CN109996507A - 具有手术器械磨损跟踪的远程操作手术系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种手术方法，其包含：在计算机可读存储设备中提供信息结构，该信息结构将使用手术器械执行的至少一个手术活动中的外科医生技术水平的指示与在具有所示技术水平的外科医生使用手术器械执行至少一个手术活动期间使用的手术器械的手术器械致动器安全状态相关联；在外科医生执行手术程序期间跟踪手术器械的手术器械致动器状态；以及在外科医生使用手术器械执行至少一个手术活动期间，将手术器械的手术器械致动器状态转换到手术器械安全状态。

Description

具有手术器械磨损跟踪的远程操作手术系统
优先权要求
本申请要求于2016年11月11日提交的美国专利申请No.62/421,083的优先权的权益，该申请通过引用整体并入本文。
版权声明
本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的资料。版权所有者不反对任何人对专利文件或专利公开内容进行拓制，因为它出现在专利和商标局专利资料档或记录中，但在其他方面保留所有版权。
技术领域
本发明方面与手术期间使用的医疗设备相关联。更具体地，方面与手术器械磨损跟踪相关联。
背景技术
外科医生通常在执行手术程序之前进行广泛的研究。传统上，外科医生仅限于研究通用的解剖模型，例如照片或绘图。最近，各种术前诊断程序(例如，X射线、CT、MRI等)使得患者特异性解剖信息可用。
在一些情况下，期望为外科医生提供额外的相关解剖和手术程序信息。在一个方面，期望为对特定患者的手术做规划的外科医生提供对该特定患者执行的早期手术程序的手术部位视频记录。在另一方面，期望为外科医生提供对其他患者执行的与针对特定患者所规划的手术程序类似的手术程序的一个或多个手术视频记录。在一个方面，期望在外科医生进行特定手术程序之前向外科医生提供这样的信息。而且，在另一方面，可能期望在术中向外科医生提供该信息。
在一个方面，期望配置视频数据库，该视频数据库包括各类患者经历的各种程序的术中手术部位视频记录。在一个方面，期望将能够进行视频记录的医疗设备配置为还包括输入，该输入使得使用该医疗设备的外科医生能够在记录时实时地对视频记录进行高亮和注释。在一个方面，期望将基于计算机的图案匹配算法配置为搜索视频数据库的各个记录、标识相关视频记录并向外科医生提供用于特定手术程序的这种相关信息。
发明内容
以下发明内容介绍了本发明主题的某些方面，以便提供基本的理解。该发明内容不是对本发明主题的广泛概述，并且不旨在标识关键或重要元素或描绘本发明主题的范围。尽管该发明内容包含与本发明主题的各个方面和实施例相关的信息，但是其唯一目的是以一般形式提出一些方面和实施例作为下面更详细描述的序言。
一种与远程操作手术系统一起使用的手术方法，该手术系统包括手术器械和手术器械致动器。在计算机可读存储设备中提供将手术器械标识符与标识的手术器械的剩余使用寿命的指示相关联的第一信息结构。在计算机可读存储设备中的第二信息结构中提供将手术器械磨损致动状态(wear-down actuation state)与手术器械寿命减少量相关联的第二信息结构。在手术程序的执行期间跟踪标识的手术器械的手术器械致动器状态。响应于在手术程序的执行期间跟踪的手术器械致动器状态匹配手术器械磨损致动状态，通过第二信息结构中的手术器械寿命减少量减少第一信息结构中的标识的手术器械的剩余使用寿命的指示。
附图说明
图1是微创远程操作手术系统的平面图。
图2是外科医生的控制台的透视图。
图3是电子推车的透视图。
图4是远程操作手术系统的示意图。
图5是患者侧推车的透视图。
图6A是手术器械的正视图。
图6B是表示根据一些实施例的与器械相关联的RFID跟踪设备的说明图。
图7是器械操纵器的透视图。
图8是手术规划工具的示意图。
图9是使用手术规划工具的方法的流程图。
图10是表示根据一些实施例的计算机可读存储设备中的存储图谱的说明图。
图11是表示根据一些实施例的包括在存储设备中的图谱内的第七信息结构的示例实例的说明图，第七信息结构将来自个别手术的所记录的视频图像与对应的手术器械致动器状态信息相关联。
图12A-12C是示出根据一些实施例的示例手术器械和致动器组件的说明图，其中手术器械以三种不同的示例操作状态示出。
图13是表示根据一些实施例的存储在计算机可读存储设备中的图谱的第八信息结构的示例实例的说明图。
图14是表示根据一些实施例的用于配置处理器以确定在手术程序期间引发的手术器械磨损的过程的说明性流程图。
图15是表示根据一些实施例的消毒室的说明图，该消毒室具有设置在其内部的手术器械。
具体实施方式
说明发明方面、实施例、实施方式或应用的本说明书和附图不应被视为限制性的—权利要求书限定了所保护的发明。在不脱离本说明书和权利要求书的范围的情况下，可进行各种机械、组成、结构、电气和操作改变。在一些情况下，尚未详细示出或描述公知的电路、结构或技术以免模糊本发明。两个或更多个附图中的同样的数字表示相同或类似的元件。
在任何可行的情况下，参考一个实施例、实施方式或应用详细描述的元件可以被包括在未具体示出或描述它们的其他实施例、实施方式或应用中。例如，如果参考一个实施例详细描述了元件而未参考第二实施例描述该元件，仍然可以声称该元件被包括在第二实施例中。因此，为了避免在以下描述中不必要的重复，除非一个或多个元件将使实施例或实施方式失去功能，或者除非两个或更多个元件提供矛盾功能，否则结合一个实施例、实施方式或应用示出和描述的一个或多个元件可以被并入其他实施例、实施方式或方面中，除非另外特别描述。
