CN117546253A - 协作以增加复杂数据馈送的有效感知的混合现实反馈系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在外科手术期间使用的增强现实显示系统和方法。成像装置在该外科手术期间捕获外科区域的真实图像并且生成第一数据馈送。传感器装置生成第二数据馈送。包括增强现实显示器的增强现实装置基于该第一据馈送和该第二数据馈送来生成增强叠加。该增强叠加包括视觉部分和非视觉视觉部分。处理器接收该第一据馈送和该第二数据馈送并且组合该第一据馈送和该第二数据馈送以生成该增强叠加。

Description

协作以增加复杂数据馈送的有效感知的混合现实反馈系统

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.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63/174,674号和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63/284,326号的权益，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手术期间提供增强现实交互式体验的设备、系统和方法。在外科手术期间，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。基于能量的外科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手术中切割和缝合组织的外科器械。

发明内容

在各种情况下，本公开提供了一种用于在外科手术期间使用的增强现实显示系统。该增强现实显示系统包括成像装置，该成像装置用于在外科手术期间捕获外科区域的真实图像并且用于生成第一数据馈送。传感器装置生成第二数据馈送。包括增强现实显示器的增强现实装置基于该第一据馈送和该第二数据馈送来生成增强叠加。该增强叠加包括视觉部分和非视觉部分。处理器接收该第一数据馈送，接收该第二数据馈送，并且组合该第一据馈送和该第二数据馈送以生成该增强叠加。

在各种情况下，本公开提供了一种在外科手术期间呈现增强叠加的方法。根据该方法，成像装置在该外科手术期间捕获外科区域的真实图像。成像装置基于捕获到的真实图像来生成第一数据馈送。传感器装置生成第二数据馈送。包括增强现实显示器的增强现实装置基于该第一据馈送和该第二数据馈送来呈现增强叠加。该增强叠加包括视觉部分和非视觉部分。

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手术的外科系统。

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AR系统包括被定位在成像模块与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是根据本公开的一个方面的包括具有外科区域的术中数据显示器的外科监测器的手术套件的系统图。

图12是根据本公开的一个方面的在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化的外科区域的实时馈送的增强图像，该增强图像指示在外科器械端部执行器的钳口之间未被充分捕获的组织作为组织方面。

图13是根据本公开的一个方面的在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化的外科区域的实时馈送的增强图像，该增强图像显示在术中数据显示器上。

图14示出了根据本公开的一个方面的增强现实系统，该增强现实系统包括被定位在成像模块与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15示出了根据本公开的一个方面的在外科手术期间呈现增强叠加的方法。

图16示出了根据本公开的一个方面的态势感知外科手术的时间线。

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END9352USNP1/210120-1M号；

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

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

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

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

·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END9352USNP6/210120-6号；

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

·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END9352USNP8/210120-8号；

·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END9352USNP9/210120-9号；

·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END9352USNP10/210120-10号；

·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END9352USNP11/210120-11号；

·名称为“SYSTEM AND METHOD FOR TRACKING A PORTION OF THE USER AS APROXY FOR NON-MONITORED INSTRUMENT”的美国专利申请；代理人案卷END9352USNP12/210120-12号；

·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END9352USNP13/210120-13号；

·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END9352USNP14/210120-14号；

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

·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。

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 ASTAPLING 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手术期间横切和/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手术期间横切、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手术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手术期间向组织递送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，本公开在外科手术期间向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手术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手术期间提供增强现实(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手术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手术期间使用的各种内窥镜、AR装置和/或相机以在开放式外科手术期间提供图像。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，外科手术期间的外科医生、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手术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，但本公开在外科手术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手术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手术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上的患者执行外科手术的外科系统2的示例。机器人系统10在外科手术中用作外科系统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。开放式外科手术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手术中。适用于本公开的成像装置的示例包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、细胞检查镜、十二指镜、肠窥镜、食道-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾内窥镜、乙状结肠镜、胸腔镜和子宫内窥镜。在各种方面，成像装置96被配置用于开放式(侵入式)外科手术中。

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手术相关的诊断步骤。

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手术)。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手术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手术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，诸如例如智能外科器械、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、在整个手术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、在微创外科手术期间由成像装置68和/或在开放式外科手术期间由相机96捕获的外科视野中。在例示的示例中，成像模块38是在微创外科手术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可在外科手术期间在手术室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手术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在外科手术过程中捕获外科区域的真实图像。增强现实显示器89、67呈现外科器械77的操作方面在外科区域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。

