos e processados (por exemplo, buffer do tipo primeira-entrada-primeira- saída (FIFO), multiplexador) pelo dispositivo lógico 816 e armazenados em memória de dados para subsequente recuperação, por exemplo, pelo processador 822. Conforme observado acima, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados como entrada para um algoritmo para pré-distorção ou modificação de amostras de formato de onda na LUT, de maneira dinâmica e contínua. Em certas formas, isso pode requerer que cada par de dados de retroinformação sobre tensão e corrente armazenado seja indexado com base em, ou de outro modo associado a, uma amostra da LUT correspondente que foi fornecida pelo dispositivo lógico 816 quando o par de dados de retroinformação sobre tensão e corrente foi capturado. A sincronização das amostras da LUT com os dados de retroinformação sobre tensão e corrente dessa maneira contribui para a correta temporização e estabilidade do algoritmo pré-distorção.
[00197] Em certas formas, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados para controlar a frequência e/ou a amplitude
(por exemplo, amplitude de corrente) dos sinais de acionamento. Em uma forma, por exemplo, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados para determinar a fase da impedância. A frequência do sinal de acionamento pode, então, ser controlada para minimizar ou reduzir a diferença entre a fase da impedância determinada e um ponto de ajuste da fase da impedância (por exemplo, 0º), minimizando ou reduzindo assim os efeitos da distorção harmônica e, correspondentemente, acentuando a acurácia da medição de fase da impedância. A determinação da impedância de fase e um sinal de controle da frequência podem ser implementados no processador de PSD 822, por exemplo, com o sinal de controle da frequência sendo fornecido como entrada a um algoritmo de controle de DDS implementado pelo dispositivo lógico programável 816.
[00198] Em outra forma, por exemplo, os dados de retroinformação da corrente podem ser monitorados de modo a manter a amplitude de corrente do sinal de acionamento em um ponto de ajuste da amplitude de corrente. O ponto de ajuste da amplitude de corrente pode ser especificado diretamente ou determinado indiretamente com base nos pontos de ajuste especificados para amplitude de tensão e potência. Em certas formas, o controle da amplitude de corrente pode ser implementado pelo algoritmo de controle, como um algoritmo de controle proporcional-integral-derivado (PID), no processador DSP 822. As variáveis controladas pelo algoritmo de controle para controlar adequadamente a amplitude de corrente do sinal de acionamento podem incluir, por exemplo, a alteração de escala das amostras de forma de onda de LUT armazenada no dispositivo lógico 816 e/ou a tensão de saída em escala total do circuito de conversor D-A 818 (que fornece a entrada ao amplificador de potência 812) através de um circuito de conversor D-A 834.
[00199] O estágio não isolado 804 pode compreender adicionalmente um segundo processador 836 para fornecer, entre outras coisas, a funcionalidade da interface de usuário (UI). Em uma forma, o processador 836 pode compreender um processador Atmel AT91SAM9263 com um núcleo ARM 926EJ-S, disponível junto à Atmel Corporation, de San Jose, Califórnia, EUA, por exemplo. Exemplos de funcionalidade de UI suportados pelo processador 836 podem incluir retroinformação audível e visual do usuário, comunicação com dispositivos periféricos (por exemplo, através de uma interface USB), comunicação com a chave de pedal, comunicação com um dispositivo de entrada de dados (por exemplo, uma tela sensível ao toque) e comunicação com um dispositivo de saída (por exemplo, um alto-falante). O processador de UI 836 pode se comunicar com o processador de DSP 822 e o dispositivo lógico 816 (por exemplo, através de barramentos de interface serial para periféricos ("SPI" - serial peripheral interface)) Embora o processador de UIl 836 possa primariamente suportar a funcionalidade de UI, ele pode também coordenar-se com o processador de PSD 822 para implementar a mitigação de riscos em certas formas. Por exemplo, o processador 836 pode ser programado para monitorar vários aspectos das entradas pelo usuário e/ou outras entradas (por exemplo, entradas pela tela sensível ao toque, entradas de chave de pedal, entradas do sensor de temperatura) e pode desabilitar a saída de acionamento do gerador 800 quando uma condição de erro é detectada.
[00200] Em certas formas, tanto o processador de PSD 822 como o processador de UI 836 podem, por exemplo, determinar e monitorar o estado operacional do gerador 800. Para o processador de PSD 822, o estado operacional do gerador 800 pode determinar, por exemplo, quais processos de controle e/ou diagnóstico são implementados pelo processador de PSD 822. Para o processador de UI 836, o estado operacional do gerador 800 pode determinar, por exemplo, quais elementos de uma UI (por exemplo, telas de exibição, sons) são apresentados a um usuário. Os processadores de UIl e PSD respectivos 822 e 836 podem manter independentemente o estado operacional atual do gerador 800, bem como reconhecer e avaliar possíveis transições para fora do estado operacional atual. O processador de PSD 822 pode funcionar como o mestre nessa relação, e pode determinar quando devem ocorrer as transições entre estados operacionais. O processador de UIl 836 pode estar ciente das transições válidas entre estados operacionais, e pode confirmar se uma determinada transição é adequada. Por exemplo, quando o processador de PSD 822 instrui o processador de UI 836 a transicionar para um estado específico, o processador de UI 836 pode verificar que a transição solicitada é válida. Caso uma transição solicitada entre estados seja determinada como inválida pelo processador de UI 836, o processador de UI 836 pode fazer com que o gerador 800 entre em um modo de falha.
[00201] A plataforma não-isolada 804 pode conter, ainda, um controlador 838 para monitoramento de dispositivos de entrada (por exemplo, um sensor de toque capacitivo usado para ligar e desligar o gerador 800, uma tela capacitiva sensível ao toque). Em certas formas, o controlador 838 pode compreender pelo menos um processador e/ou outro dispositivo controlador em comunicação com o processador de UI 836. Em uma forma, por exemplo, o controlador 838 pode compreender um processador (por exemplo, um controlador Meg168 de 8 bits disponível junto à Atmel) configurado para monitorar as entradas fornecidas pelo usuário através de um ou mais sensores de toque capacitivos. Em uma forma, o controlador 838 pode compreender um controlador de tela sensível ao toque (por exemplo, um controlador de tela sensível ao toque QT5480 disponível junto à Atmel) para controlar e gerenciar a captura de dados de toque a partir de uma tela capacitiva sensível ao toque.
[00202] Em certas formas, quando o gerador 800 está em um estado "desligado", o controlador 838 pode continuar a receber energia operacional (por exemplo, através de uma linha de uma fonte de alimentação do gerador 800, como a fonte de alimentação 854 discutida abaixo). Dessa maneira, o controlador 838 pode continuar a monitorar um dispositivo de entrada (por exemplo, um sensor de toque capacitivo situado sobre um painel frontal do gerador 800) para ligar e desligar o gerador 800. Quando o gerador 800 está no estado desligado, o controlador 838 pode despertar a fonte de alimentação (por exemplo, possibilitar o funcionamento de um ou mais conversores de tensão CC/CC 856 da fonte de alimentação 854), se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" por um usuário. O controlador 838 pode, portanto, iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 800 para um estado "ligado". Por outro lado, o controlador 838 pode iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 800 para o estado desligado se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga", quando o gerador 800 estiver no estado ligado. Em certas formas, por exemplo, o controlador 838 pode relatar a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" ao processador de UI 836 que, por sua vez, implementa a sequência de processo necessária para transicionar o gerador 800 ao estado desligado. Em tais formas, o controlador 838 pode não ter qualquer capacidade independente para causar a remoção da potência do gerador 800 após seu estado ligado ter sido estabelecido.
[00203] Em certas formas, o controlador 838 pode fazer com que o gerador 800 forneça retroinformação audível ou outra retroinformação sensorial para alertar o usuário de que foi iniciada uma sequência de ligar ou desligar. Esse tipo de alerta pode ser fornecido no início de uma sequência de ligar ou desligar, e antes do início de outros processos associados à sequência.
[00204] Emcertas formas, o estágio isolado 802 pode compreender um circuito de interface de instrumento 840 para, por exemplo, oferecer uma interface de comunicação entre um circuito de controle de um instrumento cirúrgico (por exemplo, um circuito de controle que compreende chaves de empunhadura) e componentes do estágio não isolado 804, como o dispositivo lógico 816, o processador de DSP 822 e/ou o processador de UI 836. O circuito de interface de instrumento 840 pode trocar informações com componentes do estágio não isolado 804 por meio de um link de comunicação que mantém um grau adequado de isolamento elétrico entre os estágios isolados e não isolados 802 e 804 como, por exemplo, um link de comunicação baseado em infravermelho ("IR" - infrared). A potência pode ser fornecida ao circuito de interface do instrumento 840 com o uso de, por exemplo, um regulador de tensão de baixa queda alimentado por um transformador de isolamento acionado a partir do estágio não isolado
804.
[00205] Emuma forma, o circuito de interface de instrumento 840 pode compreender um circuito lógico 842 (por exemplo, um circuito lógico, um circuito lógico programável, PGA, FPGA, PLD) em comunicação com um circuito condicionador de sinal 844. O circuito de condicionamento de sinal 844 pode ser configurado para receber um sinal periódico do circuito lógico 842 (por exemplo, uma onda quadrada de 2 kHz) para gerar um sinal de interrogação bipolar que tem uma frequência idêntica. O sinal de interrogação pode ser gerado, por exemplo, mediante uso de uma fonte de corrente bipolar alimentada por um amplificador diferencial. O sinal de interrogação pode ser comunicado a um circuito de controle de instrumento cirúrgico (por exemplo, mediante o uso de um par condutor em um cabo que conecta o gerador 800 ao instrumento cirúrgico) e monitorado para determinar um estado ou configuração do circuito de controle. O circuito de controle pode compreender inúmeras chaves, resistores e/ou diodos para modificar uma ou mais características (por exemplo, amplitude, retificação) do sinal de interrogação de modo que um estado ou configuração do circuito de controle seja discernível, de modo inequívoco, com base nessa uma ou mais características. Em uma forma, por exemplo, o circuito condicionador de sinal 844 pode compreender um circuito de conversor A-D para geração de amostras de um sinal de tensão aparecendo entre entradas do circuito de controle resultante da passagem do sinal de interrogação através dele. O instrumento lógico 842 (ou um componente do estágio não isolado 804) pode, então, determinar o estado ou a configuração do circuito de controle com base nas amostras de circuitos de conversor A-D.
[00206] Em uma forma, o circuito de interface de instrumento 840 pode compreender uma primeira interface de circuito de dados 846 para possibilitar a troca de informações entre o circuito lógico 842 (ou outro elemento do circuito de interface de instrumento 840) e um primeiro circuito de dados disposto em um instrumento cirúrgico ou de outro modo associado ao mesmo. Em certas formas, por exemplo, um primeiro circuito de dados pode estar disposto em um fio integralmente fixado a uma empunhadura do instrumento cirúrgico, ou em um adaptador para fazer a interface entre um tipo ou modelo específico de instrumento cirúrgico e o gerador 800. O primeiro circuito de dados pode ser implantado de qualquer maneira adequada e pode se comunicar com o gerador de acordo com qualquer protocolo adequado, incluindo, por exemplo, conforme descrito aqui com relação ao primeiro circuito de dados. Em certas formas, o primeiro circuito de dados pode compreender um dispositivo de armazenamento não volátil, como um dispositivo EEPROM. Em certas formas, a primeira interface de circuito de dados 846 pode ser implementada separadamente do circuito lógico 842 e compreende um conjunto de circuitos adequado (por exemplo, dispositivos lógicos distintos, um processador) para permitir a comunicação entre o circuito lógico 842 e o primeiro circuito de dados.
Em outras formas, a primeira interface de circuito de dados 846 pode ser integral ao circuito lógico 842.
[00207] Emcertasformas, o primeiro circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao instrumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número de série, um número de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações. Essas informações podem ser lidas pelo circuito de interface do instrumento 840 (por exemplo, pelo circuito lógico 842), transferidas para um componente do estágio não isolado 804 (por exemplo, para o dispositivo lógico 816, processador de PSD 822 e/ou processador de UI 836) para apresentação a um usuário através de um dispositivo de saída e/ou para controlar uma função ou operação do gerador 800. Adicionalmente, qualquer tipo de informação pode ser comunicado ao primeiro circuito de dados para armazenamento nele através da primeira interface do circuito de dados 846 (por exemplo, usando-se o circuito lógico 842). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso.
[00208] “Conforme discutido anteriormente, um instrumento cirúrgico pode ser removível de uma empunhadura (por exemplo, o instrumento cirúrgico multifuncional pode ser removível da empunhadura) para promover a intercambiabilidade e/ou a descartabilidade do instrumento. Nesses casos, geradores convencionais podem ser limitados em sua capacidade para reconhecer configurações de instrumento específicas sendo usadas, bem como para otimizar os processos de controle e diagnóstico conforme necessário. A adição de circuitos de dados legíveis a instrumentos cirúrgicos para resolver essa questão é problemática de um ponto de vista de compatibilidade, porém. Por exemplo, projetar um instrumento cirúrgico para que permaneça retrocompatível com geradores desprovidos da indispensável funcionalidade de leitura de dados pode ser pouco prático devido, por exemplo, a esquemas de sinalização diferentes, complexidade do design e custo. As formas de instrumentos aqui discutidas contemplam essas preocupações mediante o uso de circuitos de dados que podem ser implementados em instrumentos cirúrgicos existentes, economicamente e com mínimas alterações de design para preservar a compatibilidade dos instrumentos cirúrgicos com as plataformas de gerador atuais.
