CN117043877A - 情况自适应外科器械控制 - Google Patents

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CN117043877A CN202280022965.3A CN202280022965A CN117043877A CN 117043877 A CN117043877 A CN 117043877A CN 202280022965 A CN202280022965 A CN 202280022965A CN 117043877 A CN117043877 A CN 117043877A
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J·L·哈里斯
K·M·费比格
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Abstract

外科计算系统和/或外科器械可基于由一个或多个传感器提供的信息来确定关于外科手术的态势感知，并且基于所确定的态势感知来动态地适应外科器械的操作和/或控制以及/或者向医护专业人员的信息传送。态势感知可包括例如医护人员的重要性级别(例如，压力水平或关注度)、医护人员对可控制外科器械的拥有和/或医护人员的身体定位。可基于由一个或多个人员(例如，可穿戴的)感测系统、环境感测系统和/或外科器械提供的信息，诸如医护人员数据(例如，位置、姿势、平衡、运动、关注度、生理状态)、环境数据(例如，手术室噪声水平、患者数据、医护人员数据)和/或外科器械数据(例如，位置、运动、拥有和/或使用)中的一者或多者来确定态势感知。

Description

情况自适应外科器械控制
相关申请的交叉引用
本申请涉及同时提交的以下专利申请，这些专利申请中的每一者的内容以引用方式并入本文：
·代理人案卷END9290USNP1号，申请US17/156287号，名称为METHOD OFADJUSTING A SURGICAL PARAMETER BASED ON BIOMARKER MEASUREMENTS。
·代理人案卷END9290USNP2号，申请US17/156296号，名称为ADAPTABLE SURGICALINSTRUMENT CONTROL。
·代理人案卷END9290USNP4号，申请US17/156304号，名称为SURGICAL PROCEDUREMONITORING。
背景技术
医护专业人员在执行外科手术的同时操作外科器械，例如外科缝合器和外科切割器。医护专业人员可操作内镜切割器外科器械，以将内镜切割器外科器械定位在适当的位置和取向以接合患者的特定组织。医护专业人员可以与外科器械的控制部件(例如，柄部、触发器和显示器)交互以定位外科器械和执行外科手术。
发明内容
一种外科计算系统包括处理器。处理器被配置成能够从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，该生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联。处理器被配置成能够至少部分地基于生物标志物数据来确定重要性级别。处理器被配置成能够基于重要性级别来确定外科器械的一个或多个操作参数。处理器被配置成能够将一个或多个操作参数传送到外科器械。有利地，确定重要性级别以及基于重要性级别来确定操作参数改善了计算系统的态势感知，并且改善了手术室中的信息流和决策制定。具体地，考虑到外科任务的重要性，使得外科器械能够以最适合外科任务的模式操作。因此，改善了器械的用户控制。任选地，实时接收的生物标志物数据以及重要性级别和操作参数被实时更新和传送。这导致外科器械始终被提供有最新的操作参数。重要性级别可以是外科任务的重要性级别或关键程度。这可包括外科任务的复杂性、难度和/或危险性。“重要性级别”可以由“(医护专业人员的)对外科任务的关注度”代替或补充。
生物标志物数据可以与心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者相关联。例如，生物标志物数据可包括心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者。
处理器可被配置成能够从一个或多个环境感测系统接收环境数据。处理器可被配置成能够至少部分地基于环境数据和生物标志物数据来确定重要性级别。有利地，在确定重要性级别时包括更多输入提高了确定的准确度。此外，环境感测系统测量与重要性级别相关的数据。
环境数据可以与噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者相关联。例如，环境数据可包括噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者。
处理器可被配置成能够至少部分地基于环境数据、生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别。有利地，在确定重要性级别时包括更多输入提高了确定的准确度。
处理器可被配置成能够针对外科手术中的步骤确定生物标志物数据是否在预期范围内。检查医护专业人员正如所期望的那样对外科手术中的步骤作出反应，如在生物标志物数据中所反映的那样，意味着系统可以记录任何意外的差异或对其作出反应。
处理器可进一步被配置成能够：如果生物标志物数据在预期范围外，则确定修改一个或多个操作参数。有利地，以这种方式修改操作参数确保了它们最适合于医护专业人员的实际重要性级别，而不仅仅是期望值。
环境数据可包括与医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据。
与医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据可包括与关注位置或关注时间中的至少一者相关联的数据。例如，与医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据可包括关注位置或关注时间中的至少一者。
处理器可进一步被配置成能够：确定与医护专业人员的关注度相关联的任务；以及基于任务来确定外科器械的操作参数。
一种外科计算系统包括处理器。处理器被配置成能够从多个感测系统接收生物标志物数据，每个感测系统与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联。处理器被配置成能够从外科器械接收使用数据。处理器被配置成能够至少基于生物标志物数据和使用数据将多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有外科器械。有利地，确定哪个医护人员拥有外科器械改善了计算系统的态势感知，并且改善了手术室中的信息流和决策制定。例如，这使得针对性的信息能够被路由到拥有器械的医护人员，或者使器械能够根据医护人员的偏好进行配置。
处理器可被配置成能够确定来自与多个医护人员中的一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据对应于来自外科器械的使用数据。有利地，执行这样的检查确保器械已经与正确的医护人员相关联。
来自与多个医护人员中的一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据可包括与多个医护人员中的一个医护人员的移动相关联的数据。来自外科器械的使用数据可包括与外科器械的移动相关联的数据。被配置成能够确定来自与多个医护人员中的一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据对应于来自外科器械的使用数据的处理器，可被配置成能够确定与多个医护人员中的一个医护人员的移动相关联的数据对应于与外科器械的移动相关联的数据。例如，来自与多个医护人员中的一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据包括多个医护人员中的一个医护人员的移动数据，并且来自外科器械的使用数据包括外科器械的移动数据。
处理器可进一步被配置成能够基于多个医护人员中被确定为拥有外科器械的一个医护人员来确定用于传送到多个医护人员中的一个医护人员的信息。有利地，将针对性的信息发送给正确的医护人员使提供者能够更全面地了解正在进行的手术，从而改善患者的治疗结果。
如果多个医护人员中被确定拥有外科器械的一个医护人员是手术医师的助理，则用于传送到多个医护人员中的一个医护人员的信息可包括与准备外科器械以进行手术相关联的信息。有利地，这可以加速准备器械的过程。
如果多个医护人员中被确定拥有外科器械的一个医护人员是手术医师，则用于传送到多个医护人员中的一个医护人员的信息可包括与外科器械的先前使用相关联的信息。有利地，这可以加速在先前使用之后重置器械的过程，以及/或者使医护人员能够更好地理解器械的当前状态。
处理器可进一步被配置成能够至少基于生物标志物数据与使用数据之间的不一致性来确定外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。有利地，执行这样的检查确保器械已经与正确的医护人员相关联。
处理器可进一步被配置成能够至少基于生物标志物数据与使用数据之间的不一致性来确定可能已经发生相关性错误。
一种外科计算系统包括处理器。处理器被配置成能够从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，该生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联。处理器被配置成能够接收与来自外科器械的用户输入相关联的使用数据。处理器被配置成能够从一个或多个环境感测系统接收环境数据。处理器被配置成能够至少部分地基于生物标志物数据、使用数据和环境数据来确定对医护专业人员的身体定位的评估。处理器被配置成能够基于对医护专业人员的身体定位的评估来确定外科器械的一个或多个操作参数。处理器被配置成能够将一个或多个操作参数传送到外科器械。有利地，确定身体定位以及基于身体定位来确定操作参数改善了计算系统的态势感知，并且改善了手术室中的信息流和决策制定。具体地，考虑到身体定位，使得外科器械能够以最适合外科任务的模式操作。因此，改善了器械的用户控制。例如，可以确定操作参数以最小化用户的不舒适的身体定位的影响。
对医护专业人员的身体定位的评估可包括姿势或平衡中的至少一者的评估。姿势可包括身体姿势、手臂姿势或手腕姿势中的至少一者。
对医护专业人员的身体定位的评估还可以包括与医护专业人员相关联的运动范围或到达范围的评估。
一个或多个操作参数可包括与外科器械的控制相关联的参数；与行程触发点相关联的参数；与激活极限或去激活极限相关联的参数，例如，一个或多个操作参数包括激活极限或去激活极限；以及/或者与激活辅助控制相关联的参数。
处理器可进一步被配置成能够从外科器械接收覆写一个或多个操作参数的指示。
环境感测系统可包括用于检测医护专业人员的手部/身体位置的相机。此外，来自人员或可穿戴感测系统的传感器数据可用于确定医护专业人员的身体位置，该身体位置可包括相对于一个或多个外科器械的身体位置。
公开了用于自适应地调整外科器械的操作和/或控制和/或自适应地将信息传送给医护专业人员的系统、方法和工具。操作、控制和/或通信的适应可基于例如外科手术的态势感知。态势感知可包括例如由所检测到的压力水平和/或医护人员的关注焦点、医护人员拥有可控外科器械和/或医护人员的身体定位所指示的重要性级别。态势感知可例如基于由一个或多个人员(例如，可穿戴)感测系统、环境感测系统和/或外科器械提供的信息来确定。信息可例如包括医护人员数据(例如，位置、姿势、平衡、运动、关注度、生理状态)、环境数据(例如，手术室噪声水平、患者数据、医护人员数据)和/或外科器械数据(例如，位置、拥有、运动和/或使用)中的一者或多者。外科计算系统和/或外科器械可接收信息、确定态势感知，并且基于态势感知来调整器械操作、控制和/或信息通信。
例如，可监测态势感知以评估外科手术中手术的关键程度。可基于关键程度来修改外科手术。外科计算系统可接收来自一个或多个感测系统的生物标志物数据和/或来自一个或多个环境感测系统的环境数据。生物标志物数据可以与操作外科器械的医护专业人员相关联。生物标志物数据可包括例如心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者。环境数据可包括例如噪声水平、医护专业人员关注度(例如，基于眼睛跟踪，诸如位置和/或查看时间)和/或患者生物标志物中的一者或多者。外科计算系统可以例如基于生物标志物数据、环境数据和/或与外科手术相关联的数据中的一者或多者来确定重要性级别。外科计算系统可基于重要性级别来确定外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统可基于确定数据例如生物标志物数据是否在外科手术中的步骤的预期范围内来确定是否修改一个或多个操作参数。外科计算系统可以将一个或多个操作参数传送到外科器械。
器械运动和操作者运动可被评估以确定外科器械的操作者。外科计算系统可以从与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联的多个感测系统接收生物标志物数据，该生物标志物数据可包括移动数据。外科计算系统可接收使用数据，该使用数据可包括来自外科器械的移动数据。外科计算系统可至少基于生物标志物数据和使用数据来确定多个医护人员中的哪一个医护人员拥有外科器械。例如，外科计算系统可确定包括移动数据的医护人员的生物标志物数据是否对应于包括来自外科器械的移动数据的使用数据。外科计算系统可以例如基于对外科器械的拥有来确定用于传送给医护人员的信息。传送给拥有器械的助理的信息可包括例如与准备用于操作的外科器械相关联的信息。传送给拥有器械的医师的信息可包括例如与外科器械的先前使用相关联的信息。可以检测数据之间的不一致性。外科计算系统可例如至少基于生物标志物数据与使用数据之间的不一致性来确定外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。外科计算系统可基于不一致性来确定是否存在相关性错误。
例如，可基于对医护专业人员的姿势的评估来调整外科器械操作。外科计算系统可以从与操作外科器械的医护专业人员相关联的一个或多个感测系统接收生物标志物数据。外科计算系统可以从外科器械接收与用户输入相关联的使用数据。外科计算系统可从一个或多个环境感测系统接收环境数据。外科计算系统可以至少部分地基于生物标志物数据、使用数据和/或环境数据来确定对医护专业人员的身体定位的评估。对身体定位的评估可包括对姿势(例如，身体姿势、手臂姿势或手腕姿势)、平衡、运动范围和/或到达范围的评估。外科计算系统可以基于对医护专业人员的身体定位的评估来确定外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统可以将一个或多个操作参数传送到外科器械。操作参数可包括例如与以下各项中的一者或多者相关联的参数：外科器械的控制、行程触发点、激活极限或去激活极限和/或激活辅助控制。外科计算系统可以从外科器械接收覆写一个或多个操作参数的指示。
附图说明
图1A是计算机实现的患者和外科医生监测系统的框图。
图1B是感测系统、生物标志物和生理系统之间的示例性关系的框图。
图2A示出了外科手术室中的外科医生监测系统的示例。
图2B示出了患者监测系统(例如，受控患者监测系统)的示例。
图2C示出了患者监测系统(例如，非受控患者监测系统)的示例。
图3示出了与各种系统配对的示例性外科集线器。
图4示出了具有一组通信外科集线器的外科数据网络，该组通信外科集线器被配置成能够与一组感测系统、环境感测系统、一组装置等连接。
图5示出了可以是外科医生监测系统的一部分的示例性计算机实现的交互式外科系统。
图6A示出了包括耦接到模块化控制塔的多个模块的外科集线器。
图6B示出了受控患者监测系统的示例。
图6C示出了非受控患者监测系统的示例。
图7A示出了外科器械或工具的控制系统的逻辑图。
图7B示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图7C示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图7D示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图8示出了指示基于外科医生生物标志物水平调整外科装置的操作参数的例示性外科手术的示例性时间线。
图9是计算机实现的交互式外科医生/患者监测系统的框图。
图10示出了示例性外科系统，该示例性外科系统包括具有控制器和马达的柄部、可释放地耦接到柄部的适配器和可释放地耦接到适配器的加载单元。
图11A至图11D示出了可用于监测外科医生生物标志物或患者生物标志物的感测系统的示例。
图12是患者监测系统或外科医生监测系统的框图。
图13示出了其上可操作地耦接有示例性可互换轴组件的示例性外科器械的透视图。
图14示出了图13的示例性外科器械的一部分的分解组装视图。
图15示出了示例性可互换轴组件的部分的分解组装视图。
图16示出了图13的示例性外科器械的端部执行器的分解视图。
图17A示出了根据本公开的至少一个方面的图13的跨越两个图页的外科器械的控制电路的框图。
图17B示出了图13的跨越两个图页的示例性外科器械的控制电路的框图。
图18示出了与基于对任务的重要性级别和/或关注度的确定来确定外科器械的操作参数相关联的示例性处理。
图19示出了与基于器械和医护专业人员运动的相关性来确定对外科器械的拥有和信息的传送相关联的示例性处理。
图20示出了外科手术的示例性时间线，该示例性时间线基于器械和医护专业人员的运动数据的相关性来指示多个医护专业人员中的一个医护专业人员拥有外科器械。
图21示出了与基于对针对外科任务的医护人员的定位的确定来确定外科器械的操作参数相关联的示例性处理。
图22A和图22B分别示出了在执行外科任务时医护专业人员在人体工程学范围内和在人体工程学范围外的示例性身体定位。
图23A和图23B示出了在执行外科任务时基于分别被确定为在人体工程学范围内和在人体工程学范围外的医护人员的身体定位对外科器械的控制的示例性调整。
图24示出了监测使用外科器械执行外科任务的医护人员的身体定位并且基于身体定位是否被确定为处于人体工程学身体定位范围内来确定对外科器械的操作或控制的调整的示例。
具体实施方式
本申请的申请人拥有以下美国专利申请、专利公布和专利，这些专利中的每一者全文以引用方式并入本文：
·公布于2019年7月4日的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGE ANDDISPLAY”的美国专利申请公布US20190200844 A1号(提交于2018年12月4日的美国专利申请16/209,385号)；
·公布于2019年7月4日的名称为“METHOD OF ROBOTIC HUB COMMUNICATION,DETECTION,AND CONTROL”的美国专利申请公布US20190201137 A1号(提交于2017年12月28日的美国专利申请16/209,407号)；
·公布于2019年7月4日的名称为“METHOD OF CLOUD BASED DATA ANALYTICS FORUSE WITH THE HUB”的美国专利申请公布US20190206569 A1号(提交于2018年12月4日的美国专利申请16/209,403号)；
·2017年12月28日提交的名称为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列62/611,341号；
·公布于2017年10月19日的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING ASURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请公布US20170296213 A1号(提交于2016年4月15日的美国专利申请15/130,590号)；
·公布于2016年5月24日的名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESSSENSOR SYSTEM”的美国专利9,345,481号；
·公布于2014年9月18日的名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESSSENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布US 20140263552号(提交于2013年3月13日的美国专利申请13/800,067号)；
·公布于2018年12月20日的名称为“TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OFMOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请公布US 20180360452号(提交于2017年6月20日的美国专利申请15/628,175号)；
·公布于2019年7月4日的名称为“METHOD OF COMPRESSING TISSUE WITHIN ASTAPLING DEVICE AND SIMULTANEOUSLY DISPLAYING THE LOCATION OF THE TISSUEWITHIN THE JAWS”美国专利申请公布US20190200981号(提交于2018年12月4日的美国专利申请16/209,423号)；
·公布于2015年7月5日的名称为“SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITHROTATABLE STAPLE DEPLOYMENT ARRANGEMENTS”的美国专利9,072,535号；
·公布于2014年9月18日的名称为“ARTICULATABLE SURGICAL INSTRUMENTCOMPRISING AN ARTICULATION LOCK”的美国专利申请公布US20140263541号(提交于2013年3月14日的美国专利申请13/803,086号)；以及
·公布于2014年9月18日的名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESSSENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布US 20140263551号(提交于2013年3月13日的美国专利申请13/800,025号)。
图1A是计算机实现的患者和外科医生监测系统20000的框图。患者和外科医生监测系统20000可包括一个或多个外科医生监测系统20002和一个或多个患者监测系统(例如，一个或多个受控患者监测系统20003和一个或多个非受控患者监测系统20004)。每个外科医生监测系统20002可包括计算机实现的交互式外科系统。每个外科医生监测系统20002可包括以下各项中的至少一项：与云计算系统20008通信的外科集线器20006，例如，如图2A所述。患者监测系统中的每个患者监测系统可包括以下各项中的至少一项：例如，与计算系统20008通信的外科集线器20006或计算装置20016，如图2B和图2C进一步所述。云计算系统20008可包括至少一个远程云服务器20009和至少一个远程云存储单元20010。外科医生监测系统20002、受控患者监测系统20003或非受控患者监测系统20004中的每一者可包括可穿戴感测系统20011、环境感测系统20015、机器人系统20013、一个或多个智能器械20014、人机界面系统20012等。人机界面系统在本文中也称为人机界面装置。可穿戴感测系统20011可包括一个或多个外科医生感测系统和/或一个或多个患者感测系统。环境感测系统20015可包括例如用于测量一个或多个环境属性的一个或多个装置，例如，如图2A进一步所述。机器人系统20013(与图2A中的20034相同)可包括用于执行外科手术的多个装置，例如，如图2A进一步所述。
外科集线器20006可以与显示来自腹腔镜的图像和来自一个或多个其他智能装置以及一个或多个感测系统20011的信息的多个装置中的一个装置进行协作交互。外科集线器20006可以与一个或多个感测系统20011、一个或多个智能装置以及多个显示器交互。外科集线器20006可被配置成能够从一个或多个感测系统20011收集测量数据并且向该一个或多个感测系统20011发送通知或控制消息。外科集线器20006可以向人机界面系统20012发送包括通知信息的信息和/或从该人机界面系统接收包括通知信息的信息。人机界面系统20012可包括一个或多个人机界面装置(HID)。外科集线器20006可以发送和/或接收通知信息或控制信息，以转换成至与外科集线器通信的各种装置的音频、显示和/或控制信息。
图1B是感测系统20001、生物标志物20005和生理系统20007之间的示例性关系的框图。该关系可用于计算机实现的患者和外科医生监测系统20000以及本文所公开的系统、装置和方法中。例如，感测系统20001可包括可穿戴感测系统20011(其可包括一个或多个外科医生感测系统以及一个或多个患者感测系统)以及环境感测系统20015，如图1A所述。该一个或多个感测系统20001可以测量与各种生物标志物20005相关的数据。该一个或多个感测系统20001可以使用一个或多个传感器例如光传感器(例如，光电二极管、光敏电阻器)、机械传感器(例如，运动传感器)、声学传感器、电传感器、电化学传感器、热电传感器、红外线传感器等来测量生物标志物20005。该一个或多个传感器可以使用以下感测技术中的一种或多种来测量如本文所述的生物标志物20005：光电容积脉搏波描记法、心电描记术、脑电描记术、比色法、阻抗描记术、电位测定法、电流测定法等。
由该一个或多个感测系统20001测量的生物标志物20005可包括但不限于睡眠、核心体温、最大摄氧量、身体活动、酒精消耗、呼吸率、氧饱和度、血压、血糖、心率变异性、血酸碱度、水合状态、心率、皮肤电导、末梢温度、组织灌注压、咳嗽和打喷嚏、胃肠动力、胃肠道成像、呼吸道细菌、水肿、精神因素、汗液、循环肿瘤细胞、自主神经张力、昼夜节律和/或月经周期。
生物标志物20005可以涉及生理系统20007，其可包括但不限于行为和心理学、心血管系统、肾脏系统、皮肤系统、神经系统、胃肠系统、呼吸系统、内分泌系统、免疫系统、肿瘤、肌肉骨骼系统和/或生殖系统。来自生物标志物的信息可由例如计算机实现的患者和外科医生监测系统20000确定和/或使用。来自生物标志物的信息可以由计算机实现的患者和外科医生监测系统20000确定和/或使用，以例如改善所述系统和/或改善患者结局。
下面更详细地描述该一个或多个感测系统20001、生物标志物20005和生理系统20007。
睡眠感测系统可以测量睡眠数据，包括心率、呼吸率、体温、运动和/或脑信号。睡眠感测系统可以使用光电容积描记图(PPG)、心电图(ECG)、麦克风、温度计、加速度计、脑电图(EEG)等测量睡眠数据。睡眠感测系统可包括可穿戴装置。
基于所测量的睡眠数据，睡眠感测系统可以检测睡眠生物标志物，包括但不限于深度睡眠量化指标、REM睡眠量化指标、睡眠中断量化指标和/或睡眠持续时间。睡眠感测系统可以将所测量的睡眠数据发射到处理单元。当睡眠感测系统感测到睡眠数据(包括心率降低、呼吸率降低、体温下降和/或运动减少)时，睡眠感测系统和/或处理单元可以检测深度睡眠。睡眠感测系统可以基于检测到的睡眠生理来生成睡眠质量评分。
在一个示例中，睡眠感测系统可以将睡眠质量评分发送到计算系统，例如外科集线器。在一个示例中，睡眠感测系统可以将检测到的睡眠生物标志物发送到计算系统，例如外科集线器。在一个示例中，睡眠感测系统可以将所测量的睡眠数据发送到计算系统，例如外科集线器。计算系统可以基于所接收的测量数据推导出睡眠生理并且生成一个或多个睡眠生物标志物，诸如深度睡眠量化指标。计算系统可以基于睡眠生物标志物生成治疗计划，包括疼痛管理策略。外科集线器可以基于睡眠生物标志物检测潜在的风险因素或病症，包括全身性炎症和/或免疫功能下降。
核心体温感测系统可以测量包括温度、发射频谱等的体温数据。核心体温感测系统可以使用温度计和/或无线电遥测术的某种组合来测量体温数据。核心体温感测系统可包括测量消化道温度的可摄入温度计。可摄入温度计可以无线地发射所测量的温度数据。核心体温感测系统可包括测量身体发射谱的可穿戴天线。核心体温感测系统可包括测量体温数据的可佩戴贴片。
核心体温感测系统可以使用体温数据来计算体温。核心体温感测系统可将计算出的体温发射到监测装置。监测装置可以随时间跟踪核心体温数据并将其显示给用户。
核心体温感测系统可以在本地处理核心体温数据或者将该数据发送到处理单元和/或计算系统。基于所测量的温度数据，核心体温感测系统可以检测体温相关生物标志物、并发症和/或情境信息，其可包括异常温度、特征波动、感染、月经周期、气候、身体活动和/或睡眠。
例如，核心体温感测系统可以基于在36.5℃和37.5℃范围外的温度来检测异常温度。例如，核心体温感测系统可以基于某些温度波动和/或当核心体温达到异常水平时检测术后感染或败血症。例如，核心体温感测系统可以使用所测量的核心体温波动来检测身体活动。
例如，体温感测系统可以检测核心体温数据并触发感测系统发射冷却或加热元件以根据所测量的环境温度升高或降低体温。
在一个示例中，体温感测系统可以将体温相关生物标志物发送到计算系统，例如外科集线器。在一个示例中，体温感测系统可以向计算系统发送所测量的体温数据。计算机系统可以基于所接收的体温数据推导出体温相关生物标志物。
最大摄氧量(最大VO2)感测系统可以测量最大VO2数据，包括氧摄取量、心率和/或运动速度。最大VO2感测系统可以在身体活动(包括跑步和/或步行)期间测量最大VO2数据。最大VO2感测系统可包括可穿戴装置。最大VO2感测系统可以在本地处理最大VO2数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。
基于所测量的最大VO2数据，感测系统和/或计算系统可以推到出、检测和/或计算出生物标志物，包括最大VO2量化指标、最大VO2评分、身体活动和/或身体活动强度。最大VO2感测系统可以在正确的时间片段期间选择正确的最大VO2数据测量值以计算准确的最大VO2信息。基于最大VO2信息，感测系统可以检测主导心脏、血管和/或呼吸系统限制因素。基于最大VO2信息，可以预测风险，包括外科手术中的不良心血管事件和/或医院内发病率风险增加。例如，当计算处的最大VO2量化指标低于特定阈值(例如18.2ml kg-1min-1)时，可以检测到医院内发病率风险增加。
在一个示例中，最大VO2感测系统可以将最大VO2相关生物标志物发送到计算系统，例如外科集线器。在一个示例中，最大VO2感测系统可以向计算系统发送所测量的最大VO2数据。计算机系统可以基于所接收的最大VO2数据推导出最大VO2相关生物标志物。
身体活动感测系统可以测量身体活动数据，包括心率、运动、位置、姿势、运动范围、移动速度和/或步频。身体活动感测系统可以测量身体活动数据，包括加速度计、磁力仪、陀螺仪、全球定位系统(GPS)、PPG和/或ECG。身体活动感测系统可包括可穿戴装置。身体活动可穿戴装置可以包括但不限于手表、腕带、背心、手套、皮带、头带、鞋和/或服装。身体活动感测系统可以在本地处理身体活动数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。
基于所测量的身体活动数据，身体活动感测系统可以检测身体活动相关生物标志物，包括但不限于锻炼活动、身体活动强度、身体活动频率和/或身体活动持续时间。身体活动感测系统可以基于身体活动信息来生成身体活动概要。
例如，身体活动感测系统可以将身体活动信息发送到计算系统。例如，身体活动感测系统可以将所测量的数据发送到计算系统。计算系统可以基于身体活动信息生成活动概要、训练计划和/或恢复计划。计算系统可以将身体活动信息存储在用户配置文件中。计算系统可以以图表形式显示身体活动信息。计算系统可以选择某些身体活动信息并且将该信息一起或单独地显示。
酒精消耗感测系统可以测量包括酒精和/或汗液的酒精消耗数据。酒精消耗感测系统可以使用泵来测量排汗。泵可以使用与乙醇反应的燃料电池来检测汗液中的酒精存在。酒精消耗感测系统可包括可穿戴装置，例如腕带。酒精消耗感测系统可以使用微流体应用来测量酒精和/或汗液。微流体应用可以使用汗液刺激和商业乙醇传感器的芯吸来测量酒精消耗数据。酒精消耗感测系统可包括粘附到皮肤的可佩戴贴片。酒精消耗感测系统可包括呼气测醉器。感测系统可以在本地处理酒精消耗数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。
基于所测量的酒精消耗数据，感测系统可以计算血液酒精浓度。感测系统可检测饮酒状况和/或风险因素。感测系统可以检测与饮酒相关的生物标志物，包括免疫能力降低、心功能不全和/或心律失常。当患者每天饮酒三个或更多个酒精单位时，可能发生免疫能力降低。感测系统可以检测术后并发症的风险因素，包括感染、心肺并发症和/或出血事件。医护人员可以使用检测到的风险因素来预测或检测手术后或术后并发症，例如，以影响在术后护理期间采取的决策和预防措施。
在一个示例中，酒精消耗感测系统可以将与酒精消耗相关的生物标志物发送到计算系统，例如外科集线器。在一个示例中，酒精消耗感测系统可以向计算系统发送所测量的酒精消耗数据。计算机系统可以基于所接收到的酒精消耗数据推导出与酒精消耗相关的生物标志物。
呼吸感测系统可以测量呼吸率数据，包括吸气、呼气、胸腔运动和/或气流。呼吸感测系统可以机械地和/或声学地测量呼吸率数据。呼吸感测系统可以使用呼吸器来测量呼吸率数据。呼吸感测系统可以通过检测胸腔运动来机械地测量呼吸数据。胸部上的两个或更多个施加的电极可以测量这些电极之间的变化距离以检测呼吸期间的胸腔扩张和收缩。呼吸感测系统可以包括可穿戴皮肤贴片。呼吸感测系统可以使用麦克风记录气流声音来声学地测量呼吸数据。呼吸感测系统可以在本地处理呼吸数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。
基于所测量的呼吸数据，呼吸感测系统可以生成呼吸相关生物标志物，包括呼吸频率、呼吸模式和/或呼吸深度。基于呼吸率数据，呼吸感测系统可以生成呼吸质量评分。
基于呼吸率数据，呼吸感测系统可以检测呼吸相关的生物标志物，包括不规则呼吸、疼痛、漏气、肺塌陷、肺组织和强度和/或休克。例如，呼吸感测系统可以基于呼吸频率、呼吸模式和/或呼吸深度的变化来检测不规则性。例如，呼吸感测系统可以基于短而剧烈的呼吸来检测术后疼痛。例如，呼吸感测系统可以基于吸气和呼气之间的体积差来检测漏气。例如，呼吸感测系统可以基于呼吸频率增加结合恒定体积的吸气来检测肺塌陷。例如，呼吸感测系统可以基于呼吸率的增加(包括多于2个标准偏差)来检测肺组织强度和休克，包括全身炎症反应综合征(SIRS)。在一个示例中，本文所述的检测可以由计算系统基于所测量的数据和/或由呼吸感测系统生成的相关生物标志物来执行。
氧饱和度感测系统可以测量氧饱和度数据，包括光吸收、光透射率和/或光反射率。氧饱和度感测系统可以使用脉搏氧饱和度法。例如，氧饱和度感测系统可以通过测量脱氧和氧合血红蛋白的吸收光谱来使用脉搏氧饱和度法。氧饱和度感测系统可包括具有预定波长的一个或多个发光二极管(LED)。LED可以将光施加到血红蛋白上。氧饱和度感测系统可以测量由血红蛋白吸收的所施加的光的量。氧饱和度感测系统可以测量来自所施加的光波长的透射光和/或反射光的量。氧饱和度感测系统可包括可穿戴装置，包括耳机和/或手表。氧饱和度感测系统可以在本地处理所测量的氧饱和度数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。
基于氧饱和度数据，氧饱和度感测系统可以计算氧饱和度相关生物标志物，包括外周血氧饱和度(SpO2)、血红蛋白氧浓度和/或氧饱和度速率变化。例如，氧饱和度感测系统可以使用每个所施加的光波长的所测量的吸光度的比率来计算SpO2。
基于氧饱和度数据，氧饱和度感测系统可以预测氧饱和度相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括心胸表现、谵妄、肺塌陷和/或恢复速率。例如，当氧饱和度感测系统测量到术前SpO2值低于59.5％时，氧饱和度感测系统可以检测术后谵妄。例如，氧饱和度感测系统可以帮助监测术后患者恢复。SpO2低可降低组织的修复能力，因为低氧可降低细胞可产生的能量的量。例如，氧饱和度感测系统可以基于低的术后氧饱和度来检测肺塌陷。在一个示例中，本文所述的检测可以由计算系统基于所测量的数据和/或由氧饱和度感测系统生成的相关生物标志物来执行。
血压感测系统可以测量血压数据，包括血管直径、组织体积和/或脉搏波传导时间。血压感测系统可以使用示波测量、超声贴片、光电容积脉搏波描记法和/或动脉张力测定法来测量血压数据。使用光电容积脉搏波描记法的血压感测系统可以包括光电探测器以感测由来自光发射器的所施加的光散射的光。使用动脉张力测定法的血压感测系统可以使用动脉壁压平。血压感测系统可以包括充气袖带、腕带、手表和/或超声贴片。
基于所测量的血压数据，血压感测系统可以定量血压相关生物标志物，包括收缩期血压、舒张期血压和/或脉搏传导时间。血压感测系统可以使用血压相关生物标志物来检测血压相关病症，例如血压异常。当测得的收缩压和舒张压在90/60至120-90(收缩压/舒张压)的范围外时，血压感测系统可以检测到血压异常。例如，血压感测系统可以基于所测量的低血压来检测术后脓毒性或低血容量性休克。例如，血压感测系统可以基于检测到的高血压来检测水肿风险。血压感测系统可以基于所测量的血压数据来预测谐波密封件的所需密封强度。更高的血压可能需要更强的密封件以克服破裂。血压感测系统可以在本地显示血压信息或将数据发射到系统。感测系统可以在一段时间内以图形形式显示血压信息。
血压感测系统可以在本地处理血压数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由血压感测系统生成的相关生物标志物来执行。
血糖感测系统可以测量血糖数据，包括血糖水平和/或组织葡萄糖水平。血糖感测系统可以无创地测量血糖数据。血糖感测系统可以使用耳垂夹。血糖感测系统可以显示血糖数据。
基于所测量的血糖数据，血糖感测系统可以推断血糖不规则性。血糖异常可包括在正常出现值的特定阈值之外的血糖值。正常血糖值可包括空腹时70mg/dL至120mg/dL的范围。正常血糖值可包括非空腹时90mg/dL至160mg/dL的范围。
例如，当血糖值下降到50mg/dL以下时，血糖感测系统可以检测到低空腹血糖水平。例如，当血糖值超过315mg/dL时，血糖感测系统可以检测到高空腹血糖水平。基于所测量的血糖水平，血糖感测系统可以检测血糖相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括与糖尿病相关联的外周动脉疾病、压力、血流减少、感染风险和/或恢复时间减少。
血糖感测系统可以在本地处理血糖数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由血糖感测系统生成的相关生物标志物来执行。
心率变异性(HRV)感测系统可以测量HRV数据，包括心跳和/或连续心跳之间的持续时间。HRV感测系统可以电学地或光学地测量HRV数据。HRV感测系统可以使用ECG描记线电学地测量心率变异性数据。HRV感测系统可以使用ECG描记线测量QRS复合波中的R峰之间的时间段变化。HRV感测系统可以使用PPG描记线光学地测量心率变异性。HRV感测系统可以使用PPG描记线测量心搏间期的时间段变化。HRV感测系统可以测量设定时间间隔内的HRV数据。HRV感测系统可以包括可穿戴装置，包括环、手表、腕带和/或贴片。
基于HRV数据，HRV感测系统可检测HRV相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括心血管健康、HRV变化、月经周期、膳食监测、焦虑程度和/或身体活动。例如，HRV感测系统可以基于高HRV来检测高心血管健康。例如，HRV感测系统可预测术前压力，并使用术前压力来预测术后疼痛。例如，HRV感测系统可以基于HRV减少来指示术后感染或败血症。
HRV感测系统可以在本地处理HRV数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由HRV感测系统生成的相关生物标志物来执行。
酸碱度(pH)感测系统可以测量pH数据，包括血液pH和/或汗液pH。pH感测系统可以有创地和/或无创地测量pH数据。pH感测系统可以在微流体回路中使用比色方法和pH敏感染料无创地测量pH数据。在比色方法中，pH敏感染料可响应于汗液pH而改变颜色。pH感测系统可以使用光谱法来测量pH,以使pH敏感染料的颜色变化与pH值相匹配。pH感测系统可包括可穿戴贴片。pH感测系统可以在身体活动期间测量pH数据。
基于所测量的pH数据，pH感测系统可以检测pH相关生物标志物，包括正常血液pH、异常血液pH和/或酸性血液pH。pH感测系统可以通过将所测量的pH数据与标准pH标度进行比较来检测pH相关生物标志物、并发症和/或情境信息。标准pH标度可确定健康的pH范围包括7.35和7.45之间的值。
pH感测系统可以使用pH相关生物标志物来指示pH病症，包括术后内出血、酸中毒、败血症、肺塌陷和/或出血。例如，pH感测系统可以基于术前酸性血pH来预测术后内出血。酸性血液可通过抑制凝血酶生成来降低血液凝固能力。例如，pH感测系统可以基于酸性pH预测败血症和/或出血。乳酸性酸中毒可导致酸性pH。pH感测系统可以连续地监测血液pH数据，因为酸中毒可能仅在锻炼期间发生。
pH感测系统可以在本地处理pH数据或者将pH数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由pH感测系统生成的相关生物标志物来执行。
水合状态感测系统可测量水合数据，包括水的光吸收、水的光反射和/或出汗水平。水合状态感测系统可以使用光谱法或基于汗液的比色法。水合状态感测系统可以通过将发射光施加到皮肤上并且测量反射光来使用光谱法。光谱法可通过测量来自某些波长(包括1720nm、1750nm和/或1770nm)的反射光的振幅来测量水含量。水合状态感测系统可包括可将光施加到皮肤上的可穿戴装置。可穿戴装置可包括手表。水合状态感测系统可以使用基于汗液的比色法来测量出汗水平。可以结合用户活动数据和/或用户水摄入数据来处理基于汗液的比色法。
基于水合数据，水合状态感测系统可检测水含量。基于水含量，水合状态感测系统可以识别水合相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括脱水、肾损伤风险、血流减少、手术期间或之后的低血容量性休克风险和/或血容量减少。
例如，基于所识别的水合，水合状态感测系统可以检测健康风险。脱水可能对总体健康产生负面影响。例如，水合状态感测系统在其检测到低水合水平导致的血流减少时，其可预测手术后急性肾损伤风险。例如，当水合状态感测系统检测到脱水或血容量减少时，水合状态感测系统可以计算手术期间或手术后发生低血容量性休克的风险。水合状态感测系统可以使用水合水平信息来为其他接收到的生物标志物数据提供情境，该生物标志物数据可包括心率。水合状态感测系统可以连续地测量水合状态数据。连续测量可以考虑各种因素，包括锻炼、流体摄入和/或温度，其可以影响水合状态数据。
水合状态感测系统可在本地处理水合数据或将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由水合状态感测系统生成的相关生物标志物来执行。
心率感测系统可以测量心率数据，包括心室扩张、心室收缩和/或反射光。心率感测系统可以使用ECG和/或PPG测量心率数据。例如，使用ECG的心率感测系统可以包括无线电发射器、接收器和一个或多个电极。无线电发射器和接收器可以记录因心室扩张和收缩引起的跨定位在皮肤上的电极的电压。心率感测系统可以使用所测量的电压来计算心率。例如，使用PPG的心率感测系统可以将绿光施加于皮肤上并且在光电探测器中记录反射光。心率感测系统可以使用一定时间段内血液所吸收的所测量的光来计算心率。心率感测系统可以包括手表、可穿戴弹性带、皮肤贴片、手镯、服装、腕带、耳机和/或头带。例如，心率感测系统可包括可佩戴的胸部贴片。可佩戴的胸部贴片可以测量心率数据和其他生命体征或关键数据，包括呼吸率、皮肤温度、身体姿势、跌倒检测、单导联ECG、R-R间隔以及步数。可佩戴的胸部贴片可以在本地处理心率数据或者将该数据发射到处理单元。处理单元可包括显示器。
基于所测量的心率数据，心率感测系统可以计算心率相关生物标志物，包括心率、心率变异性和/或平均心率。基于心率数据，心率感测系统可以检测生物标志物、并发症和/或情境信息，包括压力、疼痛、感染和/或败血症。当心率超过正常阈值时，心率感测系统可以检测心率状况。心率的正常阈值可包括每分钟60次至100次心跳的范围。心率感测系统可以基于心率增加(包括超过每分钟90次心跳的心率)诊断术后感染、败血症或低血容量性休克。
心率感测系统可以在本地处理心率数据或者将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由心率感测系统生成的相关生物标志物来执行。心率感测系统可以将心率信息发射到计算系统，例如外科集线器。计算系统可以收集和显示心血管参数信息，包括心率、呼吸、温度、血压、心律失常和/或心房纤颤。基于心血管参数信息，计算系统可以生成心血管健康评分。
皮肤电导感测系统可以测量皮肤电导数据，包括电导率。皮肤电导感测系统可包括一个或多个电极。皮肤电导感测系统可以通过跨这些电极施加电压来测量电导率。这些电极可以包括银或氯化银。可以将皮肤电导感测系统放置在一个或多个手指上。例如，皮肤电导感测系统可包括可穿戴装置。可穿戴装置可包括一个或多个传感器。可穿戴装置可以附接到一个或多个手指。皮肤电导数据可以基于出汗量而改变。
皮肤电导感测系统可以在本地处理皮肤电导数据或者将该数据发射到计算系统。基于皮肤电导数据，皮肤电导感测系统可以计算皮肤电导相关生物标志物，包括交感神经活性水平。例如，皮肤电导感测系统可以基于高皮肤电导来检测高交感神经活性水平。
末梢温度感测系统可测量包括肢体温度的末梢温度数据。末梢温度感测系统可包括热敏电阻、热电效应或红外温度计以测量末梢温度数据。例如，使用热敏电阻的末梢温度感测系统可以测量热敏电阻的电阻。电阻可以随温而变化。例如，使用热电效应的末梢温度感测系统可以测量输出电压。输出电压可以随温度而增加。例如，使用红外温度计的末梢温度感测系统可以测量从身体的黑体辐射发射的辐射强度。辐射强度可以随温度而增加。
