CN113840577A - 计算机辅助外科系统中用于用户输入机构的分层功能 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种计算机辅助外科系统，其包括功能选择系统，该功能选择系统被配置为检测与用户控制机构相关联的用户输入机构的启动和停止，该用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该离合器操作模式中，用户控制机构与外科器械的控制解耦。基于用户输入机构的启动和停止的检测，功能选择系统确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息，将该信息与一组限定标准进行比较，并且当该信息满足该组限定标准时执行与计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。

Description

计算机辅助外科系统中用于用户输入机构的分层功能
背景技术
计算机辅助外科系统允许外科医生控制遥控外科器械，以对患者执行外科手术。外科医生使用计算机辅助外科系统的主控件来控制外科器械的移动以执行外科手术。
计算机辅助外科系统可以具有用户输入机构(例如，按钮或类似物)，通过用户输入机构外科医生可以控制计算机辅助外科系统的附加功能，例如用于选择计算机辅助外科系统待执行功能的用户输入机构。期望这种用户输入机构是直观的且方便外科医生使用，并且不妨碍或过度复杂化计算机辅助外科系统的主控件的操作。
发明内容
一种示例性系统，其包括处理器和存储指令的存储器，并且处理器通信耦连到存储器并被配置为执行指令以：检测与用户控制机构相关联的用户输入机构的启动和停止，该用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该离合器操作模式中用户控制机构与外科器械的控制解耦；基于用户输入机构的启动和停止的检测，确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息；将该信息与一组限定标准比较；以及当该信息满足该组限定标准时执行与计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
一种示例性非暂时性计算机可读介质，其存储指令，这些指令在被执行时，指导计算设备的至少一个处理器：检测通过与用户控制机构相关联的用户输入机构接收的第一输入，该用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，该用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该离合器操作模式中用户控制机构与外科器械的控制解耦；基于第一输入的检测，确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的第一组信息；检测通过用户输入机构接收的第二输入；基于第二输入的检测，确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的第二组信息；将第一组信息和第二组信息与一组限定标准比较；以及当该组限定标准被满足时，执行与计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
一种示例性方法，其包括：检测与用户控制机构相关联的用户输入机构的启动和停止，该用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，该用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该离合器操作模式中用户控制机构与外科器械的控制解耦；基于用户输入机构的启动和停止的检测，确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息；将该信息与一组限定标准比较；以及当该信息满足该组限定标准时，执行与计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
附图说明
附图示出了各种实施例并且是说明书的一部分。所示出的实施例仅是示例并且不限制本公开的范围。在整个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
图1示出根据本文所述的原理的示例性计算机辅助外科系统。
图2示出根据本文所述的原理的可以被包括在图1的计算机辅助外科系统内的示例性控制系统。
图3示出根据本文所述的原理的示例性功能选择系统。
图4示出根据本文所述的原理的用于选择性地执行计算机辅助外科系统的功能的示例性方法。
图5示出根据本文所述的原理的用于选择性地执行计算机辅助外科系统的功能的示例性方法。
图6示出根据本文所述的原理的示例性计算系统。
具体实施方式
本文描述了用于为计算机辅助外科系统的用户输入机构提供分层功能的系统和方法。基于用户输入机构的分层功能，计算机辅助外科系统的用户可以直观地和/或有效地选择计算机辅助外科系统的待执行的功能。例如，在某些实施方式中，计算机辅助外科系统可以包括控制机构(例如一组一个或多个主控件)，外科医生通过该控制机构可以提供输入以遥控耦连到控制机构的外科器械。计算机辅助外科系统还可以包括与控制机构相关联(例如，位于其上)的用户输入机构，并且外科医生通过该用户输入机构可以提供输入以指示映射到用户输入机构待由计算机辅助外科系统执行的一个或多个分层功能。在某些示例中，计算机辅助外科系统可以被配置为处理通过用户输入机构接收的输入以及与输入相关联的信息(例如，情境性信息，例如关于与输入相关联的控制机构的移动的信息)，以确定各种分层功能中的哪些待执行。计算机辅助外科系统可以被配置为以支持使用单个用户输入机构(例如单个二元选项用户输入机构)的方式处理输入和相关联的信息，用于用户选择映射到用户输入机构的待执行的多层功能中任何一个。
作为示例，计算机辅助外科系统可以提供常规操作模式，在该模式中，控制机构(例如一组主控件)可以由外科医生操纵以遥控耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械。计算机辅助外科系统还可以提供离合器操作模式，在该模式中，主控件与外科器械的操纵解耦，使得外科医生可以操纵(例如，重新定位)主控件而不影响外科器械(例如，不移动或以其他方式遥控外科器械)。计算机辅助外科系统可以包括用户输入机构，该用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用。除了促进离合器操作模式的激活和停用之外，用户输入机构可以被配置为促进用户选择待由计算机辅助外科系统执行的一个或多个附加功能。
用户输入机构可以是与控制机构(例如一组主控件)相关联的单个二元选项用户输入机构。为了说明一个示例，用户输入机构可以是位于控制机构(例如一组主控件)上的按钮。计算机辅助外科系统可以被配置为使得外科医生能够通过在外科医生操纵主控件的同时启动和保持按钮(例如，通过按下按钮并保持按钮)来选择以在离合器操作模式中操作计算机辅助外科系统。相同的按钮也可以由外科医生使用以指示计算机辅助外科系统待执行的另一功能。例如，满足一组限定标准的按钮的瞬时启动和停止(例如满足该标准的按钮的快速点击)可以被映射到计算机辅助外科系统的另一个功能，使得满足该限定标准的按钮的瞬时启动和停止将触发该功能的执行。
为此，计算机辅助外科系统可以接收与用户与按钮交互(例如，按下、释放、保持)相关联的信息以及与主控件相关联的信息(例如，位置、移动、速度)，并确定用户与按钮的交互是否满足限定标准，这可以指示外科医生是否旨在指示计算机辅助外科系统待执行的另一功能，例如与不同于离合器操作模式的另一操作模式相关联的功能。此外，此类信息可以由系统使用以确定与按钮的交互是否是无意的。
