CN111757710A - 基于情境态势感知的外科装置功能调节 - Google Patents

基于情境态势感知的外科装置功能调节 Download PDF

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F·E·谢尔顿四世
J·L·哈里斯
D·C·耶茨
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Abstract

本发明公开了外科装置和外科系统。外科装置可包括致动器和控制电路，该控制电路被配置成能够基于来自态势感知外科集线器的信号来调节外科装置的一个或多个功能。外科系统可包括屏幕和控制电路，该控制电路被配置成能够在显示器上将推荐的优先级水平传送给临床医生。

Description

基于情境态势感知的外科装置功能调节
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年11月6日提交的标题为“ADJUSTMENT OF A SURGICAL DEVICEFUNCTION BASED ON SITUATIONAL AWARENESS”的美国非临时专利申请序列号16/182,256的权益，该非临时专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求于2018年9月10日提交的标题为“A CONTROL FOR A SURGICAL NETWORK OR SURGICAL NETWORK CONNECTEDDEVICE THAT ADJUSTS ITS FUNCTION BASED ON A SENSED SITUATION OR USAGE”的美国临时专利申请62/729,183的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年6月30日提交的标题为“SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE”的美国临时专利申请62/692,747、2018年6月30日提交的标题为“SMART ENERGY ARCHITECTURE”的美国临时专利申请62/692,748和2018年6月30日提交的标题为“SMART ENERGY DEVICES”的美国临时专利申请62/692,768的优先权，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
本申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年4月19日提交的标题为“METHOD OF HUB COMMUNICATION”的美国临时专利申请62/659,900的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年3月30日提交的标题为“CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS”的美国临时专利申请62/650,898、2018年3月30日提交的标题为“SURGICAL SYSTEMS WITHOPTIMIZED SENSING CAPABILITIES”的美国临时专利申请序列号62/650,887、2018年3月30日提交的标题为“SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/650,882和2018年3月30日提交的标题为“SURGICAL SMOKEEVACUATION SENSING AND CONTROLS”的美国临时专利申请序列号62/650,877的优先权，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
本申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年3月8日提交的标题为“TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,417和2018年3月8日提交的标题为“ESTIMATING STATEOF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,415的优先权，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
本申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341、2017年12月28日提交的标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS”的美国临时专利申请序列号62/611,340和2017年12月28日提交的标题为“ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,339的优先权，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
本公开涉及外科系统和装置。临床信息可在术前、术中和/或术后收集并且/或者存储在各种不同的外科装置中。某些信息可有助于临床医生在术前、术中和/或术后做出一个或多个临床决策。
附图说明
通过参考以下结合如下附图所作的说明可最好地理解本文所述各个方面(有关手术组织和方法)及其进一步的目的和优点。
图1为根据本公开的至少一个方面的计算机实施的交互式外科系统的框图。
图2为根据本公开的至少一个方面的用于在手术室中执行外科手术的外科系统。
图3为根据本公开的至少一个方面的与可视化系统、机器人系统和智能器械配对的外科集线器。
图4为根据本公开的至少一个方面的外科集线器壳体和可滑动地接纳在外科集线器壳体的抽屉中的组合发生器模块的局部透视图。
图5为根据本公开的至少一个方面的具有双极、超声和单极触点以及排烟部件的组合发生器模块的透视图。
图6示出了根据本公开的至少一个方面的用于横向模块化外壳的多个横向对接端口的单个功率总线附接件，该横向模块化外壳被配置成能够接纳多个模块。
图7示出了根据本公开的至少一个方面的被配置成能够接纳多个模块的竖直模块化外壳。
图8示出了根据本公开的至少一个方面的包括模块化通信集线器的外科数据网络，该模块化通信集线器被配置成能够将位于医疗设施的一个或多个手术室中的模块化装置或专用于外科操作的医疗设施中的任何房间连接到云。
图9为根据本公开的至少一个方面的计算机实施的交互式外科系统。
图10示出了根据本公开的至少一个方面的包括耦接到模块化控制塔的多个模块的外科集线器。
图11示出了根据本公开的至少一个方面的通用串行总线(USB)网络集线器装置的一个方面。
图12为根据本公开的至少一个方面的云计算系统的框图，该云计算系统包括耦接到外科集线器的多个智能外科器械，该外科集线器可连接到该云计算系统的云部件。
图13为根据本公开的至少一个方面的云计算系统的功能模块架构。
图14示出了根据本公开的至少一个方面的态势感知(situationally aware)外科系统的图。
图15为根据本公开的至少一个方面的描绘了外科集线器的态势感知的时间轴。
图16为根据本公开的至少一个方面的包括端部执行器和触发器的外科器械的正视图，其中端部执行器闭合的程度由触发器被致动的程度控制。
图17为根据本公开的至少一个方面的描绘了相对于图16的外科器械的触发角度的端部执行器闭合和换能器振幅的两个图表。
图18为根据本公开的至少一个方面的外科手术的示意图，其涉及外科场地中的多个装置(包括组合能量器械、外科缝合器和抽吸/冲洗装置)，并且进一步描绘了组合能量器械的详细正视图和无菌区显示器的详细平面图，该无菌区显示器包括用于调节无菌区中的多个装置的外科功能的触摸屏控件。
图19A描绘了根据本公开的至少一个方面的显示屏，该显示屏包括基于来自态势感知外科集线器的输入给临床医生的推荐。
图19B描绘了根据本公开的至少一个方面的图19A的显示屏，其中基于预期的外科动作和来自态势感知外科集线器的输入以升高的优先级来指示推荐。
图20为根据本公开的至少一个方面的示出了与预测结果相关联的术中数据并且进一步描绘了基于预测结果的对应推荐的框图。
图21为根据本公开的至少一个方面的外科排抽系统的示意图。
图22为根据本公开的至少一个方面的包括外科排抽系统的外科系统的透视图。
图23为根据本公开的至少一个方面的排抽系统的排抽器外壳的示意图。
图24为根据本公开的至少一个方面的描绘了相对于时间的颗粒浓度、风扇速度和能量装置功率的一系列图表。
图25为根据本公开的至少一个方面的超声直通颗粒检测系统。
图26为根据本公开的至少一个方面的超声反射颗粒检测系统。
图27为根据本公开的至少一个方面的使用图26的超声反射颗粒检测系统检测组织表面信息的流程图。
说明书
本专利申请的申请人拥有于2018年11月6日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国专利申请16/182,224，其标题为“SURGICAL NETWORK,INSTRUMENT,ANDCLOUD RESPONSES BASED ON VALIDATION OF RECEIVED DATASET AND AUTHENTICATION OFITS SOURCE AND INTEGRITY”；
·美国专利申请16/182,230，其标题为“SURGICAL SYSTEM FOR PRESENTINGINFORMATION INTERPRETED FROM EXTERNAL DATA”；
·美国专利申请16/182,233，其标题为“MODIFICATION OF SURGICAL SYSTEMSCONTROL PROGRAMS BASED ON MACHINE LEARNING”；
·美国专利申请16/182,239，其标题为“ADJUSTMENT OF DEVICE CONTROLPROGRAMS BASED ON STRATIFIED CONTEXTUAL DATA IN ADDITION TO THE DATA”；
·美国专利申请16/182,243，其标题为“SURGICAL HUB AND MODULAR DEVICERESPONSE ADJUSTMENT BASED ON SITUATIONAL AWARENESS”；
·美国专利申请16/182,248，其标题为“DETECTION AND ESCALATION OFSECURITY RESPONSES OF SURGICAL INSTRUMENTS TO INCREASING SEVERITY THREATS”；
·美国专利申请16/182,251，其标题为“INTERACTIVE SURGICAL SYSTEM”；
·美国专利申请16/182,260，其标题为“AUTOMATED DATA SCALING,ALIGNMENT,AND ORGANIZING BASED ON PREDEFINED PARAMETERS WITHIN SURGICAL NETWORKS”；
·美国专利申请16/182,267，其标题为“SENSING THE PATIENT POSITION ANDCONTACT UTILIZING THE MONO-POLAR RETURN PAD ELECTRODE TO PROVIDE SITUATIONALAWARENESS TO A SURGICAL NETWORK”；
·美国专利申请16/182,249，其标题为“POWERED SURGICAL TOOL WITHPREDEFINED ADJUSTABLE CONTROL ALGORITHM FOR CONTROLLING END EFFECTORPARAMETER”；
·美国专利申请16/182,246，其标题为“ADJUSTMENTS BASED ON AIRBORNEPARTICLE PROPERTIES”；
·美国专利申请16/182,242，其标题为“REAL-TIME ANALYSIS OF COMPREHENSIVECOST OF ALL INSTRUMENTATION USED IN SURGERY UTILIZING DATA FLUIDITY TO TRACKINSTRUMENTS THROUGH STOCKING AND IN-HOUSE PROCESSES”；
·美国专利申请16/182,255，其标题为“USAGE AND TECHNIQUE ANALYSIS OFSURGEON/STAFF PERFORMANCE AGAINST A BASELINE TO OPTIMIZE DEVICE UTILIZATIONAND PERFORMANCE FOR BOTH CURRENT AND FUTURE PROCEDURES”；
·美国专利申请16/182,269，其标题为“IMAGE CAPTURING OF THE AREASOUTSIDE THE ABDOMEN TO IMPROVE PLACEMENT AND CONTROL OF A SURGICAL DEVICE INUSE”；
·美国专利申请16/182,278，其标题为“COMMUNICATION OF DATA WHERE ASURGICAL NETWORK IS USING CONTEXT OF THE DATA AND REQUIREMENTS OF A RECEIVINGSYSTEM/
USER TO INFLUENCE INCLUSION OR LINKAGE OF DATA AND METADATA TOESTABLISH CONTINUITY”；
·美国专利申请16/182,290，其标题为“SURGICAL NETWORK RECOMMENDATIONSFROM REAL TIME ANALYSIS OF PROCEDURE VARIABLES AGAINST A BASELINEHIGHLIGHTING DIFFERENCES FROM THE OPTIMAL SOLUTION”；
·美国专利申请16/182,232，其标题为“CONTROL OF A SURGICAL SYSTEMTHROUGH A SURGICAL BARRIER”；
·美国专利申请16/182,227，其标题为“SURGICAL NETWORK DETERMINATION OFPRIORITIZATION OF COMMUNICATION,INTERACTION,OR PROCESSING BASED ON SYSTEM ORDEVICE NEEDS”；
·美国专利申请16/182,231，其标题为“WIRELESS PAIRING OF A SURGICALDEVICE WITH ANOTHER DEVICE WITHIN A STERILE SURGICAL FIELD BASED ON THE USAGEAND SITUATIONAL AWARENESS OF DEVICES”；
·美国专利申请16/182,229，其标题为“ADJUSTMENT OF STAPLE HEIGHT OF ATLEAST ONE ROW OF STAPLES BASED ON THE SENSED TISSUE THICKNESS OR FORCE INCLOSING”；
·美国专利申请16/182,234，其标题为“STAPLING DEVICE WITH BOTHCOMPULSORY AND DISCRETIONARY LOCKOUTS BASED ON SENSED PARAMETERS”；
·美国专利申请16/182,240，其标题为“POWERED STAPLING DEVICE CONFIGUREDTO ADJUST FORCE,ADVANCEMENT SPEED,AND OVERALL STROKE OF CUTTING MEMBER BASEDON SENSED PARAMETER OF FIRING OR CLAMPING”；
·美国专利申请16/182,235，其标题为“VARIATION OF RADIO FREQUENCY ANDULTRASONIC POWER LEVEL IN COOPERATION WITH VARYING CLAMP ARM PRESSURE TOACHIEVE PREDEFINED HEAT FLUX OR POWER APPLIED TO TISSUE”；以及
·美国专利申请16/182,238，其标题为“ULTRASONIC ENERGY DEVICE WHICHVARIES PRESSURE APPLIED BY CLAMP ARM TO PROVIDE THRESHOLD CONTROL PRESSURE ATA CUT PROGRESSION LOCATION”；
本专利申请的申请人拥有于2018年9月10日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“A CONTROL FOR A SURGICAL NETWORK OR SURGICAL NETWORKCONNECTED DEVICE THAT ADJUSTS ITS FUNCTION BASED ON A SENSED SITUATION ORUSAGE”的美国临时专利申请62/729,183；
·标题为“AUTOMATED DATA SCALING,ALIGNMENT,AND ORGANIZING BASED ONPREDEFINED PARAMETERS WITHIN A SURGICAL NETWORK BEFORE TRANSMISSION”的美国临时专利申请62/729,177；
·标题为“INDIRECT COMMAND AND CONTROL OF A FIRST OPERATING ROOMSYSTEM THROUGH THE USE OF A SECOND OPERATING ROOM SYSTEM WITHIN A STERILEFIELD WHERE THE SECOND OPERATING ROOM SYSTEM HAS PRIMARY AND SECONDARYOPERATING MODES”的美国临时专利申请62/729,176；
·标题为“POWERED STAPLING DEVICE THAT IS CAPABLE OF ADJUSTING FORCE,ADVANCEMENT SPEED,AND OVERALL STROKE OF CUTTING MEMBER OF THE DEVICE BASED ONSENSED PARAMETER OF FIRING OR CLAMPING”的美国临时专利申请62/729,185；
·标题为“POWERED SURGICAL TOOL WITH A PREDEFINED ADJUSTABLE CONTROLALGORITHM FOR CONTROLLING AT LEAST ONE END EFFECTOR PARAMETER AND A MEANS FORLIMITING THE ADJUSTMENT”的美国临时专利申请62/729,184；
·标题为“SENSING THE PATIENT POSITION AND CONTACT UTILIZING THE MONOPOLAR RETURN PAD ELECTRODE TO PROVIDE SITUATIONAL AWARENESS TO THE HUB”的美国临时专利申请62/729,182；
·标题为“SURGICAL NETWORK RECOMMENDATIONS FROM REAL TIME ANALYSIS OFPROCEDURE VARIABLES AGAINST A BASELINE HIGHLIGHTING DIFFERENCES FROM THEOPTIMAL SOLUTION”的美国临时专利申请62/729,191；
·标题为“ULTRASONIC ENERGY DEVICE WHICH VARIES PRESSURE APPLIED BYCLAMP ARM TO PROVIDE THRESHOLD CONTROL PRESSURE AT A CUT PROGRESSIONLOCATION”的美国临时申请62/729,195；以及
·标题为“WIRELESS PAIRING OF A SURGICAL DEVICE WITH ANOTHER DEVICEWITHIN A STERILE SURGICAL FIELD BASED ON THE USAGE AND SITUATIONAL AWARENESSOF DEVICES”的美国临时专利申请62/729,186。
本专利申请的申请人拥有于2018年8月28日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROLSYSTEM THEREFOR”的美国专利申请16/115,214；
·标题为“TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROLSYSTEM THEREFOR”的美国专利申请16/115,205；
·标题为“RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINEDELECTRICAL SIGNALS”美国专利申请16/115,233；
·标题为“CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TOTISSUE LOCATION”的美国专利申请16/115,208；
·标题为“CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENTACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE”的美国专利申请16/115,220；
·标题为“DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM”的美国专利申请16/115,232；
·标题为“DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICALSYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT”的美国专利申请16/115,239；
·标题为“DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR”的美国专利申请16/115,247；
·标题为“SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请16/115,211；
·标题为“MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICALSYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT”的美国专利申请16/115,226；
·标题为“DETECTION OF END EFFECTOR IMMERSION IN LIQUID”的美国专利申请16/115,240；
·标题为“INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVECOUPLING”的美国专利申请16/115,249；
·标题为“INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPOLARLOOP”的美国专利申请16/115,256；
·标题为“BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTSPRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY”的美国专利申请16/115,223；以及
·标题为“ACTIVATION OF ENERGY DEVICES”的美国专利申请16/115,238。
本专利申请的申请人拥有于2018年8月23日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TOTISSUE LOCATION”的美国临时专利申请62/721,995；
·标题为“SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS”的美国临时专利申请62/721,998；
·标题为“INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVECOUPLING”的美国临时专利申请62/721,999；
·标题为“BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTSPRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY”的美国临时专利申请62/721,994；以及
·标题为“RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINEDELECTRICAL SIGNALS”的美国临时专利申请62/721,996。
本专利申请的申请人拥有于2018年6月30日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE”的美国临时专利申请62/692,747；
·标题为“SMART ENERGY ARCHITURE”的美国临时专利申请62/692,748；以及
·标题为“SMART ENERGY DEVICES”的美国临时专利申请62/692,768。
本专利申请的申请人拥有于2018年6月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAYELEMENTS”的美国专利申请序列号16/024,090；
·标题为“CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSEDCLOSURE PARAMETERS”的美国专利申请序列号16/024,057；
·标题为“SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ONPERIOPERATIVE INFORMATION”的美国专利申请序列号16/024,067；
·标题为“SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING”的美国专利申请序列号16/024,075；
·标题为“SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING”的美国专利申请序列号16/024,083；
·标题为“SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUEDISTRIBUTION IRREGULARITIES”的美国专利申请序列号16/024,094；
·标题为“SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TOCANCEROUS TISSUE”的美国专利申请序列号16/024,138；
·标题为“SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES”的美国专利申请序列号16/024,150；
·标题为“VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY”的美国专利申请序列号16/024,160；
·标题为“SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE”的美国专利申请序列号16/024,124；