例如在外科手术期间，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。

以下公开内容的一个方面描述了外科器械操作方面或功能在微创外科手术期间通过腹腔镜相机手术视野可视化的外科视野的实时视频流上的各种叠加。叠加与外科器械或装置中的一者的主动可视化的操作相关。叠加将组织/器官交互作用的各方面与从在外科手术中使用的外科器械接收到的功能数据组合。外科器械可包括抓钳、夹具、缝合器、超声波、RF或这些器械中的每一者的组合。关于抓钳和夹具，组织参数的方面可包括组织的不完全捕获以及夹具的状态或夹具的大小。关于外科缝合器，组织参数的方面可包括外科缝合器的组织捕获位置、组织压缩、夹紧或击发充分性。例如，关于高级能量装置，诸如超声波或RF装置，组织参数的方面可包括阻抗、烧灼状态、出血幅度，并且器械功能的方面可包括能量水平、定时、夹紧压力等等。可在如上文结合图1至图10所述的本地显示器、远程显示器和/或AR装置上观看下文图11至图13中所示的增强图像。尽管增强图像被描述为在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化，但是图像可在无创和有创(例如，开放)外科手术期间被捕获，而不在该上下文中限制本公开的范围。下文描述了这些方面。

图11至图13描述了在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化的各种增强图像。在外科手术期间使用增强现实显示系统。增强现实显示系统包括：成像装置，该成像装置用于在外科手术期间捕获外科区域的真实图像；增强现实显示器，该增强现实显示器用于将外科器械的操作方面的叠加到外科区域的真实图像上；和处理器。叠加与外科器械的主动可视化的操作方面相关。叠加将外科区域中的组织交互作用的方面与来自外科器械的功能数据组合。处理器被配置为能够接收外科器械的功能数据，确定与外科器械的操作相关的叠加，并且将外科区域中的组织方面与来自外科器械的功能数据组合。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11至图13还描述了器械关键操作或参数的功能叠加，以清楚地表示外科缝合器、能量装置或其交互作用的方面。在一个方面，叠加数据通过由外科集线器检测到的方面来调整以从仅由源器械检测到的信息修改叠加以用于添加上下文。在另一方面，显示器可由用户调整或修改，并且因此还导致正被监视操作的外科器械的修改。

图11至图13描述了用于在外科手术期间使用的术中显示系统。该系统包括具有外科区域的术中数据显示器的外科监测器。高级能量发生器耦接到高级能量外科器械。高级能量外科器械在对患者进行外科手术期间采用射频(RF)能量和超声能量。外科集线器耦接到高级能量发生器和外科监测器。外科集线器向外科监测器提供外科区域的实时馈送，以通过术中数据显示器来显示外科区域的实时馈送。术中数据显示器显示外科区域的视图，该外科区域包括抓持组织的高级能量外科器械和显示特定于高级能量外科器械的信息的面板叠加。

一个方面，术中数据显示器示出了抓持组织的外科器械的端部执行器和显示病例信息、系统通知、或装置面板、或它们的任何组合的面板叠加，该面板叠加叠加在实时外科馈送上。定制面板叠加的位置、不透明度、大小和放置。面板叠加被配置为能够单独地打开或关闭或者作为一组打开/关闭。面板叠加被进一步配置为动态地改变以示出状态改变，诸如装置激活或功率水平调整。面板叠加描绘了最佳装置性能(ODP)指导图像或其他使用说明(IFU)/信息源。

在各种方面，面板叠加包括来自资本设备、发生器、吹入器、排烟器、电子健康记录、腹腔镜、计算机、手术装置、有线和无线连接的装置、可被保存、调用或编辑的外科医生简档偏好或它们的任何组合的数据输入信息中的至少一者。面板叠加可包括病例信息，该病例信息包括患者姓名、外科医生姓名、病例时间、或器械激活、或它们的组合中的至少一者。面板叠加可包括系统通知，该系统通知包括连接器械状态、次要错误警告、中等错误警告或主要错误警告或它们的任何组合中的至少一者。面板叠加可包括与连接到系统的外科器械相关联的信息以提供高级止血。面板叠加可包括可见患者面板叠加。面板叠加可包括装置面板叠加，该装置面板叠加包括装置名称、装置设置、或装置补充特征或它们的任何组合中的至少一者。面板叠加可包括堆叠配置的多个面板叠加层。面板叠加可包括处于展开配置的多个面板叠加。面板叠加可显示装置故障诊断信息。面板叠加可显示警告、警报、装置信息或装置特征或它们的任何组合中的至少一者。