通过访问和使用与用户输入机构和主控件相关联的附加信息，计算机辅助外科系统可以可靠和/或准确地选择和执行外科医生旨在执行的计算机辅助外科系统的一个或多个功能。此外，通过使用如本文所述的附加信息处理所接收的输入，计算机辅助外科系统可以允许外科医生使用相同的输入机构激活各种操作模式和/或启用与不同操作模式相关联的各种功能的执行，这可以允许更少和/或更多有用的用户输入机构以及直观使用的简单整洁的接口。直观的接口可以允许外科医生执行更少的非预期动作和/或更容易地执行预期动作，这可以导致计算机辅助外科系统的方便和/或直观操作，以及更有效的外科手术。这可以允许计算机辅助外科系统具有紧凑和灵活的机械设计(例如，允许用于操纵主控制的外科医生的手的多个运动度的设计)，并且可以帮助将由计算机辅助外科系统实施的用户输入机构的数量保持在最少。本文所述的系统和方法的这些和其他优点和益处将变得显而易见。
图1示出了示例性计算机辅助外科系统100(“外科系统100”)。如图所示，外科系统100可以包括相互通信耦连的操纵系统102、用户控制系统104和辅助系统106。外科系统100可以由外科团队利用以对患者108执行计算机辅助外科手术。如图所示，外科团队可以包括外科医生110-1、助理110-2、护士110-3和麻醉师110-4，所有这些人可以被统称为“外科团队成员110”。附加的或替代的外科团队成员可以在外科过程中存在以服务于特定实施方式。
虽然图1示出了正在进行的微创外科手术，但是应当理解，外科系统100可以相似地被用于执行开放式外科手术或可以相似地受益于外科系统100的准确性和便利性的其他类型的外科手术。此外，应当理解，可以始终采用外科系统100的外科过程不仅可以包括外科手术的操作阶段(如图1所示)，还可以包括手术前、手术后和/或其他合适的外科手术阶段。外科手术可以包括对患者使用手动和/或器械技术以侦察或治疗患者的身体状况的任何手术。
如图1所示，操纵系统102可包括多个操纵器臂112(例如，操纵器臂112-1至112-4)，多个外科器械可被耦连到该多个操纵器臂112。每个外科器械可以由任何合适的外科工具(例如，具有组织相互作用功能的工具)、医疗工具、成像设备(例如，内窥镜)、感测器械(例如，力感测外科器械)、诊断器械等来实施，其可被用于对患者108的计算机辅助外科手术(例如，通过至少部分地被插入患者108中并被操纵以对患者108执行计算机辅助外科手术)。虽然操纵系统102在本文中被描绘和描述为包括四个操纵器臂112，但是应当认识到，操纵系统102可以包括仅单个操纵器臂112或可以用于特定实施方式的任何其他数量的操纵器臂。
操纵器臂112和/或附接到操纵器臂112的外科器械可包括用于生成原始(即，未校正)运动学信息的一个或多个位移变换器、取向传感器和/或位置传感器。外科系统100的一个或多个部件可以被配置为使用运动学信息以跟踪(例如，确定其位置)和/或控制外科器械。
用户控制系统104可以被配置为促进外科医生110-1控制操纵器臂112和附接到操纵器臂112的外科器械。例如，外科医生110-1可以与用户控制系统104交互以远程移动或遥控操纵器臂112和外科器械。为此，用户控制系统104可以向外科医生110-1提供由成像系统(例如，内窥镜或任何其他合适的医疗成像系统)捕获的与患者108相关联的外科区域的影像(例如，高清晰度3D影像)。在某些示例中，用户控制系统104可以包括具有两个显示器的立体查看器，其中与患者108相关联并由立体成像系统生成的外科区域的立体图像可以由外科医生110-1查看。外科医生110-1可以利用影像以利用附接到操纵器臂112的一个或多个外科器械来执行一个或多个手术。
为了促进外科器械的控制，用户控制系统104可以包括控制机构，例如一组主控件。主控件可由外科医生110-1操纵以控制外科器械的移动(例如，通过利用机器人和/或远程操作技术)。主控件可以被配置为检测外科医生110-1的各种手、手腕和手指移动。以此方式，外科医生110-1可以使用一个或多个外科器械直观地执行手术。
辅助系统106可以包括一个或多个计算设备，该一个或多个计算设备被配置为执行外科系统100的基本处理操作。在这样的配置中，辅助系统106中包括的一个或多个计算设备可以控制和/或协调由外科系统100的各种其他部件(例如，操纵系统102和用户控制系统104)执行的操作。例如，用户控制系统104中包括的计算设备可以通过辅助系统106中包括的一个或多个计算设备向操纵系统102传输指令。作为另一个示例，辅助系统106可以从操纵系统102接收并处理代表影像的图像数据，该影像由附接到操纵器臂112中的一个的成像设备捕获。
在一些示例中，辅助系统106可以被配置为向可能无法访问在用户控制系统104处提供给外科医生110-1的图像的外科团队成员110呈现视觉内容。为此，辅助系统106可以包括显示监视器114，该显示监视器114被配置为显示一个或多个用户界面，例如外科区域的图像(例如，2D图像)、与患者108和/或外科手术相关联的信息、和/或可服务于特定实施方式的任何其他视觉内容。例如，显示监视器114可以显示外科区域的图像连同与图像同时显示的附加内容(例如，图形内容、情境信息等)。在一些实施例中，显示监视器114由触摸屏显示器实施，外科团队成员110可以与触摸屏显示器交互(例如，通过触摸手势)以向外科系统100提供用户输入。
操纵系统102、用户控制系统104和辅助系统106可以以任何合适的方式彼此通信耦连。例如，如图1所示，操纵系统102、用户控制系统104和辅助系统106可以通过控制线116通信耦连，控制线116可以代表可服务于特定实施方式的任何有线或无线通信链路。为此，操纵系统102、用户控制系统104和辅助系统106可以每个包括一个或多个有线或无线通信接口，例如一个或多个局域网接口、Wi-Fi网络接口、蜂窝接口等。
在一些示例中，可以根据本文所述的原理提供存储计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质。当由计算设备的处理器执行时，指令可以指导处理器和/或计算设备执行一个或多个操作，包括本文所述的操作中一个或多个。可以使用多种已知的计算机可读媒介中任何一种来存储和/或传输这样的指令。这种存储计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质可以由外科系统100的一个或多个部件实施。
如本文所指的非暂时性计算机可读介质可包括参与提供可由计算设备(例如，由计算设备的处理器)读取和/或执行的数据(例如，指令)的任何非暂时性存储介质。例如，非暂时性计算机可读介质可以包括但不限于非易失性存储媒介和/或易失性存储媒介的任何组合。示例性非易失性存储媒介包括但不限于只读存储器、闪存、固态驱动器、磁存储设备(例如硬盘、软盘、磁带等)、铁电体随机存取存储器(“RAM”)和光盘(例如，压缩盘、数字视频盘、蓝光光盘等)。示例性易失性存储媒介包括但不限于RAM(例如，动态RAM)。
图2示出了通信耦连到用户控制机构202和操纵器臂112的示例性控制系统200。控制系统200可以以允许数据、通信和/或其他信号由控制系统200发送到用户控制机构202和操纵器臂112和/或由控制系统200从用户控制机构202和操纵器臂112接收的任何合适的方式通信耦连到用户控制机构202和操纵器臂112。
控制系统200可以在外科系统100的一个或多个部件内实施，例如在用户控制系统104、辅助系统106、操纵系统102或其中的任何组合内。控制系统200可以被实施为硬件、软件或硬件和软件的组合，硬件、软件或硬件和软件的组合被配置为执行本文所述的操作中一个或多个，包括用于处理通过用户控制机构202接收的用户输入的操作和基于用户输入确定外科系统100的操作的操作。例如，控制系统200可以被配置为将用户控制机构202的移动转换成操纵器臂112和/或附接到操纵器臂112的外科器械204的移动。
操纵器臂112可以是计算机辅助外科系统的操纵器臂，例如外科系统100的操纵器臂112-1至112-4中任何一个。任何合适的外科器械(例如外科器械204)可以以任何合适的方式物理耦连到操纵器臂112。