基于末梢温度数据，末梢温度感测系统可确定末梢温度相关生物标志物，包括基础体温、四肢皮肤温度和/或末梢温度模式。基于末梢温度数据，末梢温度感测系统可检测各种病症，包括糖尿病。
末梢温度感测系统可以在本地处理末梢温度数据和/或生物标志物，或将该数据发射到处理单元。例如，末梢温度感测系统可以将末梢温度数据和/或生物标志物发送到计算系统，例如外科集线器。计算系统可以用其他生物标志物分析末梢温信息，包括核心体温、睡眠和月经周期。例如，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由末梢温度感测系统生成的相关生物标志物来执行。
组织灌注压感测系统可以测量包括皮肤灌注压的组织灌注压数据。组织灌注感测系统可以使用光学方法来测量组织灌注压数据。例如，组织灌注感测系统可以照射皮肤并且测量透射和反射的光以检测血流变化。组织灌注感测系统可以应用闭塞。例如，组织灌注感测系统可以基于所测量的用于在闭塞之后恢复血流的压力来确定皮肤灌注压。组织灌注感测系统可以使用应变仪或激光多普勒血流仪测量压力以在闭塞之后恢复血流。所测量的由血液运动引起的光的频率变化可以与红血球的数量和速度直接相关，组织灌注压感测系统可以使用该数量和速度来计算压力。组织灌注压感测系统可以在手术期间监测组织瓣以测量组织灌注压数据。
基于所测量的组织灌注压数据，组织灌注压感测系统可以检测组织灌注压相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括血容量不足、内出血、和/或组织力学特性。例如，组织灌注压感测系统可以基于灌注压下降来检测血容量不足和/或内出血。基于所测量的组织灌注压数据，组织灌注压感测系统可以通知外科工具参数和/或医疗程序。例如，组织灌注压感测系统可以使用组织灌注压数据来确定组织力学特性。基于所确定的力学特性，感测系统可生成缝合程序和/或缝合工具参数调整。基于所确定的力学特性，感测系统可以通知解剖程序。基于所测量的组织灌注压数据，组织灌注压感测系统可以生成针对灌注的总体充分性的评分。
组织灌注压感测系统可以在本地处理组织灌注压数据或将该数据发射到处理单元和/或计算系统。在一个示例中，本文所述的检测、预测、确定和/或生成可以由计算系统基于所测量的数据和/或由组织灌注压感测系统生成的相关生物标志物来执行。
咳嗽和打喷嚏感测系统可以测量咳嗽和打喷嚏数据，包括咳嗽、打喷嚏、运动和声音。咳嗽和打喷嚏感测系统可以跟踪可能由于用户在咳嗽或打喷嚏时掩嘴而导致的手或身体的运动。感测系统可包括加速度计和/或麦克风。感测系统可包括可穿戴装置。可穿戴装置可包括手表。
基于咳嗽和打喷嚏数据，感测系统可以检测咳嗽和打喷嚏相关生物标志物，包括但不限于咳嗽频率、打喷嚏频率、咳嗽严重程度和/或打喷嚏严重程度。感测系统可以使用咳嗽和打喷嚏信息建立咳嗽和打喷嚏基线。咳嗽和打喷嚏感测系统可以在本地处理咳嗽和打喷嚏数据或者将该数据发射到计算系统。
基于咳嗽和打喷嚏的数据，感测系统可以检测咳嗽和打喷嚏相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括呼吸道感染、感染、肺塌陷、肺水肿、胃食管反流病、变应性鼻炎和/或全身性炎症。例如，当咳嗽和打喷嚏感测系统测量到慢性咳嗽时，咳嗽和打喷嚏感测系统可以指示胃食管反流病。慢性咳嗽可导致食管下段发炎。食管下段发炎可影响用于袖状胃切除术的胃组织的特性。例如，咳嗽和打喷嚏感测系统可以基于打喷嚏来检测变应性鼻炎。打喷嚏可能与全身性炎症相关。全身性炎症可影响肺和/或其他组织的力学特性。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由咳嗽和打喷嚏感测系统生成的相关生物标志物来执行。
胃肠(GI)动力感测系统可测量GI动力数据，包括pH、温度、压力和/或胃收缩。GI动力感测系统可以使用胃电描记术、胃肠电图描记术、听诊器和/或超声波。GI动力感测系统可包括不易消化的胶囊。例如，可摄入感测系统可以粘附到胃黏膜上。可摄入感测系统可以使用压电装置测量收缩，该压电装置在变形时产生电压。
基于GI数据，感测系统可以计算GI动力相关生物标志物，包括胃、小肠和/或结肠传输时间。基于胃肠动力信息，感测系统可检测GI动力相关病症，包括肠梗阻。GI动力感测系统可以基于小肠动力下降来检测肠梗阻。GI动力感测系统可以在其检测到GI动力病症时通知医护专业人员。GI动力感测系统可以在本地处理GI动力数据或者将该数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由GI动力感测系统生成的相关生物标志物来执行。
GI道成像/感测系统可以收集患者结肠的图像。GI道成像/感测系统可包括可摄入的无线相机和接收器。GI道成像/感测系统可包括一个或多个白色LED、电池、无线电发射器和天线。可摄入相机可包括药丸。可摄入相机可穿过消化道并拍摄结肠的照片。可摄入相机在运动期间每秒可拍摄多达35帧的图片。可摄入相机可将图片发射到接收器。接收器可包括可穿戴装置。GI道成像/感测系统可以在本地处理图像或者将它们发射到处理单元。医生可以通过查看原始图像来做出诊断。
基于GI道图像，GI道成像感测系统可以识别GI道相关生物标志物，包括胃组织力学特性或结肠组织力学特性。基于所收集的图像，GI道成像感测系统可以检测GI道相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括粘膜炎症、克罗恩病、吻合口漏、食道炎和/或胃炎。GI道成像/感测系统可以使用图像分析软件来复制医师诊断。GI道成像/感测系统可以在本地处理图像或者将数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由GI道成像/感测系统生成的相关生物标志物来执行。
呼吸道细菌感测系统可以测量包括外来DNA或细菌的细菌数据。呼吸道细菌感测系统可以使用射频识别(RFID)标签和/或电子鼻。使用RFID标签的感测系统可包括一个或多个金电极、石墨烯传感器和/或肽层。RFID标签可与细菌结合。当细菌结合到RFID标签时，石墨烯传感器可检测细菌信号对信号存在的变化。RFID标签可包括植入物。植入物可粘附到牙齿上。植入物可发射细菌数据。感测系统可使用便携式电子鼻来测量细菌数据。
基于所测量的细菌数据，呼吸道细菌感测系统可以检测细菌相关生物标志物，包括细菌水平。基于细菌数据，呼吸道细菌感测系统可以生成口腔健康评分。基于检测到的细菌数据，呼吸道细菌感测系统可以识别细菌相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括肺炎、肺部感染和/或肺部炎症。呼吸道细菌感测系统可以在本地处理细菌信息或者将数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由呼吸道细菌感测系统生成的相关生物标志物来执行。
水肿感测系统可测量水肿数据，包括小腿周长、腿部体积和/或腿部水含量水平。水肿感测系统可包括力敏电阻器、应变计、加速度计、陀螺仪、磁力计和/或超声波。水肿感测系统可包括可穿戴装置。例如，水肿感测系统可包括短袜、长袜和/或踝带。
基于所测量的水肿数据，水肿感测系统可以检测水肿相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括炎症、炎症变化率、愈合不良、感染、渗漏、结肠直肠吻合口漏和/或水积累。
例如，水肿感测系统可以基于流体积累来检测结肠直肠吻合口漏风险。基于检测到的水肿生理病症，水肿感测系统可以生成愈合质量评分。例如，水肿感测系统可以通过将水肿信息与特定阈值小腿周长进行比较来生成愈合质量评分。基于检测到的水肿信息，水肿感测系统可生成水肿工具参数，包括对缝合器按压的响应性。水肿感测系统可以通过使用来自加速度计、陀螺仪和/或磁力计的测量来提供所测量的水肿数据的情境。例如，水肿感测系统可以检测用户是坐着、站着还是躺下。
水肿感测系统可以在本地处理所测量的水肿数据或者将该水肿数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由水肿感测系统生成的相关生物标志物来执行。
精神因素感测系统可以测量精神方面数据，包括心率、心率变异性、大脑活动、皮肤电导、皮肤温度、皮肤电反应、运动和/或出汗率。精神因素感测系统可以在设定的持续时间内测量精神因素数据以检测精神因素数据的变化。精神因素感测系统可包括可穿戴装置。可穿戴装置可包括腕带。
基于精神因素数据，感测系统可以检测精神因素相关生物标志物，包括情绪模式、积极水平和/或乐观水平。基于检测到的精神因素信息，精神因素感测系统可以识别精神因素相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括认知损害、压力、焦虑和/或疼痛。基于精神因素信息，精神因素感测系统可以生成精神因素评分，包括积极评分、乐观评分、意识错乱或谵妄评分、精神敏度评分、压力评分、焦虑评分、抑郁评分和/或疼痛评分。
精神因素数据、相关生物标志物、并发症、情境信息和/或精神因素评分可用于确定治疗过程，包括疼痛缓解治疗。例如，当检测到术前焦虑和/或抑郁时，可以预测术后疼痛。例如，基于检测到的积极水平和乐观水平，精神因素感测系统可以确定情绪质量和精神状态。基于情绪质量和精神状态，精神因素感测系统可以指示将有益于患者的另外的护理程序，包括疼痛治疗和/或心理援助。例如，基于检测到的认知损害、意识错乱和/或精神敏度，精神因素感测系统可以指示各种病症，包括谵妄、脑病和/或败血症。谵妄可以是活性过高或活性过低的。例如，基于检测到的压力和焦虑，精神因素感测系统可以指示各种病症，包括医院焦虑和/或抑郁。基于检测到的医院焦虑和/或抑郁，精神因素感测系统可以生成治疗计划，包括疼痛缓解治疗和/或术前支持。
在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由精神因素感测系统生成的相关生物标志物来执行。精神因素感测系统可以在本地处理精神因素数据或者将该数据发射到处理单元。
汗液感测系统可以测量汗液数据，包括汗液、出汗率、皮质醇、肾上腺素和/或乳酸盐。汗液感测系统可以使用微流体捕获、唾液测试、纳米多孔电极系统、电子鼻、反向离子电渗、血液检查、电流式薄膜生物传感器、纺织有机电化学晶体管装置和/或电化学生物传感器来测量汗液数据。感测系统可以使用比色法或阻抗测量法通过微流体捕获来测量汗液数据。微流体捕获可包括与皮肤接触放置的柔性贴片。汗液感测系统可以使用唾液测试来测量皮质醇。唾液测试可以使用电化学方法和/或分子选择性有机电化学晶体管装置。汗液感测系统可以测量与汗液中的皮质醇结合的离子积聚以计算皮质醇水平。汗液感测系统可以使用酶反应来测量乳酸盐。可以使用乳酸氧化酶和/或乳酸脱氢酶方法来测量乳酸盐。
基于所测量的汗液数据，汗液感测系统或处理单元可以检测汗液相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括皮质醇水平、肾上腺素水平和/或乳酸盐水平。基于检测到的汗液数据和/或相关生物标志物，汗液感测系统可以指示汗液生理状态，包括交感神经系统活性、心理压力、细胞免疫、昼夜节律、血压、组织氧合和/或术后疼痛。例如，基于出汗率数据，汗液感测系统可以检测心理压力。基于检测到的心理压力，汗液感测系统可以指示交感神经活性增强。交感神经活性增强可指示术后疼痛。
基于检测到的汗液信息，汗液感测系统可以检测汗液相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括术后感染、转移、慢性升高、心室衰竭、败血症、出血、高乳酸血症和/或脓血性休克。例如，当血清乳酸盐浓度超过特定水平(例如2mmol/L)时，感测系统可以检测到脓毒性休克。例如，基于检测到的肾上腺素激增模式，汗液感测系统可以指示心脏病发作和/或卒中的风险。例如，可以基于检测到的肾上腺素水平来确定外科工具参数调整。外科工具参数调整可包括用于手术密封工具的设置。例如，汗液感测系统可以基于检测到的皮质醇水平来预测感染风险和/或转移。汗液感测系统可以向医护专业人员通知该病症。
在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由汗液感测系统生成的相关生物标志物来执行。汗液感测系统可以在本地处理汗液数据或者将汗液数据发射到处理单元。
循环肿瘤细胞感测系统可检测循环肿瘤细胞。循环肿瘤细胞感测系统可以使用显像剂来检测循环肿瘤细胞。显像剂可以使用附着有靶向循环肿瘤细胞的抗体的微泡。可将显像剂注射到血流中。显像剂可附着于循环肿瘤细胞。循环肿瘤细胞感测系统可包括超声发射器和接收器。超声发射器和接收器可检测附着于循环肿瘤细胞的显像剂。循环肿瘤细胞感测系统可以接收循环肿瘤细胞数据。
基于检测到的循环肿瘤细胞数据，循环肿瘤细胞感测系统可以计算转移风险。循环癌细胞的存在可指示转移风险。超过阈值量的每毫升血液循环癌细胞可指示转移风险。当肿瘤转移时，癌细胞可能在血液中循环。基于所计算的转移风险，循环肿瘤细胞感测系统可以生成手术风险评分。基于所生成的手术风险评分，循环肿瘤细胞感测系统可以指示手术可行性和/或建议的手术预防措施。
在一个示例中本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由循环肿瘤细胞感测系统生成的相关生物标志物来执行。循环肿瘤细胞感测系统可以在本地处理循环肿瘤细胞数据或将循环肿瘤细胞数据发射到处理单元。
自主神经张力感测系统可以测量自主神经张力数据，包括皮肤电导、心率变异性、活动和/或外周体温。自主神经张力感测系统可包括一个或多个电极、PPG迹线、ECG迹线、加速度计、GPS和/或温度计。自主神经张力感测系统可包括可穿戴装置，其可包括腕带和/或指套。
基于自主神经张力数据，自主神经张力感测系统可以检测自主神经张力相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括交感神经系统活动水平和/或副交感神经系统活动水平。自主神经张力可以描述交感神经系统和副交感神经系统之间的基础平衡。基于所测量的自主神经张力数据，自主神经张力感测系统可以指示术后病症(包括炎症和/或感染)的风险。高交感神经活性可能与炎性介质增加、免疫功能抑制、术后肠梗阻、心率增加、皮肤电导增加、出汗速率增加和/或焦虑相关联。
在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由自主神经张力感测系统生成的相关生物标志物来执行。自主神经张力感测系统可以在本地处理自主神经张力数据或者将该数据发射到处理单元。
昼夜节律感测系统可测量昼夜节律数据，包括光暴露、心率、核心体温、皮质醇水平、活动和/或睡眠。基于昼夜节律数据，昼夜节律感测系统可以检测昼夜节律相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括睡眠周期、觉醒周期、昼夜节律模式、昼夜节律紊乱和/或激素活性。
例如，基于所测量的昼夜节律数据，昼夜节律感测系统可以计算昼夜节律循环的开始和结束。昼夜节律感测系统可以基于所测量的皮质醇指示昼夜节律日的开始。皮质醇水平可在昼夜节律日开始时达到峰值。昼夜节律感测系统可以基于所测量的心率和/或核心体温来指示昼夜节律日的结束。心率和/或核心体温可在昼夜节律日结束时下降。基于昼夜节律相关生物标志物，感测系统或处理单元可以检测各种病症，包括感染和/或疼痛的风险。例如，昼夜节律紊乱可能表示疼痛和不适。
在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由昼夜节律感测系统生成的相关生物标志物来执行。昼夜节律感测系统可以在本地处理昼夜节律数据或将该数据发射到处理单元。
月经周期感测系统可测量月经周期数据，包括心率、心率变异性、呼吸率、体温和/或皮肤灌注。基于月经周期数据，月经周期单元可指示月经周期相关生物标志物、并发症及/或情境信息，包含月经周期阶段。例如，月经周期感测系统可以基于所测量的心率变异性来检测月经周期中的围排卵期。心率变异性变化可指示围排卵期。例如，月经周期感测系统可以基于所测量的手腕皮肤温度和/或皮肤灌注来检测月经周期中的黄体期。手腕皮肤温度升高可指示黄体期。皮肤灌注变化可以指示黄体期。例如，月经周期感测系统可以基于所测量的呼吸率来检测排卵期。呼吸率低可以指示排卵期。
基于月经周期相关生物标志物，月经周期感测系统可确定各种病症，包括激素变化、手术出血、瘢痕形成、出血风险和/或敏感性水平。例如，月经周期阶段可能影响鼻成形术中的手术出血。例如，月经周期阶段可能影响乳房手术中的愈合和瘢痕形成。例如，在月经周期的围排卵期期间，出血风险可能降低。
在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由月经周期感测系统生成的相关生物标志物来执行。月经周期感测系统可以在本地处理月经周期数据或将该数据发射到处理单元。
环境感测系统可测量环境数据，包括环境温度、湿度、真菌毒素孢子计数和气态化学物数据。环境感测系统可包括数字温度计、空气采样和/或化学传感器。感测系统可包括可穿戴装置。环境感测系统可以使用数字温度计来测量环境温度和/或湿度。数字温度计可包括具有确定电阻的金属条。金属条的电阻可随环境温度而变化。数字温度计可以将变化的电阻应用于校准曲线以确定温度。数字温度计可包括湿球和干球。湿球和干球可以确定温度差，然后温度差可以用于计算湿度。
环境感测系统可以使用空气采样来测量真菌毒素孢子计数。环境感测系统可包括具有连接到泵的粘性介质的取样板。泵可以在固化时间内以特定的流速在板上抽吸空气。固化时间可持续至多10分钟。环境感测系统可以使用显微镜来分析样品以对孢子数量进行计数。环境感测系统可以使用不同的空气采样技术，包括高效液相色谱法(HPLC)、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)和/或免疫测定法以及纳米抗体。
环境感测系统可包括化学传感器以测量气态化学物数据。气态化学物数据可包括不同的已识别的气态化学物，包括尼古丁和/或甲醛。化学传感器可包括活性层和换能器层。活性层可允许化学物扩散到基质中并改变一些物理或化学特性。改变的物理特性可包括折射率和/或H键形成。换能器层可以将物理和/或化学变化转换成可测量的信号，包括光学信号或电信号。环境感测系统可包括手持式仪器。手持式仪器可以检测和识别复杂的化学混合物，这些混合物构成香气、气味、香味、制剂、溢出物和/或泄漏物。手持式仪器可包括纳米复合传感器阵列。手持式仪器可以基于化学概况检测和识别物质。
基于环境数据，感测系统可以确定环境信息，包括气候、真菌毒素孢子计数、真菌毒素鉴定、气态化学物鉴定、气态化学物水平和/或炎性化学物吸入。例如，环境感测系统可以基于从收集的样品测量的孢子计数来近似空气中的真菌毒素孢子计数。感测系统可鉴定真菌毒素孢子，其可包括霉菌、花粉、昆虫部分、皮肤细胞碎片、纤维和/或无机颗粒。例如，感测系统可以检测炎性化学物吸入，包括香烟烟雾。感测系统可检测二手烟或三手烟。
基于环境信息，感测系统可以产生环境因素病症，包括炎症、肺功能降低、气道高反应性、纤维化和/或免疫功能降低。例如，环境因素感测系统可以基于所测量的环境因素信息来检测炎症和纤维化。感测系统可以基于验证和/或纤维化生成用于外科工具的指令，包括在肺段切除术中使用的钉和密封工具。炎症和纤维化可能影响外科工具的使用。例如，香烟烟雾可在各种手术中导致更高的疼痛评分。
环境感测系统可以基于所测量的真菌毒素和/或气态化学物生成空气质量评分。例如，如果环境感测系统检测到不良空气质量评分，则该环境感测系统可以通知危险空气质量。当生成的空气质量评分下降到特定阈值以下时，环境感测系统可以发送通知。阈值可包括暴露超过105个真菌毒素孢子/立方米。环境感测系统可以显示随时间的环境条件暴露读数。
环境感测系统可以在本地处理环境数据或者将该数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于由环境感测系统生成的所测量的数据来执行。
光暴露感测系统可以测量光暴露数据。光暴露感测系统可包括一个或多个光电二极管光传感器。例如，使用光电二极管光传感器的光暴露感测系统可包括半导体器件，其中器件电流可以随光强度而变化。入射光子可产生流过半导体结的电子-空穴对，这可产生电流。电子-空穴对生成速率可以随入射光强度而增加。光暴露感测系统可包括一个或多个光敏电阻光传感器。例如，使用光敏电阻光传感器的光暴露感测系统可包括光敏电阻器，其中电阻随光强度而减小。光敏电阻光传感器可包括没有PN结的无源器件。光敏电阻光传感器可以比光电二极管光传感器更不敏感。光暴露感测系统可包括可穿戴装置，包括项链和/或夹式按钮。
基于所测量的光暴露数据，光暴露感测系统可以检测光暴露信息，包括暴露持续时间、暴露强度和/或光类型。例如，感测系统可以确定光暴露是由自然光还是人造光组成。基于检测到的光暴露信息，光暴露感测系统可以检测光暴露相关生物标志物，包括昼夜节律。光暴露可引发昼夜节律周期。
光暴露感测系统可以在本地处理光暴露数据或者将该数据发射到处理单元。在一个示例中，本文所述的检测、预测和/或确定可以由计算系统基于所测量的数据和/或由光暴露感测系统生成的相关生物标志物来执行。
本文所述的各种感测系统可测量数据，推导出相关生物标志物，并将这些生物标志物发送到计算系统，例如本文中参考图1至图12所述的外科集线器。本文所述的各种感测系统可以将所测量的数据发送到计算系统。计算系统可以基于所接收的测量数据推导出相关生物标志物。
生物标志物感测系统可包括可穿戴装置。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括眼镜。眼镜可包括鼻垫传感器。眼镜可以测量生物标志物，包括乳酸盐、葡萄糖等。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括护口器。护口器可包括传感器以测量包括尿酸等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括接触镜。接触镜可包括传感器以测量包括葡萄糖等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括牙齿传感器。牙齿传感器可以是基于石墨烯的。牙齿传感器可测量包括细菌等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括贴片。该贴片可佩戴在胸部皮肤或手臂皮肤上。例如，贴片可包括化学-物理混合传感器。化学-物理混合传感器可以测量生物标志物，包括乳酸盐、ECG等。例如，贴片可包括纳米材料。纳米材料贴片可测量包括葡萄糖等的生物标志物。例如，贴片可包括离子电泳生物传感器。离子电泳生物传感器可以测量包括葡萄糖等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括微流体传感器。微流体传感器可测量包括乳酸盐、葡萄糖等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括集成传感器阵列。集成传感器阵列可包括可佩戴腕带。集成传感阵列可测量包括乳酸、葡萄糖等的生物标志物。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括可穿戴诊断装置。可穿戴诊断装置可以测量生物标志物，包括皮质醇、白介素-6等。在一个示例中，生物标志物感测系统可包括基于自供电纺织物的生物传感器。基于自供电纺织物的生物传感器可包括短袜。基于自供电纺织物的生物传感器可以测量包括乳酸盐等的生物标志物。
本文所述的各种生物标志物可与各种生理系统相关，包括行为和心理学、心血管系统、肾脏系统、皮肤系统、神经系统、GI系统、呼吸系统、内分泌系统、免疫系统、肿瘤、肌肉骨骼系统和/或生殖系统。
行为和心理学可包括社交互动、饮食、睡眠、活动和/或心理状态。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测行为和心理学相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从行为和心理学相关生物标志物(包括睡眠、昼夜节律、身体活动和/或精神因素)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。可以基于所分析的生物标志物、并发症、情境信息和/或病症来生成行为和心理学评分。行为和心理学评分可包括社交互动、饮食、睡眠、活动和/或心理状态的评分。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定睡眠相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括睡眠质量、睡眠持续时间、睡眠定时、免疫功能和/或术后疼痛。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测睡眠相关病症，包括炎症。在一个示例中，可以基于所分析的术前睡眠来预测炎症。可以基于术前睡眠中断来确定和/或预测炎症升高。在一个示例中，可以基于所分析的术前睡眠来确定免疫功能。可以基于术前睡眠中断来预测免疫功能下降。在一个示例中，可以基于所分析的睡眠来确定术后疼痛。可以基于睡眠中断来确定和/或预测术后疼痛。在一个示例中，可以基于所分析的昼夜节律来确定疼痛和不适。可以基于所分析的昼夜节律周期中断来确定免疫系统受损。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定活动相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括活动持续时间、活动强度、活动类型、活动模式、恢复时间、精神健康、身体恢复、免疫功能和/或炎性功能。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测活动相关病症。在一个示例中，可以基于所分析的活动强度来确定得到改善的生理学。中等强度锻炼可以指示住院时间更短、精神健康更好、身体恢复更好、免疫功能改善和/或炎性功能改善。身体活动类型可包括有氧活动和/或非有氧活动。可以基于所分析的身体活动来确定有氧身体活动，包括跑步、骑自行车和/或体重训练。可以基于所分析的身体活动(包括步行和/或伸展)来确定非有氧身体活动。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定心理状态相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括压力、焦虑、疼痛、积极情绪、异常状态和/或术后疼痛。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测心理状态相关病症，包括疾病体症。可以基于所分析的高水平的术前压力、焦虑和/或疼痛来确定和/或预测较高的术后疼痛。可以基于所确定的高乐观来预测疾病体症。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
心血管系统可包括淋巴系统、血管、血液和/或心脏。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测心血管系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。全身循环状况可包括淋巴系统、血管和/或血液的状况。一种计算系统可从心血管系统相关生物标志物中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析，这些生物标志物包括血压、最大VO2、水合状态、氧饱和度、血pH、汗液、核心体温、末梢温度、水肿、心率和/或心率变异性。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定淋巴系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括肿胀、淋巴组成和/或胶原沉积。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测淋巴系统相关病症，包括纤维化、炎症和/或术后感染。可以基于所确定的肿胀来预测炎症。可以基于所确定的肿胀来预测术后感染。可以基于所预测的纤维化来确定胶原沉积。可以基于纤维化来预测胶原沉积增加。可以基于所确定的胶原沉积增加来生成谐波工具参数调整。可以基于所分析的淋巴组成来预测炎性病症。可以基于淋巴肽组学组成变化来确定和/或预测不同的炎性病症。可以基于所预测的炎性病症来预测转移性细胞扩散。可以基于所预测的炎性病症来生成谐波工具参数调整和余量决策。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定血管相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括通透性、血管运动、血压、结构、愈合能力、谐波密封表现和/或心胸健康适合度。可以基于所确定的血管相关生物标志物生成外科工具使用建议和/或参数调整。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测血管相关病症，包括感染、吻合口漏、脓毒性休克和/或低血容量性休克。在一个示例中，可以基于所分析的水肿、缓激肽、组胺和/或内皮粘附分子来确定血管通透性增加。可以使用细胞样品来测量内皮粘附分子以测量跨膜蛋白质。在一个示例中，可以基于所选择的生物标志物感测系统数据来确定血管运动。血管运动可包括血管扩张剂和/或血管收缩剂。在一个示例中，可以基于所确定的血压相关生物标志物(包括血管信息和/或血管分布)来预测休克。个体血管结构可包括动脉硬度、胶原含量和/或血管直径。可以基于最大VO2来确定心胸健康适合度。可以基于差的最大VO2来确定和/或预测更高的并发症风险。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定血液相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括体积、氧、pH、废物、温度、激素、蛋白质和/或营养素。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可确定血液相关并发症和/或情境信息，包括心胸健康适合度、肺功能、恢复能力、乏氧阈值、摄氧量、二氧化碳(CO2)产生、适合度、组织氧合、胶体渗透压和/或凝血能力。基于推导出的血液相关生物标志物，可以预测血液相关病症，包括术后急性肾损伤、低血容量性休克、酸中毒、败血症、肺塌陷、出血、出血风险、感染和/或吻合口漏。
例如，可以基于水合状态来预测术后急性肾损伤和/或低血容量性休克。例如，可以基于血液相关生物标志物(包括红细胞计数和/或氧饱和度)来预测肺功能、肺恢复能力、心胸健康适合度、乏氧阈值、氧摄取和/或CO2产物。例如，可以基于血液相关生物标志物(包括红细胞计数和/或氧饱和度)来预测心血管并发症。例如，可以基于pH值来预测酸中毒。基于酸中毒，可指示血液相关病症，包括败血症、肺塌陷、出血和/或出血风险增加。例如，基于汗液，可以推导出血液相关生物标志物，包括组织氧合。可以基于高乳酸盐浓度来预测组织氧合不足。基于组织氧合不足，可以预测血液相关病症，包括低血容量性休克、脓毒性休克和/或左心室衰竭。例如，基于温度，可以推导出血液温度相关生物标志物，包括月经周期和/或基础温度。基于血液温度相关生物标志物，可以预测血液温度相关病症，包括败血症和/或感染。例如，基于蛋白质(包括白蛋白含量)，可以确定胶体渗透压。基于胶体渗透压，可以预测血蛋白相关病症，包括水肿风险和/或吻合口漏。基于低胶体渗透压，可以预测水肿风险增加和/或吻合口漏。可以基于凝血能力来预测出血风险。可以基于纤维蛋白原含量来确定凝血能力。可以基于纤维蛋白原含量低来确定凝血能力下降。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，计算系统可以推导出心脏相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括心脏活动、心脏解剖结构、恢复速率、心胸健康适合度和/或并发症风险。心脏活动生物标志物可包括电活动和/或每搏输出量。可以基于心率生物标志物来确定恢复速率。可以基于心率不齐来确定和/或预测身体血液供应减少。可以基于身体的血液供应减少来确定和/或预测恢复较慢。可以基于所分析的最大VO2值来确定心胸健康适合度。低于特定阈值的最大VO2值可以指示心胸健康适合度不良。低于特定阈值的最大VO2值可指示心脏相关并发症风险较高。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测肾脏系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从肾脏系统相关生物标志物中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定肾脏系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括输尿管、尿道、膀胱、肾、一般尿道和/或输尿管脆性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测肾脏系统相关病症，包括急性肾损伤、感染和/或肾结石。在一个示例中，可以基于尿炎性参数来确定输尿管脆性。在一个示例中，可以基于所分析的尿中的肾损伤分子-1(KIM-1)来预测急性肾损伤。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
皮肤系统可包括与微生物组、皮肤、指甲、毛发、汗液和/或皮脂相关的生物标志物。皮肤相关生物标志物可包括表皮生物标志物和/或真皮生物标志物。汗液相关生物标志物可包括活性生物标志物和/或组成生物标志物。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测皮肤系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从皮肤相关生物标志物(包括皮肤电导、皮肤灌注压、汗液、自主神经张力和/或pH)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定皮肤相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括颜色、损伤、经表皮水分损失、交感神经系统活性、弹性、组织灌注和/或力学特性。可以基于所确定的皮肤电导来预测压力。皮肤电导可以作为交感神经系统活性的代表。交感神经系统活性可能与压力相关。可以基于皮肤灌注压来确定组织力学特性。皮肤灌注压可以指示深层组织灌注。深层组织灌注可以确定组织力学特性。可以基于所确定的组织力学特性来生成外科工具参数调整。
基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测皮肤相关病症。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定汗液相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括活性、组成、自主神经张力、压力反应、炎症反应、血pH、血管健康、免疫功能、昼夜节律和/或血乳酸盐浓度。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测汗液相关病症，包括肠梗阻、囊性纤维化、糖尿病、转移、心脏问题和/或感染。
例如，可以基于所选择的生物标志物数据来确定汗液组成相关生物标志物。汗液组成生物标志物可包括蛋白质、电解质和/或小分子。基于汗液组成生物标志物，可以预测皮肤系统并发症、状况和/或情境信息，包括肠梗阻、囊性纤维化、酸中毒、败血症、肺塌陷、出血、出血风险、糖尿病、转移和/或感染。例如，基于蛋白质生物标志物(包括汗液神经肽Y和/或汗液抗微生物剂)，可以预测压力反应。汗液神经肽Y水平较高可指示压力反应较高。可以基于电解质生物标志物(包括氯离子、pH和其他电解质)来预测囊性纤维化和/或酸中毒。可以基于血pH来确定乳酸盐浓度高。可以基于高乳酸盐浓度来预测酸中毒。可以基于所预测的酸中毒来预测败血症、肺塌陷、出血和/或出血风险。可以基于小分子生物标志物来预测糖尿病、转移和/或感染。小分子生物标志物可包括血糖和/或激素。激素生物标志物可包括肾上腺素和/或皮质醇。基于所预测的转移，可以确定血管健康状况。可以基于检测到的皮质醇来预测由于免疫功能低下引起的感染。可以基于皮质醇高来确定和/或预测免疫功能低下。例如，可以基于所确定的自主神经张力来预测汗液相关状况，包括压力反应、炎症反应和/或肠梗阻。可以基于交感神经张力高来确定和/或预测更大的压力反应、更大的炎症反应和/或肠梗阻。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测神经系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从神经系统相关生物标志物(包括昼夜节律、氧饱和度、自主神经张力、睡眠、活动和/或精神因素)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。神经系统可包括中枢神经系统(CNS)和/或外周神经系统。CNS可包括脑和/或脊髓。外周神经系统可包括自主神经系统、运动系统、肠系统和/或感觉系统。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可确定CNS相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括术后疼痛、免疫功能、精神健康和/或恢复速率。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测CNS相关病症，包括炎症、谵妄、败血症、活动过度、活动减退和/或疾病体症。在一个示例中，可以基于睡眠中断来预测免疫系统受损和/或疼痛评分高。在一个示例中，可以基于氧饱和度来预测术后谵妄。脑氧合可指示术后谵妄。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定外周神经系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测外周神经系统相关病症，包括炎症和/或肠梗阻。在一个示例中，可以基于自主神经张力来预测交感神经张力高。可以基于交感神经张力高来预测更大的压力反应。可以基于交感神经张力高来预测炎症和/或肠梗阻。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
GI系统可包括上GI道、下GI道、附属器官、腹膜空间、营养状态和微生物组。上GI可包括口、食管和/或胃。下GI可包括小肠、结肠和/或直肠。附属器官可包括胰、肝、脾和/或胆囊。腹膜空间可包括肠系膜和/或脂肪血管。营养状态可包括短期、长期和/或全身营养状态。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测GI相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从GI相关生物标志物(包括咳嗽和打喷嚏、呼吸菌、GI道成像/感测、GI动力、pH、组织灌注压、环境和/或酒精消耗)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。
上GI可包括口、食管和/或胃。例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定口和食管相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括胃组织特性、食管动力、结肠组织变化、细菌存在、肿瘤大小、肿瘤位置和/或肿瘤张力。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测口和食管相关病症，包括炎症、手术部位感染(SSI)和/或胃食管疾病。口和食管可包括粘膜、肌层、管腔和/或力学特性。管腔生物标志物可包括管腔内容物、管腔微生物菌群和/或管腔大小。在一个示例中，可以基于所分析的咳嗽生物标志物来预测炎症。可以基于炎症来预测胃食管反流病。可以基于胃食管疾病来预测胃组织特性。在一个示例中，可以基于胶原含量和/或肌层功能来确定食管动力。在一个示例中，可以基于唾液细胞因子来指示结肠组织的变化。可以基于结肠组织的变化来预测炎性肠病(IBD)。唾液细胞因子可在IBD中增加。可以基于所分析的细菌来预测SSI。基于所分析的细菌，可以识别细菌。口中的呼吸道病原体可指示SSI的可能性。基于管腔尺寸和/或位置，可以生成外科工具参数调整。外科工具参数调整可包括钉尺寸、外科工具固定和/或外科工具方法。在一个示例中，基于力学特性(包括弹性)，可以生成使用辅助材料的外科工具参数调整以最小化组织张力。可以基于所分析的力学特性生成额外的动员参数调整以最小化组织张力。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定胃相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括组织强度、组织厚度、恢复速率、管腔位置、管腔形状、胰腺功能、胃食物存在、胃水含量、胃组织厚度、胃组织剪切强度和/或胃组织弹性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测胃相关病症，包括溃疡、炎症和/或胃食管反流病。胃可包括粘膜、肌层、浆膜、腔和力学特性。可以基于所分析的咳嗽和/或GI道成像来预测胃相关病症，包括溃疡、炎症和/或胃食管疾病。可以基于胃食管反流病来确定胃组织特性。可以基于所分析的幽门螺杆菌来预测溃疡。可以基于GI道图像来确定胃组织力学特性。可以基于所确定的胃组织力学特性来生成外科工具参数调整。可以基于所确定的胃组织力学特性来预测术后渗漏风险。在一个示例中，可以基于所分析的胶原含量来确定组织强度和/或厚度的关键成分。组织强度和厚度的关键成分可影响恢复。在一个示例中，可以基于浆膜生物标志物来确定血液供应和/或血液位置。在一个示例中，可以基于所分析的腔生物标志物来确定生物标志物，包括袋尺寸、袋体积、袋位置、胰腺功能、和/或食物存在。腔生物标志物可包括管腔位置、管腔形状、胃排空速度和/或管腔内容物。可以基于袋的开始位置和结束位置来确定袋尺寸。可以基于GI动力来确定胃排空速度。可以基于胃排空速度来确定胰腺功能。可以基于所分析的胃pH来确定管腔内容物。管腔内容物可包括胃内食物的存在。例如，可以基于胃pH变化来确定固体食物的存在。可以基于空腹来预测胃pH低。可以基于进食来确定胃pH呈碱性。通过食物缓冲可导致胃pH呈碱性。胃pH可以基于胃酸分泌而增加。当超过食物的缓冲能力时，胃pH可以恢复到低值。管腔内pH传感器可以检测进食。例如，可以基于组织灌注压来确定胃水含量、组织厚度、组织剪切强度和/或组织弹性。可以基于胃水含量来确定胃的力学特性。可以基于胃的力学特性来生成外科工具参数调整。可以基于组织强度和/或脆性的关键成分来生成外科工具参数调整。可以基于组织强度和/或脆性的关键成分来预测术后渗漏。
下GI可包括小肠、结肠和/或直肠。例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定小肠相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症，包括热量吸收速率、营养素吸收速率、细菌存在和/或恢复速率。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测小肠相关病症，包括肠梗阻和/或炎症。小肠生物标志物可包括肌层、浆膜、管腔、粘膜和/或力学特性。例如，可以基于GI动力来确定术后小肠动力变化。可以基于术后小肠动力变化来预测肠梗阻。GI动力可决定热量和/或营养素吸收速率。可以基于吸收速率加速来预测未来的体重减轻。可以基于粪便率、组成和/或pH来确定吸收速率。可以基于管腔内容物生物标志物来预测炎症。管腔内容物生物标志物可包括pH、细菌存在和/或细菌量。可以基于预测的炎症来确定力学特性。可以基于粪便炎性标志物来预测粘膜炎症。粪便炎性标志物可包括钙卫蛋白。可以基于粘膜炎症来确定组织特性变化。可以基于粘膜炎症来确定恢复速率变化。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定结肠和直肠相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括小肠组织强度、小肠组织厚度、收缩能力、水含量、结肠和直肠组织灌注压、结肠和直肠组织厚度、结肠和直肠组织强度和/或结肠和直肠组织脆性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测结肠和直肠相关病症，包括炎症、吻合口漏、溃疡性结肠炎、克罗恩病和/或感染。结肠和直肠可包括粘膜、肌层、浆膜、管腔、机能和/或力学特性。在一个示例中，可以基于粪便炎性标志物来预测粘膜炎症。粪便炎性标志物可包括钙卫蛋白。可以基于炎症来确定吻合口漏风险增加。
可以基于所确定的吻合口漏风险增加来生成外科工具参数调整。可以基于GI道成像来预测炎性病症。炎性病症可包括溃疡性结肠炎和/或克罗恩病。炎症可增加吻合口漏风险。可以基于炎症来生成外科工具参数调整。在一个示例中，可以基于胶原含量来确定组织强度和/或厚度的关键成分。在一个示例中，可以基于平滑肌α-肌动蛋白表达来确定结肠收缩能力。在一个示例中，可以基于异常表达来确定结肠区域不能收缩。可以基于假梗阻和/或肠梗阻来确定和/或预测结肠收缩无力。在一个示例中，可以基于浆膜生物标志物来预测粘连、瘘管和/或疤痕组织。可以基于粪便中的细菌存在来预测结肠感染。可鉴定粪便细菌。细菌可包括共生体和/或病原体。在一个示例中，可以基于pH来预测炎性病症。可以基于炎性病症来确定力学特性。可以基于摄入的过敏原来预测肠道炎症。持续暴露于摄入的过敏原可加重肠道炎症。肠道炎症可改变力学特性。在一个示例中，可以基于组织灌注压来确定力学特性。可以基于组织灌注压来确定水含量。可以基于所确定的力学特性来生成外科工具参数调整。