在另一方面，术中数据显示器包括辅助可配置面板。辅助可配置面板基于在术中数据显示器的实时外科馈送视野的手术视野中显示的选择的定制腹腔镜叠加视野而动态地改变。定制腹腔镜叠加视野包括底部边缘面板、左上角面板、顶部中心面板或侧边缘面板或它们的任何组合中的至少一者。

图11是包括具有外科区域的术中数据显示器3002的外科监测器的手术套件的系统图3000。高级能量发生器3004耦接到外科集线器3006和高级能量外科器械3008。高级能量外科器械3008在对患者3010进行外科手术期间采用RF能量和超声能量。外科集线器3006提供外科区域的实时馈送3014，该实时馈送由术中数据显示器3002显示。术中数据显示器3002显示外科区域的视图，该外科区域包括抓持组织的高级能量外科器械3008和显示特定于高级能量外科器械3008的信息的面板叠加3012。

图12是在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化的外科区域324的实时馈送的增强图像300，该增强图像指示在外科器械端部执行器320的钳口318之间未被充分捕获的组织322作为组织方面。外科区域324的腹腔镜视野302示出了外科器械端部执行器320用端部执行器320的钳口318抓持组织322。增强图像300示出了重叠在外科区域324的图像上的图形警告叠加304，以指示关于端部执行器320的钳口318中的切割结束的未充分捕获的组织322。

增强图像300也包括第一子图像308，该第一子图像示出了重叠在手术视野302上或与该手术视野相邻的一般解剖结构的图形图像306以及重叠在手术视野302上或与该手术视野相邻的实际解剖结构的参考帧310。增强图像300也包括第二子图像312，该第二子图像示出了正在使用的外科器械的类型、能量水平(如果适用的话)以及当前外科手术。第二子图像312可重叠在手术视野302上或位于该手术视野附近。增强图像300示出了在设定为5最大的能量水平下在外科手术中使用的超声外科器械，以实现高级止血。外科器械的图形图像316被示出为重叠在不完全组织捕获警告叠加304的图形图像314上。因此，增强图像300提供告知OR团队关于切割结束的未充分捕获的组织322的若干虚拟对象。重叠的不完全组织捕获警告叠加304应用于基于能量的外科器械以及外科缝合器器械等。

图13是根据本公开的至少一个方面的显示在术中数据显示器3122上的在微创外科手术期间通过腹腔镜相机可视化的外科区域的实时馈送的增强图像3120，该增强图像示出了抓持组织3110的外科器械3008的端部执行器3108和具有可见患者面板叠加3124的屏幕。可见患者面板叠加3124可能需要附加应用程序来显示内容。术中数据显示器3122也显示病例信息面板叠加3102和装置面板叠加3106。在例示的示例中，系统通知面板叠加3104被隐藏。

以下描述提供另选的或协作的扩展现实通信，以向外科医生或其他OR人员提供直观的或数据密集的信息馈送。在一个方面，本公开提供了协作以增加复杂数据馈送的有效感知的混合现实、扩展现实和/或增强现实反馈系统和方法。在一个方面，提供了第一增强数据馈送和第二增强数据馈送，其中第一数据馈送或第二数据馈送中的至少一者生成并非视觉显示的一部分的叠加。在另一方面，数据馈送或叠加的视觉显示部分可涉及彼此串联工作或独立定位的多个协作图像显示系统。在另一方面，数据的非视觉通信可通过用户的听觉、躯体感觉、触觉、化学(包括嗅觉)或热感知单独地或组合地实现。本公开现在描述协作扩展现实、混合现实或AR通信，其包括一个或多于一个听觉叠加和/或躯体感觉叠加与一个或多于一个视觉叠加协作的协作组合。下文描述了这些协作叠加中的每一者。

图14示出了增强现实系统5400，该增强现实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接收到的传感器和/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。AR装置66组合来自成像装置68和传感器装置5402的数据馈送。组合数据馈送可从AR装置66提供到组合器64，以用于进一步与来自成像模块38的数据馈送叠加。在一个方面，增强叠加的视觉部分包括多个协作图像显示器。在一个方面，多个协作图像显示器彼此串联工作。在另一方面，多个协作图像显示器被独立地定位。在各种方面，数据馈送可由AR装置66的传感器90、扬声器91和触觉控制器92部分提供。