用户控制机构202可以是外科系统100的用户控制系统104的一部分。例如，用户控制机构202可以包括或被包括在用户控制系统104的一组主控件中。在某些示例中，例如，用户控制机构202可以是被配置为由外科医生操纵以控制外科器械的移动的一组主控件的一部分。例如，用户控制机构202可以被配置为由外科医生的手操纵以遥控附接到操纵器臂的外科器械，并且该组主控件可以包括用于控制外科器械的移动的附加控件，例如被配置为由外科医生的另一只手操纵以遥控附接到另一操纵器臂的另一外科器械的另一用户控制机构202。虽然图2示出了被配置为由外科医生的一只手操纵的用户控制机构202，但在其他示例中，用户控制机构可以是一组主控件，该组主控件包括被配置为被操纵以控制外科器械的移动的多个机构。因此，如本文使用的用户控制机构可以指一组主控件的一部分或整组主控件。
用户控制机构202可以包括多种机构(例如，按钮、指环、杠杆、枢轴点等)，该多种机构被配置为接收外科医生的各种手、手腕和手指移动以控制外科器械的移动。因此，外科医生可以以各种方式并以多个自由度操纵用户控制机构202，以便遥控通过操纵器臂112和控制系统200耦连到用户控制机构202的外科器械204。
另外，用户控制机构202包括用户输入机构206，外科医生通过用户输入机构206可以提供输入以指示各种操作模式。如图所示，用户输入机构206可以被实施为位于用户控制机构202上的按钮。可替代地或附加地，用户输入机构206可以被实施为任何类型的输入机构，例如开关、拨动输入、方向键、操纵杆等。此外，虽然用户输入机构206被示为用户控制机构202的一部分(例如，位于用户控制机构202上)，但用户输入机构206可以替代地或附加地包括与用户控制机构202分开的输入机构，例如脚踏板、语音输入机构或任何其他合适的输入机构。
在某些实施方式中，用户输入机构206可以包括具有恰好两个不同机械位置(例如，开和关位置、启动和非启动位置等)的二元输入机构，该机械位置被映射到离散输入选项并且可以通过用户输入机构206的用户启动和/或停止来选择。例如，用户输入机构206可以包括按钮(例如，弹簧加载式按钮)、开关(例如，弹簧加载式开关)、滑块(例如，弹簧加载式滑块)、踏板(例如，弹簧加载式踏板)等。这种输入机构可以促进离散和瞬时输入以从两个二元选项(例如，两个机械位置)选择。
用户输入机构206可以以任何合适的方式与用户控制机构202相关联。例如，用户输入机构206可以被布置在用户控制机构202上，使得使用用户控制机构202遥控外科器械204的外科医生容易地访问用户输入机构206。作为替代示例，因为用户输入机构206和用户控制机构202两者是相同计算机辅助外科系统的部件，所以用户输入机构206可以与用户控制机构202相关联。例如，用户输入机构206可以是可由计算机辅助外科系统的用户启动和停止的脚踏板。
控制系统200被配置为从用户控制机构202接收信息。例如，控制系统200可以接收关于用户控制机构202的位置、移动等的信息和/或关于用户与用户控制机构202交互的信息。基于这样的信息，控制系统200可以跟踪用户控制机构202的位置、移动和/或其他属性。
控制系统200还可以从操纵器臂112接收信息，例如关于操纵器臂112的移动、压力和/或其他属性的信息。在某些示例和/或操作模式中，控制系统200可以处理从操纵器臂112接收的信息并向用户控制机构202提供相应的信息和/或信号以向外科医生提供反馈(例如，触觉反馈)。
当在某些操作模式(例如，常规操作模式)下操作时，控制系统200可以处理从用户控制机构202接收的信息以生成信息和/或信号以发送到操纵器臂112以致使操纵器臂112和/或外科器械204根据从用户控制机构202接收的信息来操作。以这种或相似的方式，控制系统200可以将用户控制机构202的属性转换成操纵器臂112和外科器械204的相应操作，例如通过将用户控制机构202的移动转换成操纵器臂112和外科器械204的相应移动。这样，控制系统200将用户控制机构202耦连到操纵器臂112，使得外科医生可以使用用户控制机构202遥控附接到操纵器臂112的外科器械204。
当在某些操作模式下操作时，控制系统200可以向操纵器臂112输出不同的信息和/或可以向外科系统的其他部件(例如，一个或多个显示部件)输出信息。当在一些操作模式下操作时(例如当在离合器操作模式下操作时)，控制系统200可以不向操纵器臂112输出信息，在离合器操作模式下，控制系统200将用户控制机构202与操纵器臂112和外科器械204的移动的控制解耦。外科系统100的操作模式的示例将在下面进一步详细描述。
控制系统200还被配置为从用户输入机构206接收信息。例如，控制系统200可以接收指示通过用户输入机构206接收的输入的类型的信息。例如，如果用户输入机构206是按钮，则来自用户输入机构206的输入的类型可以包括按钮的按下、按钮的释放、按钮的按下和保持等。可替代地或附加地，通过用户输入机构206接收的输入的类型可以包括用户输入机构206的任何合适的移动、启动和/或停止。关于来自用户输入机构206的输入的类型的信息可以指示经由用户输入机构206接收的一个输入或一个以上输入，例如单个按下、单个释放、按下和释放、双按等。控制系统200可以接收或生成指示与通过用户输入机构206接收的输入相关联的一个或多个时间的信息，例如指示当输入被接收时的时间的时间戳。
控制系统200包括功能选择系统208。控制系统200可以向功能选择系统208提供信息用于功能选择系统208使用以基于经由用户输入机构206接收的输入以及与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息(例如，情境信息)选择(例如，确定和激活)计算机辅助外科系统的期望功能。
图3示出了示例性功能选择系统208，该功能选择系统208可以被配置为选择计算机辅助外科系统待执行的功能。功能选择系统208可以是如图2中的控制系统200的一部分。可替代地，功能选择系统208可以是通信耦连到控制系统200的单独的系统。
如图3所示，功能选择系统208可以包括存储设施302、处理设施304和操作模式308(操作模式308-1至308-N)。存储设施302和处理设施304可以选择性地和通信地彼此耦连。存储设施302和处理设施304可以每个包括硬件和/或软件部件(例如，处理器、存储器、通信接口、存储在存储器中用于由处理器执行的指令等)或由硬件和/或软件部件实施。例如，存储设施302和处理设施304可以由计算机辅助外科系统的任何部件来实施。
存储设施302可以维护(例如，存储)由处理设施304使用的可执行数据以执行本文所述的任何操作。例如，存储设施302可以存储可由处理设施304执行以执行本文所述的任何操作的指令306。指令306可以由任何合适的应用程序、软件、代码和/或其他可执行数据实例实施。存储设施302还可以维护由处理设施304接收、生成、管理、使用和/或传输的任何数据。
处理设施304可以被配置为执行(例如，执行存储在存储设施302中的指令306以执行)与选择计算机辅助外科系统(例如外科系统100)待执行的功能相关联的各种操作。例如，处理设施304可以处理由功能选择系统208接收的输入和信息并且基于输入和信息选择待执行的功能。一旦处理设施304选择了功能，则功能选择系统208可以通知控制系统200所选择功能。控制系统200可以通过执行所选择功能来响应。
计算机辅助外科系统的功能可以包括可由计算机辅助外科系统执行的任何功能。在某些示例中，功能可以包括计算机辅助外科系统的操作模式的激活或停用。在其他示例中，功能可以包括与操作模式相关联的任何其他功能，例如在特定操作模式下操作时可由计算机辅助外科系统执行的功能。
在某些示例中，功能选择系统208可以被配置为从用于计算机辅助外科系统(例如外科系统100)的各种可用操作模式308中选择操作模式。例如，功能选择系统208可以被配置为从第一操作模式308-1、第二操作模式308-2、第三操作模式308-3和第n操作模式308-N中选择。在某些示例中，操作模式308可以包括常规操作模式、离合器操作模式、测量操作模式、各种相机和/或视觉操作模式(例如，不同类型的荧光可视化操作模式)、不同类型的移动操作模式等。
作为示例，第一操作模式308-1可以是常规操作模式，在该模式中，控制系统200被配置为以允许外科医生遥控外科器械204的方式将经由用户控制机构202接收的输入转换成操纵器臂112的操作。当常规操作模式被激活时，控制系统200可以将用户控制机构202与操纵器臂112耦连或以其他方式接合，使得用户控制机构202的操纵被转换成操纵器臂112和外科器械204的操作。因此，当常规操作模式被激活时，随着外科医生经由主控件移动他或她的手指、手腕和手，则控制系统200可以以相应的方式控制一个或多个操纵器臂112以遥控一个或多个外科器械。
