CN117480569A - 作为非监测器械的代理来跟踪用户的一部分的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了手术室(OR)人员的跟踪系统，该跟踪系统被配置为能够推断活动的OR参与者中的一个或多个OR参与者的移动、位置、取向和背景，以确定进行中的具体操作规程、该OR参与者正在使用的外科器械和/或该OR人员的预期移动。该系统可被进一步配置为能够将包括外科器械的预期位置、推荐、指导、警告和外科位置信息的虚拟元素渲染为增强现实(AR)内容。该AR内容与外科部位的实时馈送实时整合，并且在围手术期的外科规程中辅助该OR人员。

Description

作为非监测器械的代理来跟踪用户的一部分的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2021年4月14日提交的名称为“HEADS UPDISPLAY”的美国临时专利申请号63/174,674和2021年11月30日提交的名称为“INTRAOPERATIVE DISPLAY FOR SURGICAL SYSTEMS”的美国临时专利申请号63/284,326的权益，这些美国临时专利申请中的每一者的公开内容全文以引用方式并入本文。

背景技术

本公开涉及用于在外科规程期间提供增强现实交互式体验的设备、系统和方法。在外科规程期间，希望提供真实世界环境的增强现实交互式体验，其中驻留在真实世界中的对象通过叠加计算机生成的感知信息(有时跨多个感知模态，包括视觉、听觉、触觉、躯体感觉和嗅觉)来增强。在本公开的上下文中，通过将计算机生成的视觉、听觉、触觉、躯体感觉、嗅觉或其他感觉信息叠加在外科视野及外科视野中出现的器械或其他对象的真实世界图像上，由此增强外科视野及外科视野中出现的外科器械和其他对象的图像。图像可被实时流式传输，或可为静止图像。

真实世界的外科器械包括多种外科装置，包括能量、缝合器或组合的能量和缝合器。基于能量的医疗装置包括但不限于基于射频(RF)的单极和双极电外科器械、超声外科器械、组合式RF电外科和超声器械、组合式RF电外科和机械缝合器等。外科缝合器装置是用于在包括减肥、胸部、结肠直肠、妇科、泌尿科和普通手术的多种外科规程中切割和缝合组织的外科器械。

发明内容

在各种情况下，本公开提供了一种外科系统，该外科系统包括：相机系统；对应于第一外科工作人员的唯一标识符，其中该唯一标识符包括位于手术室参与者所佩戴的制品的外表面上的视觉指示器，其中该唯一标识符对该相机系统可见；对应于第一外科工作人员的主动传感器，其中该主动传感器捕获主动跟踪数据；外科集线器，该外科集线器以能够通信的方式耦接到该相机系统和该主动传感器，其中该外科集线器包括存储器和控制电路，并且其中该控制电路被配置为能够：接收来自外部源的上下文数据，其中该上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；接收来自与该第一外科工作人员相关联的该相机系统的被动跟踪数据；接收来自与该第一外科工作人员相关联的该主动传感器的主动跟踪数据；确定该外科工作人员正在使用未被该外科集线器跟踪的第一外科器械；将该被动跟踪数据和该主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的该手部位置进行比较；确定对应于该被动跟踪数据和该上下文数据的特定外科器械；以及在增强现实装置上显示虚拟元素，其中该虚拟元素包括该特定外科器械的虚拟表示。

在各种情况下，本公开提供了一种用于跟踪手术室工作人员的移动的方法，该方法包括：由外科集线器接收来自外部源的上下文数据，其中该上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；由该外科集线器识别与第一外科工作人员相关联的第一唯一标识符和与第二外科工作人员相关联的第二唯一标识符；由该外科集线器接收来自与该第一外科工作人员和该第二外科工作人员相关联的相机系统的被动跟踪数据，其中该被动跟踪数据由基准标记确定；由该外科集线器接收来自与该第一外科工作人员和该第二外科工作人员相关联的主动传感器的主动跟踪数据；由该外科集线器确定该第一外科工作人员或该第二外科工作人员正在使用未被该外科集线器跟踪的第一外科器械；由该外科集线器将该被动跟踪数据和该主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的该手部位置进行比较；由该外科集线器确定对应于该被动跟踪数据和该上下文数据的特定外科器械；以及由该外科集线器传输待在增强现实装置上显示的虚拟元素。

附图说明

通过参考以下结合如下附图所作的说明可最好地理解本文所述的各种方面(有关手术组织和方法两者)及其进一步的目的和优点。

图1是根据本公开的一个方面的计算机实现的交互式外科系统的框图。

图2是根据本公开的一个方面的用于在手术室中执行外科规程的外科系统。

图3是根据本公开的一个方面的与可视化系统、机器人系统和智能器械配对的外科集线器。

图4示出了根据本公开的一个方面的外科数据网络，该外科数据网络包括模块化通信集线器，该模块化通信集线器被配置为能够将位于医疗设施的一个或多个手术室中或医疗设施中专门为外科操作配备的任何房间的模块化装置连接到云。

图5示出了根据本公开的一个方面的计算机实现的交互式外科系统。

图6示出了根据本公开的一个方面的包括耦接到模块化控制塔的多个模块的外科集线器。

图7示出了根据本公开的一个方面的增强现实(AR)系统，该系统包括被定位在成像模块和外科集线器显示器之间的通信路径中的中间信号组合器。

图8示出了根据本公开的一个方面的增强现实(AR)系统，该系统包括被定位在成像模块和外科集线器显示器之间的通信路径中的中间信号组合器。

图9示出了根据本公开的一个方面的由外科医生佩戴的用以将数据传送到外科集线器的增强现实(AR)装置。

图10示出了根据本公开的一个方面的用于使用增强现实显示器来增强外科器械信息的系统。

图11示出了根据本公开的一个方面的态势感知外科规程的时间轴。

图12是根据本公开的一个方面的具有被动跟踪相机系统的示例性手术室设置的图。

图13示出了根据本公开的一个方面的被配置为能够基于外科工作人员的腕部角度确定外科器械的位置的外科集线器。

图14示出了根据本公开的一个方面的被动跟踪系统，该系统包括被配置为能够唯一地识别和区分手术室中的外科工作人员的一个或多个相机。

图15示出了根据本公开的一个方面的被动跟踪系统中的初始化序列。

图16示出了根据本公开的一个方面的可用于区分左附器与右附器或者辅助被动跟踪相机检测移动的方向图案。

图17示出了根据本公开的一个方面的通过热成像或推断(IR)相机检测到的外科手套的背侧上的识别代码。

图18示出了根据本公开的一个方面的外科手套的背侧和掌侧上的识别代码。

图19示出了根据本公开的一个方面的识别分配给外科工作人员的每个手指的QR码。

图20示出了根据本公开的一个方面的被配置为能够监测和跟踪单个工作人员的手指和腕部移动的腕戴式相机。

图21示出了根据本公开的一个方面的主动外科手套，该主动外科手套包括每个手指上的基准标记、多个嵌入式应变仪和耦接到控制电路的陀螺仪。

图22示出了根据本公开的一个方面的单个应变仪传感器与指尖的关系。

图23示出了根据本公开的一个方面的柔性电路，该柔性电路被印刷到无菌材料诸如乳胶、腈或其他用于外科手套的无菌材料中。

图24示出了根据本公开的一个方面的可用于将应变仪连接到控制电路的柔性电路。

图25示出了根据本公开的一个方面的连接到控制电路、直接印刷在无菌材料上的主动基准标记。

图26示出了根据本公开的一个方面的压电陶瓷电力单元，其从移动获取能量并且可用于为控制电路、应变仪、陀螺仪、加速度计和/或主动基准标记供电。

图27示出了根据本公开的一个方面的具有可移除壳体的主动传感器手套，该可移除壳体包括控制电路壳体和陀螺仪。

图28示出了根据本公开的一个方面的壳体内的可移除主动传感器束具，该可移除主动传感器束具包括通过柔性线以能够通信的方式耦接到控制电路的多个嵌入式应变仪传感器。

图29示出了根据本公开的一个方面的从手部移除的主动传感器束具。

图30示出了根据本公开的一个方面的第一外科医生与第二外科医生之间的外科器械交接的图形表示。

图31示出了根据本公开的一个方面的人手的肌肉骨骼视图。

图32示出了根据本公开的一个方面的右臂的前侧和后侧。

图33示出了根据本公开的一个方面的以能够通信的方式耦接到外科集线器的一对腕戴式传感器。

图34示出了根据本公开的一个方面的直接安装到前臂中的肌肉的多个MMG传感器。

图35示出了根据本公开的一个方面的耦接到柔性粘附介质的柔性无线传感器，该柔性粘附介质直接粘附到皮肤上。

图36示出了根据本公开的一个方面的对应于手部的四个手指和一个拇指的移动的五个EMG通道的图表。

图37示出了根据本公开的一个方面的对应于手部的移动和位置的MMG信号的图表。

图38示出了根据本公开的一个方面的将以Vrms测量的最大肌肉收缩幅度值与最大自主收缩百分比(％MCV)相关联的模型。

图39示出了根据本公开的一个方面的包括测量MMG和/或EMG信号的多个主动传感器的主动传感器套筒。

图40示出了根据本公开的一个方面的分析EMG信号的三个线性回归模型，所述EMG信号评估随时间推移的肌肉疲劳。

图41是根据本公开的一个方面的用于跟踪手术室工作人员的移动的方法的逻辑图。

在若干视图中，对应的参考符号指示对应的零件。本文所述的范例以一种形式示出了各种公开的实施方案，并且此类范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

本申请的申请人拥有与之同时提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每一者的公开内容全文以引用方式并入本文：

·名称为“METHOD FOR INTRAOPERATIVE DISPLAY FOR SURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP1/210120-1M；

·名称为“UTILIZATION OF SURGICAL DATA VALUES AND SITUATIONALAWARENESS TO CONTROL THE OVERLAY IN SURGICAL FIELDVIEW”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP2/210120-2；

·名称为“SELECTIVE AND ADJUSTABLE MIXED REALITY OVERLAY IN SURGICALFIELDVIEW”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP3/210120-3；

·名称为“RISK BASED PRIORITIZATION OF DISPLAY ASPECTS IN SURGICALFIELDVIEW”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP4/210120-4；

·名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING SURGICAL DATA OVERLAY”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP5/210120-5；

·名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CHANGING DISPLAY OVERLAY OF SURGICALFIELDVIEW BASED ON TRIGGERING EVENTS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP6/210120-6；

·名称为“CUSTOMIZATION OF OVERLAID DATA AND CONFIGURATION”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP7/210120-7；

·名称为“INDICATION OF THE COUPLE PAIR OF REMOTE CONTROLS WITH REMOTEDEVICES FUNCTIONS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP8/210120-8；

·名称为“COOPERATIVE OVERLAYS OF INTERACTING INSTRUMENTS WHICH RESULTIN BOTH OVERLAYS BEING EFFECTED”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP9/210120-9；

·名称为“ANTICIPATION OF INTERACTIVE UTILIZATION OF COMMON DATAOVERLAYS BY DIFFERENT USERS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP10/210120-10；

·名称为“MIXING DIRECTLY VISUALIZED WITH RENDERED ELEMENTS TO DISPLAYBLENDED ELEMENTS AND ACTIONS HAPPENING ON-SCREEN AND OFF-SCREEN”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP11/210120-11；

·名称为“UTILIZING CONTEXTUAL PARAMETERS OF ONE OR MORE SURGICALDEVICES TO PREDICT A FREQUENCY INTERVAL FOR DISPLAYING SURGICAL INFORMATION”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP13/210120-13；