成像装置68可以是数字视频摄像机。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。在各种方面，AR装置66可以叠加的形式显示来自成像模块38、成像装置68和/或传感器装置5402的图像、可听声音和/或躯体感觉信号的组合，作为提供给外科医生的视图的一部分，如下文所讨论的。在各种方面，显示器67可以叠加的形式显示来自成像模块38、成像装置68和/或传感器装置5402的图像、可听声音和/或躯体感觉信号的组合，作为一般地提供给OR的视图的一部分，如下文所讨论的。在一个方面，传感器装置5402可经由滤波器5404耦接到AR装置66。在其他方面，放大器5406可放置在滤波器5404与AR装置66之间以放大来自传感器装置5402的信号。

传感器装置5402可以是音频装置、躯体感觉装置和/或它们的组合。躯体感觉装置包括但不限于如下文所讨论的热、化学和机械装置。在一个方面，传感器装置5402可被配置为能够感测多种听觉输入信号，诸如语音5408、生物标记5410、节拍/节奏5412等。听觉信号可由滤波器5404滤波并且由放大器5406放大。在一个方面，外科医生73或其他OR人员可从多种躯体感觉刺激(诸如热刺激5414、化学刺激5416、机械刺激5418)接收刺激输入。听觉输入可与从成像装置68和/或成像模块38接收到的图像叠加。类似地，躯体感觉刺激输入可与从成像装置68和/或成像模块38接收到的图像叠加。听觉和躯体感觉叠加可显示在AR装置66和/或显示器67中。

在一个方面，本公开提供基于由传感器装置5402生成的听觉信号的听觉叠加。例如，听觉信号可由滤波器5404滤波，从而排除或放大某些OR音频而不是其他OR音频，并且由放大器5405放大。滤波可增加或减少叠加的注意力，以控制用户对其的注意力的大小。在一个方面，传感器装置5402接收语音命令并且将该语音命令转换为电信号。在一个方面，传感器装置5402包括语音到文本转换器。例如，滤波器5404可被配置为能够对到OR助手的特定命令进行滤波，诸如用于将手动柄部向上/向下或向左/向右定位，以便在机器人控制台处辅助外科医生73。在另一方面，滤波或放大可基于外科医生73在外科手术期间可说出的关键词。

听觉叠加提供了帮助验证外科医生73在手术计划中位于何处的替代方案。例如，如果增强现实系统5400知道外科手术中的下一步骤将需要抓钳移动器官以进入，则当外科医生说出词语“抓钳”时，增强现实系统5400可验证外科医生73和外科手术正在适当地跟踪。当外科医生73稍微偏离初始外科手术时，可能需要这种附加控制。例如，当外科医生73请求外科器械诸如外科缝合器时，增强现实系统5400识别词语“外科缝合器”或简单地“缝合器”，并且利用用于数字连接的外科器械放置和击发的视觉和听觉叠加的特定组合来调整外科医生73的主屏幕67或AR装置66。增强现实系统5400在外科医生73击发外科器械之前进一步执行外科器械的使用前检查和通信。听觉叠加部分的音量可基于情况的严重性而增加或降低。增强现实系统5400可被配置为能够在当前外科手术情况被认为是关键的或高风险的情况下降低所有背景噪声(例如，无线电、电话等)的音量。已知特定用户有听力障碍，增强现实系统5400可通过增加音量或调整音调来做出响应，以帮助外科医生73可清楚地听到。

在另一方面，可采用外科手术特定滤波来将音频与特定外科手术隔离。这种类型的滤波可基于风险-效益分析和对特定外科手术的历史风险的评估来决定。例如，如果特定外科手术是胆囊切除术，则对于外科医生73而言，对患者的心率和血压进行调整的需求相对较低。给定短外科手术时间与手术中并发症的低风险的组合，在风险评估计算之后，增强现实系统5400可断定没有理由外科医生73将需要听觉叠加。然而，外科医生73可超控增强现实系统5400以命令听觉叠加和其他协作叠加的存在。

在另一方面，听觉叠加可包括将听觉相关的反馈叠加到某些患者生物标记5410数据。生物标记5410数据可以是患者的心跳，并且患者的心跳的对应听觉叠加使得外科医生73能够收听患者的心脏，就好像他/她正在使用听诊器一样。叠加感测到的神经刺激可用于确定神经的接近和过载。这可通过增加或降低听觉叠加的音量和频率来完成，以使得外科医生73能够将电器械位置与关键神经相关。