第二操作模式308-2可以是例如离合器操作模式，在该模式中，控制系统200可以以允许外科医生移动用户控制机构202而不引起操纵器臂112或外科器械204的相应移动的方式将用户控制机构202与操纵器臂112解耦。例如，外科医生可以在不移动外科器械的情况下重新定位他或她的手和/或主控件，并且可以在离合器操作模式被激活时这样做。
第三操作模式308-3可以是例如测量操作模式，在该模式中，控制系统200可以以允许外科医生在如常规操作模式下控制外科器械204的方式将用户控制机构202耦连到操纵器臂112。当测量操作模式被激活时，控制系统200还可以允许外科医生使用外科器械204(以及可选地一个或多个其他外科器械)测量外科区域中的距离。例如，控制系统200可以接收指定起点的指示和终点的指示的输入，并且确定和提供终点和起点之间的距离。可替代地或附加地，控制系统200可以接收指定起点的指示的输入，并且随着外科器械204被移动确定并提供从起点到外科器械204的当前位置的距离。例如，起点的指示可以是测量模式被控制系统200激活所处的点。一旦控制系统200已经激活测量操作模式，则随着外科医生经由用户控制机构202移动外科器械204，外科医生可以被提供距起点的距离的视觉指示符。在一些示例中，外科医生可以提供指示终点的输入。在一些示例中，功能选择系统208可以被配置为响应于检测到终点的指示而自动停用测量操作模式。外科系统100可以被配置为以任何合适的方式(例如，显示屏的视觉)提供起点和终点之间的距离测量作为输出和/或将代表距离测量的数据存储到数据存储器。
功能选择系统208可以被配置为确定和激活控制系统200的操作模式。为此，功能选择系统208可以检测通过用户输入机构206接收的输入并且基于与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息选择操作模式。
例如，功能选择系统208可以检测通过用户输入机构206接收的输入。基于检测输入，功能选择系统208可以确定与用户输入机构206相关联的信息。例如，与用户输入机构206相关联的信息可包括经由用户输入机构206接收的输入的类型，例如用户输入机构206的启动或停止。与用户输入机构206相关联的信息还可包括时间戳，例如当输入被接收时的时间。
基于检测输入，功能选择系统208还可以确定与用户控制机构202相关联的信息。与用户控制机构202相关联的信息可以提供输入的附加情境并且可以被功能选择系统208使用以选择操作模式。例如，与用户控制机构202相关联的信息可以包括用户控制机构202的位置、用户控制机构202的移动、用户控制机构202的速度等。功能选择系统208可以在任何合适的时间确定与用户控制机构相关联的信息202，包括在检测经由用户输入机构206的输入接收时、响应于一个或多个其他事件和/或以任何合适的采样速率周期性地进行。
功能选择系统208可以将与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息与一组限定标准比较以确定待选择的操作模式。该组限定标准可以包括任何合适的标准组，例如阈值距离、阈值速度、阈值时间等。该组限定标准可以以任何合适的方式被限定(例如，在控制系统200的操作之前)并且可能适合特定的实施方式。本文描述了限定标准的示例。
基于将与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息与一组限定标准比较，功能选择系统208可以确定并激活控制系统200的一个或多个操作模式。本文描述了功能选择系统208如何可以被配置为基于通过用户输入机构206接收的输入以及基于与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息与一组限定标准的比较来选择操作模式的说明性示例。
在某些实施方式中，用户输入机构206可以被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该模式中，用户控制机构202与外科器械的控制解耦。当控制系统200在常规操作模式下操作时，该解耦可以解耦存在的用户控制机构202到外科器械的耦连，在该常规操作模式中，用户控制机构202可以被操纵以致使外科器械相应地移动。该解耦可以以任何合适的方式执行，包括通过物理地、逻辑地或通信地将用户控制机构202与操纵器臂112解耦，其中外科器械被附接到操纵器臂112。当离合器操作模式被激活时，控制系统200可以将用户控制机构202与外科器械的控制解耦。当离合器操作模式被停用时，控制系统200可以耦连用户控制机构202以用于控制外科器械。
功能选择系统208可以被配置为基于通过用户输入机构206接收的输入来激活和停用离合器操作模式。在某些示例中，功能选择系统208可以被配置为当外科医生启动(例如，按下)用户输入机构206时自动地和/或即时地激活离合器操作模式。在某些替代示例中，功能选择系统208可以被配置为当外科医生启动(例如，按下)并保持用户输入机构206至少限定时间量时激活离合器操作模式。在其他替代示例中，功能选择系统208可以被配置为当外科医生启动(例如，按下)并保持用户输入机构并且将用户控制机构202移动至少限定阈值距离时激活离合器操作模式，同时用户输入机构206被启动。
功能选择系统208可被配置为基于通过用户输入机构206接收的输入停用离合器操作模式。在某些示例中，功能选择系统208可被配置为当外科医生停止(例如，释放)用户输入机构206时(例如当外科医生释放用户输入机构206以结束用户输入机构206的启动(例如，按下并保持)时)自动地和/或即时地停用离合器操作模式。
除了用户输入机构206被配置为促进离合器操作模式的激活和停用之外，用户输入机构206可以被配置为促进与另一操作模式相关联的功能的执行。该功能可以是可由计算机辅助外科系统执行的任何功能。例如，该功能可以包括另一操作模式的激活或停用，例如测量操作模式或特定可视化操作模式。作为另一示例，该功能可以是当计算机辅助外科系统在另一特定操作模式下操作时被执行的功能，例如当在测量操作模式下操作时被执行的测量采样功能。在某些示例中，功能选择系统208可以被配置为当外科医生快速(例如，在比预定时间阈值更短的时间内)启动和停止用户输入机构206，同时保持用户控制机构202静止(例如，通过不移动用户控制机构202超过预定距离阈值)时，执行与另一操作模式相关联的功能(例如，激活操作模式或在活跃操作模式内执行功能)。
在某些示例中，用户输入机构206的保持启动可以指示外科医生旨在在离合器操作模式下操作，并且用户输入机构206的快速启动和停止可以指示外科医生旨在调用与另一操作模式相关联的功能，例如测量操作模式的功能。在这样的示例中，功能选择系统208可以被配置为当用户输入机构206被快速地启动和停止(例如，在比预定时间阈值更短的时间内)时，执行与其他操作模式相关联的功能，并且当用户输入机构206被启动和停止时用户控制机构202静止(例如，移动不超过预定距离阈值)。
为了响应于通过用户输入机构206接收的输入确定是否执行与另一操作模式相关联的功能，功能选择系统208可以确定与通过用户输入机构206接收的输入相关联的情境信息并将信息与一组限定标准比较。基于比较，功能选择系统208可以确定是否执行该功能。通过确定和使用与输入相关联的情境信息来确定是否执行该功能，功能选择系统208可以在经由用户输入机构206提供的输入中并以可以允许外科医生经由相同用户输入机构206(其中多个分层功能被映射到用户输入机构206)直观和准确地选择待由计算机辅助外科系统执行的一个或多个功能的方式查明外科医生的意图。
功能选择系统208可以通过将输入和相关联的信息与一组限定标准比较来确定预期功能。例如，如果用户输入机构206的快速按下和释放被配置为调用测量操作模式的功能并且用户输入机构206的按下和保持被配置为激活离合器操作模式，则功能选择系统208可以基于与经由用户输入机构206接收的输入相关联的信息确定所检测的用户输入机构206的按下和释放是旨在作为快速按下和释放以调用测量操作模式的功能还是按下、保持和释放旨在激活离合器操作模式。