·标题为“SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT”的美国专利申请序列号16/024,132；
·标题为“SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY”的美国专利申请序列号16/024,141；
·标题为“SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSIONCAPABILITIES”的美国专利申请序列号16/024,162；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL”的美国专利申请序列号16/024,066；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS”的美国专利申请序列号16/024,096；
·标题为“SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS”的美国专利申请序列号16/024,116；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL”的美国专利申请序列号16/024,149；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY”的美国专利申请序列号16/024,180；
·标题为“COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUBOR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国专利申请序列号16/024,245；
·标题为“SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROLCIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国专利申请序列号16/024,258；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FORCOMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE”的美国专利申请序列号16/024,265；以及
·标题为“DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS”的美国专利申请序列号16/024,273。
本专利申请的申请人拥有于2018年6月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“A Method of using reinforced flex circuits with multiplesensors with electrosurgical devices”的美国临时专利申请序列号62/691,228；
·标题为“controlling a surgical instrument according to sensedclosure parameters”的美国临时专利申请序列号62/691,227；
·标题为“SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE”的美国临时专利申请序列号62/691,230；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL”的美国临时专利申请序列号62/691,219；
·标题为“COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUBOR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/691,257；
·标题为“SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FORCOMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE”的美国临时专利申请序列号62/691,262；以及
·标题为“DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS”的美国临时专利申请序列号62/691,251。
本专利申请的申请人拥有于2018年4月19日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“METHOD OF HUB COMMUNICATION”的美国临时专利申请序列号62/659,900。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月30日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·2018年3月30日提交的标题为“CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITHSEPARABLE ARRAY ELEMENTS”的美国临时专利申请62/650,898；
·标题为“SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES”的美国临时专利申请序列号62/650,887；
·标题为“SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国专利申请序列号62/650,882；以及
·标题为“SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS”的美国专利申请序列号62/650,877。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容以引用方式全文并入本文：
·标题为“INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATIONCAPABILITIES”的美国专利申请序列号15/940,641；
·标题为“INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OFDEVICES AND DATA CAPABILITIES”的美国专利申请序列号15/940,648；
·标题为“SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OFOPERATING ROOM DEVICES”的美国专利申请序列号15/940,656；
·标题为“SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS”的美国专利申请序列号15/940,666；
·标题为“COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARYSOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS”的美国专利申请序列号15/940,670；
·标题为“SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS”的美国专利申请序列号15/940,677；
·标题为“DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS ANDCREATE ANONYMIZED RECORD”的美国专利申请序列号15/940,632；
·标题为“COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERSAND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICSSYSTEMS”的美国专利申请序列号15/940,640；
·标题为“SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUINGINSTRUMENT”的美国专利申请序列号15/940,645；
·标题为“DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETERWITH AN OUTCOME”的美国专利申请序列号15/940,649；
·标题为“SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS”的美国专利申请序列号15/940,654；
·标题为“SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING”的美国专利申请序列号15/940,663；
·标题为“AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA”的美国专利申请序列号15/940,668；
·标题为“SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES INOPERATING THEATER”的美国专利申请序列号15/940,671；
·标题为“DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEARSTAPLE LINE”的美国专利申请序列号15/940,686；
·标题为“STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS”的美国专利申请序列号15/940,700；
·标题为“COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请序列号15/940,629；
·标题为“USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TODETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT”的美国专利申请序列号15/940,704；
·标题为“CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OFMONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY”的美国专利申请序列号15/940,722；
·标题为“DUAL CMOS ARRAY IMAGING”的美国专利申请序列号15/940,742；
·标题为“ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES”的美国专利申请序列号15/940,636；
·标题为“ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS”的美国专利申请序列号15/940,653；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION ANDRECOMMENDATIONS TO A USER”的美国专利申请序列号15/940,660；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGETRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET”的美国专利申请序列号15/940,679；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTEDINDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION”的美国专利申请序列号15/940,694；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY ANDAUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES”的美国专利申请序列号15/940,634；
·标题为“DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICSNETWORK”的美国专利申请序列号15/940,706；
·标题为“CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES”的美国专利申请序列号15/940,675；
·标题为“DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,627；
·标题为“COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICALPLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,637；
·标题为“CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,642；
·标题为“AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICALPLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,676；
·标题为“CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,680；
·标题为“COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICALPLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,683；
·标题为“DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,690；以及
·标题为“SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国专利申请序列号15/940,711。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容以引用方式全文并入本文：
·标题为“INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATIONCAPABILITIES”的美国临时专利申请序列号62/649,302；
·标题为“DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS ANDCREATE ANONYMIZED RECORD”的美国临时专利申请序列号62/649,294；
·标题为“SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS”的美国临时专利申请序列号62/649,300；
·标题为“SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES INOPERATING THEATER”的美国临时专利申请序列号62/649,309；
·标题为“COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS”的美国临时专利申请序列号62/649,310；
·标题为“USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TODETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT”的美国临时专利申请序列号62/649,291；
·标题为“ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES”的美国临时专利申请序列号62/649,296；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION ANDRECOMMENDATIONS TO A USER”的美国临时专利申请序列号62/649,333；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY ANDAUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES”的美国临时专利申请序列号62/649,327；
·标题为“DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICSNETWORK”的美国临时专利申请序列号62/649,315；
·标题为“CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES”的美国临时专利申请序列号62/649,313；
·标题为“DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国临时专利申请序列号62/649,320；
·标题为“AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICALPLATFORMS”的美国临时专利申请序列号62/649,307；以及
·标题为“SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS”的美国临时专利申请序列号62/649,323。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月8日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为“TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEMTHEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,417；以及
·标题为“ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROLSYSTEM THEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,415。
本专利申请的申请人拥有于2017年12月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容以引用方式全文并入本文：
·标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341；
·标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS”的美国临时专利申请序列号62/611,340；以及
·标题为“ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM”的美国专利申请序列号62/611,339。
在详细说明外科装置和发生器的各个方面之前，应该指出的是，示例性示例的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中所示出的部件的配置和布置方式的细节。示例性示例可以单独实施，或与其它方面、变更形式和修改形式结合在一起实施，并可以通过多种方式实践或执行。此外，除非另外指明，否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对示例性实施例进行描述而所选的，并非为了限制性的目的。而且，应当理解，以下描述的方面中的一个或多个、方面和/或示例的表达可以与以下描述的其它方面、方面和/或示例的表达中的任何一个或多个组合。
外科集线器
参见图1，计算机实施的交互式外科系统100包括一个或多个外科系统102和基于云的系统(例如，可包括耦接到存储装置105的远程服务器113的云104)。每个外科系统102包括与可包括远程服务器113的云104通信的至少一个外科集线器106。在一个示例中，如图1中所示，外科系统102包括可视化系统108、机器人系统110和手持式智能外科器械112，其被配置成能够彼此通信并且/或者与集线器106通信。在一些方面，外科系统102可包括M数量的集线器106、N数量的可视化系统108、O数量的机器人系统110和P数量的手持式智能外科器械112，其中M、N、O和P为大于或等于一的整数。
在各个方面，如本文参考图1至图7所述的智能器械112可实施为能量装置213000(图16)、组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)。在此类情况下，智能器械112(例如，装置1a-1n)，诸如组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)被配置成能够在如参考图8所述的外科数据网络201中操作。
图2示出了用于对平躺在外科手术室116中的手术台114上的患者执行外科手术的外科系统102的示例。机器人系统110在外科手术中用作外科系统102的一部分。机器人系统110包括外科医生的控制台118、患者侧推车120(外科机器人)和外科机器人集线器122。当外科医生通过外科医生的控制台118观察外科部位时，患者侧推车120可通过患者体内的微创切口来操纵至少一个可移除地联接的外科工具117。外科部位的图像可通过医疗成像装置124获得，该医疗成像装置可由患者侧推车120操纵以定向成像装置124。机器人集线器122可用于处理外科部位的图像，以随后通过外科医生的控制台118显示给外科医生。
其它类型的机器人系统可容易地适于与外科系统102一起使用。适用于本公开的机器人系统和外科工具的各种示例在2017年12月28日提交的标题为“ROBOT ASSISTEDSURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,339中有所描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
由云104执行并且适用于本公开的基于云的分析的各种示例描述于2017年12月28日提交的标题为“CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS”的美国临时专利申请序列号62/611,340中，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
在各种方面，成像装置124包括至少一个图像传感器和一个或多个光学部件。合适的图像传感器包括但不限于电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
成像装置124的光学部件可包括一个或多个照明源和/或一个或多个透镜。一个或多个照明源可被引导以照明外科场地的多部分。一个或多个图像传感器可接收从外科场地反射或折射的光，包括从组织和/或外科器械反射或折射的光。
一个或多个照明源可被配置成能够辐射可见光谱中的电磁能以及不可见光谱。可见光谱(有时被称为光学光谱或发光光谱)是电磁光谱中对人眼可见(即，可被其检测)的那部分，并且可被称为可见光或简单光。典型的人眼将对空气中约380nm至约750nm的波长作出响应。
不可见光谱(即，非发光光谱)是电磁光谱的位于可见光谱之下和之上的部分(即，低于约380nm且高于约750nm的波长)。人眼不可检测到不可见光谱。大于约750nm的波长长于红色可见光谱，并且它们变为不可见的红外(IR)、微波和无线电电磁辐射。小于约380nm的波长比紫色光谱短，并且它们变为不可见的紫外、x射线和γ射线电磁辐射。
在各种方面，成像装置124被配置用于微创手术中。适用于本公开的成像装置的示例包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、细胞检查镜、十二指镜、肠窥镜、食道-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾内窥镜、乙状结肠镜、胸腔镜和子宫内窥镜。
在一个方面，成像装置采用多光谱监测来辨别形貌和底层结构。多光谱图像是捕集跨电磁波谱的特定波长范围内的图像数据的图像。可通过滤波器或通过使用对特定波长敏感的器械来分离波长，特定波长包括来自可见光范围之外的频率的光，例如IR和紫外。光谱成像可允许提取人眼未能用其红色，绿色和蓝色的受体捕集的附加信息。多光谱成像的使用在2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“Advanced Imaging Acquisition Module”下更详细地描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。在完成外科任务以对处理过的组织执行一个或多个先前所述测试之后，多光谱监测可以是用于重新定位外科场地的有用工具。
不言自明的是，在任何外科期间都需要对手术室和外科设备进行严格灭菌。在“外科室”(即，手术室或治疗室)中所需的严格的卫生和灭菌条件需要所有医疗装置和设备的最高可能的无菌性。该灭菌过程的一部分是需要对接触患者或穿透无菌区的任何物质进行灭菌，包括成像装置124及其附接件和部件。应当理解，无菌区可被认为是被认为不含微生物的指定区域，诸如在托盘内或无菌毛巾内，或者无菌区可被认为是已准备用于外科手术的患者周围的区域。无菌区可包括被恰当地穿着的擦洗的团队成员，以及该区域中的所有设备和固定件。
在各种方面，可视化系统108包括一个或多个成像传感器、一个或多个图像处理单元、一个或多个存储阵列、以及一个或多个显示器，其相对于无菌区进行策略布置，如图2中所示。在一个方面，可视化系统108包括用于HL7、PACS和EMR的界面。可视化系统108的各种部件在2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“Advanced Imaging Acquisition Module”下有所描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
如图2中所示，主显示器119被定位在无菌区中，以对在手术台114处的操作者可见。此外，可视化塔111被定位在无菌区之外。可视化塔111包括彼此背离的第一非无菌显示器107和第二非无菌显示器109。由集线器106引导的可视化系统108被配置成能够利用显示器107、109和119来将信息流协调到无菌区内侧和外侧的操作者。例如，集线器106可使可视化系统108在非无菌显示器107或109上显示由成像装置124记录的外科部位的快照，同时保持外科部位在主显示器119上的实时馈送。非无菌显示器107或109上的快照可允许非无菌操作者例如执行与外科手术相关的诊断步骤。
在一个方面，集线器106被进一步配置成能够将由非无菌操作者在可视化塔111处输入的诊断输入或反馈路由至无菌区内的主显示器119，其中可由操作台上的无菌操作者查看。在一个示例中，输入可以是对显示在非无菌显示器107或109上的快照的修改形式，其可通过集线器106路由到主显示器119。