在又一方面，听觉叠加可包括叠加预定义节拍/节奏5412以使得外科医生能够与物理反应对准。节拍/节奏5412可进一步与离开外科手术或患者的关键节奏对准。来自外科视野外部的机器人外科装置的不期望的组织接触的听觉指示。

在一个方面，本公开提供了基于由传感器装置5402或外科医生73检测到的一个或多于一个躯体感觉信号的躯体感觉叠加。在某些方面，例如，躯体感觉信号可由传感器装置5402接收、由滤波器5404滤波并且由放大器5406放大。躯体感觉信号可被用作具有本文所述的任何听觉叠加和/或图像叠加的协作躯体感觉叠加。

在一个方面，躯体感觉信号可以是由外科医生73直接接收以刺激某些温度感受器、或其他非专门的感觉感受器、或感觉神经元的接收部分的热信号，其主要在无害范围内对温度的绝对和相对变化进行编码。外科器械柄部或柄部的一部分的温度变化使得外科器械柄部能够用作该外科器械的相关部件的温度的代表。例如，还参考图9，在某些机动化外科缝合器77中，马达和齿轮箱位于外科缝合器77的柄部内。这是外科医生73用来保持和致动外科缝合器77的相同区域。当使用外科缝合器77时，该区域的温度将升高。温度将直接与外科缝合器77在外科手术期间需要执行的工作相关。外科医生73可在外科手术期间感觉到这种温度升高。外科医生73可使用该物理温度数据输入作为外科器械77如何操作的代表并且将继续操作。柄部变得太热而不能抓持清楚地指示外科器械77正在超出其正常使用的情况下工作。马达加热将降低系统的最佳性能，并且这种降低可能直接影响外科手术的结果。例如，外科缝合器可能不能够切割/缝合夹紧的钳口内的组织，因此使外科手术复杂化。

在另一方面，躯体感觉信号可刺激主要响应OR环境中的化学刺激的某些化学感受器。这些可通过外科医生73对味道和气味的感觉来感测，例如，外科医生73可闻到燃烧的电子器件并且因此根据需要指示关闭外科器械。在某些方面，躯体感觉信号可被传感器装置5402检测到，并且因此可被用于与听觉叠加和/或图像叠加中的任一者协作地生成躯体感觉叠加。

在另一方面，躯体感觉信号可刺激主要响应于触摸、触觉或振动刺激等的某些机械性刺激感受器。在一个方面，外科器械的振荡的机械振动可由外科医生73或传感器装置5402检测到。振荡的感测到的机械振动被增强现实系统5400用来指示外科器械77的当前运动或方向具有与其相关的非最佳结果，并且因此将需要校正。增强现实系统5400可被配置为能够在当前驱动/切割行程结束时指示该驱动是“超出常规”。这可以是外科缝合器77的钳口的夹紧力超出范围或击发力高于预期的指示。这些状况可由一系列触觉蜂鸣来指示以区分不同的指示。在一个示例中，在外科缝合器77的行程结束时的振动可指示外科缝合器77不能在指示的方向上进行任何另外的移动。在另一个示例中，柄部的振动可指示基于能量的外科器械的“热刀片”将要接触侧支组织并且因此避开关键结构。某种类型的振动可指示机器人臂处于最大延伸度。增强现实系统5400可被配置为能够提供触觉脉冲序列以警告外科医生73已经达到最大值。

在另一方面，机械性刺激感受器可响应于外科缝合器的致动力阈值的变化。致动力的变化向用户提供反馈，即在该特定时间致动外科缝合器77是不太可取的。例如，在用外科缝合器77将钳口初始夹紧在组织上期间，外科医生73在物理上能够感觉到将在钳口内的组织夹紧有多困难。该直接物理输入以及显示“测量”值的传感器读数一起将给出该值的两个不同输入。

在另一方面，机械性刺激感受器可响应于可延伸的刺激元件，以指示使用该对照的不合意性。可延伸部分可以是提供不同“感觉”的可延伸图案，而不仅仅是柱或防滑块。例如，外科缝合器77的刀被部分地延伸，并且外科医生73试图释放闭合系统，并且可延伸元件在释放按钮上激活，指示其不能在此时或以该顺序被致动。可延伸部分可以是提供不同“感觉”的可延伸图案，而不仅仅是柱或防滑块。