附属器官可包括胰腺、肝、脾和/或胆囊。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定附属器官相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括胃排空速度、肝脏尺寸、肝脏形状、肝脏位置、组织健康和/或失血反应。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测附属器官相关病症，包括胃轻瘫。例如，可以基于酶负荷和/或可滴定的基础生物标志物来确定胃排空速度。可以基于胃排空速度来预测胃轻瘫。可以基于淋巴细胞储存状态来确定淋巴组织健康。可以基于淋巴组织健康来确定患者对SSI的反应能力。可以基于红细胞储存状态来确定静脉窦组织健康。可以基于静脉窦组织健康来预测患者对手术中失血的反应。
营养状态可包括短期营养、长期营养和/或全身营养。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定营养状态相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括免疫功能。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测营养状态相关状况，包括心脏问题。可以基于营养素生物标志物来确定免疫功能下降。可以基于营养素生物标志物来预测心脏问题。营养素生物标志物可包括大量营养素、微量营养素、酒精消耗和/或喂养模式。
已进行胃旁路术的患者的肠道微生物组可能发生变化，可以在粪便中进行测量。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
呼吸系统可包括上呼吸道、下呼吸道、呼吸肌和/或系统内容物。上呼吸道可包括咽、喉、嘴和口腔和/或鼻。下呼吸道可包括气管、支气管、肺泡和/或肺。呼吸肌可包括膈膜和/或肋间肌。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测呼吸系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从呼吸系统相关生物标志物(包括细菌、咳嗽和打喷嚏、呼吸率、最大VO2和/或活动)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。
上呼吸道可包括咽、喉、嘴和口腔和/或鼻。例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定上呼吸道相关生物标志物、并发症和/或情境信息。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测上呼吸道相关病症，包括SSI、炎症和/或变应性鼻炎。在一个示例中，可以基于细菌和/或组织生物标志物来预测SSI。细菌生物标志物可包括共生体和/或病原体。可以基于组织生物标志物来指示炎症。可以基于鼻生物标志物(包括咳嗽和打喷嚏)来预测粘膜炎症。可以基于粘膜生物标志物来预测一般炎症和/或变应性鼻炎。可以基于全身性炎症来确定各种组织的力学特性。
下呼吸道可包括气管、支气管、肺泡和/或肺。例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定下呼吸道相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括支气管肺段。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测下呼吸道相关病症。可以基于所确定的生物标志物、并发症和/或情境信息来生成外科工具参数调整。可以基于预测的病症来生成外科工具参数调整。
基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定肺相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括手术耐受性差。肺相关生物标志物可包括肺呼吸力学、肺病、肺手术、肺力学特性和/或肺功能。肺呼吸力学可包括肺总量(TLC)、潮气量(TV)、余气量(RV)、呼气储备量(ERV)、吸气储备量(IRV)、吸气量(IC)、吸气肺活量(IVC)、肺活量(VC)、功能性残气量(FRC)、表示为肺总量的百分比(RV/TLC％)的余气量、肺泡气体容量(VA)、肺容积(VL)、用力肺活量(FVC)、随时间推移的最大呼气量(FEVt)、吸入和呼出一氧化碳之间的差(DLco)、一秒用力呼气量(FEV1)、与功能性残气量曲线部分相关的用力呼气流量(FEFx)、功能性残气量期间的最大瞬时流量(FEFmax)、用力吸气流量(FIF)、由最高气流量计测量的最高用力呼气流量(PEF)和最大自主换气量(MVV)。
可以基于最大吸气时的肺容量来确定TLC。可以基于在安静呼吸期间进入或离开肺部的空气量来确定TV。可以基于最大呼气后留在肺中的空气量来确定RV。可以基于从吸气末水平吸入的最大容量来确定ERV。可以基于IRV和TV的总值来确定IC。可以基于在最大呼气点吸入的最大空气量来确定IVC。可以基于RV值和TLC值之间的差来确定VC。可以基于呼气末位置处的肺容量来确定FRC。可以基于最大用力呼气努力期间的VC值来确定FVC。可以基于吸入和呼出的一氧化碳之间的差异来确定手术耐受性差，例如当该差异下降到低于60％时。可以基于在第一秒用力呼气结束时呼出的容量来确定手术耐受性差，例如当该容量下降到低于35％时。可以基于在重复最大努力期间的指定时段中呼出的空气量来确定MVV。
基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测肺相关病症，包括肺气肿、慢性阻塞性肺病、慢性支气管炎、哮喘、癌症和/或结核病症。可以基于所分析的肺活量测定、x射线、血气和/或肺泡毛细管膜的扩散能力来预测肺部疾病。肺部疾病可使气道变窄和/或产生气道阻力。可以基于肺相关生物标志物来检测肺癌和/或肺结核，包括持续性咳嗽、咳血、呼吸短促、胸痛、嘶哑、无意的体重减轻、骨痛和/或头痛。可以基于肺部症状来预测结核病，包括咳嗽3至5周、咳血、胸痛、呼吸或咳嗽时疼痛、无意的体重减轻、疲劳、发烧、盗汗、寒战和/或食欲不振。
可以基于肺相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症来生成外科工具参数调整和外科手术调整。外科手术调整可包括肺切除术、肺叶切除术和/或叶下切除。在一个示例中，可以基于适当切除与对患者恢复功能状态的能力的生理影响之间的成本效益分析来生成外科手术调整。可以基于所确定的手术耐受性来生成外科工具参数调整。可以基于FEC1值来确定手术耐受性。当FEV1超过特定阈值(其可包括高于35％的值)时，可认为手术耐受足够。可以基于所确定的疼痛评分来生成术后外科手术调整，包括氧合和/或物理疗法。可以基于漏气来生成术后外科手术调整。漏气可能增加与肺部手术后的术后恢复和发病率相关的费用。
肺力学特性相关生物标志物可包括灌注、组织完整性和/或胶原含量。可以基于肺水含量水平来确定胸腔灌注压。可以基于胸腔灌注压来确定组织的力学特性。可以基于胸腔灌注压来生成外科工具参数调整。可以基于弹性、呼出气中的过氧化氢(H2O2)、肺组织厚度和/或肺组织剪切强度来确定肺组织完整性。可以基于弹性来确定组织脆性。可以基于术后渗漏来生成外科工具参数调整。可以基于弹性来预测术后渗漏。在一个示例中，可以基于呼出气中的H2O2来预测纤维化。可以基于H2O2浓度增加来确定和/或预测纤维化。可以基于所预测的纤维化来生成外科工具参数调整。可以基于所预测的纤维化来确定肺组织中的瘢痕形成增加。可以基于所确定的肺组织强度来生成外科工具参数调整。可以基于肺厚度和/或肺组织剪切强度来确定肺组织强度。可以基于肺组织强度来预测术后渗漏。
呼吸肌可包括膈膜和/或肋间肌。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定呼吸肌相关生物标志物、并发症和/或情境信息。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测呼吸肌相关病症，包括呼吸道感染、肺塌陷、肺水肿、术后疼痛、漏气和/或严重的肺部炎症。可以基于膈膜相关生物标志物(包括咳嗽和/或打喷嚏)来预测呼吸肌相关病症(包括呼吸道感染、肺塌陷和/或肺水肿)。可以基于肋间肌生物标志物(包括呼吸率)来预测呼吸肌相关病症，包括术后疼痛、漏气、肺塌陷和/或严重的肺部炎症。
基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定呼吸系统内容物相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括术后疼痛、愈合能力和/或对外科损伤的反应。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测呼吸系统内容物相关病症，包括炎症和/或纤维化。所选择的生物标志物感测系统数据可包括环境数据，包括真菌毒素和/或气态化学物。可以基于气态化学物来预测呼吸系统内容物相关病症。可以基于环境中的刺激物来预测炎症和/或纤维化。可以基于炎症和/或纤维化来确定组织的力学特性。可以基于环境中的刺激物来确定术后疼痛。可以基于所分析的真菌毒素和/或砷来预测气道炎症。可以基于气道炎症来生成外科工具参数调整。可以基于所分析的砷来确定组织特性改变。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算系统和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
内分泌系统可包括下丘脑、脑垂体、胸腺、肾上腺、胰腺、睾丸、肠、卵巢、甲状腺、甲状旁腺和/或胃。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定内分泌系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括免疫系统功能、转移、感染风险、胰岛素分泌、胶原产生、月经期和/或高血压。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来预测内分泌系统相关病症。如本文所述的计算系统可从内分泌系统相关生物标志物(包括激素、血压、肾上腺素、皮质醇、血糖和/或月经周期)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。可以基于内分泌系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症来生成外科工具参数调整和/或外科手术调整。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可确定下丘脑相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括血压调节、肾功能、渗透平衡、脑垂体控制和/或疼痛耐受性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测下丘脑相关病症，包括水肿。激素生物标志物可包括抗利尿激素(ADH)和/或催产素。ADH可影响血压调节、肾功能、渗透平衡和/或脑垂体控制。可以基于所分析的催产素确定疼痛耐受性。催产素可具有止痛效果。可以基于所预测的水肿来生成外科工具参数调整。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定脑垂体相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括昼夜节律夹带、月经期和/或愈合速度。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测脑垂体相关病症。可以基于促肾上腺皮质激素(ACTH)来确定昼夜节律夹带。昼夜节律夹带可以为各种外科结果提供情境。可以基于生殖功能激素生物标志物来确定月经期。生殖功能激素生物标志物可包括促黄体激素和/或促卵泡激素。月经期可以为各种外科结果提供情境。月经周期可以为生物标志物、并发症和/或病症(包括与生殖系统相关的那些)提供情境。可以基于甲状腺调节激素(包括促甲状腺素释放激素(TRH))来确定伤口愈合速度。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定胸腺相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括免疫系统功能。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测胸腺相关病症。可以基于胸腺素来确定免疫系统功能。胸腺素可影响适应性免疫的发展。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定肾上腺相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括转移、血管健康、免疫水平和/或感染风险。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测肾上腺相关病症，包括水肿。可以基于所分析的肾上腺素和/或去甲肾上腺素来确定转移。可以基于所分析的肾上腺素和/或去甲肾上腺素来确定血管健康。可以基于所确定的血管健康状况来生成血管健康评分。可以基于所分析的皮质醇来确定免疫能力。可以基于所分析的皮质醇来确定感染风险。可以基于所分析的皮质醇来预测转移。可以基于所测量的皮质醇来确定昼夜节律。皮质醇高可降低免疫性、增加感染风险和/或导致转移。皮质醇高可影响昼夜节律。可以基于所分析的醛固酮来预测水肿。醛固酮可促进体液潴留。体液潴留可涉及血压和/或水肿。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定胰腺相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括血糖、激素、多肽和/或血糖控制。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测胰腺相关病症。胰腺相关生物标志物可以为各种外科结果提供情境信息。血糖生物标志物可包括胰岛素。激素生物标志物可包括促生长素抑制素。多肽生物标志物可包括胰多肽。可以基于胰岛素、促生长素抑制素和/或胰多肽来确定血糖控制。血糖控制可以为各种外科结果提供情境信息。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定睾丸相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括生殖发育、性唤起和/或免疫系统调节。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测睾丸相关病症。睾丸相关生物标志物可包括睾酮。睾酮可以为生物标志物、并发症和/或病症(包括与生殖系统相关的那些)提供情境信息。高水平的睾酮可抑制免疫力。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定胃/睾丸相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括葡萄糖处理、饱腹感、胰岛素分泌、消化速度和/或袖状胃切除术结果。葡萄糖处理和饱腹感生物标志物可包括胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、胆囊收缩素(CCK)和/或肽YY。可以基于所分析的GLP-1来确定食欲和/或胰岛素分泌。可以基于食欲和胰岛素分泌增加来确定GLP-1增加。可以基于所分析的GLP-1确定袖状胃切除术结果。可以基于所分析的CCK来确定饱腹感和/或袖状胃切除术结果。可以基于先前的袖状胃切除术来预测CCK水平增强。可以基于所分析的肽YY来确定食欲和消化速度。肽YY增加可以降低食欲和/或增加消化速度。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定激素相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括雌激素、孕酮、胶原产物、体液潴留和/或月经期。可以基于雌激素来确定胶原产生。可以基于雌激素来确定体液潴留。可以基于所确定的胶原产生和/或体液潴留来生成外科工具参数调整。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定甲状腺和甲状旁腺相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括钙处理、磷酸处理、代谢、血压和/或手术并发症。代谢生物标志物可包括三碘甲状腺氨酸(T3)和/或甲状腺素(T4)。可以基于所分析的T3和T4来确定血压。可以基于T3增加和/或T4增加来确定高血压。可以基于所分析的T3和/或T4来确定手术并发症。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定胃相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括食欲。胃相关生物标志物可包括生长素释放肽。生长素释放肽可诱导食欲。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算系统和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
免疫系统相关生物标志物可以涉及抗原和刺激物、抗微生物酶、补体系统、趋化因子和细胞因子、淋巴系统、骨髓、病原体、损伤相关分子模式(DAMP)和/或细胞。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定免疫系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息。如本文所述的计算系统可从免疫系统相关生物标志物(包括酒精消耗、pH、呼吸率、水肿、汗液和/或环境)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。抗原/刺激物
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定抗原和刺激物相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括愈合能力、免疫功能和/或心脏问题。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测抗原和刺激物相关病症，包括炎症。抗原和刺激物相关生物标志物可包括吸入的化学物、吸入的刺激物、摄入的化学物和/或摄入的刺激物。可以基于所分析的环境数据来确定吸入的化学物或刺激物，包括气态化学物、真菌毒素和/或砷。气态化学物可包括香烟烟雾、石棉、结晶二氧化硅、合金颗粒和/或碳纳米管。可以基于所分析的气态化学物来预测肺部炎症。可以基于所确定的肺部炎症来生成外科工具参数调整。可以基于所分析的真菌毒素和/或砷来预测气道炎症。可以基于所确定的气道炎症来生成外科工具参数调整。可以基于尿液、唾液和/或环境空气样品分析来确定砷暴露。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定抗微生物酶相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括结肠状态。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测抗微生物酶相关病症，包括GI炎症、急性肾损伤、粪肠球菌感染和/或金黄色葡萄球菌感染。抗微生物酶生物标志物可包括溶菌酶、脂质运载蛋白-2(NGAL)和/或类黏蛋白。可以基于所分析的溶菌酶来预测GI炎症。可以基于GI炎症来确定和/或预测溶菌酶水平增加。可以基于所分析的溶菌酶来确定结肠状态。可以基于所分析的溶菌酶水平来生成外科工具参数调整。可以基于所分析的NGAL来预测急性肾损伤。可从血清和/或尿液中检测NGAL。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定补体系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括细菌感染易感性。可以基于所分析的补体系统缺陷来确定细菌感染易感性。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定趋化因子和细胞因子相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括感染负荷、炎症负荷、血管通透性调节、网膜素、结肠组织特性和/或术后恢复。基于所选生物标志物感测系统数据，可以预测趋化因子和细胞因子相关病症，包括炎性肠病、术后感染、肺纤维化、肺部瘢痕形成、肺纤维化、胃食管反流病、心血管病、水肿和/或增生。感染和/或炎症负荷生物标志物可包括口腔、唾液、呼出和/或C-反应性蛋白(CRP)数据。唾液细胞因子可包括白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和/或白介素-8(IL-8)。
在一个示例中，可以基于所分析的唾液细胞因子来预测炎性肠病。可以基于炎性肠病来确定唾液细胞因子增加。可以基于所预测的炎性肠病来确定结肠组织特性。结肠组织特性可包括瘢疤形成、水肿和/或溃疡产生。可以基于所预测的炎性肠病来确定术后恢复和/或感染。可以基于所分析的呼出生物标志物来确定肿瘤大小和/或肺部瘢痕形成。可以基于所分析的呼出生物标志物来预测肺部纤维化、肺纤维化和/或胃食管反流病。呼出的生物标志物可包括呼出的细胞因子、pH、过氧化氢(H2O2)和/或一氧化氮。呼出的细胞因子可包括IL-6、TNF-α和/或白介素-17(IL-17)。可以基于从呼出气测得的pH和/或H2O2来预测肺部纤维化。可以基于H2O2浓度增加来预测纤维化。可以基于纤维化来预测肺组织瘢痕形成增加。可以基于所预测的肺部纤维化来生成外科器械参数调整。在一个示例中，可以基于所分析的呼出一氧化氮来预测肺纤维化和/或胃食管反流病。可以基于所确定的硝酸盐增加和/或亚硝酸盐来预测肺纤维化。可以基于所确定的还原硝酸盐和/或亚硝酸盐来预测胃食管疾病。可以基于所预测的肺纤维化和/或胃食管反流病来预测外科工具参数调整。可以基于所分析的CRP生物标志物来预测心血管疾病、炎性肠病和/或感染。严重心血管疾病风险可能随着高CRP浓度而增加。可以基于CRP浓度升高来预测炎性肠病。可以基于CRP浓度升高来预测感染。在一个示例中，可以基于所分析的血管渗透性调节生物标志物来预测水肿。可以基于所分析的缓激肽和/或组胺来确定炎症期间血管渗透性增加。可以基于炎症期间血管通透性增加来预测水肿。可以基于内皮粘附分子来确定血管通透性。可以基于细胞样品来确定内皮粘附分子。内皮粘附分子可影响血管渗透性、免疫细胞募集和/或水肿中的液体积聚。可以基于所分析的血管通透性调节生物标志物来生成外科工具参数调整。在一个示例中，可以基于所分析的网膜素来预测增生。增生可改变组织特性。可以基于所预测的增生来生成外科工具参数调整。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定淋巴系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括淋巴结、淋巴组成、淋巴位置和/或淋巴肿胀。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测淋巴系统相关病症，包括术后炎症、术后感染和/或纤维化。可以基于所确定的淋巴结肿胀来预测术后炎症和/或感染。可以基于所分析的淋巴结肿胀来生成外科工具参数调整。可以基于所确定的胶原沉积来生成外科工具参数调整，包括谐波工具参数调整。胶原沉积可随着淋巴结纤维化而增加。可以基于淋巴组成来预测炎性病症。可以基于淋巴组成来确定转移细胞扩散。可以基于淋巴肽来生成外科工具参数调整。淋巴多肽组学可以基于炎性病症而改变。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定病原体相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括病原体相关分子模式(PAMP)、病原体负荷、幽门螺杆菌和/或胃组织特性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测病原相关病症，包括感染、胃炎和/或溃疡产生。PAMP生物标志物可包括病原体抗原。病原体抗原可影响病原体负荷。可以基于所预测的感染来预测胃炎和/或潜在的溃疡产生。可以基于所预测的感染来确定胃组织特性改变。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定DAMP相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括压力(例如，心血管、代谢、升糖和/或细胞)和/或坏死。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测DAMP相关病症，包括急性心肌梗死、肠炎和/或感染。细胞压力生物标志物可包括肌酸激酶MB、丙酮酸激酶同工酶M2型(M2-PK)、鸢尾素和/或微RNA。在一个示例中，可以基于所分析的肌酸激酶MB生物标志物来预测急性心肌梗死。可以基于所分析的M2-PK生物标志物来预测肠炎。可以基于所分析的鸢尾素生物标志物来确定压力。可以基于所分析的微RNA生物标志物来预测炎性疾病和/或感染。可以基于所预测的炎症和/或感染来生成外科工具参数调整。可以基于所分析的坏死生物标志物来预测炎症和/或感染。坏死生物标志物可包括活性氧(ROS)。可以基于ROS增加来预测炎症和/或感染。可以基于所分析的ROS来确定术后恢复。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统，可以确定细胞相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括粒细胞、天然杀伤细胞(NK细胞)、巨噬细胞、淋巴细胞和/或结肠组织特性。基于所选择的生物标志物感测系统，可以预测细胞相关病症，包括术后感染、溃疡性结肠炎、炎症和/或炎性肠病。粒细胞生物标志物可包括嗜酸粒细胞增多和/或嗜中性粒细胞。嗜酸粒细胞增多生物标志物可包括痰细胞计数、嗜曙红阳离子蛋白和/或部分呼出一氧化氮。嗜中性粒细胞生物标志物可包括S100蛋白、髓过氧化物酶和/或人中性粒细胞脂质运载蛋白。淋巴细胞生物标志物可包括抗体、适应性反应和/或免疫记忆。抗体可包括免疫球蛋白A(IgA)和/或免疫球蛋白M(IgM)。在一个示例中，可以基于所分析的痰细胞计数来预测术后感染和/或术前炎症。可以基于所分析的嗜曙红阳离子蛋白来预测溃疡性结肠炎。可以基于所预测的溃疡性结肠炎来确定结肠组织特性改变。嗜酸性粒细胞可以产生嗜酸性阳离子蛋白，其可以基于溃疡性结肠炎来确定。可以基于所分析的呼出一氧化氮分数来预测炎症。炎症可包括1型哮喘样炎症。可以基于所预测的炎症来生成外科工具参数调整。在一个示例中，可以基于S100蛋白质来预测炎性肠病。S100蛋白可包括钙卫蛋白。可以基于所预测的炎性肠病来确定结肠组织特性。可以基于所分析的髓过氧化物酶和/或人中性粒细胞脂质运载蛋白来预测溃疡性结肠炎。可以基于所预测的溃疡性结肠炎来确定结肠组织特性改变。在一个示例中，可以基于抗体生物标志物来预测炎症。可以基于IgA来预测肠炎。可以基于IgM来预测心血管炎症。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
肿瘤可包括良性肿瘤和/或恶性肿瘤。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测肿瘤相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从肿瘤相关生物标志物(包括循环肿瘤细胞)中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统，可以确定良性肿瘤相关生物标志物、病症和/或情境信息，包括良性肿瘤复制、良性肿瘤代谢和/或良性肿瘤合成。良性肿瘤复制可包括有丝分裂活性、有丝分裂代谢和/或合成生物标志物的速率。良性肿瘤代谢可包括代谢需求和/或代谢产物生物标志物。良性肿瘤合成可包括蛋白表达和/或基因表达生物标志物。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定恶性肿瘤相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括恶性肿瘤合成、恶性肿瘤代谢、恶性肿瘤复制、微卫星稳定性、转移风险、转移肿瘤、肿瘤生长、肿瘤衰退和/或转移活性。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测恶性肿瘤相关病症，包括癌症。恶性肿瘤合成可包括基因表达和/或蛋白表达生物标志物。可以基于肿瘤活组织检查和/或染色体组分析来确定基因表达。蛋白表达生物标志物可包括癌抗原125(CA-125)和/或癌胚性抗原(CEA)。可以基于尿液和/或唾液来测量CEA。恶性肿瘤复制数据可包括有丝分裂活性速率、有丝分裂包封、肿瘤质量和/或微RNA 200c。
在一个示例中，可以基于所分析的基因表达来确定微卫星稳定性。可以基于所确定的微卫星稳定性来确定转移风险。可以基于微卫星不稳定性低来确定和/或预测更高的转移风险。在一个示例中，可以基于所分析的蛋白表达来确定转移性肿瘤、肿瘤生长、肿瘤转移和/或肿瘤衰退。可以基于CA-125升高来确定和/或预测转移性肿瘤。可以基于CA-125来预测癌症。可以基于某些水平的CEA来预测癌症。可以基于检测到的CEA变化来监测肿瘤生长、转移和/或衰退。可以基于恶性肿瘤复制来确定转移活性。可以基于恶性肿瘤复制来预测癌症。微RNA 200c可以被某些癌症释放到血液中。可以基于循环肿瘤细胞的存在来确定和/或预测转移活性。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
肌肉骨骼系统可包括肌肉、骨、骨髓和/或软骨。肌肉可包括平滑肌、心肌和/或骨骼肌。平滑肌可包括钙调蛋白、结缔组织、结构特征、增生、肌动蛋白和/或肌球蛋白。骨可包括钙化骨、成骨细胞和/或破骨细胞。骨髓可包括红髓和/或黄髓。软骨可包括软骨组织和/或软骨细胞。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测肌肉骨骼系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从肌肉骨骼相关生物标志物中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定肌肉相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括血清钙调蛋白水平、力学强度、肌体、增生、肌肉收缩能力和/或肌肉损伤。基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以预测肌肉相关病症。在一个示例中，可以基于所分析的血清钙调蛋白水平来预测神经系统病症。可以基于所分析的平滑肌胶原水平来确定力学强度。胶原可影响力学强度，因为胶原可将平滑肌细丝结合在一起。可以基于所分析的结构特征来确定肌体。肌体可包括中间体和/或致密体。可以基于所分析的网膜素水平来确定增生。网膜素可指示增生。可以基于平滑肌的厚区域来确定和/或预测增生。可以基于所分析的平滑肌α-肌动蛋白表达来确定肌肉收缩能力。平滑肌中肌动蛋白的异常表达可能导致肌肉收缩无力。在一个示例中，可以基于所分析的循环平滑肌肌球蛋白和/或骨骼肌肌球蛋白来确定肌肉损伤。可以基于所分析的循环平滑肌肌球蛋白来确定肌力。可以基于循环平滑肌肌球蛋白和/或骨骼肌肌球蛋白来确定和/或预测肌肉损伤和/或脆弱、易碎的平滑肌。可从尿液中测量平滑肌肌球蛋白。在一个示例中，可以基于心肌和/或骨骼肌生物标志物来确定肌肉损伤。心肌和/或骨骼肌生物标志物可包括循环肌钙蛋白。可以基于与肌球蛋白一起循环的肌钙蛋白来确定和/或预测肌肉损伤。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定骨相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括钙化骨特性、钙化骨功能、成骨细胞数量、类骨质分泌、破骨细胞数量和/或分泌的破骨细胞。
例如，基于所选择的生物标志物感测系统数据，可以确定骨髓相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括组织衰竭和/或胶原分泌。可以基于所分析的软骨组织生物标志物来确定软骨组织的关节炎破坏。可以基于所分析的软骨细胞生物标志物来确定肌细胞的胶原分泌。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)基于所测量的数据和/或由生物标志物感测系统生成的相关生物标志物来执行。
可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定和/或预测生殖系统相关生物标志物、并发症、情境信息和/或病症。如本文所述的计算系统可从生殖系统相关生物标志物中选择一种或多种生物标志物(例如，来自生物标志物感测系统的数据)用于分析。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来确定生殖系统相关生物标志物、并发症和/或情境信息，包括女性解剖结构、女性功能、月经周期、pH、出血、伤口愈合和/或瘢痕形成。女性解剖结构生物标志物可包括卵巢、阴道、子宫颈、输卵管和/或子宫。女性功能生物标志物可包括生殖激素、怀孕、绝经和/或月经周期。可以基于所分析的生物标志物感测系统数据来预测生殖系统相关病症，包括子宫内膜异位、粘连、阴道炎、细菌感染、SSI和/或盆腔脓肿。
在一个示例中，可以基于女性解剖结构生物标志物来预测子宫内膜异位。可以基于女性解剖结构生物标志物来预测粘连。粘连可包括乙状结肠粘连。可以基于经血来预测子宫内膜异位。经血可包括来自子宫内膜异位的分子信号。可以基于所预测的子宫内膜异位来预测乙状结肠粘连。在一个示例中，可以基于月经周期来确定月经期和/或月经周期长度。可以基于所分析的月经期来确定出血、伤口愈合和/或瘢痕形成。可以基于所分析的月经周期来预测子宫内膜异位风险。可以基于较短的月经周期长度来预测较高的子宫内膜异位风险。可以基于所分析的经血和/或排出物pH来确定分子信号。可以基于所确定的分子信号来预测子宫内膜异位。可以基于所分析的排出物pH来确定阴道pH。可以基于所分析的阴道pH来预测阴道炎和/或细菌感染。可以基于阴道pH变化来预测阴道炎和/或细菌感染。可以基于所预测的阴道炎来预测妇科手术期间SSI和/或盆腔脓肿风险。
本文所述的检测、预测、确定和/或生成可由本文所述的计算机实现的患者和外科医生监测系统中的任一个内的计算系统(例如外科集线器、计算装置和/或智能装置)中的任一个基于所测量的数据和/或由一个或多个感测系统生成的相关生物标志物来执行。
图2A示出了外科手术室中的外科医生监测系统20002的示例。如图2A所示，患者由一个或多个医护专业人员(HCP)进行手术。HCP由HCP佩戴的一个或多个外科医生感测系统20020监测。HCP和HCP周围的环境还可以由一个或多个环境感测系统监测，这些环境感测系统包括例如可以部署在手术室中的一组相机20021、一组麦克风20022和其他传感器等。外科医生感测系统20020和环境感测系统可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又可以与云计算系统20008的一个或多个云服务器20009通信，如图1所示。环境感测系统可用于测量一个或多个环境属性，例如，手术室中HCP的位置、HCP移动、手术室中的环境噪声、手术室中的温度/湿度等。
如图2A所示，主显示器20023和一个或多个音频输出装置(例如，扬声器20019)被定位在无菌区中，以对在手术台20024处的操作者可见。此外，可视化/通知塔20026被定位在无菌区外部。可视化/通知塔20026可包括彼此背离的第一非无菌人机交互装置(HID)20027和第二非无菌HID 20029。HID可以是显示器或具有允许人直接与HID对接的触摸屏的显示器。由外科集线器20006引导的人机界面系统可以被配置成能够利用HID 20027、20029和20023来协调到无菌区内部和外部的操作者的信息流。在一个示例中，外科集线器20006可以使HID(例如，主HID 20023)显示关于患者和/或外科手术步骤的通知和/或信息。在一个示例中，外科集线器20006可以提示无菌区或非无菌区中的人员输入和/或从其接收输入。在一个示例中，外科集线器20006可使HID在非无菌HID 20027或20029上显示由成像装置20030记录的外科部位的快照，同时保持外科部位在主HID 20023上的实时馈送。例如，非无菌显示器20027或20029上的快照可允许非无菌操作者执行与外科手术相关的诊断步骤。
在一个方面，外科集线器20006可被配置成能够将由非无菌操作者在可视化塔20026处输入的诊断输入或反馈路由到无菌区内的主显示器20023，其中手术台处的无菌操作者可查看该诊断输入或反馈。在一个示例中，输入可以是对显示在非无菌显示器20027或20029上的快照的修改形式，其可通过外科集线器20006路由到主显示器20023。
参考图2A，外科器械20031作为外科医生监测系统20002的一部分在外科手术中使用。集线器20006可被配置成能够协调流向外科器械20031的显示器的信息流。例如，在提交于2018年12月4日的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGEANDDISPLAY”的美国专利申请公布US2019-0200844A1号(美国专利申请16/209,385号)中有所描述，该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20026处输入的诊断输入或反馈可由集线器20006路由到无菌区内的外科器械显示器，其中外科器械20031的操作者可查看该诊断输入或反馈。例如，适合与外科系统20002一起使用的示例性外科器械在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGE ANDDISPLAY”的美国专利申请公布US 2019-0200844A1号(美国专利申请16/209,385号)的标题“Surgical Instrument Hardware”下有所描述，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
图2A示出了用于对平躺在外科手术室20035中的手术台20024上的患者执行外科手术的外科系统20002的示例。机器人系统20034可在外科手术中用作外科系统20002的一部分。机器人系统20034可包括外科医生的控制台20036、患者侧推车20032(外科机器人)和外科机器人集线器20033。当外科医生通过外科医生的控制台20036观察外科部位时，患者侧推车20032可通过患者体内的微创切口来操纵至少一个可移除地耦接的外科工具20037。外科部位的图像可通过医学成像装置20030获得，该医学成像装置可由患者侧推车20032操纵以定向该成像装置20030。机器人集线器20033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20036显示给外科医生。
其他类型的机器人系统可容易地适于与外科系统20002一起使用。适合与本公开一起使用的机器人系统和外科工具的各种示例在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OFROBOTIC HUB COMMUNICATION,DETECTION,AND CONTROL”的美国专利申请US2019-0201137A1号(美国专利申请16/209,407号)中有所描述，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
由云计算系统20008执行并且适合与本公开一起使用的基于云的分析的各种示例在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OF CLOUD BASED DATA ANALYTICS FOR USE WITHTHE HUB”的美国专利申请公布US2019-0206569 A1号(美国专利申请16/209,403号)中有所描述，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
在各种方面，成像装置20030可包括至少一个图像传感器和一个或多个光学部件。合适的图像传感器可包括但不限于电荷耦接装置(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
成像装置20030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范围的波长作出响应。
不可见光谱(例如，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20030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、胸腔镜和输尿管镜。
成像装置可采用多光谱监测来区分形貌和下层结构。多光谱图像是捕获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获的附加信息。多光谱成像的使用在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGEANDDISPLAY”的美国专利申请公布US2019-0200844 A1号(美国专利申请16/209,385号)的标题“Advanced Imaging Acquisition Module”下更详细地描述，该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20030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装置。
图1所示的可穿戴感测系统20011可包括一个或多个感测系统，例如，如图2A所示的外科医生感测系统20020。外科医生感测系统20020可包括用于监测和检测医护人员(HCP)的一组身体状态和/或一组生理状态的感测系统。HCP通常可以是外科医生或协助外科医生的一个或多个医护人员或其他医疗服务提供者。在一个示例中，感测系统20020可以测量一组生物标志物以监测HCP的心率。在另一个示例中，佩戴在外科医生的手腕上的感测系统20020(例如，手表或腕带)可以使用加速度计来检测手部运动和/或抖动并且确定震颤的幅度和频率。感测系统20020可以将与该组生物标志物相关联的测量数据以及与外科医生的身体状态相关联的数据发送到外科集线器20006以供进一步处理。一个或多个环境感测装置可以向外科集线器20006发送环境信息。例如，环境感测装置可包括用于检测HCP的手/身体位置的相机20021。环境感测装置可包括用于测量手术室中的环境噪声的麦克风20022。其他环境感测装置可包括例如用于测量温度的温度计和用于测量手术室中的环境的湿度的湿度计等装置。单独地或与云计算系统通信的外科集线器20006可以使用外科医生生物标志物测量数据和/或环境感测信息来修改手持式仪器的控制算法或机器人接口的平均延迟，例如，以最小化震颤。在一个示例中，外科医生感测系统20020可以测量与HCP相关联的一个或多个外科医生生物标志物，并且将与外科医生生物标志物相关联的测量数据发送到外科集线器20006。外科医生感测系统20020可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与外科集线器20006通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、BluetoothSmart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Wi-Fi。外科医生生物标志物可包括以下的一种或多种：压力、心率等。来自手术室的环境测量结果可包括与外科医生或患者、外科医生和/或人员移动、外科医生和/或人员注意力水平等相关联的环境噪声水平。
外科集线器20006可以使用与HCP相关联的外科医生生物标志物测量数据来自适应地控制一个或多个外科器械20031。例如，外科集线器20006可向外科器械20031发送控制程序以控制其致动器来限制或补偿疲劳和精细运动技能的使用。外科集线器20006可以基于态势感知和/或关于任务的重要性或关键程度的情境来发送控制程序。当需要控制时，控制程序可以指示器械改变操作以提供更多控制。
图2B示出了患者监测系统20003(例如，受控患者监测系统)的示例。如图2B所示，在受控环境中(例如，在医院恢复室中)的患者可以由多个感测系统(例如，患者感测系统20041)监测。患者感测系统20041(例如，头带)可用于测量脑电图(EEG)，以测量患者大脑的电活动。患者感测系统20042可用于测量患者的各种生物标志物，包括例如心率、VO2水平等。患者感测系统20043(例如，附接到患者皮肤的柔性贴片)可用于通过分析使用微流体通道从皮肤表面捕获的少量汗液来测量汗液乳酸盐和/或钾水平。患者感测系统20044(例如，腕带或手表)可用于使用如本文所述的各种技术来测量血压、心率、心率变异性、VO2水平等。患者感测系统20045(例如，手指上的环)可用于使用如本文所述的各种技术来测量末梢温度、心率、心率变异性、VO2水平等。患者感测系统20041-20045可以使用射频(RF)链路来与外科集线器20006通信。患者感测系统20041-20045可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与外科集线器20006通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、BluetoothSmart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Thread、Wi-Fi等。