本发明的各方面主要根据使用由加利福尼亚州森尼维耳市的直观外科手术操作公司(Intuitive Surgical,Inc.of Sunnyvale,California)商业化的达芬奇(da )手术系统(具体地，作为da XiTMHDTM手术系统销售的型号IS4000)的实施方式来描述。然而，知识渊博的人将理解，本文公开的发明方面可以以各种方式(包括机器人和(如果适用的话)非机器人实施例和实施方式)体现和实现。da 手术系统(例如，型号IS4000da XiTM手术系统、型号IS3000da Vinci 手术系统)的实施方案仅仅是示例性的，并且不应视为限制本文公开的发明方面的范围。
根据各个方面，本公开描述了一种手术规划工具，其包括被配置为视频记录手术程序的执行的医疗设备。视频记录能够嵌有各种元数据，例如由医疗人员制作的高亮。另外，视频记录能够用各种元数据(例如，描述视频的某些主题的文本注释、视频记录对应的患者的身份和关于患者的履历或医疗信息等)进行标记。在一个方面，标记的元数据嵌入在视频记录中。
根据其他方面，本公开描述了一种远程操作医疗设备，其包括用于在手术程序期间执行至少一种手术活动的手术器械。手术器械通常具有有限的使用寿命，在此期间它能够可靠地用于执行手术活动。在一些实施例中，寿命被指示为可允许使用手术器械的若干次手术的计数(count)。例如，使用寿命计数为十的器械允许在另外十次手术中使用。相反地，例如，使用寿命计数为五的器械允许在另外五次手术中使用。
不同的手术器械用于执行不同的手术活动。例如，手术刀用于解剖，针用于缝合，并且热源用于烧灼。在手术程序期间使用手术器械来执行其手术活动会给手术器械带来磨损。手术器械磨损累积，从而在数次手术程序过程中使手术器械的效用退化到其不再可靠地用于其活动的程度。例如，在手术刀上的磨损可能涉及手术刀切割边缘的钝化。磨损程度使其不再可靠地使用的手术器械通常被丢弃，或者如果可行的话，被翻新。根据一些实施例，保持手术器械的剩余使用寿命的记录。跟踪在手术程序期间给予手术器械的增量磨损。基于在手术程序期间给予的增量磨损来更新手术器械的剩余使用寿命的记录。
在远程操作手术系统中，可以在手术程序的不同阶段使用不同器械。而且，可以在手术程序的不同阶段以不同的致动器状态使用同一个器械。如本文所使用的，术语“致动器状态”是指响应于从外科医生或其他手术团队成员接收的输入命令，由诸如马达的致动器确定的手术器械的机械布置。
将手术器械致动器状态与手术引导或致动器安全状态信息相关联的视频记录和信息结构能够存档在本地实现的电子医疗记录数据库中或存档在云数据存储服务器上。视频记录能够供感兴趣的卫生保健机构使用。信息结构能够与远程操作医疗设备一起使用，以在手术程序期间提供手术引导并在执行至少一种手术活动期间控制手术器械致动器状态。
卫生保健机构能够使用上述元数据标签，基于外科医生对感兴趣的视频和信息结构关系的技术水平来搜索医疗设备数据库。另外，在一个方面，手术规划工具包括基于计算机的图案匹配和分析算法。在一个方面，图案匹配算法剔除存储在电子医疗记录数据库中的视频，以标识视频记录中的视觉特点与医疗人员制作的相关元数据标签之间的相关性。手术规划工具能够将这些相关性应用于新遇到的解剖结构，并从而帮助医疗人员执行确定患者解剖结构、优选手术方法、疾病状态、潜在并发症等的程序。
在另一方面，模式匹配算法剔除存储在电子医疗记录数据库中的视频，以标识视频记录中的视觉特点之间的相关性，以标识造成器械退化的手术活动。一些常规的手术活动导致可预测的器械退化率，因此，出于功效和安全性原因，器械能够被指定为适合于固定数量的手术使用(称为“寿命”)。例如，对于其预期使用具有“x”个数量的寿命的器械在其必须被翻新或丢弃之前对于其在“x”次手术中的预期使用是合格的。器械的某些不合常规的手术使用能够加速其退化。跟踪各个器械的手术使用。手术规划工具能够将手术活动和器械磨损率之间的相关性应用于各个手术器械以用于库存规划目的，以基于它们各自的剩余寿命确定何时更换或翻新各个手术器械。
微创远程操作手术系统
现在参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同的零件，图1是微创远程操作手术系统10的平面图，微创远程操作手术系统10通常用于对躺在手术台14上的患者12执行微创诊断或手术程序。该系统包括外科医生的控制台16，以在程序期间由外科医生18使用。一个或多个助手20也可以参与该程序。微创远程操作手术系统10还包括患者侧推车22和电子推车24。患者侧推车22能够通过患者12的身体中的微创切口操纵至少一个可移除地联接的手术器械520，同时外科医生18通过外科医生的控制台16查看手术部位。手术部位的图像能够通过内窥镜28(例如立体内窥镜)获得，内窥镜28能够由患者侧推车22操纵以定向内窥镜28。位于电子推车24上的计算机处理器能够用于处理手术部位的图像，以用于随后通过外科医生的控制台16显示给外科医生18。一次使用的手术器械520的数量将通常取决于手术室内的诊断或手术程序和空间约束以及其他因素。如果在程序期间必须更换手术器械520中的一个或多个，则助手20能够从患者侧手推车22移除手术器械520，并且将其更换为来自手术室中的托盘30的另一个手术器械520。
图2是外科医生的控制台16的透视图。外科医生的控制台16包括左眼显示器32和右眼显示器34，以用于向外科医生18呈现手术部位的能够实现深度感知的带坐标的立体视图。控制台16还包括一个或多个控制输入36。被安装以在患者侧推车22(图1中示出)上使用的一个或多个手术器械响应于外科医生18操纵所述一个或多个控制输入36而移动。控制输入36能够提供与其相关联的手术器械520(图1中示出)相同的机械自由度，以向外科医生18提供远程呈现或控制输入36与器械26成一体的感知，以使外科医生具有直接控制器械26的强烈感觉。为此，可以采用位置、力和触觉反馈传感器(未示出)将来自手术器械520的位置、力和触感通过控制输入36传递回到外科医生的手。