例如，在一些实施方式中，功能选择系统208可以检测经由用户输入机构206的输入并且确定所检测的输入的类型。如果输入是用户输入机构206的按下，则功能选择系统208可以确定按下的时间戳以及用户控制机构202在按下时的位置和速度。如果输入是用户输入机构206的释放，则功能选择系统208可以确定释放的时间戳，以及用户控制机构202在释放时的位置和速度。
当用户输入机构206的按下和释放被检测到时，功能选择系统208可以将在释放时的时间戳、位置和速度与在按下时的时间戳、位置和速度进行比较以确定外科医生是否旨在用户输入机构206的快速按下。如果时间戳之间的差大于限定阈值时间，则功能选择系统208可以确定外科医生不旨在快速按下并且可以不调用映射到快速按下的功能。附加地或可替代地，如果位置之间的差大于限定阈值距离，则功能选择系统208可以确定外科医生不旨在快速按下并且可以不调用映射到快速按下的功能。附加地或可替代地，如果速度之一大于限定阈值速度和/或按下和释放之间的时间的速度大于限定阈值速度，则功能选择系统208可以确定外科医生不旨在快速按下并且可以不调用映射到快速按下的功能。
相反，如果信息满足该组限定标准，则功能选择系统208可以调用映射到快速按下的功能，确定该组限定标准的满足指示外科医生旨在用户输入机构206的快速按下。例如，如果时间戳之间的差小于限定阈值时间，位置之间的差小于限定阈值距离，并且速度(以及任何所检测的中间速度)每个均小于限定阈值速度，则功能选择系统208可以确定外科医生旨在快速按下和释放并且可以执行与另一操作模式相关联的功能。
在一些实施例中，比较与用户输入机构206和用户控制机构202相关联的信息可以使功能选择系统208能够确定与用户输入机构206的无意交互。例如，如果用户输入机构206的按下和用户输入机构206的释放之间的时间差小于阈值时间，但是用户控制机构202在按下和/或释放时的速度大于阈值速度，则功能选择系统208可以确定外科医生无意地快速按下和释放用户输入机构206，而不是旨在调用映射到用户输入机构的快速按下和释放的功能。
虽然前述示例描述了基于用户输入机构206的快速按下和释放来调用功能，但功能选择系统208可以被配置为基于由用户输入机构206接收的任何其他合适的输入来选择性地调用映射到用户输入机构206的功能，该输入可以使用情境信息与通过用户输入机构206接收的输入区分开来，该用户输入机构206被配置为调用其他功能，例如离合器操作模式的激活和/或停用。
在一些示例中，功能选择系统208可以被配置为允许外科医生通过用户输入机构206提供不同的输入，以选择待执行的各种功能。例如，系统208可以被配置为检测通过用户输入机构206接收的各种输入并且基于所接收的输入从一组操作模式中选择一个或多个操作模式以被激活。例如，用户输入机构206的启动和保持可以激活离合器操作模式，而用户输入机构206的不同长度按下可以激活不同操作模式。附加地或可替代地，用户输入机构206的快速按下可以通过不同操作模式的激活而循环。附加地或可替代地，用户输入机构206的不同数量的连续快速按下(例如，双击)可以激活不同操作模式。这可以允许附加功能(例如，第三层功能)在用户输入机构206上被分层。
功能可以基于计算机辅助外科系统的任何合适的情境被映射到用户输入机构206。在一些示例中，情境信息可以包括计算机辅助外科系统的当前操作模式。例如，如果控制系统200当前在常规操作模式下操作并且用户输入机构206的快速按下和释放被检测到，则功能选择系统208可以执行映射到与常规操作模式相关的用户输入机构206的快速按下和释放的功能，例如测量操作模式、可视化操作模式或另一操作模式的激活。作为另一示例，如果当用户输入机构206的快速按下和释放被检测到时的当前操作模式是测量操作模式，则功能选择系统208可以执行映射到与测量操作模式相关的用户输入机构206的快速按下和释放的功能，例如测量采样功能、测量操作模式的停用或常规操作模式的激活。
作为另一个示例，控制系统200可以在第一视觉操作模式下操作，在该模式中，用户控制机构202被耦连到成像设备并被配置为遥控成像设备(例如，内窥镜)，该成像设备捕获所显示的(例如，在外科系统100的用户控制系统104的立体查看器中)外科场景的影像。基于当前操作模式是第一视觉操作模式和/或成像设备被耦连到控制机构202，如果当控制系统200在第一视觉操作模式下操作时外科医生快速按下用户输入机构206，则功能选择系统208可以激活第二视觉操作模式。例如，功能选择系统208可以激活第二视觉操作模式(例如荧光影像查看模式)，在该模式中，外科系统100显示使用荧光照明增强的外科场景的图像(例如，经由荧光镜接收的荧光影像)。
图3示出了与计算机辅助外科系统的操作模式608相关联的一组功能610(例如，功能610-1至610-N)。功能310-1可以是与第一操作模式308-1相关联的任何功能，例如第一操作模式308-1的激活、第一操作模式308-1的停用，或者当第一操作模式308-1活跃时可以被执行的任何功能。功能310-2可以相似地是第二操作模式308-2的任何功能，等等。例如，对于测量操作模式，与测量操作模式相关联的功能可以包括测量操作模式的激活、测量操作模式的停用、当测量操作模式活跃时所执行的测量采样等。
功能选择系统208可以被配置为至少部分地基于控制系统200的当前操作模式响应于用户输入机构206的快速按下和释放来选择待执行的功能。例如，如果当测量操作模式活跃时用户输入机构206的快速按下和释放被检测到，则功能选择系统208可以执行测量操作模式的测量采样功能。作为另一示例，如果当可视化操作模式活跃时(例如，当成像设备的遥控活跃时)用户输入机构206的快速按下和释放被检测到，则功能选择系统208可以激活执行可视化功能，例如激活特定的可视化操作模式(如荧光增强的可视化操作模式)。这些示例仅是说明性的。响应于用户输入机构206的快速按下和释放的待执行功能的选择可以基于计算机辅助外科系统的任何合适的情境。
如上所述，在某些实施方式中，用户输入机构206的启动可以被配置为自动激活计算机辅助外科系统的离合器操作模式。在一些示例中，这可以被全局地执行，而不管用户输入机构206如何被启动或与启动相关联的情境。相似地，用户输入机构206的停用可被配置为自动停用计算机辅助外科系统的离合器操作模式。在这样的实施方式中，计算机辅助外科系统的某些功能可以通过被映射到满足一组预定标准(例如本文所述的任何示例性标准)的用户输入机构206的快速按下和释放而在离合器操作模式的激活和停用上被分层。因此，当满足一组预定标准的用户输入机构206的快速按下和释放被检测到时，除了激活和停用离合器操作模式之外，功能选择系统208还可以执行映射到用户输入机构206的快速按下和释放的一个或多个功能。
离合器操作模式的自动激活和停用可以为当用户输入机构206的快速按下和释放被检测到时执行的功能提供一个或多个益处，并且该功能可以在功能被调用时假定离合器操作模式活跃。例如，离合器操作模式的自动激活和停用可确保外科器械204在功能被执行时不会被无意地移动，这可有益于该功能。为了说明，该功能可以包括测量采样，在该测量采样期间期望外科器械不被无意地移动。
因为离合器操作模式的激活和停用被映射到与控制机构202相关联的用户输入机构206(该控制机构202可以由操作的单手操纵)，所以离合器操作模式的激活和停用可以被具体应用于(例如，仅应用于)连接到与用户输入机构206相关联的控制机构202的外科器械204。此外，被映射到与控制机构202相关联的用户输入机构206的一个或多个附加功能可以专用于连接到与用户输入机构206相关联的控制机构202的外科器械204。此外，当用户输入机构206的快速按下和释放被检测到时的被考虑用于选择待调用功能的任何情境可以专用于该用户输入机构206、与用户输入机构206相关联的控制机构202，和/或连接到控制机构202的外科器械204(例如，哪个外科器械或外科器械的类型被连接)。