感测系统20041-20045可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又可以与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。外科集线器20006还与HID 20046通信。HID20046可以显示与一个或多个患者生物标志物相关联的测量数据。例如，HID 20046可以显示血压、氧饱和度水平、呼吸率等。HID 20046可以为患者或提供关于患者的信息(例如，关于恢复里程碑或并发症的信息)的HCP显示通知。在一个示例中，关于恢复里程碑或并发症的信息可以与患者可能已经经历的外科手术相关联。在一个示例中，HID 20046可以显示用于患者执行活动的指令。例如，HID 20046可以显示吸气和呼气指令。在一个示例中，HID20046可以是感测系统的一部分。
如图2B所示，可以通过一个或多个环境感测系统20015来监测患者和患者周围的环境，这些环境感测系统包括例如麦克风(例如，用于检测与患者相关联或患者周围的环境噪声)、温度/湿度传感器、用于检测患者的呼吸模式的相机等。环境感测系统20015可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。
在一个示例中，患者感测系统20044可从外科集线器20006接收通知信息，用于在显示单元或患者感测系统20044的HID上显示。通知信息可包括关于恢复里程碑的通知或关于并发症的通知，例如，在术后恢复的情况下。在一个示例中，通知信息可包括与通知相关联的可操作的严重程度级别。患者感测系统20044可以向患者显示通知和可操作的严重程度级别。患者感测系统可以使用触觉反馈来警告患者。视觉通知和/或触觉通知可以伴随有提示患者注意在感测系统的显示单元上提供的视觉通知的可听通知。
图2C示出了患者监测系统(例如，非受控患者监测系统20004)的示例。如图2C所示，在非受控环境(例如，患者的住所)中的患者正由多个患者感测系统20041-20045监测。患者感测系统20041-20045可以测量和/或监测与一个或多个患者生物标志物相关联的测量数据。例如，患者感测系统20041(头带)可用于测量脑电图(EEG)。其他患者感测系统20042、20043、20044和20045是监测、测量和/或报告各种患者生物标志物的示例，如图2B所述。患者感测系统20041-20045中的一个或多个患者感测系统可以将与被监测的患者生物标志物相关联的测量数据发送到计算装置20047，该计算装置又可以与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。患者感测系统20041-20045可以使用射频(RF)链路来与计算装置20047(例如，智能电话、平板电脑等)通信。患者感测系统20041-20045可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与计算装置20047通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、Bluetooth Smart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Thread、Wi-Fi等。在一个示例中，患者感测系统20041-20045可以经由无线路由器、无线集线器或无线桥连接到计算装置20047。
计算装置20047可以与作为云计算系统20008的一部分的远程服务器20009通信。在一个示例中，计算装置20047可以经由互联网服务供应商的电缆/FIOS联网节点与远程服务器20009通信。在一个示例中，患者感测系统可以与远程服务器20009直接通信。计算装置20047或感测系统可以使用以下蜂窝协议中的一种或多种蜂窝协议经由蜂窝传输/接收点(TRP)或基站与远程服务器20009通信：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G。
在一个示例中，计算装置20047可以显示与患者生物标志物相关联的信息。例如，计算装置20047可以显示血压、氧饱和度水平、呼吸率等。计算装置20047可以为患者或提供关于患者的信息(例如，关于恢复里程碑或并发症的信息)的HCP显示通知。
在一个示例中，计算装置20047和/或患者感测系统20044可从外科集线器20006接收通知信息，用于在计算装置20047和/或患者感测系统20044的显示单元上显示。通知信息可包括关于恢复里程碑的通知或关于并发症的通知，例如，在术后恢复的情况下。通知信息还可包括与通知相关联的可操作的严重程度级别。计算装置20047和/或感测系统20044可以向患者显示通知和可操作的严重程度级别。患者感测系统还可以使用触觉反馈来警告患者。视觉通知和/或触觉通知可以伴随有提示患者注意在感测系统的显示单元上提供的视觉通知的可听通知。
图3示出了示例性外科医生监测系统20002，其具有与可穿戴感测系统20011、环境感测系统20015、人机界面系统20012、机器人系统20013和智能仪器20014配对的外科集线器20006。集线器20006包括显示器20048、成像模块20049、发生器模块20050、通信模块20056、处理器模块20057、存储阵列20058和手术室标测模块20059。在某些方面，如图3所示，集线器20006还包括排烟模块20054和/或抽吸/冲洗模块20055。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/或冲洗组织相关联。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20060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中的外科集线器20006，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20006包括集线器壳体20060和可滑动地容纳在集线器壳体20060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部件，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、被构造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部件、以及从远程外科部位延伸至排烟部件的流体管线。在一个方面，流体管线可以是第一流体管线，并且第二流体管线可从远程外科部位延伸至可滑动地容纳在集线器壳体20060中的抽吸和冲洗模块20055。在一个方面，集线器壳体20060可包括流体接口。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20060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20060的优点之一是使得能够快速地移除和/或更换各种模块。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构造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，其被构造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。参考图3，本公开的各方面被呈现为集线器模块化壳体20060，其允许发生器模块20050、排烟模块20054和抽吸/冲洗模块20055的模块化集成。集线器模块化壳体20060还有利于模块20059、20054、20055之间的交互式通信。发生器模块20050可为具有集成的单极部件、双极部件和超声部件的发生器模块20050，这些部件被支撑在可滑动地可插入集线器模块化壳体20060中的单个外壳单元中。发生器模块20050可被配置成能够连接到单极装置20051、双极装置20052和超声装置20053。另选地，发生器模块20050可包括通过集线器模块化壳体20060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20060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20060中的发生器之间的交互式通信，使得发生器将充当单个发生器。
图4示出了根据本公开的至少一个方面的具有一组通信集线器的外科数据网络，该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、患者恢复室或医疗设施中专门为外科操作配备的房间中的一组感测系统、环境感测系统和一组其他模块化装置连接到云。
如图4所示，外科集线器系统20060可包括模块化通信集线器20065，其被配置成能够将位于医疗设施中的模块化装置连接到基于云的系统(例如，云计算系统20064，其可包括耦接到远程存储装置20068的远程服务器20067)。模块化通信集线器20065和装置可以连接在医疗设施中专门为外科操作配备的房间中。在一个方面，模块化通信集线器20065可包括与网络路由器20066通信的网络集线器20061和/或网络交换机20062。模块化通信集线器20065可耦接到本地计算机系统20063以提供本地计算机处理和数据操纵。与外科集线器系统20060相关联的外科数据网络可被配置为无源的、智能的或交换式的。无源外科数据网络充当数据的管道，从而使得其能够从一个装置(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部，以使得能够监测通过外科数据网络的流量并配置网络集线器20061或网络交换机20062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。交换中枢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20065。网络集线器20061和/或网络交换机20062可耦接到网络路由器20066以将装置1a-1n连接至云计算系统20064或本地计算机系统20063。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20063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20062。网络交换机20062可耦接到网络集线器20061和/或网络路由器20066以将装置2a-2m连接至云20064。与装置2a-2m相关联的数据可经由网络路由器20066传输到云计算系统20064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20063以用于本地数据处理和操纵。
可穿戴感测系统20011可包括一个或多个感测系统20069。感测系统20069可包括外科医生感测系统和/或患者感测系统。一个或多个感测系统20069可以直接经由网络路由器20066之一或经由与网络路由器20066通信的网络集线器20061或网络交换机20062与外科集线器系统20060的计算机系统20063或云服务器20067通信。
感测系统20069可以耦接到网络路由器20066以将感测系统20069连接到本地计算机系统20063和/或云计算系统20064。与感测系统20069相关联的数据可经由网络路由器20066传输到云计算系统20064以用于数据处理和操纵。与感测系统20069相关联的数据也可被传输至本地计算机系统20063以用于本地数据处理和操纵。
如图4所示，可通过将多个网络集线器20061和/或多个网络交换机20062与多个网络路由器20066互连来扩展外科集线器系统20060。模块化通信集线器20065可包含在模块化控制塔中，该模块化控制塔被配置成能够容纳多个装置1a-1n/2a-2m。本地计算机系统20063也可包含在模块化控制塔中。模块化通信集线器20065可连接到显示器20068以显示例如在外科手术期间由装置1a-1n/2a-2m中的一些装置获得的图像。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、耦接到基于能量的外科装置的发生器模块、排烟模块、抽吸/冲洗模块、通信模块、处理器模块、存储阵列、连接到显示器的外科装置和/或可连接到外科数据网络的模块化通信集线器20065的其他模块化装置中的非接触传感器模块。
在一个方面，图4所示的外科集线器系统20060可包括将装置1a-1n/2a-2m或感测系统20069连接到云基础系统20064的网络集线器、网络交换机和网络路由器的组合。耦接到网络集线器20061或网络交换机20062的装置1a-1n/2a-2m或感测系统20069中的一者或多者可以实时收集数据或测量数据，并将该数据传输到云计算机以进行数据处理和操作。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“因特网”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(例如服务器、存储装置和应用程序)递送至位于外科示教室(例如，固定、移动、临时或现场手术室或空间)中的模块化通信集线器20065和/或计算机系统20063以及通过互联网连接至模块化通信集线器20065和/或计算机系统20063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。云计算服务可以基于由智能外科器械、机器人、感测系统和位于手术室中的其他计算机化装置所收集的数据来执行大量计算。集线器硬件使得多个装置、感测系统和/或连接能够连接到与云计算资源和存储装置通信的计算机。
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，外科数据网络可提供改善的外科结果，减小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，诸如疾病的效应，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。这可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获的图像)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)可被传输到云计算系统20064或本地计算机系统20063或这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。
对由感测系统20069所收集的测量数据应用云计算机数据处理技术，外科数据网络可提供改善的外科结果、改进的恢复结果、减小的成本和改善的患者满意度。感测系统20069中的至少一些感测系统可用于评估对患者进行手术的外科医生或正准备进行外科手术的患者或在外科手术之后恢复的患者的生理状况。基于云的计算系统20064可用于实时监测与外科医生或患者相关联的生物标志物，并且可用于至少基于在外科手术之前收集的测量数据来生成外科计划，在外科手术期间向外科器械提供控制信号，在手术后期间向患者通知并发症。
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20065，这取决于装置1a-1n至网络集线器20061的配置。在一个方面，网络集线器20061可被实现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。该网络集线器可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20061可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20061可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中的仅一个装置可一次通过网络集线器20061发送数据。网络集线器20061可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向云计算系统20064的远程服务器20067广播所有网络数据的路由表或智能。网络集线器20061可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能带来安全风险并导致瓶颈。
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20062。网络交换机20062在OSI模型的数据链路层中工作。网络交换机20062可以是用于将位于同一手术室中的装置2a-2m连接到网络的多点传送装置。网络交换机20062可以帧的形式向网络路由器20066发送数据并且可以全双工模式工作。多个装置2a-2m可通过网络交换机20062同时发送数据。网络交换机20062存储并使用装置2a-2m的MAC地址来传输数据。
网络集线器20061和/或网络交换机20062可耦接到网络路由器20066以连接到云计算系统20064。网络路由器20066在OSI模型的网络层中工作。网络路由器20066产生用于将从网络集线器20061和/或网络交换机20062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和可穿戴感测系统20011中的任一者或所有收集的数据。可采用网络路由器20066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20066可以包的形式向云计算系统20064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20066可使用IP地址来传输数据。
在一个示例中，网络集线器20061可被实现为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20061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。
在示例中，手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069可经由蓝牙无线技术标准与模块化通信集线器20065通信，以用于在短距离(使用ISM频带中的2.4GHz至2.485GHz的短波长UHF无线电波)从固定装置和移动装置交换数据以及构建个人局域网(PAN)。手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069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20065通信，包括但不限于Bluetooth、Low-Energy Bluetooth、近场通信(NFC)、Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、新空口(NR)、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和以上的任何其他无线和有线协议。计算模块可包括多个通信模块。例如，第一通信模块可以专用于较短距离的无线通信，例如Wi-Fi和Bluetooth Low-Energy Bluetooth、Bluetooth Smart，而第二通信模块可以专门用于较长距离的无线通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA等。
模块化通信集线器20065可用作手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069中的一者或多者的中央连接，并且可以处理被称为帧的数据类型。帧可携带由装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069生成的数据。当模块化通信集线器20065接收到帧时，帧可以被放大和/或发送到网络路由器20066，该网络路由器可以通过使用多个无线或有线通信标准或协议将数据传输到云计算系统20064或本地计算机系统20063，如本文所述。
模块化通信集线器20065可用作独立装置或连接到兼容的网络集线器20061和网络交换机20062以形成更大的网络。模块化通信集线器20065通常可易于安装、配置和维护，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5示出了计算机实现的交互式外科系统20070，其可以是外科医生监测系统20002的一部分。计算机实现的交互式外科系统20070在许多方面类似于由外科医生感测系统20002。例如，由计算机实现的交互式外科系统20070可包括在许多方面类似于外科医生监测系统20002的一个或多个外科子系统20072。每个外科子系统20072包括与可包括远程服务器20077和远程存储装置20078的云计算系统20064通信的至少一个外科集线器20076。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统20070可包括模块化控制塔20085，其连接到多个手术室装置，例如位于手术室中的感测系统(例如，外科医生感测系统20002和/或患者感测系统20003)、智能外科器械、机器人和其他计算机化装置。如图6A所示，模块化控制塔20085可包括耦接到本地计算系统20063的模块化通信集线器20065。
如图5的示例中所示，模块化控制塔20085可耦接到成像模块20088(该成像模块可耦接到内窥镜20087)、可耦接到能量装置20089的发生器模块20090、排烟器模块20091、抽吸/冲洗模块20092、通信模块20097、处理器模块20093、存储阵列20094、任选地分别耦接到显示器20086和20084的智能装置/器械20095和非接触传感器模块20096。模块化控制塔20085还可以与一个或多个感测系统20069和环境感测系统20015通信。感测系统20069可直接经由路由器或经由通信模块20097连接到模块化控制塔20085。手术室装置可经由模块化控制塔20085耦接到云计算资源和数据存储装置。机器人外科集线器20082也可连接到模块化控制塔20085和云计算资源。装置/器械20095或20084、人机界面系统20080等可经由有线或无线通信标准或协议耦接到模块化控制塔20085，如本文所述。人机界面系统20080可包括显示子系统和通知子系统。模块化控制塔20085可耦接到集线器显示器20081(例如，监测器、屏幕)以显示和叠加从成像模块20088、装置/器械显示器20086和/或其他人机界面系统20080接收的图像。集线器显示器20081还可结合图像和叠加图像来显示从连接到模块化控制塔20085的装置接收的数据。
图6A示出了包括耦接到模块化控制塔20085的多个模块的外科集线器20076。如图6A所示，外科集线器20076可连接到发生器模块20090、排烟器模块20091、抽吸/冲洗模块20092和通信模块20097。模块化控制塔20085可包括模块化通信集线器20065(例如，网络连接装置)和计算机系统20063，以提供例如与感测系统的本地无线连接、本地处理、并发症监测、可视化和成像。如图6A所示，模块化通信集线器20065可以以配置(例如，分层配置)连接以扩展模块(装置)数量和感测系统20069的数量，这些模块和感测系统可以连接到模块化通信集线器20065并且将与模块相关联的数据和/或与感测系统20069相关联的测量数据传输到计算机系统20063、云计算资源或两者。如图6A所示，模块化通信集线器20065中的网络集线器/交换机20061/20062中的每一者可包括三个下游端口和一个上游端口。上游网络集线器/交换机可连接至处理器20102以提供与云计算资源和本地显示器20108的通信连接。模块化通信集线器20065中的网络/集线器交换机20061/20062中的至少一者可以具有至少一个无线接口，以提供感测系统20069和/或装置20095与云计算系统20064之间的通信连接。与云计算系统20064的通信可通过有线或无线通信信道进行。
外科集线器20076可采用非接触传感器模块20096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手术室的标测图。基于超声的非接触传感器模块可通过发射一阵超声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日提交的名称为“IINTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列62/611,341号中的标题“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可通过发射激光脉冲、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，以确定手术室的大小并调整蓝牙配对距离限制。
计算机系统20063可包括处理器20102和网络接口20100。处理器20102可经由系统总线耦接到通信模块20103、存储装置20104、存储器20105、非易失性存储器20106和输入/输出(I/O)接口20107。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)、外围部件互连件(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)或任何其他外围总线。
处理器20102可为任何单核或多核处理器，诸如由Texas Instruments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的单循环闪存或其他非易失性存储器(高达40MHz)的片上存储器、用于改善40MHz以上的执行的预取缓冲器、32KB单循环序列随机存取存储器(SRAM)、装载有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。
在一个示例中，处理器20102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Texas Instruments生产，商品名为HerculesARM 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，同时递送可定标的执行、连接性和存储器选项。
系统存储器可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(DDR SDRAM)増强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机系统20063还可包括可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机存储介质，诸如磁盘存储装置。磁盘存储器可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他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20063可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。此类软件可包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统可用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序可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现。
用户可通过耦接到I/O接口20107的输入装置将命令或信息输入到计算机系统20063中。输入装置可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、扫描器、电视调谐器卡、数字相机、数字摄像机、web相机等。这些和其他输入装置经由(一个或多个)接口端口通过系统总线连接到处理器20102。(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20063提供输入并将信息从计算机系统20063输出到输出装置。提供了输出适配器来说明在其他输出装置中可存在可能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可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，其他装置或装置诸如(一个或多个)远程计算机的系统可提供输入能力和输出能力两者。
计算机系统20063可使用与一个或多个远程计算机(例如云计算机)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、对等装置或其他公共网络节点等，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)远程计算机可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。网络接口可涵盖通信网络诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)。LAN技术可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技术可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)。
在各种示例中，图4、图6A和图6B的计算机系统20063、成像模块20088和/或人机界面系统20080和/或图5和图6A的处理器模块20093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。
通信连接可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20063内进行示例性澄清，但其也可位于计算机系统20063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可包括内部和外部技术，例如调制解调器，包括常规的电话级调制解调器、电缆调制解调器、光纤调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。在一些示例中，还可以使用RF接口来提供网络接口。
图6B示出了可穿戴监测系统(例如，受控患者监测系统)的示例。受控患者监测系统可以是当患者在医疗设施时用于监测一组患者生物标志物的感测系统。受控患者监测系统可被部署用于当患者正准备外科手术时的术前患者监测、当患者正进行手术时的术中监测或例如当患者正在恢复时的术后监测等。如图6B所示，受控患者监测系统可包括外科集线器系统20076，其可包括模块化通信集线器20065的一个或多个路由器20066和计算机系统20063。路由器20065可包括无线路由器、有线交换机、有线路由器、有线或无线联网集线器等。在一个示例中，路由器20065可以是基础设施的一部分。计算系统20063可以提供用于监测与患者或外科医生相关联的各种生物标志物的本地处理，以及向患者和/或医护人员(HCP)指示满足里程碑(例如，恢复里程碑)或检测到并发症的通知机制。外科集线器系统20076的计算系统20063还可以用于生成与通知(例如，已经检测到并发症的通知)相关联的严重程度级别。
图4、图6B的计算系统20063、图6C的计算装置20200、图7B、图7C或图7D的集线器/计算装置20243可以是外科计算系统或集线器装置、膝上型电脑、平板计算机、智能电话等。
如图6B所示，一组感测系统20069和/或环境感测系统20015(如图2A所述)可以经由路由器20065连接到外科集线器系统20076。路由器20065还可以提供感测系统20069和云计算系统20064之间的直接通信连接，例如，不涉及外科集线器系统20076的本地计算机系统20063。从外科集线器系统20076到云20064的通信可以通过有线或无线通信信道进行。
如图6B所示，计算机系统20063可包括处理器20102和网络接口20100。处理器20102可经由系统总线耦接到射频(RF)接口或通信模块20103、存储装置20104、存储器20105、非易失性存储器20106和输入/输出接口20107，如图6A所述。计算机系统20063可以与本地显示单元20108连接。在一些示例中，显示单元20108可以由HID代替。关于计算机系统的硬件和软件部件的细节在图6A中提供。
如图6B所示，感测系统20069可包括处理器20110。处理器20110可经由系统总线耦接到射频(RF)接口20114、存储装置20113、存储器(例如，非易失性存储器)20112和I/O接口20111。系统总线可以是多种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或本地总线，如本文所述。处理器20110可以是如本文中所述的任何单核或多核处理器。
应当理解，感测系统20069可包括充当感测系统用户和在合适的操作环境中描述的计算机资源之间的中介的软件。此类软件可包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统可用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序可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现。
感测系统20069可以连接到人机界面系统20115。人机界面系统20115可以是触摸屏显示器。人机界面系统20115可包括人机界面显示器，其用于显示与外科医生生物标志物和/或患者生物标志物相关联的信息，显示患者或外科医生的用户动作的提示，或向患者或外科医生显示指示关于恢复里程碑或并发症的信息的通知。人机界面系统20115可用于接收来自患者或外科医生的输入。其他人机界面系统可经由I/O接口20111连接到感测系统20069。例如，人机界面装置20115可包括用于提供触觉反馈的装置，作为用于提示用户注意可以在显示单元上显示的通知的机制。
感测系统20069可以使用与一个或多个远程计算机(例如云计算机)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、对等装置或其他公共网络节点等，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。远程计算机可通过网络接口在逻辑上连接到计算机系统。网络接口可涵盖通信网络，例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或移动网络。LAN技术可包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE802.3、令牌环/IEEE 802.5、Wi-Fi/IEEE 802.11等。WAN技术可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)。移动网络可包括基于以下移动通信协议中的一种或多种移动通信协议的通信链路：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G等。
图6C示出了例如当患者远离医疗设施时的示例性非受控患者监测系统。非受控患者监测系统可用于当患者正准备进行外科手术但远离医疗设施时的术前患者监测或者用于例如当患者正从医疗设施得到恢复服务时的术后监测。
如图6C所示，一个或多个感测系统20069与计算装置20200(例如，个人计算机、膝上型电脑、平板电脑或智能电话)通信。计算系统20200可以提供用于监测与患者相关联的各种生物标志物的处理、指示满足里程碑(例如，恢复里程碑)或检测到并发症的通知机制。计算系统20200还可以为感测系统的用户提供要遵循的指令。感测系统20069与计算装置20200之间的通信可以使用如本文所述的无线协议直接建立或经由无线路由器/集线器20211建立。
如图6C所示，感测系统20069可以经由路由器20211连接到计算装置20200。路由器20211可包括无线路由器、有线交换机、有线路由器、有线或无线联网集线器等。例如，路由器20211可以在感测系统20069与云服务器20064之间提供直接通信连接，而不涉及本地计算装置20200。计算装置20200可以与云服务器20064通信。例如，计算装置20200可以通过有线或无线通信信道与云20064通信。在一个示例中，感测系统20069可直接通过蜂窝网络(例如，经由蜂窝基站20210)与云通信。
如图6C所示，计算装置20200可包括处理器20203和网络或RF接口20201。处理器20203可经由系统总线耦接到存储装置20202、存储器20212、非易失性存储器20213和输入/输出接口20204，如图6A和图6B所述。关于计算机系统的硬件和软件部件的细节在图6A中提供。计算装置20200可包括一组传感器，例如，传感器#1 20205、传感器#2 20206直到传感器#n 20207。这些传感器可以是计算装置20200的一部分并且可以用于测量与患者相关联的一个或多个属性。属性可以提供关于由感测系统20069中的一个感测系统执行的生物标志物测量的情境。例如，传感器#1可以是加速度计，其可用于测量加速力以便感测与患者相关联的移动或振动。在一个示例中，传感器20205至20207可包括压力传感器、高度计、温度计、激光雷达等中的一者或多者。
如图6B所示，感测系统20069可包括处理器、射频接口、存储装置、存储器或非易失性存储器以及经由系统总线的输入/输出接口，如图6A所述。感测系统可包括传感器单元以及处理和通信单元，如图7B至图7D所述。系统总线可以是多种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或本地总线，如本文所述。处理器可以是如本文中所述的任何单核或多核处理器。
感测系统20069可以与人机界面系统20215通信。人机界面系统20215可以是触摸屏显示器。人机界面系统20215可用于显示与患者生物标志物相关联的信息，显示患者的用户动作的提示，或向患者显示指示关于恢复里程碑或并发症的信息的通知。人机界面系统20215可用于接收来自患者的输入。其他人机界面系统可经由I/O接口连接到感测系统20069。例如，人机界面系统可包括用于提供触觉反馈的装置，作为用于提示用户注意可以在显示单元上显示的通知的机制。感测系统20069可以使用与一个或多个远程计算机(例如云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作，如图6B所述。
图7A示出了根据本公开的一个或多个方面的外科器械或工具的控制系统20220的逻辑图。外科器械或外科工具可以是可配置的。外科器械可包括专用于即将进行的手术的外科固定装置，例如成像装置、外科缝合器、能量装置、内镜切割器装置等。例如，外科器械可包括动力缝合器、动力缝合器发生器、能量装置、前置能量装置、前置能量钳口装置、内镜切割器夹钳、能量装置发生器、手术室成像系统、排烟器、抽吸-冲洗装置、充气系统等中的任一种。系统20220可包括控制电路。控制电路可包括微控制器20221，该微控制器包括处理器20222和存储器20223。例如，传感器20225、20226、20227中的一者或多者向处理器20222提供实时反馈。由马达驱动器20229驱动的马达20230可操作地耦接纵向可移动位移构件以驱动I形梁刀元件。跟踪系统20228可被配置成能够确定纵向可移动的位移构件的位置。可将位置信息提供给处理器20222，该处理器可被编程或配置成能够确定纵向可移动的驱动构件的位置以及击发构件、击发杆和I形梁刀元件的位置。附加马达可设置在工具驱动器接口处，以控制I形梁击发、闭合管行进、轴旋转和关节运动。显示器20224可显示器械的多种操作条件并且可包括用于数据输入的触摸屏功能。显示在显示器20224上的信息可叠加有经由内窥镜式成像模块获取的图像。
在一个方面，微处理器20221可为任何单核或多核处理器，诸如已知的由TexasInstruments生产的商品名为ARM Cortex的那些。在一个方面，微控制器20221可为购自例如Texas Instruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存存储器或其他非易失性存储器(高达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SRAM、装载有软件的内部ROM、2KB EEPROM、一个或多个PWM模块、一个或多个QEI模拟和/或具有12个模拟输入信道的一个或多个12位ADC，其细节可见于产品数据表。
在一个方面，微控制器20221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)，已知其同样由Texas Instruments生产，商品名为HerculesARM 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，同时递送可定标的执行、连接性和存储器选项。
可对微控制器20221进行编程以执行各种功能，诸如对刀和关节运动系统的速度和位置的精确控制。在一个方面，微控制器20221可包括处理器20222和存储器20223。电动马达20230可为有刷直流(DC)马达，其具有齿轮箱以及至关节运动或刀系统的机械链路。在一个方面，马达驱动器20229可为可购自Allegro Microsystems,Inc.的A3941。其他马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228中。绝对定位系统的详细描述在2017年10月19日公布的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING ASURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请公布2017/0296213号中有所描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
微控制器20221可被编程为提供对位移构件和关节运动系统的速度和位置的精确控制。微控制器20221可被配置成能够计算微控制器20221的软件中的响应。可将计算的响应与实际系统的所测量响应进行比较，以获得“观察到的”响应，其用于实际反馈决定。观察到的响应可为有利的调谐值，该值使所模拟响应的平滑连续性质与所测量响应均衡，这可检测对系统的外部影响。
在一些方面，马达20230可由马达驱动器20229控制并可被外科器械或工具的击发系统采用。在各种形式中，马达20230可为具有约25,000RPM的最大旋转速度的有刷DC驱动马达。在一些示例中，马达20230可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达或任何其他合适的电动马达。马达驱动器20229可包括例如包括场效应晶体管(FET)的H桥驱动器。马达20230可通过可释放地安装到柄部组件或工具外壳的功率组件来提供动力，以用于向外科器械或工具供应控制动力。功率组件可包括电池，该电池可包括串联连接的、可用作功率源以为外科器械或工具提供功率的多个电池单元。在某些情况下，功率组件的电池单元可以是可替换的和/或可再充电的。在至少一个示例中，电池单元可为锂离子电池，其可耦接到功率组件并且可与功率组件分离。
马达驱动器20229可为可购自Allegro Microsystems,Inc.的A3941。A3941可为全桥控制器，其用于与针对电感负载(诸如有刷DC马达)特别设计的外部N信道功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)一起使用。驱动器20229可包括独特的电荷泵调整器，其可为低至7V的电池电压提供完整的(>10V)栅极驱动并且可允许A3941在低至5.5V的减小的栅极驱动下操作。可采用自举电容器来提供N信道MOSFET所需的上述电池供电电压。高边驱动装置的内部电荷泵可允许直流(100％占空比)操作。可使用二极管或同步整流在快衰减模式或慢衰减模式下驱动全桥。在慢衰减模式下，电流再循环可穿过高边FET或低边FET。可通过电阻器可调式空载时间保护功率FET不被击穿。综合诊断提供欠压、过热和功率桥故障的指示，并且可被配置成能够在大多数短路条件下保护功率MOSFET。其他马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228中。
跟踪系统20228可包括根据本公开的一个方面的包括位置传感器20225的受控马达驱动电路布置方式。用于绝对定位系统的位置传感器20225可提供对应于位移构件的位置的独特位置信号。在一些示例中，位移构件可表示纵向可运动的驱动构件，其包括用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合的驱动齿的齿条。在一些示例中，位移构件可表示击发构件，该击发构件可被适配和配置成能够包括驱动齿的齿条。在一些示例中，位移构件可表示击发杆或I形梁，它们中的每一者均可被适配和配置成能够包括驱动齿的齿条。因此，如本文所用，术语位移构件可通常用于指外科器械或工具的任何可运动的构件诸如驱动构件、击发构件、击发杆、I形梁或可进行移位的任何元件。在一个方面，可纵向运动的驱动构件可耦接到击发构件、击发杆和I形梁。因此，绝对定位系统实际上可通过跟踪可纵向运动的驱动构件的线性位移来跟踪I形梁的线性位移。在各种方面，位移构件可耦接到适于测量线性位移的任何位置传感器20225。因此，可纵向运动的驱动构件、击发构件、击发杆或I形梁或它们的组合可耦接到任何合适的线性位移传感器。线性位移传感器可包括接触式位移传感器或非接触式位移传感器。线性位移传感器可包括线性可变差动变压器(LVDT)、差动可变磁阻换能器(DVRT)、滑动电位计、包括可移动磁体和一系列线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括固定磁体和一系列可移动的线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括可移动光源和一系列线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统、包括固定光源和一系列可移动的线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统或它们的任何组合。