外科医生的控制台16通常与患者位于同一房间内，以便外科医生能够直接监控程序，必要时能够实际在场，并且直接对患者侧助手说话而不是通过电话或其他通信媒介。但是，外科医生也能够位于不同的房间、完全不同的建筑物或其他远离患者的位置，从而允许远程手术程序。
图3是电子推车24的透视图。电子推车24能够与内窥镜28联接并且包括计算机处理器以处理捕获的图像以用于随后的显示，例如显示给外科医生的控制台上的外科医生，或者在位于本地和/或远程的另一个合适的显示器上显示。例如，如果使用立体内窥镜，则电子推车24上的计算机处理器能够处理捕获的图像以向外科医生呈现手术部位的带坐标的立体图像。这种坐标能够包括相对图像之间的对准，并且能够包括调整立体内窥镜的立体工作距离。作为另一示例，图像处理能够包括使用先前确定的摄像机校准参数来补偿图像捕获设备的成像误差，例如光学像差。可选地，电子推车中的装备可以集成到外科医生的控制台或患者侧推车中，或者它可以分布在手术室中的各种其他位置。
图4示意性地图示了远程操作手术系统50(例如图1的微创远程操作手术系统10)。外科医生的控制台52(例如图1中的外科医生的控制台16)能够由外科医生用于在微创程序期间控制患者侧推车500(例如图1中的患者侧推车22)。患者侧推车500能够使用诸如立体内窥镜的成像设备来捕获手术部位的图像并将捕获的图像输出到位于电子推车56(例如图1中的电子推车24)上的计算机处理器。计算机处理器通常包括一个或多个数据处理板，规划用于执行存储在计算机处理器的非易失性存储器设备中的计算机可读代码。在一个方面，计算机处理器能够在任何后续显示之前以各种方式处理捕获的图像。例如，计算机处理器能够在经由外科医生的控制台52向外科医生显示组合图像之前用虚拟控制界面覆盖捕获的图像。
附加地或替代地，捕获的图像能够由位于电子推车56外部的计算机处理器进行图像处理。在一个方面，远程操作手术系统50包括类似于位于电子推车56上的计算机处理器的可选计算机处理器58(如虚线所示)，并且患者侧推车500将捕获的图像输出到计算机处理器58，以便在外科医生的控制台52上显示之前进行图像处理。在另一方面，捕获的图像首先由电子推车56上的计算机处理器进行图像处理，并然后在外科医生的控制台52上显示之前由计算机处理器58进行附加的图像处理。远程操作手术系统50能够包括可选的显示器60，如虚线所示。显示器60与位于电子推车56上的计算机处理器联接并与计算机处理器58联接，并且由这些计算机处理器处理的捕获的图像除了显示在外科医生的控制台52的显示器上之外还能够显示在显示器60上。
图5是根据本发明的实施例的微创远程操作手术系统的患者侧推车500的透视图。患者侧推车500包括一个或多个支撑组件510。手术器械操纵器512安装在每个支撑组件510的端部。另外，每个支撑组件510能够可选地包括一个或多个无动力的、可锁定的设置接头，所述设置接头用于相对于接收手术的患者来定位所附接的手术器械操纵器512。如图所示，患者侧推车500搁置在地板上。在另一些实施例中，患者侧推车的操作部分能够安装到墙壁、安装到天花板、安装到同样支撑患者身体522的手术台526或安装到其他手术室装备。此外，虽然患者侧推车500被示出为包括四个手术器械操纵器512，但是可以使用更多或更少的手术器械操纵器512。
功能性微创远程操作手术系统将通常包括视觉系统部分，该视觉系统部分使得远程操作手术系统的用户能够从患者身体522的外部查看手术部位。视觉系统通常包括用于捕获视频图像的摄像机仪器528和用于显示捕获的视频图像的一个或多个视频显示器。在一些手术系统配置中，摄像机仪器528包括将图像从摄像机仪器528的远端传输到患者身体522外部的一个或多个成像传感器(例如，CCD或CMOS传感器)的光学器件。替代地，所述(一个或多个)成像传感器能够定位在摄像机仪器528的远端，并且由所述(一个或多个)传感器产生的信号能够沿着引线或无线传输，以便在所述一个或多个视频显示器上进行处理和显示。视频显示器的一个示例是由加利福尼亚州森尼维耳市的直观外科手术操作公司商业化的手术系统中的外科医生的控制台上的立体显示器。
参考图5，安装到每个手术器械操纵器512的是在患者身体522内的手术部位处操作的手术器械520。每个手术器械操纵器512能够以允许相关联的手术器械以一个或多个机械自由度(例如，所有六个笛卡尔自由度、五个或更少的笛卡尔自由度等)移动的各种形式设置。通常，机械或控制约束限制每个操纵器512使其相关联的手术器械围绕器械上的相对于患者保持静止的运动中心移动，并且该运动中心通常位于器械进入身体的位置处。
在一个方面，通过计算机辅助的远程操作来控制手术器械520。功能性微创远程操作手术系统包括控制输入，该控制输入接收来自远程操作手术系统的用户(例如，外科医生或其他医疗人员)的输入。控制输入与一个或多个计算机控制的远程操作致动器(例如，与手术器械520联接的一个或多个马达)通信。以这种方式，手术器械520响应于医疗人员的控制输入的移动而移动。在一个方面，一个或多个控制输入被包括在外科医生的控制台(例如，图2所示的外科医生的控制台16)中。外科医生能够操纵外科医生的控制台16的控制输入36以操作患者侧推车500的远程操作致动器。由远程操作致动器产生的力经由传动系统机构传递，传动系统机构将力从远程操作致动器传递到手术器械520。