参见图2，外科器械112作为外科系统102的一部分在外科手术中使用。集线器106被进一步配置成能够协调流向外科器械112的显示器的信息流。例如，协调信息流进一步描述于2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341中，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。由非无菌操作者在可视化塔111处输入的诊断输入或反馈可由集线器106路由至无菌区内的外科器械显示器115，其中外科器械112的操作者可观察到该输入或反馈。适用于外科系统102的示例性外科器械描述于2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“Surgical Instrument Hardware”下，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
现在参见图3，集线器106被描绘为与可视化系统108、机器人系统110和手持式智能外科器械112通信。集线器106包括集线器显示器135、成像模块138、发生器模块140(其可包括单极发生器142、双极发生器144和/或超声发生器143)、通信模块130、处理器模块132和存储阵列134。在某些方面，如图3中所示，集线器106还包括排烟模块126、抽吸/冲洗模块128和/或手术室标测模块133。
在外科手术期间，用于密封和/或切割的对组织的能量施加通常与排烟、抽吸过量流体和/或冲洗组织相关。来自不同来源的流体管线、功率管线和/或数据管线通常在外科手术期间缠结。在外科手术期间解决该问题可丢失有价值的时间。断开管线可需要将管线与其相应的模块断开连接，这可需要重置模块。集线器模块化壳体136提供用于管理功率管线、数据管线和流体管线的统一环境，这减小了此类管线之间缠结的频率。
本公开的各方面提供了用于外科手术的外科集线器，该外科手术涉及将能量施加到外科部位处的组织。外科集线器包括集线器壳体和可滑动地接纳在集线器壳体的对接底座中的组合发生器模块。对接底座包括数据触点和功率触点。组合发生器模块包括座置在单个单元中的超声能量发生器部件、双极RF能量发生器部件和单极RF能量发生器部件中的两个或更多个。在一个方面，组合发生器模块还包括排烟器件，用于将组合发生器模块连接到外科器械的至少一根能量递送缆线、被配置成能够排出通过向组织施加治疗能量而产生的烟雾、流体和/或颗粒的至少一个排烟器件、以及从远程外科部位延伸至排烟器件的流体管线。
在一个方面，流体管线是第一流体管线，并且第二流体管线从远程外科部位延伸至可滑动地接纳在集线器壳体中的抽吸和冲洗模块。在一个方面，集线器壳体包括流体接口。
某些外科手术可需要将多于一种能量类型施加到组织。一种能量类型可更有利于切割组织，而另一种不同的能量类型可更有利于密封组织。例如，双极发生器可用于密封组织，而超声发生器可用于切割密封的组织。本公开的各方面提供了一种解决方案，其中集线器模块化壳体136被配置成能够容纳不同的发生器，并且有利于它们之间的交互式通信。集线器模块化壳体136的优点之一是能够快速地移除和/或替换各种模块。
本公开的方面提供了在涉及将能量施加到组织的外科手术中使用的模块化外科壳体。模块化外科壳体包括第一能量发生器模块，该第一能量发生器模块被配置成能够生成用于施加到组织的第一能量，和第一对接底座，该第一对接底座包括第一对接端口，该第一对接端口包括第一数据和功率触点，其中第一能量发生器模块可滑动地运动成与该功率和数据触点电接合，并且其中第一能量发生器模块可滑动地运动出与第一功率和数据触点的电接合，
对上文进行进一步描述，模块化外科壳体还包括第二能量发生器模块，该第二能量发生器模块被配置成能够生成不同于第一能量的第二能量以用于施加到组织，和第二对接底座，该第二对接底座包括第二对接端口，该第二对接端口包括第二数据和功率触点，其中第二能量发生器模块可滑动地运动成与功率和数据触点电接合，并且其中第二能量发生器可滑动地运动出于第二功率和数据触点的电接触。
此外，模块化外科壳体还包括在第一对接端口和第二对接端口之间的通信总线，其被配置成能够有利于第一能量发生器模块和第二能量发生器模块之间的通信。
参见图3-7，本公开的各方面被呈现为集线器模块化壳体136，其允许发生器模块140、排烟模块126和抽吸/冲洗模块128的模块化集成。集线器模块化壳体136还有利于模块140、126、128之间的交互式通信。如图5中所示，发生器模块140可为具有集成的单极器件、双极器件和超声器件的发生器模块，该器件被支撑在可滑动地插入到集线器模块化壳体136中的单个外壳单元139中。如图5中所示，发生器模块140可被配置成能够连接到单极装置146、双极装置147和超声装置148。另选地，发生器模块140可包括通过集线器模块化壳体136进行交互的一系列单极发生器模块、双极发生器模块和/或超声发生器模块。集线器模块化壳体136可被配置成能够有利于多个发生器的插入和对接到集线器模块化壳体136中的发生器之间的交互通信，使得发生器将充当单个发生器。
在一个方面，集线器模块化壳体136包括具有外部和无线通信接头的模块化功率和通信底板149，以实现模块140、126、128的可移除附接件以及它们之间的交互通信。
在一个方面，集线器模块化壳体136包括对接底座或抽屉151(本文也称为抽屉)，其被配置成能够可滑动地接纳模块140、126、128。图4示出了可滑动地接纳在外科集线器壳体136的对接底座151中的外科集线器壳体136和组合发生器模块145的局部透视图。在组合发生器模块145的背面上具有功率和数据触点的对接端口152被配置成能够当组合发生器模块145滑动到集线器模块壳体136的对应的对接底座151内的适当位置时，将对应的对接端口150与集线器模块化壳体136的对应对接底座151的功率和数据触点接合。在一个方面，组合发生器模块145包括一起集成到单个外壳单元139中的双极、超声和单极模块以及排烟模块，如图5中所示。
在各种方面，排烟模块126包括流体管线154，该流体管线154将捕集/收集的烟雾和/或流体从外科部位传送到例如排烟模块126。源自排烟模块126的真空抽吸可将烟雾吸入外科部位处的公用导管的开口中。耦接到流体管线的公用导管可以是端接在排烟模块126处的柔性管的形式。公用导管和流体管线限定朝向接纳在集线器壳体136中的排烟模块126延伸的流体路径。
在各种方面，抽吸/冲洗模块128耦接到包括吸出流体管线和抽吸流体管线的外科工具。在一个示例中，吸出流体管线和抽吸流体管线为从外科部位朝向抽吸/冲洗模块128延伸的柔性管的形式。一个或多个驱动系统可被配置成能够冲洗到外科部位的流体和从外科部位抽吸流体。
在一个方面，外科工具包括轴，该轴具有在其远侧端部处的端部执行器以及与端部执行器、吸出管和冲洗管相关联的至少一种能量处理。吸出管可在其远侧端部处具有入口，并且吸出管延伸穿过轴。类似地，吸出管可延伸穿过轴并且可具有邻近能量递送工具的入口。能量递送工具被配置成能够将超声能量和/或RF能量递送至外科部位，并且通过初始延伸穿过轴的缆线耦接到发生器模块140。
冲洗管可与流体源流体连通，并且吸出管可与真空源流体连通。流体源和/或真空源可座置在抽吸/冲洗模块128中。在一个示例中，流体源和/或真空源可独立于抽吸/冲洗模块128座置在集线器壳体136中。在此类示例中，流体接口能够将抽吸/冲洗模块128连接到流体源和/或真空源。
在一个方面，集线器模块化壳体136上的模块140、126、128和/或其对应的对接底座可包括对准特征件，该对准特征件被配置成能够将模块的对接端口对准成与其在集线器模块化壳体136的对接底座中的对应端口接合。例如，如图4中所示，组合发生器模块145包括侧支架155，侧支架155被配置成能够与集线器模块化壳体136的对应的对接底座151的对应支架156可滑动地接合。支架配合以引导组合发生器模块145的对接端口触点与集线器模块化壳体136的对接端口触点电接合。
在一些方面，集线器模块化壳体136的抽屉151为相同的或大体上相同的大小，并且模块的大小被调节为接纳在抽屉151中。例如，侧支架155和/或156可根据模块的大小而更大或更小。在其它方面，抽屉151的大小不同，并且各自被设计成容纳特定模块。
此外，可对特定模块的触点进行键控以与特定抽屉的触点接合，以避免将模块插入到具有不匹配触点的抽屉中。
如图4中所示，一个抽屉151的对接端口150可通过通信链路157耦合到另一个抽屉151的对接端口150，以有利于座置在集线器模块化壳体136中的模块之间的交互式通信。另选地或附加地，集线器模块化壳体136的对接端口150可有利于座置在集线器模块化壳体136中的模块之间的无线交互通信。可采用任何合适的无线通信，诸如例如Air Titan-Bluetooth。
图6示出了用于横向模块化外壳160的多个横向对接端口的单个功率总线附接件，该横向模块化外壳160被配置成能够接纳外科集线器206的多个模块。横向模块化外壳160被配置成能够横向接纳和互连模块161。模块161可滑动地插入到横向模块化外壳160的对接底座162中，该横向模块化外壳160包括用于互连模块161的底板。如图6中所示，模块161横向布置在横向模块化外壳160中。另选地，模块161可竖直地布置在横向模块化外壳中。
图7示出了被配置成能够接纳外科集线器106的多个模块165的竖直模块化外壳164。模块165可滑动地插入到竖直模块化外壳164的对接底座或抽屉167中，该竖直模块化外壳164包括用于互连模块165的底板。尽管竖直模块化外壳164的抽屉167竖直布置，但在某些情况下，竖直模块化外壳164可包括横向布置的抽屉。此外，模块165可通过竖直模块化外壳164的对接端口彼此交互。在图7的示例中，提供了用于显示与模块165的操作相关的数据的显示器177。此外，竖直模块化外壳164包括主模块178，该主模块座置可滑动地接纳在主模块178中的多个子模块。
在各种方面，成像模块138包括集成视频处理器和模块化光源，并且适于与各种成像装置一起使用。在一个方面，成像装置由可装配有光源模块和相机模块的模块化外壳构成。外壳可为一次性外壳。在至少一个示例中，一次性外壳可移除地耦接到可重复使用的控制器、光源模块和相机模块。光源模块和/或相机模块可根据外科手术的类型选择性地选择。在一个方面，相机模块包括CCD传感器。在另一方面，相机模块包括CMOS传感器。在另一方面，相机模块被配置用于扫描波束成像。同样，光源模块可被配置成能够递送白光或不同的光，这取决于外科手术。
在外科手术期间，从外科场地移除外科装置并用包括不同相机或不同光源的另一外科装置替换外科装置可为低效的。暂时失去对外科场地的视线可导致不期望的后果。本公开的模块成像装置被配置成能够允许在外科手术期间中流替换光源模块或相机模块，而不必从外科场地移除成像装置。
在一个方面，成像装置包括包括多个通道的管状外壳。第一通道被配置成能够可滑动地接纳相机模块，该相机模块可被配置用于与第一通道按扣配合接合。第二通道被配置成能够可滑动地接纳光源模块，该光源模块可被配置用于与第二通道按扣配合接合。在另一个示例中，相机模块和/或光源模块可在其相应通道内旋转到最终位置。可采用螺纹接合代替按扣配合接合。
在各种示例中，多个成像装置被放置在外科场地中的不同位置以提供多个视图。成像模块138可被配置成能够在成像装置之间切换以提供最佳视图。在各种方面，成像模块138可被配置成能够集成来自不同成像装置的图像。
适用于本公开的各种图像处理器和成像装置描述于2011年8月9日公布的标题为“COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR”美国专利7,995,045中，该专利全文以引用方式并入本文。此外，2011年7月19日公布的标题为“SBI MOTION ARTIFACT REMOVALAPPARATUS AND METHOD”的美国专利7,982,776描述了用于从图像数据中去除运动伪影的各种系统，该专利全文以引用方式并入本文。此类系统可与成像模块138集成。此外，2011年12月15日公布的标题为“CONTROLLABLE MAGNETIC SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREALAPPARATUS”的美国专利申请公布2011/0306840和2014年8月28日公布的标题为“SYSTEMFOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE”的美国专利申请公布2014/0243597，以上专利中的每个全文以引用方式并入本文。
图8示出了包括模块化通信集线器203的外科数据网络201，该模块化通信集线器203被配置成能够将位于医疗设施的一个或多个手术室中的模块化装置或专门配备用于外科操作的医疗设施中的任何房间连接到基于云的系统(例如，可包括耦合到存储装置205的远程服务器213的云204)。在一个方面，模块化通信集线器203包括与网络路由器通信的网络集线器207和/或网络交换机209。模块化通信集线器203还可耦接到本地计算机系统210以提供本地计算机处理和数据操纵。外科数据网络201可被配置为无源的、智能的或交换的。无源外科数据网络充当数据的管道，从而使其能够从一个装置(或区段)转移到另一个装置(或区段)以及云计算资源。智能外科数据网络包括附加特征，以使得能够监测穿过外科数据网络的流量并构造网络集线器207或网络交换机209中的每个端口。智能外科数据网络可被称为可管理的集线器或交换机。交换集线器读取每个包的目标地址，并且然后将包转发到正确的端口。
位于手术室中的模块化装置1a-1n可耦接到模块化通信集线器203。网络集线器207和/或网络交换机209可耦接到网络路由器211以将装置1a-1n连接至云204或本地计算机系统210。与装置1a-1n相关联的数据可经由路由器传输到基于云的计算机，用于远程数据处理和操纵。与装置1a-1n相关联的数据也可被传输至本地计算机系统210以用于本地数据处理和操纵。位于相同手术室中的模块化装置2a-2m也可耦接到网络交换机209。网络交换机209可耦接到网络集线器207和/或网络路由器211以将装置2a-2m连接至云204。与装置2a-2n相关联的数据可经由网络路由器211传输到云204以用于数据处理和操纵。与装置2a-2m相关联的数据也可被传输至本地计算机系统210以用于本地数据处理和操纵。
应当理解，可通过将多个网络集线器207和/或多个网络交换机209与多个网络路由器211互连来扩展外科数据网络201。模块化通信集线器203可被包含在模块化控制塔中，该模块化控制塔被配置成能够接纳多个装置1a-1n/2a-2m。本地计算机系统210也可包含在模块化控制塔中。模块化通信集线器203连接到显示器212以显示例如在外科手术期间由装置1a-1n/2a-2m中的一些获得的图像。在各种方面，装置1a-1n/2a-2m可包括例如各种模块，诸如耦接到内窥镜的成像模块138、耦接到基于能量的外科装置的发生器模块140、排烟模块126、抽吸/冲洗模块128、通信模块130、处理器模块132、存储阵列134、连接到显示器的外科装置、和/或可连接到外科数据网络201的模块化通信集线器203的其它模块化装置中的非接触传感器模块。
在一个方面，外科数据网络201可包括将装置1a-1n/2a-2m连接至云的(一个或多个)网络集线器、(一个或多个)网络交换机和(一个或多个)网络路由器的组合。耦接到网络集线器或网络交换机的装置1a-1n/2a-2m中的任何一个或全部可实时收集数据并将数据传输到云计算机中以进行数据处理和操纵。应当理解，云计算依赖于共享计算资源，而不是使用本地服务器或个人装置来处理软件应用程序。可使用“云”一词作为“互联网”的隐喻，尽管该术语不受此限制。因此，本文可使用术语“云计算”来指“基于互联网的计算的类型”，其中将不同的服务(诸如服务器、存储器和应用程序)递送至位于外科室(例如，固定、运动、临时或现场手术室或空间)中的模块化通信集线器203和/或计算机系统210以及通过互联网连接至模块化通信集线器203和/或计算机系统210的装置。云基础设施可由云服务提供方维护。在这种情况下，云服务提供方可以是协调位于一个或多个手术室中的装置1a-1n/2a-2m的使用和控制的实体。云计算服务可基于由智能外科器械、机器人和位于手术室中的其它计算机化装置所收集的数据来执行大量计算。集线器硬件使多个装置或连接能够连接到与云计算资源和存储器通信的计算机。
对由装置1a-1n/2a-2m所收集的数据应用云计算机数据处理技术，外科数据网络提供改善的外科结果，降低的成本和改善的患者满意度。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来观察组织状态以评估在组织密封和切割手术之后密封的组织的渗漏或灌注。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来识别病理学，诸如疾病的影响，使用基于云的计算检查包括用于诊断目的的身体组织样本的图像的数据。这包括组织和表型的定位和边缘确认。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些使用与成像装置和技术(诸如重叠由多个成像装置捕集的图像)集成的各种传感器来识别身体的解剖结构。由装置1a-1n/2a-2m收集的数据(包括图像数据)可被传输到云204或本地计算机系统210或两者以用于数据处理和操纵，包括图像处理和操纵。可分析数据以通过确定是否可继续进行进一步治疗(诸如内窥镜式干预、新兴技术、靶向辐射、靶向干预和精确机器人对组织特异性位点和状况的应用来改善外科手术结果。此类数据分析可进一步采用结果分析处理，并且使用标准化方法可提供有益反馈以确认外科治疗和外科医生的行为，或建议修改外科治疗和外科医生的行为。
在一个具体实施中，手术室装置1a-1n可通过有线信道或无线信道连接至模块化通信集线器203，这取决于装置1a-1n至网络集线器的构造。在一个方面，网络集线器207可被实施为在开放式系统互连(OSI)模型的物理层上工作的本地网络广播装置。该网络集线器提供与位于同一手术室网络中的装置1a-1n的连接。网络集线器207以包的形式收集数据，并以半双工模式将其发送至路由器。网络集线器207不存储用于传输装置数据的任何媒体访问控制/因特网协议(MAC/IP)。装置1a-1n中的仅一个可一次通过网络集线器207发送数据。网络集线器207没有关于在何处发送信息并在每个连接上广播所有网络数据以及通过云204向远程服务器213(图9)广播所有网络数据的路由表或智能。网络集线器207可以检测基本网络错误诸如冲突，但将所有信息广播到多个端口可带来安全风险并导致瓶颈。
在另一个具体实施中，手术室装置2a-2m可通过有线信道或无线信道连接到网络交换机209。网络交换机209在OSI模型的数据链路层中工作。网络交换机209是用于将位于相同手术室中的装置2a-2m连接到网络的多点广播装置。网络交换机209以帧的形式向网络路由器211发送数据并且以全双工模式工作。多个装置2a-2m可通过网络交换机209同时发送数据。网络交换机209存储并使用装置2a-2m的MAC地址来传输数据。
网络集线器207和/或网络交换机209耦接到网络路由器211以连接到云204。网络路由器211在OSI模型的网络层中工作。网络路由器211创建用于将从网络集线器207和/或网络交换机211接收的数据包发射至基于云的计算机资源的路由，以进一步处理和操纵由装置1a-1n/2a-2m中的任一者或所有收集的数据。可采用网络路由器211来连接位于不同位置的两个或更多个不同的网络，诸如例如同一医疗设施的不同手术室或位于不同医疗设施的不同手术室的不同网络。网络路由器211以包的形式向云204发送数据并且以全双工模式工作。多个装置可以同时发送数据。网络路由器211使用IP地址来传输数据。
在一个示例中，网络集线器207可被实施为USB集线器，其允许多个USB装置连接到主机。USB集线器可以将单个USB端口扩展到多个层级，以便有更多端口可用于将装置连接到主机系统计算机。网络集线器207可包括用于通过有线信道或无线信道接收信息的有线或无线能力。在一个方面，无线USB短距离、高带宽无线无线电通信协议可用于装置1a-1n和位于手术室中的装置2a-2m之间的通信。
在其它示例中，手术室装置1a-1n/2a-2m可经由蓝牙无线技术标准与模块化通信集线器203通信，以用于在短距离(使用ISM频带中的2.4至2.485GHz的短波长UHF无线电波)从固定装置和运动装置交换数据以及构建个人局域网(PAN)。在其它方面，手术室装置1a-1n/2a-2m可经由多种无线或有线通信标准或协议与模块化通信集线器203通信，包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE802.20、长期演进(LTE)和Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、及其以太网衍生物、以及指定为3G、4G、5G和以上的任何其它无线和有线协议。计算模块可包括多个通信模块。例如，第一通信模块可专用于较短距离的无线通信诸如Wi-Fi和蓝牙，并且第二通信模块可专用于较长距离的无线通信，诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。
模块化通信集线器203可用作手术室装置1a-1n/2a-2m中的一者或全部的中心连接，并且处理被称为帧的数据类型。帧携带由装置1a-1n/2a-2m生成的数据。当模块化通信集线器203接收到帧时，其被放大并发射至网络路由器211，该网络路由器211通过使用如本文所述的多个无线或有线通信标准或协议将数据传输到云计算资源。
模块化通信集线器203可用作独立装置或连接到兼容的网络集线器和网络交换机以形成更大的网络。模块化通信集线器203通常易于安装、构造和维护，使得其成为对手术室装置1a-1n/2a-2m进行联网的良好选项。
图9示出了计算机实施的交互式外科系统200。计算机实施的交互式外科系统200在许多方面类似于计算机实施的交互式外科系统100。例如，计算机实施的交互式外科系统200包括在许多方面类似于外科系统102的一个或多个外科系统202。每个外科系统202包括与可包括远程服务器213的云204通信的至少一个外科集线器206。在一个方面，计算机实施的交互式外科系统200包括模块化控制塔236，该模块化控制塔236连接到多个手术室装置，诸如例如智能外科器械、机器人和位于手术室中的其它计算机化装置。如图10中所示，模块化控制塔236包括耦接到计算机系统210的模块化通信集线器203。如图9的示例中所示，模块化控制塔236耦合到耦合到内窥镜239的成像模块238、耦合到能量装置241的发生器模块240、排烟器模块226、抽吸/冲洗模块228、通信模块230、处理器模块232、存储阵列234、任选地耦合到显示器237的智能装置/器械235、和非接触传感器模块242。手术室装置经由模块化控制塔236耦接到云计算资源和数据存储。机器人集线器222也可连接到模块化控制塔236和云计算资源。装置/器械235、可视化系统208等等可经由有线或无线通信标准或协议耦合到模块化控制塔236，如本文所述。模块化控制塔236可耦合到集线器显示器215(例如，监测器、屏幕)以显示和叠加从成像模块、装置/器械显示器和/或其它可视化系统208接收的图像。集线器显示器还可结合图像和叠加图像来显示从连接到模块化控制塔的装置接收的数据。
图10示出了包括耦接到模块化控制塔236的多个模块的外科集线器206。模块化控制塔236包括模块化通信集线器203(例如，网络连接性装置)和计算机系统210，以提供例如本地处理、可视化和成像。如图10中所示，模块化通信集线器203可以分层构造连接以扩展可连接到模块化通信集线器203的模块(例如，装置)的数量，并将与模块相关联的数据传输至计算机系统210、云计算资源或两者。如图10中所示，模块化通信集线器203中的网络集线器/交换机中的每个包括三个下游端口和一个上游端口。上游网络集线器/交换机连接至处理器以提供与云计算资源和本地显示器217的通信连接。与云204的通信可通过有线或无线通信信道进行。
外科集线器206采用非接触传感器模块242来测量手术室的尺寸，并且使用超声或激光型非接触测量装置来生成外科室的标测图。基于超声的非接触传感器模块通过发射一阵超声波并在其从手术室的围墙弹回时接收回波来扫描手术室，如在2017年12月28日提交的标题为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341中的标题“Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room”下所述，该临时专利申请全文以引用方式并入本文，其中传感器模块被配置成能够确定手术室的大小并调节蓝牙配对距离限制。基于激光的非接触传感器模块通过发射激光脉冲、接收从手术室的围墙弹回的激光脉冲，以及将发射脉冲的相位与所接收的脉冲进行比较来扫描手术室，以确定手术室的尺寸并调节蓝牙配对距离限制。
计算机系统210包括处理器244和网络接口245。处理器244经由系统总线耦接到通信模块247、存储装置248、存储器249、非易失性存储器250和输入/输出接口251。系统总线可为若干类型的总线结构中的任一者，该总线结构包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用任何各种可用总线架构的本地总线，包括但不限于9位总线、工业标准架构(ISA)、微型Charmel架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子器件(IDE)、VESA本地总线(VLB)、外围器件互连(PCI)、USB、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)、小型计算机系统接口(SCSI)或任何其它外围总线。
处理器244可为任何单核或多核处理器，诸如由德克萨斯器械公司(TexasInstruments)提供的商品名为ARM Cortex的那些处理器。在一个方面，处理器可为购自例如德克萨斯器械公司(Texas Instruments)LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其它非易失性存储器(最多至40MHz)的片上存储器、用于改善高于40MHz的性能的预取缓冲器、32KB单循环序列随机存取存储器(SRAM)、装载有
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软件的内部只读存储器(ROM)、2KB电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、和/或一个或多个脉宽调制(PWM)模块、一个或多个正交编码器输入(QEI)模拟、具有12个模拟输入信道的一个或多个12位模数转换器(ADC)，其细节可见于产品数据表。
在一个方面，处理器244可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x)，已知同样由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)生产的商品名为Hercules ARM Cortex R4。安全控制器可被配置为专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等等，以提供高级集成安全特征部，同时递送可定标的性能、连接性和存储器选项。