电动马达20230可包括可操作地与齿轮组件交接的可旋转轴，该齿轮组件与一组驱动齿或驱动齿的齿条啮合安装在位移构件上。传感器元件可以可操作地耦接到齿轮组件，使得位置传感器20225元件的单次旋转对应于位移构件的某些线性纵向平移。传动装置和传感器的布置方式可经由齿条和小齿轮布置方式连接至线性致动器，或者经由直齿齿轮或其他连接连接至旋转致动器。功率源可为绝对定位系统供应功率，并且输出指示器可显示绝对定位系统的输出。位移构件可表示纵向可运动驱动构件，该纵向可运动驱动构件包括形成于其上的驱动齿的齿条，以用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合。位移构件可表示可纵向运动的击发构件、击发杆、I形梁或它们的组合。
与位置传感器20225相关联的传感器元件的单次旋转可等同于位移构件的纵向线性位移d1，其中d1为在耦接到位移构件的传感器元件的单次旋转之后位移构件从点“a”移动到点“b”的纵向线性距离。可经由齿轮减速连接传感器布置方式，该齿轮减速使得位置传感器20225针对位移构件的全行程仅完成一次或多次旋转。位置传感器20225可针对位移构件的全行程完成多次旋转。
可单独或结合齿轮减速采用一系列开关(其中，n为大于一的整数)来为位置传感器20225的多于一次旋转提供独特位置信号。开关的状态可被馈送回微控制器20221，该微控制器应用逻辑来确定对应于位移构件的纵向线性位移d1+d2+……dn的独特位置信号。位置传感器20225的输出被提供给微控制器20221。该传感器布置方式的位置传感器20225可包括磁性传感器、模拟旋转传感器(如电位计)或模拟霍尔效应元件的阵列，其输出位置信号或值的独特组合。
位置传感器20225可包括任何数量的磁感测元件，诸如例如根据它们是测量总磁场还是测量磁场的矢量分量来分类的磁性传感器。用于产生上述两种类型磁性传感器的技术可涵盖物理学和电子学的多个方面。用于磁场感测的技术可包括探查线圈、磁通门、光泵、核旋、超导量子干涉仪(SQUID)、霍尔效应、各向异性磁电阻、巨磁电阻、磁性隧道结、巨磁阻抗、磁致伸缩/压电复合材料、磁敏二极管、磁敏晶体管、光纤、磁光，以及基于微机电系统的磁性传感器等等。
在一个方面，用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228的位置传感器20225可包括磁性旋转绝对定位系统。位置传感器20225可被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器，其可购自Austria Microsystems,AG。位置传感器20225与微控制器20221接口以提供绝对定位系统。位置传感器20225可为低电压和低功率部件，并且可包括可位于磁体上方的位置传感器20225的区域中的四个霍尔效应元件。在芯片上还可提供高分辨率ADC和智能功率管理控制器。可提供坐标旋转数字计算机(CORDIC)处理器(也称为逐位法和Volder算法)以执行简单有效的算法来计算双曲线函数和三角函数，其仅需要加法、减法、位移位和表格查找操作。角位置、报警位和磁场信息可通过标准串行通信接口(诸如串行外围接口(SPI)接口)被传输到微控制器20221。位置传感器20225可提供12或14位分辨率。位置传感器20225可为以小QFN 16引脚4x4x0.85mm封装提供的AS5055芯片。
包括绝对定位系统的跟踪系统20228可包括和/或被编程以实现反馈控制器，诸如PID、状态反馈和自适应控制器。功率源将来自反馈控制器的信号转换为对系统的物理输入：在这种情况下为电压。其他示例包括电压、电流和力的PWM。除了由位置传感器20225所测量的位置之外，可提供其他传感器来测量物理系统的物理参数。在一些方面，一个或多个其他传感器可包括传感器布置方式，诸如在2016年5月24日发布的名称为“STAPLECARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利9,345,481号中所述的那些，该专利全文以引用方式并入本文；2014年9月18日公布的名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUETHICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布2014/0263552号，该专利全文以引用方式并入本文；以及2017年6月20日提交的名称为“TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OFMOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请序列15/628,175号，该专利申请全文以引用方式并入本文。在数字信号处理系统中，绝对定位系统耦接到数字数据采集系统，其中绝对定位系统的输出将具有有限分辨率和采样频率。绝对定位系统可包括比较和组合电路，以使用算法(诸如加权平均和理论控制环路)将计算响应与测量响应进行组合，该算法驱动计算响应朝向所测量的响应。物理系统的计算响应可将特性如质量、惯性、粘性摩擦、电感电阻考虑在内，以通过得知输入来预测物理系统的状态和输出。
因此，绝对定位系统在器械上电时可提供位移构件的绝对位置，并且不使位移构件回缩或推进至如常规旋转编码器可需要的复位(清零或本位)位置，这些编码器仅对马达20230采取的向前或向后的步数进行计数以推断装置致动器、驱动棒、刀等等的位置。
传感器20226(诸如，例如应变仪或微应变仪)可被配置成能够测量端部执行器的一个或多个参数，诸如例如在夹持操作期间施加在砧座上的应变的幅值，该幅值可指示施加到砧座的闭合力。可将测得的应变转换成数字信号并提供给处理器20222。另选地或除了传感器20226之外，传感器20227(诸如负载传感器)可以测量由闭合驱动系统施加到砧座的闭合力。传感器20227诸如负载传感器可以测量在外科器械或工具的击发行程中施加到I形梁的击发力。I形梁被配置成能够接合楔形滑动件，该楔形滑动件被配置成能够使钉驱动器向上凸轮运动以将钉推出以与砧座变形接触。I形梁还可包括锋利切割刃，当通过击发杆向远侧推进I形梁时，该切割刃可用于切断组织。另选地，可以采用电流传感器20231来测量由马达20230汲取的电流。例如，推进击发构件所需的力可对应于由马达20230汲取的电流。可将测得的力转换成数字信号并提供给处理器20222。
在一种形式中，应变仪传感器20226可用于测量由端部执行器施加到组织的力。应变计可耦接到端部执行器以测量被端部执行器处理的组织上的力。用于测量施加到由端部执行器抓握的组织的力的系统可包括应变仪传感器20226，诸如例如微应变仪，其可被配置成能够测量例如端部执行器的一个或多个参数。在一个方面，应变仪传感器20226可测量在夹持操作期间施加到端部执行器的钳口构件上的应变的幅值或量值，这可指示组织压缩。可将测得的应变转换成数字信号并将其提供给微控制器20221的处理器20222。负载传感器20227可测量用于操作刀元件例如以切割被捕获在砧座和钉仓之间的组织的力。可采用磁场传感器来测量捕获的组织的厚度。磁场传感器的测量值也可被转换成数字信号并提供给处理器20222。
微控制器20221可使用分别由传感器20226、20227测量的组织压缩、组织厚度和/或闭合端部执行器所需的力的测量值来表征击发构件的选定位置和/或击发构件的速度的对应值。在一种情况下，存储器20223可存储可由微控制器20221在评估中所采用的技术、公式和/或查找表。
外科器械或工具的控制系统20220还可包括有线或无线通信电路以与模块化通信集线器20065通信，如图5和图6A所示。
图7B示出了示例性感测系统20069。感测系统可以是外科医生感测系统或患者感测系统。感测系统20069可包括与数据处理和通信单元20236通信的传感器单元20235和人机界面系统20242。数据处理和通信单元20236可包括模数转换器20237、数据处理单元20238、存储单元20239和输入/输出接口20241、收发器20240。感测系统20069可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又与云计算系统20244通信。云计算系统20244可包括云存储系统20078和一个或多个云服务器20077。
传感器单元20235可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器。生物标志物可包括例如血pH、水合状态、氧饱和度、核心体温、心率、心率变异性、出汗率、皮肤电导、血压、光暴露、环境温度、呼吸率、咳嗽和打喷嚏、胃肠动力、胃肠道成像、组织灌注压、呼吸道中的细菌、酒精消耗、乳酸盐(汗液)、末梢温度、积极性和乐观、肾上腺素(汗液)、皮质醇(汗液)、水肿、真菌毒素、最大VO2、术前疼痛、空气中的化学物、循环肿瘤细胞、压力和焦虑、意识模糊和谵妄、身体活动、自主神经张力、昼夜节律、月经周期、睡眠等。可以使用一个或多个传感器来测量这些生物标志物，例如，光传感器(例如，光电二极管、光敏电阻器)、机械传感器(例如，运动传感器)、声学传感器、电传感器、电化学传感器、热电传感器、红外线传感器等。这些传感器可以使用以下感测技术中的一种或多种来测量如本文所述的生物标志物：光电容积脉搏波描记法、心电描记术、脑电描记术、比色法、阻抗描记术、电位测定法、电流测定法等。
如图7B所示，传感器单元20235中的传感器可以测量与待测量的生物标志物相关联的生理信号(例如，电压、电流、PPG信号等)。待测量的生理信号可取决于所使用的感测技术，如本文所述。感测系统20069的传感器单元20235可以与数据处理和通信单元20236通信。在一个示例中，传感器单元20235可以使用无线接口与数据处理和通信单元20236通信。数据处理和通信单元20236可包括模数转换器(ADC)20237、数据处理单元20238、存储装置20239、I/O接口20241和RF收发器20240。数据处理单元20238可包括处理器和存储器单元。
传感器单元20235可以将所测量的生理信号发射到数据处理和通信单元20236的ADC 20237。在一个示例中，所测量的生理信号可以在被发送到ADC之前通过一个或多个滤波器(例如，RC低通滤波器)。ADC可以将所测量的生理信号转换为与生物标志物相关联的测量数据。ADC可以将测量数据传递到数据处理单元20238进行处理。在一个示例中，数据处理单元20238可以将与生物标志物相关联的测量数据发送到外科集线器或计算装置20243，其又可以将测量数据发送到云计算系统20244进行进一步处理。数据处理单元可以使用无线协议中的一种无线协议将测量数据发送到外科集线器或计算装置20243，如本文所述。在一个示例中，数据处理单元20238可以首先处理从传感器单元接收的原始测量数据，并且将已处理的测量数据发送到外科集线器或计算装置20243。
在一个示例中，感测系统20069的数据处理和通信单元20236可从外科集线器、计算装置20243或者直接从云计算系统20244的云服务器20077接收与生物标志物相关联的阈值，以用于监测。数据处理单元20236可以将与待监测的生物标志物相关联的测量数据与从外科集线器、计算装置20243或云服务器20077接收的对应阈值进行比较。数据处理和通信单元20236可以向HID 20242发送通知消息，指示测量数据值已经超过阈值。通知消息可包括与所监测的生物标志物相关联的测量数据。数据处理和计算单元20236可以使用以下RF协议中的一种RF协议经由传输向外科集线器或计算装置20243发送通知：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、Bluetooth Smart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Wi-Fi。数据处理单元20238可以使用以下蜂窝协议中的一种或多种蜂窝协议经由到蜂窝传输/接收点(TRP)或基站的传输将通知(例如，针对HCP的通知)直接发送到云服务器：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G。在一个示例中，感测单元可以经由路由器与集线器/计算装置通信，如图6A至图6C所述。
图7C示出了示例性感测系统20069(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)。感测系统20069可包括传感器单元20245、数据处理和通信单元20246以及人机界面装置20242。传感器单元20245可包括传感器20247和模数转换器(ADC)20248。传感器单元20245中的ADC 20248可以将由传感器20247测量的生理信号转换成与生物标志物相关联的测量数据。传感器单元20245可以将测量数据发送到数据处理和通信单元20246进行进一步处理。在一个示例中，传感器单元20245可以使用集成电路间(I2C)接口向数据处理和通信单元20246发送测量数据。
数据处理和通信单元20246包括数据处理单元20249、存储单元20250和RF收发器20251。感测系统可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又可以与云计算系统20244通信。云计算系统20244可包括远程服务器20077和相关联的远程存储装置20078。传感器单元20245可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器，如本文所述。
在处理从传感器单元20245接收的测量数据之后，数据处理和通信单元20246可进一步处理测量数据和/或将测量数据发送到智能集线器或计算装置20243，如图7B所述。在一个示例中，数据处理和通信单元20246可以将从传感器单元20245接收的测量数据发送到云计算系统20244的远程服务器20077，以进行进一步处理和/或监测。
图7D示出了示例性感测系统20069(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)。感测系统20069可包括传感器单元20252、数据处理和通信单元20253以及人机界面系统20261。传感器单元20252可包括多个传感器20254、20255直到20256，以测量与患者或外科医生的生物标志物相关联的一个或多个生理信号和/或与患者或外科医生的身体状态相关联的一个或多个身体状态信号。传感器单元20252还可包括一个或多个模数转换器(ADC)20257。生物标志物列表可包括生物标志物，例如本文所公开的那些生物标志物。传感器单元20252中的ADC 20257可以将由传感器20254-20256测量的生理信号和/或身体状态信号中的每一者转换为相应的测量数据。传感器单元20252可以将与一种或多种生物标志物以及与患者或外科医生的身体状态相关联的测量数据发送到数据处理和通信单元20253进行进一步处理。传感器单元20252可以针对传感器1 20254到传感器N 20256中的每一者单独地或者针对所有传感器组合地将测量结果发送到信息处理和通信单元20253。在一个示例中，传感器单元20252可以经由I2C接口将测量数据发送到数据处理和通信单元20253。
数据处理和通信单元20253可包括数据处理单元20258、存储单元20259和RF收发器20260。感测系统20069可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又与包括至少一个远程服务器20077和至少一个存储单元20078的云计算系统20244通信。传感器单元20252可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器，如本文所述。
图8是使用来自一个或多个外科医生感测系统的外科任务态势感知和测量数据来调节外科器械控制的示例。图8示出了例示性外科手术的时间线20265以及外科集线器可从在外科手术中的每个步骤从一个或多个外科装置、一个或多个外科医生感测系统和/或一个或多个环境感测系统接收的数据推导出的情境信息。可由外科集线器控制的装置可包括前置能量装置、内镜切割器夹钳等。环境感测系统可包括用于测量与外科医生相关联的一种或多种生物标志物(例如，心率、汗液组成、呼吸率等)的感测系统。环境感测系统可包括用于测量环境属性中的一个或多个环境属性的系统，例如，用于检测外科医生位置/移动/呼吸模式的相机、例如用于测量手术室中的环境噪声和/或医护人员的声音音调、环境的温度/湿度等的空间麦克风。
在图8所示的时间线20265的以下描述中，还应当参考图5。图5提供了在外科手术中使用的各种部件。时间线20265描绘了在示例性结肠直肠外科手术的过程期间可以由护士、外科医生和其他医务人员单独地和/或共同地采取的步骤。在结肠直肠外科手术中，态势感知外科集线器20076可以在整个外科手术过程中从各种数据源接收数据，包括每次医护人员(HCP)使用与外科集线器20076配对的模块化装置/器械20095时生成的数据。外科集线器20076可从配对的模块化装置20095接收该数据。外科集线器可从感测系统20069接收测量数据。外科集线器可以使用来自模块化装置/器械20095的数据和/或来自感测系统20069的测量数据，以在接收到新数据时连续地推导出关于HCP的压力水平和正在进行的手术的推断(即，情境信息)，使得获得外科医生相对于正在执行的手术步骤的压力水平。外科集线器20076的态势感知系统可以执行以下项目中的一项或多项：记录与用于生成报告的手术相关的数据，验证医疗人员正在采取的步骤，(例如，经由显示屏)提供可能与特定手术步骤相关的数据或提示，基于情境调节模块化装置(例如，激活监测器、调节医学成像装置的FOV或改变超声外科器械或RF电外科器械的能量水平)，或者采取本文所述的任何其他此类动作。在一个示例中，这些步骤可以由云系统20064的远程服务器20077执行，并且与外科集线器20076联系。
作为第一步(为简洁起见未在图8中示出)，医院工作人员可从医院的EMR数据库中检索患者的EMR。基于在EMR中选择的患者数据，外科集线器20076可确定待执行的手术是结肠直肠手术。工作人员可扫描用于手术的进入的医疗用品。外科集线器20076可与可在各种类型的手术中利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结肠直肠手术。外科集线器20076可以与由不同HCP佩戴的感测系统20069中的每个感测系统配对。
一旦每个装置准备就绪，并且术前准备工作完成，手术团队就可以开始切开并放置套管针。手术团队可以通过切开粘连(如有)并且识别肠系膜下动脉(IMA)分支来进行进入和准备。外科集线器20076可以至少基于其可以从RF或超声波发生器接收的数据(指示正在击发能量器械)来推断外科医生正在切开粘连。外科集线器20076可将所接收的数据与外科手术的检索步骤交叉引用，以确定在过程中的该点处(例如，在先前讨论的手术步骤完成之后)击发的能量器械对应于切开步骤。
在切开之后，HCP可以进行该程序的结扎步骤(例如，由A1指示)。如图8所示，HCP可以通过结扎IMA开始。外科集线器20076可推断外科医生正在结扎动脉和静脉，因为其可以从前置能量钳口装置和/或内镜切割器接收指示器械正在被击发的数据。外科集线器还可从HCP感测系统中的一个感测系统接收指示HCP处于更高压力水平(例如，由时间轴上的B1标记指示)的测量数据。例如，可以通过HCP心率从基值的变化来指示更高的压力水平。与先前步骤相似，外科集线器20076可通过交叉引用来自外科缝合和切割器械的数据的接受与该过程中的检索步骤(例如，如A2和A3所示)来推导出该推论。外科集线器20076可在高压力时间段期间监测前置能量钳口触发比率和/或内镜切割器夹钳和击发速度。在一个示例中，外科集线器20076可向前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置发送辅助控制信号以在操作中控制该装置。外科集线器可以基于操作外科装置的HCP的压力水平和/或外科集线器已知的态势感知来发送辅助信号。例如，外科集线器20076可向前置能量装置或内镜切割器夹钳发送控制辅助信号，如图8中由A2和A3所示。
HCP可以进行到释放上乙状结肠的下一步骤，随后释放降结肠、直肠和乙状结肠。外科集线器20076可以继续监测HCP的高压力标记(例如，如由D1、E1a、E1b、F1所示)。在高压力时间段期间，外科集线器20076可将辅助信号发送至前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置，如图8所示。
在动员结肠之后，HCP可以继续进行手术的分段切除术部分。例如，外科集线器20076可以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)推断HCP正在横切肠和乙状结肠切除。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。应当指出的是，外科医生根据手术中的步骤定期在外科缝合/切割器械和外科能量(例如，RF或超声)器械之间来回切换，因为不同的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顺序可指示外科医生正在执行的手术的步骤。
外科集线器可以基于HCP的压力水平来确定控制信号并将该控制信号发送到外科装置。例如，在时间段G1b期间，控制信号G2b可以被发送到内镜切割器夹钳。切除乙状结肠后，切口被闭合，并且可以开始手术的术后部分。可逆转患者的麻醉。外科集线器20076可以基于附接到患者的一个或多个感测系统推断患者正在从麻醉中苏醒。
图9是根据本公开的至少一个方面的具有外科医生/患者监测的计算机实现的交互式外科系统的框图。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统可被配置成能够使用一个或多个感测系统20069来监测外科医生生物标志物和/或患者生物标志物。可以在外科手术之前、之后和/或期间测量外科医生生物标志物和/或患者生物标志物。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统可被配置成能够监测和分析与各种外科系统20069的操作相关的数据，这些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。计算机实现的交互式外科系统可包括基于云的分析系统。基于云的分析系统可包括一个或多个分析服务器。
如图9所示，基于云的监测和分析系统可包括多个感测系统20268(可以与感测系统20069相同或相似)、外科器械20266(可以与器械20031相同或相似)、多个外科集线器20270(可以与集线器20006相同或相似)以及外科数据网络20269(可以与图4所述的外科数据网络相同或相似)，以将外科集线器20270耦接到云20271(可以与云计算系统20064相同或相似)。多个外科集线器20270中的每个外科集线器可通信地耦接到一个或多个外科器械20266。多个外科集线器20270中的每个外科集线器还可以经由网络20269通信地耦接到一个或多个感测系统20268以及计算机实现的交互式外科系统的云20271。外科集线器20270和感测系统20268可以使用如本文所述的无线协议通信地耦接。云系统20271可以是用于存储、处理、操纵和传送来自感测系统20268的测量数据以及基于各种外科系统20268的操作生成的数据的远程集中式硬件和软件源。
如图9所示，可经由网络20269实现对云系统20271的访问，该网络可为互联网或一些其他合适的计算机网络。可耦接到云系统20271的外科集线器20270可被认为是云计算系统(例如，基于云的分析系统)的客户端侧。外科器械20266可与外科集线器20270配对，以用于控制和实现如本文所述的各种外科手术或操作。感测系统20268可以与外科集线器20270配对，用于外科手术中外科医生对外科医生相关生物标志物的监测、术前患者监测、术中患者监测或术后患者生物标志物监测，以跟踪和/或测量各种里程碑和/或检测各种并发症。环境感测系统20267可以与测量与外科医生或患者相关联的环境属性的外科集线器20270配对，以用于外科医生监测、术前患者监测、术中患者监测或术后患者监测。
外科器械20266、环境感测系统20267和感测系统20268可包括有线或无线收发器，用于向和从其对应的外科集线器20270(其还可包括收发器)传输数据。外科器械20266、感测系统20268或外科集线器20270中的一者或多者的组合可以指示用于提供医疗操作、术前准备和/或术后恢复的特定位置，例如手术室、重症监护室(ICU)房间或医疗设施(例如，医院)中的恢复室。例如，外科集线器20270的存储器可存储位置数据。
如图9所示，云系统20271可包括一个或多个中央服务器20272(可与远程服务器20067相同或类似)、外科集线器应用服务器20276、数据分析模块20277和输入/输出(“I/O”)接口20278。云系统20271的中央服务器20272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20270的请求并管理云系统20271的处理能力以用于执行请求。中央服务器20272中的每一者可包括耦接到合适的存储器装置20274的一个或多个处理器20273，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20274可包括机器可执行指令，其在被执行时使处理器20273执行数据分析模块20277，以用于基于云的数据分析、对从感测系统20268接收的测量数据的实时监测、操作、建议和如本文所述的其他操作。处理器20273可独立地或结合由集线器20270独立地执行的集线器应用程序来执行数据分析模块20277。中央服务器20272还可包括可驻留在存储器20274中的聚合医疗数据数据库20275。
基于经由网络20269到各种外科集线器20270的连接，云20271可以聚合来自由各种外科器械20266生成的特定数据的数据和/或监测来自感测系统20268和与外科器械20266和/或感测系统20268相关联的外科集线器20270的实时数据。来自外科器械20266的这种聚合数据和/或来自感测系统20268的测量数据可以存储在云20271的聚合医疗数据库20275内。具体地，20271可以有利地跟踪来自感测系统20268的实时测量数据，以及/或者对测量数据和/或聚合数据执行数据分析和操作，以产生见解和/或执行单独集线器20270自身无法实现的功能。为此，如图9所示，云20271和外科集线器20270通信地耦接以传输和接收信息。I/O接口20278经由网络20269连接到多个外科集线器20270。这样，I/O接口20278可被配置成能够在外科集线器20270和聚合医疗数据数据库20275之间传输信息。因此，I/O接口20278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20270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外科集线器20270。I/O接口20278可包括一个或多个高速数据端口，其可包括通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口，以及用于将云20271连接到外科集线器20270的Wi-Fi和蓝牙I/O接口。云20271的集线器应用服务器20276可被配置成能够托管由外科集线器20270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20276可管理集线器应用程序通过集线器20270提出的请求、控制对聚合医疗数据数据库20275的访问以及执行负载平衡。
本公开中描述的云计算系统配置可以被设计为解决在使用医疗装置(例如外科器械20266、20031)执行的医疗操作(例如，术前监测、术中监测和术后监测)和手术的情境下产生的各种问题。具体地，外科器械20266可为数字外科装置，该数字外科装置被配置成能够与云20271进行交互以用于实现改善外科手术的执行的技术。感测系统20268可以是具有一个或多个传感器的系统，这些传感器被配置成能够测量与执行医疗操作的外科医生和/或计划对其进行、正在对其进行或已经对其进行医疗操作的患者相关联的一种或多种生物标志物。各种外科器械20266、感测系统20268和/或外科集线器20270可包括人机界面系统(例如，具有触摸控制的用户界面)，使得临床医生和/或患者可控制外科器械20266或感测系统20268与云20271之间的交互的各方面。也可使用用于控制的其他合适的用户界面，诸如听觉控制的用户界面。
本公开中描述的云计算系统配置可以被设计成解决在使用感测系统20268在术前、术中和术后程序中监测与医护专业人员(HCP)或患者相关联的一种或多种生物标志物的情境中产生的各种问题。感测系统20268可以是外科医生感测系统或患者感测系统，其被配置成能够与外科集线器20270和/或与云系统20271交互，用于实施监测外科医生生物标志物和/或患者生物标志物的技术。各种感测系统20268和/或外科集线器20270可包括触摸控制的人机界面系统，使得HCP或患者可以控制感测系统20268与外科集线器20270和/或云系统20271之间的交互的各方面。也可使用用于控制的其他合适的用户界面，诸如听觉控制的用户界面。
图10示出了根据本公开的示例性外科系统20280，并且可包括经由有线或无线连接通过局域网20292或云网络20293与控制台20294或便携式装置20296通信的外科器械20282。在各种方面，控制台20294和便携式装置20296可以是任何合适的计算装置。外科器械20282可包括柄部20297、适配器20285和加载单元20287。适配器20285可释放地耦接到柄部20297，并且加载单元20287可释放地耦接到适配器20285，使得适配器20285将力从驱动轴传递到加载单元20287。适配器20285或加载单元20287可包括设置在其中的测力计(未明确示出)，以测量施加在加载单元20287上的力。加载单元20287可包括具有第一钳口20291和第二钳口20290的端部执行器20289。加载单元20287可以是原位加载或多次击发加载单元(MFLU)，其允许临床医生多次击发多个紧固件，而无需将加载单元20287从外科部位移除以重新加载加载单元20287。
第一钳口20291和第二钳口20290可被配置成能够将组织夹持在其间，击发紧固件穿过夹持的组织，并且切断夹持的组织。第一钳口20291可被配置成能够多次击发至少一个紧固件，或者可被配置成能够包括可替换的多次击发紧固件仓，其包括在被替换之前可被击发多于一次的多个紧固件(例如，钉、夹具等)。第二钳口20290可包括砧座，当紧固件从多次击发紧固件仓射出时，该砧座使紧固件变形或以其他方式固定紧固件。
柄部20297可包括马达，该马达耦接至驱动轴以影响驱动轴的旋转。柄部20297可包括用于选择性地激活马达的控制接口。控制接口可以包括按钮、开关、杠杆、滑块、触摸屏和任何其他合适的输入机构或用户界面，可以由临床医生接合这些输入机构或用户界面来激活马达。
柄部20297的控制接口可与柄部20297的控制器20298通信，以选择性地激活马达来影响驱动轴的旋转。控制器20298可设置在柄部20297内，并且被配置成能够接收来自控制接口的输入和来自适配器20285的适配器数据或来自加载单元20287的加载单元数据。控制器20298可分析来自控制接口的输入以及从适配器20285和/或加载单元20287接收的数据，以选择性地激活马达。柄部20297还可包括显示器，临床医生在使用柄部20297期间可查看该显示器。显示器可被配置成能够在击发器械20282之前、期间或之后显示适配器或加载单元数据的部分。
适配器20285可包括设置在其中的适配器识别装置20284，并且加载单元20287可包括设置在其中的加载单元识别装置20288。适配器识别装置20284可与控制器20298通信，并且加载单元识别装置20288可与控制器20298通信。应当理解，加载单元识别装置20288可以与适配器识别装置20284通信，适配器识别装置将来自加载单元识别装置20288的通信中继或传送到控制器20298。
适配器20285还可包括设置在其周围的多个传感器20286(示出了一个)，以检测适配器20285或环境的各种状况(例如，适配器20285是否连接到加载单元、适配器20285是否连接到柄部、驱动轴是否旋转、驱动轴的扭矩、驱动轴的应变、适配器20285内的温度、适配器20285的击发次数、击发期间适配器20285的峰值力、施加于适配器20285的力的总量、适配器20285的峰值回缩力、击发期间适配器20285的暂停次数等)。多个传感器20286可以数据信号的形式向适配器识别装置20284提供输入。多个传感器20286的数据信号可以存储在适配器识别装置20284内，或者可以用于更新存储在适配器识别装置内的适配器数据。多个传感器20286的数据信号可以是模拟的或数字的。多个传感器20286可包括测力计，以测量在击发期间施加在加载单元20287上的力。
柄部20297和适配器20285可被配置成能够经由电接口将适配器识别装置20284和加载单元识别装置20288与控制器20298互连。电接口可以是直接电接口(即包括彼此接合以在其间传输能量和信号的电触点)。附加地或另选地，电接口可以是非接触电接口，以在其间无线地传输能量和信号(例如，感应传输)。还可以设想，适配器识别装置20284和控制器20298可以经由与电接口分离的无线连接彼此无线地通信。
柄部20297可包括收发器20283，其被配置成能够将来自控制器20298的器械数据传输到系统20280的其他部件(例如，LAN 20292、云20293、控制台20294或便携式装置20296)。控制器20298还可以将与一个或多个传感器20286相关联的器械数据和/或测量数据传输到外科集线器20270，如图9所示。收发器20283可从外科集线器20270接收数据(例如，仓数据、加载单元数据、适配器数据或其他通知)。收发器20283还可从系统20280的其他部件接收数据(例如，仓数据、加载单元数据或适配器数据)。例如，控制器20298可将器械数据传输到控制台20294，该器械数据包括附接到柄部20297的附接适配器(例如，适配器20285)的序列号、附接到适配器20285的加载单元(例如，加载单元20287)的序列号以及加载到加载单元的多次击发紧固件仓的序列号。此后，控制台20294可以将分别与附接的仓、加载单元和适配器相关联的数据(例如，仓数据、加载单元数据或适配器数据)传输回控制器20298。控制器20298可在本地器械显示器上显示消息，或者经由收发器20283将消息传输到控制台20294或便携式装置20296，以分别在显示器20295或便携式装置屏幕上显示消息。
图11A至图11D示出了可穿戴感测系统(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)的示例。图11A是可以基于电化学感测平台的基于眼镜的感测系统20300的示例。感测系统20300能够使用与外科医生或患者的皮肤接触的多个传感器20304和20305来监测(例如，实时监测)汗液电解质和/或代谢物。例如，感测系统20300可以使用与眼镜20302的鼻梁垫片集成的基于电流测定法的生物传感器20304和/或基于电位测定法的生物传感器20305来测量电流和/或电压。
电流测定型生物传感器20304可用于测量汗液乳酸盐水平(例如，以mmol/L计)。乳酸盐是乳酸性酸中毒的产物，乳酸性酸中毒可能由于组织氧合减少而发生，组织氧合减少可能由败血症或出血引起。患者的乳酸盐水平(例如，>2mmol/L)可用于监测败血症的发作，例如在术后监测期间。电位测定型生物传感器20305可用于测量患者汗液中的钾水平。具有运算放大器的电压跟随器电路可用于测量参考电极和工作电极之间的电位信号。电压跟随器电路的输出可以进行滤波并使用ADC转换为数字值。
电流测定型传感器20304和电位测定型传感器20305可以连接到放置在眼镜的每个臂上的电路20303。电化学传感器可用于同时实时监测汗液乳酸盐和钾水平。电化学传感器可以丝网印刷在标签上并放置在眼镜鼻垫的每一侧上，以监测汗液代谢物和电解质。放置在眼镜架的臂上的电子电路20303可包括无线数据收发器(例如，低能耗蓝牙收发器)，该无线数据收发器可用于将乳酸盐和/或钾测量数据传输到外科集线器或中间装置，该中间装置然后可以将测量数据转发到外科集线器。基于眼镜的感测系统20300可以使用信号调节单元来对从电化学传感器20305或20304产生的电信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟信号进行数字化，以及使用无线(例如，低能耗蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11B是包括传感器组件20312(例如，基于光电容积脉搏波描记法(PPG)的传感器组件或基于心电图(ECG)的传感器组件)的腕带型感测系统20310的示例。例如，在感测系统20310中，传感器组件20312可以收集和分析手腕中的动脉搏动。传感器组件20312可用于测量一种或多种生物标志物(例如，心率、心率变异性(HRV)等)。在具有基于PPG的传感器组件20312的感测系统的情况下，光(例如，绿光)可以穿过皮肤。一定百分比的绿光可以被血管吸收，并且一些绿光可以被光电检测器反射和检测。这些差异或反射与组织的血液灌注变化相关联，并且这些变化可用于检测心血管系统的心脏相关信息(例如，心率)。例如，吸收量可以根据血量而变化。感测系统20310可以通过测量随时间变化的光反射率来确定心率。HRV可以被确定为在峰值之前的最陡信号梯度之间的时间段变化(例如，标准偏差)，称为心跳间隔(IBI)。
在具有基于ECG的传感器组件20312的感测系统的情况下，一组电极可以被放置成与皮肤接触。感测系统20310可以测量放置在皮肤上的该组电极两端的电压以确定心率。在这种情况下，HRV可以被测量为QRS复合波中R峰之间的时间段变化(例如，标准偏差)，称为R-R间隔。
感测系统20310可以使用信号调节单元来对模拟PPG信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟PPG信号进行数字化，以及使用无线(例如，蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11C是示例性环形感测系统20320。环形感测系统20320可包括传感器组件(例如，心率传感器组件)20322。传感器组件20322可包括光源(例如，红色或绿色发光二极管(LED))和光电二极管以检测反射和/或吸收的光。传感器组件20322中的LED可以通过手指发光，并且传感器组件20322中的光电二极管可以通过检测血量变化来测量心率和/或血液中的氧水平。环形感测系统20320可包括用于测量其他生物标志物的其他传感器组件，例如用于测量表面体温的热敏电阻器或红外温度计。环形感测系统20320可以使用信号调节单元来对模拟PPG信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟PPG信号进行数字化，以及使用无线(例如，低能耗蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11D是脑电图(EEG)感测系统20315的示例。如图11D所示，感测系统20315可包括一个或多个EEG传感器单元20317。EEG传感器单元20317可包括放置成与头皮接触的多个导电电极。导电电极可用于测量由于脑内的神经元作用而可能在头外产生的小电位。EEG感测系统20315可以通过识别某些脑模式来测量生物标志物，例如谵妄，例如，后头部优势节律的减慢或消失以及对眼睛张开和闭合的反应性的丧失。环形感测系统20315可以具有用于对电位进行滤波和放大的信号调节单元、用于对电信号进行数字化的微控制器以及用于将数据传输到智能装置的无线(例如，低能耗蓝牙)模块，例如，如图7B至图7D所述。
图12示出了用于在外科手术之前、期间和/或之后监测一种或多种患者或外科医生生物标志物的计算机实现的患者/外科医生监测系统20325的框图。如图12所示，一个或多个感测系统20336可用于测量和监测患者生物标志物，例如，以促进患者在外科手术之前的准备以及在外科手术之后的恢复。感测系统20336可用于实时测量和监测外科医生生物标志物，例如，通过将相关生物标志物(例如，外科医生生物标志物)传送到外科集线器20326和/或外科装置20337以调节它们的功能来辅助外科任务。可以调节的外科装置功能可包括功率水平、推进速度、闭合速度、负载、等待时间或其他依赖于组织的操作参数。感测系统20336还可以测量与外科医生或患者相关联的一个或多个身体属性。可以实时测量患者生物标志物和/或身体属性。
计算机实现的可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325可包括外科集线器20326、一个或多个感测系统20336以及一个或多个外科装置20337。感测系统和外科装置可以可通信地耦接到外科集线器20326。一个或多个分析服务器20338(例如，分析系统的一部分)也可以可通信地耦接到外科集线器20326。尽管描绘了单个外科集线器20326，但应当注意的是，可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325可包括任何数量的外科集线器20326，这些外科集线器可被连接以形成可通信地耦接到一个或多个分析服务器20338的外科集线器20326的网络，如本文所述。
在一个示例中，外科集线器20326可以是计算装置。计算装置可以是个人计算机、膝上型电脑、平板电脑、智能移动装置等。在一个示例中，计算装置可以是基于云的计算系统的客户端计算装置。客户端计算装置可以是瘦客户端。
在一个示例中，外科集线器20326可包括耦接到存储器20330的用于执行存储在其上的指令的处理器20327、用于存储一个或多个数据库(例如EMR数据库)的存储装置20331以及通过其将数据传输到分析服务器20338的数据中继接口20329。在一个示例中，外科集线器20326还可包括I/O接口20333，其具有用于接收来自用户的输入的输入装置20341(例如，电容式触摸屏或键盘)和用于向用户提供输出的输出装置20335(例如，显示屏)。在一个示例中，输入装置和输出装置可以是单个装置。输出可包括来自用户的查询输入的数据、对在给定手术中使用的产品或产品组合的建议和/或对在外科手术之前、期间和/或之后要执行的动作的指令。外科集线器20326可包括用于将外科装置20337可通信地耦接到外科集线器20326的装置接口20332。在一个方面，装置接口20332可包括收发器，该收发器可使得一个或多个外科装置20337能够使用本文所述的有线或无线通信协议中的一者经由有线接口或无线接口与外科集线器20326连接。外科装置20337可包括例如动力缝合器、能量装置或它们的发生器、成像系统或其他连接系统，例如排烟器、抽吸冲洗装置、吹气系统等。
在一个示例中，外科集线器20326可以可通信地耦接到一个或多个外科医生和/或患者感测系统20336。感测系统20336可用于实时测量和/或监测与执行外科手术的外科医生或正在进行外科手术的患者相关联的各种生物标志物。本文提供了由感测系统20336测量的患者/外科医生生物标志物的列表。在一个示例中，外科集线器20326可以可通信地耦接到环境感测系统20334。环境感测系统20334可用于实时测量和/或监测环境属性，例如，手术室中的温度/湿度、外科医生的移动、由外科医生和/或患者的呼吸模式引起的手术室中的环境噪声等。
当感测系统20336和外科装置20337连接到外科集线器20326时，外科集线器20326可从感测系统20336接收与一种或多种患者生物标志物相关联的测量数据、与患者相关联的身体状态、与外科医生生物标志物相关联的测量数据和/或与外科医生相关联的身体状态，例如，如图7B至图7D所示。外科集线器20326可以将例如与外科医生相关的测量数据与其他相关的术前数据和/或来自态势感知系统的数据相关联，以产生用于控制外科装置20337的控制信号，例如，如图8所示。
在一个示例中，外科集线器20326可以将来自感测系统20336的测量数据与基于基线值、术前测量数据和/或在术中测量数据中定义的一个或多个阈值进行比较。外科集线器20326可以实时地将来自感测系统20336的测量数据与一个或多个阈值进行比较。外科集线器20326可以生成用于显示的通知。例如，如果测量数据超过(例如，大于或小于)所定义的阈值，则外科集线器20326可以向用于患者的人机界面系统20339和/或用于外科医生或HCP的人机界面系统20340发送用于递送的通知。该通知是否将被发送到用于患者的人机界面系统20339和/或用于HCP的人机界面系统2340中的一者或多者的确定可以基于与该通知相关联的严重程度级别。外科集线器20326还可以生成与用于显示的通知相关联的严重程度级别。所生成的严重程度级别可以显示给患者和/或外科医生或HCP。在一个示例中，待测量和/或监测(例如，实时测量和/或监测)的患者生物标志物可以与外科手术步骤相关联。例如，在胸外科手术的静脉和动脉横切步骤中要测量和监测的生物标志物可包括血压、组织灌注压、水肿、动脉硬度、胶原含量、结缔组织的厚度等，而在外科手术的淋巴结清扫步骤中要测量和监测的生物标志物可包括监测患者的血压。在一个示例中，可从存储装置20331中的EMR数据库检索关于术后并发症的数据，并且可由态势感知系统直接检测或推断关于钉或切口线渗漏的数据。外科手术结果数据可由态势感知系统根据从各种数据源接收的数据推断，这些数据源包括外科装置20337、感测系统20336以及与外科集线器20326连接的存储装置20331中的数据库。