参考图5，在一个方面，手术器械520和插管524可移除地联接到操纵器512，其中手术器械520穿过插管524被插入。操纵器512的一个或多个远程操作致动器使整个手术器械520移动。操纵器512还包括器械滑架530。手术器械520可拆卸地连接到器械滑架530。在一个方面，器械滑架530容纳一个或多个内部的远程操作致动器，所述远程操作致动器提供若干控制器运动，手术器械520将所述若干控制器运动转化为手术器械520上的末端执行器的各种移动。因此，器械滑架530中的远程操作致动器仅移动手术器械520的一个或多个部件而不是整个器械。用以控制整个器械或器械的部件的输入使得由外科医生或其他医疗人员提供给控制输入的输入(“主”命令)被手术器械转化为相应的动作(“从”响应)。
在替代实施例中，器械滑架530不容纳远程操作致动器。能够实现手术器械520的末端执行器的各种移动的远程操作致动器被容纳在远离器械滑架530的位置，例如患者侧推车500上的其他地方。基于线缆的力传递机构等用于将每个远程定位的远程操作致动器的运动传递到位于器械滑架530上的相应的与器械相接的致动器输出。在一些实施例中，手术器械520机械地联接到第一致动器，第一致动器控制手术器械的第一运动，例如纵向(z轴线)旋转。手术器械520机械地联接到第二致动器，第二致动器控制手术器械的第二运动，例如二维(x、y)运动。手术器械520机械地联接到第三致动器，第三致动器控制手术器械的第三运动，例如钳爪末端执行器的打开和关闭。
图6A是手术器械520的侧视图，手术器械520包括由细长管610联接的远侧部分650和近侧控制机构640，细长管610具有细长管中心线轴线611。手术器械520被配置为插入患者体内并用于进行手术或诊断程序。手术器械520的远侧部分650能够提供各种末端执行器654中的任何一种，例如所示的钳子、针驱动器、烧灼设备、切割工具或成像设备(例如，内窥镜或超声探头)等。手术末端执行器654能够包括功能性机械自由度，例如打开或关闭的钳爪或沿着路径平移的刀具。在所示的实施例中，末端执行器654通过腕部652联接到细长管610，腕部652允许末端执行器相对于细长管中心线轴线611定向。手术器械520还能够包含存储(例如，存储在与器械相关联的半导体存储器设备660上)的信息，该信息可以是永久性的或可以由被配置为操作手术器械520的手术系统更新。在一些实施例中，与器械跟踪设备662相关联的半导体存储器设备660与器械520相关联。在一些实施例中，器械跟踪设备662包括射频识别设备(RFID)设备。因此，手术系统可以提供手术器械520与手术系统的一个或多个部件之间的单向或双向信息通信。
图6B是表示根据一些实施例的与器械520相关联的RFID跟踪设备662的说明图。RFID设备662包括存储设备660，存储设备660包括将设备标识符信息666与剩余设备寿命信息668相关联的信息结构664。RFID设备662包括用于无线地发送和接收信息的收发器电路670。RFID设备662包括用于控制存储设备660和收发器670的控制逻辑电路672。
图7是手术器械操纵器512的透视图。器械操纵器512被示出为没有安装手术器械。器械操纵器512包括器械滑架530，手术器械(例如，手术器械520)能够可拆卸地连接到器械滑架530。器械滑架530容纳多个远程操作致动器。在一些实施例中，RFID读取器535布置在器械操纵器512上的一位置，以读取与附接到操纵器512的器械相关联的RFID设备662内的存储设备660的内容。每个远程操作致动器包括致动器输出705。当手术器械安装到器械操纵器512上时，器械近侧控制机构(例如，图6中的近侧控制机构640)的一个或多个器械输入(未示出)与对应的致动器输出705机械地联接。在一个方面，该机械联接是直接的，其中致动器输出705直接接触对应的器械输入。在另一方面，该机械联接通过中间接口(例如，被配置为在器械操纵器512与相关联的手术器械之间提供无菌屏障的盖布的部件)发生。
在一个方面，由对应的远程操作致动器引起的一个或多个器械输入的移动导致手术器械机械自由度的移动。例如，在一个方面，安装在器械操纵器512上的手术器械是手术器械520，如图6所示。参考图6，在一个方面，近侧控制机构640的由对应的远程操作致动器引起的一个或多个器械输入的移动使细长管610(以及所附接的腕部652和末端执行器654)相对于近侧控制机构640围绕细长管中心线轴线611旋转。在另一方面，由对应的远程操作致动器引起的一个或多个器械输入的移动导致腕部652的移动，从而使末端执行器654相对于细长管中心线轴线611定向。在另一方面，由对应的远程操作致动器引起的一个或多个器械输入的移动导致末端执行器654的一个或多个可移动元件(例如，钳爪构件、刀具构件等)的移动。因此，安装到器械操纵器512上的手术器械的各种机械自由度能够通过器械滑架530的远程操作致动器的操作而移动。
对记录的视频进行注释
图8示出了示例手术规划工具800的说明图。在一个方面，手术规划工具800包括与电子医疗设备记录数据库830和器械库存管理系统860进行数据通信的远程操作手术系统850。这里示出的远程操作手术系统850类似于图4中示出的远程操作手术系统850。在一个方面，电子医疗记录数据库830包括在特定医院接受治疗的患者的医疗记录。数据库830和器械库存管理系统860能够在位于医院现场的服务器上实现。包含在数据库830和管理系统860中的医疗记录条目能够通过内联网网络从医院计算机访问。替代地，数据库830和管理系统860能够在位于医院场外的远程服务器上实现，例如，使用若干个云数据存储服务之一。在这种情况下，数据库830和管理系统860的医疗记录条目存储在云服务器上，并且能够利用因特网访问由计算机访问。