·名称为“COOPERATION AMONG MULTIPLE DISPLAY SYSTEMS TO PROVIDE AHEALTHCARE USER CUSTOMIZED INFORMATION”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP14/210120-14；

·名称为“INTRAOPERATIVE DISPLAY FOR SURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP15/210120-15；

·名称为“ADAPTATION AND ADJUSTABILITY OR OVERLAID INSTRUMENTINFORMATION FOR SURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请；代理人案卷END9352USNP16/210120-16号；以及

·名称为“MIXED REALITY FEEDBACK SYSTEMS THAT COOPERATE TO INCREASEEFFICIENT PERCEPTION OF COMPLEX DATA FEEDS”的美国专利申请；代理人案卷号END9352USNP17/210120-17。

本申请的申请人拥有以下美国专利申请，这些专利申请中的每一者的公开内容全文以引用方式并入本文：

·名称为“METHOD OF COMPRESSING TISSUE WITHIN A STAPLING DEVICE ANDSIMULTANEOUSLY DISPLAYING THE LOCATION OF THE TISSUE WITHIN THE JAWS”的美国专利申请号16/209,423，现为美国专利申请公布号US-2019-0200981-A1；

·名称为“METHOD FOR CONTROLLING SMART ENERGY DEVICES”的美国专利申请号16/209,453，现为美国专利申请公布号US-2019-0201046-A1。

在详细说明外科装置和发生器的各个方面之前，应该指出的是，例示性示例的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中所示出的零件的构造和布置的细节。例示性示例可单独实施，或与其他方面、变更形式和修改形式结合在一起实施，并可以各种方式实践或执行。此外，除非另外指明，否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对例示性示例进行描述而所选的，并非为了限制性的目的。而且，应当理解，以下描述的方面中的一个或多个、方面和/或示例的表达可以与以下描述的其他方面、方面和/或示例的表达中的任何一个或多个组合。

各种方面涉及用于各种基于能量和外科缝合器的医疗装置的外科系统的屏幕显示。基于能量的医疗装置包括但不限于基于射频(RF)的单极和双极电外科器械、超声外科器械、组合式RF电外科和超声器械、组合式RF电外科和机械缝合器等。外科缝合器装置包括具有电外科装置和/或超声装置的组合式外科缝合器。超声外科装置的各方面可被配置用于例如在外科规程期间横切和/或凝固组织。电外科装置的各方面可被配置用于例如在外科规程期间横切、凝固、密封、焊接和/或干燥组织。外科缝合器装置的各方面可被配置用于在外科规程期间横切和缝合组织，并且在一些方面，外科缝合器装置可被配置为能够在外科规程期间向组织递送RF能量。电外科装置被配置为能够向组织递送治疗和/或非治疗RF能量。外科缝合器装置、电外科装置和超声装置的元件可在单个外科器械中组合使用。

在各种方面，本公开在外科规程期间向OR团队提供实时信息的屏幕显示。根据本公开的各种方面，提供了许多新的和独特的屏幕显示以在屏幕上向OR团队显示各种视觉信息反馈。根据本公开，视觉信息可包括一个或多个有声或无声的各种视觉媒体。一般来讲，视觉信息包括静态摄影、电影摄影、视频或音频录制、图形艺术、视觉辅助、模型、显示、视觉呈现服务和支持过程。视觉信息可在任何数量的显示选项上传送，诸如例如主OR屏幕、能量或外科缝合器装置本身、平板计算机、增强现实眼镜等。

在各种方面，本公开提供大量可能的选项列表以实时地将视觉信息传送给OR团队，而不将过多视觉信息提供给OR团队。例如，在各种方面，本公开提供视觉信息的屏幕显示，以使得外科医生或OR团队的其他成员能够选择性地激活屏幕显示，诸如围绕屏幕选项的图标，以管理大量视觉信息。可使用各种因素中的一者或组合来确定活动显示，这些因素可包括使用中的基于能量(例如，电外科、超声)或基于机械(例如，缝合器)的外科装置、估计与给定显示相关联的风险、外科医生的经验程度以及外科医生的选择等。在其他方面，视觉信息可包括叠加或重叠到外科视野中以管理视觉信息的大量数据。在下文描述的各种方面，包括需要视频分析和跟踪的重叠图像以便适当地叠加数据。与静态图标相反，以此方式传送的视觉信息数据可以更简明且更容易理解的方式向OR团队提供另外的有用视觉信息。

在各种方面，本公开提供用于选择性地激活诸如围绕屏幕的图标的屏幕显示以在外科规程期间管理视觉信息的技术。在其他方面，本公开提供用于使用各种因素中的一者或组合来确定活动显示的技术。在各种方面，根据本公开的技术可包括选择用作活动显示的基于能量或基于机械的外科装置、估计与给定显示相关联的风险、利用做出选择的外科医生或OR团队的经验程度等。

在其他方面，根据本公开的技术可包括将大量数据叠加或重叠到外科视野上以管理视觉信息。本公开所述的多种显示布置涉及将外科数据的各种视觉表示叠加在外科视野的实况流上。如本文所用，术语叠加包括半透明叠加、部分叠加和/或移动叠加。图形叠加可为透明图形、半透明图形或不透明图形的形式，或者为透明、半透明和不透明元素或效果的组合。此外，叠加层可定位在外科视野中的对象(诸如例如端部执行器和/或关键外科结构)上或至少部分地定位在其上或定位在其附近。某些显示布置可包括叠加层的一个或多个显示元素的变化，包括基于显示优先级值的变化的颜色、大小、形状、显示时间、显示位置、显示频率、突出显示或它们的组合的变化。图形叠加层渲染在活动显示监测器的顶部上以将重要信息快速高效地传送给OR团队。

在其他方面，根据本公开的技术可包括需要分析视频和跟踪的重叠图像以便适当地叠加视觉信息数据。在其他方面，根据本公开的技术可包括传送丰富的视觉信息，而不是简单的静态图标，从而以更简明且易于理解的方式向OR团队提供另外的视觉信息。在其他方面，视觉叠加层可与可听和/或躯体感觉叠加层(诸如热装置、化学装置和机械装置以及它们的组合)组合使用。

以下描述整体涉及在外科规程期间提供增强现实(AR)交互式体验的设备、系统和方法。在该上下文中，通过将计算机生成的视觉、听觉、触觉、躯体感觉、嗅觉或其他感觉信息叠加在外科视野、外科视野中出现的器械和/或其他对象的真实世界图像上，由此增强外科视野及外科视野中出现的外科器械和其他对象的图像。图像可被实时流式传输，或可为静止图像。增强现实是用于渲染和显示叠加在真实环境上的虚拟或“增强”虚拟对象、数据或视觉效果的技术。真实环境可包括外科视野。叠加在真实环境上的虚拟对象可表示为相对于真实环境的一个或多个方面锚定或处于设定位置。在非限制性示例中，如果真实世界对象离开真实环境视野，则锚定到真实世界对象的虚拟对象也将离开增强现实视野。

本公开所述的多种显示布置涉及将外科数据的各种视觉表示叠加在外科视野的实况流上。如本文所用，术语叠加包括半透明叠加、部分叠加和/或移动叠加。此外，叠加层可定位在外科视野中的对象(诸如例如端部执行器和/或关键外科结构)上或至少部分地定位在其上或定位在其附近。某些显示布置可包括叠加层的一个或多个显示元素的变化，包括基于显示优先级值的变化的颜色、大小、形状、显示时间、显示位置、显示频率、突出显示或它们的组合的变化。

如本文所述，AR是真实物理世界的增强版本，通过使用经由技术递送的数字视觉元素、声音或其他感官刺激来实现。虚拟现实(VR)是计算机生成的环境，具有看起来真实的场景和对象，使得用户感觉自己沉浸在其周围环境中。该环境通过被称为虚拟现实头戴式耳机或头盔的装置来感知。混合现实(MR)和AR都被视为沉浸式技术，但它们不是相同的。MR是混合现实的扩展，允许真实元素和虚拟元素在环境中交互。虽然AR经常通过使用相机将数字元素添加到实时视图，但MR体验组合了AR和VR两者的元素，真实世界和数字对象在其中交互。

在AR环境中，一个或多个计算机生成的虚拟对象可与一个或多个真实(即，所谓的“真实世界”)元素一起显示。例如，周围环境的实时图像或视频可与一个或多个叠加的虚拟对象一起显示在计算机屏幕显示器上。此类虚拟对象可提供与环境有关的补充信息或通常增强用户对环境的感知和参与。相反，周围环境的实时图像或视频可附加地或另选地增强用户与显示器上示出的虚拟对象的参与。

本公开的上下文中的设备、系统和方法增强在外科规程期间从一个或多个成像装置接收到的图像。成像装置可包括在无创和微创外科规程期间使用的各种内窥镜、AR装置和/或相机以在开放式外科规程期间提供图像。图像可被实时流式传输，或可为静止图像。这些设备、系统和方法通过将虚拟对象或数据和/或真实对象的表示叠加在真实外科环境上来增强真实世界外科环境的图像，从而提供增强现实交互式体验。可在允许用户查看真实世界外科环境上的所叠加虚拟对象的显示器和/或AR装置上查看增强现实体验。显示器可位于手术室中或远离手术室。AR装置佩戴在外科医生或其他手术室人员头上，并且通常包括两个立体显示镜片或屏幕，包括用于用户的每只眼睛的一个立体显示镜片或屏幕。自然光能够穿过两个透明或半透明显示镜片，使得真实环境的各方面是可见的，同时也投射光以使得虚拟对象对AR装置的用户可见。

可以协调方式使用两个或多个显示器及AR装置，例如第一显示器或AR装置控制以所定义角色控制系统中的一个或多个另外的显示器或AR装置。例如，当激活显示器或AR装置时，用户可选择角色(例如，外科规程期间的外科医生、外科助手、护士等)并且显示器或AR装置可显示与该角色相关的信息。例如，外科助手可具有所显示器械的虚拟表示，外科医生在执行外科规程的下一步骤时需要该虚拟表示。外科医生对当前步骤的关注可能看到与外科助手不同的显示信息。

尽管存在许多已知的屏幕显示和警告，但本公开在外科规程期间提供许多新的和独特的增强现实交互式体验。此类增强现实交互式体验包括对手术室内部或外部的外科团队的视觉、听觉、触觉、躯体感觉、嗅觉或其他感官反馈信息。可将叠加在真实世界外科规程环境上的虚拟反馈信息提供给手术室(OR)团队，包括OR内部的人员，包括但不限于例如执刀外科医生、外科医生助手、擦洗人员、麻醉医生和巡回护士等。虚拟反馈信息可在任何数量的显示选项上传送，诸如主OR屏幕显示、AR装置、能量或外科缝合器器械、平板计算机、增强现实眼镜、装置等。

图1示出了计算机实现的交互式外科系统1，其包括一个或多个外科系统2和基于云的系统4。基于云的系统4可包括耦接到存储装置5的远程服务器13。每个外科系统2包括与云4通信的至少一个外科集线器6。例如，外科系统2可包括可视化系统8、机器人系统10和手持式智能外科器械12，每一者被配置为能够彼此通信并且/或者与集线器6通信。在一些方面，外科系统2可包括M个集线器6、N个可视化系统8、O个机器人系统10和P个手持式智能外科器械12，其中M、N、O和P为大于或等于1的整数。计算机实现的交互式外科系统1可被配置为能够在如本文所述的外科规程期间提供增强现实交互式体验。