[00209] — Adicionalmente, as formas do gerador 800 podem permitir comunicação com circuitos de dados baseados em instrumento. Por exemplo, o gerador 800 pode ser configurado para se comunicar com um segundo circuito de dados contido em um instrumento (por exemplo, o instrumento cirúrgico de múltiplas funções). Em algumas formas, o segundo circuito de dados pode ser implementado de maneira similar àquela do primeiro circuito de dados aqui descrito. O circuito de interface de instrumento 840 pode compreender uma segunda interface de circuito de dados 848 para possibilitar essa comunicação. Em uma forma, a segunda interface de circuito de dados 848 pode compreender uma interface digital de três estados, embora possam ser também usadas outras interfaces. Em certas formas, o segundo circuito de dados pode ser geralmente qualquer circuito para transmissão e/ou recepção de dados. Em uma forma, por exemplo, o segundo circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao instrumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número de série, um número de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações.
[00210] Em algumas formas, o segundo circuito de dados pode armazenar informações sobre as propriedades ultrassônicas e/ou elétricas de um transdutor ultrassônico associado, atuador de extremidade ou sistema de acionamento ultrassônico. Por exemplo, o primeiro circuito de dados pode indicar um coeficiente angular de frequência de inicialização, conforme descrito aqui. Adicional ou alternativamente, qualquer tipo de informação pode ser comunicado ao segundo circuito de dados para armazenamento no mesmo através da segunda interface de circuito de dados 848 (por exemplo, mediante o uso do circuito lógico 842). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso. Em certas formas, o segundo circuito de dados pode transmitir dados capturados por um ou mais sensores (por exemplo, um sensor de temperatura baseado em instrumento). Em certas formas, o segundo circuito de dados pode receber dados a partir do gerador 800 e fornecer uma indicação a um usuário (por exemplo, uma indicação por diodo emissor de luz ou outra indicação visível) com base nos dados recebidos.
[00211] Em certas formas, o segundo circuito de dados e a segunda interface de circuito de dados 848 podem ser configurados de modo que a comunicação entre o circuito lógico 842 e o segundo circuito de dados possa ser efetuada sem a necessidade de fornecer condutores adicionais para esse propósito (por exemplo, condutores dedicados de um cabo conectando uma empunhadura ao gerador 800). Em uma forma, por exemplo, as informações podem ser comunicadas de e para o segundo circuito de dados com o uso de um esquema de comunicação por barramento de um fio, implementado na fiação existente, como um dos condutores utilizados transmitindo sinais de interrogação a partir do circuito condicionador de sinal 844 para um circuito de controle em um cabo. Dessa maneira, são minimizadas ou reduzidas as alterações ou modificações ao design do dispositivo cirúrgico que possam, de outro modo, ser necessárias. Além disso, devido ao fato de que diferentes tipos de comunicações implementados em um canal físico comum podem ser separados com base em frequência, a presença de um segundo circuito de dados pode ser "invisível" a geradores que não têm a indispensável funcionalidade de leitura de dados, o que, portanto, permite a retrocompatibilidade do instrumento cirúrgico.
[00212] Em certas formas, o estágio isolado 802 pode compreender pelo menos um capacitor de bloqueio 850-1 conectado à saída do sinal de acionamento 810b para evitar a passagem de corrente contínua para um paciente. Um único capacitor de bloqueio pode ser necessário para estar de acordo com os regulamentos e padrões médicos, por exemplo. Embora falhas em designs com um só capacitor sejam relativamente incomuns, esse tipo de falha pode, ainda assim, ter consequências negativas. Em uma forma, um segundo capacitor de bloqueio 850-2 pode ser colocado em série com o capacitor de bloqueio 850-1, com dispersão de corrente de um ponto entre os capacitores de bloqueio 850-1, 850-2 sendo monitorado, por exemplo, por um circuito de conversor A-D 852 para amostragem de uma tensão induzida por corrente de dispersão. As amostras podem ser recebidas, por exemplo, pelo circuito lógico 842. Com base nas mudanças na corrente de vazamento (conforme indicado pelas amostras de tensão), o gerador 800 pode determinar quando pelo menos um dos capacitores de bloqueio 850-1, 850-2 falhou, fornecendo, assim, um benefício em relação a projetos com um único capacitor que têm um único ponto de falha.
[00213] Em certas modalidades, o estágio não isolado 804 pode compreender uma fonte de alimentação 854 para entregar potência de corrente contínua com tensão e corrente adequadas. A fonte de alimentação pode compreender, por exemplo, uma fonte de alimentação de 400 W para entregar uma tensão do sistema de 48 VDC. A fonte de alimentação 854 pode compreender adicionalmente um ou mais conversores de tensão CC/CC 856 para receber a saída da fonte de alimentação para gerar saídas de corrente contínua nas tensões e correntes exigidas pelos vários componentes do gerador
800. Conforme discutido acima em relação ao controlador 838, um ou mais dentre os conversores de tensão CC/CC 856 podem receber uma entrada do controlador 838 quando a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" por um usuário é detectada pelo controlador 838, para possibilitar o funcionamento ou o despertar dos conversores de tensão CC/CC 856.
[00214] A Figura 21 ilustra um exemplo de um gerador 900, que é uma forma do gerador 800 (Figura 20). O gerador 900 é configurado para fornecer múltiplas modalidades de energia a um instrumento cirúrgico. O gerador 900 fornece sinais ultrassônicos e de RF para fornecer energia a um instrumento cirúrgico, independentemente ou simultaneamente. Os sinais ultrassônicos e de RF podem ser fornecidos sozinhos ou em combinação e podem ser fornecidos simultaneamente. Conforme indicado acima, ao menos uma saída de gerador pode fornecer múltiplas modalidades de energia (por exemplo, ultrassônica, bipolar ou monopolar de RF, de eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outras) através de uma única porta, e esses sinais podem ser fornecidos separadamente ou simultaneamente ao atuador de extremidade para tratar tecido.
[00215] O gerador 900 compreende um processador 902 acoplado a um gerador de forma de onda 904. O processador 902 e o gerador de forma de onda 904 são configurados para gerar diversas formas de onda de sinal com base em informações armazenadas em uma memória acoplada ao processador 902, não mostrada a título de clareza da divulgação. As informações digitais associadas com uma forma de onda são fornecidas ao gerador de forma de onda 904 que inclui um ou mais circuitos de conversor D-A para converter a entrada digital em uma saída analógica. A saída analógica é alimentada a um amplificador 1106 para condicionamento e amplificação de sinal. À saída condicionada e amplificada do amplificador 906 é acoplada a um transformador de potência 908. Os sinais são acoplados pelo transformador de potência 908 ao lado secundário, que é no lado de isolamento de paciente. Um primeiro sinal de uma primeira modalidade de energia é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA1 e RETORNO. Um segundo sinal de uma segunda modalidade de energia é acoplado por um capacitor 910 e é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA? e RETORNO. Será reconhecido que mais do que duas modalidades de energia podem ser emitidas e, portanto, o subscrito "n" pode ser usado para designar que até n terminais ENERGIAn podem ser fornecidos, em que n é um número inteiro positivo maior que 1. Também será reconhecido que até "n" trajetórias de retorno, RETORNOn podem ser fornecidas sem que se afaste do escopo da presente divulgação.
[00216] Um segundo circuito de detecção de tensão 912 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA e a trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um segundo circuito de detecção de tensão 924 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA? e a trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um circuito de detecção de corrente 914 está disposto em série com a perna RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908 conforme mostrado para medir a corrente de saída para qualquer modalidade de energia. Se diferentes trajetórias de retorno são fornecidas para cada modalidade de energia, então um circuito de detecção de corrente separado seria fornecido em cada perna de retorno. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas aos respectivos transformadores de isolamento 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida a outro transformador de isolamento 918. As saídas dos transformadores de isolamento 916, 928, 922 no lado primário do transformador de potência 908 (lado não isolado do paciente) são fornecidas a um ou mais circuitos de conversor A-D 926. A saída digitalizada do circuito de conversor A-D 926 é fornecida para o processador 902 para processamento adicional e computação. As tensões de saída e as informações de realimentação de corrente de saída podem ser empregadas para ajustar a tensão de saída e a corrente fornecida para o instrumento cirúrgico, e para computar a impedância de saída, entre outros parâmetros. As comunicações de entrada/saída entre o processador 902 e os circuitos isolados do paciente são fornecidas através de um circuito de interface 920. Os sensores podem estar também em comunicação elétrica com o processador 902 por meio do circuito de interface 920.
[00217] Em um aspecto, a impedância pode ser determinada pelo processador 902 dividindo-se a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 acoplado sobre os terminais identificados como ENERGIA1/RETORNO ou do segundo circuito de detecção de tensão 924 acoplado sobre os terminais identificados como ENERGIA2/RETORNO, pela saída do circuito de detecção de corrente 914 disposto em série com a perna de RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas para separar os isolamentos transformadores 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida para outro transformador de isolamento 916. As medições de detecção de tensão e corrente digitalizados do circuito de conversor A-D 926 são fornecidas ao processador 902 para computar a impedância. Como um exemplo, a primeira modalidade de energia ENERGIA1 pode ser a energia ultrassônica e a segunda modalidade de energia ENERGIA2 pode ser a energia de RF. No entanto, além das modalidades de energia de RF ultrassônica e bipolar ou monopolar, outras modalidades de energia incluem eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou energia de micro-ondas, entre outras. Além disso, embora o exemplo ilustrado na Figura 21 mostra uma única trajetória de retorno RETORNO que pode ser fornecida para duas ou mais modalidades de energia, em outros aspectos, várias trajetórias de retorno RETORNOn podem ser fornecidas para cada modalidade de energia ENERGIAn. Assim, como aqui descrito, a impedância do transdutor ultrassônico pode ser medida dividindo a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 pelo circuito de detecção de corrente 914 e a impedância de tecido pode ser medida dividindo a saída do segundo circuito de detecção de tensão 924 pelo circuito de detecção de corrente 914.
[00218] Conforme mostrado na Figura 21, o gerador 900 compreendendo pelo menos uma porta de saída pode incluir um transformador de potência 908 com uma única saída e com múltiplas derivações para fornecer potência sob a forma de uma ou mais modalidades de energia, como ultrassônica, RF bipolar ou monopolar, eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outros, por exemplo ao atuador de extremidade dependendo do tipo de tratamento de tecido sendo executado. Por exemplo, o gerador 900 pode fornecer energia com maior tensão e menor corrente para conduzir um transdutor ultrassônico, com menor tensão e maior corrente para conduzir eletrodos de RF para vedar o tecido ou com uma forma de onda de coagulação para coagulação pontual usando eletrodos eletrocirúrgicos RF monopolar ou bipolar. A forma de onda de saída do gerador 900 pode ser orientada, chaveada ou filtrada para fornecer a frequência ao atuador de extremidade do instrumento cirúrgico. A conexão de um transdutor ultrassônico à saída do gerador 900 seria de preferência localizada entre a saída identificada como ENERGIA1 e o RETORNO, conforme mostrado na Figura 21. Em um exemplo, uma conexão de eletrodos bipolares de RF à saída do gerador 900 estaria preferencialmente situada entre a saída identificada como ENERGIA? e o RETORNO. No caso de saída monopolar, as conexões preferenciais seriam eletrodo ativo (por exemplo, feixe luminoso ou outra sonda) para a saída ENERGIA?2 e um bloco de retorno adequado conectada à saída RETORNO.
[00219] Detalhes adicionais são divulgados na publicação de pedido de patente US nº 2017/0086914, intitulada TECHNIQUES FOR OPERATING
GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS, que foi publicada em 30 de março de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[00220] “Conforme usado ao longo desta descrição, o termo "sem fio" e seus derivados podem ser usados para descrever circuitos, dispositivos, sistemas, métodos, técnicas, canais de comunicação etc., que podem comunicar dados através do uso de radiação eletromagnética modulada através de um meio não sólido. O termo não implica que os dispositivos associados não contêm quaisquer fios, embora em alguns aspectos eles podem não ter. O módulo de comunicação pode implementar qualquer de uma série de padrões ou protocolos de comunicação sem fio e com fio, incluindo, mas não se limitando a, Wi-Fi (família IEXE 802.11), WiMAX (família IEEE 802.16), IEEE 802.20, evolução de longo prazo ("LTE" - long-term evolution), Ev- DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, derivados de Ethernet dos mesmos, bem como quaisquer outros protocolos sem fio e com fio que são designados como 3G, 4G, 5G, e além. O módulo de computação pode incluir uma pluralidade de módulos de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de curto alcance como Wi-Fi e Bluetooth, e um segundo módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de alcance mais longo como GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, e outros.