在一个方面，使用远程操作手术系统850对第一患者执行手术程序。与远程操作手术系统850相关联的成像设备捕获手术部位的图像并在外科医生的控制台52的显示器上将捕获的图像显示为视频的帧。在一个方面，外科医生的控制台52处的医疗人员使用外科医生的控制台52的输入设备对所显示视频中示出的某个患者解剖结构进行高亮或注释。这种输入设备的一个示例是图2所示的控制输入36，控制输入36联接到光标，光标与覆盖在所显示视频上的图形用户界面一起操作。图形用户界面能够包括QWERTY键盘、诸如鼠标和交互式屏幕显示器的指示设备、触摸屏显示器或用于数据或文本输入的其他装置。因此，医疗人员能够在所显示图像中高亮某个感兴趣的组织或输入文本注释。
在一个方面，手术部位视频另外显示在位于电子推车56上的显示器上。在一个方面，电子推车的显示器是触摸屏用户界面，其可由医疗人员使用以对在图像上示出的患者解剖结构的某些部分进行高亮和注释，该图像被显示以便在电子推车上的显示器上查看。通过触摸在触摸屏用户界面上显示的患者解剖结构的部分，用户能够高亮所显示图像的部分。另外，包括QWERTY键盘的图形界面能够覆盖在所显示图像上。用户能够使用QWERTY键盘输入文本注释。
在一个方面，由与远程操作手术系统850相关联的成像设备捕获的手术部位视频由远程操作手术系统850记录，并且除了实时或接近实时地显示给用户之外还存储在数据库830中。与用户做出的记录视频相关联的高亮和/或注释也能够存储在数据库830中。在一个方面，用户做出的高亮在将其存储在数据库830中之前被嵌入所记录的视频。稍后，能够检索所记录的视频以供查看。在一个方面，所记录的视频的查看器能够选择是否从视图中显示或抑制高光。类似地，与所记录的视频相关联的注释也能够存储在数据库830中。在一个方面，用户做出的注释用于标记所记录的视频，并且能够用于提供作为标识包含在所记录的视频中的主题的手段。例如，一个注释可以描述某种疾病状态的状况。该注释用于标记所记录的视频。稍后，希望查看关于该疾病状态的所记录的程序的人能够使用关键词搜索来定位视频。
检索存储的视频
在一些情况下，期望医疗人员能够查看对给定患者执行的过去手术程序的视频记录。在一个方面，先前经历第一手术程序以治疗医学病症的患者随后需要第二手术程序来治疗相同医学病症的复发或治疗位于第一手术程序的手术部位附近的解剖结构。在一个方面，在手术部位视频记录中捕获第一手术程序的手术部位事件，并且视频记录作为患者的电子医疗记录的一部分存档在数据库830中。在对患者执行第二手术程序之前，医疗人员能够执行数据库830的搜索以定位患者的早期手术程序的视频记录。
在一些情况下，期望规划对患者执行手术程序的医疗人员能够查看对具有与该患者类似的某些特点的人执行的类似手术程序的视频记录。在一个方面，在将每个视频记录存档在数据库830中之前，能够用诸如患者的年龄、性别、体重指数、遗传信息、患者所经历的程序类型等的元数据信息来标记手术程序的手术部位视频记录。在一个方面，用于标记视频记录的元数据信息是从患者当时存在的医疗记录中自动检索的，并且然后用于在将视频记录存档在数据库830中之前标记该视频记录。因此，在对患者执行医疗程序之前，医疗人员能够在数据库830中搜索对与该患者共享某些共有特点的患者执行的类似程序的视频记录。例如，如果医疗人员规划使用远程操作手术系统850对具有升高的体重指数的65岁男性患者执行前列腺切除术，则医疗人员能够在数据库830中搜索使用远程操作手术系统850对其他年龄相近且具有类似地升高的体重指数的男性执行前列腺切除术的手术部位视频记录。
在一个方面，手术程序的视频记录由数据库830传送到可选的个人计算机820(如虚线所示)，并且可供规划执行手术程序的医疗人员查看。附加地或替代地，早期手术程序的视频记录能够由数据库830传送到远程操作手术系统850，并且可供在术前或术中查看。在一个方面，视频记录通过远程操作手术系统850显示在位于外科医生的控制台52上的显示器上。在另一方面，第一手术程序的视频记录显示在位于电子推车56上的显示器上。
基于云的视频数据库
在一个方面，数据库830使用云数据存储服务在远程服务器上实现，并且可由多家卫生保健机构访问。参考图8，如虚线所示，手术规划工具800可选地包括远程操作手术系统850(如虚线所示)和个人计算机840(如虚线所示)。在一个方面，远程操作手术系统850类似于远程操作手术系统850，并且个人计算机840类似于个人计算机820，除了远程操作手术系统850和个人计算机820位于第一卫生保健机构处而远程操作手术系统850和个人计算机840位于第二卫生保健机构处。在一个方面，第一患者需要对医疗状况进行手术治疗，并且在第一卫生保健机构处使用远程操作手术系统850进行手术程序。手术程序的视频记录存档在数据库830中。稍后，第二患者需要对相同医疗状况进行手术治疗，并规划在第二卫生保健机构处使用远程操作手术系统850接受手术治疗。在对第二患者执行手术程序之前，医疗人员通过安全互联网连接访问数据库830并在数据库830中搜索类似程序的手术部位视频记录。在一个方面，治疗第二患者的医疗人员能够从数据库830检索第一患者的手术程序的视频记录，而无需获知第一患者的身份。以这种方式，维持了第一患者的隐私。在一个方面，第一患者的手术程序的视频记录包括由治疗第一患者的医疗人员做出的高亮和/或注释。
基于计算机的图案匹配和分析