图2示出了对平躺在外科手术室16中的手术台14上的患者执行外科规程的外科系统2的示例。机器人系统10在外科规程中用作外科系统2的一部分。机器人系统10包括外科医生的控制台18、患者侧推车20(外科机器人)和外科机器人集线器22。当外科医生通过外科医生的控制台18或外科医生佩戴的增强现实(AR)装置66观察外科部位时，患者侧推车20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17。微创手术规程的外科部位的图像(例如，静止图像或实时的流式传输实况图像)可通过医学成像装置24获得。患者侧推车20可操纵成像装置24以将成像装置24取向。开放式外科规程的图像可通过医学成像装置96获得。机器人集线器22处理外科部位的图像以供后续显示在外科医生的控制台18或外科医生佩戴的AR装置66上或显示给外科手术室16中的其他人员。

成像装置24、96或AR装置66的光学部件可包括一个或多个照明源和/或一个或多个镜片。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视野中的组织和器械反射或折射的光。

在各种方面，成像装置24被配置用于微创外科规程中。适用于本公开的成像装置的示例包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、细胞检查镜、十二指镜、肠窥镜、食道-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾内窥镜、乙状结肠镜、胸腔镜和子宫内窥镜。在各种方面，成像装置96被配置用于开放式(侵入式)外科规程中。

在各种方面，可视化系统8包括一个或多个成像传感器、一个或多个图像处理单元、一个或多个存储阵列以及一个或多个显示器，该一个或多个显示器相对于无菌区进行策略布置。在一个方面，可视化系统8包括用于HL7、PACS和EMR的界面。在一个方面，成像装置24可采用多光谱监测来辨别形貌和底层结构。多光谱图像捕获电磁波谱上的特定波长范围内的图像数据。通过滤波器或对特定波长敏感的器械来分离波长，特定波长包括来自可见光范围之外的频率的光，例如IR和紫外。光谱成像可提取人眼不可见的信息。多光谱监测可在完成外科任务之后重新定位外科视野，以对处理过的组织执行测试。

图2示出了主显示器19定位在无菌区中，以对在手术台14处的操作者可见。可视化塔11定位在无菌区外并且包括彼此背对的第一非无菌显示器7和第二非无菌显示器9。由集线器6引导的可视化系统8被配置为能够利用显示器7、9、19来将信息流协调到无菌区内部和外部的操作者。例如，集线器6可使可视化系统8显示由非无菌显示器7、9上的成像装置24、96或通过AR装置66记录的外科部位的AR图像，同时保持外科部位在主显示器19或AR装置66上的实时馈送。例如，非无菌显示器7、9可允许非无菌操作者执行与外科规程相关的诊断步骤。

图3示出了与可视化系统8、机器人系统10和手持式智能外科器械12通信的外科集线器6。集线器6包括集线器显示器35、成像模块38、发生器模块40、通信模块30、处理器模块32、存储阵列34和手术室标测模块33。集线器6还包括排烟模块26和/或抽吸/冲洗模块28。在各种方面，成像模块38包括AR装置66并且处理器模块32包括集成式视频处理器和增强现实建模器(例如，如图10中所示)。模块化光源可适于与各种成像装置一起使用。在各种示例中，可将多个成像装置放置在外科视野中的不同位置处以提供多个视图(例如，无创、微创、侵入式或开放式外科规程)。成像模块38可被配置为能够在成像装置之间切换以提供最佳视图。在各种方面，成像模块38可被配置为能够整合来自不同成像装置的图像并且在如本文所述的外科规程期间提供增强现实交互式体验。

图4示出了包括模块化通信集线器53的外科数据网络51，该模块化通信集线器被配置为能够将位于医疗设施的一个或多个手术室/房间中的模块化装置连接到基于云的系统。云54可包括耦接到存储装置55的远程服务器63(图5)。模块化通信集线器53包括与网络路由器61通信的网络集线器57和/或网络交换机59。模块化通信集线器53耦接到本地计算机系统60以处理数据。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53。网络集线器57和/或网络交换机59可耦接到网络路由器61以将装置1a-1n连接到云54或本地计算机系统60。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。手术室装置1a-1n可通过有线信道或无线信道连接到模块化通信集线器53。外科数据网络51环境可用于在如本文所述的外科规程期间提供增强现实交互式体验，并且具体地将外科视野中的增强图像提供给一个或多于一个远程显示器58。

图5示出了计算机实现的交互式外科系统50。计算机实现的交互式外科系统50在许多方面类似于计算机实现的交互式外科系统1。计算机实现的交互式外科系统50包括在许多方面类似于外科系统2的一个或多个外科系统52。每个外科系统52包括与可包括远程服务器63的云54通信的至少一个外科集线器56。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统50包括模块化控制塔23，该模块化控制塔连接到多个手术室装置，诸如智能外科器械、机器人和位于手术室中的其他计算机化装置。如图6中所示，模块化控制塔23包括耦接到计算机系统60的模块化通信集线器53。

返回图5，模块化控制塔23耦接到成像模块38(其耦接到内窥镜98)、发生器模块27(其耦接到能量装置99)、排烟器模块76、抽吸/冲洗模块78、通信模块13、处理器模块15、存储阵列16、智能装置/器械21(其任选地耦接到显示器39)和传感器模块29。手术室装置经由模块化控制塔23耦接到云计算资源，诸如服务器63、数据存储装置55和显示器58。机器人集线器72也可连接到模块化控制塔23并且连接到服务器63、数据存储装置55和显示器58。装置/器械21、可视化系统58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23，如本文所述。模块化控制塔23可耦接到集线器显示器65(例如，监测器、屏幕)以显示接收到的增强图像，包括从成像模块38、装置/器械显示器39和/或其他可视化系统58接收的真实外科视野中的所叠加虚拟对象。集线器显示器65还可结合图像和叠加图像来显示从连接到模块化控制塔23的装置接收的数据。

图6示出了包括耦接到模块化控制塔23的多个模块的外科集线器56。模块化控制塔23包括模块化通信集线器53(例如，网络连接性装置)和计算机系统60，以提供例如增强外科信息的本地处理、可视化和成像。模块化通信集线器53可以分层配置连接以扩展可连接到模块化通信集线器53的模块(例如，装置)的数量，并将与模块相关联的数据传输到计算机系统60、云计算资源或两者。模块化通信集线器53中的网络集线器57/交换机59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57/交换机59连接到处理器31以提供与云计算资源和本地显示器67的通信连接。与云54的通信可通过有线或无线通信信道进行。

计算机系统60包括处理器31和网络接口37。处理器31经由系统总线耦接到通信模块41、存储装置45、存储器46、非易失性存储器47和输入/输出接口48。系统总线可以是多种类型的总线结构中的任一种，包括使用任意各种可用总线架构的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。

处理器31包括增强现实建模器(例如，如图10中所示)并且可实现为单核或多核处理器，诸如由德州仪器公司(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。

系统存储器包括易失性存储器和非易失性存储器。基本输入/输出系统(BIOS)(包含诸如在启动期间在计算机系统内的元件之间传输信息的基本例程，)存储在非易失性存储器中。例如，非易失性存储器可包括ROM、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、EEPROM或闪存。易失存储器包括充当外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。此外，RAM可以多种形式可用，诸如SRAM、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)増强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。

计算机系统60还包括可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机存储介质，诸如例如磁盘存储器。磁盘存储器包括但不限于诸如装置如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存存储卡或内存条。此外，磁盘存储器可包括单独地或与其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。

在各种方面，图6的计算机系统60、图4至图6的成像模块38和/或可视化系统58和/或处理器模块15可包括图像处理器、图像处理引擎、图形处理单元(GPU)、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。

图7示出了增强现实系统263，该系统包括被定位在成像模块38与外科集线器显示器67之间的通信路径中的中间信号组合器64。信号组合器64组合从成像模块38和/或AR装置66接收到的音频和/或图像数据。外科集线器56从组合器64接收组合数据并且叠加提供给显示器67的数据，叠加数据显示在该显示器上。成像装置68可以是数字视频摄像机，并且音频装置69可以是麦克风。信号组合器64可包括无线平视显示器适配器，以耦接到被置于显示器67到控制台的通信路径中的AR装置66，从而允许外科集线器56将数据叠加在显示器67。

图8示出了增强现实(AR)系统，该系统包括被定位在成像模块和外科集线器显示器之间的通信路径中的中间信号组合器。图8示出了由外科医生73佩戴的用以将数据传送到外科集线器56的AR装置66。AR装置66的外围信息不包括活动视频。相反，该外围信息仅包括装置设置或不具有相同刷新率要求的信号。交互可基于与术前计算机断层扫描(CT)的链接或在外科集线器56中链接的其他数据增强外科医生73的信息。AR装置66可识别结构，例如询问器械是否正接触神经、脉管或粘连。AR装置66可包括术前扫描数据、光学视图、在整个规程中获得的组织询问特性和/或用于提供答案的外科集线器56中的处理。外科医生73可向AR装置66口述注意事项，以与患者数据一起保存在集线器存储装置45中，以供稍后用于报告或随访。

外科医生73佩戴的AR装置66利用音频和视觉信息链接到外科集线器56，以避免对叠加的需要，并且允许围绕视野围边定制显示信息。AR装置66提供来自装置(例如，器械)的信号、回答关于装置设置或与视频链接的位置信息有关的询问，以识别象限或位置。AR装置66具有音频控制和来自AR装置66的音频反馈。AR装置66能够与手术室中的所有其他系统进行交互，并且无论外科医生73在何处查看，都具有可用的反馈和交互。例如，AR装置66可从外科医生接收语音或手势发起的命令和询问，并且AR装置66可以包括音频、视觉或触觉触摸的一个或多个模态的形式提供反馈。

图9示出了佩戴AR装置66的外科医生73、患者74，并且可在手术室75中包括相机96。外科医生73佩戴的AR装置66可用于通过增强现实显示器89或通过集线器连接的显示器67向外科医生73呈现叠加在外科视野的实时图像上的虚拟对象。实时图像可包括外科器械77的一部分。虚拟对象对于手术室75内的其他人(例如，外科助手或护士)可能是不可见的，尽管他们也可能佩戴AR装置66。即使另一个人正在使用AR装置66查看手术室75，这个人也可能看不到虚拟对象或能够在与外科医生73共享的增强现实中看到虚拟对象，或者能够看到虚拟对象的修改版本(例如，根据对外科医生73唯一的自定义)或者可能看到不同的虚拟对象。

虚拟对象和/或数据可被配置为能够出现在外科器械77的一部分上或由成像模块38、在微创外科规程期间由成像装置68和/或在开放式外科规程期间由相机96捕获的外科视野中。在例示的示例中，成像模块38是在微创外科规程期间提供外科视野的实时馈送的腹腔镜相机。AR系统可呈现固定到真实对象的虚拟对象，而不考虑AR系统的一个或多个观察者(例如，外科医生73)的视角。例如，虚拟对象可对手术室75内部的AR系统的观察者可见，而对手术室75外部的AR系统的观察者不可见。当观察者进入手术室75时，虚拟对象可显示给手术室75外部的观察者。增强图像可显示在外科集线器显示器67或增强现实显示器89上。

AR装置66可包括一个或多个屏幕或镜片，诸如单个屏幕或两个屏幕(例如，用户的每只眼睛一个屏幕)。屏幕可允许光穿过屏幕，使得真实环境的各方面在显示虚拟对象时是可见的。可通过投射光使虚拟对象对外科医生73可见。虚拟对象可表现为具有一定程度的透明度或可为不透明的(即，遮挡真实环境的各方面)。

AR系统对于一个或多个观察者来说可为可查看的，并且可包括可用于一个或多个观察者的视图之间的差异，同时将一些方面保持为各视图之间通用。例如，平视显示器可在两个视图之间改变，而虚拟对象和/或数据可固定到两个视图中的真实对象或区域。在不改变至少一个虚拟对象的固定位置的情况下，可在各视图之间改变各方面，诸如对象的颜色、照明或其他改变。