[00221] Como usado na presente invenção um processador ou unidade de processamento é um circuito eletrônico que executa operações em alguma fonte de dados externa, geralmente a memória ou algum outro fluxo de dados. O termo é usado na presente invenção para se referir ao processador central (unidade de processamento central) em um sistema ou sistemas de computador (especificamente sistemas em um chip (SoCs)) que combinam vários "processadores" especializados.
[00222] “Como usado aqui, um sistema em um chip ou sistema no chip (SoC ou SOC) é um circuito integrado (também conhecido como um "IC" ou "chip") que integra todos os componentes de um computador ou outros sistemas eletrônicos. Pode conter funções digitais, analógicas, misturadas e frequentemente de radiofrequência — todos sobre um único substrato. Um SoC integra um microcontrolador (ou microprocessador) com periféricos avançados como unidade de processamento gráfico (GPU), módulo i-Fi, ou coprocessador. Um SoC pode ou não conter memória interna.
[00223] “Como usado aqui, um microcontrolador ou controlador é um sistema que integra um microprocessador com circuitos periféricos e memória. Um microcontrolador (ou MCU para unidade do microcontrolador) pode ser implementado como um computador pequeno em um único circuito Integrado. Pode ser similar a um SoC; um SoC pode incluir um microcontrolador como um de seus componentes. Um microcontrolador pode conter uma ou mais unidades de processamento de núcleo (CPUs) juntamente com memória e periféricos de entrada/saída programáveis. A memória do programa na forma de RAM ferroelétrica, NOR flash ou ROM OTP também é muitas vezes incluída no chip, bem como uma pequena quantidade de RAM. Os microcontroladores podem ser usados para aplicações integradas, em contraste com os microprocessadores usados em computadores pessoais ou outras aplicações de propósitos gerais que consiste em vários circuitos integrados distintos.
[00224] “Como usado na presente invenção, o termo controlador ou microcontrolador pode ser um dispositivo de chip ou IC (circuito integrado) independente que faz interface com um dispositivo periférico. Essa pode ser uma ligação entre duas partes de um computador ou um controlador em um dispositivo externo que gerencia a operação de (e conexão com) daquele dispositivo.
[00225] “Qualquer dos processadores ou microcontrolador na presente invenção pode ser qualquer implementado por qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex pela Texas Instruments. Em um aspecto, o processador pode ser um processador Core Cortex-M4F LM4F230H5QR ARM, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo, que compreende uma memória integrada de memória flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma memória de acesso aleatório seriada de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWareG, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, detalhes dos quais estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[00226] Em um aspecto, o processador pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias com base em controlador, como TMS570 e RMA4x, conhecidas sob o nome comercial de Hercules ARM Cortex R4, também pela Texas Instruments. O controlador de segurança pode ser configurado especificamente para as aplicações críticas de segurança IEC 61508 e ISO 26262, dentre outras, para fornecer recursos avançados de segurança integrada enquanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.
[00227] Os dispositivos modulares incluem os módulos (conforme descrito em conexão com Figuras 3 e 9, por exemplo) que são recebíveis dentro de um controlador cirúrgico central e os dispositivos ou instrumentos cirúrgicos que podem ser conectados aos vários módulos a fim de conectar ou emparelhar com o controlador cirúrgico central correspondente. Os dispositivos modulares incluem, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, dispositivos de imageamento médicos, dispositivos de sucção/irrigação, evacuadores de fumaça, geradores de energia, ventiladores, insufladores e exibições. Os dispositivos modulares aqui descritos podem ser controlados por algoritmos de controle. Os algoritmos de controle podem ser executados no dispositivo modular em si, no controlador cirúrgico central ao qual o dispositivo modular específico está emparelhado, ou tanto no dispositivo modular quanto no controlador cirúrgico central (por exemplo, através de uma arquitetura de computação distribuída) Em algumas exemplificações, os algoritmos de controle dos dispositivos modulares controlam os dispositivos com base nos dados detectados pelo próprio dispositivo modular (isto é, por sensores em, sobre ou conectados ao dispositivo modular). Esses dados podem ser relacionados ao paciente sendo operado (por exemplo, propriedades de tecido ou pressão de insuflação) ou ao dispositivo modular em si (por exemplo, a taxa na qual uma faca está sendo avançada, a corrente do motor, ou os níveis de energia). Por exemplo, um algoritmo de controle para um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico pode controlar a taxa na qual o motor do instrumento aciona sua faca através do tecido de acordo com a resistência encontrada pela faca à medida que avança.
Hardware do sistema em nuvem e módulos funcionais
[00228] A Figura 22 é um diagrama de blocos do sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador é configurado para monitorar e analisar dados relacionados à operação de vários sistemas cirúrgicos que incluem controladores cirúrgicos centrais, instrumentos cirúrgicos, dispositivos robóticos e salas de operação ou postos de saúde. O sistema cirúrgico interativo implementado por computador compreende um sistema de análise de dados baseado em nuvem. Embora o sistema de análise de dados baseado em nuvem seja descrito como um sistema cirúrgico, ele não é necessariamente limitado com tal e poderia ser um sistema médico baseado em nuvem de modo geral. Conforme ilustrado na Figura 22, o sistema de análise de dados baseado em nuvem compreende uma pluralidade de instrumentos cirúrgicos 7012 (podem ser iguais ou similares aos instrumentos 112), uma pluralidade de controladores cirúrgicos centrais 7006 (podem ser iguais ou similares aos controladores centrais 106) e uma rede de dados cirúrgicos 7001 (pode ser igual ou similar à rede 201) para acoplar os controladores cirúrgicos centrais 7006 à nuvem 7004 (pode ser igual ou similar à nuvem 204). Cada um dentre a pluralidade de controladores cirúrgicos centrais 7006 é acoplado de modo comunicativo a um ou mais instrumentos cirúrgicos
7012. Os controladores centrais 7006 também são acoplados de modo comunicativo à nuvem 7004 do sistema cirúrgico interativo implementado por computador através da rede 7001. A nuvem 7004 é uma fonte centralizada remoto de hardware e software para armazenamento, manipulação e comunicação de dados gerados com base na operação de vários sistemas cirúrgicos. Conforme mostrado na Figura 22, o acesso à nuvem 7004 é alcançado através da rede 7001, que pode ser a Internet ou alguma outra rede de computador adequada. Os controladores cirúrgicos centrais 7006 que são acoplados à nuvem 7004 podem ser considerados o lado do cliente do sistema de computação em nuvem (isto é, sistema de análise de dados baseado em nuvem). Os instrumentos cirúrgicos 7012 são emparelhados com os controladores cirúrgicos centrais 7006 para controle e implementação de várias operações ou procedimentos cirúrgicos conforme descrito aqui.
[00229] Além disso, os instrumentos cirúrgicos 7012 podem compreender transceptores para transmissão de dados para seus correspondentes controladores cirúrgicos centrais 7006 (que também podem compreender transceptores) e a partir deles. Combinações de instrumentos cirúrgicos 7012 e controladores centrais correspondentes 7006 podem indicar locais específicos, como salas de operação em postos de saúde (por exemplo, hospitais), para fornecer operações médicas. Por exemplo, a memória de um controlador cirúrgico central 7006 pode armazenar dados de localização. Conforme mostrado na Figura 22, a nuvem 7004 compreende servidores centrais 7013 (podem ser iguais ou similares ao servidor remoto 7013), servidores de aplicativos para controladores centrais 7002, módulos de análise de dados 7034 e uma interface de entrada/saída e ("I/O") 7006. Os servidores centrais 7013 da nuvem 7004 administram coletivamente o sistema de computação em nuvem, o que inclui monitorar solicitações por controladores de cliente centrais 7006 e gerir a capacidade de processamento da nuvem 7004 para executar as solicitações. Cada um dos servidores centrais 7013 compreende um ou mais processadores 7008 acoplados a dispositivos de memória adequados 7010 que podem incluir memória volátil, como memória de acesso aleatório (RAM), e memória não volátil, como dispositivos de armazenamento magnético. Os dispositivos de memória 7010 podem compreender instruções executáveis por máquina que, quando executada, fazem com que os processadores 7008 executem os módulos de análise de dados 7034 para a análise de dados baseada em nuvem, operações, recomendações e outras operações descritas abaixo. Além disso, os processadores 7008 podem executar os módulos de análise de dados 7034 independentemente ou em conjunto com os aplicativos para controladores — centrais independentemente — executados — pelos controladores centrais 7006. Os servidores centrais 7013 também compreendem bases de dados médicos agregados 2212, que podem residir na memória 2210.
[00230] Com base nas conexões com os vários controladores cirúrgicos centrais 7006 através da rede 7001, a nuvem 7004 pode agregar os dados de dados específicos gerados por vários instrumentos cirúrgicos 7012 e seus controladores centrais 7006 correspondentes. Tais dados agregados podem ser armazenados nas bases de dados médicos agregados 7012 da nuvem 7004. Em particular, a nuvem 7004 pode vantajosamente executar análise de dados e operações nos dados agregados para produzir percepções e/ou executar funções que os controladores centrais individuais 7006 não poderiam alcançar por conta própria. Para esta finalidade, conforme mostrado na Figura 22, a nuvem 7004 e os controladores cirúrgicos centrais 7006 estão acoplados de modo comunicativo para transmitir e receber informações. A interface de 1/O 7006 é conectada à pluralidade de controladores cirúrgicos centrais 7006 através da rede 7001. Dessa forma, a interface de 1/O 7006 pode ser configurada para transferir informações entre os controladores cirúrgicos centrais 7006 e as bases de dados médicos agregados 7011. Consequentemente, a interface de 1I/O 7006 pode facilitar as operações de leitura/gravação do sistema de análise de dados baseado em nuvem. Tais operações de leitura/gravação podem ser executadas em resposta às solicitações dos controladores centrais
7006. Essas solicitações podem ser transmitidas para os controladores centrais 7006 através dos aplicativos para controladores centrais. À interface de 1/O 7006 pode incluir uma ou mais portas de dados de alta velocidade, que podem incluir portas de barramento serial universal (USB), portas IEEE 1394, bem como interfaces de 1/O Wi-Fi e Bluetooth para conectar a nuvem 7004 aos controladores centrais 7006. Os servidores de aplicativos para controladores centrais 7002 da nuvem 7004 são configurados para hospedar e fornecer capacidades compartilhadas para aplicativos de software (por exemplo, aplicativos para controladores centrais) executados pelos controladores cirúrgicos centrais 7006. Por exemplo, os servidores de aplicativos para controladores centrais 7002 podem gerenciar as solicitações apresentadas pelos aplicativos para controladores centrais através dos controladores centrais 7006, controlar o acesso às bases de dados médicos agregados 7011 e executar balanceamento de carga. Os módulos de análise de dados 7034 são descritos com mais detalhes com referência à Figura 23.
[00231] A configuração do sistema de computação em nuvem específica descrita na presente divulgação é projetada especificamente para abordar várias questões suscitadas no contexto de operações e procedimentos médicos executados com o uso de dispositivos médicos, como os instrumentos cirúrgicos 7012, 112. Em particular, os instrumentos cirúrgicos 7012 podem ser dispositivos cirúrgicos digitais configurados para interagir com a nuvem 7004 para implementar técnicas para melhorar o desempenho de operações cirúrgicas. Vários instrumentos cirúrgicos 7012 e/ou controladores cirúrgicos centrais 7006 podem compreender interfaces de usuário controladas por toque, de modo que os médicos possam controlar aspectos de interação entre os instrumentos cirúrgicos 7012 e a nuvem 7004. Outras interfaces de usuário adequadas para controle, como interfaces de usuário controladas por alerta auditivo, podem também ser usadas.
[00232] —AFigura23é um diagrama de blocos que ilustra a arquitetura funcional do sistema cirúrgico interativo implementado por computador, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação.
O sistema de análise de dados baseado em nuvem inclui uma pluralidade de módulos de análise de dados 7034 que podem ser executados pelos processadores 7008 da nuvem 7004 para fornecer soluções analíticas de dados para problemas que surgem especificamente no campo médico.
Conforme mostrado na Figura 23, as funções dos módulos de análise de dados baseados em nuvem 7034 podem ser auxiliadas através de aplicativos para controladores centrais 7014 hospedados pelos servidores de aplicativos para controladores centrais 7002 que podem ser acessados em controladores cirúrgicos centrais 7006. Os processadores de computação em nuvem 7008 e os aplicativos para controladores centrais 7014 podem operar em conjunto para executar os módulos de análise de dados 7034. As interfaces de programa de aplicativo ("API" - application program interface) 7016 definem o conjunto de protocolos e rotinas que corresponde aos aplicativos para controladores centrais 7014. Adicionalmente, as APIs 7016 gerenciam o armazenamento e a recuperação de dados em bases de dados médicos agregados 7012 e a partir delas para as operações dos aplicativos 7014. As memórias cache 7018 também armazenam dados (por exemplo, temporariamente) e são acopladas às APIs 7016 para recuperação mais eficiente de dados usados pelos aplicativos 7014. Os módulos de análise de dados 7034 na Figura 23 incluem os módulos para a otimização de recursos 7020, coleta e agregação de dados 7022, autorização e segurança 7024, atualização de programas de controle 7026, análise de resultados de paciente 7028, recomendações 7030 e classificação e priorização de dados 7032. Outros módulos adequados de análise de dados também poderiam ser implementados pela nuvem 7004, de acordo com alguns aspectos.