手术规划工具800能够包括以计算机可执行代码的形式实现的图案匹配和分析算法。在一个方面，图案匹配和分析算法存储在手术规划工具800的非易失性存储器设备中，并且被配置为分析存档在数据库830中的视频记录。如前所述，存档在数据库830中的每个视频记录能够使用某些元数据信息来标记和/或嵌有某些元数据信息。该元数据信息能够包括患者信息，例如患者年龄、性别以及描述患者的健康史或病史的其他信息。另外，如先前所讨论的，元数据信息能够包括由医疗人员做出的高亮或注释。在一个方面，这些高亮和注释嵌有视频记录并且与视频一起存档在数据库830中。
在一个方面，图案匹配和分析算法包括图像分析部件，该图像分析部件标识在存储在数据库830中的多个视频记录之间共享的形状和颜色的图案。图案匹配和分析算法然后检查与该视频记录子集相关联的标记的元数据，以确定任何单词或短语是否经常与该子集内的视频相关联。通过图案匹配和分析算法执行的这些分析能够用于帮助医疗人员确定患者解剖结构、优选手术方法、疾病状态、潜在并发症等。
使用手术规划工具的方法
图9示出了使用手术规划工具的方法900。在一个方面，手术规划工具类似于图8中的手术规划工具800。在910处，医疗设备接收描述医疗患者的事实或特点，例如患者遭受的医疗状况。医疗设备能够经由位于远程操作手术系统(例如，图1中的远程操作手术系统10或图4中的远程操作手术系统50)上的用户接口，或者替代地，通过类似于图2中的个人计算机820的个人计算机来接收这一事实或情况。在920处，医疗设备使用在910处接收的事实或特点来从医疗设备数据库检索手术程序的至少一个相关视频记录。在930处，医疗设备使用视频记录来确定手术规划信息。在一个方面，手术规划信息包括在所记录的程序中使用的器械类型。在940处，医疗设备向用户显示在930处确定的手术规划信息。
基于手术器械使用观察的手术器械库存管理的方法
图表1标识了根据一些实施例的几个示例手术器械和由常规的手术中使用、不合常规的手术中使用及消毒引起的相应的增量寿命退化。
图表1
在一些实施例中，器械能够被翻新以增加寿命，即额外的手术使用。然而，翻新的器械可能比新器械的寿命更短。在一些实施例中，能够使用手术器械的手术的数量随着器械的使用而变化。不合常规的使用会导致器械更快速地退化。例如，不合常规的使用剪刀器械进行缝合会导致加速退化。此外，器械的消毒可能涉及高温和化学处理，这会导致器械磨损。
图10是表示根据一些实施例的计算机可读存储设备1004中的存储图谱的说明图。存储图谱1002包括指示先前执行的手术程序的实例的第一信息结构1006。第二信息结构1008将手术程序与在手术程序期间执行的手术活动及使用的手术器械相关联。第三信息结构1010将手术活动与手术器械致动状态相关联。第四信息结构1012将常规的手术器械使用—寿命减量与手术器械致动状态相关联。第五信息结构1014将非常规的手术器械使用—寿命减量与手术器械致动状态相关联。第六信息结构1016将手术器械消毒—寿命减量与消毒事件相关联。第七信息结构1018，其将在手术程序期间记录的手术场景的视频图像与在手术程序期间记录的器械致动状态相关联。在一些实施例中，评估各种信息结构1004-1018以产生第八信息结构1020，第八信息结构1020将手术活动与手术器械活动状态和手术器械寿命减量相关联。
图11是表示根据一些实施例的包括在存储设备1004中的图谱1002内的第七信息结构1018的示例实例的说明图，第七信息结构1018将来自个别手术的所记录的视频图像与对应的手术器械致动器状态信息相关联。在一个方面，用于在手术期间在那些解剖结构上操作的且对应于手术器械致动器状态的患者解剖结构和器械的视频图像在手术期间被记录并加时间戳(t1、t2...tn)，以产生手术程序期间的手术活动和相应的手术器械致动器状态的时间顺序记录。时间戳用于在时间上将视频图像与手术器械致动器状态对准。
在手术期间，用户可以用指示对应的手术活动的元数据对视频记录和手术器械致动状态记录进行注释。例如，注释可以包括标记到视频信息和/或手术器械致动状态信息的文字说明、视频记录中的图像的着色或高亮(例如，远程图解(telestration))中的一个或多个或者组合。注释可以被加时间戳以用于在时间上将它们与对应的视频记录信息和对应的所记录的手术器械状态信息对准。
在远程操作手术程序期间，手术活动能够涉及使用至少一个手术器械。在手术活动期间，手术器械在外科医生控制下在一种或多种致动器状态下操作。在一种或多种手术状态下支持手术活动的手术器械的操作会导致器械对其预期使用的功效退化。如下面更全面地解释的，为了保持跟踪功效的这种退化，对指示器械的剩余寿命的记录进行修改，例如，可以响应于器械在手术活动中的使用而对寿命计数进行减量。
图12A-12C是示出根据一些实施例的示例手术器械1202和致动器组件1203的说明图，其中手术器械以三种不同的示例操作状态示出。示例器械1202包括能够在打开状态和关闭状态之间转换的钳爪末端执行器1204以及在其间具有部分打开/部分关闭状态的连续体。示例器械1202还包括两个自由度(2-dof)腕部1206，腕部1206能够在不同的二维(x、y)位置状态之间移动。示例致动器组件1203包括第一致动器1208，在一些实施例中，第一致动器1208包括用于致动钳爪末端执行器1204的钳爪马达(JM)。示例致动器组件1203包括第二致动器1210，在一些实施例中，第二致动器1210包括用于致动腕部1206的腕部马达(WM)。在手术期间，手术器械1202可以在对应于手术程序期间的不同活动的多个致动状态之间转换。如图12A所示，例如，手术程序可涉及第一手术活动，在第一手术活动中，第一致动器1208(JM)将钳爪末端执行器1204设置到完全打开状态，而第二致动器1210(WM)将腕部1206设置到第一位置状态(x1、y1)。如图12B所示，例如，手术程序可涉及第二手术活动，在第二手术活动中，第一致动器1208使钳爪末端执行器1204转换到完全关闭状态，而第二致动器1210将腕部1206转换到第二位置状态(x2、y2)。如图12C所示，例如，手术程序可涉及第三手术活动，在第三手术活动中，第一致动器1208将钳爪末端执行器1104设置成处于部分打开/部分关闭状态，而第二致动器1210将腕部1206转换到第三位置状态(x3、y3)。