虽然前述示例描述了用于基于通过用户输入机构206接收的用户输入选择性地激活和停用离合器操作模式以及选择性地执行与另一操作模式(例如，测量操作模式、荧光可视化操作模式等)相关联的功能的说明性实施方式，但在其他示例中，功能选择系统208可以被不同地配置。例如，用于激活离合器操作模式和选择性地执行与另一操作模式相关联的功能的特定输入可以被颠倒(reverse)。例如，离合器操作模式可以在用户输入机构206的快速按下和释放时被激活，而与不同操作模式相关联的功能可以通过按下和保持用户输入机构206来激活。
虽然在某些实施方式中，用户输入机构206的启动可以被配置为自动激活计算机辅助外科系统的离合器操作模式，但在替代实施方式中，功能选择系统208可以被配置为基于与用户输入机构206的启动相关联的情境信息选择性地激活离合器操作模式。例如，如果用户输入机构206的快速按下和释放被检测到，则功能选择系统208可以执行映射到用户输入机构206的快速按下和释放的功能并且可以避免激活离合器操作模式。在某些示例中，该功能可以包括激活离合器操作模式以外的操作模式。
图4示出了用于选择性地执行计算机辅助外科系统的功能的示例性方法400。虽然图4示出了根据一个实施例的示例性操作，但其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图4所示的任何操作。图4所示的操作中一个或多个可以由功能选择系统208、功能选择系统208中包括的任何部件和/或功能选择系统208的任何实施方式执行。
在操作402中，功能选择系统检测通过用户输入机构接收的输入(例如，用户输入机构的启动和停止)，该用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在该模式中，用户控制机构与外科器械的控制解耦。操作402可以以本文所述的任何方式执行。
在操作404中，功能选择系统基于输入的检测确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息。与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息可以包括任何情境信息，本文已经描述了情境信息的示例。操作404可以以本文所述的任何方式执行。
在操作406中，功能选择系统将信息与一组限定标准比较。操作406可以以本文所述的任何方式执行。
在操作408中，当信息满足该组限定标准时，功能选择系统执行与计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。操作408可以以本文所述的任何方式执行。
图5示出了用于选择性地执行计算机辅助外科系统的分层功能的示例性方法500。虽然图5示出根据一个实施例的示例性操作，但其他实施例可以省略、添加、重新排序和/或修改图5所示的任何操作。图5所示的操作中一个或多个可以由功能选择系统208、功能选择系统208中包括的任何部件和/或功能选择系统208的任何实施方式执行。
在示例性方法500中，功能选择系统被配置为在检测指示用户输入机构启动的输入下激活离合器操作模式(“离合器模式”)，并在检测指示用户输入机构停止的输入下停用离合器模式。因此，用户输入机构的任何启动都会激活离合器模式，并且用户输入机构的任何停止都会停用离合器模式。功能选择系统在用户输入机构的停止下确定与输入相关联的信息是否满足一组限定标准。如果该组限定标准被确定满足，则功能选择系统激活不同操作模式(例如，测量操作模式、增强显示操作模式等)。
在操作502中，功能选择系统确定与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息。在一些示例中，功能选择系统可以周期性地(例如，连续地)采样以确定信息，例如输入是否已经经由用户输入机构被接收、用户控制机构的位置以及用户控制机构的速度。
在操作504中，功能选择系统确定用户输入机构的状态是否已经改变。例如，如果用户输入机构是按钮，则功能选择系统可以确定按钮是否从按下改变为释放或反之亦然。如果用户输入机构的状态没有改变，则功能选择系统可执行操作506。
在操作506中，功能选择系统计算用户控制机构的当前位置与由功能选择系统先前存储的用户控制机构的初始位置之间的距离。
在操作508中，功能选择系统将所计算的距离和所确定的速度与一组限定标准比较。例如，可以将所计算的距离与阈值距离比较，并且可以将所确定的速度(例如，在操作502中所确定的速度)与阈值速度比较。如果标准被满足，则功能选择系统可以返回到操作502以继续采样与用户输入机构和用户控制机构相关联的信息。如果标准不被满足(例如超过阈值)，则可以在操作514中设置无效点击标志。无效点击标志可以被用于指示用户输入机构的启动和停止不指示旨在激活不同操作模式。例如，如果外科医生将用户控制机构移动超过阈值距离或快于阈值速度，则在用户输入机构被启动或停止的同时，功能选择系统可以确定外科医生不旨在用户输入机构的快速按下，从而设置无效点击标志。无效点击标志可以作为与用户输入机构相关联的情境信息被包括。
返回到操作504，如果确定用户输入机构的状态已经改变，则功能选择系统可执行操作510。在操作510中，功能选择系统检测用户输入机构的输入类型。如果用户输入机构已被启动(即启动类型输入)，则功能选择系统执行操作516。
在操作516中，功能选择系统存储用户控制机构的位置和所接收的输入的时间戳。功能选择系统可以以任何合适的方式将位置和时间戳确定为初始位置和初始时间戳，包括通过使用在操作502中最后采样的位置和时间戳、或通过响应于检测到用户输入机构在操作504中状态改变或确定用户输入机构在操作506中被启动而对位置和时间采样。所存储的位置和时间戳可被用于计算用户控制机构的距离、时间和速度。
在操作520中，功能选择系统清除无效点击标志。由于所接收的输入是用户输入机构的新启动，因此功能选择系统可以假设该点击有效，直到以其他方式确定并且因此可以清除无效点击标志以从用户输入机构的先前启动中彻底清除无效点击的任何确定。
在操作524中，功能选择系统激活离合器模式。如上所述，在该示例中，功能选择系统可以响应于用户输入机构的任何启动而激活离合器模式。以此方式，外科医生可以在用户输入机构的启动下在离合模式中操作外科系统。在操作524中激活离合模式之后，功能选择系统返回到操作502以继续用户输入机构和用户控制机构的采样。
返回到操作510，如果用户输入机构的状态改变是停止，则功能选择系统可以在操作512中停用离合器模式。如上所述，在该示例中，功能选择系统可以响应于用户输入机构的任何停止而停用离合器模式。以这种方式，外科医生可以在用户输入机构的停止下在离合模式中终止操作外科系统。
在离合器模式的停用下，功能选择系统可执行操作518，在操作518中，功能选择系统可计算离合器模式停止的时间戳与初始时间戳(例如，当用户输入机构被启动时在操作516中存储的初始时间戳)之间的时间。功能选择系统还可计算用户控制机构的当前位置与所存储的用户控制机构的初始位置(例如，当用户输入机构被启动时在操作516中存储的初始位置)之间的距离。
在操作522中，功能选择系统将所计算的距离与阈值距离比较。操作522中的阈值距离可以与操作508中的阈值距离相同或不同。如果所计算的距离多于(或大于或等于)阈值距离，则功能选择系统可以确定外科医生旨在离合器模式操作或用户输入机构的启动是无意的。然后功能选择系统返回到操作502以继续采样。如果所计算的距离满足限定标准(例如，小于阈值距离、小于或等于阈值距离等)，则功能选择系统执行操作526。
在操作526中，功能选择系统将所计算的时间与阈值时间比较。如果所计算的时间多于(或大于或等于)阈值时间，则功能选择系统可以确定外科医生旨在离合器模式操作。然后功能选择系统返回到操作502以继续采样。如果所计算的时间满足限定标准(例如，小于阈值时间、小于或等于阈值时间等)，则功能选择系统执行操作528。