用户可将AR系统中呈现的虚拟对象和/或数据视为不透明的或视为包括一定程度的透明度。在一个示例中，用户可诸如通过将虚拟对象从第一位置移动到第二位置来与虚拟对象交互。例如，用户可自己的手移动对象。通过确定手已移动到与对象重合或相邻的位置(例如，使用可安装在AR装置66上的一个或多个相机，诸如AR装置相机79或单独的相机96，并且其可为静态的或可受到控制以移动)并且使对象作为响应而移动，这可在AR系统中虚拟地完成。虚拟方面可包括真实世界对象的虚拟表示或可包括视觉效果，诸如照明效果等。AR系统可包括管理虚拟对象行为的规则，诸如使虚拟对象经受重力或摩擦，或可包括排除真实世界物理约束(例如，浮动对象、永运等)的其他预定义规则。AR装置66可包括位于AR装置66上的相机79(不与相机96混淆，与AR装置66分离)。AR装置相机79或相机96可包括红外相机、红外滤光器、可见光滤光器、多个相机、深度相机等。AR装置66可将虚拟项投射在真实环境的表示上，从而可由用户查看。

AR装置66可在外科规程期间在手术室75中使用，例如由外科医生73对患者74执行。AR装置66可投射或显示虚拟对象诸如外科规程期间的虚拟对象以增强外科医生的视觉。外科医生73可使用AR装置66、用于AR装置66的遥控器来查看虚拟对象，或者可与虚拟对象交互，例如使用手与虚拟对象或由AR装置66的相机79识别的手势“交互”。虚拟对象可增强外科工具，诸如外科器械77。例如，虚拟对象可表现为(对于通过AR装置66查看虚拟对象的外科医生73)与外科器械77耦接或保持距外科器械固定距离。在另一个示例中，虚拟对象可用于引导外科器械77，并且可表现为固定到患者74。在某些示例中，虚拟对象可对外科视野中的其他虚拟对象或现实世界对象的移动作出反应。例如，当外科医生正在操纵接近虚拟对象的外科器械时，虚拟对象可被改变。

增强现实显示系统成像装置38在外科规程过程中捕获外科视野的真实图像。增强现实显示器89、67呈现外科器械77的操作方面在外科视野的真实图像上的叠加。外科器械77包括通信电路系统231，以经由AR装置66上的通信电路系统233将操作方面和功能数据从外科器械77传送到AR装置66。尽管外科器械77和AR装置66显示为如箭头B、C所示在电路231、233之间进行RF无线通信，但也可采用其他通信技术(例如，有线、超声、红外等)。叠加与外科器械77的主动可视化的操作方面相关。叠加将外科视野中的组织交互作用的各方面与来自外科器械77的功能数据组合。AR装置66的处理器部分被配置为能够从外科器械77接收操作方面和功能数据，确定与外科器械77的操作相关的叠加，并且将外科视野中的组织方面与来自外科器械77的功能数据组合。增强图像指示关于装置性能考虑事项的警告、不兼容使用的警告、关于不完全捕获的警告。不兼容使用包括组织超出范围条件以及组织在端部执行器的钳口内没有正确地平衡。附加增强图像提供附带事件的指示，包括组织张力的指示和异物检测的指示。其他增强图像指示装置状态叠加和器械指示。

图10示出了根据本公开的至少一个方面的用于使用AR显示器89用信息来增强外科视野图像的系统83。系统83可用于例如通过使用处理器85来执行下文所述的技术。系统83包括AR装置66的可与数据库93通信的一个方面。AR装置66包括处理器85、存储器87、AR显示器89和相机79。AR装置66可包括传感器90、扬声器91和/或触觉控制器92。数据库93可包括图像存储装置94或术前计划存储装置95。

AR装置66的处理器85包括增强现实建模器86。增强现实建模器86可由处理器85用来创建增强现实环境。例如，增强现实建模器86可诸如从相机79或传感器90接收外科视野中器械的图像，并且创建增强现实环境以适配在外科视野的显示图像内。在另一个示例中，物理对象和/或数据可叠加在外科视野和/或外科器械图像上，并且增强现实建模器86可使用物理对象和数据来在增强现实环境中呈现虚拟对象和/或数据的增强现实显示。例如，增强现实建模器86可使用或检测患者外科部位处的器械并且呈现外科器械上的虚拟对象和/或数据和/或由相机79捕获的外科视野中的外科部位的图像。AR显示器89可显示叠加在真实环境上的AR环境。显示器89可使用AR装置66显示虚拟对象和/或数据，诸如显示在AR环境中的固定位置。

AR装置66可包括传感器90，例如红外传感器。相机79或传感器90可用于检测移动，诸如外科医生或其他用户的手势，处理器85可将该移动解释为用户与虚拟目标的尝试或预期交互。处理器85可诸如通过使用相机79接收到的处理信息来识别真实环境中的对象。在其他方面，传感器90可以是触觉、听觉、化学或热传感器，以生成可与各种数据馈送组合的对应信号以创建增强环境。传感器90可包括双耳音频传感器(空间声音)、惯性测量传感器(加速度计、陀螺仪、磁力计)、环境传感器、深度相机传感器、手眼跟踪传感器以及语音命令识别功能。

例如在外科规程期间，AR显示器89可在允许通过AR显示器89查看外科视野时诸如在外科视野内呈现对应于被患者的解剖方面隐藏的物理特征的虚拟特征。虚拟特征可具有对应于物理特征的第一物理位置或取向的虚拟位置或取向。在一个示例中，虚拟特征的虚拟位置或取向可包括从物理特征的第一物理位置或取向的偏移。偏移可包括距增强现实显示器预定距离、从增强现实显示器到解剖方面的相对距离等。

在一个示例中，AR装置66可以是单个AR装置。在一个方面，AR装置66可以是由华盛顿州雷德蒙德的微软公司(Microsoft,Redmond,Wash)制造的HoloLens 2AR装置。该AR装置66包括具有镜片和双耳音频特征(空间声音)的护目镜、惯性测量装置(加速度计、陀螺仪、磁力计)、环境传感器、深度相机和视频相机、手眼跟踪以及语音命令识别功能。它通过使用反射镜在佩戴者眼睛前方引导波导来提供具有高分辨率的改进视野。可通过改变反射镜的角度来放大图像。它还提供眼睛跟踪来识别用户并针对特定用户调节镜片宽度。

在另一个示例中，AR装置66可以是Snapchat Spectacles 3AR装置。该AR装置能够捕获成对图像并且重新创建3D深度映射、添加虚拟效果及重新播放3D视频。该AR装置包括两个HD相机，从而以60fps捕获3D照片和视频，同时四个内置麦克风记录沉浸式的高保真音频。来自两个相机的图像组合以建立围绕用户的真实世界的几何地图，从而提供新的深度感知感觉。照片和视频可以无线方式同步到外部显示装置。

在又一个示例中，AR装置66可以是Google的Glass 2AR装置。该AR装置提供叠加在镜头上(视野外)的惯性测量(加速度计、陀螺仪、磁力计)信息以补充信息。

在另一个示例中，AR装置66可以是Amazon的Echo Frames AR装置。该AR装置没有相机/显示器。麦克风和扬声器连接到Alexa。该AR装置提供比平视显示器更少的功能。

在又一个示例中，AR装置66可以是North(Google)的Focals AR装置。该AR装置提供通知推送/智能手表模拟；惯性测量、信息(天气、日历、消息)的屏幕叠加、语音控制(Alexa)集成。该AR装置提供基本平视显示器功能。

在另一个示例中，AR装置66可以是Nreal AR装置。该AR装置包括空间声音、两个环境相机、照片相机、IMU(加速度计、陀螺仪)、环境光传感器、接近传感器功能。Nebula将应用信息投射在镜片上。

在各种其他示例中，AR装置66可以是以下市售AR装置中的任一者：Magic Leap 1、Epson Moverio、Vuzix Blade AR、ZenFone AR、Microsoft AR眼镜原型、EyeTap，以将与环境光共线的光直接产生到视网膜中。例如，分束器使得由眼睛看到的相同光可用于计算机处理和叠加信息。AR可视化系统包括HUD、接触镜片、眼镜、虚拟现实(VR)头戴式耳机、虚拟视网膜显示器、手术室显示器和/或智能接触镜片(仿生镜片)。

用于AR装置66的多用户接口包括虚拟视网膜显示器(诸如直接绘制在视网膜上而非眼睛前方的屏幕上的光栅显示器)、智能电视、智能电话和/或空间显示器(诸如Sony空间显示系统)。

其他AR技术可包括例如AR捕获装置和软件应用程序、AR创建装置和软件应用程序以及AR云装置和软件应用程序。AR捕获装置和软件应用程序包括例如Apple Polycam应用程序Ubiquity 6(使用Display.land app的Mirrorworld)，用户可扫描并获得真实世界的3D图像(以创建3D模型)。AR创建装置和软件应用程序包括例如Adobe Aero、Vuforia、ARToolKit、Google ARCore、Apple ARKit、MAXST、Aurasma、Zappar、Blippar。AR云装置和软件应用程序包括例如Facebook、Google(世界几何、对象识别、预测数据)、Amazon AR云(商务)、Microsoft Azure、Samsung Project Whare、Niantic、Magic Leap。

态势感知是指外科系统的一些方面的根据从数据库和/或器械接收的数据来确定或推断与外科手术相关的信息的能力。该信息可包括正在进行的手术的类型、正在手术的组织的类型或作为手术对象的体腔。利用与外科手术相关的背景信息，外科系统可例如改善该外科系统控制连接到其的模块化装置(例如，机器人臂和/或机器人外科工具)的方式，并且在外科手术的过程期间向外科医生提供背景信息或建议。

图11示出了态势感知外科规程的时间轴。图11示出了例示性外科规程的时间轴5200以及外科集线器5104可在外科规程的每个步骤从数据源5126接收到的数据导出的上下文信息。时间轴5200描绘了护士、外科医生和其他医疗人员在肺分段切除手术期间将采取的典型步骤，从建立手术室开始到将患者转移到术后恢复室为止。态势感知外科集线器5104在整个外科规程过程中从数据源5126接收数据，包括每次医疗人员利用与外科集线器5104配对的模块化装置5102时生成的数据。外科集线器5104可从配对的模块化装置5102和其他数据源5126接收该数据，并且在接收新数据时不断导出关于正在进行的手术的推论(即，背景信息)，诸如在任何给定时间执行手术的哪个步骤。外科集线器5104的态势感知系统能够例如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，基于上下文调节模块化装置5102(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电外科器械的能量程度)，以及采取本文所述的任何其他此类动作。

第一5202，医院工作人员从医院的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5104确定待执行的手术是胸腔手术。

第二5204，工作人员扫描用于规程的进入的医疗用品。外科集线器5104将所扫描的用品与在各种类型的规程中利用的用品列表交叉对比，并确认用品的组合对应于胸腔规程。另外，外科集线器5104还能够确定规程不是楔形规程(因为进入的用品缺乏胸腔楔形规程所需的某些用品，或以其他方式不对应于胸腔楔形规程)。