外科集线器20326可以将其从感测系统20336接收的测量数据和身体状态数据和/或与外科装置20337相关联的数据发射到分析服务器20338以在对其进行处理。分析服务器20338中的每个分析服务器可包括存储器和耦接到存储器的处理器，该处理器执行存储在其上的指令以分析所接收的数据。分析服务器20338可连接在分布式计算架构中和/或可利用云计算架构。基于该配对数据，分析系统20338可以确定各种类型的模块化装置的最佳和/或优选操作参数，生成对外科装置20337的控制程序的调整，并且将更新或控制程序传输(或“推送”)到一个或多个外科装置20337。例如，分析系统20338可以将其从外科集线器20236接收的围手术期数据和与外科医生或HCP的生理状态和/或患者的生理状态相关联的测量数据相关联。分析系统20338可以确定何时应当控制外科装置20337并且向外科集线器20326发送更新。外科集线器20326然后可将控制程序转发到相关外科装置20337。
结合图5至图7D描述了关于计算机实现的可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325的额外细节，这些感测系统包括外科集线器30326、一个或多个感测系统20336以及可连接到其的各种外科装置20337。
图13至图16描绘了用于切割和紧固的马达驱动的外科器械150010，其可重复使用或可不重复使用。关于马达驱动的外科器械150010的附加信息可见于公布于2019年7月4日的名称为“METHOD OF COMPRESSING TISSUE WITHIN A STAPLING DEVICE ANDSIMULTANEOUSLY DISPLAYING THE LOCATION OF THE TISSUE WITHIN THE JAWS”的美国专利申请公布20190200981号(来自提交于2018年12月4日的美国专利申请16/209,423号)，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。在例示的示例中，外科器械150010包括外壳150012，该外壳包括被构造成能够由临床医生抓持、操纵并且致动的柄部组件150014。外壳150012被构造用于可操作地附接到可互换轴组件150200，该可互换轴组件具有可操作地联接到其上的端部执行器150300，该端部执行器被构造成能够执行一种或多种外科任务或外科手术。根据本公开，可结合机器人控制的外科系统有效地采用各种形式的可互换轴组件。术语“外壳”可涵盖容纳或以其他方式可操作地支撑至少一个驱动系统的机器人系统的外壳或类似部分，该至少一个驱动系统被配置成能够生成并且施加可用于致动可互换轴组件的至少一个控制运动。术语“框架”可指手持式外科器械的一部分。术语“框架”还可表示机器人控制的外科器械的一部分和/或机器人系统的可用于可操作地控制外科器械的一部分。可互换轴组件可与名称为“SURGICAL STAPLING INSTRUMENTS WITH ROTATABLE STAPLEDEPLOYMENT ARRANGEMENTS”的美国专利9,072,535号中公开的各种机器人系统、器械、部件和方法一起使用，该专利全文以引用方式并入本文。
图13为根据本公开的至少一个方面的其上可操作地耦接有可互换轴组件150200的外科器械150010的透视图。外壳150012包括端部执行器150300，该端部执行器包括被构造成能够在其中可操作地支撑外科钉仓150304的外科切割和紧固装置。外壳150012可被构造用于与可互换轴组件结合使用，该可互换轴组件包括端部执行器，该端部执行器适于支撑不同尺寸和类型的钉仓，具有不同的轴长度、尺寸和类型。外壳150012可与各种可互换轴组件一起使用，包括被构造成能够将其他运动和形式的能量(诸如射频(RF)能量、超声能量和/或运动)施加到端部执行器布置的组件，该端部执行器布置适于与各种外科应用和手术结合使用。端部执行器、轴组件、柄部、外科器械和/或外科器械系统可利用任何合适的一个紧固件或多个紧固件来紧固组织。例如，包括可移除地被存储在其中的多个紧固件的紧固件仓能够可移除地插入轴组件的端部执行器中和/或附接到轴组件的端部执行器。
柄部组件150014可包括一对可互连柄部外壳段150016、150018，该对柄部外壳段通过螺钉、按扣特征部、粘合剂等互连。柄部外壳段150016、150018配合以形成可被临床医生抓握和操纵的手枪式握把部150019。柄部组件150014可操作地支撑多个驱动系统，该多个驱动系统被构造成能够生成控制运动并且将控制运动施加到可操作地附接到其的可互换轴组件的对应部分。显示器可设置在覆盖件150045下方。
图14为根据本公开的至少一个方面的图13的外科器械150010的一部分的分解组装视图。柄部组件150014可包括可操作地支撑多个驱动系统的框架150020。框架150020可操作地支撑“第一”或闭合驱动系统150030，该“第一”或闭合驱动系统可将闭合和打开运动施加到可互换轴组件150200。闭合驱动系统150030可包括致动器，诸如由框架150020枢转地支撑的闭合触发器150032。闭合触发器150032通过枢轴销150033枢转地耦接到柄部组件150014，以使得闭合触发器150032能够由临床医生操纵。当临床医生抓持柄部组件150014的手枪式握把部150019时，闭合触发器150032可从启动或“未致动”位置枢转到“致动”位置并且更具体地枢转到完全压缩或完全致动位置。
柄部组件150014和框架150020可操作地支撑击发驱动系统150080，该击发驱动系统被构造成能够将击发运动施加到附接到其的可互换轴组件的对应部分。击发驱动系统150080可采用位于柄部组件150014的手枪式握把部150019中的电动马达150082。电动马达150082可为具有例如约25,000RPM的最大旋转速度的直流有刷马达。在其他布置结构中，马达可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达、或任何其他合适的电动马达。电动马达150082可由功率源150090供电，该功率源可包括可移除电源组150092。可移除电源组150092可包括被构造成能够附接到远侧外壳部分150096的近侧外壳部分150094。近侧外壳部分150094和远侧外壳部分150096被构造成能够在其中可操作地支撑多个电池150098。电池150098可各自包括例如锂离子(LI)或其他合适的电池。远侧外壳部分150096被配置用于以可移除方式可操作地附接到可操作地联接到电动马达150082的控制电路板150100。串联连接的若干电池150098可向外科器械150010供电。功率源150090可为可替换的和/或可再充电的。位于覆盖件150045下方的显示器150043电联接到控制电路板150100。可移除覆盖件150045以暴露显示器150043。
电动马达150082可包括与齿轮减速器组件150084可操作地交接的可旋转轴(未示出)，该齿轮减速器组件安装成与纵向可运动驱动构件150120上的驱动齿150122的组或齿条啮合接合。纵向可运动的驱动构件150120具有形成在其上的驱动齿150122的齿条，以用于与齿轮减速器组件150084的对应驱动齿轮150086啮合接合。
在使用中，功率源150090所提供的电压极性可沿顺时针方向操作电动马达150082，其中由电池施加给电动马达的电压极性可被反转，以便沿逆时针方向操作电动马达150082。当电动马达150082在一个方向上旋转时，纵向可运动的驱动构件150120将在远侧方向“DD”上被轴向地驱动。当电动马达150082在相反的旋转方向上被驱动时，纵向可运动的驱动构件150120将在近侧方向“PD”上被轴向地驱动。柄部组件150014可包括开关，该开关可被配置成能够使由功率源150090施加到电动马达150082的极性反转。柄部组件150014可包括传感器，该传感器被配置成能够检测纵向可运动的驱动构件150120的位置和/或纵向可运动的驱动构件150120正在运动的方向。
电动马达150082的致动可由被枢转地支撑在柄部组件150014上的击发触发器150130控制。击发触发器150130可在未致动位置与致动位置之间枢转。
重新转到图13，可互换轴组件150200包括端部执行器150300，其包括被配置成能够能够在其中可操作地支撑外科钉仓150304的细长通道150302。端部执行器150300可包括砧座150306，该砧座相对于细长通道150302被枢转地支撑。可互换轴组件150200可包括关节运动接头150270。端部执行器150300和关节运动接头150270的构造和操作在名称为“ARTICULATABLE SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ARTICULATION LOCK”的美国专利申请公布2014/0263541号中阐述，该专利申请公布全文以引用方式并入本文。可互换轴组件150200可包括近侧外壳或喷嘴150201，该近侧外壳或喷嘴由喷嘴部分150202、150203构成。可互换轴组件150200可包括可被利用以闭合和/或打开端部执行器150300的砧座150306的沿着轴轴线SA延伸的闭合管150260。
重新转到图13，闭合管150260朝远侧(方向“DD”)平移以例如响应于闭合触发器150032的致动而以美国专利申请公布2014/0263541号中所述的方式闭合砧座150306。通过朝近侧平移闭合管150260来打开砧座150306。在砧座打开位置，闭合管150260运动至近侧位置。
图15为根据本公开的至少一个方面的可互换轴组件150200的部分的另一分解组装视图。可互换轴组件150200可包括被支撑用于在脊150210内的轴向行进的击发构件150220。击发构件150220包括被构造成能够附接到远侧切割部分或刀杆150280的中间击发轴150222。击发构件150220可被称为“第二轴”和/或“第二轴组件”。中间击发轴150222可在远侧端部中包括纵向狭槽150223，该纵向狭槽被构造成能够接纳刀杆150280的近侧端部150282上的插片150284。纵向狭槽150223和近侧端部150282可被构造成能够允许该两者之间的相对运动并且可包括滑动接头150286。滑动接头150286可允许击发构件150220的中间击发轴150222在不运动或至少基本上不运动刀杆150280的情况下使端部执行器150300围绕关节运动接头150270进行关节运动。一旦端部执行器150300已合适地取向，中间击发轴150222便可朝远侧推进，直到纵向狭槽150223的近侧侧壁接触插片150284以推进刀杆150280并击发定位在通道150302内的钉仓为止。脊150210在其中具有细长开口或窗口150213，以便于将中间击发轴150222组装和插入脊150210中。一旦中间击发轴150222已被插入脊中，顶部框架段150215就可与轴框架150212接合，以封闭其中的中间击发轴150222和刀杆150280。击发构件150220的操作可见于美国专利申请公布2014/0263541号中。脊150210可被构造成能够可滑动地支撑击发构件150220和围绕脊150210延伸的闭合管150260。脊150210可以可滑动地支撑关节运动驱动器150230。
可互换轴组件150200可包括被构造成能够选择性地且可释放地将关节运动驱动器150230联接到击发构件150220的离合器组件150400。离合器组件150400包括围绕击发构件150220定位的锁定衬圈或锁定套筒150402，其中锁定套筒150402可在接合位置和脱离接合位置之间旋转，在接合位置处，锁定套筒150402将关节运动驱动器150230联接到击发构件150220，在脱离接合位置处，关节运动驱动器150230未可操作地联接到击发构件150220。当锁定套筒150402处于接合位置时，击发构件150220的远侧运动可使关节运动驱动器150230朝远侧运动；并且相应地，击发构件150220的近侧运动可使关节运动驱动器150230朝近侧运动。当锁定套筒150402处于脱离接合位置时，击发构件150220的运动不传输到关节运动驱动器150230；并且因此，击发构件150220可独立于关节运动驱动器150230运动。喷嘴150201可用于以在美国专利申请公布2014/0263541号中描述的各种方式来使关节运动驱动系统与击发驱动系统可操作地接合和脱离接合。
可互换轴组件150200可包括滑环组件150600，该滑环组件可被构造成能够例如将电力传导到端部执行器150300和/或从该端部执行器传导电力，以及/或者将信号传达到端部执行器150300和/或从该端部执行器传达信号。滑环组件150600可包括定位在限定于喷嘴部分150202、150203中的狭槽内的近侧连接器凸缘150604和远侧连接器凸缘150601。近侧连接器凸缘150604可包括第一面，并且远侧连接器凸缘150601可包括与第一面相邻定位且可相对于第一面运动的第二面。远侧连接器凸缘150601可围绕轴轴线SA-SA(图13)相对于近侧连接器凸缘150604旋转。近侧连接器凸缘150604可包括限定在其第一面中的多个同心或至少基本上同心的导体150602。连接器150607可安装在远侧连接器凸缘150601的近侧侧面上，并且可具有多个触点，其中每个触点对应于导体150602中的一个并与之电接触。这种布置在保持近侧连接器凸缘150604和远侧连接器凸缘150601之间的电接触的同时允许这两个凸缘之间的相对旋转。近侧连接器凸缘150604可包括可例如使导体150602与轴电路板进行信号通信的电连接器150606。在至少一个实例中，包括多个导体的线束可在电连接器150606和轴电路板之间延伸。电连接器150606可朝近侧延伸穿过限定在底盘安装凸缘中的连接器开口。名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布2014/0263551号的全文以引用方式并入本文。名称为“STAPLE CARTRIDGETISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布2014/0263552号的全文以引用方式并入本文。有关滑环组件150600的更多细节可见于美国专利申请公布2014/0263541号。
可互换轴组件150200可包括可固定地安装到柄部组件150014的近侧部分，以及能够围绕纵向轴线旋转的远侧部分。可旋转远侧轴部分可围绕滑环组件150600相对于近侧部分旋转。滑环组件150600的远侧连接器凸缘150601可定位在可旋转的远侧轴部分内。
图16为根据本公开的至少一个方面的图13的外科器械150010的端部执行器150300的一方面的分解视图。端部执行器150300可包括砧座150306和外科钉仓150304。砧座150306可联接到细长通道150302。孔150199可限定在细长通道150302中，以接纳从砧座150306延伸的销150152，以便允许砧座150306相对于细长通道150302和外科钉仓150304从打开位置枢转到闭合位置。击发杆150172被构造成能够纵向平移到端部执行器150300中。击发杆150172可由一个实心部分构成，或者可包括层合材料，该层合材料包括钢板叠堆。击发杆150172包括I形梁150178和在其远侧端部处的切割刃150182。击发杆150172的远侧突出端部可附接到I形梁150178，以在砧座150306处于闭合位置时有助于将砧座150306与定位在细长通道150302中的外科钉仓150304间隔开。I形梁150178可包括锋利切割刃150182，当通过击发杆150172向远侧推进I形梁150178时，该切割刃切断组织。在操作中，I形梁150178可击发外科钉仓150304。外科钉仓150304可包括模塑的仓体150194，该仓体保持多个钉150191，这些多个钉安置在钉驱动器150192上，这些钉驱动器位于相应向上打开的钉腔150195中。楔形滑动件150190由I形梁150178朝远侧驱动，从而在外科钉仓150304的仓托盘150196上滑动。楔形滑动件150190使钉驱动器150192向上进行凸轮运动，以将钉150191挤出成与砧座150306变形接触，同时I形梁150178的切割刃150182切断被夹持组织。
I形梁150178可包括在击发期间与砧座150306接合的上部销150180。I形梁150178可包括与仓体150194、仓托盘150196和细长通道150302的各部分接合的中间销150184和底部基座150186。当外科钉仓150304定位在细长通道150302内时，限定在仓体150194中的狭槽150193可与限定在仓托盘150196中的纵向狭槽150197以及限定在细长通道150302中的狭槽150189对齐。在使用中，I形梁150178可滑动穿过对准的纵向狭槽150193、150197和150189，其中，如图16所示，I形梁150178的底部基座150186可沿着狭槽150189的长度与沿着细长通道150302的底表面延伸的沟槽接合，中间销150184可沿着纵向狭槽150197的长度与仓托盘150196的顶表面接合，并且上部销150180可与砧座150306接合。在击发杆150172朝远侧推进以从外科钉仓150304击发钉和/或切入在砧座150306和外科钉仓150304之间捕集的组织时，I形梁150178可隔开或限制砧座150306和外科钉仓150304之间的相对运动。击发杆150172和I形梁150178可朝近侧回缩，从而允许打开砧座150306，以释放两个缝合和切断的组织部分。
图17A和图17B为根据本公开的至少一个方面的图13的跨越两个图页的外科器械150010的控制电路150700的框图。主要参考图17A和图17B，柄部组件150702可包括马达150714，其可由马达驱动器150715控制，并可由外科器械150010的击发系统使用。在各种形式中，马达150714可为具有约25,000RPM的最大旋转速度的直流有刷驱动马达。在其他布置方式中，马达150714可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达或任何其他合适的电动马达。马达驱动器150715可包括例如包括场效应晶体管(FET)150719的H桥驱动器。马达150714可由功率组件150706供电，该功率组件可释放地安装到柄部组件150200，以用于向外科器械150010供应控制功率。功率组件150706可包括电池，该电池可包括串联连接的、可用作功率源为外科器械150010供电的多个电池单元。在某些情况下，功率组件150706的电池单元可为可替换的和/或可再充电的。在至少一个示例中，电池单元可为可分离地联接到功率组件150706的锂离子电池。
轴组件150704可包括轴组件控制器150722，该轴组件控制器可在轴组件150704与功率组件150706联接到柄部组件150702时，通过接口与安全控制器和功率管理控制器150716通信。例如，接口可包括第一接口部分150725和第二接口部分150727，其中第一接口部分可包括用于与对应的轴组件电连接器实现联接接合的一个或多个电连接器，第二接口部分可包括用于与对应的功率组件电连接器实现联接接合的一个或多个电连接器，从而在轴组件150704与功率组件150706联接到柄部组件150702时，允许轴组件控制器150722与功率管理控制器150716之间进行电通信。可通过接口传输一个或多个通信信号，以将附接的可互换轴组件150704的一个或多个功率要求传送到功率管理控制器150716。作为响应，功率管理控制器可根据附接轴组件150704的功率要求，调节功率组件150706的电池的功率输出，如下文更详细地描述。连接器可包括开关，这些开关可在柄部组件150702机械联接接合到轴组件150704和/或功率组件150706，以允许轴组件控制器150722与功率管理控制器150716之间进行电通信之后被激活。
例如，接口将一个或多个通信信号路由通过位于柄部组件150702中的主控制器150717，由此可利于在功率管理控制器150716与轴组件控制器150722之间传送这类通信信号。在其他情况下，当轴组件150704和功率组件150706联接到柄部组件150702时，接口可有利于功率管理控制器150716与轴组件控制器150722之间的直接通信线路穿过柄部组件150702。
主控制器150717可以是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，主控制器150717可为例如购自Texas Instruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括：256KB单循环闪存存储器或其他非易失性存储器(最多至40MHz)的片上存储器、用于使性能改善超过40MHz的预取缓冲器、32KB单循环串行随机存取存储器(SRAM)、装载有StellarisWare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)、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。
安全控制器可以是包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x，已知同样由Texas Instruments生产且商品名为Hercules ARM Cortex R4)的安全控制器平台。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，同时递送可定标的执行、连接性和存储器选项。
功率组件150706可包括功率管理电路，该功率管理电路可包括功率管理控制器150716、功率调制器150738和电流感测电路150736。在轴组件150704与功率组件150706联接到柄部组件150702时，功率管理电路可被配置成能够基于轴组件150704的功率要求调节电池的功率输出。功率管理控制器150716可被编程用于控制功率调制器150738调节功率组件150706的功率输出，电流感测电路150736可用于监测功率组件150706的功率输出，以便为功率管理控制器150716提供与电池的功率输出有关的反馈，使得功率管理控制器150716可调节功率组件150706的功率输出以维持理想的输出。功率管理控制器150716和/或轴组件控制器150722各自可包括可存储多个软件模块的一个或多个处理器和/或存储器单元。
外科器械150010(图13至图16)可包括输出装置150742，该输出装置可包括用于将感官反馈提供给用户的装置。此类装置可包括例如视觉反馈装置(例如，LCD显示屏、LED指示器)、音频反馈装置(例如，扬声器、蜂鸣器)或触觉反馈装置(例如，触觉致动器)。在某些情况下，输出装置150742可包括显示器150743，该显示器可包含在柄部组件150702中。轴组件控制器150722和/或功率管理控制器150716可通过输出装置150742向外科器械150010的用户提供反馈。接口可被配置成能够将轴组件控制器150722和/或功率管理控制器150716连接到输出装置150742。作为替代，输出装置150742可与功率组件150706集成。在此类情况下，当轴组件150704联接到柄部组件150702时，输出装置150742与轴组件控制器150722之间的通信可通过接口实现。
控制电路150700包括被配置成能够控制电动外科器械150010的操作的电路段。安全控制器段(段1)包括安全控制器和主控制器150717段(段2)。安全控制器和/或主控制器150717被配置成能够与一个或多个附加电路段(诸如加速度段、显示器段、轴段、编码器段、马达段和功率段)相互作用。电路段中的每个都可联接到安全控制器和/或主控制器150717。主控制器150717还联接到闪存存储器。主控制器150717还包括串行通信接口。主控制器150717包括联接到例如一个或多个电路段、电池和/或多个开关的多个输入。分段电路可通过任何合适的电路(诸如，电动外科器械150010内的印刷电路板组件(PCBA))来实施。应当理解，本文使用的术语“处理器”包括任一种微处理器、处理器、微控制器、控制器，或者将计算机的中央处理单元(CPU)的功能结合到一个集成电路或最多几个集成电路上的其他基础计算装置。主控制器150717是多用途的可编程装置，该装置接收数字数据作为输入，根据其存储器中存储的指令来处理输入，并提供结果作为输出。因为处理器具有内部存储器，所以是时序数字逻辑的示例。控制电路150700可被配置成能够实现本文所述的一个或多个过程。
加速度段(段3)可包括加速度传感器150712。加速度传感器150712可包括例如加速度计。加速度传感器150712被配置成能够检测加电外科器械150010的移动或加速度。由加速度传感器150712生成的数据可与外科器械150010或该外科器械的一部分的加速度、运动和/或取向相关联。加速度传感器150712可在外科器械150010内和/或向外科器械外部的系统(例如，外科集线器)传送数据。由加速度传感器150712生成的数据可用于修改外科器械的操作。例如，来自加速度计的输入可用于识别外科器械150010的位置，转换到操作(例如，休眠)模式和从操作(例如，休眠)模式转换，识别动力外科器械150010的取向，以及/或者识别外科器械何时已被放下。加速度传感器150712可以与安全控制器和/或主控制器150717通信地耦接，并且可以将数据传送到控制器以用于处理和传送到外科器械150010的外部。
加速度传感器150712可被编程以测量各种形式的加速度，包括例如坐标加速度以及可能不一定是坐标加速度的那些加速度(速度的变化率)。加速度传感器150712可以被编程为确定与在加速度传感器150712的参照系中静止的试验负载所经历的重量现象相关联的加速度。例如，在地球表面上静止的加速度传感器150712可以由于其重量而直接向上测量加速度g＝9.8m/s2(重力)。加速度传感器150712可测量g力加速度。加速度传感器150712可包括单轴、双轴或三轴加速度计。加速度传感器150712可包括一个或多个惯性传感器，以检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)。合适的惯性传感器可包括加速度计(单轴、双轴或三轴)、用于测量空间磁场(例如地球磁场)的磁力计和/或用于测量角速度的陀螺仪。
显示器段(段4)包括联接到主控制器150717的显示器连接器。显示器连接器通过显示器的一个或多个集成电路驱动器将主控制器150717联接到显示器。显示器的集成电路驱动器可与显示器集成，并且/或者可与显示器分开定位。显示器可包括任一种合适的显示器，诸如有机发光二极管(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)和/或任何其他合适的显示器。在一些示例中，显示器段联接到安全控制器。
轴段(段5)包括用于耦接到外科器械150010(图13至图16)的可互换轴组件150200(图13和图15)的控件，以及/或者用于耦接到可互换轴组件150200的端部执行器150300的一个或多个控件。轴段包括轴连接器，该轴连接器被配置成能够将主控制器150717联接到轴PCBA。轴PCBA包括具有铁电随机存取存储器(FRAM)、关节运动开关、轴释放霍尔效应开关和轴PCBA EEPROM的低功率微控制器。轴PCBA EEPROM包括特定于可互换轴组件150200和/或轴PCBA的一个或多个参数、例程和/或程序。轴PCBA可联接到可互换轴组件150200和/或与外科器械150010集成。在一些示例中，轴段包括第二轴EEPROM。第二轴EEPROM包括对应于可与电动外科器械150010交接的一个或多个轴组件150200和/或端部执行器150300的多个算法、例程、参数和/或其他数据。
位置编码器段(段6)包括一个或多个磁性角旋转位置编码器。一个或多个磁性角旋转位置编码器被配置成能够识别外科器械150010(图13至图16)的马达150714、可互换轴组件150200(图13和图15)和/或端部执行器150300的旋转位置。在一些示例中，磁性角旋转位置编码器可联接到安全控制器和/或主控制器150717。
马达电路段(段7)包括被配置成能够控制电动外科器械150010(图13至图16)的运动的马达150714。马达150714通过包括一个或多个H桥场效应晶体管(FET)的H桥驱动器和马达控制器联接到主微控制器处理器150717。H桥驱动器也联接到安全控制器。马达电流传感器与马达串联联接，用于测量马达的电流消耗。马达电流传感器与主控制器150717和/或安全控制器进行信号通信。在一些示例中，马达150714联接到马达电磁干扰(EMI)滤波器。
马达控制器控制第一马达标记和第二马达标记，以向主控制器150717指示马达150714的状态和位置。主控制器150717通过缓冲器向马达控制器提供脉宽调制(PWM)高信号、PWM低信号、方向信号、同步信号和马达复位信号。功率段被构造成向电路段中的每一者提供段电压。
功率段(段8)包括联接到安全控制器、主控制器150717和附加电路段的电池。电池通过电池连接器和电流传感器联接到分段电路。电流传感器被构造成测量分段电路的总电流消耗。在一些示例中，一个或多个电压转换器被构造成向一个或多个电路段提供预先确定的电压值。例如，在一些示例中，分段电路可包括3.3V的电压转换器和/或5V的电压转换器。升压转换器被构造成提供最高为预先确定的量(诸如，最高至13V)的升压电压。升压转换器被构造成在功率密集操作期间提供附加的电压和/或电流，并且能够防止电压降低状况或低功率状况。
多个开关联接到安全控制器和/或主控制器150717。这些开关可被配置成能够控制外科器械150010(图13至图16)的操作、分段电路的操作和/或指示外科器械150010的状态。用于应急的应急门开关和霍尔效应开关被构造成指示应急门的状态。多个关节运动开关(诸如，左侧向左关节运动开关、左侧向右关节运动开关、左侧向中心关节运动开关、右侧向左关节运动开关、右侧向右关节运动开关和右侧向中心关节运动开关)被配置成能够控制可互换轴组件150200(图13和图15)和/或端部执行器150300(图13和图16)的关节运动。左侧换向开关和右侧换向开关联接到主控制器150717。左侧开关(包括左侧向左关节运动开关、左侧向右关节运动开关、左侧向中心关节运动开关和左侧换向开关)通过左挠性连接器联接到主控制器150717。右侧开关(包括右侧向左关节运动开关、右侧向右关节运动开关、右侧向中心关节运动开关和右侧换向开关)通过右挠性连接器联接到主控制器150717。击发开关、夹持释放开关和轴接合开关联接到主控制器150717。
任何合适的机械开关、机电开关或固态开关可以任意组合，用于实现多个开关。例如，开关可为利用与外科器械150010(图13至图16)相关联的部件的运动或存在某个物体来操作的限位开关。此类开关可用于控制与外科器械150010相关联的各种功能。限位开关是由机械地连接到一组触点的致动器构成的机电装置。当某个物体与致动器接触时，该装置操作触点以形成或断开电连接。限位开关不仅耐用、安装简便，还操作可靠，故适用于多种应用和环境。限位开关可确定物体的存在或不存在、经过、定位、以及物体行程的结束。在其他具体实施中，开关可以是在磁场影响下操作的固态开关，诸如霍尔效应装置、磁阻(MR)装置、巨磁阻(GMR)装置、磁力计等等。在其他具体实施中，开关可以是在光影响下操作的固态开关，诸如光学传感器、红外线传感器、紫外线传感器及其他。同样，开关可以是固态装置，诸如晶体管(例如，FET、结型FET、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双极型晶体管等)。其他开关可包括无线开关、超声开关、加速度计、惯性传感器及其他。
公开了用于自适应地调整外科器械的操作和/或控制和/或自适应地将信息传送给医护专业人员(例如，外科医生、助理)的系统、方法和工具。操作、控制和/或通信的适配可基于例如态势感知(例如，外科手术的态势感知)。态势感知可包括例如医护人员的重要性级别(例如，压力水平或关注度)、医护人员对可控制的外科器械的拥有和/或医护人员的身体定位。态势感知可例如基于由一个或多个人员(例如，可穿戴)感测系统、环境感测系统和/或外科器械提供的信息来确定。信息可包括医护人员数据(例如，位置、姿势、平衡、运动、关注度、生理状态)、环境数据(例如，手术室噪声水平、患者数据、医护人员数据)和/或外科器械数据(例如，位置、拥有、运动和/或使用)中的一者或多者。外科计算系统(例如，集线器)和/或外科器械可接收(例如，感测)信息、确定态势感知，并且基于态势感知来调整器械操作、控制和/或信息通信。
例如，可监测态势感知以评估外科手术中手术(例如，任务)的关键程度。外科手术可以例如基于关键程度来修改。外科计算系统可接收来自一个或多个感测系统的生物标志物数据和/或来自一个或多个环境感测系统的环境数据。生物标志物数据可以与操作外科器械的医护专业人员相关联。生物标志物数据可包括例如心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者。环境数据可包括例如噪声水平、医护专业人员关注度(例如，基于眼睛跟踪，诸如位置和/或查看时间)和/或患者生物标志物中的一者或多者。外科计算系统可以例如(例如，全部或部分地)基于生物标志物数据、环境数据和/或与外科手术相关联的数据中的一者或多者来确定重要性级别。外科计算系统可以(例如，基于重要性级别)确定外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统可例如基于确定数据(例如，生物标志物数据)是否在外科手术中的步骤的预期范围内来(例如，确定是否)修改一个或多个操作参数。外科计算系统可以例如确定与医护专业人员的关注度相关联的任务以及基于所确定的任务的外科器械的操作参数。外科计算系统可以将一个或多个操作参数传送到外科器械。
图18示出了与基于对关键程度(例如，任务的重要性级别和/或关注度)的确定来确定外科器械的操作参数相关联的处理的示例。T关键程度可以例如通过监测外科生物标志物以产生(例如，确定)态势感知来确定。态势感知监测可支持(例如，启用或提供)对外科任务的理解。一个或多个人员和/或环境传感器可以监测一个或多个生物标志物(例如，用户压力触发生物标志物水平、噪声水平、身体动作生物标志物，诸如精度和/或分针运动)以确定任务关键程度。所确定的任务关键程度可被传送到外科计算系统和/或外科器械，例如，以调整外科器械的操作参数(例如，以改善用户控制)。态势感知可用于调整器械控制算法。外科器械、外科计算装置、至少一个(例如，可穿戴的)传感器和/或至少一个环境传感器之间的相互通信可以向外科计算系统和/或外科器械提供任务和/或任务目标(例如，速度、精度与结果)的态势感知。外科计算装置和/或外科器械可基于态势感知来调整对一个或多个外科器械致动器的控制。一个或多个HCP感测系统可以监测一个或多个生物标志物以生成传感器数据，该传感器数据可以从HCP感测系统传送到外科计算系统和/或外科器械，例如以提供关于外科任务的重要性或关键程度的(例如，附加的和/或另选的)情境。HCP传感器数据可以支持外科器械操作和/或对HCP的控制的动态适应。HCP生物标志物可包括例如压力、心率等。(例如，来自OR的)环境数据可包括例如噪声水平、人员移动、关注度水平等。
如图18所示，在22310处，外科器械(该外科器械可以是外科器械20282(例如，如结合图10所描述的))可监测对外科器械的用户输入。外科器械20282可以监测与外科器械20282的移动和定位相关联的用户输入。外科器械20282可采用例如加速度传感器150712(例如，如图17B所示)来监测外科器械20282的移动和定位。外科器械20282可监测外科器械20282的取向和外科器械20282保持在特定位置的时间长度。外科器械20282可监测与外科器械20282的控件的操作相关联的用户输入。例如，外科器械20282可监测与控制用于夹持患者组织的钳口的操作相关联的输入。外科器械20282可监测例如控制触发器被按压的程度、触发器被按压的速度以及触发器被保持在特定控制位置的时间长度。
在22312处，外科器械20282可生成与在22110处由外科器械20282监测和检测到的用户输入相关联的使用数据。外科器械20282可生成与外科器械20282的移动和定位相关联和/或与控制外科器械20282的操作相关联的用户输入相关联的使用数据。
在22314处，外科器械20282可将使用数据传送到外科计算系统，该外科计算系统可为例如外科集线器20006。
在22316处，(例如，还)可以收集与操作外科器械20282的一个或多个医护专业人员相关联的数据。操作外科器械20282和/或正在进行外科手术的区域中的医护专业人员可以具有应用于其上的一个或多个感测系统。诸如本文结合图6B所述的那些感测系统20069可以应用于医护专业人员以收集传感器数据。感测系统20069可感测和收集传感器数据，该传感器数据可包括生物计量数据，例如与心率、血压、呼吸、温度、出汗速率、汗液组成、眨眼频率等相关联的数据。感测系统20069可感测和收集与医护专业人员单独的和/或与其他人员一起的身体活动(例如，位置、移动)和/或缺乏身体活动(例如，静态等待)相关联的传感器数据，例如，医护专业人员的手臂、手部、腿部和/或躯干的位置和/或移动。
在22318处，外科器械20282可将传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22320处，可收集与手术环境中的一个或多个条件或属性相关联的环境数据(例如，用于确定外科手术中的阶段或步骤的重要性)。手术环境中的条件或属性可包括例如(例如，环境)噪声水平、HCP位置、HCP移动、HCP关注位置(例如，基于眼睛跟踪，诸如位置和/或查看时间)和/或患者生物标志物数据(例如，患者生物标志物通知和/或警报)中的一者或多者。一个或多个环境感测系统20015可以作为外科监测系统20000的一部分部署在手术环境中以收集环境数据。环境感测系统20015，诸如本文结合图6B所描述的那些，可被激活以收集传感器数据。环境感测系统20015可以是用于测量环境属性中的一个或多个环境属性的系统，并且可包括例如相机(例如，用于检测外科医师的位置、移动和/或呼吸模式)、空间麦克风(例如，用于测量手术室中的环境噪声和/或医护人员的语音音调)、气候传感器(例如，用于测量周围环境的温度和/或湿度)等。环境感测系统20015可感测和收集环境数据，该环境数据可包括与例如手术环境、手术环境中的人(例如，医护专业人员和患者)、手术环境中的器械等相关联的数据。环境感测系统20015(例如，还)可以感测和收集与例如医护专业人员的位置和/或移动(例如，医护专业人员的手臂、手部、腿部和/或躯干的位置和/或移动)和/或外科器械的位置和/或移动相关联的传感器数据。
在22322处，环境感测系统20015可将环境传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22324处，外科计算系统20006可接收来自(例如，人员或可穿戴)感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据。
在22326处，外科计算系统20006可处理所接收的使用数据、传感器数据和/或环境传感器数据(例如，数据集)，并且可基于所接收的数据来确定重要性级别和/或对任务的关注度。外科计算系统20006可被配置成能够基于来自关于外科手术和执行外科手术的医护专业人员的传感器数据、环境数据和/或使用数据的指示来确定重要性级别和/或对任务的关注度。例如，外科计算系统20006(例如，图5所示的态势感知外科集线器20076)可处理来自(例如，人员或可穿戴的)感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据，以确定任务的重要性级别和/或关注度。例如，外科计算系统20006可将所接收的数据集中的一个或多个所选择的数据项转换或映射到重要性级别和/或对任务的关注度。在一个示例中，可以从使用外科器械20282的HCP的压力水平(例如，低、中、高)和/或指示外科手术的阶段或部分的外科器械使用数据推断出关键程度水平(例如，低、中、高)。确定(例如，映射)可以基于例如在外科手术的确定阶段期间被确定为正在使用的外科器械(例如，以及基于传感器和/或环境数据确定谁在使用)。
在22328处，外科计算系统20006可基于在22326处确定的重要性级别和/或对任务的关注度来确定用于一个或多个外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统20006可被配置成能够将在22326处确定的重要性级别和/或对任务的关注度确定(例如，转换或映射)为在所确定的任务期间使用的外科器械的一个或多个操作参数。例如，可基于所检测到的重要性级别和/或对任务的关注来选择或调整针对前置能量钳口触发比率或内镜切割器夹钳和击发速度的操作参数。在一些示例中，操作参数可以与正在使用装置的外科医生的所检测到的压力水平成比例地调整。
在22330处，外科计算系统20006可将所确定的操作参数的指示传送到外科器械20282。外科计算系统20006可被配置成能够将指示传送到被确定为在外科手术的所确定的任务期间在使用的外科器械20282。
在22332处，外科器械20282可接收所确定的操作参数的指示。例如，内镜切割器可接收针对夹钳和击发速度的操作参数，或者前置能量装置可接收针对钳口触发比率的操作参数。
在22334处，外科器械20282可基于所确定的操作参数的所接收的指示来修改操作。例如，如果所接收的操作参数指示减小夹钳和击发速度或者所接收的夹钳和击发速度比现有的夹钳和击发速度要慢，则内镜切割器外科器械20282可减小夹钳和击发速度。
外科计算系统20006可接收与许多不同的外科手术和情况相关联的器械使用数据、传感器数据和/或环境数据。由外科计算系统20006确定的重要性级别、对任务的关注度和/或操作参数可基于所接收的使用数据、传感器数据和/或环境数据而变化。
例如，参考图8所示的外科(例如，结肠直肠)手术的时间线20265，外科计算系统20006(例如，图5所示的态势感知外科集线器20076)可在整个外科手术过程中从各种数据源接收数据。外科集线器20076可接收器械使用数据，每当HCP利用与外科集线器20076配对的模块化装置/器械20095(例如，在外科手术中使用的前置能量装置和/或内镜切割器)时可生成器械使用数据。外科集线器20076可从一个或多个外科医生感测系统20069接收传感器数据(例如，测量数据)，用于测量与外科医生相关联的一个或多个生物标志物，诸如心率、汗液组成、呼吸率等中的一者或多者。例如，如图8所示，可处理传感器数据以确定外科医生在外科(例如，结肠直肠)手术的一个或多个阶段或步骤期间的低、中和高压力水平。可至少部分地从所确定的压力水平推断出重要性级别。
外科集线器20076可以例如至少部分地从来自模块化装置/器械20095的使用数据和来自感测系统20069的感测测量数据得出关于HCP的压力水平和/或正在进行的手术的重要性级别的推论(即，情境信息)。HCP(例如，外科医生)的压力水平可相对于正在执行的手术步骤来指示或确定。外科集线器20076可以(例如，使用态势感知系统)执行以下操作中的一个或多个操作：(例如，经由显示屏)提供可能与手术步骤相关的数据或提示、基于情境来调整模块化装置(例如，激活监测器、调整医学成像装置的FOV、改变超声外科器械或RF电外科器械的能量水平、改变夹钳和击发速度、改变钳口触发比率)，等等。
图8从左到右示出了正在进行的手术的示例，从切开到结扎肠系膜下动脉(IMA)分支等。外科集线器20076可至少基于从外科器械接收的使用数据来推断出手术步骤(例如，开始、结束)。外科集线器20076可例如基于从前置能量钳口装置和/或内镜切割器接收指示器械正在被击发的数据来推断出外科医生正在结扎动脉和静脉。外科集线器(例如，还)可以从HCP的感测系统中的一个感测系统接收测量数据，诸如HCP处于较高压力水平(例如，由时间轴上的B1标记指示)的指示。例如，HCP心率(例如，相对于基值)的变化可指示较高压力水平。外科集线器20076可通过交叉引用从外科缝合和切割器械接收的数据(例如，如A2和A3所示)与已知外科过程中检索到的步骤来得出对结扎IMA步骤的推论。
外科集线器20076可基于所确定的重要性级别(例如，应力水平)来确定用于一个或多个外科器械20282的一个或多个操作参数。例如，外科集线器20076可基于例如在高、中和/或低压力时间段期间的压力水平来监测(例如，和控制)前置能量钳口触发比率和/或内镜切割器夹钳和击发速度。在一个示例中，外科集线器20076可向前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置发送辅助控制信号以(例如，在HCP处于高压力期间)在操作中控制该装置。外科集线器可以基于操作外科装置的HCP的压力水平和/或外科集线器已知的态势感知来发送辅助信号。例如，外科集线器20076可向前置能量装置或内镜切割器夹钳发送控制辅助信号，如图8中由A2和A3所示。在一个示例中(例如，如图8中在A2和A3处所示)，基于从外科感测系统测量数据检测到的高水平压力，分别降低前置能量钳口触发比率和内镜切割器夹钳和击发速度。
HCP可以进行到释放上乙状结肠的下一步骤，随后释放降结肠、直肠和乙状结肠。外科集线器20076可继续接收来前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置的输入，并且可继续监测HCP的高压力标记的感测系统测量数据(例如，如D1、E1a、E1b、F1所示)。例如在高压力时间段期间，外科集线器20076可将辅助(例如，自适应控制)信号发送到前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置，如图8所示。