在操作528中，功能选择系统检查无效点击标志是否被设置。如果无效点击标志已被先前设置且未清除，则它可能指示用户输入机构的启动是无意的。例如，外科医生可以启动用户输入机构，以在初始时间的阈值时间内的时间将用户控制机构返回到初始位置的阈值距离内的位置的方式移动用户控制机构。在这样的情况下，启动和停止之间用户控制机构行进的距离和/或速度将超过阈值距离或阈值速度(操作508)，使得无效点击标志已被设置(操作514)。如果无效点击标志被设置，则功能选择系统可以确定启动是无意的或者外科医生不旨在激活不同操作模式并且可以返回到操作502。如果无效点击标志未被设置，则功能选择系统可以确定外科医生旨在执行与不同操作模式相关联的分层功能，并且功能选择系统在操作530中执行与不同操作模式相关联的分层功能。操作530可以以本文所述的任何方式执行。
在某些示例中，功能选择系统可以被配置为以用户控制机构的(更快速率的)伺服速率执行本文所述的操作中一个或多个，以提供用户控制机构的特定级别的时间分辨率和/或轨迹监视的小偏差。在其他示例中，操作模式选择系统可以被配置为以任何合适的速率执行本文所述的操作中的一个或多个。
在某些示例中，功能选择系统可以被配置为使用阈值，例如两毫米的距离阈值、每秒两毫米的速度阈值和0.5秒的时间阈值。这种阈值可以以任何合适的方式被包含在一组限定标准中，并由操作模式选择系统用于与用户输入机构和用户控制机构相关联的输入和信息的比较，以确定何时激活或不激活激活操作模式。任何其他合适的阈值可以在其他示例中被使用。
在某些实施例中，本文所述的系统、部件和/或流程中一个或多个可以由一个或多个适当配置的计算设备实施和/或执行。为此，上述系统和/或部件中一个或多个可以包括任何计算机硬件和/或计算机可实施的指令(例如，软件)或由任何计算机硬件和/或计算机可实施的指令来实施，该计算机可实施的指令体现在被配置为执行本文所述的流程中一个或多个的至少一个非暂时性计算机可读介质上。特别地，系统部件可以在一个物理计算设备上实施或者可以在一个以上的物理计算设备上实施。因此，系统部件可以包括任何数量的计算设备，并且可以采用任何数量的计算机操作系统。
在某些实施例中，本文所述的流程中一个或多个可以至少部分地被实施为体现在非暂时性计算机可读介质中并且可由一个或多个计算设备执行的指令。一般而言，处理器(例如，微处理器)从非暂时性计算机可读介质(例如，存储器等)接收指令，并执行那些指令，从而执行一个或多个流程，包括本文所述的流程中一个或多个。可以使用多种已知的计算机可读媒介中任何一种来存储和/或传输这样的指令。
计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括参与提供可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取的数据(例如，指令)的任何非暂时性介质。这种介质可以采用多种形式，包括但不限于非易失性媒介和/或易失性媒介。非易失性媒介可以包括例如光盘或磁盘和其他持久性存储器。易失性媒介可以包括例如动态随机存取存储器(“DRAM”)，DRAM通常构成主存储器。计算机可读媒介的常见形式包括例如盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、光盘只读存储器(“CD-ROM”)、数字视频盘(“DVD”)、任何其他光学介质、随机存取存储器(“RAM”)、可编程只读存储器(“PROM”)、电可擦除可编程只读存储器(“EPROM”)、FLASH-EEPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带，或任何其他计算机可以读取的有形介质。
图6示出了示例性计算设备600，该计算设备600可以被具体地配置为执行本文所述的流程中一个或多个。如图6所示，计算设备600可以包括经由通信基础设施610通信连接的通信接口602、处理器604、存储设备606和输入/输出(“I/O”)模块608。虽然图6展示了示例性计算设备600，但图6所示的部件并非旨在进行限制。附加的或替代的部件可以在其他实施例中被使用。现在将更详细地描述图6所示的计算设备600的部件。
通信接口602可以被配置为与一个或多个计算设备通信。通信接口602的示例包括但不限于有线网络接口(例如网络接口卡)、无线网络接口(例如无线网络接口卡)、调制解调器、音频/视频连接和任何其他合适的接口。
处理器604通常代表任何类型或形式的处理单元，该处理单元能够处理数据或解释、执行和/或指导本文所述的指令、流程和/或操作中一个或多个的执行。处理器604可以根据一个或多个应用程序612或其他计算机可执行指令(例如可以被存储在存储设备606或另一计算机可读介质中)来指导操作的执行。
存储设备606可以包括一个或多个数据存储媒介、设备或配置，并且可以采用任何类型、形式和组合的数据存储媒介和/或设备。例如，存储设备606可以包括但不限于硬盘驱动器、网络驱动器、闪存驱动器、磁盘、光盘、RAM、动态RAM、其他非易失性和/或易失性数据存储单元，或其中的组合或子组合。包括本文描述的数据的电子数据可以被临时地和/或永久地存储在存储设备606中。例如，代表一个或多个可执行应用程序612被配置为指导处理器604执行本文所述的任何操作的数据可以被存储在存储设备606内。在一些示例中，数据可以被安置在驻留在存储设备606内的一个或多个数据库中。
I/O模块608可以包括被配置为接收用户输入并提供用户输出的一个或多个I/O模块。一个或多个I/O模块可被用于接收用于单个虚拟现实体验的输入。I/O模块608可以包括支持输入和输出能力的任何硬件、固件、软件或其中的组合。例如，I/O模块608可以包括用于捕获用户输入的硬件和/或软件，包括但不限于键盘或小型键盘、触摸屏部件(例如，触摸屏显示器)、接收器(例如，RF或红外接收器)、运动传感器和/或一个或多个输入按钮。
I/O模块608可以包括用于向用户呈现输出的一个或多个设备，包括但不限于图形引擎、显示器(例如，显示屏)、一个或多个输出驱动器(例如，显示驱动器)、一个或多个音频扬声器以及一个或多个音频驱动器。在某些实施例中，I/O模块608被配置为向显示器提供图形数据以呈现给用户。图形数据可以代表一个或多个图形用户界面和/或可以服务于特定实施方式的任何其他图形内容。
在前面的描述中，已经参考附图描述了各种示例性实施例。然而，很明显，可以对各种示例性实施例进行各种修改和改变，并且可以实施附加的实施例，而不脱离如在所附权利要求中阐述的本发明的范围。例如，本文所述的一个实施例的某些特征可以与本文所述的另一实施例的特征组合或替代。因此，描述和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种系统，其包括：
存储指令的存储器；
处理器，其通信耦连到所述存储器并被配置为执行所述指令以：
检测与用户控制机构相关联的用户输入机构的启动和停止，所述用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，所述用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在所述离合器操作模式中，所述用户控制机构与所述外科器械的控制解耦；
基于所述用户输入机构的所述启动和所述停止的检测，确定与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的信息；
将所述信息与一组限定标准进行比较；以及
当所述信息满足所述一组限定标准时，执行与所述计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其中与所述用户控制机构相关联的所述信息包括
指示在所述用户输入机构被启动时所述用户控制机构的移动的信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值距离；以及
所述信息与所述一组限定标准的比较包括确定在所述用户输入机构被启动时所述用户控制机构的所述移动是否满足所述限定阈值距离。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值时间；
与所述用户控制机构相关联的所述信息包括指示所述用户输入机构何时被启动的第一时间戳和指示所述用户输入机构何时被停止的第二时间戳；以及
所述信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一时间戳和所述第二时间戳之间的时间差是否满足所述限定阈值时间。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值距离；