第三5206，医疗人员经由以能够通信的方式连接到外科集线器5104的扫描器5128来扫描患者带。然后，外科集线器5104可基于所扫描的数据来确认患者的身份。

第四5208，医务工作人员打开辅助设备。利用的辅助设备可根据外科手术的类型和外科医生待使用的技术而变化，但在此示例性情况下，它们包括排烟器、吹入器和医学成像装置。当激活时，作为其初始化过程的一部分，作为模块化装置5102的辅助设备可以自动与位于模块化装置5102特定附近的外科集线器5104配对。然后，外科集线器5104可通过检测在该术前阶段或初始化阶段期间与其配对的模块化装置5102的类型来导出关于外科手术的背景信息。在该具体示例中，外科集线器5104确定外科规程是基于配对模块化装置5102的该特定组合的VATS规程。基于来自患者的EMR的数据、待在手术中使用的医疗用品的列表以及连接至集线器的模块化装置5102的类型的组合，外科集线器5104通常可推断外科团队将执行的特定手术。一旦外科集线器5104知道正在被执行的特定手术，外科集线器5104就可从存储器或云中检索该手术的步骤，然后交叉引用其随后从所连接的数据源5126(例如，模块化装置5102和患者监测装置5124)接收的数据，以推断外科团队正在执行的外科手术的步骤。

第五5210，工作人员将EKG电极和其他患者监测装置5124附接到患者。EKG电极和其他患者监测装置5124能够与外科集线器5104配对。随着外科集线器5104开始从患者监测装置5124接收数据，外科集线器5104因此确认患者在手术室中。

第六5212，医疗人员诱导患者麻醉。外科集线器5104可基于来自模块化装置5102和/或患者监测装置5124的数据(包括EKG数据、血压数据、呼吸机数据或它们的组合)推断患者处于麻醉下。在第六步5212完成时，肺分段切除手术的术前部分完成，并且手术部分开始。

第七5214，使正在手术的患者的肺部塌缩(同时通气被切换到对侧肺)。外科集线器5104可从呼吸机数据推断出患者的肺已经塌缩。外科集线器5104可推断规程的手术部分已开始，因为其可将患者的肺部塌缩的检测与规程的预期步骤(可先前访问或检索)进行比较，从而确定使肺部塌缩是该特定规程中的手术步骤。

第八5216，插入医学成像装置5108(例如，内窥镜)，并启动来自该医学成像装置的视频。外科集线器5104通过其与医学成像装置的连接来接收医学成像装置数据(即，静止图像数据或实时的实况流式传输视频)。在接收到医学成像装置数据之后，外科集线器5104可确定外科手术的腹腔镜部分已开始。另外，外科集线器5104可确定正在被执行的特定手术是分段切除术，而不是肺叶切除术(注意，外科集线器5104基于在手术的第二步骤5204处接收到的数据已经排除了楔形手术)。来自医学成像装置124(图2)的数据可用于以多种不同的方式确定与正在被执行的手术的类型相关的背景信息，包括通过确定医学成像装置相对于患者的解剖结构的可视化取向的角度，监测所利用的医学成像装置的数量(即，被激活并与外科集线器5104配对)，以及监测所利用的可视化装置的类型。

例如，一种用于执行VATS肺叶切除术的技术将相机放置在隔膜上方的患者胸腔的下前拐角中，而一种用于执行VATS分段切除术的技术将相机相对于分段裂缝放置在前肋间位置。例如，使用模式识别或机器学习技术，可对态势感知系统进行训练，以根据患者解剖结构的可视化识别医学成像装置的定位。作为另一个示例，一种用于执行VATS肺叶切除术的技术利用单个医学成像装置，而用于执行VATS分段切除术的另一种技术利用多个相机。作为另一个示例，一种用于执行VATS分段切除术的技术利用红外光源(其可作为可视化系统的一部分可以能够通信的方式耦接到外科集线器)以可视化不用于VATS肺部切除术中的分段裂隙。通过从医学成像装置5108跟踪这些数据中的任何或所有，外科集线器5104因此可确定正在被执行的外科手术的具体类型和/或用于特定类型的外科手术的技术。

第九5218，外科团队开始规程的解剖步骤。外科集线器5104可推断外科医生正处在解剖以调动患者的肺部的过程中，因为其接收来自RF发生器或超声发生器的指示能量器械正在被击发的数据。外科集线器5104可将所接收的数据与外科手术的检索步骤交叉引用，以确定在方法中的该点处(即，在先前讨论的手术步骤完成之后)击发的能量器械对应于解剖步骤。

第十5220，外科团队继续进行至规程的结扎步骤。外科集线器5104可推断外科医生正在结扎动脉和静脉，因为其接收来自外科缝合和切割器械的指示器械正在被击发的数据。与先前步骤相似，外科集线器5104可通过交叉引用来自外科缝合和切割器械的数据的接收与该方法中的检索步骤来导出该推论。

第十一5222，执行规程的分段切除术部分。外科集线器5104推断外科医生正在基于来自外科器械的数据(包括来自钉仓的数据)横切软组织。仓数据可对应于由器械击发的钉的大小或类型。仓数据可针对在不同类型组织中采用的不同类型钉指示被缝合和/或横切的组织的类型。被击发的钉的类型用于软组织或其他组织类型，以使得外科集线器5104能够推断正在执行的分段切除手术。

第十二5224，执行节点解剖步骤。外科集线器5104可基于从发生器接收的指示正在击发RF或超声器械的数据来推断外科团队正在解剖节点并且执行泄漏测试。对于该特定手术，在横切软组织后利用RF或超声器械对应于节点解剖步骤，这允许外科集线器5104做出该推论。应当指出的是，外科医生根据手术中的具体步骤定期在外科缝合/切割器械和外科能量(即，RF或超声)器械之间来回切换，因为不同器械更好地适于特定任务。因此，其中使用缝合/切割器械和外科能量器械的特定序列可指示外科医生正在执行的手术的步骤。在第十二步骤5224完成时，切口被闭合并且规程的术后部分开始。

第十三5226，逆转患者的麻醉。例如，外科集线器5104可基于呼吸机数据(即，患者的呼吸率开始增加)推断出患者正在从麻醉中醒来。

最后，第十四5228，医疗人员从患者移除各种患者监测装置5124。因此，当外科集线器5104丢失EKG、BP和来自患者监测装置5124的其他数据时，该集线器可推断患者正在被转移到恢复室。外科集线器5104可根据从可以能够通信的方式耦接到外科集线器5104的各种数据源5126接收的数据来确定或推断给定外科规程的每个步骤何时发生。

除了利用来自EMR数据库的患者数据来推断待执行的外科手术的类型之外，如图11所示的时间线5200的第一步骤5202所示，态势感知外科集线器5104也可利用患者数据来生成用于配对的模块化装置5102的控制调节。

根据增强现实(AR)、混合现实和图像叠加技术的前述描述，本发明可被配置为能够在AR头戴式耳机、外部显示器或一个或多个装置的组合上渲染和显示增强现实内容。另外，外部显示器可被配置为能够提供显示AR内容和外科视野的未增强实时馈送的分屏视图。

本公开描述了手术室(OR)人员的跟踪系统，并且被配置为能够推断活动的OR参与者中的一个或多个OR参与者的移动、位置、取向和背景，以确定进行中的具体操作规程、OR参与者正在使用的外科器械和/或OR人员的预期移动。该系统可被进一步配置为能够将包括外科器械的预期位置、推荐、指导、警告和外科位置信息的虚拟元素渲染为增强现实(AR)内容。所述AR内容与所述外科部位的实时馈送实时整合，并且在围手术期的外科规程中辅助所述OR人员。

图12是根据本公开的至少一个方面的具有被动跟踪相机系统的示例性手术室16000设置的图。在各种具体实施中，外科集线器16001可经由通信协议(例如，蓝牙)以能够通信的方式连接到手术室16000内的一个或多个相机16002、外科器械16010、显示器16006、听诊灯16008以及其他外科装置，如上文所述。相机16002可被取向，以便在外科规程的过程期间捕获手术室16000内外科工作人员16003和/或外科器械16010(或其他外科装置)的图像和/或视频。所捕获的一个或多个图像可包括静态图像或运动图像(即，视频)。外科工作人员16003和/或外科器械16002的图像可以多种角度和放大率利用不同的滤波器等捕获。在一个具体实施中，相机16002被布置在手术室16000内，使得它们可以共同可视化执行外科规程的每个外科工作人员16003。因此，外科集线器16001可以接收来自相机16002的所捕获的图像和/或视频数据，以在外科规程期间在视觉上分析外科工作人员16003和/或外科器械16010。可利用多种机器视觉、图像处理、对象识别和光学跟踪技术来处理图像和/或视频数据，以跟踪外科工作人员16003和/或外科器械16010的特征、特性、动作和移动。

外科集线器16001(图12)可被配置为能够基于外科工作人员16003的腕部角度确定外科器械16010的位置，如图13所示。在该具体实施中，个体的腕部16016的角度被定义为由外科医生握持的外科器械16010的纵向轴线16014与个体的手部的纵向轴线16012(即，近侧至远侧轴线)之间的角度α。在其他具体实施中，腕部角度可被定义为例如个体的手部与前臂之间的角度。外科集线器16001可使用腕部角度α以及外科工作人员16003的其他手部移动16004来跟踪外科工作人员16003的移动。

图14示出了被动跟踪系统16005，其包括被配置为能够唯一地识别和区分手术室中的外科工作人员(诸如，外科医生A、外科医生B、护士A、护士B、麻醉师、技术人员等)的一个或多个相机16002。被动跟踪系统16005可使用外科手套16018上的多个不同视觉标识符来区分不同的外科工作人员，包括图案、颜色、油墨、代码(例如，条形码或QR码)或多个标识符的组合。在一个方面，手术室中的每个外科工作人员在其手套16018上具有唯一地对应于外科工作人员的身份的不同颜色或图案16020a-16020n。外科手套16018的颜色仅可由相机16002检测并且以颜色显示在显示器16006上。

图15示出了被动跟踪系统16005中的初始化序列。在一个方面，外科工作人员的手套可包括标识符或代码16022a、16022b。代码16022a、16022b可由相机16002扫描或识别并且发送到外科集线器16001(图12)以关联识别手套颜色或图案16020a-16020n(如图14所示)、工作人员身份以及左手和右手。外科集线器16001记录与代码16022a、16022b相关联的识别信息，并且可将该信息与外科规程、手术室、患者或其他外科分析相关联。在进入手术室时或在外科手术之前，可能需要每个外科工作人员初始化他们的手套16018。手套16018在显示器16006上显示和识别。

手套16018上的识别特征可以直接印刷到手套16018上，从而提供在可见光谱中可见或不可见的无菌表面。在各种方面，识别图案可包括隐形油墨、光学基准标记、直接印刷到手套上的感光标签或逆向反光材料。在一个方面，据发现，某些颜色、图案或代码可分散注意力，因此可能优选的是识别图案在可见光谱中不可见。

图16示出了方向图案16040，其可用于区分左附器和右附器或者辅助被动跟踪相机16002检测移动。不同的方向图案16040可以与不同的工作人员相关联，并且可被印刷在手套、腕带和/或前臂带上以辅助被动跟踪相机16002检测移动。

图17示出了通过热成像或红外(IR)相机16002检测到的外科手套16018的背侧上的识别代码16022。代码16022可以用导热材料印刷在外科手套16018的背面上，该导热材料允许热量以特定图案从外科工作人员转移。另外，颜色或图案可以对外科工作人员可见，以确保他们具有一对匹配的手套。在另一方面，每个手套16018是唯一的并且通过初始化序列与工作人员相关联。初始化序列不需要成对地保持手套，并且可以像传统的乳胶手套那样从一次性手套的盒子中拉出。

在另一方面，图18示出了外科手套16018的背侧和掌侧上的识别代码16022a、16022b。通过在手套16018的两侧印刷识别代码，工作人员可以在初始化序列中更快速地初始化他们的手套16018，增加被动跟踪相机16002(图14至图15)之一能够查看识别代码16022a、16022b的可能性。