HCP可调动结肠并且切除乙状结肠，从切除手术的横向肠部分开始。例如，外科集线器20076可基于来自外科缝合和切割器械的数据(例如，包括来自外科缝合和切割器械仓的数据)推断出HCP正在执行横向肠和乙状结肠切除。仓数据可对应于例如由器械击发的钉的大小或类型。仓数据可指示被缝合和/或横切的组织的类型，例如，因为不同类型的钉用于不同类型的组织。HCP(例如，外科医生)可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(例如，RF或超声)器械之间来回切换，因为不同的器械更好地适用于特定任务。缝合/切割器械和外科能量器械的使用顺序可指示外科医生正在执行手术的哪个步骤。
在一些示例中(例如，如图8所示)，外科集线器20076可使用外科器械20282基于所确定的HCP的压力水平来确定控制信号并且将其发送(例如，无线传送)到外科装置20282。压力水平可被认为或映射到外科手术的一部分的重要性级别。例如，在时间段G1b期间，控制信号G2b可被发送到内镜切割器夹钳以与所确定的高压力水平(例如，高重要性级别)成比例地减小内镜切割器夹钳和击发速度。在时间段G1c期间，控制信号H2可被发送到内镜切割器夹钳以与所确定的低压力水平(例如，低重要性级别)成比例地增加内镜切割器夹钳和击发速度。可例如通过实施(例如，执行)从外科集线器20076接收的控制信号来修改前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置的操作。在各种实施方式中，可至少部分地基于一个或多个生物标志物(诸如心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者)来确定重要性级别(例如，确定或不确定压力水平)。在一些示例中，可至少部分地基于环境数据(例如，具有或不具有生物标志物数据)来确定重要性级别。确定关键程度(例如，压力水平)、接收所感测的生物标志物数据、环境数据和使用数据、分析所接收的数据，以及确定器械操作参数等(例如，本文所公开的操作)可由一个或多个外科计算系统和/或外科器械执行。
可从一个或多个HCP的关注度监测(例如，使用一个或多个外科器械)导出传感器数据和/或环境数据。关注度监测可包括例如一个或多个传感器，该一个或多个传感器提供跟踪HCP的眼睛运动或查看(例如，眼睛跟踪)的数据以确定HCP的注意力集中在哪里以及持续多长时间，这可被称为目标上的时间。关注度跟踪可用于确定任务和/或其一个或多个特定部分(例如，任务的部分或操作区域)的关键程度。外科集线器20076可将更精细(例如，更精确)的信息和/或参数(例如，反馈)传送到手术中涉及的外科器械20272和/或显示器，以例如通过将任务关键程度检测与HCP(例如，外科医生)注意力跟踪和/或聚焦时间跨度相结合来改善HCP对外科器械20272的控制(例如，对钳口致动机构的精确控制)。例如，可使用HCP关注度监测来确定HCP可能聚焦于哪些显示器和/或显示器的部分。集线器20076可以(例如，至少部分地)基于关注度跟踪来确定关键程度(例如，重要性级别)以及/或者改变或更新在一个或多个监测器上显示给HCP的信息。例如，感测到的和/或环境的数据可指示外科医生的身体手势行为看起来显示出外科医生难以看到任务/作业。集线器20076可以(例如，作为响应)例如改进外科医生在所显示的图像中的感兴趣区域的缩放和/或聚焦，以及/或者问询(例如，询问)外科医生他/她是否希望放大一部分或用多光谱馈源覆盖该部分以改善可视化。
例如，器械运动和操作者运动可被评估以确定外科器械的操作者。外科计算系统20006可以从多个感测系统接收生物标志物数据(例如，移动数据)。感测系统可以与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联。外科计算系统可以从外科器械接收使用数据，例如移动数据。外科计算系统可以例如至少基于生物标志物数据和使用数据来确定多个医护人员中的哪一个医护人员拥有外科器械。例如，外科计算系统可以确定医护人员的生物标志物数据(例如，移动数据)是否对应于来自外科器械的使用数据，例如移动数据。外科计算系统可以例如基于对外科器械的拥有来确定用于传送给医护人员的信息。传送给拥有器械的助理的信息可包括例如与准备用于操作的外科器械相关联的信息。传送给拥有器械的医师的信息可包括例如与外科器械的先前使用相关联的信息。可以检测数据之间的不一致性。外科计算系统可例如至少基于生物标志物数据与使用数据之间的不一致性来确定外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。外科计算系统可基于不一致性来确定是否存在相关性错误。
外科手术(例如，在OR中)中任务(例如，当前步骤)的关键程度的区分可以用手术步骤跟踪来实施(例如，使用)。手术步骤跟踪可由外科计算系统20006执行，例如以支持(例如，控制)装置操作，诸如在“快速且高效”和“准确且精确”的操作模式之间移动。快速且高效的操作可例如通过更大的总体运动、更快的夹持和释放操作、加速的铰接角度变化、加速的关节运动角度变化、更高的前置能量功率电平和/或缝合器的更快的击发来反映或区分。准确且精确的操作可例如通过较低(例如，降低)的前置能量水平来反映或区分，这可导致较慢的操作和/或较长的焊接时间、较慢的和/或较精细的关节运动角度变化以及较大的启动运动延迟，以最小化超调量和/或无意操作、较慢的缝合器击发速度、较缓慢和/或较慢的夹持速率以改善组织蠕变和/或最小化附带组织张力损伤等。使用来自HCP的人员(例如，可穿戴)传感器和/或环境传感器的感测数据来记录手术步骤跟踪可支持(例如，允许)趋势和相关性的确定。与趋势的偏离或与趋势的相关性或不规则性可以向医护专业人员突出显示，被传送到外科器械等。在一个示例性手术中，例如，肺叶切除手术，可能有四个主要工作要执行，包括血管、支气管、实质和淋巴结的切开和横切。血管的横切可以是手术中的关键步骤。外科医生所佩戴的心率监测器可以指示与在手术的血管横切部分周围的基线心率相比的心率增加。例如，在给定历史情境的情况下，外科计算系统20006可确定不对增加的心率作出反应，除非心率高于用户的历史平均值。外科计算系统20006可以向医护人员提供通信并且/或者如果确定外科医生的实质击发心率可低于外科医生的血管击发心率但高于历史心率数据，则修改外科器械的操作。
外科医生和/或手术室人员的语音模式和/或语音音调可由一个或多个感测系统监测。焦虑、紧张和/或压力可导致呼吸模式的变化，这可导致HCP出现声音和/或言语方面的困难。例如，HCP的情绪可能会因某些情况或激动而发生变化，这可影响HCP的语气。焦虑、紧张和/或压力、情绪变化等可导致身体行为，诸如颤抖、呼吸急促、头晕和/或沮丧。传感器诸如麦克风可用于监测语音模式和/或音调。所感测的数据可以被外科计算系统20006用来确定调整一个或多个环境变量以减轻压力并且帮助HCP保持专注。
外科计算系统20006可基于所接收的数据来确定调整一个或多个环境特性或变量。例如，可以(例如，基于重要性)改变一种或多种手术室声音，以改善HCP感知并且消除干扰。例如，如果HCP正在执行关键(例如，紧张的)任务，则可以修改(例如，降低)监测系统警报和/或通知级别。可以(例如，基于关键程度)修改手术室照明以例如提高对比度和/或聚焦，同时限制注意力分散和/或过大的光强度。可以(例如，基于关键程度)改变一个或多个屏幕、显示器和/或内容，例如，以减轻所显示的内容的压力/负担。例如，外科计算系统可以确定扩大重要方面以及/或者改变与当前任务或情况相关的尖锐元素之间的对比度和/或允许辅助数据保持在更半透明的状态。
外科计算系统20006可以确定通知HCP关于一个或多个生物标志物。外科计算系统20006可以确定一个或多个生物标志物在预期范围外，这可以指示压力。外科计算系统20006可以将呼吸指令传送给HCP以减轻影响。外科计算系统20006可以选择可以提供可听节律的音乐以改变呼吸模式和/或指示HCP压力的其他生物标志物。
图19示出了与基于器械和HCP运动的相关性确定对外科器械的拥有和信息通信相关联的处理的示例。如图19所示，在22340处，外科器械(该外科器械可以是外科器械20282(例如，如结合图10所描述的))可监测对外科器械的用户输入。外科器械20282可以监测与外科器械20282的移动和定位相关联的用户输入。外科器械20282可采用例如加速度传感器150712(例如，如图17B所示)来监测外科器械20282的移动和定位。外科器械20282可监测外科器械20282的取向和外科器械20282保持在特定位置的时间长度。外科器械20282可监测与外科器械20282的控件的操作相关联的用户输入。例如，外科器械20282可监测与控制用于夹持患者组织的钳口的操作相关联的输入。外科器械20282可监测例如控制触发器被按压的程度、触发器被按压的速度以及触发器被保持在特定控制位置的时间长度。
在22342处，外科器械20282可生成与在22340由外科器械20282监测和检测到的用户输入相关联的使用数据。外科器械20282可生成与外科器械20282的移动和定位相关联和/或与控制外科器械20282的操作相关联的用户输入相关联的使用数据。
在22344处，外科器械20282可将使用数据传送到外科计算系统，该外科计算系统可为例如外科集线器20006。
在22346处，还可以收集与操作外科器械20282的一个或多个医护专业人员相关联的数据。操作外科器械20282和/或正在进行外科手术的区域中的医护专业人员可以具有应用于其上的一个或多个感测系统。例如本文结合图6B所述的那些感测系统20069可以应用于医护专业人员以收集传感器(例如，HCP生物标志物)数据。感测系统20069可以感测和收集传感器数据，该传感器数据可包括生物计量数据，例如与心率、血压、呼吸、温度、出汗速率、汗液组成、眨眼频率等相关联的数据。感测系统20069可以感测和收集与医护专业人员单独和/或与其他人员一起的身体活动(例如，位置、移动)和/或缺乏身体活动(例如，静态等待)相关联的传感器数据，例如，医护专业人员的手臂、手部、腿部和/或躯干的位置和/或移动。
在22348处，外科器械20282可将传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22350处，可以(例如，还)收集与手术环境中的一个或多个条件或属性相关联的环境数据。手术环境中的条件或属性可包括例如(例如，环境)噪声水平、HCP位置、HCP移动、HCP关注位置(例如，基于眼睛跟踪，诸如位置和/或查看时间)、外科器械移动和/或患者生物标志物数据(例如，患者生物标志物通知和/或警报)中的一者或多者。一个或多个环境感测系统20015可以作为外科监测系统20000的一部分部署在手术环境中以收集环境数据。环境感测系统20015，诸如本文结合图6B所描述的那些，可被激活以收集所感测的环境数据。环境感测系统20015可以测量环境属性中的一个或多个环境属性，并且可包括例如相机(例如，用于检测HCP的位置、移动和/或呼吸模式)、空间麦克风(例如，用于测量手术室中的环境噪声和/或医护人员的语音音调)、气候传感器(例如，用于测量周围环境的温度和/或湿度)等。环境感测系统20015可以感测和收集环境数据，该环境数据可包括与例如手术环境、手术环境中的人(例如，医护专业人员和患者)、手术环境中的器械等相关联的数据。环境感测系统20015可以感测和收集与例如医护专业人员的位置和/或移动，例如医护专业人员的手臂、手部、腿部和/或躯干的位置和/或移动和/或外科器械的位置和/或移动相关联的传感器数据。
在22352处，环境感测系统20015可将环境传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22354处，外科计算系统20006可接收来自(例如，人员或可穿戴)感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据。
在22356处，外科计算系统20006可处理所接收的使用数据、传感器数据和/或环境传感器数据(例如，数据集)，并且可基于所接收的数据来确定是否存在一个或多个相关性。外科计算系统20006可被配置成能够基于关于外科手术和执行外科手术的医护专业人员的传感器数据、环境数据和/或使用数据来确定数据集是否指示一个或多个HCP与一个或多个外科器械之间的移动的相关性。例如，外科计算系统20006(该外科计算系统可以是例如图5中所示的态势感知外科集线器20076)可以处理来自人员或可穿戴感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据，以确定移动数据中的一个或多个相关性。例如，外科计算系统20006可在外科手术中的任务的执行期间将外科医生的移动与前置能量装置和/或内镜切割器的移动相关联，如图20中的示例所示。移动的关联可基于例如来自跟踪外科医生移动的一个或多个手术室相机的环境数据和器械使用数据，例如包括由被确定为在外科手术的确定阶段期间使用的外科器械20282中的一个或多个加速度计传感器生成的加速度计数据。外科器械20282可以(例如，通过使用内置加速度计)检测运动和取向。可以例如通过将一个或多个外科器械20282的位置、取向和/或运动数据与来自关于一个或多个医护专业人员的感测数据和/或环境数据的位置和/或运动数据进行比较来确定一个或多个相关性，该一个或多个医护专业人员可以为例如一个或多个外科医生、后台护士、助理和/或轮班护士。一个或多个相关性可以确定哪个医护专业人员正在保持和/或使用哪个器械。
在22358处，外科计算系统20006可例如基于在22356处确定的一个或多个相关性来确定拥有和/或使用一个或多个外科器械的一个或多个医护专业人员。外科计算系统20006可被配置成能够基于相关性和/或相关性的缺乏来确定外科器械的位置、拥有和/或使用。例如，所检测到的器械运动和手术室中检测到的人员身体活动可用于确定外科器械20282的位置(例如，在手术室中、不在手术室中、由医护专业人员拥有或不由医护专业人员拥有)。
外科计算系统20006可使用对器械运动和手术室人员身体活动的检测来确定在监测传感器的系统中是否存在相关性或同步错误。例如，如果器械数据指示器械正在手术室中移动或改变取向，而传感器数据和/或环境数据不指示任何人员正在以相关方式移动，则外科计算系统20006可确定对准问题。外科计算系统2006可以执行分析以确定是否存在问题，并且如果存在问题，则确定可能的解决方案，例如，在所检测到的问题在预先确定的量的时间和/或运动数量上发生的情况下。外科计算系统20006可确定器械在附近的手术室或储藏室中，并且在当前的手术室中没有被使用。对未对准问题的解决方案可包括例如重新校准、重新关联等。
外科计算系统20006可以用数据标记同步问题以及/或者可以尝试重新融合和调整手术室数据集的“临时”时间戳，例如，在外科计算系统20006确定医护专业人员的物理监测器看起来具有与器械运动不同步的类似相关运动的情况下。
外科计算系统20006可将一些或所有室内传感器的取向重新校准和/或重新对准到主室坐标系，例如，在由器械检测到的反向运动与医护专业人员的身体生物标志物相关的情况下。
外科计算系统20006可以(例如，视觉地)检测是否存在未穿戴一个或多个传感器的一个或多个医护专业人员。例如，如果外科器械的多个(例如，重复的)运动(例如，随时间推移)不与任何手术室人员运动相关，则外科计算系统20006可以尝试对手术室人员重新编索引。外科计算系统20006可以假设外科装置在另一个房间中并且不经意地与不正确的外科计算系统配对，例如，如果不存在附加的检测到的人员。外科计算系统20006可以与一个或多个相邻的手术室外科计算系统通信，例如，以尝试将对不经意地配对的器械的监测返回到外科器械所处的室中。
在22360处，外科计算系统20006可以确定用于传送给一个或多个医护专业人员的信息。例如，外科计算系统20006可确定与传送给助理相关的信息。如果外科装置20282运动数据与助理的运动相关，诸如当助理为外科医生准备或重新装载器械时可能发生，则外科计算系统20006可基于相关的运动数据来确定后台护士拥有外科器械20282。使用数据可指示外科装置最近被击发并且尚未重新装载。外科计算系统20006可以确定或选择待显示的信息。外科计算系统20006可以确定应当强调显示信息，例如大写、突出显示、快闪或闪烁。信息可指示外科装置20282在钳口中具有“用过的”仓，以最小化外科装置20282的重新引入而不需要重新装载。外科计算系统20006可以确定或选择将作为使用步骤显示的信息。例如，外科计算系统20006可确定与清洁和/或重新装载外科器械20282相关联的待显示的信息。操作参数可以与正在使用装置的外科医生的所检测到的压力水平成比例地调整。外科计算装置20006可基于相关的运动数据来确定外科医生拥有外科器械20282。使用数据还可以指示外科器械最近被击发并且尚未重新装载。外科计算装置20006可确定或选择待显示给外科医生的信息，以指示先前的击发数据和/或由于外科器械20282的最近使用而发生的任何通知或警报。
在22362处，外科计算系统20006可将所确定的信息的指示传送到外科器械20282和/或相关联的显示单元(例如，显示器20023或手术室中的其他合适的显示器)以供显示。
在22364处，外科器械20282和/或显示单元20023可接收所确定的信息(例如，显示信息)的指示。例如，外科缝合器可以为拥有缝合器的外科医生接收指示先前击发数据和/或由于外科器械20282的最近使用而发生的任何通知或警报的信息。
在22366处，外科器械20282和/或显示单元20023可显示所接收的信息。例如，外科缝合器和/或相关显示器可以为拥有缝合器的外科医生显示指示先前击发数据和/或由于外科器械20282的最近使用而发生的任何通知或警报的信息。
外科计算系统20006可接收与许多不同的外科手术和情况相关联的器械使用数据、传感器数据和/或环境数据。由外科计算系统20006确定的一个或多个外科器械的位置、取向和/或运动、一个或多个医护专业人员的位置和/或运动和/或对一个或多个外科器械的拥有可基于所接收的使用数据、传感器数据和/或环境数据而变化。
图20描绘了示例性外科手术时间线以及与外科手术期间的外科器械数据、人员传感器数据和/或环境数据相关联的对应值。外科计算系统可基于外科器械数据、人员传感器数据和/或环境数据来确定在外科手术期间拥有并且正在操作外科器械的特定医护专业人员。
外科计算系统20006(该外科计算系统可以是如结合图5描述的态势感知外科集线器20076)可以在外科手术的过程中从各种数据源接收数据。外科集线器20076可接收器械使用数据，该器械使用数据可由外科器械(例如，模块化装置/外科器械20095)响应于医护专业人员处理、操作和/或利用器械而生成。外科器械可以是例如前置能量装置和/或内镜切割器。外科集线器20076可以接收运动数据，该运动数据可以由外科器械内的加速度计传感器生成。外科集线器20076可以从一个或多个外科医生感测系统20069接收传感器数据(该传感器数据可包括测量数据)，用于测量与外科医生相关联的一个或多个生物标志物，诸如心率、汗液组成、呼吸率等中的一者或多者。例如，如图20所示，可以处理传感器数据以确定外科医生在外科(例如，结肠直肠)手术的一个或多个阶段或步骤期间的低、中和高压力(例如，重要性)水平。外科集线器20076可以从一个或多个环境感测系统20015接收环境数据，该环境数据可包括来自一个或多个运动感测相机20021的一个或多个医护专业人员和/或一个或多个外科器械20272的运动数据，该运动数据可指示多个(例如，三个)维度中的移动。
外科集线器20076可至少部分地基于来自模块化装置/器械20095的使用数据、来自模块化装置/器械20095的运动数据、来自感测系统20069的所感测的测量数据和/或环境数据(例如，包括运动数据)得出关于正在进行的手术中的移动的推论，推论可包括情境信息。可以相对于正在执行的手术的步骤来指示或确定运动。外科集线器20076可以使用例如态势感知系统来执行以下操作中的一者或多者：(例如，经由显示屏)提供可能与手术步骤和/或拥有器械的医护专业人员相关的数据或提示；基于情境来调整模块化装置(例如，激活监测器、调整医学成像装置的FOV、焦点和/或变焦、改变超声外科器械或RF电外科器械的能量水平、改变夹钳和击发速度、改变钳口触发比率)；等等。
在图20中，时间线22400可对应于使用例如至少一个前置能量钳口装置和内镜切割器执行的示例性结肠直肠外科手术。使用列来指定对应于外科手术中的特定步骤的时间线的部分。如图所示，列表示以下外科手术步骤：结扎IMA；释放上乙状结肠；释放降结肠；释放直肠和乙状结肠；切除横向肠；以及移除乙状结肠。图20描绘了多个竖直布置的行，每一行描绘了与外科手术相关联的各种数据项的随时间变化的值。行被指定为示出以下值：外科医生的压力水平；前置能量钳口触发比率；内镜切割器要求和击发速度；外科医生运动跟踪；前置能量中的加速度计；内镜切割器中的加速度计；以及内镜切割器状态。应当理解，被标记为外科医生的压力水平、前置能量钳口触发比率，以及内镜切割器夹钳和击发速度的顶部三排通常对应于图8中描绘并且结合图8描述的三行。
参考图20，如图所示，在时间t1之前的时间段期间，外科集线器20076可以从生物标志物数据导出压力水平，从应用于正在执行外科手术的医护专业人员的感测系统接收该生物标志物数据。如图所示，在时间t1之前的手术的初始阶段，外科医生的压力水平相对较低。外科集线器20076可使用从前置能量钳口装置接收的使用数据来确定触发比率的初始值，如第二行中所示。外科集线器20076可依赖于从内镜切割器装置接收到的使用数据来确定内镜切割器的夹钳和击发速度的初始值，如第三行中所示。外科集线器20076可以使用环境传感器数据来跟踪外科医生的移动，如第四行中所描绘的。如图所示，在时间t1之前的时间段中，外科医生可能正在移动以准备进行手术。外科集线器20076可使用包括来自前置能量钳口装置的加速度计数据的使用数据来导出前置能量钳口装置的运动值，如从顶部开始的第五行中所示。如图所示，在时间t1之前的时间段中，前置能量钳口装置可能正在移动，这可指示该装置可在手术中使用。外科集线器20076可以使用包括来自内镜切割器的加速度计数据的使用数据来导出与内镜切割器相关联的运动的值，如从顶部开始的第六行中所示。如图所示，在时刻t1之前的时间段中，内镜切割器可能不移动，从而指示它没有在使用中或不打算即将使用。外科集线器20076可以使用所接收的数据来确定内镜切割器的状态，如第七行中所示。外科集线器20076可以确定内镜切割器是否正在被重新装载或者是否正在被外科医生使用。
在图20中，从左到右描绘了外科手术的步骤，从切开移动到结扎IMA分支等。外科集线器20076可至少基于从外科器械接收的使用数据推断手术步骤。外科集线器20076可例如基于从前置能量钳口装置和/或内镜切割器接收指示器械正在被击发的数据来推断出外科医生正在结扎动脉和静脉。外科集线器可以从医护专业人员的感测系统中的一个感测系统接收测量数据，外科集线器可以从该测量数据得出医护人员的压力水平，如图20中描绘的顶行中所示。外科集线器20076可以通过确定指示医护专业人员的心率相对于基值的变化的数据来确定医护专业人员正在经历较高的压力水平。外科集线器20076可通过交叉引用从外科缝合和切割器械接收的数据(例如，如A2和A3所示)与已知外科过程中检索到的步骤来得出对结扎IMA步骤的推论。
外科集线器20076可以例如基于所确定的一个或多个HCP和一个或多个外科器械20282的位置和/或移动数据的相关性来确定哪些器械正在使用和/或哪个HCP拥有器械。为简洁起见，图20示出了针对外科医生HCP而非助理HCP的运动跟踪数据，助理HCP可以例如在外科医生利用另一外科器械时清洁和重新装载外科器械。应当理解，外科集线器20076可以接收和处理手术室中的多个个体的数据，并且处理与同外科医生相关联的数据一致的信息。
如图20所示，示出了在结扎IMA步骤期间的两个阶段。在时间t1和时间t2之间描绘了阶段B，并且在时间t2和时间t3之间描绘了阶段C。在手术的结扎IMA步骤的阶段B期间，外科集线器20076可确定与内镜切割器相关联的运动(如B1处所指出的，并且可基于内镜切割器中的一个或多个加速度计来确定该运动)类似于或关联于外科医生的运动(如B2处所示，可基于一个或多个环境传感器来确定该运动)。外科集线器20076可基于相似性或相关性来确定外科医生正在结扎IMA步骤的阶段B阶段中使用内镜切割器。由外科医生使用的状态在内镜切割器状态行中的B3处指出。
在t1和t2之间的时段期间，对应于使用内镜切割器的时间，外科集线器20076可以根据生物标志物数据来确定外科医生的压力升高，如B4处所指示的。外科集线器20076可通过与内镜切割器通信来作出反应，以降低夹钳和击发速度，如B5处所指出的。虽然前置能量装置可能未在使用中，但外科集线器20076可根据手术预期前置能量装置将很快被使用并且可以调整钳口触发比率，如第二行中所示。外科集线器20076可以基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在结扎IMA步骤的阶段B阶段期间经由内镜切割器传送给外科医生。内镜切割器可以显示从外科集线器20076接收的信息。所显示的信息可涉及可采取的程序步骤和动作。
在时间t1和时间t2之间，外科集线器20076可确定第五行中所示的前置能量装置运动与外科医生运动类似或相关。相关性由虚线椭圆22331表示。外科集线器20076可基于相关性来确定外科医生在外科手术的结扎IMA步骤中的阶段C期间正在使用前置能量装置。外科集线器20076可基于所接收的生物标志物数据来确定外科医生正在经历中等水平的压力。外科集线器20076可基于手术步骤和中等压力水平来确定将钳口触发比率保持在其现有值。外科集线器20076可基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在结扎IMA步骤的阶段C期间经由前置能量装置传送给外科医生。前置能量装置可以显示从外科集线器20076接收的信息。
参考内镜切割器状态行，在阶段C期间，如C2所示，外科集线器20076可确定所检测到的另一HCP(例如，后台护士)的运动可以与内镜切割器运动C1相关。外科集线器20076可确定单独的相关运动和/或与情境信息诸如内镜切割器使用数据相结合可指示后台护士正在清洁和重新装载内镜切割器，同时例如外科医生在阶段C期间使用前置能量装置。外科集线器20076可基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在结扎IMA步骤的阶段C期间经由内镜切割器或相关显示器传送给后台护士。内镜切割器和/或相关显示器可以显示从外科集线器20076接收的信息。
HCP可以进行到在时间t3开始的外科手术的释放上乙状结肠步骤。在可被称为阶段D的上乙状结肠步骤期间，外科集线器20076可确定由D2指示的外科医生运动与由D1指示的前置能量装置的运动相关。外科集线器20076可基于相关性来确定外科医生在阶段D期间正在使用前置能量装置。外科集线器20076可基于所接收的传感器数据来确定外科医生在执行释放上乙状结肠步骤期间可能正在经历升高的压力水平，如D3处所指出的。外科集线器20076可以与前置能量装置通信，以在阶段D期间调整前置能量钳口触发比率，如D4处所示。在外科医生正在经历大的压力的时间段期间，外科集线器20076可降低钳口触发比率，并且可在外科医生正在经历中等应力水平的时间段期间将该比率返回到第二水平。外科集线器20076可基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在结扎IMA步骤的阶段D期间经由前置能量装置传送给外科医生。前置能量装置和/或相关联的显示器可显示从外科集线器20076接收的信息。
医护专业人员可以进行到手术的释放降结肠和释放直肠和乙状结肠步骤。在时间t4和时间t5之间的时间段(该时间段可被称为阶段E)期间，外科集线器20076可确定在E2处指示的外科医生运动与在E1处指示的内镜切割器的运动相关。如在E3处所指出的，外科集线器20076可基于相关性来确定外科医生在阶段E期间正在使用内镜切割器，阶段E可以跨越释放降结肠和释放直肠和乙状结肠步骤的部分。外科集线器20076可基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在阶段E期间经由内镜切割器传送给外科医生。内镜切割器和/或显示器可以显示从外科集线器20076接收的信息。
外科集线器20076可根据在阶段E的第一部分期间的生物标志物数据来确定外科医生正在经历如在E4a处指出的升高水平的压力。外科集线器20076可通过与内镜切割器通信来解决升高的压力水平，以降低夹钳和击发速度配置，如E5a处所指示的。在阶段E的第二部分期间，外科集线器20076可根据所接收的生物标志物数据来确定外科医生压力水平进一步增加，如在E4b处所指出的。外科集线器可通过与内镜切割器通信来解决升高的压力水平，以进一步降低夹钳和击发速度，如E5b处所指示的。
在手术的释放直肠和乙状结肠步骤的阶段F期间，在时间t6和时间t7之间，外科集线器20076可确定内镜切割器运动F1不类似于外科医生运动，从而指示外科医生未使用内镜切割器，如图20的内镜切割器状态行中所指出的。外科集线器20076可确定前置能量装置运动类似于外科医生运动，如图20中由虚线椭圆22332所示，从而指示外科医生正在使用前置能量装置来执行手术的释放直肠和乙状结肠步骤。为简洁起见，图20中未示出前置能量状态。外科集线器20076可基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息以经由前置能量装置传送给外科医生。
在阶段F期间，如图20中的F2所示，外科集线器20076可以确定针对另一HCP(例如，后台护士)检测到的运动可以与内镜切割器运动F1相关。外科集线器20076可以确定相关运动单独地和/或与情境信息(例如，内镜切割器使用数据)组合指示后台护士正在清洁和重新装载内镜切割器，同时外科医生使用前置能量装置。当内镜切割器被重新装载时，外科集线器20076可以与内镜切割器通信以使夹钳和击发速度重置到初始值，如F3处所示。外科集线器20076可以基于位置和/或移动数据的相关性来确定信息，以在手术的释放直肠和乙状结肠的F阶段期间经由内镜切割器传送给后台护士。内镜切割器可以显示从外科集线器20076接收的信息。
HCP可进行到手术的切除横向肠步骤，其中外科集线器20076可以确定在时间t8和时间t9之间的外科医生运动G2与内镜切割器G1的运动相关，从而指示外科医生正在使用内镜切割器，如G3处所示。外科集线器20076可以(例如，基于位置和/或移动数据的相关性)确定信息以经由内镜切割器和/或相关显示器传送给外科医生。内镜切割器和/或显示器可以显示从外科集线器20076接收的信息。外科集线器20076可以基于所接收的生物标志物数据来确定外科医生在切除横向肠的过程中的压力水平。外科集线器20076可确定在手术期间外科医生的压力水平可能增加，如在G4a和G4b处所示。外科集线器20076可与内镜切割器通信以调低夹钳和击发速度，如在G5a和G5b处所示。当外科集线器20076确定压力已经返回到低水平时，如G4c所示，内镜切割器的速度返回到其初始值，如G5c所示。
如图20中所示，外科集线器20076可基于HCP的位置和/或运动(例如，基于生物标志物和/或环境数据)与外科器械20282(例如，基于使用和/或运动数据)的所确定的相关性来确定信息并且将信息发送(例如，无线传送)到外科装置20282。确定(例如，选择)用于通信的信息可以是装置相关的、HCP相关的、过程相关的和/或手术步骤相关的。一个或多个外科计算系统和/或外科器械可以：确定器械位置、取向、移动和/或拥有；接收所感测的生物标志物数据、环境数据和/或使用数据；分析所接收的数据；确定待传送的器械信息；通信信息等。
例如，可基于医护专业人员的姿势的评估来调整器械操作。外科计算系统可以(例如，从一个或多个感测系统)接收与操作外科器械的医护专业人员相关联的生物标志物数据。外科计算系统可以从外科器械接收与用户输入相关联的使用数据。外科计算系统可从一个或多个环境感测系统接收环境数据。外科计算系统可以例如至少部分地基于生物标志物数据、使用数据和/或环境数据来确定对医护专业人员的身体定位的评估。对身体定位的评估可包括对姿势(例如，身体姿势、手臂姿势或手腕姿势)、平衡、运动范围和/或到达范围的评估。外科计算系统可以例如基于对医护专业人员的身体定位的评估来确定外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统可以将一个或多个操作参数传送到外科器械。操作参数可包括例如与以下各项中的一者或多者相关联的参数：外科器械的控制、行程触发点、激活极限或去激活极限和/或激活辅助控制。外科计算系统可以(例如，从外科器械)接收覆写一个或多个操作参数的指示。
图21示出了与基于对针对外科任务的医护人员的定位的确定来确定外科器械的操作参数相关联的示例性处理。图21至图24示出了如果/当使用外科器械的HCP超过一个或多个阈值时基于例如指示HCP的姿势、范围、提升能力、抓握力能力和/或其他人体力学和人体工程学极限的态势感知数据、外科器械的位置、运动和/或取向来确定对外科器械的操作和/或控制的调整的示例。可以为HCP分配介于阈值之间的位置范围(例如，身体、手臂、手腕)。可以指示HCP和/或器械定位的传感器数据、环境数据和/或器械数据可对照一个或多个阈值进行评估。器械的操作参数可例如基于超过一个或多个阈值以及/或者超过一个或多个阈值的量值来确定。
参考图21，在22370处，外科器械(该外科器械可以是外科器械20282(例如，如结合图10所描述的))可监测对外科器械的用户输入。外科器械20282可以监测与外科器械20282的移动和定位相关联的用户输入。外科器械20282可采用例如加速度传感器150712(例如，如图17B所示)来监测外科器械20282的移动和定位。外科器械20282可监测外科器械20282的取向和外科器械20282保持在特定位置的时间长度。外科器械20282可监测与外科器械20282的控件的操作相关联的用户输入。例如，外科器械20282可监测与控制用于夹持患者组织的钳口的操作相关联的输入。外科器械20282可监测例如控制触发器被按压的程度、触发器被按压的速度以及触发器被保持在特定控制位置的时间长度。
在22372处，外科器械20282可生成与在22110由外科器械20282监测和检测到的用户输入相关联的使用数据。外科器械20282可生成与外科器械20282的移动和定位相关联和/或与控制外科器械20282的操作相关联的用户输入相关联的使用数据。
在22374处，外科器械20282可将使用数据传送到外科计算系统，该外科计算系统可为例如外科集线器20006。
在22376处，还可以收集与操作外科器械20282的一个或多个医护专业人员相关联的数据。操作外科器械20282和/或正在进行外科手术的区域中的医护专业人员可以具有应用于其上的一个或多个感测系统。诸如本文结合图6B所述的那些感测系统20069可以应用于医护专业人员以收集传感器数据。感测系统20069可以感测和收集传感器数据，该传感器数据可包括生物计量数据，例如与心率、血压、呼吸、温度、出汗速率、汗液组成、眨眼频率等相关联的数据。感测系统20069可以感测和收集与医护专业人员单独和/或与其他人员一起的身体活动(例如，移动)和/或缺乏身体活动(例如，静态等待)相关联的传感器数据，例如，医护专业人员的手臂(例如，肩部、肘部、手腕)、手部、腿部、脚部和/或躯干的移动。
在22378处，外科器械20282可将传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22380处，可以收集与手术环境中的一种或多种条件或属性相关联的环境数据，并且可以使用环境数据来确定外科手术中的阶段或步骤的重要性。手术环境中的条件或属性可包括例如噪声(例如，环境噪声)水平、HCP位置、HCP移动、HCP关注位置(这可基于眼睛跟踪，诸如位置和/或查看时间)和/或患者生物标志物数据(这可以包括患者生物标志物通知和/或警报)中的一者或多者。一个或多个环境感测系统20015可以作为外科监测系统20000的一部分部署在手术环境中以收集环境数据。环境感测系统20015，诸如本文结合图6B所描述的那些，可被激活以收集传感器数据。环境感测系统20015可包括用于测量环境属性中的一个或多个环境属性的系统，并且可包括例如：相机，该相机可被配置成能够检测外科医生的位置、移动和/或呼吸模式；空间麦克风，空间麦克风可被配置成能够测量手术室中的环境噪声和/或医护人员的语音音调；以及气候传感器，气候传感器可被配置成能够测量周围环境的温度和/或湿度。环境感测系统20015可以感测并且收集环境数据，该环境数据可包括与例如手术环境、手术环境中的人(例如，医护专业人员和患者)、手术环境中的器械等相关联的数据。环境感测系统20015可以感测并且收集与例如医护专业人员的位置和/或运动(例如，医护专业人员的手臂、手部、腿部和/或躯干的位置和/或移动)和/或外科器械的移动相关联的传感器数据。
在22382处，环境感测系统20015可将环境传感器数据传送到外科计算系统20006。
在22384处，外科计算系统20006可接收来自(例如，人员或可穿戴)感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据。例如，HCP的可穿戴感测系统和/或环境感测系统可向外科器械20082和/或外科集线器20076通知传感器数据和/或环境数据，传感器数据和/或环境数据可指示医护人员超出了不舒适、缺乏平衡和/或延伸范围过大的一个或多个阈值极限。例如，可监测用户身体定位(例如，姿势和平衡不稳定)，以使外科集线器20006能够补偿外科器械20282的操作和/或控制调整，从而减小或最小化不舒适的身体定位对用户的影响。
在22386处，外科计算系统20006可处理所接收的使用数据、传感器数据和/或环境传感器数据(例如，数据集)，并且可基于所接收的数据来评估一个或多个HCP的身体姿势。外科计算系统20006可被配置成能够基于来自关于手术过程和执行手术过程的医护专业人员的传感器数据、环境数据和/或使用数据的指示来确定身体位置。例如，外科计算系统20006(该外科计算系统可以是例如结合图5描述的态势感知外科集线器20076)可以处理来自人员或可穿戴感测系统20069的传感器数据、来自外科器械20282的使用数据和/或来自环境感测系统20015的环境数据，以确定HCP身体位置，HCP身体位置可包括相对于一个或多个外科器械的身体位置。外科计算系统20006可确定一个或多个HCP的一个或多个身体部位的位置，诸如以下各项中的一者或多者：头部、面部、身体、胸部、手臂(例如，肩不、肘部、手腕)、手部、腿部(例如，臀部、膝盖、脚踝)、脚部等。外科计算系统20006可以与一个或多个身体阈值BT和/或其他信息相比较来评估一个或多个身体部位的所确定的位置(例如，单独地或组合地)，其他信息为诸如一个或多个位置被保持和/或在范围外的时间段、与一个或多个外科器械相关的位置、定位、取向、运动、一个或多个HCP的位置、定位和/或运动，以及/或者外科手术的部分、步骤或阶段。例如，评估可以相对于身体位置阈值BT之间的身体位置范围BT范围来评估身体位置。如果/当身体(或身体的部分)超出身体位置范围BT范围超过身体位置阈值BT时，外科计算系统20006可以确定进行调整。身体位置范围BT范围的中心可以是身体位置平衡。评估可以相对于手臂位置阈值AT之间的手臂位置范围AT范围来评估手臂(例如，肩部、肘部、腕部)位置。如果/当手臂(例如，或其部分)超出手臂位置范围AT范围超过手臂位置阈值AT时，外科计算系统20006可确定进行调整。手臂位置范围AT范围的中心可以是手臂位置平衡。评估可以基于例如在外科手术的确定阶段期间被确定为正在使用的外科器械(例如，以及基于传感器和/或环境数据确定谁在使用)。
在22388处，外科计算系统20006可基于在22386处确定的身体位置评估来确定一个或多个外科器械的一个或多个操作参数。外科计算系统20006可被配置成能够将在22386处确定的所确定的身体位置(例如，单独地或相对于一个或多个外科器械)确定(例如，转换或映射)为在所确定的任务期间使用的一个或多个外科器械的一个或多个操作参数。例如，因为身体位置和/或器械位置(例如，瞬时和随时间推移)可影响HCP的疲劳、压力、平衡、力量、运动范围、手部/手臂到达范围和/或其他能力，所以可以调整外科器械操作和控制。外科集线器20006和/或外科器械20282可确定(例如，选择和/或调整)操作参数，例如，以最小化不经意的或无意的致动(例如，激活、去激活)、不完整的行程、撞击辅助控制、由于倒置控制造成的混乱等。在一些示例中，如果/当确定用户(例如，HCP，诸如外科医生)处于可能限制用户能力的不舒适的位置/取向时，可以跟踪和调整外科器械的致动(例如，激活、去激活)力。在一些示例中，激活和/或去激活(例如，接合和/或脱离接合)物理和/或虚拟控件的极限可基于所接收的位置数据而变化。例如，外科计算系统20006和/或外科器械20282可以完成接近致动器范围的极限的控制致动，并且可以在激活相反运动或去激活触发致动之前实施等待时间，以最小化引起非预期动作的无意的微释放的可能性。集线器20006和/或外科器械20282可基于HCP身体定位诸如姿势(例如，身体姿势、手臂姿势或手腕姿势)、平衡、运动范围、到达范围(例如，手部和/或手臂到达)等来调整器械操作和/或控制。调整可应用于外科器械的任何合适的方面，包括例如：致动器、激活/去激活位置、范围、力和/或行程，以及哪些控件是活动的/不活动的，包括例如附加的或另选的致动器，诸如远程致动器。
外科集线器20006和/或器械20282可基于例如HCP的妥协的取向/姿势来调整操作参数(例如，行程触发点、激活极限、去激活极限)、激活/去激活辅助控制，以及/或者调整外科器械20282的其他操作和/或控制。外科器械20282(例如，电动外科缝合器)中的致动控件可具有用于监测致动器运动的范围(例如，全范围)的霍尔效应传感器。激活控件可以在致动器释放动作上具有“激活”行程位置和“去激活”行程位置。激活和去激活行程位置可以彼此分开，例如，以校准器械控制的公差(例如，从一个器械到下一个器械均匀地/可重复地启动和停止马达)。例如，如果用户相对于器械控制处于不舒适的取向，则可以调整行程触发点以最小化用户的压力。
在一些示例中，外科集线器20006和/或器械20282可以独立地调整用于外科器械20282的控件的激活和去激活极限，例如取决于所检测到的被超过的用户运动范围极限。例如，集线器20006和/或外科器械20282可确定外科器械20282处于HCP的手臂到达范围的极限。集线器20006和/或器械20282可以调整(例如，增加)激活极限，例如以最小化假阳性激活，假阳性激活可在用户在延伸到达控件时无意地挤压触发器的情况下发生。集线器20006和/或外科器械20282可以(例如，在相比之下)将“去激活”极限调整至零或接近零，例如，使得一旦用户使致动器运动，致动器就可以继续移动直到用户释放(例如，完全释放)触发器。激活和去激活的独立控制可基于一个或多个假设，该一个或多个假设可以有条件地基于所确定的身体定位。例如，集线器20006和/或器械20282可基于如下假设来确定对器械20282的控制：处于一个或多个不舒适身体位置的用户可例如由于触发器的弹簧负载在使用期间的疲劳而随时间推移无意中减少控件上的压力以及/或者停止/暂停。
集线器20006和/或器械20282可以针对类似的身体定位不同地控制装置。控制可以是装置特定的。在一些示例中，动力外科器械20282的控件可被弹簧偏置到脱离接合状态，并且/或者用于激活和去激活的行程极限触发器可以是可调整的。控制位移的量可以是可调整的。激活和/或去激活控制的力可以是可调整的。在给定关节运动和轴旋转限制的情况下，用户可将内镜切割器保持在相对于用户倒转的位置，以便得到端部执行器相对于横切部位的正确角度。由于患者定位在工作台上以获得适当的外科部位进入，内镜切割器还可以垂直于患者。感测身体活动的一个或多个感测系统20011和/或环境感测系统20015可以向外科集线器20006和/或内镜切割器指示HCP(例如，外科医生)在工作台上方倾斜并且处于不平衡姿势时，在他/她的手部倒置在内镜切割器的手柄上的情况下其手臂完全伸直。感测系统20011和/或环境感测系统20015可以将人体工程学阈值极限传送到集线器20006，该集线器可以将更新的控制算法传送到内镜切割器。更新的控制算法可以减小内镜切割器控件的致动器上的力阈值，使得HCP可以在手部和/或手臂到达极限时用更小的力拉动触发器。更新的控制算法可以在控制致动和致动器激励之间产生更大的延迟，例如，以在HCP可以处于延伸的或不平衡的状态时最小化无意的控制致动。
用于一个或多个外科器械的一个或多个致动器控制算法的操作和/或控制调整可基于适用于多个HCP的一般调整和/或适用于特定HCP的特定调整。外科器械20282的操作和控制可以是情况特定的、装置特定的和/或用户特定的。例如，外科集线器20006和/或外科器械20282可基于所检测到的用户的体型尺寸或体型来确定对器械操作和/或控制(例如，力和行程)的调整。对外科器械(例如，根据基于位置的参数)的调整可基于HCP的一个或多个身体特性(诸如，性别、年龄、身高、体重、臂长、躯干长度等中的一者或多者)根据用户特定类别来确定(例如，选择)。外科器械20282的调整(例如，控制回路的调整)操作和/或控制可基于所感测到的情况中的用户的情况特定和/或用户特定的独特需要。
外科计算系统或集线器20006和/或外科器械20282可结合确定操作参数并且基于用户的身体位置数据而使得能够配对或利用附加的和/或另选的致动器(例如，远程致动器)来操作除(例如，内置)致动器之外或代替(例如，内置)致动器的装置。用户可由于例如取向和/或姿势而无法访问一个或多个配置的致动控件，这可意味着调整不可访问的控件可能无法帮助用户。例如，可以基于用户位置数据(例如，选择性地)为用户激活附加的和/或另选的控件。附加的和/或另选的控件可以在外科装置20282上以及/或者远离外科装置20282。附加的和/或另选的控件可以是专用的和/或多用途的控件，可以是可选择的和/或可与外科装置20282的一个或多个操作配对。
在22390处，外科计算系统20006可将所确定的操作参数的指示传送到外科器械20282。外科计算系统20006可被配置成能够将指示传送到被确定为在外科手术的所确定的任务期间在使用的外科器械20282。
在22392处，外科器械20282可接收所确定的操作参数的指示。例如，内镜切割器可接收操作参数，这些操作参数减小内镜切割器控件的致动器上的力阈值，使得HCP可以用较小的力拉动触发器。
一个或多个操作参数和/或对该一个或多个操作参数的调整可经由例如外科器械20282和/或外科集线器20006来覆写。医护专业人员可拒绝一个或多个操作参数，例如经调整的操作参数，并且外科器械20282可向外科集线器20076指示用户的覆写。用户可以一般地和/或具体地拒绝/忽略操作参数。由用户提供给外科集线器20006和/或外科器械20282的覆写指示可以是例如口头的、手势的、手动的等。