系统存储器包括易失性存储器和非易失性存储器。基本输入/输出系统(BIOS)(包含诸如在启动期间在计算机系统内的元件之间传输信息的基本例程，)存储在非易失性存储器中。例如，非易失性存储器可包括ROM、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、EEPROM或闪存。易失存储器包括充当外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。此外，RAM可以多种形式可用，诸如SRAM、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)増强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机系统210还包括可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机存储介质，诸如例如磁盘存储器。磁盘存储器包括但不限于诸如装置如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存存储卡或内存条。此外，磁盘存储器可包括单独地或与其它存储介质组合的存储介质，包括但不限于光盘驱动器诸如光盘ROM装置(CD-ROM)、光盘可记录驱动器(CD-R驱动器)、光盘可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字通用磁盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了有利于磁盘存储装置与系统总线的连接，可使用可移除或非可移除接口。
应当理解，计算机系统210包括充当用户与在合适的操作环境中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。此类软件包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序利用操作系统通过存储在系统存储器或磁盘存储装置中的程序模块和程序数据来管理资源。应当理解，本文所述的各种部件可用各种操作系统或操作系统的组合来实施。
用户通过耦接到I/O接口251的(一个或多个)输入装置将命令或信息输入到计算机系统210中。输入装置包括但不限于指向装置，诸如鼠标、触控球、触笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星盘、扫描仪、电视调谐器卡、数字相机、数字摄像机、幅材相机等。这些和其它输入装置经由(一个或多个)接口端口通过系统总线连接到处理器。(一个或多个)接口端口包括例如串口、并行端口、游戏端口和USB。(一个或多个)输出装置使用与(一个或多个)输入装置相同类型的端口。因此，例如，USB端口可用于向计算机系统提供输入并将信息从计算机系统输出到输出装置。提供了输出适配器来说明在其它输出装置中存在需要特殊适配器的一些输出装置(如监测器、显示器、扬声器和打印机。输出适配器以举例的方式包括但不限于提供输出装置和系统总线之间的连接装置的视频和声卡。应当指出，其它装置或装置诸如(一个或多个)远程计算机的系统提供了输入能力和输出能力两者。
计算机系统210可使用与一个或多个远程计算机(诸如(一个或多个)云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作。(一个或多个)远程云计算机可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的器具、对等装置或其它公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机系统所述的元件中的许多或全部。为简明起见，仅示出了具有(一个或多个)远程计算机的存储器存储装置。(一个或多个)远程计算机通过网络接口在逻辑上连接到计算机系统，并且然后经由通信连接物理连接。网络接口涵盖通信网络诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括但不限于点对点链路、电路交换网络如综合业务数字网络(ISDN)及其变体、分组交换网络和数字用户管线(DSL)。
在各种方面，图10的计算机系统210、成像模块238和/或可视化系统208、和/或图9-10的处理器模块232可包括图像处理器、图像处理引擎、媒体处理器、或用于处理数字图像的任何专用数字信号处理器(DSP)。图像处理器可采用具有单个指令、多数据(SIMD)或多指令、多数据(MIMD)技术的并行计算以提高速度和效率。数字图像处理引擎可执行一系列任务。图像处理器可为具有多核处理器架构的芯片上的系统。
(一个或多个)通信连接是指用于将网络接口连接到总线的硬件/软件。虽然示出了通信连接以便在计算机系统内进行示例性澄清，但其也可位于计算机系统210的外部。连接到网络接口所必需的硬件/软件仅出于示例性目的包括内部和外部技术，诸如调制解调器，包括常规的电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。
在各个方面，参考图9至图10描述的装置/器械235可实施为组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)。因此，组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)被配置成能够与模块化控制塔236和外科集线器206交接。一旦连接到外科集线器206，则组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)被配置成能够与云204、服务器213、其他集线器连接的器械、集线器显示器215或可视化系统209或它们的组合交接。另外，一旦连接到集线器206，则组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)可利用集线器本地计算机系统210中可用的处理电路。
图11示出了根据本公开的至少一个方面的USB网络集线器300装置的一个方面的功能框图。在例示的方面，USB网络集线器装置300采用得克萨斯器械公司(TexasInstruments)的TUSB2036集成电路集线器。USB网络集线器300是根据USB 2.0规范提供上游USB收发器端口302和多达三个下游USB收发器端口304、306、308的CMOS装置。上游USB收发器端口302为差分根数据端口，其包括与差分数据正(DM0)输入配对的差分数据负(DP0)输入。三个下游USB收发器端口304、306、308为差分数据端口，其中每个端口包括与差分数据负(DM1-DM3)输出配对的差分数据正(DP1-DP3)输出。
USB网络集线器300装置用数字状态机而不是微控制器来实施，并且不需要固件编程。完全兼容的USB收发器集成到用于上游USB收发器端口302和所有下游USB收发器端口304、306、308的电路中。下游USB收发器端口304、306、308通过根据附接到端口的装置的速度自动设置转换速率来支持全速度装置和低速装置两者。USB网络集线器300装置可被配置为处于总线供电模式或自供电模式，并且包括用于管理功率的集线器功率逻辑312。
USB网络集线器300装置包括串行接口引擎310(SIE)。SIE 310是USB网络集线器300硬件的前端，并处理USB规范第8章中描述的大多数协议。SIE 310通常包括多达交易级别的信令。其处理的功能可包括：包识别、事务排序、SOP、EOP、RESET和RESUME信号检测/生成、时钟/数据分离、不返回到零反转(NRZI)数据编码/解码和数位填充、CRC生成和校验(令牌和数据)、包ID(PID)生成和校验/解码、和/或串行并行/并行串行转换。310接收时钟输入314并且耦合到暂停/恢复逻辑和帧定时器316电路以及集线器中继器电路318，以通过端口逻辑电路320、322、324控制上游USB收发器端口302和下游USB收发器端口304、306、308之间的通信。SIE 310经由接口逻辑328耦接到命令解码器326，以经由串行EEPROM接口330来控制来自串行EEPROM的命令。
在各种方面，USB网络集线器300可将构造在多达六个逻辑层(层级)中的127功能连接至单个计算机。此外，USB网络集线器300可使用提供通信和功率分配两者的标准化四线电缆连接到所有外装置。功率构造为总线供电模式和自供电模式。USB网络集线器300可被配置成能够支持四种功率管理模式：具有单独端口功率管理或成套端口功率管理的总线供电集线器，以及具有单独端口功率管理或成套端口功率管理的自供电集线器。在一个方面，使用USB电缆将USB网络集线器300、上游USB收发器端口302插入USB主机控制器中，并且将下游USB收发器端口304、306、308暴露以用于连接USB兼容装置等。
关于外科集线器和/或外科集线器网络的结构和功能的附加细节可见于2018年4月19日提交的标题为“METHOD OF HUB COMMUNICATION”的美国临时专利申请62/659,900，该专利申请全文以引用方式并入本文。
云系统硬件和功能模块
图12为根据本公开的至少一个方面的计算机实施的交互式外科系统的框图。在一个方面，计算机实施的交互式外科系统被配置成能够监测和分析与各种外科系统的操作相关的数据，该外科系统包括外科集线器、外科器械、机器人装置以及手术室或医疗设施。计算机实施的交互式外科系统包括基于云的分析系统。虽然基于云的分析系统被描述为外科系统，但不一定如此限制，并且通常可以是基于云的医疗系统。如图12所示，基于云的分析系统包括多个外科器械7012(可与器械112相同或类似)、多个外科集线器7006(可与集线器106相同或类似)以及外科数据网络7001(可与网络201相同或类似)，以将外科集线器7006耦接到云7004(可与云204相同或类似)。多个外科集线器7006中的每一个通信地耦接到一个或多个外科器械7012。集线器7006还经由网络7001通信地耦接到计算机实施的交互式外科系统的云7004。云7004是用于存储、操纵和传送基于各种外科系统的操作生成的数据的远程集中式硬件和软件源。如图12所示，经由网络7001实现对云7004的访问，该网络可以是互联网或一些其他合适的计算机网络。耦接到云7004的外科集线器7006可被认为是云计算系统(即，基于云的分析系统)的客户端侧。外科器械7012与外科集线器7006配对，以用于控制和实施如本文所述的各种外科手术或操作。
此外，外科器械7012可包括收发器，以用于向其对应的外科集线器7006(该外科集线器也可包括收发器)传输数据和从该外科集线器传输数据。外科器械7012和对应的集线器7006的组合可指示用于提供医疗操作的特定位置，诸如医疗设施(例如，医院)中的手术室。例如，外科集线器7006的存储器可存储位置数据。如图12所示，云7004包括中央服务器7013(其可与图1中的远程服务器113和/或图9中的远程服务器213相同或类似)、集线器应用服务器7002、数据分析模块7034和输入/输出(“I/O”)接口7007。云7004的中央服务器7013共同掌管云计算系统，该云计算系统包括监测客户端外科集线器7006的请求并管理云7004的处理容量以用于执行请求。中央服务器7013中的每一个包括耦接到合适的存储器装置7010的一个或多个处理器7008，该存储器装置可包括易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器诸如磁存储装置。存储器装置7010可包括机器可执行指令，该机器可执行指令在被执行时使得处理器7008执行数据分析模块7034以用于下文所述的基于云的数据分析、操作、推荐和其他操作。此外，处理器7008可独立地或结合由集线器7006独立地执行的集线器应用程序来执行数据分析模块7034。中央服务器7013还包括可驻留在存储器2210中的汇总医疗数据的数据库2212。
基于经由网络7001到各种外科集线器7006的连接，云7004可汇总来自由各种外科器械7012及其对应集线器7006生成的特定数据的数据。此类汇总数据可存储在云7004的汇总医疗数据数据库7011内。具体地讲，云7004可有利地对汇总数据执行数据分析和操作，以产生见解和/或执行各个集线器7006自身无法实现的功能。为此，如图12所示，云7004和外科集线器7006通信地耦接以传输和接收信息。I/O接口7007经由网络7001连接到多个外科集线器7006。这样，I/O接口7007可被配置成能够在外科集线器7006和汇总医疗数据数据库7011之间传输信息。因此，I/O接口7007可促进基于云的分析系统的读/写操作。可响应于来自集线器7006的请求来执行此类读/写操作。这些请求可通过集线器应用程序传输到集线器7006。I/O接口7007可包括一个或多个高速数据端口，该一个或多个高速数据端口可包括通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口以及用于将云7004连接到集线器7006的Wi-Fi和蓝牙I/O接口。云7004的集线器应用服务器7002被配置成能够托管由外科集线器7006执行的软件应用程序(例如，集线器应用程序)并向其提供共享能力。例如，集线器应用服务器7002可以管理集线器应用程序通过集线器7006提出的请求、控制对汇总医疗数据数据库7011的访问，以及执行负载平衡。参考图13更详细地描述了数据分析模块7034。
本公开中描述的特定云计算系统配置被具体设计成解决在使用医疗装置(诸如外科器械7012、112)执行的医疗操作和手术的情境中产生的各种问题。具体地讲，外科器械7012可为数字外科装置，该数字外科装置被配置成能够与云7004进行交互以用于实施改善外科操作的执行的技术。各种外科器械7012和/或外科集线器7006可包括触摸控制的用户界面，使得临床医生可控制外科器械7012和云7004之间的交互方面。也可使用用于控制的其它合适的用户界面，诸如听觉控制的用户界面。
图13为示出了根据本公开的至少一个方面的计算机实施的交互式外科系统的功能架构的框图。基于云的分析系统包括多个数据分析模块7034，该多个数据分析模块可由云7004的处理器7008执行，以用于为医疗领域中特别产生的问题提供数据分析解决方案。如图13所示，基于云的数据分析模块7034的功能可经由由集线器应用服务器7002托管的集线器应用程序7014来辅助，该集线器应用服务器可在外科集线器7006上访问。云处理器7008和集线器应用程序7014可以结合操作以执行数据分析模块7034。应用程序接口(API)7016定义对应于集线器应用程序7014的一组协议和例程。另外，API 7016管理向汇总医疗数据数据库7011中存储和检索数据或从该汇总医疗数据数据库中存储和检索数据以用于应用程序7014的操作。高速缓存7018还存储数据(例如，暂时地)并且耦接到API 7016以用于更有效地检索应用程序7014所使用的数据。图13中的数据分析模块7034包括资源优化模块7020、数据收集和汇总模块7022、认证和安全模块7024、控制程序更新模块7026、患者结果分析模块7028、推荐模块7030以及数据分类和优先化模块7032。根据一些方面，云7004还可以实施其他合适的数据分析模块。在一个方面，数据分析模块用于基于分析趋势、结果和其他数据的特定推荐。
例如，数据收集和汇总模块7022可用于生成自描述数据(例如，元数据)，包括显著特征或配置(例如，趋势)的识别、冗余数据集的管理以及数据在配对数据集中的存储，这些配对数据集可通过外科手术分组，但不一定锁定到实际外科手术日期和外科医生。具体地讲，由外科器械7012的操作生成的对数据集可包括应用二元分类，例如，出血或非出血事件。更一般地，二元分类可表征为期望的事件(例如，成功的外科手术)或不期望的事件(例如，误击发或误用的外科器械7012)。汇总的自描述数据可对应于从外科集线器7006的各种组或子组接收的单独数据。因此，数据收集和汇总模块7022可基于从外科集线器7006接收的原始数据来生成汇总元数据或其它组织数据。为此，处理器7008可以可操作地耦接到集线器应用程序7014和汇总医疗数据数据库7011以用于执行数据分析模块7034。数据收集和汇总模块7022可以将汇总组织数据存储到汇总医疗数据的数据库2212中。
资源优化模块7020可被配置成能够分析该汇总数据以确定用于特定或一组医疗设施的资源的最优使用。例如，资源优化模块7020可基于此类器械7012的对应预测需求来确定外科缝合器械7012对于一组医疗设施的最优顺序点。资源优化模块7020还可评估各种医疗设施的资源使用或其他操作配置以确定是否可改善资源使用。类似地，推荐模块7030可被配置成能够分析来自数据收集和汇总模块7022的汇总组织数据以提供推荐。例如，推荐模块7030可基于例如高于预期错误率向医疗设施(例如，医疗服务提供商，诸如医院)推荐应将特定外科器械7012升级至改善的版本。另外，推荐模块7030和/或资源优化模块7020可推荐更好的供应链参数，诸如产品重新排序点，并且提供不同外科器械7012的建议、其使用或手术步骤以改善外科结果。医疗设施可经由对应的外科集线器7006接收此类推荐。还可提供关于各种外科器械7012的参数或配置的更具体的推荐。集线器7006和/或外科器械7012还可各自具有显示由云7004提供的数据或推荐的显示屏。
患者结果分析模块7028可分析与外科器械7012的当前使用的操作参数相关联的外科结果。患者结果分析模块7028还可以分析和评估其他潜在操作参数。就这一点而言，推荐模块7030可以基于产生更好的外科结果(诸如更好的密封或更少的出血)来推荐使用这些其他潜在操作参数。例如，推荐模块7030可向外科集线器7006传输关于何时针对对应的缝合外科器械7012使用特定仓的推荐。因此，基于云的分析系统在控制公共变量时可被配置成能够分析大量原始数据的集合并提供对多个医疗设施的集中式推荐(有利地基于汇总数据来确定)。例如，基于云的分析系统可基于医疗实践的类型、患者的类型、患者的数量、医疗提供商之间的地理类似性、哪些医疗提供商/设施使用类似类型的器械等来分析、评估和/或汇总数据，使得任何单个医疗设施单独都不能独立地分析。
控制程序更新模块7026可被配置成能够在对应的控制程序被更新时执行各种外科器械7012推荐。例如，患者结果分析模块7028可以识别将特定控制参数与成功(或不成功)结果链接的相关性。当更新的控制程序经由控制程序更新模块7026传输至外科器械7012时，可解决此类相关性。经由对应的集线器7006传输的对器械7012的更新可结合由云7004的数据收集和汇总模块7022收集和分析的汇总性能数据。另外，患者结果分析模块7028和推荐模块7030可基于汇总性能数据来识别使用器械7012的改善方法。
基于云的分析系统可包括由云7004实施的安全特征。这些安全特征可由授权和安全模块7024管理。每个外科集线器7006可具有相关联的唯一凭证，诸如用户名、密码和其他合适的安全凭证。这些凭证可存储在存储器7010中并且与允许的云访问级别相关联。例如，基于提供准确的凭证，外科集线器7006可被授予访问权限以在预定程度上与云通信(例如，可仅参与传输或接收某些限定类型的信息)。为此，云7004的汇总医疗数据数据库7011可包括用于验证所提供凭证的准确性的授权凭证的数据库。不同的凭证可与对与云7004进行交互的不同权限级别相关联，诸如用于接收由云7004生成的数据分析的预定的访问级别。
此外，出于安全目的，云可以维护集线器7006、器械7012和可包括禁止装置的“黑名单”的其他装置的数据库。具体地讲，可禁止黑名单上列出的外科集线器7006与云进行交互，同时黑名单上列出的外科器械7012可不具有对于对应的集线器7006的功能访问权限并且/或者可在与其对应的集线器7006配对时被阻止完全起作用。除此之外或作为另外一种选择，云7004可基于不相容性或其他指定标准来标记器械7012。这样，可以识别和解决伪造的医疗装置以及在整个基于云的分析系统中对此类装置的不当重复使用。
外科器械7012可使用无线收发器来传输无线信号，该无线信号可表示例如用于访问对应集线器7006和云7004的授权凭证。有线收发器也可用于传输信号。此类授权凭证可存储在外科器械7012的相应存储器装置中。授权和安全模块7024可确定授权凭证是准确的还是伪造的。授权和安全模块7024还可动态地生成用于增强的安全的授权凭证。凭证也可被加密，诸如通过使用基于散列的加密。在传输适当授权时，外科器械7012可将信号传输到对应的集线器7006并且最终传输到云7004以指示器械7012准备好获取和传输医疗数据。作为响应，云7004可以转变成能够接收医疗数据以存储到汇总医疗数据数据库7011中的状态。该数据传输准备就绪可例如由器械7012上的光指示器指示。云7004还可将信号传输到外科器械7012以用于更新其相关联的控制程序。云7004可传输涉及特定类别的外科器械7012(例如，电外科器械)的信号，使得控制程序的软件更新仅传输到适当的外科器械7012。此外，云7004可用于实施系统范围内的解决方案，以基于选择性数据传输和授权凭证来解决本地或全局问题。例如，如果一组外科器械7012被识别为具有共同的制造缺陷，则云7004可改变对应于该组的授权凭证以实施该组的操作闭锁。
基于云的分析系统可允许监测多个医疗设施(例如，医院之类的医疗设施)以确定改善的实践并相应地推荐改变(例如，经由推荐模块2030)。因此，云7004的处理器7008可分析与各个医疗设施相关联的数据，以识别该设施并且将该数据与和组中的其他医疗设施相关联的其他数据汇总。例如，可以基于类似的操作实践或地理位置来定义组。这样，云7004可提供医疗设施组范围内的分析和推荐。基于云的分析系统也可用于增强态势感知。例如，处理器7008可对推荐对特定设施的成本和有效性的影响进行预测建模(相对于总体操作和/或各种医疗手术)。还可将与该特定设施相关联的成本和有效性与其他设施或任何其他可比较设施的对应本地区域进行比较。
数据分类和优先化模块7032可以基于关键性(例如，与数据相关联的医疗事件的严重性、出乎意料、怀疑)对数据进行优先化和分类。这种分类和优先化可以与上述其他数据分析模块7034的功能结合使用，以改善本文所述的基于云的分析和操作。例如，数据分类和优先化模块7032可为由数据收集和汇总模块7022以及患者结果分析模块7028执行的数据分析分配优先级。不同的优先级可导致来自云7004的特定响应(对应于紧急性级别)，诸如加速响应递增、特殊处理、从汇总医疗数据数据库7011排除或其他合适的响应。此外，如果需要，云7004可通过集线器应用服务器传输来自对应外科器械7012的附加数据的请求(例如，推送消息)。推送消息可引起在对应的集线器7006上显示的用于请求支持或附加数据的通知。在云检测到显著的不规则性或异常性并且云不能确定不规则性的原因的情况下，可能需要该推送消息。中央服务器7013可被编程为在某些显著情况下触发该推送消息，例如，诸如当数据被确定为不同于超过预定阈值的预期值时或当其表现出安全已被包括时。
在各个方面，参考图12和图13描述的外科器械7012可实施为组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)。因此，组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)被配置成能够与外科集线器7006和网络2001交接，该网络被配置成能够与云7004交接。因此，由中央服务器7013和数据分析模块7034提供的处理能力被配置成能够处理来自组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)的信息(例如，数据和控制)。
关于云分析系统的附加细节可见于2018年4月19日提交的标题为“METHOD OF HUBCOMMUNICATION”的美国临时专利申请62/659,900，该专利申请全文以引用方式并入本文。
态势感知
尽管包括响应于感测数据的控制算法的“智能”装置可以是对在不考虑感测数据的情况下操作的“哑巴”装置的改进，但当孤立地考虑时，即在没有正在被执行的外科手术的类型或正在手术的组织的类型的背景下，一些感测数据可能是不完整的或不确定的。在不知道手术背景(例如，知道正在手术的组织的类型或正在被执行的手术的类型)的情况下，控制算法可能在给定的特定无背景感测数据的情况下错误地或次优地控制模块化装置。例如，用于响应于特定的感测参数来控制外科器械的控制算法的最佳方式可根据正在手术的特定组织类型而变化。这是由于以下事实：不同的组织类型具有不同的特性(例如，抗撕裂性)，并且因此不同地响应于由外科器械采取的动作。因此，可能期望外科器械即使在感测到针对特定参数的相同测量时也采取不同的动作。作为一个特定示例，响应于器械感测到用于闭合其端部执行器的意外高的力来控制外科缝合和切割器械的最佳方式将根据组织类型是易于撕裂还是抗撕裂而变化。对于易于撕裂的组织(诸如肺部组织)，器械的控制算法将响应于用于闭合的意外高的力而最佳地使马达速度逐渐下降，从而避免撕裂组织。对于抗撕裂的组织(诸如胃组织)，器械的控制算法将响应于用于闭合的意外高的力而最佳地使马达速度逐渐上升，从而确保端部执行器被适当地夹持在组织上。在不知道是肺部组织还是胃组织已被夹持的情况下，控制算法可做出次优决定。
一种解决方案利用包括系统的外科集线器，该系统被配置成能够基于从各种数据源接收到的数据来导出关于正在被执行的外科手术的信息，然后相应地控制配对的模块化装置。换句话讲，外科集线器被配置成能够从所接收的数据推断关于外科手术的信息，然后基于所推断的外科手术的背景来控制与外科集线器配对的模块化装置。图14示出了根据本公开的至少一个方面的态势感知外科系统5100的图。在一些范例中，数据源5126包括例如模块化装置5102(其可包括被配置成能够检测与患者和/或模块化装置本身相关联的参数的传感器)、数据库5122(例如，包含患者记录的EMR数据库)和患者监测装置5124(例如，血压(BP)监测器和心电图(EKG)监测器)。
外科集线器5104(其可在许多方面与集线器106类似)可被配置成能够例如基于所接收的数据的特定组合或从数据源5126接收数据的特定顺序从数据导出与外科手术有关的背景信息。从所接收的数据推断的背景信息可包括例如正在被执行的外科手术的类型、外科医生正在执行的外科手术的特定步骤、正在手术的组织的类型或为手术的对象的体腔。外科集线器5104的一些方面从所接收的数据导出或推断与外科手术有关的信息的这种能力可被称为“态势感知”。在一个范例中，外科集线器5104可并入态势感知系统，该态势感知系统是与外科集线器5104相关联的从所接收的数据导出与外科手术有关的背景信息的硬件和/或程序设计。
外科集线器5104的态势感知系统可被配置成能够以多种不同的方式从接收自数据源5126的数据导出背景信息。在一个范例中，态势感知系统包括已经在训练数据上进行训练以将各种输入(例如，来自数据库5122、患者监测装置5124和/或模块化装置5102的数据)与关于外科手术的对应背景信息相关联的模式识别系统或机器学习系统(例如，人工神经网络)。换句话讲，机器学习系统可被训练成从所提供的输入准确地导出关于外科手术的背景信息。在另一范例中，态势感知系统可包括查找表，该查找表存储与对应于背景信息的一个或多个输入(或输入范围)相关联的关于外科手术的预先表征的背景信息。响应于利用一个或多个输入的查询，查找表可返回态势感知系统用于控制模块化装置5102的对应背景信息。在一个范例中，由外科集线器5104的态势感知系统接收的背景信息与用于一个或多个模块化装置5102的特定控制调节或一组控制调节相关联。在另一范例中，态势感知系统包括当提供背景信息作为输入时生成或检索用于一个或多个模块化装置5102的一个或多个控制调节的另外的机器学习系统、查找表或其他此类系统。
结合有态势感知系统的外科集线器5104为外科系统5100提供了许多益处。一个益处包括改进对感测和收集到的数据的解释，这将继而改进外科手术过程期间的处理精度和/或数据的使用。回到先前的示例，态势感知外科集线器5104可确定正在手术的组织的类型；因此，当检测到用于闭合外科器械的端部执行器的意外高的力时，态势感知外科集线器5104可正确地使用于组织类型的外科器械的马达速度逐渐上升或逐渐下降。
作为另一个示例，正在手术的组织的类型可影响针对特定组织间隙测量对外科缝合和切割器械的压缩率和负载阈值进行的调节。态势感知外科集线器5104可推断正在被执行的外科手术是胸腔手术还是腹部手术，从而允许外科集线器5104确定被外科缝合和切割器械的端部执行器夹持的组织是肺部组织(对于胸腔手术)还是胃组织(对于腹部手术)。然后，外科集线器5104可针对组织的类型适当地调节外科缝合和切割器械的压缩率和负载阈值。
作为又一个示例，在吹入手术期间被操作的体腔的类型可影响排烟器的功能。态势感知外科集线器5104可确定外科部位是否处于压力下(通过确定外科手术正在利用吹入)并确定手术类型。由于一种手术类型通常在特定的体腔内执行，外科集线器5104然后可针对在其中进行操作的体腔适当地控制排烟器的马达速率。因此，态势感知外科集线器5104可提供对于胸腔和腹部手术两者一致的烟排出量。