一些跟踪分析可能需要对手部移动的更颗粒化的识别，包括通过工作人员的每个手指进行的精确移动。在一个示例中，外科集线器16001(图12)可基于所跟踪的外科工作人员的手指移动来跟踪外科器械从第一外科医生到第二外科医生的交接。图19示出了分配给外科工作人员手套16018的每个手指16024a-j的识别QR码16022a、16022b。

在外科规程期间，多个外科工作人员可能聚集在外科部位附近并且妨碍被动跟踪相机16002(图14至图15)中的一个或多个被动跟踪相机的检视。为了减轻该问题，外科集线器16001(图12)可使用网络配置中的一个或多个相机16002跟踪整个手术室的标识符。图20示出了腕戴式相机16026a、16026b、……、16016n，其被配置为能够监测和跟踪单个工作人员的手指和腕部移动。腕戴式相机16026a-n通过有线或无线通信介质以能够通信的方式耦接到外科集线器，并且可连续地或以周期性数据转储的方式传输数据。腕戴式相机16026a-n包括无菌可调节条带16028，该无菌可调节条带沿着外科工作人员的腕部容纳多个相机16026a-n。腕戴式相机16026a-n可基于对应于手部的关节的多个节点16030来映射手部和手指移动。腕戴式相机16026a-n可与传统外科手套一起使用或者可与IR印刷网格一起使用以辅助相机16002跟踪节点16030移动。然而，可能存在甚至腕戴式相机16026a-n也不能看到或识别某些颗粒化测量结果的情况。标识符或节点16030可能由于被生物材料覆盖而模糊或对相机16002不可见。在一些情况下，当用IR可见油墨打印标识符时，被动相机16002仍然能够检视标识符。

然而，单独的被动跟踪相机16002(图14至图15)可能不具有足够的分辨率来拾取测量某些参数(诸如力或手指应变)所需的详细且颗粒化的手部移动16004(图13)。另外，相机16002可能被视觉阻碍并且被抑制识别某些移动16004，所述移动是识别外科器械16010(图12)、规程或其他感兴趣的移动所必需的。在本公开中，各种主动跟踪系统适于测量和检测被动跟踪相机可能不可察觉的不同水平的精度和可靠性。在一个方面，陀螺仪或加速度计(图21至图22)可定位在外科工作人员的手套的背面(背侧)上，其可在手部枢转和旋转时检测手部角度。外科手套还可包括位于手套的手指上的应变仪(图21至图22)，以跟踪外科工作人员的手指移动并补充被动跟踪数据。诸如陀螺仪和应变仪的主动传感器提供另外的数据点并且允许外科集线器以更高的准确性管理同一外科空间中的多个用户交互。另外，由这些主动传感器收集的数据可用于更好地量化外科工作人员与外科装置的交互。外科集线器16001(图12)可被配置为能够接收主动信号、被动信号、或主动信号和被动信号两者的组合。

在各种方面，当多个用户操作单个装置的不同方面时，可使用主动传感器向被动跟踪系统提供另外的分辨率(取向和手指定位)。例如，在复杂的内窥镜规程期间，一个外科医生将管理内窥镜稳定和可视化，而另一个外科医生通过工作通道操作工具。多组手部与内窥镜的柄部接触很常见，并且被动系统可能不能将由一组手部执行的动作与对应的用户相关联。通过添加主动系统诸如手指中的应变仪或手套中的陀螺仪，外科集线器可以识别哪个外科医生的手正在供给或握持工具，以及哪个正在稳定内窥镜，这是因为执行每个任务需要不同的手指形状以及手部取向。手指形状和手部取向可在深度上表征以提高预测哪些用户正在执行特定任务或操作某些装置的准确性，同时在同一视觉空间中存在多个用户或装置。

图21示出了主动外科手套16118，该主动外科手套包括每个手指16124上的基准标记、多个嵌入式应变仪传感器16132和耦接到控制电路16140的陀螺仪16136。基准标记16124由跟踪手指移动的被动跟踪相机使用。控制电路16140通过柔性线16134接收来自每个应变仪传感器16132的应变仪测量结果以及陀螺仪数据。陀螺仪可被嵌入耦接到控制电路16140的电路或壳体中。控制电路16140可通过无线通信协议或物理I/O通信端口将主动传感器数据传送到外科集线器16001(图12)。控制电路16140可被配置为能够经由无线通信协议诸如蓝牙实时传输数据。在各种方面，控制电路16140可动态地调节传输速率以便管理电力。

控制电路16140可具有允许工作人员将他们的身份与主动跟踪数据相关联的主动标识符16122，诸如QR码、RFID传感器或其他无线通信。另外，外科集线器在初始化序列期间将基准标记16124与用户相关联。

在各种方面，外科集线器使用被动跟踪数据相对于周围环境校准手套上的主动传感器，使得手套中的传感器知晓手部在空间中的位置，而无论视觉阻碍如何。例如，在每次外科手术开始时，可以执行校准序列(图14至图15)以使手套中的传感器与周围环境同步，该周围环境除关键区域(病床、mayo站等)之外还包括房间中的其他用户。每个外科工作人员可以扫描他们的手套中的唯一标识符(例如，QR码、NFC、有源RFID、无源RFID等)以唯一地对应于系统中的用户和传感器。在校准序列期间，所有用户以各种取向将他们的手保持在被动跟踪系统(例如，图14至图15的相机16002)的视场中，并且手套上的唯一识别标记允许视觉系统识别每个用户的手套的相对位置。在整个规程中，当手被设备、血液阻挡或者移入和移出视场时，主动传感器诸如加速度计和陀螺仪可用于跟踪每个用户的手部位置和取向。

图22示出了单个应变仪传感器16132与指尖的关系。在各种方面，主动传感器外科手套包括每个手指至少一个应变仪传感器16132，并且可以在手部的每个关节处包括应变仪传感器16132。由于应变仪传感器16132的尺寸，它们可被嵌入柔性无菌材料中，具有很少或没有外科医生可察觉的尺寸。应当理解，外科手套不会妨碍由传统乳胶、腈或其他用于外科手套的无菌材料提供的自然触觉反馈。

图23和图24示出了可用于将应变仪传感器16132连接到控制电路的柔性电路16135。图23示出了印刷到无菌柔性材料16138诸如乳胶、腈或其他用于外科手套的无菌材料中的柔性电路。使用后，手套可被灭菌预定次数的使用循环或者可以是一次性的。可重复使用的手套可使用热或消毒溶液诸如酒精来灭菌，只要灭菌过程不破坏手套的材料或损坏印刷的主动传感器电路即可。

图25示出了连接到控制电路16140、直接印刷在无菌柔性材料16138上的主动基准标记16144。这允许将应变仪传感器16132和基准标记策略性地置于外科手套上，以便跟踪和定位手指和手部移动。

图26示出了压电陶瓷电力单元16146，其从移动获取能量并且可用于为控制电路、应变仪、陀螺仪、加速度计和/或主动基准标记供电。主动传感器手套可包括多个压电陶瓷电力单元16146，其将低频移动(手指或腕部移动)转换为存储在电源(例如，电池或电容器)中的能量。电池16146包括将移动的振动捕获为机械能的柔性陶瓷层。当手套的无菌柔性材料16138拉伸时，所拉伸的电力单元16146a拉伸，柔性陶瓷层16148被释放并且随着手部的运动而振动。所拉伸的电力单元16146a处于激励状态，并且当无菌柔性材料16138收缩时返回到静态未拉伸电力单元16146b。该变化导致柔性陶瓷层16148的振动并且产生可被捕获在能量存储器件中的小振幅电压响应。

图27示出了具有可移除壳体16150的主动传感器手套16118，所述可移除壳体包括控制电路16140和陀螺仪16136。壳体16150是防水外壳，用以保护电气部件诸如控制电路、陀螺仪、加速度计，以及电源诸如可充电电池或超级电容器。壳体16150在连接点16142处物理连接到主动传感器手套16118。连接点16142允许电力和数据在壳体与手套16118上的主动传感器之间传递。在外科规程之后，可移除壳体从连接点16142断开，使得手套16118可被灭菌并且壳体16150可连接到外部电源以对内部电源充电。

在另一方面，主动传感器可从具有基准传感器16024的被动手套16018移除。图28示出了可移除的主动传感器束具16252，其包括在壳体16250内的多个嵌入式应变仪传感器16232，所述嵌入式应变仪传感器通过柔性线16234以能够通信的方式耦接到控制电路16240。图29示出了从手部移除的主动传感器束具16252。在外科规程之后，外科工作人员可以移除主动传感器束具16252，使得其可被灭菌以用于随后的使用并且可以丢弃他们的手套16018。如图28至图29所示，被动手套16018包括可移除的手指/手套条带16254。

在各种方面，应变仪传感器16132、16232提供另外的数据以跟踪第一外科医生与第二外科医生之间的外科器械交接。跟踪交接有助于医疗设施在交接之后监测装置并确保正确的用户控制装置。图30示出了第一外科医生与第二外科医生之间的外科器械交接16300的图形表示。在16302处，外科医生A开始将外科器械交接给外科医生B，并且外科医生B接过并抓持装置。主动和被动跟踪系统均确定外科器械在外科医生A和外科医生B之间传递。

在另一个示例中，外科医生A开始将外科器械交接给外科医生B。然而，外科医生B开始抓持器械，但在进行交接之前，外科医生A从器械移开。外科医生A重新抓握器械，因为他们看到一些需要进行烧灼的出血点。被动跟踪系统已经在外科医生A的手部和外科器械移动到外科医生B附近以开始交接时跟踪外科医生A的手部和外科器械，并且认识到外科医生B与装置接触，表明交接完成。单独使用被动跟踪系统可因为外科医生B从未“发起”交接且装置与外科医生A的手一起返回而导致失去对器械的跟踪。主动跟踪系统可以检测手指位置，因为其涉及打开或抓握的手部，额外水平的确认可确保当在转移区之外时仅可将装置分配给“抓握”用户。

利用EMG和MMG信号的主动跟踪

本公开还描述了通过监测由工作人员的手部、腕部和前臂中的肌肉和肌腱产生的肌动图(MMG)和/或肌电图(EMG)信号来主动跟踪一个或多个外科工作人员。EMG传感器测量在响应于神经肌肉活动的收缩期间由肌肉产生的电流。MMG传感器测量在肌肉表面上观察到的机械能的变化。MMG传感器可另选地或附加地与EMG传感器一起使用。MMG信号可具有比EMG信号更高的信噪比，并且可允许更加颗粒化的肌肉活动测量。EMG和MMG传感器可代替被动跟踪系统或与被动跟踪系统结合放置在手部、腕部和前臂上以测量肌肉运动。外科集线器还可以同步被动数据和主动数据。

图31示出了人手的肌肉骨骼视图。手部的背面或背侧16402示出了伸肌腱16406，手部的前面或掌侧16404示出了屈肌腱16408。伸肌腱16406和屈肌腱16408是控制手部的每个手指的移动和力的互补肌腱。每个手指由单个伸肌腱16406和屈肌腱16408致动，所述伸肌腱和屈肌腱从相应的手指延伸穿过腕部到达前臂的肌肉。大脑向前臂的肌肉发送神经信号以在手部产生移动。

图32示出了右臂的前侧16410和后侧16412。大脑向前臂的肌肉发送电信号以控制每只手的相应手指移动和力。因此，可通过测量由伸肌腱和屈肌腱产生的信号来确定特定的手指移动和力。

图33示出了以能够通信的方式耦接到外科集线器16001(图12)的一对腕戴式传感器16502。传感器16502被配置为能够在伸肌腱和屈肌腱穿过屈肌支持带和伸肌支持带时监测由它们生成的EMG和/或MMG信号。