Em um aspecto, os módulos de análises de dados são usados para recomendações específicas com base na análise de tendências, resultados e outros dados.
[00233] Por exemplo, o módulo de coleta e agregação de dados 7022 poderia ser usado para gerar dados autodescritivos (por exemplo, metadados), incluindo a identificação de recursos ou configuração notáveis (por exemplo, tendências), o gerenciamento dos conjuntos de dados redundantes e o armazenamento dos dados em conjuntos de dados emparelhados que podem ser agrupados por cirurgia, mas não necessariamente chaveados a datas cirúrgicas e aos cirurgiões reais. Em particular, conjuntos de dados em pares gerados a partir das operações de instrumentos cirúrgicos 7012 podem compreender a aplicação de uma classificação binária, por exemplo, um evento de sangramento ou não sangramento. De modo mais genérico, a classificação binária pode ser caracterizada como um evento desejável (por exemplo, um procedimento cirúrgico bem-sucedido) ou um evento indesejável (por exemplo, um instrumento cirúrgico com falha ou uso indevido 7012). Os dados autodescritivos agregados podem corresponder a dados individuais recebidos de vários grupos ou subgrupos de controladores cirúrgicos centrais 7006. Consequentemente, o módulo de coleta e agregação de dados 7022 pode gerenciar metadados agregados ou outros dados organizados com base em dados brutos recebidos dos controladores cirúrgicos centrais 7006. Para esta finalidade, os processadores 7008 podem ser acoplados operacionalmente aos aplicativos para controladores centrais 7014 e às bases de dados médicos agregados 7011 para executar os módulos de análise de dados 7034. O módulo de coleta e agregação de dados 7022 pode armazenar os dados agregados organizados nas bases de dados médicos agregados 2212.
[00234] O módulo de otimização de recursos 7020 pode ser configurado para analisar esses dados agregados para determinar uma utilização ideal dos recursos para um grupo específico ou grupo de postos de saúde. Por exemplo, o módulo de otimização de recursos
7020 pode determinar um ponto de pedido ideal de instrumentos de grampeamento cirúrgico 7012 para um grupo de postos de saúde com base na demanda prevista correspondente de tais instrumentos 7012. O módulo de otimização de recursos 7020 poderia também avaliar o uso de recursos ou outras configurações operacionais de vários postos de saúde para determinar se o uso de recursos poderia ser melhorado. De modo similar, o módulo de recomendações 7030 pode ser configurado para analisar dados agregados organizados a partir do módulo de coleta e agregação de dados 7022 para fornecer recomendações. Por exemplo, o módulo de recomendações 7030 poderia recomendar para postos de saúde (por exemplo, prestadores de serviços médicos como hospitais) que um instrumento cirúrgico específico 7012 deve ser atualizado para uma versão melhorada com base em uma taxa de erro superior ao esperado, por exemplo. Adicionalmente, o módulo de recomendações 7030 e/ou o módulo de otimização de recursos 7020 poderiam recomendar melhores parâmetros de cadeia de suprimentos, como pontos de reabastecimento de produtos, e fornecer sugestões de instrumento cirúrgico 7012 diferente, usos dele ou etapas de procedimento para melhorar os resultados cirúrgicos. Os postos de saúde podem receber tais recomendações através de controladores cirúrgicos centrais correspondente 7006. Mais recomendações específicas sobre parâmetros ou configurações de vários instrumentos cirúrgicos 7012 podem também ser fornecidas. Os controladores centrais 7006 e/ou instrumentos cirúrgicos 7012 podem, cada um, também ter telas de exibição que exibem dados ou recomendações fornecidos pela nuvem
7004.
[00235] O módulo de análise de resultados do paciente 7028 pode analisar resultados cirúrgicos associados a parâmetros operacionais atualmente usados de instrumentos cirúrgicos 7012. O módulo de análise de resultados do paciente 7028 pode também analisar e avaliar outros potenciais parâmetros operacionais.
Nesse contexto, o módulo de recomendações 7030 poderia recomendar o uso desses outros potenciais parâmetros operacionais com base na obtenção de melhores resultados cirúrgicos, como melhor vedação ou menos sangramento.
Por exemplo, o módulo de recomendações 7030 poderia transmitir recomendações para um controlador cirúrgico central 7006 sobre quando usar um cartucho específico para um instrumento de grampeamento cirúrgico correspondente 7012. Dessa forma, o sistema de análise de dados baseado em nuvem, enquanto controla as variáveis comuns, pode ser configurado para analisar a grande coleção de dados brutos e fornecer recomendações centralizadas sobre múltiplos postos de saúde (vantajosamente determinadas com base em dados agregados). Por exemplo, o sistema de análise de dados baseado em nuvem poderia analisar, avaliar e/ou agregar dados com base no tipo de prática médica, tipo de paciente, número de pacientes, similaridade geográfica entre provedores médicos, quais provedores/postos médicos usam tipos similares de instrumentos, etc., de uma forma que nenhum posto de saúde sozinho seria capaz de analisar de forma independente.
O módulo de atualização de programas de controle 7026 pode ser configurado para implementar várias recomendações de instrumento cirúrgico 7012 quando os programas de controle correspondentes são atualizados.
Por exemplo, o Módulo de análise de resultados do paciente 7028 poderia identificar correlações que vinculam parâmetros de controle específicos com resultados bem-sucedidos (ou malsucedida). Essas correlações podem ser abordadas quando programas de controle atualizados são transmitidos para instrumentos cirúrgicos 7012 através do módulo de atualização de programas de controle 7026. Atualizações para instrumentos 7012 que são transmitidos através de um controlador central correspondente 7006 podem incorporar dados de desempenho agregados que foram reunidos e analisados pelo módulo de coleta e agregação de dados 7022 da nuvem
7004. Adicionalmente, o módulo de análise de resultados do paciente 7028 e o módulo de recomendações 7030 poderiam identificar melhores métodos de uso de instrumentos 7012 com base em dados de desempenho agregados.
[00236] O sistema de análise de dados baseado em nuvem pode incluir características de segurança implementadas pela nuvem 7004. Essas características de segurança podem ser gerenciadas pelo módulo de autorização e segurança 7024. Cada controlador cirúrgico central 7006 pode ter credenciais exclusivas associadas como nome de usuário, senha e outras credenciais de segurança adequadas. Essas credenciais poderiam ser armazenadas na memória 7010 e ser associadas a um nível de acesso permitido à nuvem. Por exemplo, com base no fornecimento de credenciais exatas, um controlador cirúrgico central 7006 pode ter acesso concedido para se comunicar com a nuvem até um ponto predeterminado (por exemplo, só podem participar da transmissão ou recebimento certos tipos definidos de informações). Para esta finalidade, as bases de dados médicos agregados 7011 da nuvem 7004 podem compreender uma base de dados de credenciais autorizadas para verificar a exatidão das credenciais fornecidas. Diferentes credenciais podem estar associadas a níveis variáveis de permissão para interação com a nuvem 7004, como um nível de acesso predeterminado para receber as análises de dados geradas pela nuvem
7004. Além disso, para fins de segurança, a nuvem poderia manter uma base de dados de controladores centrais 7006, instrumentos 7012 e outros dispositivos que podem compreender uma "lista negra" de dispositivos proibidos. Em particular, os controladores cirúrgicos centrais 7006 listados na lista negra podem não ser permitidos a interagir com a nuvem, enquanto instrumentos cirúrgicos 7012 listados na lista negra podem não ter acesso funcional a um controlador central correspondente 7006 e/ou podem ser impedidos de funcionar plenamente quando emparelhados com seu controlador central correspondente 7006. Adicional ou alternativamente, a nuvem 7004 pode sinalizar instrumentos 7012 com base na incompatibilidade ou outros critérios especificados. Dessa maneira, dispositivos médicos falsificados e reutilização inadequada de tais dispositivos por todo o sistema de análise de dados baseado em nuvem podem ser identificados e abordados.
[00237] Os instrumentos cirúrgicos 7012 podem usar transceptores sem fio para transmitir sinais sem fio que podem representar, por exemplo, credenciais de autorização para acesso aos controladores centrais correspondentes 7006 e à nuvem 7004. Transceptores com fio podem também ser usados para transmitir sinais. Essas credenciais de autorização podem ser armazenadas nos respectivos dispositivos de memória dos instrumentos cirúrgicos 7012. O módulo de autorização e segurança 7024 pode determinar se as credenciais de autorização são precisas ou falsificadas. O módulo de autorização e segurança 7024 pode também gerar dinamicamente credenciais de autorização para aumento da segurança. As credenciais poderiam também ser criptografadas, como mediante o uso de criptografia à base de hash. Após transmitir a autorização adequada, os instrumentos cirúrgicos 7012 podem transmitir um sinal para os controladores centrais correspondentes 7006 e finalmente para a nuvem 7004 para indicar que os instrumentos 7012 estão prontos para obter e transmitir dados médicos. Em resposta, a nuvem 7004 pode fazer a transição para um estado habilitado para receber dados médicos para armazenamento nas bases de dados médicos agregados 7011. Essa prontidão da transmissão de dados poderia ser indicada por um indicador luminoso nos instrumentos 7012, por exemplo. A nuvem 7004 pode também transmitir sinais para instrumentos cirúrgicos 7012 para atualizar seus programas de controle associados. A nuvem
7004 pode transmitir sinais que são direcionadas a uma classe específica de instrumentos cirúrgicos 7012 (por exemplo, instrumentos eletrocirúrgicos), de modo que as atualizações de software para programas de controle sejam transmitidas apenas para os instrumentos cirúrgicos adequados 7012. Além disso, a nuvem 7004 poderia ser usada para implementar soluções amplas de sistema para abordar os problemas locais ou globais com base na transmissão seletiva de dados e nas credenciais de autorização. Por exemplo, se um grupo de instrumentos cirúrgicos 7012 é identificado como tendo um defeito de fabricação comum, a nuvem 7004 pode mudar as credenciais de autorização que correspondem a esse grupo para implementar um travamento operacional do grupo.
[00238] O sistema de análise de dados baseado em nuvem pode permitir o monitoramento de múltiplos postos de saúde (por exemplo, postos médicos como hospitais) para determinar práticas melhoradas e recomendar alterações (através do módulo de recomendações 2030, por exemplo) em conformidade. Dessa forma, os processadores 7008 da nuvem 7004 podem analisar os dados associados a um posto de saúde individual para identificar o posto e agregar os dados com outros dados associados a outros postos de saúde em um grupo. Grupos poderiam ser definido com base em práticas operacionais similares ou localização geográfica, por exemplo. Dessa forma, a nuvem 7004 pode fornecer análise e recomendações para todo o grupo de postos de saúde. O sistema de análise de dados baseado em nuvem poderia também ser usado para aumentar a consciência situacional. Por exemplo, os processadores 7008 podem modelar preditivamente os efeitos de recomendações sobre o custo e a eficácia para um posto específico (em relação às operações gerais e/ou vários procedimentos médicos). O custo e a eficácia associados a esse posto específico podem também ser comparados a uma região local correspondente de outros postos ou quaisquer outros postos comparáveis.
[00239] O módulo de classificação e priorização de dados 7032 pode priorizar e classificar dados com base na gravidade (por exemplo, a severidade de um evento médico associado aos dados, imprevisibilidade, desconfiança). Essa classificação e essa priorização podem ser usadas em conjunto com as funções dos outros módulos de análise de dados 7034 descritos acima para melhorar a operação e análise de dados baseada em nuvem aqui descritas. Por exemplo, o módulo de classificação e priorização de dados 7032 pode atribuir uma prioridade à análise de dados executada pelo módulo de coleta e agregação de dados 7022 e pelo módulo de análise de resultados de paciente 7028. Diferentes níveis de priorização podem resultar em respostas específicas da nuvem 7004 (correspondentes a um nível de urgência), como escalada para uma resposta acelerada, processamento especial, exclusão das bases de dados médicos agregados 7011 ou outras respostas adequadas. Além disso, se necessário, a nuvem 7004 pode transmitir uma solicitação (por exemplo, uma mensagem por push) através dos servidores de aplicativos para controladores centrais para dados adicionais de instrumentos cirúrgicos 7012 correspondentes. A mensagem por push pode resultar em uma notificação exibida nos controladores centrais correspondentes 7006 para solicitar dados suporte ou adicionais. Essa mensagem por push pode ser necessária em situações nas quais a nuvem detecta uma irregularidade ou resultados fora dos limites significativos e a nuvem não pode determinar a causa da irregularidade. Os servidores centrais 7013 podem ser programados para ativar essa mensagem por push em certas circunstâncias significativas, como quando os dados são determinados como diferentes de um valor esperado além de um limite predeterminado ou quando parece que a segurança foi composta, por exemplo.