图13是表示根据一些实施例的存储在计算机可读存储设备1004中的图谱1002的第八信息结构1020的示例实例1020i的说明图。示例第八信息结构实例1020i将选定的手术程序期间的手术活动与活动期间的可能的手术器械致动器状态相关联。示例第八信息结构实例1020i将可能的手术器械致动器状态与对应的手术器械寿命减量相关联。
示例第八信息结构实例1020i的第一列表示在示例手术程序期间要执行的手术活动A1、A2、A3......AN的列表。信息结构实例1020i的第二列表示在手术活动期间使用的器械I1、I2、I3。第三列表示在对应的手术活动期间会发生的第一可能的手术器械致动状态。第四列表示在对应的手术活动期间会发生的第二可能的手术器械致动状态。参考第三和第四列，第一器械I1能够在两种可能的手术器械致动器(SIA)状态SIA11和SIA12中的任一种下操作。第二器械I2能够仅在一种手术器械致动器状态SIA21下操作。第三器械I3能够在两种可能的手术器械致动器状态SIA31和SIA32中的任一种下操作。第五列表示对应于对应的第一可能的手术器械致动状态的寿命减量。第六列表示对应于对应的第二可能的手术器械致动状态的寿命减量。参照第五和第六列，在第一器械的第一致动器状态SIA11下操作的第一器械I1与第一器械的第一减量计数I1C1相关联，并且在第一器械的第二致动器状态SIA12下操作的第一器械I1与第一器械的第二减量计数I1C2相关联。在第二器械的第一致动器状态SIA21下操作的第二器械I2与第二器械的第一减量计数I2C1相关联，并且在第二器械的第二致动器状态SIA22下操作的第二器械I2与第二器械的第二减量计数I2C2相关联。在第三器械的第一致动器状态SIA31下操作的第三器械I3与第三器械的第一减量计数I3C1相关联，并且在第三器械的第二致动器状态SIA32下操作的第三器械I3与第三器械的第二减量计数I3C2相关联。
应注意，例如，一些手术活动可能涉及使用诸如内窥镜之类的器械，该器械由于其使用而不会磨损或退化。而且，诸如器械I2之类的一些器械仅可在单个常规致动器状态下操作而在替代的第二致动器状态下不可操作，并且因此仅与单一类别的寿命减量相关联。此外，在一些实施例中，与器械致动器状态相关联的寿命减量被确定为能量使用在器械致动器状态期间随时间的函数，并且因此这种器械的寿命减量会根据能量使用而变化。根据一些实施例，使用的能量越多，寿命减量越大。例如，在致动器状态期间以较高速度操作器械会导致比在相同致动器状态下以较低速度操作同一个器械使用更多的能量。
参考图13的示例信息结构实例1020i的第一行，例如，在活动A1期间，第一器械I1能够在第一器械的第一致动状态SIA11下操作，这导致第一器械的剩余寿命668减少第一减量计数I1C1。替代地，在活动A1期间，第一器械I1能够在第一器械的第二致动状态SIA12下操作，这导致第一器械的剩余寿命668减少第二减量计数I1C2。
参考图13的示例信息结构实例1029i的第二行，例如，在手术期间，手术的第一活动A2能够涉及在第二器械的第一致动状态SIA21下操作的第二器械I2，这导致第二器械的剩余寿命668减少第一减量计数I2C1。应注意，在本示例中没有第二器械第二致动状态。参考图13的示例信息结构实例1020i的第N行，例如，在第N个活动AN期间，第三器械I3能够在第三器械的第一致动状态SIA31下操作，这导致第三器械的剩余寿命668减少第一减量计数I3C1。替代地，在活动AN期间，第三器械I3能够在第三器械的第二致动状态SIA32下操作，这导致第三器械的剩余寿命668减少第二减量计数I3C2。
图14是表示根据一些实施例的用于配置处理器58以确定在手术程序期间引发的手术器械磨损的过程1402的说明性流程图。在框1404中，在与电子推车56相关联的计算机处理系统的输入处接收手术器械标识。手术器械标识包括用于标识适于在手术程序中使用的每个单独器械的信息和对应的剩余寿命信息经标识的器械。在框1406中，在与电子推车56相关联的计算机处理系统的输入处接收手术程序的标识。在框1408中，包括在信息结构1008、1010、1012、1014和1016内的图谱1002内的信息用于产生第八信息结构1020的实例，第八信息结构1020将手术活动与手术器械活动状态和手术器械寿命减量相关联。
在执行标识的手术程序期间，框1410跟踪手术器械致动器的操作状态。在判定框1412中，确定当前器械致动器状态是否与与器械的寿命减量相关联的致动器状态匹配。响应于不匹配，控制循环回到框1410并继续跟踪。响应于匹配，框1414基于与匹配的器械致动器状态相关联的寿命减量而对标识的器械的剩余寿命668进行减量。判定框1416确定手术程序是否完成。响应于确定尚未完成手术程序，控制接下来流回到框1410，框1410例如基于其他标识的致动器状态转换信息继续跟踪手术器械致动器状态。响应于确定手术程序完成，框1418使用RFID读取器535从与器械相关联的RFID 662内的存储设备660读取器械标识符信息666和对应的剩余寿命信息668，并将标识的器械的剩余寿命信息发送到库存管理系统860。