在另一方面，机械性刺激感受器可响应于力反馈以禁止或不允许执行动作。例如，当外科医生73试图击发外科缝合器77时，外科集线器检测到当前位于钳口内的异物。然后，当外科医生73试图拉动击发触发器时，装置在触发器上推回，从而不允许外科医生压下该触发器。

在另一方面，可同时采用多个躯体感觉输出的组合来传达相关的数据馈送。本领域技术人员将理解，需要区分两者都具有相同标准反馈模式的两个单独的指示。在一个方面，一个系统反馈可基于另一系统的状态而指示其不可使用。在另一方面，背光LED可位于控制器内以指示功能的缺乏。LED应当被配置为能够清楚地指示两个单独的故障或状态。此外，LED系统被配置为能够解决同时激活的多个类似指示器之间的冲突。当插入圆形缝合器或直肠大小测定器时，可向OR助手提供力感测。

在另一方面，可采用OR内的显示器67以在故障或指示之间进行指示。在不干扰关键显示信息的情况下显示该叠加。在一个方面，叠加信息围绕主显示器67的周边的边界显示以减少干扰，并且可随着组织的识别而改变颜色。

在另一方面，躯体感觉叠加可包括基于AR装置66触觉反馈的用于装置交互的另选反馈，诸如器械碰撞、即将发生的无意组织接触的通知、升高温度的器械与邻近组织的接触、与振动组合以确保输出被清楚地传达的加热手套和/或循环的高级能量装置完成。Yu等人的(Nature 575,473-479；2019)(其通过引用并入本文)描述了粘附到皮肤并且可振动的可穿戴皮肤整合技术。这些装置包括1.4g、12mm至18mm大小的致动器，该致动器是无线供电和控制的。

在另一方面，躯体感觉叠加可包括视觉反馈。视觉反馈躯体感觉叠加可用于指示高级能量装置的循环的完成、系统的不兼容组装以及当前配置中不可用的装置。附加叠加包括通过扬声器的听觉反馈。可为手持式外科器械和机器人外科器械提供安全叠加。

图15示出了在外科手术期间呈现增强叠加的方法5500。还参考图10和图14，根据方法5500，成像装置68在外科手术期间捕获5502外科区域的真实图像。基于捕获到的真实图像来生成5504第一数据馈送。第一数据馈送被提供给AR装置66。传感器装置5402生成5506第二数据馈送。第二数据馈送也被提供给AR装置66。包括增强现实显示器89的AR装置66基于第一数据馈送和第二数据馈送来呈现5508增强叠加。该增强叠加包括视觉部分和非视觉部分。

在一个方面，根据方法5500，传感器装置5402可从一个或多于一个源(诸如语音5408源、生物标记5410源、节拍/节奏源5412源、热刺激5414源、化学刺激5416源或机械刺激5418源)接收触觉信号、听觉信号、化学信号或热信号。触觉信号、听觉信号、化学信号或热信号或它们的任何组合被组合到增强叠加的非视觉部分中。

在一个方面，根据方法5500，滤波器5404可对由传感器装置5402接收到的信号进行滤波。放大器5406放大经滤波的信号。

在一个方面，根据方法5500，耦接到AR装置66的显示器67显示增强叠加。成像模块38生成第三数据馈送，其与增强叠加组合并且经组合的增强叠加被显示在显示器67上。组合器64将第三数据馈送与增强叠加组合。外科集线器56将增强叠加传达到显示器67。

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16示出了态势感知外科手术的时间线。图71示出了例示性外科手术的时间线5200以及外科集线器5104可在外科手术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在整个外科手术过程中从数据源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，工作人员扫描用于手术的进入的医疗用品。外科集线器5104将所扫描的用品与在各种类型的手术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手术。另外，外科集线器5104还能够确定手术不是楔形手术(因为进入的用品缺乏胸腔楔形手术所需的某些用品，或以其他方式不对应于胸腔楔形手术)。

第三5206，医疗人员经由通信地连接到外科集线器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确定外科手术是基于配对模块化装置5102的该特定组合的VATS手术。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可推断手术的手术部分已开始，因为其可将患者的肺部塌缩的检测与手术的预期步骤(可先前访问或检索)进行比较，从而确定使肺部塌缩是该特定手术中的手术步骤。