[00240] Detalhes exemplificativos adicionais para as várias funções descritas são fornecidos nas descrições a seguir. Cada uma das diversas descrições pode utilizar a arquitetura de nuvem conforme descrito nas Figuras 22 e 23 como um exemplo de implementação de hardware e software. Tendências de segurança e autenticação e medidas reativas
[00241] Em um sistema médico baseado em nuvem acoplado de modo comunicativo a múltiplos centros de comunicação e reunião de dados localizados em diferentes áreas geográficas, os riscos de segurança estão sempre presentes. O sistema médico baseado em nuvem pode agregar dados dos múltiplos centros de comunicação e reunião de dados, onde os dados coletados por qualquer centro de reunião de dados podem se originar de um ou mais dispositivos médicos acoplados de modo comunicativo ao centro de reunião de dados. Pode ser possível conectar um dispositivo médico não autorizado ao centro de reunião de dados, como um dispositivo pirateado, um dispositivo replicado ou falsificado ou um dispositivo roubado. Esses dispositivos podem conter vírus, podem apesentar falhas na calibração, carecer das configurações atualizadas mais recentes ou, de outro modo, não passarem nas inspeções de segurança que podem ser prejudiciais a um paciente se usados durante a cirurgia. Ademais, os múltiplos centros de reunião de dados podem conter múltiplos pontos de entrada, como múltiplos USB ou outras portas de entrada, ou oportunidades para inserir senhas de usuário que, se incorretamente acessadas, poderia representar as violações de segurança que podem alcançar o sistema médico baseado em nuvem, outros centros de reunião de dados e dispositivos médicos conectados. O risco de dispositivos serem violados, ou dados serem roubados ou manipulados, pode levar a graves consequências, particularmente porque todo o sistema se destina à melhoria dos cuidados médicos.
[00242] Um sistema de segurança que alcança todas as facetas do sistema médico baseado em nuvem pode não ser eficaz, a menos que haja um componente centralizado que é configurado para ser informado de todos os centros de comunicação e reunião de dados, e todos os dispositivos conectados a eles. Se os sistemas de segurança estiverem meramente localizados em cada centro de reunião de dados ou em cada ponto de entrada, as informações de um ponto de entrada podem não ser adequadamente disseminadas para outros pontos de segurança. Dessa forma, se uma violação ocorre em um ponto, ou se dispositivos impróprios forem usados em um ponto, essas informações podem não ser devidamente disseminadas para outros centros ou dispositivos. Portanto, seria preferencial um sistema de segurança centralizado, ou pelo menos um sistema configurado para se comunicar com todos os controladores médicos centrais que controlam os pontos de acesso, para tomar conhecimento de todas as diferentes questões que podem ocorrer e comunicar essas questões para outras portas conforme necessário.
[00243] Em alguns aspectos, o sistema médico com base em nuvem inclui um sistema de segurança e autenticação que é configurado para monitorar todos os centros de comunicação e reunião de dados, como uma torre ou controlador médico central localizado em uma sala de operação, bem como quaisquer instrumentos médicos Inteligentes acoplados de modo comunicativo a esses centros. O sistema de segurança e autenticação baseado em nuvem, como parte do sistema médico baseado em nuvem, pode ser configurado para detectar acesso não autorizado ou irregular a qualquer sistema do controlador central ou outros conjuntos de dados protegidos contidos na nuvem. Devido à natureza centralizada do sistema de segurança baseado em nuvem - no sentido de que o sistema de nuvem está configurado para se comunicar com cada controlador central no sistema - se houver qualquer irregularidade identificada encontrada em um controlador central, o sistema de segurança tem por finalidade melhorar a segurança em todos os outros controladores centrais, comunicando essas informações aos outros controladores centrais. Por exemplo, se instrumentos cirúrgicos com números de série não autorizados forem usados em um controlador central em um hospital, o sistema de segurança baseado em nuvem pode aprender sobre isso no controlador central local localizado nesse hospital e, então, comunicar essas informações a todos os outros controladores centrais no mesmo hospital, bem como todos os hospitais na região circundante.
[00244] Em alguns aspectos, o sistema médico baseado em nuvem pode ser configurado para monitorar dispositivos cirúrgicos e aprovar ou negar acesso a cada dispositivo cirúrgico para uso com um controlador cirúrgico central. Cada dispositivo cirúrgico pode ser registrado com um controlador central, mediante a execução de uma troca de protocolo de troca com o controlador central. O sistema médico baseado em nuvem pode possuir conhecimento de todos os dispositivos cirúrgicos e um estado indicando se o dispositivo cirúrgico é aceitável, como se o dispositivo foi pirateado, carece de um número de série adequado, foi defeituoso, possui um vírus, como assim por diante. O sistema médico baseado em nuvem pode, então, ser configurado para evitar a interação com o dispositivo cirúrgico, mesmo que o dispositivo cirúrgico esteja conectado ao controlador central.
[00245] Dessa forma, o sistema de segurança baseado em nuvem pode fornecer segurança mais abrangente para qualquer controlador central ou posto médico específico devido à sua capacidade de ver problemas localizados em outro local.
[00246] A Figura 24 fornece uma Ilustração da funcionalidade exemplificativa por um sistema de análise médica em nuvem 10000 para fornecer melhor segurança e autenticação para múltiplos postos médicos que são interconectados, de acordo com alguns aspectos.
Começando no bloco A, referência 10002, atividade suspeita pode ser registrada a partir de um posto ou região como um ponto de partida. À atividade suspeita pode ter várias formas. Por exemplo, um dispositivo cirúrgico pode ser registrado em um controlador central como tendo um número de série duplicado, ou um número que não é conhecido como estando dentro de uma faixa aceitável, ou que o número de série pode já estar registrado em um local diferente. Em alguns aspectos, os dispositivos cirúrgicos podem possuir mecanismos de autenticação adicionais, como um tipo de troca de protocolo handshake eletrônico ou digital entre o dispositivo cirúrgico e o controlador cirúrgico central quando eles estão conectados. Cada dispositivo pode ser programado com uma assinatura digital e/ou conhecimento de como executar um processo de autenticação. O firmware do dispositivo cirúrgico pode precisar ser adequadamente programado para saber como executar durante essa troca. O protocolo handshake de autenticação pode mudar periodicamente, e pode ser especificado pela nuvem em uma base periódica. Qualquer um destes pode falhar durante a interconexão do dispositivo com um controlador médico central, acionando um alerta com o controlador médico central e o sistema de nuvem 10000.
[00247] Em alguns aspectos, o sistema de nuvem 10000 pode revisar as informações fornecidas pelo dispositivo médico que desencadearam a atividade suspeita e, se as informações forem inequivocamente fraudulentas ou defeituosas, um alerta e uma rejeição do dispositivo podem ocorrer, de modo que o dispositivo médico seja impedido de operar com o controlador médico central e/ou outros controladores médicos centrais no mesmo posto. Embora o sistema de nuvem 10000 possa ser configurado para evitar singularidades, o sistema de nuvem 10000 pode também ser capaz de utilizar sua vasta matriz de conhecimento para desenvolver medidas de segurança adicionais que um único controlador central como uma porta de entrada seria incapaz de executar sozinho. Um exemplo é descrito mais abaixo.
[00248] No bloco B, referência 10004, a atividade no controlador médico central pode ser transmitida para a nuvem para autenticação pelo menos comparando-se o dispositivo cirúrgico com todos os dispositivos conhecidos na rede em nuvem. Nesse cenário, o dispositivo cirúrgico pode estar registrado como sendo suspeito ou tendo alguma atividade ou propriedade suspeita. A nuvem pode ser configurada, então, para passar por um circuito de realimentação de troca com o controlador central local do qual o dispositivo suspeito se originou. A nuvem pode determinar a solicitação de dados adicionais desse posto. Além disso, o posto médico, através de um ou mais controladores cirúrgicos centrais, pode solicitar a autenticação ou dados de interrogatório sobre um ou mais dispositivos cirúrgicos a partir da nuvem. Nesse exemplo, um controlador médico central em um posto no Texas solicita uma troca de comunicação com o sistema de nuvem 10000 para mais dados para determinar se a atividade suspeita em um de seus controladores centrais locais é verdadeiramente problemática.
[00249] No bloco C, referência 10006, o sistema de autenticação e segurança em nuvem pode, então, ser configurado para executar análise de dados adicionais para determinar a veracidade de qualquer ameaça e contexto mais amplo da natureza dessa atividade suspeita. Nesse exemplo, o sistema de segurança baseado em nuvem executou a análise e traz à luz pelo menos duas peças de evidência de uma ameaça de segurança, que é expressa visualmente no gráfico do bloco C. Primeiramente, mediante a comparação do número de solicitações de dados e interrogatórios médicos através de múltiplos postos médicos, é determinado que o posto em solicitação atual no Texas tem um número excessivo de solicitações de dados ou interrogatórios médicos em comparação com todos os outros postos. A nuvem pode ser configurada para sinalizar isso como uma questão de segurança que precisa ser tratada. Segundo, em comparação com o número de solicitações de dados, o número de pontos de dados suspeitos ou conclusões também é excessivamente alto no posto do Texas. Uma ou ambas dessas realizações podem instruir o sistema de segurança em nuvem a promulgar diferentes mudanças de segurança no posto do Texas em particular.
[00250] Dessa forma, no bloco D, referência 10008, em resposta ao comportamento anômalo identificado dos postos no Texas como um todo, o sistema de segurança em nuvem pode solicitar dados adicionais relacionados ao Texas para entender melhor a natureza das práticas e das ameaças potenciais. Por exemplo, dados adicionais sobre hábitos de compra, fornecedores, o tipo de instrumentos cirúrgicos a serem usados, o tipo de procedimentos cirúrgicos executados em comparação com outros postos, e assim por diante, podem ser obtidos a partir de um ou mais controladores cirúrgicos centrais no posto do Texas, ou podem ser acessados em dados já armazenados no sistema de nuvem 10000. O sistema de segurança em nuvem pode ser configurado para procurar anomalias e padrões adicionais que podem ajudar a determinar como alterar os procedimentos de segurança específicos para o posto do Texas, ou os postos na região do Texas em geral.
[00251] No bloco E, referência 10010, uma vez que as informações adicionais tenham sido reunidas e analisadas, o sistema de segurança em nuvem pode iniciar um protocolo de segurança alterado para o posto do Texas em particular, que desencadeou essa análise do bloco A, bem como quaisquer novos procedimentos de segurança para quaisquer dispositivos cirúrgicos que indicam uma ameaça exclusiva ou uma ameaça acima da média. Por exemplo, pode ser determinado que um tipo específico de dispositivos cirúrgicos, como dispositivos que se originam de uma instalação de fabricação específica ou que têm um conjunto específico de números de identificação exclusivos, pode estar defeituoso, ser pirateado ou ter algum outro tipo de risco de segurança. O sistema de nuvem 10000 pode ter analisado os pontos de dados suspeitos provenientes da região do Texas, determinado se havia alguma semelhança ou padrões e emitido uma alteração no protocolo de segurança com base nesses padrões identificados. Esses dispositivos podem, então, ser bloqueados para uso em todos os controladores cirúrgicos centrais, mesmo se eles não estiverem conectados a qualquer controlador cirúrgico central no presente momento. Outras alterações exemplificativas em relação à segurança incluem modificar os tipos de dados reunidos para saber mais sobre os tipos de ameaças ou quão generalizadas são as ameaças. Por exemplo, a atividade suspeita no Texas pode exibir um certo padrão ou assinatura de autenticação de tentativa de fazer login no sistema e, por isso, esse padrão pode ser colocado em um alerta para outros postos no Texas e/ou para outros postos aos quais atenção especial deve ser dada. Em alguns casos, o padrão de atividade suspeita pode ser correlacionado com outro indicador, como uma marca ou fabricante, ou uma série de números de série. O sistema de nuvem pode enviar alertas a esses postos — conhecidos para associação a esses indicadores correlacionados, como todos os postos que utilizam dispositivos médicos com o mesmo fabricante.
[00252] Além disso, um procedimento de autenticação reforçado pode ser promulgado na região localizada do Texas. O sistema de segurança em nuvem pode optar por executar protocolos de autenticação adicionais para todos os dispositivos originários do posto do Texas, por exemplo. Esses protocolos adicionais podem não estar presentes ou ser necessários em outros postos, visto que é considerado um nível mais baixo de risco de segurança com base na falta de atividade suspeita.
[00253] Em alguns aspectos, conforme mencionado anteriormente, o sistema de segurança baseado em nuvem pode também ser configurado para proteção contra invasões indesejadas, em qualquer controlador central ou no próprio sistema de nuvem. Isso significa que o dispositivo médico suspeito pode não ter acesso a quaisquer dados a partir de qualquer controlador médico central e pode também ser impedido de operar se ele estiver conectado a um controlador médico central. Em um sistema médico que utiliza o sistema de nuvem e múltiplos controladores médicos centrais, o protocolo comum pode exigir que apenas dispositivos médicos conectados a um controlador médico central estejam autorizados a operar em um paciente e, portanto, o controlador médico central terá a capacidade de evitar a ativação de um dispositivo. A limitação de qualquer dispositivo cirúrgico defeituoso ou fraudulento pode ser projetada para proteger um paciente durante um procedimento cirúrgico e pode também ser usada para proteger qualquer controlador cirúrgico central e a nuvem em si. O mesmo procedimento de travamento pode ser projetado para impedir que ambos os cenários ocorram.