在另一方面，主动传感器可以直接安装到前臂的控制肌肉上。图34示出了直接安装到前臂的肌肉上的多个MMG传感器16502。根据手指中对应的屈肌腱和伸肌腱放置传感器。

在另一方面，主动传感器可以是直接粘附到皮肤上的无线传感器16602。图35示出了耦接到柔性粘附介质16604的柔性无线传感器16602，所述柔性粘附介质直接粘附到皮肤16606上。无线传感器16602可置于肌肉上以测量EMG或MMG信号，或者可以由被动跟踪系统使用以监测工作人员的特定移动。无线传感器16602可以以能够通信的方式耦接到外科集线器，从而以无线方式传输主动跟踪数据。多个无线传感器16602可出现在粘合片上，其中所有传感器都被注册为特定工作人员的身份。

图36示出了对应于手部的四个手指和一个拇指的移动的五个EMG通道的图表16620。外科集线器接收EMG信号并且可以绘制结果，使得可以分析运动。每个通道对应于一个传感器和一个手指，但可以拾取来自其他手指的移动。外科集线器绘制数据以将移动和幅度隔离并分类到特定手指16610-16618。外科集线器可以指示存在运动和没有运动的时期。

图37示出了对应于手部的移动和位置的MMG信号的图表16640。准确地放置MMG传感器很重要，因为MMG信号分辨率取决于与肌肉的接近度。图表16640包括对应于不同肌肉以致动协调移动的8个通道。

图38示出了将以Vrms测量的最大肌肉收缩幅度值与最大自主收缩百分比(％MCV)相关联的模型16660。在一个方面，线性回归模型可用于将MMG信号与由特定手指或手指组合施加的力相关联。

图39示出了包括测量MMG和/或EMG信号的多个主动传感器16802的主动传感器套筒16800。传感器套筒16800包括被配置为能够围绕外科工作人员的前臂紧密贴合的弹性型面配合材料16804。主动传感器16802对应于前臂中的不同肌肉移动，并且指示手指和手部的总体移动、运动和力。传感器可以与可弹性变形的导管线连接，该导管线膨胀并与套筒的材料16804形成对比。传感器套筒16800可被配置为能够以不同尺寸范围适应不同的前臂尺寸并确保适当的传感器定位。套筒包括控制电路16808和电源16806。控制电路可被配置为能够在外科规程期间存储活动数据，并且在结束时将数据传输到外科集线器或者将数据实时传输到外科集线器。套管还包括指示实时位置和外科工作人员的多个主动信标16810。另外，传感器可包括热电偶16812、压力换能器16814和阻抗电极16816。

图40示出了分析EMG信号的三个线性回归模型，所述EMG信号评估随时间推移的肌肉疲劳。曲线16902、16904、16906对应于不同的外科医生。线性拟合斜率与随时间推移的肌肉疲劳的速率相关。主动信号可用于评估各个外科医生的技术或外科规程。在该示例中，图16904示出了外科医生B的较小斜率，指示外科医生B在同时期间隔中经历的肌肉疲劳比外科医生A和外科医生C少。另外，EMG信号可用于类似地绘制外科规程期间的肌肉应力。

图41是根据本公开的一个方面的用于跟踪手术室工作人员的移动的方法17210的逻辑图。现在还参考图12、图14和图15，根据方法17210，外科集线器16001接收17212来自外部源的上下文数据。该上下文数据包括由于外科规程中的外科器械的手部位置。外科集线器16001识别17214与第一外科工作人员16003相关联的第一唯一标识符和与第二外科工作人员16003相关联的第二唯一标识符。外科集线器16001接收17216来自与第一外科工作人员16003和第二外科工作人员16003相关联的相机系统16002的被动跟踪数据。被动跟踪数据由基准标记确定。外科集线器16001接收17218来自与第一外科工作人员16003和第二外科工作人员16003相关联的主动传感器的主动跟踪数据。外科集线器16001确定17220第一外科工作人员16003或第二外科工作人员16003正在使用未被外科集线器16001跟踪的第一外科器械16010。外科集线器16001将被动跟踪数据和主动跟踪数据与由于外科规程中的外科器械16010的手部位置进行比较17222。外科集线器16001确定17224对应于被动跟踪数据和上下文数据的特定外科器械16010。外科集线器16001传输17226a待在增强现实装置66(图1至图10)上显示的虚拟元素。

因此，本公开提供了区分邻近的、在相同工具上工作的、在相同空间区域中重叠的和/或被被动跟踪相机的直接视线遮挡的多个外科工作人员的方法、系统和装置。

本文所述主题的各种附加方面在以下编号的实施例中陈述：

实施例1：一种外科系统，包括：相机系统；对应于第一外科工作人员的唯一标识符，其中，所述唯一标识符包括位于由手术室参与者所佩戴的制品的外表面上的视觉指示器，其中，所述唯一标识符对所述相机系统可见；对应于第一外科工作人员的主动传感器，其中，所述主动传感器捕获主动跟踪数据；外科集线器，所述外科集线器以能够通信的方式耦接到所述相机系统和所述主动传感器，其中，所述外科集线器包括存储器和控制电路，并且其中，所述控制电路被配置为能够：接收来自外部源的上下文数据，其中，所述上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；接收来自与所述第一外科工作人员相关联的所述相机系统的被动跟踪数据；接收来自与所述第一外科工作人员相关联的所述主动传感器的主动跟踪数据；确定所述外科工作人员正在使用未被所述外科集线器跟踪的第一外科器械；将所述被动跟踪数据和所述主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的所述手部位置进行比较；确定对应于所述被动跟踪数据和所述上下文数据的特定外科器械；以及在增强现实装置上显示虚拟元素，其中，所述虚拟元素包括所述特定外科器械的虚拟表示。

实施例2：根据实施例1所述的外科系统，其中，所述制品包括外科手套。

实施例3：根据实施例2所述的外科系统，其中，所述主动传感器被嵌入所述外科手套中，并且其中，所述主动传感器被配置为能够测量所述第一外科工作人员的位于所述外科手套中的每个手指的结构元素的位置、力或接近度或它们的组合。

实施例4：根据实施例3所述的外科系统，其中，所述主动传感器通过可弹性变形的电导体以能够通信的方式耦接到所述控制电路。

实施例5：根据实施例4所述的外科系统，其中，所述可弹性变形的电导体被印刷在所述外科手套上。

实施例6：根据实施例1至5中任一项所述的外科系统，其中，第一制品包括佩戴在所述第一外科工作人员的前臂上的跟踪套筒，其中，所述主动传感器被嵌入所述跟踪套筒中，并且其中，所述主动传感器被配置为能够测量对应于第一人的移动的主动移动信号。

实施例7：根据实施例6所述的外科系统，其中，所述主动移动信号包括肌动图(MMG)信号和肌电图(EMG)信号。

实施例8：根据实施例6所述的外科系统，其中，第二制品包括被动跟踪外科手套，并且其中，被动跟踪数据基于所述被动跟踪手套的移动而被捕获并且基于从所述跟踪套筒捕获的所述主动跟踪数据而被关联。

实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的外科系统，其中，所述唯一标识符包括所述第一外科工作人员的每个手指的唯一标识符。

实施例10：根据实施例1至9中任一项所述的外科系统，其中，所述唯一标识符包括所述第一外科工作人员的左手的第一唯一标识符和右手的第二唯一标识符。

实施例11：根据实施例1至10中任一项所述的外科系统，其中，所述控制电路被进一步配置为能够：确定由所述第一外科工作人员发起的、对应于用所述第一外科工作人员的身份登记所述唯一标识符的发起序列的用户输入。

实施例12：一种用于跟踪手术室工作人员的移动的方法，所述方法包括：由外科集线器接收来自外部源的上下文数据，其中，所述上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；由所述外科集线器识别与第一外科工作人员相关联的第一唯一标识符和与第二外科工作人员相关联的第二唯一标识符；由所述外科集线器接收来自与所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员相关联的相机系统的被动跟踪数据，其中，所述被动跟踪数据由基准标记确定；由所述外科集线器接收来自与所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员相关联的主动传感器的主动跟踪数据；由所述外科集线器确定所述第一外科工作人员或所述第二外科工作人员正在使用未被所述外科集线器跟踪的第一外科器械；由所述外科集线器将所述被动跟踪数据和所述主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的所述手部位置进行比较；由所述外科集线器确定对应于所述被动跟踪数据和所述上下文数据的特定外科器械；以及由所述外科集线器传输待在增强现实装置上显示的虚拟元素。

实施例13：根据实施例12所述的方法，其中，所述主动传感器包括至少一个应变仪，所述至少一个应变仪对应于所述第一外科工作人员和第二外科工作人员的每个手指。

实施例14：根据实施例13所述的方法，所述方法还包括：由所述外科集线器确定所述第一外科工作人员正在握持所述第一外科器械；由所述外科集线器基于所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员的抓握位置的变化来确定所述第一外科器械的交接已发起；由所述外科集线器确定所述第二外科工作人员正在开始抓握所述第一外科器械；由所述外科集线器确定所述外科器械已完成从所述第一外科工作人员到所述第二外科工作人员的所述交接。

实施例15：根据实施例12至14中任一项所述的方法，其中，更多的唯一标识符至少包括唯一的颜色、图案、纹理或快速响应(QR)代码或它们的组合，并且其中，所述唯一标识符作为发起序列的一部分被扫描，所述发起序列用所述第一外科工作人员的身份登记所述唯一标识符。

实施例16：根据实施例12至15中任一项所述的方法，其中，用可见光谱之外的光源跟踪所述基准标记。

实施例17：根据实施例16所述的方法，其中，所述基准标记被嵌入外科手套中。

实施例18：根据实施例16所述的方法，其中，所述光源是腕戴式相机的一部分。

实施例19：根据实施例12至18中任一项所述的方法，其中，所述主动传感器被嵌入外科手套中，并且其中，所述主动传感器以能够通信的方式耦接到所述外科手套上的控制电路。

实施例20：20.根据实施例19所述的方法，其中，所述控制电路被封装在可移除壳体中。

实施例21：根据实施例19所述的方法，其中，所述主动传感器和所述控制电路接收来自压电陶瓷电力单元的电力。

尽管已举例说明和描述了多个形式，但是申请人的意图并非将所附权利要求的范围约束或限制在此类细节中。在不脱离本公开的范围的情况下，可实现对这些形式的许多修改、变型、改变、替换、组合和等同物，并且本领域技术人员将想到这些形式的许多修改、变型、改变、替换、组合和等同物。此外，另选地，可将与所描述的形式相关联的每个元件的结构描述为用于提供由所述元件执行的功能的器件。另外，在公开了用于某些部件的材料的情况下，也可使用其他材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和所附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改、组合和变型。所附权利要求旨在涵盖所有此类修改、变型、改变、替换、修改和等同物。

上述具体实施方式已经由使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或方法的各种形式。只要此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域的技术人员就要将其理解为此类框图、流程图和/或示例中的每个功能和/或操作都可以单独和/或共同地通过多种硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合来实施。本领域的技术人员将会认识到，本文公开的形式中的一些方面可作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或作为实际上它们的任何组合全部或部分地在集成电路中等效地实现，并且根据本公开，设计电路系统和/或编写软件和/或硬件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。另外，本领域的技术人员将会认识到，本文所述主题的机制能够作为多种形式的一个或多个程序产品进行分布，并且本文所述主题的例示性形式适用，而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。