作为又一个示例，正在被执行的手术的类型可影响超声外科器械或射频(RF)电外科器械操作的最佳能量水平。例如，关节镜手术需要更高的能量水平，因为超声外科器械或RF电外科器械的端部执行器浸没在流体中。态势感知外科集线器5104可确定外科手术是否是关节镜手术。然后，外科集线器5104可调节发生器的RF功率水平或超声振幅(即“能量水平”)以补偿流体填充的环境。相关地，正在手术的组织的类型可影响超声外科器械或RF电外科器械操作的最佳能量水平。态势感知外科集线器5104可确定正在被执行的外科手术的类型，然后根据该外科手术的预期组织概况分别定制超声外科器械或RF电外科器械的能量水平。此外，态势感知外科集线器5104可被配置成能够在整个外科手术过程中而不是仅在逐个手术的基础上调节超声外科器械或RF电外科器械的能量水平。态势感知外科集线器5104可确定正在被执行或随后将要被执行的外科手术的步骤，然后更新用于发生器和/或超声外科器械或RF电外科器械的控制算法，以根据该外科手术步骤将能量水平设定在适合于预期组织类型的值。
作为又一示例，可从附加数据源5126提取数据，以改进外科集线器5104从一个数据源5126提取的结论。态势感知外科集线器5104可用已从其他数据源5126构建的关于外科手术的背景信息来扩充其从模块化装置5102接收的数据。例如，态势感知外科集线器5104可被配置成能够根据从医疗成像装置接收到的视频或图像数据来确定止血是否已经发生(即，在外科部位的出血是否已经停止)。然而，在一些情况下，视频或图像数据可能是不确定的。因此，在一个范例中，外科集线器5104可被进一步配置成能够将生理测量值(例如，由可通信地连接至外科集线器5104的BP监测器感测的血压)与止血的视觉或图像数据(例如，来自可通信地耦接到外科集线器5104的医疗成像装置124(图2))进行比较，以确定缝合线或组织焊缝的完整性。换句话讲，外科集线器5104的态势感知系统可考虑生理测量数据以在分析可视化数据时提供附加的背景。当可视化数据本身可能是不确定的或不完整的时，附加背景可以是有用的。
另一益处包括根据正在被执行的外科手术的特定步骤主动且自动地控制配对的模块化装置5102，以减少在外科手术过程期间医疗人员需要与外科系统5100交互或控制外科系统的次数。例如，如果态势感知外科集线器5104确定手术的后续步骤需要使用RF电外科器械，则其可主动地激活与该器械连接的发生器。主动地激活能量源允许器械在手术的先前步骤一完成就准备好使用。
作为另一个示例，态势感知外科集线器5104可根据在外科部位处外科医生预期需要查看的(一个或多个)特征来确定外科手术的当前步骤或后续步骤是否需要在显示器上的不同视图或放大的程度。然后，外科集线器5104可相应地主动改变所显示的视图(例如，由用于可视化系统108的医疗成像装置提供)，使得在整个外科手术中自动调节显示器。
作为又一个示例，态势感知外科集线器5104可确定外科手术的哪个步骤正在被执行或随后将要执行以及针对外科手术的该步骤是否需要特定数据或数据之间的比较。外科集线器5104可被配置成能够基于正在被执行的外科手术的步骤自动地调用数据屏幕，而无需等待外科医生请求该特定信息。
另一益处包括在外科手术的设置期间或在外科手术的过程期间检查错误。例如，态势感知外科集线器5104可确定手术室是否被正确地或最佳地设置以用于待执行的外科手术。外科集线器5104可被配置成能够确定正在被执行的外科手术的类型，(例如，从存储器中)检索对应的清单、产品位置或设置需求，然后将当前手术室布局与外科集线器5104确定的用于该正在被执行的外科手术类型的标准布局进行比较。在一个范例中，外科集线器5104可被配置成能够将用于手术的物品列表(例如，由合适的扫描仪进行扫描)和/或与外科集线器5104配对的装置列表与用于给定外科手术的物品和/或装置的推荐或预期清单进行比较。外科集线器5104可被配置成能够如果列表之间存在任何不连续性，则提供指示特定模块化装置5102、患者监测装置5124和/或其他外科物品缺失的警示。在一个范例中，外科集线器5104可被配置成能够例如经由接近传感器来确定模块化装置5102和患者监测装置5124的相对距离或位置。外科集线器5104可将装置的相对位置与用于特定外科手术的推荐或预期布局进行比较。外科集线器5104可被配置成能够如果在布局之间存在任何不连续性，则提供指示用于该外科手术的当前布局偏离推荐布局的警示。
作为另一个示例，态势感知外科集线器5104可确定外科医生(或其他医疗人员)在外科手术过程期间是否正在出错或以其他方式偏离预期的动作过程。例如，外科集线器5104可被配置成能够确定正在被执行的外科手术的类型，(例如，从存储器中)检索对应的步骤列表或设备使用的顺序，然后将在外科手术过程期间正在被执行的步骤或正在被使用的设备与外科集线器5104确定的针对该正在被执行的外科手术类型的预期步骤或设备进行比较。在一个范例中，外科集线器5104可被配置成能够提供指示在外科手术中的特定步骤处正在执行意外动作或正在使用意外装置的警示。
总体而言，用于外科集线器5104的态势感知系统通过针对每种外科手术的特定背景调节外科器械(和其他模块化装置5102)(诸如针对不同的组织类型进行调节)并在外科手术期间验证动作来改善外科手术结果。态势感知系统还根据手术的特定背景通过自动建议下一步骤、提供数据以及调节显示器和手术室中的其他模块化装置5102来提高外科医生执行外科手术的效率。
在一个方面，如下文参考图24至图40所述，模块化装置5102被实施为组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)。因此，被实施为组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)的模块化装置5102被配置成能够作为数据源5126操作并且与数据库5122和患者监测装置5124交接。被实施为组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)的模块化装置5102被进一步配置成能够与外科集线器5104进行交互以向外科集线器5104提供信息(例如，数据和控制)并且从外科集线器5104接收信息(例如，数据和控制)。
现在参见图15，其描绘了时间轴5200，该时间轴描绘了集线器(例如，外科集线器106或206(图1至图11))的态势感知。时间轴5200是说明性的外科手术以及外科集线器106、206可以从外科手术中每个步骤从数据源接收的数据导出的背景信息。时间轴5200描绘了护士、外科医生和其它医疗人员在肺段切除手术期间将采取的典型步骤，从建立手术室开始到将患者转移到术后恢复室为止。
态势感知外科集线器106、206在整个外科手术过程中从数据源接收数据，包括每次医疗人员利用与外科集线器106、206配对的模块化装置时生成的数据。外科集线器106、206可以从配对的模块化装置和其它数据源接收该数据，并且在接收新数据时不断导出关于正在进行的手术的推论(即，背景信息)，诸如在任何给定时间执行手术的哪个步骤。外科集线器106、206的态势感知系统能够例如记录与用于生成报告的过程相关的数据，验证医务人员正在采取的步骤，提供可能与特定过程步骤相关的数据或提示(例如，经由显示屏)，基于背景调节模块化装置(例如，激活监测器，调节医疗成像装置的视场(FOV)，或者改变超声外科器械或RF电外科器械的能量水平)，以及采取上述任何其它此类动作。
作为该示例性手术中的第一步5202，医院工作人员从医院的EMR数据库中检索患者的EMR。基于EMR中的选择的患者数据，外科集线器106、206确定待执行的手术是胸腔手术。
第二步5204，工作人员扫描用于手术的进入的医疗用品。外科集线器106、206与在各种类型的手术中使用的用品列表交叉引用扫描的用品，并确认供应的混合物对应于胸腔手术。另外，外科集线器106、206还能够确定手术不是楔形手术(因为进入的用品缺乏胸腔楔形手术所需的某些用品，或者在其它方面不对应于胸腔楔形手术)。
第三步5206，医疗人员经由可通信地连接到外科毂集线器106、206的扫描器来扫描患者带。然后，外科集线器106、206可基于所扫描的数据来确认患者的身份。
第四步5208，医务工作人员打开辅助设备。所利用的辅助设备可根据外科手术的类型和外科医生待使用的技术而变化，但在此示例性情况下，它们包括排烟器、吹入器和医疗成像装置。当激活时，作为其初始化过程的一部分，作为模块化装置的辅助设备可以自动与位于模块化装置特定附近的外科集线器106、206配对。然后，外科集线器106、206可通过检测在该术前阶段或初始化阶段期间与其配对的模块化装置的类型来导出关于外科手术的背景信息。在该具体示例中，外科集线器106、206确定外科手术是基于配对模块化装置的该特定组合的VATS手术。基于来自患者的EMR的数据的组合，手术中使用的医疗用品的列表以及连接到集线器的模块化装置的类型，外科集线器106、206通常可推断外科小组将执行的具体手术。一旦外科集线器106、206知道正在执行什么具体手术，外科集线器106、206便可从存储器或云中检索该手术的步骤，然后交叉参照其随后从所连接的数据源(例如，模块化装置和患者监测装置)接收的数据，以推断外科团队正在执行的外科手术的什么步骤。
第五步5210，工作人员将EKG电极和其它患者监测装置附接到患者。EKG电极和其它患者监测装置能够与外科集线器106、206配对。当外科集线器106、206开始从患者监测装置接收数据时，外科集线器106、206因此确认患者在手术室中。
第六步5212，医疗人员诱导患者麻醉。外科集线器106、206可基于来自模块化装置和/或患者监测装置的数据(包括例如EKG数据、血压数据、呼吸机数据、或它们的组合)推断患者处于麻醉下。在第六步5212完成时，肺分段切除手术的术前部分完成，并且手术部分开始。
第七步5214，折叠正在操作的患者肺部(同时通气切换到对侧肺)。例如，外科集线器106、206可从呼吸机数据推断出患者的肺已经塌缩。外科集线器106、206可推断手术的手术部分已开始，因为其可将患者的肺部塌缩的检测与手术的预期步骤(可先前访问或检索)进行比较，从而确定使肺塌缩是该特定手术中的第一手术步骤。
第八步5216，插入医疗成像装置(例如，内窥镜)，并启动来自医疗成像装置的视频。外科集线器106、206通过其与医疗成像装置的连接来接收医疗成像装置数据(即，视频或图像数据)。在接收到医疗成像装置数据之后，外科集线器106、206可确定外科手术的腹腔镜式部分已开始。另外，外科集线器106、206可确定正在执行的特定手术是分段切除术，而不是叶切除术(注意，楔形手术已经基于外科集线器106、206基于在手术的第二步5204处接收到的数据而排除)。来自医疗成像装置124(图2)的数据可用于以多种不同的方式确定与正在执行的手术类型相关的背景信息，包括通过确定医疗成像装置相对于患者解剖结构的可视化取向的角度，监测所利用的医疗成像装置的数量(即，被激活并与外科集线器106、206配对)，以及监测所利用的可视化装置的类型。例如，一种用于执行VATS肺叶切除术的技术将相机放置在隔膜上方的患者胸腔的下前拐角中，而一种用于执行VATS分段切除术的技术将相机相对于分段裂缝放置在前肋间位置。例如，使用模式识别或机器学习技术，可对态势感知系统进行训练，以根据患者解剖结构的可视化识别医疗成像装置的定位。作为另一个示例，一种用于执行VATS肺叶切除术的技术利用单个医疗成像装置，而用于执行VATS分段切除术的另一种技术利用多个相机。作为另一示例，一种用于执行VATS分段切除术的技术利用红外光源(其可作为可视化系统的一部分可通信地耦合到外科集线器)以可视化不用于VATS肺部切除术中的分段裂隙。通过从医疗成像装置跟踪这些数据中的任何或所有，外科集线器106、206因此可确定正在进行的外科手术的具体类型和/或用于特定类型的外科手术的技术。
第九步5218，外科团队开始手术的解剖步骤。外科集线器106、206可推断外科医生正在解剖以调动患者的肺，因为其从RF发生器或超声发生器接收指示正在击发能量器械的数据。外科集线器106、206可将所接收的数据与外科手术的检索步骤交叉，以确定在过程中的该点处(即，在先前讨论的手术步骤完成之后)击发的能量器械对应于解剖步骤。在某些情况下，能量器械可为安装到机器人外科系统的机器人臂的能量工具。
第十步5220，外科团队继续进行手术的结扎步骤。外科集线器106、206可推断外科医生正在结扎动脉和静脉，因为其从外科缝合和切割器械接收指示器械正在被击发的数据。与先前步骤相似，外科集线器106、206可通过将来自外科缝合和切割器械的数据的接收与该过程中的检索步骤进行交叉引用来推导该推论。在某些情况下，外科器械可以是安装到机器人外科系统的机器人臂的外科工具。
第十一步5222，执行手术的分段切除术部分。外科集线器106、206可推断外科医生正在基于来自外科缝合和切割器械的数据(包括来自其仓的数据)横切软组织。仓数据可对应于例如由器械击发的钉的大小或类型。由于不同类型的钉用于不同类型的组织，因此仓数据可指示正被缝合和/或横切的组织的类型。在这种情况下，被击发的钉的类型用于软组织(或其它类似的组织类型)，这允许外科集线器106、206推断手术的分段切除术部分正在进行。
第十二步5224中，执行节点解剖步骤。外科集线器106、206可基于从发生器接收的指示正在击发RF或超声器械的数据来推断外科团队正在解剖节点并且执行泄漏测试。对于该特定手术，在横切软组织后使用的RF或超声器械对应于节点解剖步骤，该步骤允许外科集线器106、206进行此类推论。应当指出的是，外科医生根据手术中的具体步骤定期在外科缝合/切割器械和外科能量(即，RF或超声)器械之间来回切换，因为不同器械更好地适于特定任务。因此，其中使用缝合/切割器械和外科能量器械的特定序列可指示外科医生正在执行的手术的步骤。此外，在某些情况下，机器人工具可用于外科手术中的一个或多个步骤，并且/或者手持式外科器械可用于外科手术中的一个或多个步骤。一个或多个外科医生可例如在机器人工具与手持式外科器械之间交替和/或可同时使用装置。在第十二步5224完成时，切口被闭合并且手术的术后部分开始。
第十三步5226，反向麻醉患者。例如，外科集线器106、206可基于例如呼吸机数据(即，患者的呼吸率开始増加)推断出患者正在从麻醉中醒来。
最后，第十四步5228是医疗人员从患者移除各种患者监测装置。因此，当集线器从患者监测装置丢失EKG、BP和其它数据时，外科集线器106、206可推断患者正在被转移到恢复室。如从该示例性手术的描述可以看出，外科集线器106、206可根据从可通信地耦合到外科集线器106、206的各种数据源接收的数据来确定或推断给定外科手术的每个步骤何时发生。
在各个方面，组合能量器械213100(图18)、外科缝合器213102(图18)、抽吸/冲洗装置213104(图18)、无菌区显示器213108(图18)、外科装置213204(图19A和图19B)、外科排抽系统50400(图21)、电外科器械50630(图22)、排抽系统50600(图22)、排抽系统50900(图23)、内窥镜213501(图25)和外科装置213608(图26)被配置成能够在集线器环境(诸如外科集线器106或206(图1至图11))中在态势感知下操作，例如，如时间轴5200所描绘。态势感知进一步描述于2018年4月19日提交的标题为“METHOD OF HUB COMMUNICATION”的美国临时专利申请序列号62/659,900中，该专利申请全文以引用方式并入本文。在某些情况下，机器人外科系统(包括本文所公开的各种机器人外科系统)的操作可由集线器106、206基于其态势感知和/或来自其器件的反馈和/或基于来自云104的信息来控制。
自适应控制方案和交互系统控制
在各个方面，计算机系统(诸如外科集线器的计算机系统)例如可被配置成能够提取所捕获的数据周围的更深的上下文，然后利用该更深的上下文来改善给操作者的可执行项目的指示。更深的上下文可包括元数据和数据组合，其中合成来自不同来源和/或在不同时间(例如，术前、术中、术后)获得的数据以确定关系和/或相关性。在一种情况下，数据的上下文可通过外科手术期间外科集线器的态势感知来通知，该上下文可指示可执行项目，诸如特定于步骤的或定时调节和/或给临床医生的推荐。系统可被配置成能够实施具有相互依赖控制方面的可调节控制方案。例如，系统可被配置成能够基于所捕获的数据提供具有交互式系统控件的自适应控制方案。
在一个方面，外科集线器或集线器连接的装置的控件可被配置成能够基于所感测的环境或用途来调节其功能(或调节其功能)。可通过例如调节外科功能的标度或程度(例如，功率水平或夹持力)、调节外科功能的一个或多个阈值(例如，最大功率水平限值和最小功率水平限值)、调节外科功能的结果动作(例如，改变能量模态)、调节影响外科功能的测量类型(例如，从开-关激活到操作者控制的可变激活)和/或调节外科功能的互补动作(例如，基于所选择的能量模态调节夹持力)来调节功能。本文描述了对外科功能的调节的附加示例。
在一个方面，测量类型可在开-关激活检测到程度测量(诸如使用应变仪或霍尔效应传感器)之间变化。例如，外科功能的致动器可在对应于第一外科状态的第一模式下充当开-关致动器，并且在对应于第二外科状态的第二模式下充当基于程度的致动器。基于程度的致动器可被配置成能够调节例如击发行程长度和/或力、端部执行器闭合量和/或夹持力以及/或者能量激活类型和/或水平。在一个方面，例如，可基于手术中的时间和/或它是精确使用的外科步骤还是粗略(gross)使用的外科步骤(这可通过系统的态势感知来通知)来调节激活阈值和/或停用阈值。
在一个方面，外科集线器可被配置成能够在手术室或外科剧院内的显示器上对收集自在手术期间可用的数据的可执行背景辅助信息的视觉指示进行优先级排序。例如，优先级排序可以基于可执行信息的确定性和/或重要性。在一个方面，激活或切换可执行信息的图标可包括突出显示在正常图形界面中不太突出显示之处。例如，显示器可位于外科装置或主显示器(例如，连接到外科集线器的显示器)上。
在某些情况下，临床医生可能想要将外科装置用于多种外科功能。例如，外科装置可用于凝固血管、切割组织并且/或者密封组织。为了实现这些不同的功能，可调节外科装置的控制方案。例如，可利用不同的功率水平或阈值。附加地或另选地，可利用不同的能量模态(例如，超声、双极和单极)。可能期望在不同的外科功能之间快速切换，而不依赖于外科装置上和/或远程控制台上的复杂控件。在某些情况下，可能期望利用现有外科装置和/或使用具有最小输入控件(即，致动器)的外科装置来实施此类控制方案调节和调整。
在某些方面，外科系统可被配置成能够基于手术内的监测条件来实施控件的自动改变。可利用单个输入控件或致动器来实现不同的外科功能。能够用输入控件致动的可用外科功能可取决于外科步骤或外科手术的状态。在各种情况下，态势感知的外科集线器或集线器连接的外科装置可根据其态势感知来确定外科步骤和/或状态。因此，系统可被配置成能够基于对用户意图的态势感知来调节装置的控制方案。在一种情况下，在第一外科状态(由外科集线器的态势感知确定)下，换能器的功率水平可由第一范围限定，并且在第二外科状态(由外科集线器的态势感知确定)下，换能器的功率水平可由不同的第二范围限定。附加地或另选地，在第一外科状态(由外科集线器的态势感知确定)下，组合能量装置可以组合模式操作，并且在第二外科状态(由外科集线器的态势感知确定)下，组合能量装置可以超声模式操作而无需施加电外科能量。不同的外科功能可由单个致动器实施，该单个致动器可包括通过外科集线器的态势感知来通知的智慧或智能致动器。
在一个方面，外科装置可包括被配置成能够接收输入的致动器。外科装置还可包括控制电路，该控制电路被配置成能够从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号，响应于输入从致动器接收致动信号并且响应于致动信号执行外科功能。外科功能可包括当外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能以及当外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能。第二外科状态可不同于第一外科状态，并且第二外科功能可不同于第一外科功能。在另一方面，非暂态介质所存储的计算机可读指令在被执行时可使机器像智能外科装置一样从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号，响应于施加到外科装置的致动器的输入来接收致动信号并且响应于致动信号来实施外科功能。外科功能可包括当外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能以及当外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能。第二外科状态可不同于第一外科状态，并且第二外科功能可不同于第一外科功能。本文进一步描述了另选控制方案调节和调整。
如本文进一步所述，可基于一个或多个因素来调节控件(诸如致动器)的功能，包括当前在外科手术室中使用的其他器械、外科手术的步骤和/或对外科装置的辅助控件的输入。此类因素可至少部分地根据态势感知来确定，如本文进一步所述。
在一些应用中，致动器的位移的程度和/或外科装置的致动器上的输入力可影响外科装置的功率(例如，振幅)限制。现在参见图16，能量装置213000可包括第一致动按钮213002和第二致动按钮213004。在各种情况下，第一致动按钮213002可对应于第一功率水平，并且第二致动按钮213004可对应于第二功率水平。例如，第一致动按钮213002可包括可对应于切割模式的较高或最大功率水平，并且第二致动按钮213004可包括可对应于凝固模式的较低或最小功率水平。在此类情况下，第一致动按钮213002可被称为“切割按钮”，并且第二致动按钮213004可被称为“凝固按钮”。
致动按钮213002、213004可具有弹簧偏置方面，该弹簧偏置方面允许致动按钮213002、213004充当开关切换器并且还检测操作者施加到其上的力。在一个方面，致动按钮213002、213004可具有考虑按钮的运动范围的特定部分的第一激活或正常激活以及考虑按钮的运动范围的另一部分的第二激活或修改激活。例如，按钮的运动范围的前70％-80％可实现能量的激活，并且按钮的运动范围的剩余部分可调节能量水平。在此类情况下，如果临床医生要通过克服较高的偏置力来进一步按压致动按钮213002、213004中的任一者，则按钮可改变功能并且不仅施加切割或凝固能量水平，而且从发生器上设定的水平增加功率水平。例如，当致动按钮运动到按钮的运动范围的剩余部分中时，功率水平可增加一个水平。在该操作中，强力致动将用于激活能量并增加能量的功率水平。
在一个方面，由致动按钮213002、213004控制的外科功能可受制于端部执行器213006和/或闭合触发器213008的位置。例如，仍参见图16，闭合触发器213008运动通过第一运动范围(即，通过第一角度θ1)可实现端部执行器213006的第一量，即第一距离a的闭合。闭合触发器213008运动通过第二运动范围(即，第二角度θ2)可影响端部执行器213006的第二量，即第二距离b的闭合。在某些情况下，第一量可对应于钳口213010、213012的闭合运动，并且第二量可对应于钳口213010、213012的夹持运动。第一钳口213010可为夹持臂，在某些情况下，该第一钳口可相对于第二钳口213012运动。在其他情况下，闭合触发器213008可使单独的第二钳口213012和/或两个钳口213010、213012运动，以闭合并且/或者夹持端部执行器213006。
第一致动按钮213002和/或第二致动按钮213004可基于闭合触发器213008和/或夹持臂213010的位置来实施不同的外科功能。例如，如果致动按钮213002、213004在端部执行器213006的钳口213010、213012处于完全打开阈值和部分闭合阈值(例如，仅闭合整个闭合范围的2/3)之间时被激活，则致动按钮213002、213004可具有相应的第一能量水平。另外，如果钳口213010、213012运动超过部分闭合阈值(例如，超过2/3闭合)，则第一致动按钮213002和第二致动按钮213004可具有相应的第二能量水平。每个按钮213002、213004的第二能量水平可高于相应致动按钮213002、213004的对应第一能量水平。例如，当钳口213010、213012闭合更多时，诸如当钳口213010、213012活动地将组织夹持在其间时，能量水平可更高。
图17中描绘了两个图213020、213022，其描绘了相对于能量装置213000的触发器角度(θ)的钳口闭合和换能器振幅。参见图213020，用于能量装置213000的控制算法被配置成能够根据触发器角度(θ)(即，闭合触发器213008(图16)被按压的程度)来调节超声换能器的振幅。可以一个或多个阈值诸如图17所示的触发器角度阈值213024调节振幅。
更具体地讲，在闭合触发器213008的第一运动范围(例如，通过第一触发器位移角度θ1)期间，第一致动按钮213002可以第一最大阈值Maxa激活能量，并且第二致动按钮213004可以第一最小阈值Mina激活能量。在闭合触发器213008的第二运动范围(例如，通过第一触发器位移角度θ2)期间，第一致动按钮213002可以第二最大阈值Maxb激活能量，并且第二致动按钮213004可以第二最小阈值Minb激活能量。在所描绘的图213022中，第一最小阈值Mina不同于第二最小阈值Minb，并且第一最大阈值Maxa不同于第二最大阈值Maxb。更具体地讲，第一最小阈值Mina小于第二最小阈值Minb，并且第一最大阈值Maxa小于第二最大阈值Maxb。
如图17所示，第一最小阈值Mina包括换能器振幅极限的30％，而第二最小阈值Minb包括换能器振幅极限的75％。另外，第二最大阈值Maxb包括换能器振幅极限的100％，而第一最大阈值Maxa仅包括换能器振幅极限的40％。设想了其他阈值。例如，第二最小阈值Minb可小于第一最大阈值Maxa。
在其他情况下，第一最小阈值Mina可大于第二最小阈值Minb并且/或者第一最大阈值Maxa可大于第二最大阈值Maxb。在其他情况下，当触发器位移角度超过触发器角度阈值213024时，可调节极限中的仅一个。例如，第二致动按钮213004可在闭合触发器213008的整个运动范围(包括角度θ1和θ2)期间保持第一最小阈值Mina。换句话讲，无论第一钳口213010和/或闭合触发器213008的位置如何，当按压第二致动按钮213004时，换能器的振幅可保持在30％。附加地或另选地，可以附加触发器角度阈值调节极限中的一个或多个。
现在参见图213020，还可基于检测到的外科状态和/或外科步骤来调节闭合触发器213008的闭合速率。例如，闭合触发器213008可在通过第一触发器位移范围θ1的第一运动范围期间以第一速率闭合，并且闭合触发器213008可在通过第二触发器位移范围θ2的第二运动范围期间以第二速率闭合。更具体地，对应于斜率a/ZONE A的第一速率可继续，直到闭合触发器213008满足触发器角度阈值213024。在所描绘的布置中，触发器角度阈值213024对应于75％端部执行器闭合。在其他情况下，触发器角度阈值213024可限定例如小于或大于75％端部执行器闭合，诸如2/3闭合和/或90％闭合。在达到触发器角度阈值213024时，闭合速率可在区域B中增加到第二速率，直到闭合触发器213008达到100％闭合。在其他情况下，闭合速率可在达到触发器角度阈值213024时减小。附加地或另选地，可以另外的触发器角度阈值调节闭合速率。