[00254] Em alguns aspectos, o controlador cirúrgico central pode ser configurado para transmitir dados ao sistema de segurança em nuvem que melhor caracterizam a natureza das falhas de segurança ou invasões. Por exemplo, o sistema de segurança em nuvem pode ser configurado para armazenar, na memória, o número de tentativas de invasão, a fonte da tentativa de invasão (por exemplo, a partir de qual controlador cirúrgico central ou mesmo qual porta ou conexão através do controlador cirúrgico central) e qual método para tentativa de invasão existe, se houver (por exemplo, ataque de vírus, falsificação de autenticação, etc.).
[00255] Em alguns aspectos, o sistema de segurança em nuvem pode também determinar que tipos de comportamentos, por um dispositivo cirúrgico, ou outras funções, por um controlador cirúrgico central, são irregulares, em comparação com uma média global ou apenas por cada instituição. O sistema de segurança em nuvem pode identificar melhor que práticas parecem irregulares dessa forma. Os registros de dados de qualquer controlador cirúrgico central, ou em todo o posto, podem ser gravados e armazenados de forma segura no sistema de nuvem. O sistema de segurança em nuvem pode, então, analisar as tentativas de solicitações de acesso e ações para determinar tendências, semelhanças e diferenças entre regiões ou instituições. O sistema de segurança em nuvem pode, então, relatar quaisquer irregularidades à instituição e sinalizar quaisquer irregularidades identificadas para investigação interna em atualizações para proteção contra futuras violações. É importante notar que um controlador central local ou posto local com múltiplos controladores centrais pode não perceber se qualquer um de seus comportamentos de autenticação é irregular, a menos que eles sejam comparados com uma média mais ampla ou comparação de outros postos. O sistema de nuvem pode ser configurado para identificar esses padrões, visto que ele tem acesso aos dados e procedimentos de autenticação desses múltiplos postos.
[00256] Em alguns aspectos, o sistema de segurança em nuvem pode ser configurado para analisar quaisquer versões de programas de controle do controlador central e quando elas foram atualizadas. O sistema de segurança em nuvem pode verificar se todas as atualizações estão corretas e determinar onde estão suas origens. Isso pode ser uma verificação adicional para assegurar que os sistemas de software e firmware dos dispositivos cirúrgicos sejam adequados e não tenham sido adulterados.
[00257] Em alguns aspectos, o sistema de segurança em nuvem pode também determinar ameaças maiores mediante a análise de múltiplos postos de uma só vez. O sistema pode determinar, após agregar dados de múltiplos locais, quaisquer tendências ou padrões de atividade suspeita em uma região mais ampla. O sistema de segurança pode, então, alterar parâmetros de segurança em múltiplos postos imediatamente ou quase em tempo real. Isso pode ser útil para reagir rapidamente a ataques simultâneos, e pode facilitar ainda mais a resolução de ataques simultâneos pela reunião de dados a partir de múltiplos ataques de uma vez para aumentar ainda mais as chances e a velocidade de encontrar um padrão para os ataques. Ter o sistema de nuvem ajuda a confirmar se ataques ou atividade suspeita ocorrem isoladamente ou fazem parte de um esquema mais grandioso.
Reconhecimento situacional
[00258] O reconhecimento situacional é a capacidade de alguns aspectos de um sistema cirúrgico para determinar ou inferir informações relacionadas a um procedimento cirúrgico a partir de dados recebidos de bases de dados e/ou instrumentos. As informações podem incluir o Tipo de procedimento a ser realizado, o tipo de tecido a ser operado ou a cavidade corporal que é objeto do procedimento. Com as informações contextuais relacionadas ao procedimento cirúrgico, o sistema cirúrgico pode, por exemplo, melhorar a maneira pela qual ele controla os dispositivos modulares (por exemplo, um braço robótico e/ou instrumento cirúrgico robótico) que são conectados a ele e fornecem informações ou sugestões contextualizadas ao cirurgião durante o curso do procedimento cirúrgico. O reconhecimento situacional pode ser aplicado para executar e/ou melhorar qualquer uma das funções descritas nas Figuras de 22 a 24, por exemplo.
[00259] — Agora com referência à Figura 25, uma linha de tempo 5200 que mostra o reconhecimento situacional de um controlador central, como o controlador cirúrgico central 106 ou 206, por exemplo, é mostrada. A linha de tempo 5200 é um procedimento cirúrgico ilustrativo e as informações contextuais que o controlador cirúrgico central 106, 206 pode derivar dos dados recebidos das fontes de dados em cada etapa no procedimento cirúrgico. A linha de tempo 5200 representa as etapas típicas que seriam tomadas pelos enfermeiros, cirurgiões, e outro pessoal médico durante o curso de um procedimento de segmentectomia pulmonar, começando com a configuração da sala de operação e terminando com a transferência do paciente para uma sala de recuperação no pós-operatório.
[00260] O reconhecimento situacional de um controlador cirúrgico central 106, 206 recebe dados das fontes de dados durante todo o curso do procedimento cirúrgico, incluindo os dados gerados cada vez que o pessoal médico utiliza um dispositivo modular que é pareado com o centro cirúrgico 106, 206. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode receber estes dados dos dispositivos modulares emparelhados e outras fontes de dados e continuamente deriva inferências (isto é, informações contextuais) sobre o procedimento em curso conforme os novos dados são recebidos, como qual etapa do procedimento está sendo realizada em qualquer dado momento. O sistema de reconhecimento situacional do controlador cirúrgico central 106, 206 é capaz de, por exemplo, registrar dados referentes ao procedimento para gerar relatórios, verificar as etapas sendo tomadas pelo pessoal médico, fornecer dados ou avisos (por exemplo, através de uma tela de exibição) que pode ser pertinente para a etapa específica do procedimento, ajustar os dispositivos modulares com base no contexto (por exemplo, ativar monitores, ajustar o campo de visão (FOV) do dispositivo de imageamento médico, ou alterar o nível de energia de um instrumento cirúrgico ultrassônico ou instrumento eletrocirúrgico de RF), e assumir qualquer outra ação descrita acima.
[00261] Na primeira etapa 5202, neste procedimento ilustrativo, os membros da equipe hospital recuperam o prontuário eletrônico do paciente (PEP) a partir da base de dados do PEP do hospital. Com base nos dados de seleção do paciente no PEP, o controlador cirúrgico central 106, 206 determina que o procedimento a ser realizado é um procedimento torácico.
[00262] Na segunda etapa 5204, os membros da equipe escaneiam a entrada dos suprimentos médicos para o procedimento. O controlador cirúrgico central 106, 206 cruza as referências dos suprimentos escaneados com uma lista de suprimentos que são utilizados em vários tipos de procedimentos e confirma que a mistura dos suprimentos corresponde a um procedimento torácico. Adicionalmente, o controlador cirúrgico central 106, 206 também é capaz de determinar que o procedimento não é um procedimento de cunha (porque os suprimentos de entrada têm uma ausência de certos suprimentos que são necessários para um procedimento de cunha torácico ou, caso contrário, que os suprimentos de entrada não correspondem a um procedimento de cunha torácico).
[00263] Na terceira etapa 5206, o pessoal médico escaneia a banda do paciente com um escâner que é conectado de maneira comunicável ao controlador cirúrgico central 106, 206. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode então confirmar a identidade do paciente com base nos dados escaneados.
[00264] Na quarta etapa 5208, o pessoal médico liga o equipamento auxiliar. Os equipamentos auxiliares sendo utilizados podem variar de acordo com o tipo de procedimento cirúrgico e as técnicas a serem usadas pelo cirurgião, mas neste caso ilustrativo eles incluem um evacuador de fumaça, um insuflador e um dispositivo de imageamento médico. Quando ativados, os equipamentos auxiliares que são dispositivos modulares podem se emparelhar automaticamente com o controlador cirúrgico central 106, 206 que está situado dentro de uma vizinhança específica dos dispositivos modulares como parte de seu processo de inicialização. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode então derivar informações contextuais sobre o procedimento cirúrgico por meio da detecção dos tipos de dispositivos modulares que se correspondem com o mesmo durante essa fase pré-operatória ou de inicialização. Neste exemplo em particular, o controlador cirúrgico central 106, 206 determina que o procedimento cirúrgico é um procedimento VATS (cirurgia torácica vídeo-assistida) baseado nesta combinação específica de dispositivos modulares emparelhados. Com base na combinação dos dados do prontuário eletrônico do paciente (PEP), na lista de suprimentos médicos a serem usados no procedimento, e no tipo de dispositivos modulares que se conectam ao controlador central, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode, em geral, inferir o procedimento específico que a equipe cirúrgica irá realizar. Depois que o controlador cirúrgico central 106, 206 reconhece qual procedimento específico está sendo realizado, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode então recuperar as etapas desse processo a partir de uma memória ou a partir da nuvem e então cruzar os dados que subsequentemente recebe das fontes de dados conectadas (por exemplo, dispositivos modulares e dispositivos de monitoramento do paciente) para inferir qual etapa do procedimento cirúrgico a equipe cirúrgica está realizando.
[00265] Na quinta etapa 5210, os membros da equipe fixam os eletrodos do eletrocardiograma (ECG) e outros dispositivos de monitoramento de paciente no paciente. Os eletrodos do ECG e outros dispositivos de monitoramento de paciente são capazes de parear com o controlador cirúrgico central 106, 206. Conforme o controlador cirúrgico central 106, 206 começa a receber dados dos dispositivos de monitoramento do paciente, o controlador cirúrgico central 106, 206 dessa forma confirma que o paciente está na sala de operação.
[00266] Na sexta etapa 5212, o pessoal médico induzi a anestesia no paciente. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o paciente está sob anestesia com base nos dados dos dispositivos modulares e/ou dos dispositivos de monitoramento de paciente, incluindo os dados de ECG, dados de pressão sanguínea, dados do ventilador, ou combinações dos mesmos, por exemplo. Após a conclusão da sexta etapa 5212, a porção do pré-operatório do procedimento de segmentectomia do pulmão é concluído e a porção operatória se inicia.
[00267] Nasétima etapa 5214, o pulmão do paciente que está sendo operado é retraído (enquanto a ventilação é chaveada para o pulmão contralateral). O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir a partir dos dados de ventilador que o pulmão do paciente foi retraído, por exemplo. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que a porção operatória do procedimento se iniciou quando ele pode comparar a detecção do colapso do pulmão do paciente nas etapas esperadas do procedimento (que podem ser acessadas ou recuperadas anteriormente) e assim determinar que o retraimento do pulmão é a primeira etapa operatória nesse procedimento específico.
[00268] Na oitava etapa 5216, o dispositivo de imageamento médico (por exemplo, um dispositivo de visualização) é inserido e o vídeo a partir do dispositivo de imageamento médico é iniciado. O controlador cirúrgico central 106, 206 recebe os dados do dispositivo de imageamento médico (isto é, os dados de vídeo ou imagens) através de sua conexão com o dispositivo de imageamento médico. Após o recebimento dos dados do dispositivo de imageamento médico, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar que a porção do procedimento cirúrgico laparoscópico se iniciou. Adicionalmente, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar que o procedimento específico sendo realizado é uma segmentectomia, em vez de uma lobectomia (note que um procedimento de cunha já foi descartado pelo controlador cirúrgico central 106, 206 com base nos dados recebidos na segunda etapa 5204 do procedimento). Os dados do dispositivo de imageamento médico 124 (Figura 2) podem ser utilizados para determinar informações contextuais sobre o tipo de procedimento sendo realizado em um número de maneiras diferentes, incluindo mediante a determinação do ângulo no qual o dispositivo de imageamento médico é orientado em relação à visualização da anatomia do paciente, monitorar o número ou dispositivos de imageamento médicos sendo utilizados (isto é, que são ativados e pareados com o centro cirúrgico 106, 206), e monitorar os tipos de dispositivos de visualização utilizados. Por exemplo, uma técnica para realizar uma lobectomia VATS coloca a câmera no canto anterior inferior da cavidade torácica do paciente acima do diafragma, enquanto uma técnica para executar uma segmentectomia VATS coloca a câmera em uma posição intercostal anterior em relação à fissura do segmento. Com o uso de técnicas padrão de reconhecimento ou de aprendizado de máquina, por exemplo, o sistema de reconhecimento situacional pode ser treinado para reconhecer o posicionamento do dispositivo de imageamento médico de acordo com a visualização da anatomia do paciente. Como outro exemplo, uma técnica para realizar uma lobectomia VATS utiliza um único dispositivo de imageamento médico, enquanto que outra técnica para executar uma segmentectomia VATS utiliza múltiplas câmeras. Como ainda outro exemplo, uma técnica para executar uma segmentectomia VATS utiliza uma fonte de luz infravermelha (que pode ser acoplada de maneira comunicável ao controlador cirúrgico central como parte do sistema de visualização) para visualizar a fissura do segmento, que não é utilizada em uma lobectomia VATS. Através do rastreamento de qualquer um ou todos dentre esses dados a partir do dispositivo de imageamento médico, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode assim determinar o tipo específico de procedimento cirúrgico sendo realizado e/ou a técnica sendo usada para um tipo específico de procedimento cirúrgico.