用于编程逻辑以执行各种所公开的方面的指令可存储在系统中的存储器内，诸如动态随机存取存储器(DRAM)、高速缓存、闪存存储器或其他存储器。此外，指令可经由网络或通过其他计算机可读介质来分发。因此，机器可读介质可包括用于存储或传输以机器(例如，计算机)可读形式的信息的任何机构，但不限于软盘、光学盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存存储器、或经由电信号、光学信号、声学信号或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)在因特网上传输信息时使用的有形的、机器可读存储装置。因此，非暂态计算机可读介质包括适于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的有形机器可读介质。

如本文任一方面所用，术语“控制电路”可指例如硬连线电路系统、可编程电路系统(例如，计算机处理器，该计算机处理器包括一个或多个单独指令处理内核、处理单元，处理器、微控制器、微控制器单元、控制器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)、场可编程门阵列(FPGA))、状态机电路系统、存储由可编程电路系统执行的指令的固件、以及它们的任何组合。控制电路可以集体地或单独地实现为形成更大系统的一部分的电路系统，例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。因此，如本文所用，“控制电路”包括但不限于具有至少一个离散电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备的电子电路(如，至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的通用计算机，或至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的微处理器)、形成存储器设备(如，形成随机存取存储器)的电子电路，和/或形成通信设备(如，调节解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。本领域的技术人员将会认识到，可以模拟或数字方式或它们的一些组合实施本文所述的主题。

如本文的任何方面所用，术语“逻辑”可指被配置为能够执行前述操作中的任一者的应用程序、软件、固件和/或电路系统。软件可体现为记录在非暂态计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可体现为在存储器装置中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。

如本文任一方面所用，术语“部件”、“系统”、“模块”等可指控制电路、计算机相关实体、硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。

如本文任一方面中所用，“算法”是指导致所期望结果的有条理的步骤序列，其中“步骤”是指物理量和/或逻辑状态的操纵，物理量和/或逻辑状态可(但不一定)采用能被存储、转移、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。常用于指这些信号，如位、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量和/或状态的方便的标签。

网络可包括分组交换网络。通信装置可能够使用所选择的分组交换网络通信协议来彼此通信。一个示例性通信协议可包括可能够允许使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)进行通信的以太网通信协议。以太网协议可符合或兼容电气和电子工程师学会(IEEE)于2008年12月发布的标题为“IEEE 802.3Standard”的以太网标准和/或本标准的更高版本。另选地或附加地，通信装置可能够使用X.25通信协议彼此通信。X.25通信协议可符合或兼容由国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)发布的标准。另选地或附加地，通信装置可能够使用帧中继通信协议彼此通信。帧中继通信协议可符合或兼容由国际电报电话咨询委员会(CCITT)和/或美国国家标准学会(ANSI)发布的标准。另选地或附加地，收发器可能够使用异步传输模式(ATM)通信协议彼此通信。ATM通信协议可符合或兼容ATM论坛于2001年8月发布的名为“ATM-MPLS Network Interworking 2.0”的ATM标准和/或该标准的更高版本。当然，本文同样设想了不同的和/或之后开发的连接取向的网络通信协议。

除非上述公开中另外明确指明，否则可以理解的是，在上述公开中，使用术语如“处理”、“估算”、“计算”、“确定”、“显示”的讨论是指计算机系统或类似的电子计算装置的动作和进程，其操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。

一个或多个部件在本文中可被称为“被配置为能够”、“能够配置为”、“可操作/可操作地”、“适于/可适于”、“能够”、“可适形/适形于”等。本领域的技术人员将会认识到，除非上下文另有所指，否则“被配置为能够”通常可涵盖活动状态的部件和/或未活动状态的部件和/或待机状态的部件。

术语“近侧”和“远侧”在本文中是相对于操纵外科器械的柄部部分的临床医生来使用的。术语“近侧”是指最靠近临床医生的部分，术语“远侧”是指远离临床医生定位的部分。还应当理解，为简洁和清楚起见，本文可结合附图使用诸如“竖直”、“水平”、“上”和“下”等空间术语。然而，外科器械在许多取向和方位中使用，并且这些术语并非是限制性的和/或绝对的。

本领域的技术人员将认识到，一般而言，本文、以及特别是所附权利要求(例如，所附权利要求的正文)中所使用的术语通常旨在为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员还应当理解，如果所引入权利要求表述的具体数目为预期的，则此类意图将在权利要求中明确表述，并且在不存在此类叙述的情况下，不存在此类意图。例如，为有助于理解，下述所附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求。然而，对此类短语的使用不应视为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求表述将含有此类引入权利要求表述的任何特定权利要求限制在含有仅一个这样的表述的权利要求中，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的不定冠词时；这也适用于对用于引入权利要求表述的定冠词的使用。

另外，即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目，本领域的技术人员应当认识到，此种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如，在没有其他修饰语的情况下，对“两个叙述”的裸叙述通常意指至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B和C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，此类构造意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，此类构造意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”应当包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员还应当理解，通常，除非上下文另有指示，否则无论在具体实施方式、权利要求或附图中呈现两个或更多个替代术语的转折性词语和/或短语应理解为涵盖包括所述术语中的一者、所述术语中的任一个或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

对于所附的权利要求，本领域的技术人员将会理解，其中表述的操作通常可以任何顺序进行。另外，尽管以一个或多个序列出了各种操作流程图，但应当理解，可以不同于所示顺序的其他顺序执行各种操作，或者可同时执行所述各种操作。除非上下文另有规定，否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向，或其他改变的排序。此外，除非上下文另有规定，否则像“响应于”、“相关”这样的术语或其他过去式的形容词通常不旨在排除此类变体。

值得一提的是，任何对“一个方面”、“一方面”、“一范例”、“一个范例”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征部、结构或特征包括在至少一个方面中。因此，在整个说明书的各种位置出现的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一范例中”、“在一个范例中”不一定都指同一方面。此外，具体特征部、结构或特征可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。

本说明书提及和/或在任何申请数据表中列出的任何专利申请，专利，非专利公布或其他公开材料均以引用方式并入本文，只要所并入的材料在此不一致。因此，并且在必要的程度下，本文明确列出的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入本文但与本文列出的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何材料或其部分，将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。

概括地说，已经描述了由采用本文所述的概念产生的许多有益效果。为了举例说明和描述的目的，已经提供了一个或多个形式的上述具体实施方式。这些具体实施方式并非意图为详尽的或限定到本发明所公开的精确形式。可以按照上述教导内容对本发明进行修改或变型。选择和描述的一个或多个形式是为了说明原理和实际应用，从而使本领域的普通技术人员能够利用适用于预期的特定用途的各种形式和各种修改。与此一同提交的权利要求书旨在限定完整范围。

Claims (21)

1.一种外科系统，包括：

相机系统；

对应于第一外科工作人员的唯一标识符，其中，所述唯一标识符包括位于由手术室参与者所佩戴的制品的外表面上的视觉指示器，其中，所述唯一标识符对所述相机系统可见；

对应于第一外科工作人员的主动传感器，其中，所述主动传感器捕获主动跟踪数据；

外科集线器，所述外科集线器以能够通信的方式耦接到所述相机系统和所述主动传感器，其中，所述外科集线器包括存储器和控制电路，并且其中，所述控制电路被配置为能够：

接收来自外部源的上下文数据，其中，所述上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；

接收来自与所述第一外科工作人员相关联的所述相机系统的被动跟踪数据；

接收来自与所述第一外科工作人员相关联的所述主动传感器的主动跟踪数据；

确定所述外科工作人员正在使用未被所述外科集线器跟踪的第一外科器械；

将所述被动跟踪数据和所述主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的所述手部位置进行比较；

确定对应于所述被动跟踪数据和所述上下文数据的特定外科器械；以及

在增强现实装置上显示虚拟元素，其中，所述虚拟元素包括所述特定外科器械的虚拟表示。

2.根据权利要求1所述的外科系统，其中，所述制品包括外科手套。

3.根据权利要求2所述的外科系统，其中，所述主动传感器被嵌入所述外科手套中，并且其中，所述主动传感器被配置为能够测量所述第一外科工作人员的位于所述外科手套中的每个手指的结构元素的位置、力或接近度或它们的组合。

4.根据权利要求3所述的外科系统，其中，所述主动传感器通过可弹性变形的电导体以能够通信的方式耦接到所述控制电路。

5.根据权利要求4所述的外科系统，其中，所述可弹性变形的电导体被印刷在所述外科手套上。

6.根据权利要求1所述的外科系统，其中，第一制品包括佩戴在所述第一外科工作人员的前臂上的跟踪套筒，其中，所述主动传感器被嵌入所述跟踪套筒中，并且其中，所述主动传感器被配置为能够测量对应于第一人的移动的主动移动信号。

7.根据权利要求6所述的外科系统，其中，所述主动移动信号包括肌动图(MMG)信号和肌电图(EMG)信号。

8.根据权利要求6所述的外科系统，其中，第二制品包括被动跟踪外科手套，并且其中，被动跟踪数据基于所述被动跟踪手套的移动而被捕获并且基于从所述跟踪套筒捕获的所述主动跟踪数据而被关联。

9.根据权利要求1所述的外科系统，其中，所述唯一标识符包括所述第一外科工作人员的每个手指的唯一标识符。

10.根据权利要求1所述的外科系统，其中，所述唯一标识符包括所述第一外科工作人员的左手的第一唯一标识符和右手的第二唯一标识符。

11.根据权利要求1所述的外科系统，其中，所述控制电路被进一步配置为能够：

确定由所述第一外科工作人员发起的、对应于用所述第一外科工作人员的身份登记所述唯一标识符的发起序列的用户输入。

12.一种用于跟踪手术室工作人员的移动的方法，所述方法包括：

由外科集线器接收来自外部源的上下文数据，其中，所述上下文数据包括用于外科规程中的外科器械的手部位置；

由所述外科集线器识别与第一外科工作人员相关联的第一唯一标识符和与第二外科工作人员相关联的第二唯一标识符；

由所述外科集线器接收来自与所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员相关联的相机系统的被动跟踪数据，其中，所述被动跟踪数据由基准标记确定；

由所述外科集线器接收来自与所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员相关联的主动传感器的主动跟踪数据；

由所述外科集线器确定所述第一外科工作人员或所述第二外科工作人员正在使用未被所述外科集线器跟踪的第一外科器械；

由所述外科集线器将所述被动跟踪数据和所述主动跟踪数据与用于外科规程中的外科器械的所述手部位置进行比较；

由所述外科集线器确定对应于所述被动跟踪数据和所述上下文数据的特定外科器械；以及

由所述外科集线器传输待在增强现实装置上显示的虚拟元素。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述主动传感器包括至少一个应变仪，所述至少一个应变仪对应于所述第一外科工作人员和第二外科工作人员的每个手指。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

由所述外科集线器确定所述第一外科工作人员正在握持所述第一外科器械；

由所述外科集线器基于所述第一外科工作人员和所述第二外科工作人员的抓握位置的变化来确定所述第一外科器械的交接已发起；

由所述外科集线器确定所述第二外科工作人员正在开始抓握所述第一外科器械；

由所述外科集线器确定所述外科器械已完成从所述第一外科工作人员到所述第二外科工作人员的所述交接。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，更多的唯一标识符至少包括唯一的颜色、图案、纹理或快速响应(QR)代码或它们的组合，并且其中，所述唯一标识符作为发起序列的一部分被扫描，所述发起序列用所述第一外科工作人员的身份登记所述唯一标识符。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，用可见光谱之外的光源跟踪所述基准标记。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述基准标记被嵌入外科手套中。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光源是腕戴式相机的一部分。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述主动传感器被嵌入外科手套中，并且其中，所述主动传感器以能够通信的方式耦接到所述外科手套上的控制电路。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述控制电路被封装在可移除壳体中。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述主动传感器和所述控制电路接收来自压电陶瓷电力单元的电力。