在各种情况下，闭合触发器213008的位置可指示外科手术的外科状态。例如，闭合触发器213008可在第一外科步骤期间保持打开，在第二外科步骤期间闭合到第一程度，并且在第三外科步骤期间闭合到第二程度。例如，打开的钳口可用于烧灼血管，部分闭合的钳口可用于凝固组织并且/或者完全闭合的钳口可用于切割组织。通过监测闭合触发器213008的位置，控制电路被配置成能够确定外科状态和/或步骤，并且基于检测到的状态和/或步骤来调节集线器连接的装置的外科功能，即功率水平。态势感知可进一步通知该确定。例如，在某种类型的外科手术期间和/或当处理某种类型的组织时，可以第一方式调节最大阈值和/或最小阈值和/或触发器角度阈值，并且在另一种类型的外科手术期间和/或当处理另一种类型的组织时，可以第二方式调节最大阈值和/或最小阈值和/或触发器角度阈值。例如，肺组织和胃组织可能需要不同的响应。附加地或另选地，动脉和静脉可能需要不同的阈值。态势感知可确定外科手术和/或组织类型。
在各种情况下，可基于外科装置上的另一控件/致动器来调节外科装置的一个或多个控件和/或致动器。致动第一控件/致动器可使第二控件/致动器具有经调节的功能。再次参见图16，例如，如果能量装置213000的钳口213010、213012敞开并且能量经由激活按钮213002、213004中的一个按钮激活，则外科系统可感测或以其他方式确定外科医生期望将器械用于第一外科功能，诸如背切。因此，最小功率水平和最大功率水平(例如，振幅)可被设定为其用于第一外科功能的正常水平。如果能量装置213000的钳口213010、213012打开超过一半，则能量致动按钮213002、213004可仅驱动超声响应；然而，如果钳口213010、213012闭合超过一半，则能量装置213000可在标准组合超声电外科模式下工作。又如，如果在正在施加超声能量时能量装置213000的钳口213010、213012以最高压缩水平被完全夹持，并且用户经由闭合触发器213008请求更大的压力，同时仍然致动最大能量激活按钮213002，则能量模态可自动地从超声转变为电外科RF，并且能量装置213000可进一步增大与夹紧钳口213010一起施加的压力。
在一个方面，可根据当前在同一手术室中使用的其他器械来调节控件。例如，如果辅助能量装置在视场(例如，内窥镜的视场)内并且控制致动器的预定义的键和/或序列被致动，则外科集线器也可在视场内调节主要能量装置的控件。在一种情况下，当闭合触发器和能量按钮在主要能量装置上被致动并且辅助装置在视场内时，辅助能量装置上的可按比例缩放的调节控件可用于控制主要能量装置的功率水平。在此类情况下，为主要能量装置供电的发生器可通过辅助能量装置上的控件而被上调或下调。在各种情况下，外科功能的此类远程控件仅可在已执行预定义的外科动作序列时和/或在外科手术的特定步骤期间启用。
又如，外科装置之间的接触或碰触可允许外科装置中的一个外科装置调节另一个外科装置的控件。例如，如果第二外科装置接触第一外科装置，则由第二外科装置执行或对第二外科装置执行的特定动作或动作的组合可使得控制算法调节第一外科装置的功能。例如，当第二外科装置的钳口处于完全打开构型时，钳口可按压第一外科装置上的致动按钮，然后第二外科装置上的调节控件可用于改变第一外科装置的功率水平，诸如由发生器提供的功率。一旦设定了所需水平，就可移除第二外科装置与第一外科装置的接触。此后，第一外科装置和第二外科装置可以新设定的功率水平作为正常装置操作。在一种情况下，连续性传感器可被配置成能够检测外科装置之间的接触。
在一个方面，可根据正在进行的外科手术的步骤来调节外科装置的控件。态势感知可向外科集线器通知外科手术的当前步骤和/或下一个步骤。例如，基于外科装置和/或发生器的先前外科动作和/或使用顺序，外科集线器可确定正在执行特定外科手术的哪个特定步骤，诸如手术当前是否处于波节解剖步骤、血管横切步骤等中。如果外科集线器确定正在使用的能量装置处于精细解剖模式，则系统可自动地将能量装置的按钮的功能调节到不同设置，例如，与该手术步骤一起使用的较低功率设置。在一个具体实施中，外科集线器和/或发生器可确定手术特定步骤或背景。
在另一个具体实施中，系统可通过在外科手术的每个阶段和/或在特定数量或类型的外科器械交换之后分析特定临床医生的最常见使用情况来学习和预测手术特定步骤或背景。在此类学习模式中，在一个方面，发生器最初不对控件实施任何自动调节。相反，在监测同一临床医生经过预先确定数量的包括相同步骤的手术的行为之后，外科装置可基于所监测的和过去的临床医生的使用自动更改按钮使用。在各种情况下，当调节控件的功能时，外科装置可向临床医生提供通知。例如，外科装置可提供听觉通知(例如，哔哔声或言语解释)、视觉提示(例如，屏幕上的闪光灯和/或字词)和/或触觉提醒(例如，外科装置或其一部分(诸如致动按钮本身)的振动和/或运动)。在其他情况下，外科集线器可推荐对控件的调节。本文进一步描述了来自外科集线器的推荐。
在各个方面，用于外科集线器、外科器械和其它装置的控件可基于无菌区显示器上的操作中的屏幕进行调节。可基于所显示的信息来调节外科装置的控件。在一个方面，通常控制平移或调节可视化装置(例如，内窥镜)的焦点的控件可被配置成能够例如在超光谱成像叠层活动的情况下调节放大率。超光谱成像进一步描述于2018年3月29日提交的标题为“CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY”的美国专利申请15/940,722中，该专利申请全文以引用方式并入本文。
又如，可通过在无菌区显示器上进行选择来调节无菌区显示器的视场中的外科器械的柄部上控件。此外，在各种情况下，调节可基于态势感知。例如，系统可确定特定外科装置正在被利用，并且允许从第二装置(诸如无菌区内的显示屏)控制该外科装置的功能。现在参见图18，示出了涉及组合能量器械213100、外科缝合器213102、抽吸/冲洗装置213104和无菌区显示器213108的外科手术。组合能量装置213100包括单个能量按钮213110，该能量按钮被配置成能够实施不同的能量模态。例如，组合能量装置213100可以双极模式、单极模式、超声模式和/或它们的各种组合(例如，混合模式)操作。在一种情况下，组合能量装置213100可以单极-双极模式操作。在另一种情况下，组合能量装置213100可以超声-双极模式操作，并且在其他情况下，组合能量装置可以超声-单极模式操作。各种能量模态可顺序施加并且/或者同时混合在一起。
在一个方面，无菌区显示器213108的视场中的外科器械的柄部上的控件可通过在无菌区显示器213108上进行选择来调节。例如，组合能量器械213100包括单个按钮213110，该按钮可被配置成能够施加能量以选择性地切割和凝固组织。可通过在无菌区显示器213108上进行选择来调节由按钮213110激活的能量模态。
在一个方面，能量激活按钮213110可具有指示器，当无菌区显示器213108正在用于改变按钮213110的功能时并且/或者无菌区显示器213108已共享对按钮213110的控制，该指示器改变或以其他方式指示。例如，组合能量装置213100可包括位于柄部上和/或能量激活按钮213110自身上的LED，当从辅助装置诸如无菌区显示器213108调节时，该LED可改变颜色并且/或者以其他方式改变其外观(例如，改变能量激活按钮213110的颜色并且/或者以闪光和/或脉冲光方式照亮)。在一种情况下，按钮213110可具有通过来自多色LED的光通道投影的正常红色调以用于切割功能，而蓝色调可通过来自多色LED的光通道投影以用于凝固功能。当无菌区显示器213108将外科功能改变为例如混合能量模态时，可将红色的按钮213110改变为紫色。在各种情况下，无菌区显示器213108上的界面区域还可包括对应颜色(例如，当按钮213110被紫色调照亮时的紫色字词和/或突出显示)的指示器，以指示外科场地显示器213108上所显示的控件与组合能量装置213100之间的功能是链接的。
根据外科器械上的按钮/致动器的数量和类型以及外科器械所需的外科功能，可以不同的方式控制各种外科器械。例如，如果外科器械包括两个按钮(例如，对应于适于凝固的第一功率水平的第一按钮和对应于适于切割的第二功率水平的第二按钮)，则无菌区显示器213108可被配置成能够调节第一按钮和第二按钮的功能。例如，按钮中的一个可用于激活单极能量，并且另一个按钮可被配置成能够激活混合能量。在此类情况下，按钮可包括指示器(例如，彩色LED)，当无菌区显示器213108正在用于改变按钮的功能并且/或者用于指示无菌区显示器213108已共享对按钮的控制时，该指示器改变。指示器可传达所选择的能量模态和/或如何选择能量模态。例如，第一按钮可包括红色调LED，并且第二按钮可包括蓝色调LED。当第一按钮被配置成能够激活混合能量模态时，红色调LED可变成紫色调。另外，无菌区显示器213108上的界面区域可包括紫色指示器。
在各种情况下，无菌区显示器213108可允许临床医生切换组合能量装置213100的柄部上的按钮的功能。在此类情况下，两个按钮的颜色可反转。在另一种情况下，可改变按钮的功能。例如，可将第二按钮(例如，其先前对应于适于切割组织的功率水平)改变为能量激活按钮，并且可将第一按钮(例如，其先前对应于适于凝固组织的功率水平)改变为功率水平调节控件。在此类情况下，每当功率水平调节控件被激活时，无菌区显示器213108可显示新选择的功率水平。例如，无菌区显示器213108可利用闪烁图标来指示发生器功率水平的变化。此后，第二按钮(当前充当能量激活按钮)的激活可用于以新设定的功率水平激活和去激活能量。
在其他情况下，按钮213110和/或组合能量装置213100上的其他按钮可从开-关激活功能改变为压敏激活功能。例如，施加到按钮213110的较高水平的力可被配置成能够增加能量激活的强度，诸如通过基于按钮213110上的力来调高功率水平。此外，无菌区显示器213108可用于将按钮213110的离散开/关功能改变为压敏调节功能。此外，当功率水平改变时，无菌区显示器213108和按钮213110可利用不同的指示。例如，当压敏激活调节组合能量装置213100的功率水平时，从按钮发出的光的强度可变化。另外，无菌区显示器213108可指示与按钮213110的颜色同步的颜色以指示当前功能和配对。
在各种情况下，外科集线器可被配置成能够在外科手术期间向临床医生提供推荐。例如，外科集线器可汇总来自多个来源的数据以确定所推荐的外科动作。在各种情况下，推荐可基于外科集线器的态势感知。推荐的关联性或重要性可取决于外科手术背景或场景。例如，基于通过各种数据源和/或传感器获得的数据，可将一般推荐升级到更高水平。由于外科集线器能够汇总大量信息，因此对给临床医生的推荐进行优先级排序可能是有帮助的，以避免在给定时间用过多数据使临床医生应接不暇。例如，如果临床医生不断被推荐(其中的一些或许多是不相关的和/或无帮助的)打断，则临床医生可完全忽略集线器的推荐并且/或者禁用外科集线器上的推荐设置。通过基于态势感知对推荐进行优先级排序，临床医生可充分了解可执行和/或时间敏感的项目。
在各种情况下，推荐的重要性可取决于外科装置的位置。例如，可执行方面可对临床医生突出显示或强调。另外，不可执行和/或非关键方面可离散地显示并且/或者选择性地隐藏在视场中。如果外科装置的位置指示推荐能够由临床医生执行，则外科集线器可强调推荐，而不可执行的推荐可更离散地显示并且/或者选择性地隐藏在视场中。在此类情况下，可执行推荐被选择性地传送给临床医生，这使得临床医生能够及时考虑此类推荐的价值。
在各种情况下，例如，外科系统可包括屏幕，该屏幕被配置成能够向手术室中的临床医生选择性地显示推荐。外科系统还可包括通信地耦接到屏幕和态势感知外科集线器的控制电路，其中控制电路被配置成能够从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号，基于外科状态确定推荐的优先级并且经由显示器传送推荐的优先级。在各种情况下，控制电路包括处理器和通信地耦接到处理器的存储器，存储器存储指令，这些指令能够由处理器执行以从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号，基于外科状态确定推荐的优先级并且经由显示器传送推荐的优先级。在各种情况下，非暂态计算机可读介质存储计算机可读指令，该计算机可读指令在被执行时使得机器(如智能外科装置)从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号，基于外科状态确定推荐的优先级并且经由显示器传送推荐的优先级。
在各个方面，外科系统可被配置成能够在背景信息的特定方面可执行时向临床医生提供通知。例如，图19A和图19B描绘了显示屏213200，该显示屏包括基于来自态势感知外科集线器(诸如外科集线器106(图1至图3)或外科集线器206(图10)或外科集线器7006(图12))的输入给临床医生的推荐213202、213202’。在各种情况下，显示屏213200包括叠层在显示屏213200上的用户界面，该用户界面提供背景相关的推荐。例如，外科系统可用可执行图标突出显示数据馈送，以指示底层背景信息具有可执行方面。在各种情况下，推荐馈送可始终存在；然而，仅当推荐可执行时才强调推荐。例如，可通过突出显示、闪烁和/或标记来强调推荐。在其他情况下，仅当推荐馈送包括可执行项目时才显示推荐馈送。
如图19B所示，突出显示推荐213202’以基于预期外科动作和来自态势感知外科集线器的输入来指示升高的优先级。更具体地讲，在图19A中，外科装置213204被示出为处于第一位置，该第一位置大致邻近肺213208的疾病区域213206。在图19B中，外科装置213204已朝向疾病区域213206运动。基于外科装置213204的轨迹和/或外科装置213204的位置，外科系统可确定来自图19A的推荐213202现在可执行，并且因此以突出显示指示推荐213202’，如图19B所示。换句话讲，外科装置213204的位置变化改变了基于背景的推荐的置信度。增大的置信水平对应于推荐213202’的升高的优先级。
在某些情况下，可执行方面或可执行项目可以是用户选择的器械功能参数的变化。例如，如果系统检测到脆性组织，则系统可推荐调节以保护组织。在一种情况下，外科系统可推荐减小缝合器的目标夹持负载。附加地或另选地，例如外科系统可推荐使用外科附属材料，诸如支撑物或组织厚度补偿件。又如，如果系统检测到例如影响愈合的并存病，诸如患者和药物的并存病，则系统可被配置成能够提示或提议用户调节压缩等待时间、利用附属物并且/或者利用减小的钉尺寸。
在一个方面，可执行方面可以是装置放置期间手术关键信息的自动叠加。例如，再次参见图19A和图19B，显示屏213200被配置成能够标记和/或标注外科装置附近的疾病区域213206和/或节结。在各个方面，自动特征可根据用户的偏好在开和关之间切换。类似地，推荐馈送可在开和关之间切换。在各种情况下，仅当推荐可执行并且/或者升高到高于预先编程的和/或由操作者调节的预定义阈值的优先级时，才可显示推荐。
在一个方面，系统可被配置成能够突出显示对当前外科步骤或动作具有直接影响的数据馈送。外科手术背景中的相关数据可能影响临床医生如何进行后续功能任务中的一个或多个功能任务。例如，在某些情况下，诸如当血压测量异常高或异常低时，可突出显示与血压测量相关的数据馈送。异常高或异常低的血压可影响临床医生如何用能量装置执行大血管横切。因此，在各种情况下，当态势感知指示临床医生准备执行横切时，可突出显示血压数据。又如，系统可被配置成能够监测到患者的返回路径连杆。例如，当返回路径连杆受到限制并且单极电外科器械正在用于解剖或松动术时，返回路径连杆数据可对临床医生突出显示。
又如，可基于由手术部位处的一个或多个传感器检测到的态势感知和/或背景线索确定的可执行项目来突出显示吲哚菁绿(ICG)成像的近红外(NIR)荧光。NIR荧光可用于例如可视化解剖结构、灌注和灌注缺陷以及淋巴系统。NIR光的高穿透深度可允许ICG的分布可视化深到组织表面下方10mm的深度。在肝脏手术中，系统可用于可视化肝转移或原发性肝脏肿瘤。示例性应用包括：
·灌注的可视化，其中局部缺血性区域可更容易且有效地实时显示，并且/或者可例如在吻合中检查灌注，这可使得外科医生能够采取术中动作，诸如用于计划切除区的快速灌注评估以及结肠或食道切除和胃旁路术中的后续吻合，例如，开放式外科手术中皮瓣成形术的灌注评估、肝段的可视化以及腹腔镜式、内窥镜式和开放式外科手术中的多学科应用；
·胆管树解剖结构的可视化，这可允许例如在胆囊切除术中快速且可靠地识别胆管解剖结构，以减少外科手术持续时间并有利于胆囊管和胆总管之间的区分，并且以ICG显示术中胆汁渗漏，诸如在部分肝切除术之后；
·肝细胞癌和癌细胞转移的可视化，包括例如肝脏表面上或下方的癌细胞转移和肝细胞癌的术中可视化、浅表或近表面微转移精确到毫米范围的诊断、更容易限定切除边界以及肝段的可视化；以及
·淋巴系统的可视化，这允许例如对引流肿瘤的整个淋巴系统进行实时可视化，并且可避免核医疗成像，其中检测速率与所建立的淋巴结可视化、淋巴渗漏定位和多学科应用(例如在妇科、泌尿科和全科手术中)的方法有利地进行比较。
NIR/ICG可视化可例如由来自KARL STORZ的
Figure BDA0002647004250000661
技术提供，其在www.karlstorz.com/ie/en/nir-icg-near-infrared-fluorescence.htm有所描述。当可视化对于外科医生如何基于态势感知和预期外科步骤执行后续步骤是重要的时，NIR/ICG数据可对临床医生强调或突出显示。
又如，当外科系统检测到成像或分析系统正在检测与外科装置的当前步骤或当前任务相关的事物时，外科系统可被配置成能够突出显示另选的成像或分析系统。例如，当解剖器即将与大血管或底层结构相交时，系统可突出显示激光多普勒扫描阵列功能。又如，当缝合器看起来放置在边缘组织区域的界限内时，系统可突出显示计算机断层摄影(CT)成像。可在无菌区内的显示屏上传送对临床医生的各种推荐。在各种情况下，当推荐是可执行的和/或时间敏感的时，可利用无菌区中的听觉和/或触觉指示来进一步强调一个或多个推荐，诸如言语提醒和/或哔哔声。
在各种情况下，当推荐可在预定义时间和/或数量的外科步骤内实施时，推荐是可执行的。例如，如果推荐应在手术的即将到来的几分钟(例如，1分钟至2分钟)内实施，则推荐可以是可执行的。在某些情况下，如果推荐应在例如手术的下一个5秒、10秒或30秒内实施，则推荐可以是可执行的。时间范围可由例如临床医生的反应技能来确定。在某些情况下，当推荐是更时间敏感/紧急的时，可在第一时间提供针对推荐的第一类型的强调，并且可在稍后的时间提供第二类型的强调。在其他情况下，当推荐与基于临床医生的态势感知而预期的下一个外科步骤相关时，可提供推荐。在其他情况下，可在应实施推荐的两个步骤之前提供推荐。读者应当理解，可执行推荐的各种基于时间和基于步骤的设置可以是预定义的并且/或者由临床医生和/或操作者调节的。在某些情况下，例如在外科训练会话期间可能需要可执行推荐。在其他情况下，可执行推荐可以是可选的并且/或者能够由临床医生定制。
在各个方面，外科系统可被配置成能够为临床医生实施数据桥。本文描述了用于将外科集线器内的数据交接到由临床医生使用的显示器的各种技术。例如，术中外科数据可有助于术后护理指标的实施和跟踪。
图20描绘了框图213300，其示出了术中外科数据213302与预测结果213304相关并且提供对应推荐213306。例如，术中外科数据213302可与先前结果相关，从而基于术中外科数据213302确定预测结果213304，以通知临床医生关于关键顾虑、推荐和潜在的最佳实践。此外，术中外科数据213302可与先前病历相关，以预测由操作者或组织(诸如医院或卫生系统)标记的护理指标的结果。基于数据相关性的预测结果213304可包括例如患者的住院时间、再入院率、再手术率、胸管移除时间、结肠运动性时间以及保险或其他临床编码事件的数量、类型和严重程度(例如，用于出血相关并发症、输血等的ICD-9或ICD-10代码)。此外，在一些方面，术中数据集可以综合来自手术的所有可用的主要数据源和辅助数据源(例如，EMR、态势感知学习、视频等)。
框图213300是指下前切除(LAR)手术，其中肿瘤位于患者的骨盆深处。例如，可从视频和/或各种传感器获得的击发信息指示边缘是次优的，这对应于增加的癌症复发可能性。击发信息还指示显著的张力施加在结肠上，这对应于增加的渗漏风险。此外，击发信息指示击发线不垂直，这对应于增加的结肠运动性时间。术中外科数据213302还监测手术时间。在图20的示例中，手术时间被表征为“非常长”，伴有广泛解剖和显著结肠操作。在组合中，这些因素也对应于增加的癌症复发可能性。数据桥也可获取例如附加数据，诸如递送的药物和/或患者人口统计，其可进一步对应于各种预测结果和/或并存病。基于各种预测结果213304，外科集线器可提供对术后护理的各种推荐，包括侵略性肿瘤随访治疗、直肠引流管的放置、增加的饮食限制、医院成本分析以及可通知医院床位分配和/或需求的预期住院时间(LOS)。
在各个方面，外科系统可被配置成能够检测元素诸如微粒物质和/或气溶胶颗粒在例如内窥镜的视场(FOV)内的运动、速度、加速度和/或取向。通过检测这些特性中的一个或多个特性，外科系统可增加在外科手术期间可提取的数据的深度并且/或者可为临床医生照亮外科手术的各方面。例如，系统可被配置成能够针对临床医生的关心确定活动的可执行事件。
外科部位处的流体流的特性可以是可执行项目或外科集线器和/或临床医生的调节的指示器。流体流包括例如烟雾、吹入流体、血液、造影剂和/或染料的流。在各种情况下，流体流的特性可对应于不同的外科事件，诸如在能量处理期间增加的烟雾产生、出血检测、灌注评估和/或渗漏吻合的检测。基于由检测到的流体流的一个或多个特性确定的可执行项目，可提供推荐。然而，在不检测并且/或者监测流体流的一个或多个特性的情况下，可能难以确定各种可执行项目和对应推荐。
在各种情况下，通过检测并且/或者监测流体流的一个或多个特性，可提取增加的数据深度以供外科集线器分析。因此，可识别并且/或者更方便地识别可执行项目，并且可及时提供并且/或者实施对应推荐。在某些情况下，外科集线器可自动实施调节并且/或者向临床医生提示可执行项目。
在一个方面，外科系统包括：传感器，该传感器被配置成能够检测患者腹腔内流体中的气载颗粒的特性；外科装置，该外科装置被配置成能够实施外科功能；以及控制电路，该控制电路包括处理器和通信地耦接到该处理器的存储器，其中该控制电路通信地耦接到该传感器和该外科装置。该控制电路可被配置成能够从该传感器接收指示该流体中的气载颗粒的该特性的输入信号，并且响应于该输入信号，向该外科装置提供指示对该外科功能的调节的输出信号。该外科系统可被配置成能够检测例如身体(例如，腹部)内的吹入气体内的气载颗粒和气溶胶。在一个方面，检测方法包括例如光学、激光折射、超声和/或磁共振。在一个方面，功能调节可包括例如影响发生器的功率水平、空间的通气、排烟的程度、过滤的程度和/或引起冷凝的辅助冷凝器的应用。在一个方面，调节可导致已经处于活动状态的系统成比例地增加，将第二效果或功能添加到已经处于活动状态的系统以及/或者完全交换出另一个系统的一个致动或功能。本文中进一步描述了各种调节。
检测外科部位处的流体流的一个或多个特性可涵盖本文进一步描述的一个或多个测量系统和/或方法。例如，可采用光学测量系统和/或超声测量系统。光学测量系统包括例如在本文中进一步描述的激光多普勒测速仪(LDV)或激光多普勒血流仪(LDF)、颗粒图像测速仪(PIV)和/或吲哚菁绿(ICG)的近红外(NIR)荧光。超声测量系统包括例如也在本文中进一步描述的非接触直通超声检测和非接触反射超声检测。用于检测和/或成像颗粒流的各种技术可用于多种外科用途，包括例如烟雾检测和抽排控制、气溶胶和颗粒区分、出血检测、灌注评估以识别解剖结构、染料识别、浅表表面反射中断的区分以及表面上的流动、渗漏和/或渗出流体的识别。本文进一步描述了各种外科用途。
LDV在临床或医学应用中通常称为LDF，其为一种使用激光束的多普勒漂移以测量透明或半透明流体流的速度和/或不透明反射表面的线性或振动运动的技术。在一种情况下，两个准直、单色且相干的激光束在所测量的流体流中交叉。这两个光束通常通过分离单个光束来获得，从而确保两个光束之间的相干性。可使用波长在可见光谱(390nm至750nm)内的激光器，诸如He-Ne、氩离子和/或激光二极管，这允许观察光束路径。在其他情况下，可利用可见光谱之外的波长，这可避免例如分散临床医生的注意力并且/或者干扰其他成像/可视化系统。透射光学器件聚焦两个光束以使其在光束的焦点处相交。相交光束可例如发生干涉并生成一组直条纹。当流体中夹带的颗粒通过条纹时，它们反射光，然后发射光被接收光学器件收集并聚焦在光电探测器上。反射光的强度波动，其频率等于入射光与散射光之间的多普勒漂移并且因此与位于两个光束平面内的颗粒速度分量成比例。如果LDV传感器与流对准，使得条纹垂直于流方向，则来自光电探测器的电信号与全颗粒速度成比例。在各种情况下，通过组合三个装置(例如；He-Ne、氩离子和激光二极管激光器)可以同时测量所有三个流速分量。
在各种情况下，PIV系统可用于确定流体流的二维或三维矢量场。PIV是流可视化的光学方法，其可用于获得流体中的瞬时速度测量和相关特性。流体包括示踪剂颗粒，假定该示踪剂颗粒真实地遵循流体的流动动力学。照亮具有夹带颗粒的流体，使得颗粒可见，并且使用颗粒的运动来计算流的速度和方向(速度场)。PIV传感器可包括相机(诸如具有电荷耦合装置(CCD)芯片的数字相机)、具有限制被照明的物理区域的光学布置的频闪观测器或激光器(诸如用于将光束转换成线或片的圆柱形透镜)、充当控制相机和激光器的外部触发器的同步器以及在所研究的流体内的晶种或示踪剂颗粒。光纤电缆或液体光导可将激光器连接到透镜装置，并且PIV软件可用于例如后处理光学图像。
在二维PIV应用中，通过两个连续帧照射光散射颗粒的激光片，这些帧被捕获以创建颗粒运动的二维标测图和运动的矢量。对于立体PIV或三维PIV，可使用两个或更多个相机以相对于彼此成预定义角度来捕获两个连续帧，并且另一个相机可被配置成能够实现平面外测量。在一个方面，时间分辨颗粒跟踪可使得能够评估颗粒轨道或路径，并且确定颗粒的体积和速度。
本文所述的光学颗粒检测和跟踪技术和系统的外科用途可包括例如烟雾检测应用、出血检测应用、灌注评估应用和染料识别应用。本文进一步描述了各种示例性应用。
在一个应用中，对内部腔室(诸如腹腔)中烟雾的存在和/或浓度的检测可例如用于吹入设备的速率控制、排烟设备的速率控制或激活和/或发生器算法参数的调节以使烟雾产生最小化。本文进一步描述了排烟系统。
在各种情况下，外科集线器可通信地耦接到排烟系统。烟雾通常在利用一个或多个能量装置的外科手术期间产生。能量装置使用能量来影响组织。在能量装置中，能量由发生器供应，如本文进一步所述。能量装置包括具有组织接触电极的装置，诸如具有一个或多个射频(RF)电极的电外科装置，以及具有振动表面的装置，诸如具有超声刀的超声装置。对于电外科装置，发生器被配置成能够产生振荡电流以对电极通能。对于超声装置，发生器被配置成能够产生超声振动以对超声刀通能。
许多外科系统采用外科排抽系统，该外科排抽系统捕获外科手术产生的烟雾，并且引导所捕获的烟雾通过过滤器和排气端口远离临床医生和/或远离患者。例如，排抽系统可被配置成能够排抽在电外科手术期间产生的烟雾。读者将理解，这样的排抽系统可以被称为“排烟系统”，但是此类排抽系统可被配置成能够从外科部位排抽不仅仅是烟雾。在整个本公开中，由排抽系统排抽的“烟雾”不限于仅仅烟雾。相反，本文所公开的排烟系统可以用于排抽多种流体，包括液体、气体、蒸气、烟雾、蒸汽或上述的组合。流体可以是生物起源的并且/或者可在手术期间从外部源引入到外科部位。流体可包括例如水、盐水、淋巴液、血液、渗出物和/或化脓性排出物。此外，流体可包括由排抽系统排抽的颗粒或其他物质(例如，多孔物质或碎片)。例如，此类颗粒可悬浮在流体中。示例性排烟系统及其各种子组件和/或部件在图21至图23中示出。排烟系统在2018年6月29日提交的标题为“SURGICALEVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL”的美国专利申请序列号16/024,066中进一步描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