与所述用户控制机构相关联的所述信息包括当所述用户输入机构被启动时指示所述用户控制机构的位置的第一位置和当所述用户输入机构被停止时指示所述用户控制机构的位置的第二位置；以及
所述信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一位置和所述第二位置之间的距离差是否满足所述限定阈值距离。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值速度；
与所述用户控制机构相关联的所述信息包括指示所述用户控制机构的速度的信息；以及
所述信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述速度是否满足所述限定阈值速度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述用户输入机构被配置为通过在所述用户输入机构的所述启动下自动激活所述离合器操作模式并在所述用户输入机构的所述停止下自动停用所述离合器操作模式来促进所述离合器操作模式的激活和停用。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述不同操作模式包括测量操作模式，在所述测量操作模式中，所述外科器械被配置为被用于测量两点之间的距离。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述不同操作模式包括查看操作模式，在所述查看操作模式中，使用荧光照明来增强外科场景的影像的显示。
10.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在执行时指导计算设备的至少一个处理器：
检测通过与用户控制机构相关联的用户输入机构接收的第一输入，所述用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，所述用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在所述离合器操作模式中，所述用户控制机构与所述外科器械的控制解耦；
基于所述第一输入的检测，确定与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的第一组信息；
检测通过所述用户输入机构接收的第二输入；
基于所述第二输入的检测，确定与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的第二组信息；
将所述第一组信息和所述第二组信息与一组限定标准进行比较；以及
当所述一组限定标准被满足时，执行与所述计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
11.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中：
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第一组信息包括指示所接收的所述第一输入是所述用户输入机构的启动的信息；以及
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第二组信息包括指示所接收的所述第二输入是所述用户输入机构的停止的信息。
12.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值时间；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第一组信息包括指示所述第一输入何时通过所述用户输入机构被接收的第一时间戳；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第二组信息包括指示所述第二输入何时通过所述用户输入机构被接收的第二时间戳；以及
所述第一组信息和所述第二组信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一时间戳和所述第二时间戳之间的时间差是否满足所述限定阈值时间。
13.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值距离；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第一组信息包括当所述第一输入通过所述用户输入机构被接收时指示所述用户控制机构的第一位置的信息；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第二组信息包括当所述第二输入通过所述用户输入机构被接收时指示所述用户控制机构的第二位置的信息；以及
所述第一组信息和所述第二组信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一位置和所述第二位置之间的距离差是否满足所述限定阈值距离。
14.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中：
所述一组限定标准包括限定阈值速度；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第一组信息包括当所述第一输入通过所述用户输入机构被接收时所述用户控制机构的第一速度；
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述第二组信息包括当所述第二输入通过所述用户输入机构被接收时所述用户控制机构的第二速度；以及
所述第一组信息和所述第二组信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一速度或所述第二速度是否满足所述限定阈值速度。
15.一种方法，其包括：
检测与用户控制机构相关联的用户输入机构的启动和停止，所述用户控制机构用于控制耦连到计算机辅助外科系统的操纵器臂的外科器械，所述用户输入机构被配置为促进离合器操作模式的激活和停用，在所述离合器操作模式中，所述用户控制机构与所述外科器械的控制解耦；
基于所述用户输入机构的所述启动和所述停止的检测，确定与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的信息；
将所述信息与所述一组限定标准进行比较；以及
当所述信息满足所述一组限定标准时，执行与所述计算机辅助外科系统的不同操作模式相关联的功能。
16.根据权利要求16所述的方法，其中所述用户输入机构被配置为通过在检测所述用户输入机构的所述启动下自动激活所述离合器操作模式并在检测所述用户输入机构的所述停止下自动停用所述离合器操作模式来促进所述离合器操作模式的激活和停用。
17.根据权利要求17所述的方法，其中：
与所述用户输入机构和所述用户控制机构相关联的所述信息包括
指示所述启动何时被接收的第一时间戳和当所述启动被接收时指示所述用户控制机构的位置的第一位置中的至少一个；以及
指示所述停止何时被接收的第二时间戳和当所述停止被接收时指示所述用户控制机构的位置的第二位置中的至少一个；以及
所述信息与所述一组限定标准的比较包括确定所述第一时间戳和所述第二时间戳之间的时间差是否满足限定阈值时间和确定所述第一位置和所述第二位置之间的距离差是否满足限定阈值距离中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述不同操作模式包括测量模式，在所述测量模式中，所述外科器械被配置为被用于测量两点之间的距离；以及
所述功能包括所述测量模式的激活和所述测量模式的测量采样中的至少一种。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述不同操作模式包括查看模式，在所述查看模式中，使用荧光照明来增强外科场景的影像的显示。
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