[00269] Na nona etapa 5218 do procedimento, a equipe cirúrgica inicia a etapa de dissecção. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está no processo de dissecação para mobilizar o pulmão do paciente porque ele recebe dados do gerador de RF ou ultrassônico que indicam que um instrumento de energia está sendo disparado. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode cruzar os dados recebidos com as etapas recuperadas do procedimento cirúrgico para determinar que um instrumento de energia sendo disparado nesse ponto no processo (isto é, após a conclusão das etapas anteriormente discutidas do procedimento) corresponde à etapa de dissecção. Em certos casos, o instrumento de energia pode ser uma ferramenta de energia montada em um braço robótico de um sistema cirúrgico robótico.
[00270] Na décima etapa 5220 do procedimento, a equipe cirúrgica prossegue até a etapa de ligação. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está ligando as artérias e veias porque ele recebe os dados do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico indicando que o instrumento está sendo disparado. De modo similar à etapa anterior, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode derivar essa inferência ao cruzar os dados de recepção do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico com as etapas recuperadas no processo. Em certos casos, o instrumento cirúrgico pode ser uma ferramenta cirúrgico montado em um braço robótico de um sistema cirúrgico robótico.
[00271] Na décima primeira etapa 5222, a porção de segmentectomia do procedimento é realizada. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o cirurgião está transeccionando o parênquima com base nos dados do instrumento de grampeamento e corte cirúrgico, incluindo os dados de seu cartucho. Os dados do cartucho podem corresponder ao tamanho ou tipo de grampo sendo disparo pelo instrumento, por exemplo. Como diferentes tipos de grampos são utilizados para diferentes tipos de tecidos, os dados do cartucho podem dessa forma indicar o tipo de tecido que está sendo grampeado e/ou transectado. Neste caso, o tipo de grampo que é disparado é utilizado para a parênquima (ou outros tipos similares de tecido), que permite que o controlador cirúrgico central 106, 206 infira qual porção de segmentectomia do procedimento está sendo realizada.
[00272] Na décima segunda etapa 5224, a etapa de dissecção do nó é então realizada. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que a equipe cirúrgica está dissecando o nó e realizando um teste de vazamento com base nos dados recebidos do gerador que indica qual instrumento ultrassônico ou de RF está sendo disparado. Para esse procedimento específico, um instrumento de RF ou ultrassônico sendo utilizado depois que o parênquima foi transectado corresponde à etapa de dissecção do nó, que permite que o controlador cirúrgico central 106, 206 faça essa inferência. Deve ser observado que os cirurgiões regularmente alternam entre os instrumentos de grampeamento cirúrgico/corte e os instrumentos de energia cirúrgica (isto é, de RF ou ultrassônica) dependendo da etapa específica no procedimento porque diferentes instrumentos são melhor adaptados para tarefas específicas. Portanto, a sequência específica na qual os instrumentos de corte/grampeamento e os instrumentos de energia cirúrgica são usados pode indicar qual etapa do procedimento o cirurgião está realizada. Além disso, em certos casos, ferramentas robóticas podem ser utilizadas para uma ou mais etapas em um procedimento cirúrgico e/ou Instrumentos cirúrgico de mão podem ser utilizados para uma ou mais etapas no procedimento cirúrgico. O cirurgião pode alternar entre ferramentas robóticas e instrumentos cirúrgicos de mão e/ou pode usar os dispositivos simultaneamente, por exemplo. Após a conclusão da décima segunda etapa 5224, as incisões são fechadas e a porção do pós-operatório do processo se inicia.
[00273] Na décima terceira etapa 5226, a anestesia do paciente é revertida. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode inferir que o paciente está emergindo da anestesia com base nos dados de ventilador (isto é, a frequência respiratória do paciente começa a aumentar), por exemplo.
[00274] Finalmente, na décima quarta etapa 5228 é que o pessoal médico remove os vários dispositivos de monitoramento de paciente do paciente. O controlador cirúrgico central 106, 206 pode, dessa forma, inferir que o paciente está sendo transferido para uma sala de recuperação quando o controlador central perde os dados de ECG, pressão sanguínea e outros dados dos dispositivos de monitoramento de paciente. Como pode ser visto a partir da descrição deste procedimento ilustrativo, o controlador cirúrgico central 106, 206 pode determinar ou inferir quando cada etapa de um dado procedimento cirúrgico está ocorrendo de acordo com os dados recebidos das várias fontes de dados que estão comunicavelmente acopladas ao controlador cirúrgico central 106, 206.
[00275] Consciência situacional é adicionalmente descrito no pedido de patente provisório US nº 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM, depositado em 28 de dezembro de 2017, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. Em certos casos, a operação de um sistema cirúrgico robótico, incluindo os vários sistemas cirúrgicos robóticos aqui divulgados, por exemplo, pode ser controlada pelo controlador central 106, 206 com base em sua percepção situacional e/ou retroinformação dos componentes da mesma e/ou com base nas informações da nuvem 102.
[00276] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados:
[00277] Exemplo 1: Um sistema de segurança baseado em nuvem para uma rede de dados médicos, sendo que o sistema de segurança compreende: pelo menos um processador; pelo menos uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador; uma interface de entrada/saída configurada para acessar dados de uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo a pelo menos um instrumento cirúrgico; e uma base de dados que reside na pelo menos uma memória e configurada para armazenar os dados; sendo que a pelo menos uma memória armazena instruções executáveis pelo ao menos um processador para: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[00278] Exemplo 2:0O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com o Exemplo 1, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido.
[00279] Exemplo 3:0O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 1 a 2, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus.
[00280] Exemplo 4:0O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 1 a 3, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
[00281] Exemplo 5:0O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 1 a 4, sendo que pelo menos um processador é adicionalmente programado para impedir que o primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
[00282] Exemplo 6:0O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com os Exemplos de 1 a 5, sendo que pelo menos um processador é adicionalmente configurado para: analisar dados de alerta associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
[00283] Exemplo ?7:O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 1 a 6, sendo que a pelo menos uma característica comum compreende um fabricante comum entre o primeiro dispositivo médico e o segundo dispositivo médico.
[00284] Exemplo 8:O sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 1 a 7, sendo que a pelo menos uma característica comum compreende um primeiro parâmetro de identificação do primeiro dispositivo médico e um segundo parâmetro de identificação do segundo dispositivo médico, ambos em uma faixa inválida.
[00285] Exemplo 9: Um método de um sistema de segurança baseado em nuvem de uma rede de dados médicos para melhorar a segurança e a autenticação da rede de dados médicos, sendo que a rede de dados médicos compreende adicionalmente uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo ao sistema de segurança baseado em nuvem e a pelo menos um instrumento cirúrgico, sendo que o método compreende: identificar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativos a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[00286] Exemplo 10: O método, de acordo com o Exemplo 9, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido.
[00287] Exemplo 11: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 10, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus.
[00288] Exemplo 12: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 11, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
[00289] “Exemplo 13: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 12, sendo que compreende adicionalmente o impedimento de que primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
[00290] Exemplo 14: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 13, sendo que compreende adicionalmente a análise de dados de alerta associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
[00291] Exemplo 15: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 14, sendo que a pelo menos uma característica comum compreende um fabricante comum entre o primeiro dispositivo médico e o segundo dispositivo médico.
[00292] Exemplo 16: O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 9 a 15, sendo que a pelo menos uma característica comum compreende um primeiro parâmetro de identificação do primeiro dispositivo médico e um segundo parâmetro de identificação do segundo dispositivo médico, ambos em uma faixa inválida.
[00293] Exemplo 17: Uma mídia não transitória legível por computador que compreende instruções que, quando executadas por um processador de um sistema de segurança baseado em nuvem de uma rede de dados médicos, fazem com que o processador execute operações que compreendem: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
[00294] “Exemplo 18: A mídia não transitória legível por computador, de acordo com o Exemplo 17, sendo que a identificação da primeira ameaça de segurança compreende a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido, a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus ou a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
[00295] “Exemplo 19: A mídia não transitória legível por computador, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 17 a 18, sendo que as operações compreendem adicionalmente o impedimento de que o primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
[00296] Exemplo 20: Mídia não transitória legível por computador, de acordo com qualquer um dos Exemplos de 17 a 19, sendo que as operações compreendem adicionalmente: analisar dados de alerta associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
[00297] Embora várias formas tenham sido ilustradas e descritas, não é intenção do requerente restringir ou limitar o escopo das reivindicações anexadas a tal detalhe. Numerosas modificações, variações, alterações, substituições, combinações e equivalentes destas formas podem ser implementadas e ocorrerão aos versados na técnica sem se que afaste do escopo da presente divulgação. Além disso, a estrutura de cada elemento associado com a forma pode ser alternativamente descrita como um meio para fornecer a função realizada pelo elemento. Além disso, onde forem divulgados materiais para determinados componentes, outros materiais podem ser usados. Deve-se compreender, portanto, que a descrição precedente e as reivindicações em anexo pretendem cobrir todas essas modificações, combinações e variações abrangidas pelo escopo das modalidades apresentadas. As reivindicações em anexo se destinam a cobrir todas essas modificações, variações, alterações, substituições, modificações e equivalentes.
[00298] A descrição detalhada precedente apresentou várias formas dos dispositivos e/ou processos por meio do uso de diagramas de blocos, fluxogramas e/ou exemplos. Embora esses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos contenham uma ou mais funções e/ou operações, será compreendido pelos versados na técnica que cada função e/ou operação dentro desses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos pode ser implementada, individual e/ou coletivamente, através de uma ampla gama de hardware, software, firmware ou praticamente qualquer combinação destes. Os versados na técnica reconhecerão, contudo, que alguns aspectos dos aspectos aqui divulgados, no todo ou em parte, podem ser implementados de modo equivalente em circuitos integrados, como um ou mais programas de computador executados em um ou mais computadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais sistemas de computador), como um ou mais programas executados em um ou mais processadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais microprocessadores), como firmware, ou virtualmente como qualquer combinação dos mesmos, e que projetar o conjunto de circuitos e/ou escrever o código para o software e firmware estaria dentro do âmbito de prática do versado na técnica, à luz desta divulgação. Além disso, os versados na técnica entenderão que os mecanismos do assunto aqui descrito podem ser distribuídos como um ou mais produtos de programa em uma variedade de formas e que uma forma ilustratikxra do assunto aqui descrito é aplicável independentemente do tipo específico de meio de transmissão de sinais utilizado para efetivamente realizar a distribuição.
[00299] As instruções usadas para programar a lógica para executar vários aspectos divulgados podem ser armazenadas em uma memória no sistema, como memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM), cache, memória flash ou outro armazenamento. Além disso, as instruções podem ser distribuídas através de uma rede ou por meio de outras mídias legíveis por computador. Dessa forma uma mídia legível por máquina pode incluir qualquer mecanismo para armazenar ou transmitir informações em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador), mas não se limita a, disquetes, discos ópticos, disco compacto de memória só de leitura (CD-ROMs), e discos óptico-dínamos discos, memória só de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), memória só de leitura programável apagável (EPROM), memória só de leitura programável apagável eletricamente (EEPROM), cartões magnéticos ou ópticos, memória flash, ou uma mídia tangível de armazenamento legíveis por máquina usada na transmissão de informações pela Internet através de um cabo elétrico, óptico, acústico ou outras formas de sinais de propagados (por exemplo, ondas portadoras, sinall de infravermelho, sinais digitais, etc). Consequentemente, a mídia não transitória legível por computador inclui qualquer tipo de mídia legível por máquina adequada para armazenar ou transmitir instruções ou informações eletrônicas em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador).
[00300] “Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "circuito de controle" pode se referir a, por exemplo, um conjunto de circuitos com fio, circuitos programáveis (por exemplo, um processador de computador que compreende um ou mais núcleos de processamento de instrução individuais, unidade de processamento, processador, — microcontrolador, unidade do microcontrolador, controlador, processador de sinal digital (DSP), dispositivo lógico programável (PLD), matriz lógica programável (PLA), ou arranjo de portas programável em campo (FPGA)), circuitos de máquinas de estado, firmware que armazena instruções executadas pelo circuito programável, e qualquer combinação dos mesmos.
O circuito de controle pode, coletiva ou individualmente, ser incorporado como circuito elétrico que é parte de um sistema maior, por exemplo, um circuito integrado (IC), um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um sistema on-chip (SoC), computadores desktop, computadores laptop, computadores tablet, servidores, fones inteligentes, etc.
Consequentemente, como usado na presente invenção, "circuito de controle" inclui, mas não se limita a, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito elétrico discreto, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito integrado, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito integrado para aplicação específica, circuitos elétricos que formem um dispositivo de computação para finalidades gerais configurado por um programa de computador (por exemplo, um computador para finalidades gerais configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute processos e/ou dispositivos aqui descritos, ou um microprocessador configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute os processos e/ou dispositivos aqui descritos), circuitos elétricos que formem um dispositivo de memória (por exemplo, formas de memória de acesso aleatório), e/ou circuitos elétricos que formem um dispositivo de comunicações (por exemplo, um modem, chave de comunicação, ou equipamento óptico- elétrico). Os versados na técnica reconhecerão que o assunto aqui descrito pode ser implementado de modo analógico ou digital, ou em alguma combinação destes.