例如，假设图14的过程1402是使用图13的示例信息结构实例1020i执行的，则在手术程序的执行期间，框1410跟踪器械I1、I2和I3中的每一个的手术器械致动器的操作状态。在判定框1412中，确定所述三个手术器械致动器中的任何一个或多个的当前器械致动器状态是否与与对应器械的寿命减量相关联的致动器状态匹配。响应于不匹配，控制循环回到框1410并继续跟踪。响应于匹配，框1414基于与匹配的器械致动器状态相关联的寿命减量而对标识的器械的剩余寿命668进行减量。例如，在手术活动A1期间跟踪时，判定框1412确定器械I1的当前致动器状态是否与致动器状态SIA11或SAI21中的任一个匹配。响应于I1和SIA11的致动器状态之间的匹配，I1的寿命668减小I1C1。响应于I1的致动器状态和SIA21之间的匹配，I1的寿命668减小I1C2。控制接下来流到判定框1416，判定框1416确定是否存在要执行的附加手术状态。在本示例中，手术状态A2至AN将在手术状态A1之后执行。因此，控制流回到框1410，框1410例如基于其他标识的致动器状态转变信息继续在手术活动A2至AN期间跟踪手术器械致动器状态。在完成所有手术活动A1至AN之后，框1418配置处理器以将标识的器械的更新的寿命信息发送到库存管理系统860。
图15是表示根据一些实施例的消毒室1502的说明图，消毒室1502具有设置在其内部的手术器械520。手术器械与RFID设备662和存储设备660相关联。在操作中，在下一次手术中使用器械前对器械进行消毒之后，与消毒室1502相关联的RFID读取器535从存储器660读取器械标识符信息666和对应的剩余寿命信息668，以用于传输到库存管理系统860。
尽管已经示出和描述了说明性实施例，但是在前述公开中预期了大范围的修改、改变和替换，并且在一些情况下，可以采用实施例中的一些特征而无需相应地使用其他特征。例如，在一些实施例中，处理器58耦接到诸如存储设备1004的存储器设备，该存储器设备包括可在处理器58上执行的指令集，以使处理器58执行操作。在一些实施例中，操作包括在存储器设备中的第一信息结构中提供将手术器械标识符与标识的手术器械的剩余使用寿命相关联。操作还包括在手术程序的执行期间跟踪标识的手术器械的手术器械致动器状态。操作还包括响应于在手术程序的执行期间跟踪的手术器械致动器状态与手术器械磨损致动状态匹配，使标识的手术器械的相关联的剩余使用寿命减少手术器械寿命减少量。
本领域普通技术人员将认识到许多变化、替代和修改。因此，本公开的范围应仅由随附的权利要求限制，并且权利要求应当以与本文公开的实施例的范围一致的方式广泛地解释。

Claims (10)

1.一种与包括手术器械和手术器械致动器的远程操作手术系统一起使用的手术方法，其包含：
在计算机可读存储设备中的第一信息结构中提供将手术器械标识符与标识的手术器械的剩余使用寿命相关联；
在手术程序的执行期间跟踪所述标识的手术器械的手术器械致动器状态；以及
响应于在所述手术程序的所述执行期间跟踪的手术器械致动器状态匹配手术器械磨损致动状态，使所述标识的手术器械的相关联的剩余使用寿命减少手术器械寿命减少量。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
将跟踪设备与标识的手术工具相关联；
其中在计算机可读存储设备中的所述第一信息结构中提供将手术器械标识符与所述标识的手术器械的剩余使用寿命的指示相关联包括：在所述跟踪设备中提供计算机可读存储设备中的所述信息结构。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
通过网络将减少寿命的指示发送到库存管理系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
在计算机可读存储设备中的第二信息结构中提供所述手术器械磨损致动状态与所述手术器械寿命减少量之间的关联。
5.根据权利要求1所述的方法，
其中在所述计算机可读存储设备中的所述第二信息结构中提供关联包括：提供第一磨损致动状态和第一寿命减少量之间的第一关联并且提供第二磨损第一致动状态和第二寿命减少量之间的第二关联。
6.一种包括手术器械和手术器械致动器的手术系统，其包含：
处理器；
存储器设备，其保持可在所述处理器上执行的指令集，以使所述手术系统执行包含以下项的操作：
在所述存储器设备中的第一信息结构中提供将手术器械标识符与标识的手术器械的剩余使用寿命相关联；
在手术程序的执行期间跟踪所述标识的手术器械的手术器械致动器状态；以及
响应于在所述手术程序的所述执行期间跟踪的手术器械致动器状态匹配手术器械磨损致动状态，使所述标识的手术器械的相关联的剩余使用寿命减少手术器械寿命减少量。
7.根据权利要求6所述的系统，其还包括：
将跟踪设备与标识的手术工具相关联；
其中在所述存储器设备中的所述第一信息结构中提供将手术器械标识符与所述标识的手术器械的剩余使用寿命的指示相关联包括：在所述跟踪设备中提供计算机可读存储设备中的所述信息结构。
8.根据权利要求6所述的系统，其还包括：
通过网络将减少寿命的指示发送到库存管理系统。
9.根据权利要求6所述的系统，其还包括：
在所述存储器设备中的第二信息结构中提供所述手术器械磨损致动状态与所述手术器械寿命减少量之间的关联。
10.根据权利要求6所述的系统，
其中在所述计算机可读存储设备中的所述第二信息结构中提供关联包括提供第一磨损致动状态和第一寿命减少量之间的第一关联并且提供第二磨损第一致动状态和第二寿命减少量之间的第二关联。
CN201780073359.3A 2016-11-11 2017-11-10 具有手术器械磨损跟踪的远程操作手术系统 Active CN109996507B (zh)

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