在某些情况下，处理器可位于外科排抽系统的排抽器外壳内。例如，参见图21，处理器50408及其存储器50410定位在外科排抽系统50400的排抽器外壳50440内。处理器50408与马达驱动器50428、各种内部传感器50430、显示器50442、存储器50410和通信装置50418进行信号通信。通信装置50418可包括被配置成能够通过物理有线或无线方式进行通信的收发器。通信装置50418还可包括一个或多个附加收发器。收发器可包括但不限于蜂窝调制解调器、无线网状网络收发器、
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收发器、低功率广域(LPWA)收发器和/或近场通信收发器(NFC)。通信装置50418可包括以下各项或可被配置成能够与以下各项通信：运动电话、传感器系统(例如，环境、位置、运动等)和/或传感器网络(有线和/或无线)、计算系统(例如，服务器、工作站计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机(例如，
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等)、超便携式计算机、超运动计算机、上网本计算机和/或小型笔记本计算机)等；在本公开的至少一个方面，装置中的一个装置可以是协调器节点。
收发器可被配置成能够经由相应的通用异步收发两用机(UART)从处理器50408接收串行传输数据，以将串行传输数据调制到RF载波上以产生传输RF信号并经由相应的天线来传输该传输RF信号。收发器进一步被配置成能够经由包括利用串行接收数据调制的RF载波的相应天线来接收接收RF信号，解调接收RF信号以提取串行接收数据并将串行接收数据提供给相应UART以提供给处理器50408。每个RF信号具有相关联的载波频率和相关联的信道带宽。信道带宽与载波频率、传输数据和/或接收数据相关联。每个RF载波频率和信道带宽与收发器的操作频率范围相关。每个信道带宽进一步与收发器可遵守的无线通信标准和/或协议相关。换句话讲，每个收发器可对应于所选择的无线通信标准和/或协议的具体实施，例如用于
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的IEEE 802.11a/b/g/n和/或用于使用Zigbee路由的无线网状网络的IEEE 802.15.4。
通信装置50418可允许外科排抽系统50400中的处理器50408与外科系统内的其他装置通信。例如，通信装置50418可允许与一个或多个外部传感器50432、一个或多个外科装置50444、一个或多个集线器50448、一个或多个云50446和/或一个或多个附加外科系统和/或工具的有线和/或无线通信。读者将容易理解，在某些情况下，图21的外科排抽系统50400可结合到智能电外科系统中。外科排抽系统50400还包括泵50450(包括其泵马达50451)、排抽导管50436和排气口50452。本文进一步描述了各种泵、排抽导管和排气口。外科排抽系统50400还可包括感测和智能控制装置。感测和智能控制装置包括传感器算法和通信算法，它们便于排烟系统和其他装置之间的通信以适应其控制程序。
外科排抽系统50400可被编程为监测外科系统的一个或多个参数，并且可基于存储在存储器中的一个或多个算法来影响外科功能，该存储器与外科集线器和/或连接集线器的外科装置的处理器和/或外科排抽系统50400内的处理器50408进行信号通信。例如，本文所公开的各种示例性方面可通过此类算法来实施。例如，智能外科排抽系统和调节算法在2018年6月29日提交的标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL”的美国专利申请序列号16/024,066中进一步描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
电外科系统可包括信号发生器、电外科器械、返回电极和外科排抽系统。发生器可为产生RF电能的RF波发生器。连接到电外科器械的是实用导管。实用导管包括将电能从信号发生器传送到电外科器械的缆线。实用导管还包括传送所捕获/收集的烟雾和/或流体远离外科部位的真空软管。图22中示出了此类示例性电外科系统50601。更具体地，电外科系统50601包括发生器50640、电外科器械50630、返回电极50646和排抽系统50600。电外科器械50630包括柄部50632和远侧导管开口50634，该远侧导管开口流体地联接到排抽系统50600的抽吸软管50636。电外科器械50630还包括由发生器50640供电的电极。第一电连接件50642(例如，导线)从电外科器械50630延伸到发生器50640。第二电连接件50644(例如，导线)从发生器50646延伸到电极，即返回电极50646。在其他情况下，电外科器械50630可为双极电外科器械。电外科器械50630上的远侧导管开口50634流体地联接到抽吸软管50636，该抽吸软管延伸到过滤器的过滤器端盖50603，该过滤器端盖安装在排抽系统50600的排抽器外壳50618中。
在其他情况下，排抽系统50600的远侧导管开口50634可位于与电外科器械50630分开的手持件或工具上。例如，排抽系统50600可包括未联接到发生器50640和/或不包括组织通电表面的外科工具。在某些情况下，排抽系统50600的远侧导管开口50634能够可释放地附接到电外科工具。例如，排抽系统50600可包括端接在远侧导管开口处的夹式或按扣式导管，该导管能够可释放地附接到外科工具。
电外科器械50630被配置成能够将电能递送到患者的目标组织以切割组织和/或烧灼目标组织内和/或附近的血管，如本文所述。具体地，放电由电极尖端提供给患者，以便加热紧密接触或靠近电极尖端的患者的细胞物质。组织加热在适当的高温下发生以允许电外科器械50630用于执行电外科。返回电极50646或返回垫可在外科手术期间被放置在患者下方，以便接通电路并为传递到患者体内的能量提供到达发生器50640的返回电路径。
通过电极尖端加热患者的细胞物质，或者烧灼血管以防止出血，通常导致在发生烧灼的地方释放出烟雾，如本文进一步所述。在此类情况下，因为排抽导管开口50634靠近电极尖端，所以排抽系统50600被配置成能够捕获在外科手术期间释放的烟雾。真空抽吸可将烟雾穿过电外科器械50630抽入到导管开口50634中，并且朝向排烟系统50600的排抽器外壳50618汲取到抽吸软管50636中。在各种情况下，电外科系统50601和/或排抽系统50600可包括控制电路，该控制电路包括处理器和存储器，如本文相对于图21中的控制示意图所述。
现在参见图23，示出了用于排抽系统50900的另一个排抽器外壳50918。排抽器外壳50918限定排抽器外壳50918的入口50922与排抽器外壳50918的出口50924之间的流动路径50904。在入口50922和出口50924中间依次布置有流体捕集器50960、过滤器50970和泵50906。排抽器外壳50918可包括尺寸被设定成接收模块化流体捕集器和/或可替换的过滤器50970的承窝或接收器50971。在分流阀50934处，流体可被引导到流体捕集器50960的冷凝器50935中，并且烟雾可继续朝向过滤器50970。在某些情况下，流体捕集器50960可包括例如导流板(诸如导流板50964)和/或防溅筛(诸如筛50962)，以用于防止所捕获的流体溅出流体捕集器50960。过滤器50970包括褶皱型超低渗透空气(ULPA)过滤器50942和木炭过滤器50944。密封导管或管50905在各种内嵌式部件之间延伸。抽空器壳体50918还包括传感器50830、50832、50836、50838、50840、50846、50848、50850、50852和50854，这些传感器在本文以及2018年6月29日提交的标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTORCONTROL”的美国专利申请序列号16/024,066中有进一步的描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
仍参见图23，排抽器外壳50918还包括离心式鼓风机布置50980和再循环阀50990。再循环阀50990可选择性地打开和关闭以使流体再循环穿过流体捕集器50960。例如，如果流体检测传感器50836检测到流体，则可打开再循环阀50990，使得流体被引导回远离过滤器50970并返回到流体捕集器50960中。如果流体检测传感器50836未检测到流体，则阀50990可以关闭，使得烟雾被引导到过滤器50970中。当流体经由再循环阀50990再循环时，流体可通过再循环导管50982被抽入。离心式鼓风机装置50980与再循环导管50982接合，以在再循环导管50982中产生再循环抽吸力。更具体地，当再循环阀50990打开并且泵50906被激活时，由过滤器50970下游的泵50906产生的抽吸力可产生第一离心鼓风机或第一鼠笼50984的旋转，该旋转可被传递到第二离心鼓风机或第二鼠笼50986，这将再循环的流体抽吸穿过再循环阀50990并进入流体捕集器50960中。
在本公开的各个方面，图21的控制示意图可与图22和图23的各种外科系统、排抽系统、传感器系统和排抽器外壳一起使用。
从外科部位排抽的烟雾可包括液体、气溶胶和/或气体，并且/或者可包括例如具有不同化学和/或物理特性的材料，诸如具有不同大小和/或密度的颗粒物和颗粒。从外科部位排抽的不同类型的材料可影响外科排抽系统及其泵的效率。此外，某些类型的材料可能需要泵汲取过量的功率并且/或者可能存在损坏泵的马达的风险。
可以基于来自沿着流动路径的一个或多个传感器的输入来调制供应到泵的功率以控制烟雾穿过排抽系统的流量。来自传感器的输出可以指示例如排烟系统的状态或质量和/或排抽的烟雾的一个或多个特性，诸如物质的类型和比率、化学特性、密度和/或颗粒的大小。在本公开的一个方面，排抽系统中的两个压力传感器之间的压差可指示例如其间的区域的状态，诸如过滤器、流体捕集器和/或整个系统的状态。基于传感器输入，可以通过改变供应给马达的电流和/或占空比来调节泵的马达的操作参数，该操作参数被配置成能够改变马达速度。
在本公开的一个方面，通过调制烟雾穿过排抽系统的流量，可以提高过滤器的效率和/或防止马达被烧坏。
外科排抽系统可以包括用于检测烟雾内颗粒的大小和/或浓度的一个或多个颗粒计数器或颗粒传感器。再次参见图23，示出了颗粒传感器50838和50848。读者将容易理解，各种颗粒测量装置是可能的。例如，颗粒传感器可以是光学传感器、激光传感器、光电传感器、电离传感器、静电传感器和/或它们的组合。本文中进一步描述了各种颗粒传感器。
在各种情况下，马达的速度以及因此泵的速度可基于由外科排抽系统中的一个或多个颗粒传感器检测到的颗粒浓度来调节。例如，当颗粒传感器检测到流动路径中增加的颗粒浓度(这可对应于流动路径中增加的烟雾量)时，可以增加马达的速度以增加泵的速度并且将更多流体从外科部位抽入排烟系统中。类似地，当颗粒传感器检测到流动路径中降低的颗粒浓度(这可对应于流动路径中降低的烟雾量)时，可降低马达的速度以降低泵的速度并减少来自外科部位的抽吸。本文中进一步描述了用于外科排抽系统的附加的和另选的调节算法。此外，在某些情况下，基于来自排烟系统的传感器数据，可以控制外科系统中的发生器以调节在外科部位处产生的烟雾量，如本文进一步所述。
除了沿着外科排抽系统的流动路径定位的颗粒传感器之外，该系统还可包括一个或多个传感器以用于检测周围房间中(例如，手术室或外科手术室中)的颗粒浓度。再次参见图23，空气质量颗粒传感器50852安装在排抽器外壳50918的外表面上。还设想到空气质量颗粒传感器50852的另选位置。
在至少一种情况下，颗粒传感器可定位在过滤器的下游，并且在某些情况下，可定位在过滤器的出口处或附近。例如，颗粒传感器50848定位在排烟系统50900中的过滤器50970和泵50906的下游。因为颗粒传感器50848定位在过滤器50970的下游，所以颗粒传感器被配置成能够确认过滤器50970已经从烟雾中移除足够的颗粒。在各种情况下，此类传感器可邻近排抽器外壳50918的排气出口50924。在本公开的一个方面，可利用静电颗粒传感器。例如，排气出口50924可包括静电颗粒传感器，该静电颗粒传感器感测到排气流过过滤系统的下游并且然后排出到外科手术室中。
由外科排抽系统的一个或多个传感器检测到的颗粒浓度可以多种不同的方式传送给临床医生。例如，排抽器外壳50918和/或排抽装置可包括指示器，诸如一个或多个灯和/或显示屏。例如，排抽器外壳50918上的LED可根据由传感器检测到的颗粒体积而改变颜色(例如，从蓝色变为红色)。在其他情况下，指示器可包括警报或警告，该警报或警告可为例如触觉的、听觉的和/或视觉的。在此类情况下，当由空气质量传感器(例如，颗粒传感器50852)检测到的周围空气中的颗粒浓度超过阈值量时，可由指示器通知外科手术室中的临床医生。
在某些情况下，外科排抽系统可包括光学传感器。光学传感器可包括将光或光的变化转换成电信号的电子传感器。光学传感器可利用光散射方法来对烟雾中的颗粒进行检测和计数，以确定烟雾中颗粒的浓度。在各种情况下，光是基于激光的。例如，在一种情况下，激光源被配置成能够在颗粒运动穿过检测室时照亮颗粒。当颗粒穿过激光束时，光源被折射、变模糊、被重新导向和/或吸收。通过光检测器记录散射光，并且分析所记录的光。例如，所记录的光可以被转换为指示颗粒的大小和数量的电信号，该电信号对应于烟雾中的颗粒浓度。烟雾中的颗粒浓度可例如通过例如激光光学传感器实时计算。在本公开的一个方面，颗粒传感器50838、50848、50852中的至少一者是激光光学传感器。各种另选感测技术和传感器布置在2018年6月29日提交的标题为“SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTORCONTROL”的美国专利申请序列号16/024,066中进一步描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
基于腹腔中烟雾的存在和浓度，可调整用于最小化或控制烟雾产生的发生器算法。例如，从先前的外科事件(诸如先前的击发和/或能量激活)获得的信息/知识可用于调节发生器控制算法的一个或多个参数。现在参见图24，描绘了一系列曲线图213400、213402和213404，其中颗粒计数213406、风扇速度213408和能量装置功率213410相对于时间(t)示出。可用本文所公开的各种传感器和/或检测技术检测颗粒计数213406。可响应于检测到的颗粒计数213406来调节一个或多个外科功能和/或一个或多个装置，该颗粒计数对应于外科部位处(例如，患者的内腔中)的烟雾浓度。另外，调节的类型和/或程度可取决于在先前击发和/或激活期间获得的知识。
在从时间t0到时间t2的第一激活213412期间以及在从时间t5到时间t7的第二激活213414期间提供能量装置功率213410。在第一激活213412期间获得的知识可用于调节在第二激活213414期间应用的控制电路的控制算法。控制电路可包括在外科集线器和/或排烟器中，例如如图21的控制示意图所示。
仍然参见图24，当能量装置被激活以用于第一激活213412时，能量装置功率213410被设定为预定义功率水平213430，并且颗粒计数213406开始朝向第一阈值213416增加。预定义功率水平213430可以是临床医生选择的功率水平。例如，预定义功率水平213430可在外科装置上和/或外科集线器处被预编程。在某些情况下，外科装置可被配置成能够根据由临床医生激活的致动器和/或控制按钮以不同的预定义功率水平操作。
随着第一激活213412继续，在时间t1处颗粒计数213406增加到高于第一阈值213416，直到在时间t2处当第一激活213412结束时达到峰值213418。响应于颗粒计数213406在时间t1超过第一阈值213416，与排烟器进行信号通信的控制电路被配置成能够实施第一调节213420。例如，控制电路被配置成能够将风扇速度213408从低设置213426增大到高设置213428。
在第一激活213412在时间t2处结束之后，颗粒计数213406可开始从峰值213418减小；然而，排烟器可以在高设置213428处继续操作，直到在时间t3时颗粒计数213406下降到低于第一阈值213416。响应于颗粒计数213406减小到低于第一阈值213416，风扇速度213408可减小到低设置213426，并且在各种情况下，可在颗粒计数213406在时间t4处下降到零时关闭风扇。在其他情况下，排烟器可例如包括附加速度，该附加速度可对应于附加颗粒计数阈值并且/或者可与颗粒计数213406成比例地缩放。在各种情况下，当颗粒计数为零和/或低于最小阈值时，当处于睡眠或休眠模式时，排烟器可以超低设置来操作并且/或者周期打开和关闭。
在时间t5处，当第二激活213414被启动时，颗粒计数213406再次开始增加，并且风扇速度213408可被设置在低设置213426以从外科部位抽取烟雾。在各种情况下，在检测到任何烟雾之前，可响应于能量装置的激活而激活排烟器。如图24所示，在某些情况下，颗粒计数213406可在第二激活213414期间继续增加，而风扇速度213408被设定为低设置213426，并且在时间t6处，随着第二激活213414继续，颗粒计数213406再次增加到高于第一阈值213416。如果控制电路要再次实施第一调节213420，则颗粒计数213406将在时间t7处第二激活213414结束时再次遵循假想曲线213424达到峰值213418。然而，响应于颗粒计数213406在第二激活213416中在时间t6处再次超过第一阈值213416，控制电路被配置成能够调整控制算法并实施不同于第一调节213420的第二调节213422。
例如，除了在时间t6将风扇速度213408从低设置213426增加到高设置213428之外，控制电路还被配置成能够将能量装置功率213410降低到低于预定义功率水平213430。例如，由临床医生致动的控件可对应于预定义功率水平213430；然而，用于外科集线器的控制电路可将能量装置功率213430调节到经调节的功率水平213432。图24中的经调节的功率水平213432小于预定义功率水平213430。在其他情况下，例如，集线器控制的调节可增加能量装置功率213410并且/或者以其他方式调节能量装置功率，诸如通过施加不同持续时间和/或频率的脉冲(例如，脉冲宽度调制和/或脉冲频率调制)并且/或者调节能量模态。
可基于系统对第一调节213420的响应来学习或开发第二调节213422。例如，如果在实施第一调节213420时获得的峰值213418仍被认为过高并且/或者与不期望的后果(诸如阻挡临床医生的视场并且/或者干扰向组织施加能量)相关联，则控制电路可寻求不同的调节。如本文所述，第二调节213422包括第一调节213422(即，将风扇速度213408从低设置213426调节到高设置213428)和对能量装置功率213410的附加调节。在其他情况下，第二调节213422可替换第一调节213420。
在某些情况下，第二调节213422可调节第一调节213420的阈值和/或程度。例如，第二调节213422可包括将风扇速度213408增大到大于高设置213428的水平。在各种情况下，第二调节213422可包括对第一调节213420的与期望效果成比例的修改。例如，如果第一调节213410将风扇速度213408增加10％并且获得烟雾浓度减少10％，则第二调节213422可以是风扇速度213408减少15％，以获得期望的烟雾浓度减少15％。
本文所述的第一调节和第二调节为示例性调节。调节可包括改变例如发生器的功率水平、排烟器的功率水平、空间的通气以及排烟系统中的过滤和/或冷凝诱导的程度和/或类型。
如本文所述，用于改善颗粒的识别和跟踪的技术(其可确定例如流体的方向性和速度)可用于各种外科应用中。例如，改善的技术可用于烟雾检测应用，如本文进一步所述。附加地或另选地，基于烟雾的方向性和/或速度，外科系统可被配置成能够调节排烟马达控制以更快速地清除烟雾，然后减慢以最小化手术室(OR)中的噪声。又如，系统可增加吹气再循环以将颗粒从有效操作场地排出。例如，如果传感器检测到烟雾朝向临床医生有效工作和/或治疗的治疗区域运动，则可能期望增加腔体内的循环以将阻塞颗粒(即，烟雾)从治疗区域快速移除。
在一个应用中，用于颗粒识别和跟踪的改善的技术可用于出血检测。基于流的方向性和速度，控制电路和/或外科集线器可确定并且/或者推荐后续步骤以解决出血。在另一个应用中，用于颗粒识别和跟踪的改善的技术可用于组织中的灌注评估。灌注评估可用于例如识别解剖结构。在一个示例中，ICG的NIR照明可用于对肺段中的灌注进行成像。此类灌注的可视化可用于例如识别/界定肺段切除术手术的节段间平面。此后，控制电路和/或外科集线器可确定并且/或者推荐后续步骤。例如，控制电路和/或外科集线器可推荐特定外科装置和/或位置。在某些情况下，控制电路和/或外科集线器可将外科装置引导到期望的位置。
在一个应用中，用于颗粒识别和检测的改善的技术可与染料的迁移一起使用，这可使得系统能够突出显示渗漏路径。例如，可确定渗漏的大小和位置。在一种情况下，当渗漏测试吻合时，可识别从结肠进入腹腔的渗漏路径。在各种情况下，渗漏路径的识别可通知临床医生的决策过程。例如，可以向临床医生提供关于如何和/或何时解决渗漏路径的推荐。在某些情况下，由集线器提供的背景信息可影响向临床医生提供的推荐。例如，考虑到结肠染料流体内的当前压力、来自计算机断层摄影术(CT)成像的组织活力和/或器械操纵力以及/或者特定于患者的复杂因素(这些因素可在电子健康记录(EHR)中被识别)，背景信息可指示功能性渗漏的概率。推荐可包括对可行产品的建议，以基于对检测到的结果(例如，渗漏的尺寸、渗漏相对于“狗耳”或侧向相交边缘/缝合拐角的位置和/或在圆形缝合器中检测到的压缩负载)的识别来增强吻合。附加地或另选地，推荐可包括例如叠加增强剂如纤维蛋白、凝血酶和/或氧化再生纤维素(ORC)的提议。附加地或另选地，推荐可包括例如由于组织张力或侧支血液供应问题而过度缝合或再缝合线的一部分的提议。
在各种情况下，对外科部位处的流体流的一种或多种特性的检测可涵盖本文进一步描述的各种测量系统和/或技术中的一种或多种。例如，可使用光学测量系统，诸如激光多普勒测速仪(LDV)或激光多普勒血流仪(LDF)、颗粒图像测速仪(PIV)和/或吲哚菁绿(ICG)的近红外(NIR)荧光。在其他情况下，检测和/或测量可利用另选的感测阵列代替相机/光学测量系统来跟踪颗粒。例如，可利用超声测量系统，诸如非接触式直通超声检测和非接触式反射超声检测。
在一个方面，非接触式直通超声可用于颗粒检测。参见图25中的超声直通颗粒检测系统213500，超声发射器213502可类似于光学内窥镜定位在患者体内(例如，腹腔内)。在各种情况下，发射器213502可定位在成像系统的内窥镜213501的远侧端部上。内窥镜可包括观察外科部位并将视图传输到能够由临床医生观察的显示器的相机。内窥镜包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、膀胱镜、十二指肠镜、肠镜、食管胃-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾镜、乙状结肠镜、胸腔镜、输尿管镜和外镜。在其他情况下，发射器213502可以是独立的且与内窥镜不同的装置。超声发射器213502被配置成能够传输均匀的声幕，该声幕穿过流体213504(例如，运动的颗粒，诸如烟雾颗粒和/或蒸汽气溶胶)并且由接收器213506在流体213504的相对侧上接收。接收器213506可定位在外科装置上，诸如端部执行器和/或接收在端部执行器的细长通道内的钉仓213508的远侧鼻部。在其他情况下，接收器213506可定位在单独且不同的外科工具上。当各种声波从发射器213502穿过流体213504时，某些声波可被流体213504阻挡。基于由接收器213506接收的声波，超声通过颗粒检测系统213500被配置成能够确定对应于流体流的特性的多普勒漂移，即声波的加速或减慢。
超声直通颗粒检测系统213500的外科用途包括例如烟雾检测应用和排抽控制，包括例如流中颗粒的速度、方向性和浓度的检测以及流动模式和/或分散速率的检测。外科用途还包括气溶胶微粒和颗粒之间的区别(例如，辨别烟雾与蒸汽)。例如，当调节排烟系统时，此类区别可能是有帮助的，诸如改变流体流动路径以解决流动路径内的气溶胶(如果没有正确地抽出气溶胶，可能损坏颗粒物过滤器)。本文还描述了用于颗粒检测和监测的附加的外科应用，诸如利用例如超声直通颗粒检测系统213500的超声技术。此外，外科系统和/或其控制电路可被配置成能够在外科手术期间利用来自此类超声直通颗粒检测系统的信息来调节并且/或者建议外科功能。
在一个方面，非接触式反射声音检测可用于颗粒检测。现在参见图26，示出了超声反射颗粒检测系统213600。类似于上文关于图25描述的超声直通技术，超声反射颗粒检测系统213600包括发射器或发射器/声源213602和接收器213606。然而，该超声反射颗粒检测系统213600与超声直通颗粒检测系统213500的不同之处在于发射器213602和接收器213606共同位于同一外科装置213608上。在其他情况下，发射器213602和接收器213606可定位在单独的装置上但彼此相邻地定位。在各种情况下，外科装置213608可以是例如类似于装置213502(图25)的内窥镜。
超声反射颗粒检测系统213600被配置成能够检测反射声波。声波的反射和折射将取决于外科装置213608所瞄准的组织T的表面特性。由于外科装置213608不与组织T接触，因此其被配置成能够感测组织T的表面方面，例如组织T的表面特征，而不是组织T内深处的特性/特征。例如，参见图27中的流程图213650，在框213652处获得来自发射器213602和接收器213606的关于声波特性的数据，并在框213654处将该数据提供给控制电路以供分析。控制电路被配置成能够在框213656处确定组织表面信息。用于接收输入信号、计算组织表面信息以及提供输出的各种控制电路可结合到本文所述的各种控制电路中。例如，用于根据输入信号确定组织表面信息的算法可存储在本文所述的各种控制电路的存储器中。
超声反射颗粒检测系统的外科用途包括例如浅表表面反射中断的区分以及组织表面上的流动或渗出流体的检测。例如，指示中断或间断的浅表组织特征的声音反射可用于检测不健康的组织特征，诸如感染、粘连、疤痕、重塑和癌症。与通常限定连续不间断表面的健康组织相比，此类组织特征可对应于更加间断的组织表面，并且因此导致超声波的折射和衰减增加。在组织的表面上流动或渗出流体还可以对被导向表面的声波产生不同的多普勒效应，同时产生不同于固体组织表面的反射的声音反射。此外，由于吸收声波能量的一部分，存在的流体越多，流体可引起的声音吸收越大。另外，根据流体是朝向还是远离发射器和接收器运动，对声波的多普勒效应将导致声波中的多普勒波偏移。可检测流体流的方向性。在各种情况下，改变由发射器发射的频率范围将允许系统进一步细化例如检测到的流体的表面张力、模量和/或粘度。外科系统或其控制电路可被配置成能够在外科手术期间利用来自此类超声反射颗粒检测系统的信息来调节并且/或者建议外科功能。
在各个方面，系统可被配置成能够例如利用本文所述的用于沿着流动路径识别和检测颗粒的各种技术来监测由排烟系统从腹部移除/抽出或由冲洗/吹入系统过滤并替换的流中的物质。在某些情况下，系统可被配置成能够检测提取的气体内的颗粒并直接测量它们的流速。在一个方面，超声直通阵列可设置在例如提取吹入气体或过滤吹入气体的通道之间的交汇处。此类阵列可被配置成能够检测通过其中的颗粒，并且因此可用于确定通过其中的颗粒的类型和浓度。超声直通阵列的替代形式是可类似地放置的激光反向阵列。激光反向阵列可测量从通道的一侧穿到另一侧的受阻激光波或颗粒对光的折射。
在各种情况下，涡旋脱落可与如上所述的超声直通阵列或激光反向阵列中的任一者组合使用。涡旋脱落被配置成能够检测颗粒的尺寸及其流速，而不是仅在给定预定义流速的情况下使用颗粒的存在或浓度。当利用涡旋脱落流量计时，在流内不存在测量流所必需的运动部件或元件。有利的是，例如，这可改善清洁检测系统并重新使用检测系统的能力，并且/或者可最小化体液在检测系统内的积聚。