在22394处，如果操作参数未被覆写，则外科器械20282可基于所确定的操作参数的所接收的指示来修改操作。例如，内镜切割器外科器械20282可减小内镜切割器控件的致动器上的力阈值，因此HCP可以用较小的力拉动触发器。
外科计算系统20006可接收与许多不同的外科手术和情况相关联的器械使用数据、传感器数据和/或环境数据。由外科计算系统20006确定的重要性级别、对任务的关注度和/或操作参数可基于所接收的使用数据、传感器数据和/或环境数据而变化。
例如，参考图2A所示的结肠直肠外科手术的时间线20265，例如，外科计算系统20006可以是结合图5描述的态势感知外科集线器20076，该外科计算系统可以在外科手术的整个过程中从各种数据源接收数据。外科集线器20076可接收指示器械位置、定位和/或取向的器械使用数据，该器械使用数据可在每次HCP利用与外科集线器20076配对的模块化装置/器械20095时生成。模块化装置/器械20095可以是例如前置能量装置和/或内镜切割器。外科集线器20076可以从一个或多个外科医生感测系统20069接收传感器数据，该传感器数据可以是指示与外科医生相关联的身体定位的测量数据。外科集线器20076可以从一个或多个环境感测系统20015接收指示与外科医生相关联的身体定位的环境传感器数据。身体定位数据可以由外科集线器20076处理，以确定在外科手术的一个或多个阶段或步骤期间对一个或多个外科器械20095的一个或多个操作和/或控制调整，以补偿HCP的确定的身体定位。
图22A和图22B分别示出了在执行外科任务时医护人员在人体工程学范围内(图22A)和在人体工程学范围外(图22B)的示例性身体定位。图22A和图22B示出了外科医生25412在第一手术室(OR)场景22410A和第二OR场景22410B中的示例。在第一OR场景22410A中，外科医生25412A被示出为身体、手臂和手腕位置在人体工程学范围内。在第二OR场景22410B中，外科医生25412B被示出为身体、手臂和手腕位置在人体工程学范围外。一个或多个被监测的身体部位可以在相应的人体工程学范围中或该相应的人体工程学范围外。
参考图22A，外科医生25412A、第一器械22420A和第二器械22422A被示出处于第一位置，该第一位置由A表示，这可以指示外科医生22412A正在对定位在手术台22416上的患者22414执行外科手术的第一部分。外科医生22412A的第一身体位置/取向可以例如由外科医生22412A的身体上的一个或多个可穿戴传感器22417和/或OR中的一个或多个环境传感器(例如，相机)22418跟踪。第一外科器械22420A和第二外科器械22422A的第一位置可例如由第一外科器械22420A和第二外科器械22422A上或中的一个或多个传感器(例如，加速度计)和/或由OR中的一个或多个环境传感器(例如，相机)22418跟踪。第一外科器械22420A可包括不具有定位/取向传感器的无源外科器械，诸如夹钳，并且第二外科器械22422A可包括具有定位/取向传感器的动力器械，例如内镜切割器。第二器械22422A可例如与外科计算系统无线地传送22436A使用数据、位置数据和/或取向数据。
如场景22410A中所示，可由一个或多个传感器跟踪的外科医生的身体(例如，躯干)位置(例如，身体角度或平衡)22426A在人体工程学身体位置范围22424A之内。人体工程学身体位置范围22424A被指示为人体工程学身体定位阈值BT之间的区域。外科计算系统20006(该外科计算系统可以为态势感知外科集线器20076)可以基于确定外科医生的身体位置22426A在人体工程学身体位置范围22424A之内，不调整第二外科装置22422A的操作参数，该人体工程学身体位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
可由一个或多个传感器跟踪的外科医生的手臂位置(例如，手臂角度)22434A在人体工程学手臂位置范围22432A之内。人体工程学手臂位置范围22432A被指示为人体工程学手臂定位阈值AT手臂之间的区域。外科计算系统20006(该外科计算系统可以为态势感知外科集线器20076)可以基于确定外科医生的手臂位置22434A在人体工程学手臂位置范围22432A之内，不调整第二外科装置22422A的操作参数，该人体工程学手臂位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
可由一个或多个传感器跟踪的外科医生的手腕位置(例如，手腕角度)22430A在人体工程学手腕位置范围22428A之内。人体工程学手腕位置范围22428A被指示为人体工程学手腕位置阈值AT手腕之间的区域。外科计算系统20006可以基于确定外科医生的手腕位置22430A在人体工程学手腕位置范围22428A之内，不调整第二外科装置22422A的操作参数，该人体工程学手腕位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
图22B示出了第二OR场景22410B的示例，其中外科医生25412B、第一器械22420B和第二器械22422B处于指定为B的第二位置，这可以指示外科医生22412B正在对定位在手术台22416上的患者22414执行外科手术的第二部分。外科医生22412B的第二身体位置/取向可以例如由外科医生22412B的身体上的一个或多个可穿戴传感器22417和/或OR中的一个或多个环境传感器(例如，相机)22418跟踪。第一外科器械22420B和第二外科器械22422B的第二位置可例如由第一外科器械22420B和第二外科器械22422B上或中的一个或多个传感器(例如，加速度计)和/或由手术室中的一个或多个环境传感器22418(例如，相机)来跟踪。在一个示例中，第一外科器械22420B可包括不具有定位/取向传感器的无源外科器械，诸如夹钳，并且第二外科器械22422B可包括具有定位/取向传感器的动力器械(例如，内镜切割器)。第二器械22422B可例如与外科计算系统(未示出)无线地传送22436B使用数据、位置数据和/或取向数据。
如第二OR场景22410B中所示，可由一个或多个传感器跟踪的外科医生的身体(例如，躯干)位置(例如，身体角度或平衡)22426B可在人体工程学身体位置范围22424B之外。人体工程学身体位置范围22424B被指示为人体工程学身体定位阈值BT之间的区域。外科计算系统20006(该外科计算系统可以为态势感知外科集线器20076)可以基于确定外科医生的身体位置22426B在人体工程学身体位置范围22424B之外，调整第二外科装置22422B的操作参数，该人体工程学身体位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
如第二OR场景22410B中所示，可由一个或多个传感器跟踪的外科医生的手臂位置(例如，手臂角度)22434B在人体工程学手臂位置范围22432B之外。人体工程学手臂位置范围22432B被指示为人体工程学手臂定位阈值AT手臂之间的区域。外科计算系统20006(该外科计算系统可以为态势感知外科集线器20076)可以基于确定外科医生的手臂位置22434B在人体工程学手臂位置范围22432B之外，调整第二外科装置22422B的操作参数，该人体工程学手臂位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
如第二OR场景22410B中所示，外科医生的手腕位置(例如，手腕角度)22430B(例如，如由一个或多个传感器所跟踪的)在人体工程学手腕位置范围22428B之外。人体工程学手腕位置范围22428B被指示为人体工程学手腕位置阈值AT手腕之间的区域。外科计算系统20006(例如，态势感知外科中枢20076)可以(例如，如本文所述)基于确定外科医生的手腕位置22430B在人体工程学手腕位置范围22428B之外，调整第二外科装置22422B的操作参数，该人体工程学手腕位置范围可以是预定义的(例如，作为默认的和/或定制的范围)。
图23A和图23B示出了在执行外科任务时基于分别被确定为在人体工程学范围内和在人体工程学范围外的医护人员的身体定位来确定对外科器械的控制的调整的示例。图23A示出了外科器械的未调整的(例如，默认的或原始的)控制参数配置的示例，并且图23B示出了外科器械的经调整的(例如，适配的)控制参数配置的示例。在图23A和图23B所示的示例中，通过基于所确定的身体位置/取向和/或外科装置位置/取向的自动调整来独立地控制触发器激活和去激活。触发器激活和去激活可以通过基于所确定的身体位置/取向和/或外科装置位置/取向的自动调整来独立地控制。
图23A示出了图22A中所示的第一OR场景22410A中的第二外科器械22422A的未调整的(例如，默认的或原始的)触发控制参数配置22450A的示例，其中外科医生22412A的身体位置22426A、手臂位置22434A和手腕位置22430A分别在人体工程学身体位置范围22424A、人体工程学手臂位置范围22432A和人体工程学手腕位置范围22428A内。
如未调整的控制参数配置22450A中的示例所示，用于外科装置的触发器22452(可以是例如内镜切割器)可被配置成能够(例如，通过控制算法操作参数)在第一钳口闭合激活极限22454A处闭合钳口(例如，端部执行器20289钳口，诸如第一钳口20291和第二钳口20290)。如图23A所示，第一钳口闭合激活极限22454A可以是20％触发器行程，其中钳口在第一范围22456A(例如，从0％至20％触发器行程)期间保持打开，并且在第二(闭合钳口(CJ))范围22458A(例如，从20％至100％触发器行程)中闭合。
如未调整的控制参数配置22450A中的示例所示，用于外科装置(例如，内镜切割器)的触发器22452可被配置成能够(例如，通过控制算法操作参数)在第一钳口闭合去激活极限22464A处打开已闭合的钳口(例如，端部执行器20289钳口，诸如第一钳口20291和第二钳口20290)。在一个示例中(例如，如图23A所示)，第一钳口闭合去激活极限22464A可以是20％触发器行程，其中钳口在第一范围22462A(例如，从100％至20％触发器行程)期间保持闭合，并且在第二(打开钳口(OJ))范围22460A(例如，从20％至0％触发器行程)中打开)。
图23B示出了图22B所示的第二OR场景22410B中的第二外科器械22422B的经调整的(例如，适配的)触发器控制参数配置22450B的示例，其中外科医生22412B的身体位置22426B、手臂位置22434B和/或手腕位置22430B可分别在人体工程学身体位置范围22424B、人体工程学手臂位置范围22432B和人体工程学手腕位置范围22428B之外。外科计算系统20006(该外科计算系统可以是态势感知外科集线器20076)可基于确定外科医生的身体位置22426B、手臂位置22434B和/或手腕位置22430B分别在人体工程学身体位置范围22424B、人体工程学手臂位置范围22432B和/或人体工程学手腕位置范围22428B之外，调整第一外科装置22422A(例如，具有未调整的触发器控制参数配置22450A)到第二外科装置22422B(例如，具有经调整的触发器控制参数配置22450B)的操作参数。闭合激活和/或闭合去激活极限可以被调整，例如以减轻或补偿外科医生22412B在一个或多个不舒适的位置/取向上的有限的能力。
在经调整的控制参数配置22450B中，用于外科装置(例如，内镜切割器)的触发器22452可被配置成能够(例如，通过控制算法操作参数调整)在第一钳口闭合激活极限22454B处闭合钳口(例如，端部执行器20289钳口，诸如第一钳口20291和第二钳口20290)。在一个示例中(例如，如图23B所示)，第一适配钳口闭合激活极限22454B可以是50％触发器行程，其中钳口在第一调整范围22456B(例如，从0％至50％触发器行程)期间保持打开，并且在第二调整(闭合钳口(CJ))范围22458B(例如，从50％至100％触发器行程)中闭合。闭合激活极限可以被调整(例如，从20％增加到50％)，例如，以最小化在外科医生的手部和/或手臂位置延伸到范围外时的非预期的/假阳性激活。
在经调整的控制参数配置22450B中，用于外科装置(例如，内镜切割器)的触发器22452可被配置成能够(例如，通过控制算法操作参数)在第一钳口闭合去激活极限22464B处打开已闭合的钳口(例如，端部执行器20289钳口，诸如第一钳口20291和第二钳口20290)。在一个示例中(例如，如图23B所示)，第一钳口闭合去激活极限22464B可以是1％触发器行程，其中钳口在第一调整范围22462B(例如，从100％至1％触发器行程)期间保持闭合，并且在第二调整(打开钳口(OJ))范围22460B(例如，从1％至0％触发器行程)中打开。闭合去激活极限可被调整(例如，从20％降低至1％)，例如以考虑到外科医生由于疲劳(例如，在外科医生的手指挤压触发器22452时)而随时间推移无意地释放触发器22452。
图24示出了基于对正在处理外科器械的医护专业人员的身体位置和手臂/手腕姿势的监测来修改外科器械的操作控制的处理。在图24的顶部部分中，表示医护专业人员的手臂/手腕姿势的值跨时间绘制。医护专业人员可正在处理外科器械，例如，如结合图22A、图22B、图23A和图23B所述的外科器械22422。示出了两个阈值，正AT极限和负AT极限，它们共同限定了外科手术期间手臂/手腕姿势的可接受范围。表示手臂/手腕姿势的值可由感测系统和环境系统感测并且传送到外科计算系统20006。
表示医护专业人员随时间推移的身体平衡或姿势的值的曲线图被描绘在手臂/手腕姿势数据下方。示出了两个阈值，正BT极限和负BT极限，它们一起限定了在执行外科手术时医护专业人员的身体位置的可接受范围。表示身体姿势的值可由感测系统和环境系统感测并且传送到外科计算系统20006。
身体平衡图下方是可与外科器械22422及其触发器22452相关联的随时间推移的钳口夹持和钳口松开的触发器激活极限的曲线图。触发器激活极限被定义为触发器打开的百分比，其中0％对应于触发器完全闭合，并且100％对应于触发器完全打开。针对钳口夹持的触发器致动极限由线22472描绘。针对钳口松开的触发器致动极限由线22740描绘。外科计算系统20006可基于手部/腕姿势和身体姿势以及它们是否保持在限定的阈值内来确定修改钳口夹持和松开极限。
如图所示，在时间t1之前的时间段中，手臂/手腕姿势处于由阈值AT极限限定的区域内。身体平衡类似地在由BT极限阈值限定的值内。在时间t1之前，针对钳口夹持的触发器致动极限22472具有介于75％打开和100％打开之间的值。触发器激活极限22472可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围内并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围内时，在90％打开(例如，10％触发器行程)时激活(例如，闭合内镜切割器钳口)。针对钳口松开22470的触发器致动极限具有大约75％打开的值。触发器去激活极限22470可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围内并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围内时，在75％打开(例如，25％触发器行程)时去激活(例如，打开内镜切割器钳口)。
在时间t1之前，手臂/手腕姿势值开始向上限AT极限移动。在时间t1处，值超过AT极限阈值。外科计算系统20006可监测手臂/手腕姿势，并且可基于手臂/手腕姿势超过阈值AT极限来确定修改外科器械22422的操作。如图所示，外科计算系统20006可以在时间t1确定将用于钳口夹持的触发器激活极限22472从介于75％和100％之间减小到介于50％和75％之间。触发器激活极限22472可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围外并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围内时，在60％打开(例如，40％触发器行程)时激活(例如，闭合内镜切割器钳口)。
外科计算系统20006可以确定修改针对钳口松开的触发器激活极限22470。如图所示，在时间t1处，外科计算系统20006可确定将钳口松开激活极限22470从75％增加到介于75％和100％之间。触发器去激活极限22470可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围外并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围内时，在85％打开(例如，15％触发器行程)时去激活(例如，打开内镜切割器钳口)。
外科计算系统20006可将对应于经修改的极限的操作参数传送到外科器械22422，该外科器械修改其夹持和松开激活极限。因此，响应于医护专业人员采取在被认为在人体工程学上可接受的范围外的手臂/手腕姿势，外科计算系统20006可以调整外科器械22422的操作参数以适应医护专业人员。
在时间t1和t2之间，医护专业人员的手臂/手腕的姿势继续超过AT极限。外科计算系统20006可以保持用于外科器械22422的经修改的触发器激活极限。外科计算系统20006可监测身体姿势，并且可基于身体姿势超过阈值BT极限来确定修改外科器械22422的操作。如图所示，外科计算系统20006可在时间t2确定进一步将用于钳口夹持的触发器激活极限22472从低于75％减小到50％。触发器激活极限22472可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围外并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围外时，在50％打开(例如，50％触发器行程)时激活(例如，闭合内镜切割器钳口)。
外科计算系统可以确定修改针对钳口松开的触发器激活极限22470。如图所示，在时间t1处，外科计算系统20006可确定将钳口松开激活极限22470增加到约99％。触发器去激活极限22470可被配置成能够例如如果/当用户的手臂/手腕姿势在人体工程学手臂/手腕范围外并且用户的身体平衡在人体工程学身体平衡范围外时，在99％打开(例如，1％触发器行程)时去激活(例如，打开内镜切割器钳口)。
外科计算系统20006可以确定将操作参数传送到外科器械22422，使得触发器22452在触发器22452的50％闭合时激活夹持或闭合，并且在触发器22452的99％打开时松开或释放。
如图24所示，在时间t3，医护专业人员的身体平衡或姿势可以移动到BT极限以下，对应于医护专业人员采取在人体工程学上更正确的位置。外科计算系统20006可在时间t3基于指示改善的姿势的数据来确定修改外科器械22422的操作参数，以将钳口夹持触发器激活极限22472增加到介于50％和75％之间的值。外科计算系统20006可基于指示改善的姿势的数据来确定修改外科器械22422的操作参数，以将钳口松开极限22470减小到75％的值。外科计算系统20006可以确定将操作参数传送到外科器械22422以修改触发器22452的激活极限。
在时间t4，医护专业人员的手臂/手腕姿势可以移动到AT极限以下，对应于医护专业人员的手臂/手腕采取更符合人体工程学可持续的姿势。外科计算系统20006可在时间t4基于指示改善的手臂/手腕姿势的数据来确定修改外科器械22422的操作参数，以将钳口夹持22472和钳口松开22470的触发器激活极限恢复到它们的初始值。外科计算系统20006可以将操作参数传送到可实施修改的外科器械22422。
因此，公开了用于自适应地调整外科器械的操作和/或控制和/或自适应地将信息传送给医护专业人员(例如，外科医生、助理)的系统、方法和工具。操作、控制和/或通信的适配可基于例如态势感知(例如，外科手术的态势感知)。态势感知可包括例如医护人员的重要性级别(例如，压力水平)、医护人员对可控制的外科器械的拥有和/或医护人员的身体定位。可例如基于由一个或多个人员(例如，可穿戴的)感测系统、环境感测系统和/或外科器械提供的信息，诸如医护人员数据(例如，位置、姿势、平衡、运动、关注度、生理状态)、环境数据(例如，手术室噪声水平、患者数据、医护人员数据)和/或外科器械数据(例如，位置、拥有、运动和/或使用)中的一者或多者来确定态势感知。外科计算系统(例如，集线器)和/或外科器械可接收(例如，感测)信息、确定态势感知，并且基于态势感知来调整器械操作、控制和/或信息通信。
以下是与上文描述的和/或附图所示的外科器械控制通信能力相关的示例的不完全列表，并且其可以或可以不在下文中要求保护。
以下是可以要求保护或不要求保护的编号示例：
实施例1.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
至少部分地基于所述生物标志物数据来确定重要性级别；
基于所述重要性级别来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
有利地，确定重要性级别以及基于所述重要性级别来确定操作参数改善了所述计算系统的态势感知，并且改善了手术室中的信息流和决策制定。具体地，考虑到外科任务的重要性，使得所述外科器械能够以最适合所述外科任务的模式操作。因此，改善了所述器械的用户控制。
任选地，实时接收的所述生物标志物数据以及所述重要性级别和操作参数被实时更新和传送。这导致所述外科器械始终被提供有最新的操作参数。
所述重要性级别可以是外科任务的重要性级别或关键程度。这可包括所述外科任务的复杂性、难度和/或危险性。
另选地，在实施例1至10中，词语“重要性级别”由“对(医护专业人员的)外科任务的关注度”来替代或补充。
实施例2.根据实施例1所述的外科计算系统，
其中，所述生物标志物数据与心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者相关联。
例如，所述生物标志物数据包括心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者。
实施例3.根据实施例1或实施例2所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被配置成能够从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据和所述生物标志物数据来确定重要性级别。
有利地，在确定所述重要性级别时包括更多输入提高了所述确定的准确度。此外，环境感测系统测量与重要性级别相关的数据。
实施例4.根据实施例3所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据与噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者相关联。
例如，所述环境数据包括噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者。
实施例5.根据实施例3或实施例4所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别。
有利地，在确定所述重要性级别时包括更多输入提高了所述确定的所述准确度。
实施例6.根据实施例5所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别的所述处理器被配置成能够针对外科手术中的步骤确定所述生物标志物数据是否在预期范围内。
检查所述医护专业人员正如所期望的那样对外科手术中的步骤作出反应，如在所述生物标志物数据中所反映的那样，意味着所述系统可以记录任何意外的差异或对其作出反应。
实施例7.根据实施例6所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
如果所述生物标志物数据在所述预期范围外，则确定修改所述一个或多个操作参数。
有利地，以这种方式修改所述操作参数确保了它们最适合于所述医护专业人员的实际重要性级别，而不仅仅是期望值。
实施例8.根据实施例3至7中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据包括与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据。
实施例9.根据实施例8所述的外科计算系统，
其中，与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的所述数据包括与关注位置或关注时间中的至少一者相关联的数据。
例如，与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的所述数据包括关注位置或关注时间中的至少一者。
实施例10.根据实施例8或实施例9所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
确定与所述医护专业人员的关注度相关联的任务；以及
基于所述任务来确定所述外科器械的操作参数。
实施例11.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从多个感测系统接收生物标志物数据，每个感测系统与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联；
从外科器械接收使用数据；以及
至少基于所述生物标志物数据和所述使用数据将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械。
有利地，确定哪个医护人员拥有所述外科器械改善了所述计算系统的所述态势感知，并且改善了所述手术室中的信息流和决策制定。例如，这使得针对性的信息能够被路由到拥有所述器械的所述医护人员，或者使所述器械能够根据医护人员的偏好进行配置。
实施例12.根据实施例11所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械的所述处理器被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据。
有利地，执行这样的检查确保所述器械已经与正确的医护人员相关联。
实施例13.根据实施例12所述的外科计算系统，
其中，来自与所述多个医护人员中的一个医护人员相关联的所述感测系统的所述生物标志物数据包括与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的数据；
其中，来自所述外科器械的所述使用数据包括与所述外科器械的移动相关联的数据；并且
其中，被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的所述感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据的所述处理器被配置成能够确定与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的所述数据对应于与所述外科器械的移动相关联的所述数据。
例如，来自与所述多个医护人员中的一个医护人员相关联的所述感测系统的所述生物标志物数据包括所述多个医护人员中的一个医护人员的移动数据，并且来自所述外科器械的所述使用数据包括所述外科器械的移动数据。
实施例14.根据实施例11至13中任一项所述的外科计算系统，其中，所述处理器被进一步配置成能够基于所述多个医护人员中被确定为拥有所述外科器械的所述一个医护人员来确定用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的信息。
有利地，将针对性的信息发送给正确的医护人员使提供者能够更全面地了解正在进行的手术，从而改善患者的治疗结果。
实施例15.根据实施例14所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师的助理，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与准备所述外科器械以进行手术相关联的信息。
有利地，这可以加速准备所述器械的过程。
实施例16.根据实施例14或实施例15所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与所述外科器械的先前使用相关联的信息。
有利地，这可以加速在先前使用之后重置所述器械的过程，以及/或者使所述医护人员能够更好地理解所述器械的当前状态。
实施例17.根据实施例11至16中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定所述外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。
有利地，执行这样的检查确保所述器械已经与所述正确的医护人员相关联。
实施例18.根据实施例17所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定可能已经发生相关性错误。
实施例19.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
从所述外科器械接收与用户输入相关联的使用数据；
从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
至少部分地基于所述生物标志物数据、所述使用数据和所述环境数据来确定对所述医护专业人员的身体定位的评估；
基于对所述医护专业人员的身体定位的所述评估来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
有利地，确定身体定位以及基于所述身体定位来确定操作参数改善了所述计算系统的所述态势感知，并且改善了所述手术室中的信息流和决策制定。具体地，考虑到所述身体定位，使得所述外科器械能够以最适合外科任务的模式操作。因此，改善了所述器械的用户控制。例如，可以确定所述操作参数以最小化所述用户的不舒适的身体定位的影响。
实施例20.根据实施例19所述的外科计算系统，
其中，对所述医护专业人员的身体定位的所述评估包括对姿势或平衡中的至少一者的评估。
实施例21.根据实施例20所述的外科计算系统，
其中，所述姿势包括身体姿势、手臂姿势或手腕姿势中的至少一者。
实施例22.根据实施例19至21中任一项所述的外科计算系统，
其中，对所述医护专业人员的身体定位的所述评估还包括与所述医护专业人员相关联的运动范围或到达范围的评估。
实施例23.根据实施例19至22中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与所述外科器械的控制相关联的参数。
实施例24.根据实施例19至23中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与行程触发点相关联的参数。
实施例25.根据实施例19至24中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与激活极限或去激活极限相关联的参数。
例如，所述一个或多个操作参数包括激活极限或去激活极限。
实施例26.根据实施例19至25中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与激活辅助控制相关联的参数。
实施例27.根据实施例19至26中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够从所述外科器械接收覆写所述一个或多个操作参数的指示。
在实施例19至27中，所述环境感测系统可包括用于检测医护专业人员的手部/身体位置的相机。此外，来自人员或可穿戴感测系统的传感器数据可用于确定医护专业人员的身体位置，所述身体位置可包括相对于一个或多个外科器械的身体位置。
以下是可以要求保护或不要求保护的编号方面：
方面1.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
至少部分地基于所述生物标志物数据来确定重要性级别；
基于所述重要性级别来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
方面2.根据方面1所述的外科计算系统，
其中，所述生物标志物数据与心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者相关联。
方面3.根据方面1所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被配置成能够从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据和所述生物标志物数据来确定重要性级别。
方面4.根据方面3所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据与噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者相关联。
方面5.根据方面3所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别。
方面6.根据方面5所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别的所述处理器被配置成能够针对外科手术中的步骤确定所述生物标志物数据是否在预期范围内。
方面7.根据方面6所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
如果所述生物标志物数据在所述预期范围外，则确定修改所述一个或多个操作参数。
方面8.根据方面3所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据包括与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据。
方面9.根据方面8所述的外科计算系统，
其中，与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的所述数据包括与关注位置或关注时间中的至少一者相关联的数据。
方面10.根据方面8所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
确定与所述医护专业人员的关注度相关联的任务；以及
基于所述任务来确定所述外科器械的操作参数。
方面11.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从多个感测系统接收生物标志物数据，每个感测系统与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联；
从外科器械接收使用数据；以及
至少基于所述生物标志物数据和所述使用数据将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械。
方面12.根据方面11所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械的所述处理器被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据。
方面13.根据方面12所述的外科计算系统，
其中，来自与所述多个医护人员中的一个医护人员相关联的所述感测系统的所述生物标志物数据包括与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的数据；
其中，来自所述外科器械的所述使用数据包括与所述外科器械的移动相关联的数据；并且
其中，被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的所述感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据的所述处理器被配置成能够确定与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的所述数据对应于与所述外科器械的移动相关联的所述数据。
方面14.根据方面11所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够基于所述多个医护人员中被确定为拥有所述外科器械的所述一个医护人员来确定用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的信息。
方面15.根据方面14所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师的助理，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与准备所述外科器械以进行手术相关联的信息。
方面16.根据方面14所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与所述外科器械的先前使用相关联的信息。
方面17.根据方面11所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定所述外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。
方面18.根据方面17所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定可能已经发生相关性错误。
方面19.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
从所述外科器械接收与用户输入相关联的使用数据；
从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
至少部分地基于所述生物标志物数据、使用数据和环境数据来确定对所述医护专业人员的身体定位的评估；
基于对所述医护专业人员的身体定位的所述评估来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
方面20.根据方面19所述的外科计算系统，
其中，所述医护专业人员的身体定位的所述评估包括对姿势或平衡中的至少一者的评估，以及
其中，所述一个或多个操作参数包括与以下各项中的至少一者相关联的参数：所述外科器械的控制；行程触发点；激活极限或去激活极限；或激活辅助控制。

Claims (27)

1.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
至少部分地基于所述生物标志物数据来确定重要性级别；
基于所述重要性级别来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
2.根据权利要求1所述的外科计算系统，
其中，所述生物标志物数据与心率、血压、汗液、身体活动、身体运动或眼睛运动中的一者或多者相关联。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被配置成能够从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据和所述生物标志物数据来确定重要性级别。
4.根据权利要求3所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据与噪声水平、医护专业人员关注位置或患者生物标志物中的一者或多者相关联。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够确定重要性级别的所述处理器被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别。
6.根据权利要求5所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够至少部分地基于所述环境数据、所述生物标志物数据和与外科手术的步骤相关联的数据来确定重要性级别的所述处理器被配置成能够针对外科手术中的步骤确定所述生物标志物数据是否在预期范围内。
7.根据权利要求6所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
如果所述生物标志物数据在所述预期范围外，则确定修改所述一个或多个操作参数。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述环境数据包括与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的数据。
9.根据权利要求8所述的外科计算系统，
其中，与所述医护专业人员的眼睛跟踪相关联的所述数据包括与关注位置或关注时间中的至少一者相关联的数据。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够：
确定与所述医护专业人员的关注度相关联的任务；以及
基于所述任务来确定所述外科器械的操作参数。
11.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从多个感测系统接收生物标志物数据，每个感测系统与多个医护专业人员中的一个医护专业人员相关联；
从外科器械接收使用数据；以及
至少基于所述生物标志物数据和所述使用数据将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械。
12.根据权利要求11所述的外科计算系统，
其中，被配置成能够将所述多个医护人员中的一个医护人员确定为拥有所述外科器械的所述处理器被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据。
13.根据权利要求12所述的外科计算系统，
其中，来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的所述感测系统的所述生物标志物数据包括与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的数据；
其中，来自所述外科器械的所述使用数据包括与所述外科器械的移动相关联的数据；并且
其中，被配置成能够确定来自与所述多个医护人员中的所述一个医护人员相关联的所述感测系统的生物标志物数据对应于来自所述外科器械的使用数据的所述处理器被配置成能够确定与所述多个医护人员中的所述一个医护人员的移动相关联的所述数据对应于与所述外科器械的移动相关联的所述数据。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够基于所述多个医护人员中被确定为拥有所述外科器械的所述一个医护人员来确定用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的信息。
15.根据权利要求14所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师的助理，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与准备所述外科器械以进行手术相关联的信息。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的外科计算系统，
其中，如果所述多个医护人员中被确定拥有所述外科器械的所述一个医护人员是手术医师，则用于传送到所述多个医护人员中的所述一个医护人员的所述信息包括与所述外科器械的先前使用相关联的信息。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定所述外科器械不位于被识别用于执行外科手术的区域中。
18.根据权利要求17所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够至少基于所述生物标志物数据与所述使用数据之间的不一致性来确定可能已经发生相关性错误。
19.一种外科计算系统，包括：
处理器，所述处理器被配置成能够：
从一个或多个感测系统接收生物标志物数据，所述生物标志物数据与操作外科器械的医护专业人员相关联；
从所述外科器械接收与用户输入相关联的使用数据；
从一个或多个环境感测系统接收环境数据；
至少部分地基于所述生物标志物数据、所述使用数据和所述环境数据来确定对所述医护专业人员的身体定位的评估；
基于对所述医护专业人员的身体定位的所述评估来确定所述外科器械的一个或多个操作参数；以及
将所述一个或多个操作参数传送到所述外科器械。
20.根据权利要求19所述的外科计算系统，
其中，对所述医护专业人员的身体定位的所述评估包括对姿势或平衡中的至少一者的评估。
21.根据权利要求20所述的外科计算系统，
其中，所述姿势包括身体姿势、手臂姿势或手腕姿势中的至少一者。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的外科计算系统，
其中，对所述医护专业人员的身体定位的所述评估还包括与所述医护专业人员相关联的运动范围或到达范围的评估。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与所述外科器械的控制相关联的参数。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与行程触发点相关联的参数。
25.根据权利要求19至24中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与激活极限或去激活极限相关联的参数。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述一个或多个操作参数包括与激活辅助控制相关联的参数。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的外科计算系统，
其中，所述处理器被进一步配置成能够从所述外科器械接收覆写所述一个或多个操作参数的指示。
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