[00301] “Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "lógico" pode se referir a um aplicativo, software, firmware e/ou circuito configurado para executar qualquer das operações anteriormente mencionadas. O software pode ser incorporado como um pacote de software, um código, instruções, conjuntos de instruções e/ou dados registados na mídia de armazenamento não transitório legível por computador. O firmware pode ser incorporado como código, instruções ou conjuntos de instruções e/ou dados que são codificados rigidamente (por exemplo, não voláteis) em dispositivos de memória.
[00302] “Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, os termos "componente", "sistema", "módulo" e similares podem se referir a uma entidade relacionada a computador, seja hardware, uma combinação de hardware e software, software ou software em execução.
[00303] “Como aqui usado em um aspecto na presente invenção, um "algoritmo" se refere à sequência autoconsistente de etapas que levam ao resultado desejado, onde uma "etapa" se refere à manipulação de quantidades físicas e/ou estados lógicos que podem, embora não necessariamente precisem, assumir a forma de sinais elétricos ou magnéticos que possam ser armazenados, transferidos, combinados, comparados e manipulados de qualquer outra forma. É uso comum chamar esses sinais de bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números ou congêneres. Esses termos e termos similares podem estar associados às grandezas físicas apropriadas e são identificações meramente convenientes aplicadas a essas quantidades e/ou estados.
[00304] Uma rede pode incluir uma rede comutada de pacotes. Os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações de rede comutada de pacotes selecionado. Um protocolo de comunicações exemplificador pode incluir um protocolo de comunicações Ethernet que pode ser capaz de permitir a comunicação com o uso de um protocolo de controle de transmissão/protocolo de Internet (TCP/IP). O protocolo Ethernet pode se conformar ou ser compatível com o padrão Ethernet publicado pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) intitulado "EEE 802.3 Standard", publicado em dezembro de 2008 e/ou versões posteriores deste padrão. Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações X.25. O protocolo de comunicações X.25 pode se conformar ou ser compatível! com um padrão promulgado pelo International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T). Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações frame-relay. O protocolo de comunicações frame-relay pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) e/ou the American National Standards Institute (ANSI). Alternativamente ou adicionalmente, os transceptores podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicação ATM ("asynchronous transfer mode", modo de transferência assíncrono). O protocolo de comunicação ATM pode se conformar ou ser compatível com um padrão ATM publicado pelo fórum ATM intitulado "ATM-MPLS Network Interworking 2.0" publicado em agosto de 2001, e/ou versões posteriores desse padrão. Obviamente, protocolos de comunicação de rede orientados por conexão diferentes e/ou pós-desenvolvidos são igualmente contemplados na presente invenção.
[00305] Salvo afirmação expressa em contrário, conforme fica evidente a partir da divulgação precedente, é entendido que, ao longo da divulgação precedente, as discussões que usam termos como "processamento", ou "computação", ou "cálculo", ou "determinação", ou "exibição", ou similares, se referem à ação e aos processos de um computador, ou dispositivo de computação eletrônica similar, que manipule e transforme os dados representados sob a forma de grandezas físicas (eletrônicas) nos registros e nas memórias do computador em outros dados representados de modo similar sob a forma de grandezas físicas nas memórias ou nos registros do computador, ou em outros dispositivos similares de armazenamento, transmissão ou exibição de informações.
[00306] Um ou mais componentes podem ser chamados na presente invenção de "configurado para", "configurável para", "operável/operacional para", "adaptado/adaptável para", "capaz de", "conformável/conformado para", etc. Os versados na técnica reconhecerão que "configurado para" pode, de modo geral, abranger componentes em estado ativo e/ou componentes em estado inativo e/ou componentes em estado de espera, exceto quando o contexto determinar o contrário.
[00307] Os termos "proximal" e "distal" são usados na presente invenção com referência a um médico que manipula a porção de empunhadura do instrumento cirúrgico. O termo "proximal" se refere à porção mais próxima ao médico, e o termo "distal" se refere à porção situada na direção oposta ao médico. Também será entendido que, por uma questão de conveniência e clareza, termos espaciais como "vertical", "horizontal", "para cima" e "para baixo" podem ser usados na presente invenção com relação aos desenhos. Entretanto, instrumentos cirúrgicos podem ser usados em muitas orientações e posições, e esses termos não se destinam a ser limitadores e/ou absolutos.
[00308] As pessoas versadas na técnica reconhecerão que, em geral, os termos usados aqui, e principalmente nas reivindicações em anexo (por exemplo, corpos das reivindicações em anexo) destinam-se geralmente como termos "abertos" (por exemplo, o termo "incluindo" deve ser interpretado como "incluindo, mas não se limitando a", o termo "tendo" deve ser interpretado como "tendo, ao menos", o termo "inclui" deve ser interpretado como "inclui, mas não se limita a", etc.). Será ainda entendido pelos versados na técnica que, quando um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for pretendido, tal intenção será expressamente mencionada na reivindicação e, na ausência de tal menção, nenhuma intenção estará presente. Por exemplo, como uma ajuda para a compreensão, as seguintes reivindicações em anexo podem conter o uso das frases introdutórias "ao menos um" e "um ou mais" para introduzir menções de reivindicação. Entretanto, o uso de tais frases não deve ser interpretado como implicando que a introdução de uma menção da reivindicação pelos artigos indefinidos "um, uns" ou "uma, umas" limita qualquer reivindicação específica contendo a menção da reivindicação introduzida a reivindicações que contêm apenas uma tal menção, mesmo quando a mesma reivindicação inclui as frases introdutórias "um ou mais" ou "ao menos um" e artigos indefinidos, como "um, uns" ou "uma, umas" (por exemplo, "um, uns" e/ou "uma, umas" deve tipicamente ser interpretado como significando "ao menos um" ou "um ou mais"); o mesmo vale para o uso de artigos definidos usados para introduzir as menções de reivindicação.
[00309] Além disso, mesmo se um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for explicitamente mencionado, os versados na técnica reconhecerão que essa menção precisa ser tipicamente interpretada como significando ao menos o número mencionado (por exemplo, a mera menção de "duas menções", sem outros modificadores, tipicamente significa ao menos duas menções, ou duas ou mais menções). Além disso, em casos onde é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B e C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem ao menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Em casos nos quais é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B ou C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem pelo menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Será adicionalmente entendido pelos versados na técnica que tipicamente uma palavra e/ou uma frase disjuntiva apresentando dois ou mais termos alternativos, quer na descrição, nas reivindicações ou nos desenhos, deve ser entendida como contemplando a possibilidade de incluir um dos termos, qualquer um dos termos ou ambos os termos, exceto quando o contexto determinar indicar algo diferente. Por exemplo, a frase "A ou B" será tipicamente entendida como incluindo as possibilidades de "A" ou "B"ou"AeB".
[00310] Com respeito às reivindicações em anexo, os versados na técnica entenderão que as operações mencionadas nas mesmas podem, de modo geral, ser executadas em qualquer ordem. Além disso, embora vários diagramas de fluxos operacionais sejam apresentados em uma ou mais sequências, deve-se compreender que as várias operações podem ser executadas em outras ordens diferentes daquelas que estão ilustradas, ou podem ser executadas simultaneamente. Exemplos dessas ordenações alternativas podem incluir ordenações — sobrepostas, intercaladas, interrompidas, reordenadas, incrementais, preparatórias, suplementares, simultâneas, inversas ou outras ordenações variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário. Ademais, termos como "responsivo a", "relacionado a" ou outros particípios adjetivos não pretendem de modo geral excluir essas variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário.
[00311] Vale notar que qualquer referência a "um (1) aspecto", "um aspecto", "uma exemplificação" ou "uma (1) exemplificação", e similares significa que um determinado recurso, estrutura ou característica descrito em conexão com o aspecto está incluído em ao menos um aspecto. Dessa forma, o uso de expressões como "em um (1) aspecto", "em um aspecto", "em uma exemplificação", "em uma (1) exemplificação", em vários locais ao longo deste relatório descritivo não se refere necessariamente ao mesmo aspecto. Além disso, os recursos, estruturas ou características específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em um ou mais aspectos.
[00312] Qualquer pedido de patente, patente, publicação não de patente ou outro material de descrição mencionado neste relatório descritivo e/ou mencionado em qualquer folha de dados de pedido está aqui incorporado a título de referência, até o ponto em que os materiais incorporados não são inconsistentes com isso. Desse modo, e na medida do necessário, a divulgação como explicitamente aqui apresentada substitui qualquer material conflitante incorporado à presente invenção a título de referência. Qualquer material, ou porção do mesmo, tido como aqui incorporado a título de referência, mas que entre em conflito com as definições, declarações, ou outros materiais de divulgação existentes aqui apresentados estará aqui incorporado apenas até o ponto em que não haja conflito entre o material incorporado e o material de divulgação existente.
[00313] Em resumo, foram descritos numerosos benefícios que resultam do emprego dos conceitos descritos no presente documento. A descrição anteriormente mencionada de uma ou mais modalidades foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pretende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa divulgada.
Modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima.
Uma ou mais modalidades foram escolhidas e descritas com a finalidade de ilustrar os princípios e a aplicação prática para, assim, permitir que o versado na técnica use as várias modalidades e com várias modificações, conforme sejam convenientes ao uso específico contemplado.
Pretende-se que as reivindicações apresentadas em anexo definam o escopo global.
Claims (20)
1. Sistema de segurança baseado em nuvem para uma rede de dados médicos, caracterizado por compreender: pelo menos um processador; pelo menos uma memória acoplada de modo comunicativo ao processador; uma interface de entrada/saída configurada para acessar dados de uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo a pelo menos um instrumento cirúrgico; e uma base de dados que reside na pelo menos uma memória e configurada para armazenar os dados.
sendo que a pelo menos uma memória armazena instruções executáveis pelo ao menos um processador para: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
2. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido.
3. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus.
4. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
5. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um processador ser adicionalmente programado para impedir que o primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
6. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um processador ser adicionalmente configurado para: analisar dados de alertar associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
7. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma característica comum compreender um fabricante comum entre o primeiro dispositivo médico e o segundo dispositivo médico.
8. Sistema de segurança baseado em nuvem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma característica comum compreender um primeiro parâmetro de identificação do primeiro dispositivo médico e um segundo parâmetro de identificação do segundo dispositivo médico, ambos em uma faixa inválida.
9. Método de um sistema de segurança baseado em nuvem de uma rede de dados médicos para melhorar a segurança e a autenticação da rede de dados médicos, sendo que a rede de dados médicos compreende adicionalmente uma pluralidade de controladores médicos centrais, cada um acoplado de modo comunicativo ao sistema de segurança baseado em nuvem e a pelo menos um instrumento cirúrgico, caracterizado por compreender: identificar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer, por meio do sistema de segurança baseado em nuvem, um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus.
12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente o impedimento de que primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente: analisar dados de alerta associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
15. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a pelo menos uma característica comum compreender um fabricante comum entre o primeiro dispositivo médico e o segundo dispositivo médico.
16. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a pelo menos uma característica comum compreender um primeiro parâmetro de identificação do primeiro dispositivo médico e um segundo parâmetro de identificação do segundo dispositivo médico, ambos em uma faixa inválida.
17. Mídia não transitória legível por computador, caracterizada por compreender instruções que, quando executadas por um processador de um sistema de segurança baseado em nuvem de uma rede de dados médicos, fazem com que o processador execute operações que compreendem: identificar uma primeira ameaça de segurança por um primeiro instrumento médico acoplado de modo comunicativo a um primeiro controlador médico central localizado em um primeiro posto médico; determinar que uma segunda ameaça de segurança está presente em um segundo controlador médico central localizado em um segundo posto médico, com base em pelo menos uma característica comum entre o primeiro instrumento médico e um segundo instrumento médico acoplado de modo comunicativo ao segundo controlador médico central; e fornecer um alerta para o segundo posto médico sobre a segunda ameaça de segurança.
18. Mídia não transitória legível por computador, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por a identificação da primeira ameaça de segurança compreender a determinação de que um parâmetro de identificação do primeiro instrumento médico é inválido, a detecção de que o primeiro instrumento médico está transmitindo um vírus ou a determinação de que o primeiro instrumento médico falha em um protocolo de autenticação.
19. Mídia não transitória legível por computador, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por as operações compreenderem adicionalmente o impedimento de que o primeiro instrumento médico opere com o primeiro controlador médico central e cada outro controlador médico central no primeiro posto médico.
20. Mídia não transitória legível por computador, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por as operações compreenderem adicionalmente: analisar dados de alerta associados ao primeiro posto médico em resposta à identificação da primeira ameaça de segurança; determinar uma irregularidade com os dados de alerta associados ao primeiro posto médico em comparação com os dados de alerta associados a outros postos médicos; e determinar um procedimento de segurança revisado para o primeiro posto médico em resposta à irregularidade determinada.
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