实施例
本文所述主题的各个方面在以下编号的实施例中陈述：
实施例1—一种外科系统，包括：传感器，所述传感器被配置成能够检测患者腹腔内流体中的气载颗粒的特性；外科装置，所述外科装置被配置成能够实施外科功能；以及控制电路，所述控制电路包括处理器和存储指令的存储器，所述指令能够由所述处理器执行以：从所述传感器接收指示所述流体中的气载颗粒的所述特性的输入信号；并且响应于所述输入信号，向所述外科装置提供指示对所述外科功能的调节的输出信号。
实施例2—根据实施例1所述的外科系统，其中所述传感器包括光学传感器、激光传感器、超声传感器、磁共振传感器和涡旋脱落传感器中的至少一者。
实施例3—根据实施例1和2中任一项所述的外科系统，其中，所述流体中的气载颗粒的所述特性包括颗粒类型、颗粒尺寸、颗粒浓度、颗粒速度和颗粒方向中的至少一者。
实施例4—根据实施例1至3中任一项所述的外科系统，其中，对所述外科功能的所述调节包括以下中的至少一者：基于所述流体中的气载颗粒的所述特性成比例地增加所述外科功能，将补充外科功能添加到所述外科功能以及用另选外科功能替换所述外科功能。
实施例5—根据实施例1至4中任一项所述的外科系统，其中，所述外科装置包括发生器，所述发生器被配置成能够以一定功率水平向能量装置提供功率，并且其中对所述外科功能的所述调节包括调节从所述发生器向所述能量装置提供的所述功率水平。
实施例6—根据实施例1至4中任一项所述的外科系统，其中，所述外科装置包括排烟器，所述排烟器包括被配置成能够以一定速度操作的泵，并且其中对所述外科功能的所述调节包括调节所述泵的所述速度。
实施例7—根据实施例1至4中任一项所述的外科系统，其中，所述外科装置包括排烟器，所述排烟器包括过滤系统，并且其中对所述外科功能的所述调节包括调节通过所述排烟器的所述过滤系统的流动路径。
实施例8—根据实施例7所述的外科系统，其中，所述过滤系统包括颗粒过滤器，并且其中当所述输入信号指示所述流体中的气载颗粒的颗粒浓度增加时，所述流动路径转向通过所述颗粒过滤器。
实施例9—根据实施例7和8中任一项所述的外科系统，其中，所述过滤系统包括冷凝器，并且其中当所述输入信号指示所述流体中的气载颗粒的气溶胶浓度增加时，所述流动路径转向通过所述冷凝器。
实施例10—根据实施例1至4中任一项所述的外科系统，其中，所述外科装置包括手术室通气口，并且其中对所述外科功能的所述调节包括调节所述手术室通气口以增加通过所述手术室通气口的通气。
实施例11—根据实施例1至10中任一项所述的外科系统，其中，所述控制电路被进一步配置成能够：接收指示所述流体中的气载颗粒的多个特性的多个输入信号，其中所述多个输入信号包括所述输入信号；并且响应于所述多个输入信号，向所述外科装置提供指示对所述外科功能的所述调节的所述输出信号。
实施例12—一种存储计算机可读指令的非暂态介质，所述计算机可读指令在被执行时使得外科装置：从传感器接收指示患者腹腔内流体中的气载颗粒的特性的输入信号；并且响应于所述输入信号，向外科装置提供指示对外科功能的调节的输出信号。
实施例13—根据实施例12所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置向发生器提供所述输出信号以调节所述发生器的功率水平。
实施例14—根据实施例12所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置向排烟器提供所述输出信号以调节所述排烟器的泵的速度。
实施例15—根据实施例12所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置向排烟器提供所述输出信号以调节通过所述排烟器的流动路径。
实施例16—根据实施例12至15中任一项所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置通过与所述流体中的气载颗粒的所述特性的改变成比例地改变所述外科功能来调节所述外科功能。
实施例17—根据实施例12至16中任一项所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置通过添加与所述外科功能组合的补充外科功能来调节所述外科功能。
实施例18—根据实施例12至17中任一项所述的非暂态介质，其中，所述计算机可读指令在被执行时使得所述外科装置通过用另选外科功能替换所述外科功能来调节所述外科功能。
实施例19—一种方法，包括：从传感器接收指示患者腹腔内流体中的气载颗粒的特性的输入信号；以及响应于所述输入信号，向外科装置自动提供指示对所述外科装置的外科功能的调节的输出信号。
实施例20—根据实施例19所述的方法，还包括：在接收到所述输入信号之后的某一时间，从所述传感器接收指示所述流体中的气载颗粒的所述特性的第二输入信号；以及响应于所述第二输入信号，向第二外科装置自动提供指示对所述第二外科装置的外科功能的调节的第二输出信号，其中所述第二外科装置不同于所述第一外科装置。
实施例21—一种外科装置，包括：致动器，所述致动器被配置成能够接收输入；以及控制电路，所述控制电路被配置成能够：从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；从所述致动器接收响应于所述输入的致动信号；以及响应于所述致动信号实施外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能，其中所述第二外科状态不同于所述第一外科状态，并且其中所述第二外科功能不同于所述第一外科功能。
实施例22—根据实施例21所述的外科装置，其中，所述态势感知外科集线器包括态势感知模块，并且其中所述外科状态包括外科手术中的步骤。
实施例23—根据实施例21和22中任一项所述的外科装置，其中，所述外科状态包括识别当前在外科手术室中使用的一组外科装置。
实施例24—根据实施例21至23中任一项所述的外科装置，其中，所述外科状态包括所述外科装置的一部分的位置。
实施例25—根据实施例21至24中任一项所述的外科装置，其中，所述外科状态包括所述外科装置的端部执行器的钳口的位置。
实施例26—根据实施例21至25中任一项所述的外科装置，其中，所述致动器能够运动通过第一运动范围从第一位置到第二位置，并且能够运动通过第二运动范围从所述第二位置到第三位置，其中所述致动器在所述第一运动范围内的运动被配置成能够激活所述外科功能，并且其中所述致动器在所述第二运动范围内的运动被配置成能够按比例缩放所述外科功能的程度。
实施例27—根据实施例21至26中任一项所述的外科装置，还包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器被配置成能够确定所述致动器的位置，其中所述第一外科功能包括激活，并且其中所述第二外科功能包括基于由所述霍尔效应传感器检测到的所述致动器的位置来调节所述激活的程度。
实施例28—根据实施例21至26中任一项所述的外科装置，还包括应变仪，所述应变仪可操作地耦接到所述致动器，其中所述应变仪被配置成能够确定所述输入在所述致动器上的力，其中所述第一外科功能包括激活，并且其中所述第二外科功能包括基于由所述应变仪检测到的所述输入的所述力来调节所述激活的程度。
实施例29—根据实施例21至28中任一项所述的外科装置，其中，所述第一外科功能受到第一最大阈值和第一最小阈值的限制，其中所述第二外科功能包括第二最大阈值和第二最小阈值，其中所述第一最大阈值不同于所述第二最大阈值，并且其中所述第一最小阈值不同于所述第二最小阈值。
实施例30—根据实施例21至29中任一项所述的外科装置，其中，所述第一外科状态对应于粗略使用的外科步骤，并且其中所述第二外科状态对应于精确使用的外科步骤。
实施例31—根据实施例21至30中任一项所述的外科装置，其中，所述致动器包括按钮、开关、切换键、触发器、杆件、刻度盘和旋钮中的至少一者。
实施例32—根据实施例21至31中任一项所述的外科装置，其中，所述控制电路包括处理器和通信地耦接到所述处理器的存储器。
实施例33—一种存储计算机可读指令的非暂态介质，所述计算机可读指令在被执行时使得外科装置：从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；响应于施加到外科装置的致动器的输入而接收致动信号；以及响应于所述致动信号实施外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能，其中所述第二外科状态不同于所述第一外科状态，并且其中所述第二外科功能不同于所述第一外科功能。
实施例34—一种系统，包括：屏幕，所述屏幕被配置成能够向手术室中的临床医生选择性地显示推荐；以及控制电路，所述控制电路包括处理器和与所述处理器进行信号通信的存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令能够由所述处理器执行以：从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；基于所述外科状态确定所述推荐的优先级；并且经由所述屏幕传送所述推荐的所述优先级。
实施例35—根据实施例34所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置成能够基于所述外科状态从多个可能的推荐中选择一个或多个推荐。
实施例36—根据实施例35所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置成能够基于预期外科动作来调节所述推荐的所述优先级，并且其中所述预期外科动作基于所述外科状态。
实施例37—根据实施例36所述的系统，其中，所述预期外科动作基于外科装置在外科部位处的位置。
实施例38—根据实施例34至37中任一项所述的系统，其中，用标记、强调、突出显示和闪烁中的至少一者来传达升高的优先级。
实施例39—根据实施例34至38中任一项所述的系统，其中，所述屏幕定位在外科装置上。
实施例40—根据实施例34至39中任一项所述的系统，还包括成像系统，所述成像系统包括能够定位在所述手术室中的视频监测器，其中所述屏幕定位在所述视频监测器上。
尽管已举例说明和描述了多个形式，但是申请人的意图并非将所附权利要求的范围约束或限制在此类细节中。在不脱离本公开的范围的情况下，可实施对这些形式的许多修改、变化、改变、替换、组合和等同物，并且本领域技术人员将想到这些形式的许多修改、变化、改变、替换、组合和等同物。此外，另选地，可将与所描述的形式相关联的每个元件的结构描述为用于提供由所述元件执行的功能的器件。另外，在公开了用于某些部件的材料的情况下，也可使用其他材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和所附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式、组合和变型形式。所附权利要求旨在涵盖所有此类修改、变化、改变、替换、修改和等同物。
上述具体实施方式已通过使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或方法的各种形式。只要此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域的技术人员就要将其理解为此类框图、流程图和/或示例中的每个功能和/或操作都可以单独和/或共同地通过多种硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合来实施。本领域的技术人员将会认识到，本文公开的形式中的一些方面可作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或作为实际上它们的任何组合全部或部分地在集成电路中等效地实施，并且根据本发明，设计电子电路和/或编写软件和/或硬件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。另外，本领域的技术人员将会认识到，本文所述主题的机制能够作为多种形式的一个或多个程序产品进行分布，并且本文所述主题的示例性形式适用，而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。
用于编程逻辑以执行各种所公开的方面的指令可存储在系统内的存储器内，诸如动态随机存取存储器(DRAM)、高速缓存、闪存存储器或其它存储器。此外，指令可经由网络或通过其它计算机可读介质来分发。因此，机器可读介质可包括用于存储或传输以机器(例如，计算机)可读形式的信息的机构，但不限于软盘、光学盘、光盘、只读存储器(CD-ROM)、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存存储器、或经由电信号、光学信号、声学信号或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)在因特网上传输信息时使用的有形的、机器可读存储装置。因此，非暂态计算机可读介质包括适于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或发射电子指令或信息的任何类型的有形机器可读介质。
如本文任一方面所用，术语“控制电路”可指例如硬连线电路系统、可编程电路系统(例如，计算机处理器，该计算机处理器包括一个或多个单独指令处理内核、处理单元，处理器、微控制器、微控制器单元、控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)、场可编程门阵列(FPGA))、状态机电路系统、存储由可编程电路系统执行的指令的固件、以及它们的任何组合。控制电路可以集体地或单独地实现为形成更大系统的一部分的电路系统，例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。因此，如本文所用，“控制电路”包括但不限于具有至少一个离散电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序构造的通用计算装置的电子电路(如，至少部分地实施本文所述的方法和/或装置的由计算机程序构造的通用计算机，或至少部分地实施本文所述的方法和/或装置的由计算机程序构造的微处理器)、形成存储器装置(如，形成随机存取存储器)的电子电路，和/或形成通信设备(如，调节解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。本领域的技术人员将会认识到，可以模拟或数字方式或它们的一些组合实施本文所述的主题。
如本文的任何方面所用，术语“逻辑”可指被配置成能够执行前述操作中的任一者的应用程序、软件、固件和/或电路系统。软件可体现为记录在非暂态计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可以体现为在存储器装置中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。
如本文任一方面所用，术语“器件”、“系统”、“模块”等可指计算机相关实体、硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。
如本文任一方面中所用，“算法”是指导致所需结果的有条理的步骤序列，其中“步骤”是指物理量和/或逻辑状态的操纵，物理量和/或逻辑状态可以(但不一定)采用能被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。常用于指这些信号，如位、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量和/或状态的方便的标签。
网络可包括分组交换网络。通信装置可能够使用所选择的分组交换网络通信协议来彼此通信。一个示例性通信协议可包括可允许使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)进行通信的以太网通信协议。以太网协议可符合或兼容电气和电子工程师学会(IEEE)于2008年12月发布的名为“IEEE 802.3标准”的以太网标准和/或本标准的更高版本。另选地或附加地，通信装置可以能够使用X.25通信协议彼此通信。X.25通信协议可符合或符合国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)颁布的标准。另选地或附加地，通信装置可能够使用帧中继通信协议彼此通信。帧中继通信协议可符合或符合国际电话和电话协商委员会(CCITT)和/或美国国家标准学会(ANSI)发布的标准。另选地或附加地，收发器可能够使用异步传输模式(ATM)通信协议彼此通信。ATM通信协议可符合或兼容ATM论坛于2001年8月发布的名为“ATM-MPLS网络互通2.0”的ATM标准和/或该标准的更高版本。当然，本文同样设想了不同的和/或之后开发的连接取向的网络通信协议。
除非上述公开中另外明确指明，否则可以理解的是，在上述公开中，使用术语如“处理”、“估算”、“计算”、“确定”、“显示”的讨论是指计算机系统或类似的电子计算装置的动作和进程，其操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。
一个或多个部件在本文中可被称为“被配置成能够”、“可被配置成能够”、“可操作/可操作地”、“适于/可适于”、“能够”、“可适形/适形于”等。本领域的技术人员将会认识到，除非上下文另有所指，否则“被配置成能够”通常可涵盖活动状态的部件和/或未活动状态的部件和/或待机状态的部件。
术语“近侧”和“远侧”在本文中是相对于操纵外科器械的柄部部分的临床医生来使用的。术语“近侧”是指最靠近临床医生的部分，术语“远侧”是指远离临床医生定位的部分。还应当理解，为简洁和清楚起见，本文可结合附图使用诸如“竖直”、“水平”、“上”和“下”等空间术语。然而，外科器械在许多方向和位置中使用，并且这些术语并非限制性的和/或绝对的。
本领域的技术人员将认识到，一般而言，本文、以及特别是所附权利要求(例如，所附权利要求的正文)中所使用的术语通常旨在为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员还应当理解，如果所引入权利要求叙述的具体数目为预期的，则这样的意图将在权利要求中明确叙述，并且在不存在这样的叙述的情况下，不存在这样的意图。例如，为有助于理解，下述所附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求。然而，对此类短语的使用不应视为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求表述将含有此类引入权利要求表述的任何特定权利要求限制在含有仅一个这样的表述的权利要求中，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的不定冠词时；这也适用于对用于引入权利要求表述的定冠词的使用。
另外，即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目，本领域的技术人员应当认识到，此种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如，在没有其它修饰语的情况下，对“两个叙述”的裸叙述通常意指至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B和C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”应当包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员还应当理解，通常，除非上下文另有指示，否则无论在具体实施方式、权利要求或附图中呈现两个或更多个替代术语的转折性词语和/或短语应理解为涵盖包括所述术语中的一者、所述术语中的任一个或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
对于所附的权利要求，本领域的技术人员将会理解，其中表述的操作通常可以任何顺序进行。另外，尽管以(一个或多个)序列出了多个操作流程图，但应当理解，可以不同于所示顺序的其它顺序进行所述多个操作，或者可以同时进行所述多个操作。除非上下文另有规定，否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向，或其他改变的排序。此外，除非上下文另有规定，否则像“响应于”、“相关”这样的术语或其它过去式的形容词通常不旨在排除此类变体。
值得一提的是，任何对“一个方面”、“一方面”、“一范例”、“一个范例”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，在整个说明书的不同位置出现的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一范例”、“在一个范例”不一定都指同一方面。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
本说明书提及和/或在任何申请数据表中列出的任何专利申请，专利，非专利公布或其它公开材料均以引用方式并入本文，只要所并入的材料在此不一致。因此，并且在必要的程度下，本文明确列出的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入本文但与本文列出的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何材料或其部分，将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。
概括地说，已经描述了由采用本文所述的概念产生的许多有益效果。为了举例说明和描述的目的，已经提供了一个或多个形式的上述具体实施方式。这些具体实施方式并非意图为详尽的或限定到本发明所公开的精确形式。可以按照上述教导内容对本发明进行修改或变型。选择和描述的一个或多个形式是为了说明原理和实际应用，从而使本领域的普通技术人员能够利用适用于预期的特定用途的所述多个形式和多种修改形式。与此一同提交的权利要求书旨在限定完整范围。

Claims (20)

1.一种外科装置，包括：
致动器，所述致动器被配置成能够接收输入；以及
控制电路，所述控制电路被配置成能够：
从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；
从所述致动器接收响应于所述输入的致动信号；以及
响应于所述致动信号实施外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能，其中所述第二外科状态不同于所述第一外科状态，并且其中所述第二外科功能不同于所述第一外科功能。
2.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述态势感知外科集线器包括态势感知模块，并且其中所述外科状态包括外科手术中的步骤。
3.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述外科状态包括识别当前在外科手术室中使用的一组外科装置。
4.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述外科状态包括所述外科装置的一部分的位置。
5.根据权利要求4所述的外科装置，其中，所述外科状态包括所述外科装置的端部执行器的钳口的位置。
6.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述致动器能够从第一位置运动通过第一运动范围到第二位置，并且能够从所述第二位置运动通过第二运动范围到第三位置，其中所述致动器在所述第一运动范围内的运动被配置成能够激活所述外科功能，并且其中所述致动器在所述第二运动范围内的运动被配置成能够按比例缩放所述外科功能的程度。
7.根据权利要求1所述的外科装置，还包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器被配置成能够确定所述致动器的位置，其中所述第一外科功能包括激活，并且其中所述第二外科功能包括基于由所述霍尔效应传感器检测到的所述致动器的所述位置来调节所述激活的程度。
8.根据权利要求1所述的外科装置，还包括应变仪，所述应变仪可操作地耦接到所述致动器，其中所述应变仪被配置成能够确定所述输入作用在所述致动器上的力，其中所述第一外科功能包括激活，并且其中所述第二外科功能包括基于由所述应变仪检测到的所述输入的所述力来调节所述激活的程度。
9.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述第一外科功能受到第一最大阈值和第一最小阈值的限制，其中所述第二外科功能包括第二最大阈值和第二最小阈值，其中所述第一最大阈值不同于所述第二最大阈值，并且其中所述第一最小阈值不同于所述第二最小阈值。
10.根据权利要求9所述的外科装置，其中，所述第一外科状态对应于粗略使用的外科步骤，并且其中所述第二外科状态对应于精确使用的外科步骤。
11.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述致动器包括按钮、开关、切换键、触发器、杆件、刻度盘和旋钮中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的外科装置，其中，所述控制电路包括处理器和通信地耦接到所述处理器的存储器。
13.一种存储计算机可读指令的非暂态介质，所述计算机可读指令在被执行时使得外科装置：
从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；
响应于施加到外科装置的致动器的输入而接收致动信号；以及
响应于所述致动信号实施外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第一外科状态时的第一外科功能，其中所述外科功能包括当所述外科状态对应于第二外科状态时的第二外科功能，其中所述第二外科状态不同于所述第一外科状态，并且其中所述第二外科功能不同于所述第一外科功能。
14.一种系统，包括：
屏幕，所述屏幕被配置成能够向手术室中的临床医生选择性地显示推荐；以及
控制电路，所述控制电路包括处理器和与所述处理器进行信号通信的存储器，其中所述存储器存储指令，所述指令能够由所述处理器执行以：
从态势感知外科集线器接收指示外科状态的信号；
基于所述外科状态确定所述推荐的优先级；以及
经由所述屏幕传送所述推荐的所述优先级。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置成能够基于所述外科状态从多个可能的推荐中选择一个或多个推荐。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制电路被进一步配置成能够基于预期外科动作来调节所述推荐的所述优先级，并且其中所述预期外科动作基于所述外科状态。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述预期外科动作基于外科装置在外科部位处的位置。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，用标记、强调、突出显示和闪烁中的至少一者来传达升高的优先级。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述屏幕定位在外科装置上。
20.根据权利要求14所述的系统，还包括成像系统，所述成像系统包括能够定位在所述手术室中的视频监测器，其中所述屏幕定位在所述视频监测器上。
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