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通信地耦接到外科集线器)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，外科团队开始手术的解剖步骤。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，因为其从RF发生器或超声发生器接收到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手术的结扎步骤。外科集线器5104可推断外科医生正在结扎动脉和静脉，因为其从外科缝合和切割器械接收指示器械正在被击发的数据。与先前步骤相似，外科集线器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，执行手术的分段切除术部分。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，切口被闭合并且手术的术后部分开始。

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可根据从可通信地耦接到外科集线器5104的各种数据源5126接收的数据来确定或推断给定外科手术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16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。

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1：一种用于在外科手术期间使用的增强现实显示系统，所述增强现实显示系统包括：成像装置，所述成像装置用于在所述外科手术期间捕获外科区域的真实图像并且生成第一数据馈送；传感器装置，所述传感器装置用于生成第二数据馈送；增强现实装置，所述增强现实装置包括增强现实显示器，所述增强现实显示器用于基于所述第一数据馈送和所述第二数据馈送来生成增强叠加，其中，所述增强叠加包括视觉部分和非视觉视觉部分；和处理器，所述处理器用于：接收所述第一数据馈送；接收所述第二数据馈送；以及组合所述第一数据馈送和所述第二数据馈送以生成所述增强叠加。

实施例2：根据实施例1所述的增强现实显示系统，其中，所述增强叠加的所述视觉部分包括多个协作图像显示器。

实施例3：根据实施例2所述的增强现实显示系统，其中，所述多个协作图像显示器彼此串联地工作。

实施例4：根据实施例2至3中任一项所述的增强现实显示系统，其中，所述多个协作图像显示器被独立地定位。

实施例5：根据实施例1至4中任一项所述的增强现实显示系统，其中，所述增强叠加的所述非视觉部分是触觉的、听觉的、化学的或热的或它们的任何组合。

实施例6：根据实施例1至4中任一项所述的增强现实显示系统，包括位于所述传感器装置与所述增强现实装置之间的滤波器。

实施例7：根据实施例6所述的增强现实显示系统，包括位于所述滤波器与所述增强现实装置之间的放大器。

实施例8：根据示例1-7中任一项所述的增强现实显示系统，其中，所述增强现实装置包括传感器、扬声器、或触觉控制器、或其组合，以生成针对所述增强叠加的所述非视觉部分的数据馈送。

实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的增强现实显示系统，包括耦接到所述增强现实装置的显示器。

实施例10：根据实施例9所述的增强现实显示系统，包括用于生成第三数据馈送的成像模块，其中，所述第三数据馈送与所述增强叠加组合并且被显示在所述显示器上。

实施例11：根据实施例10所述的增强现实显示系统，包括用于将所述第三数据馈送与所述增强叠加组合的组合器。

实施例12：根据实施例11所述的增强现实显示系统，包括位于所述组合器与所述显示器之间的外科集线器，其中，所述外科集线器将所述增强叠加传达到所述显示器。

实施例13：一种在外科手术期间呈现增强叠加的方法，所述方法包括：在所述外科手术期间由成像装置捕获外科区域的真实图像；由所述成像装置基于所捕获到的真实图像来生成第一数据馈送；由传感器装置生成第二数据馈送；由包括增强现实显示器的增强现实装置基于所述第一数据馈送和所述第二数据馈送来呈现增强叠加，其中，所述增强叠加包括视觉部分和非视觉视觉部分。

实施例14：根据实施例13所述的方法，包括：从所述传感器装置接收：触觉信号；听觉信号；化学信号；或热信号；以及将所述触觉信号、所述听觉信号、所述化学信号或所述热信号或它们的任何组合组合到所述增强叠加的所述非视觉部分中。

实施例15：根据实施例13至14中任一项所述的方法，包括由滤波器对由所述传感器装置接收到的信号进行滤波。

实施例16：根据实施例15所述的方法，包括由放大器放大经滤波的信号。

实施例17：根据实施例13至17中任一项所述的方法，包括在耦接到所述增强现实装置的显示器上显示所述增强叠加。

实施例18：根据实施例17所述的方法，包括：由成像模块生成第三数据馈送；将所述第三数据馈送与所述增强叠加进行组合；以及在所述显示器上显示经组合的增强叠加。

实施例19：根据实施例18所述的方法，包括由组合器将所述第三数据馈送与所述增强叠加进行组合。

实施例20：根据实施例19所述的方法，包括由外科集线器将所述增强叠加传达到所述显示器。

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。在不脱离该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 802.3 Standard”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”、“可配置为”、“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 (20)

1.一种用于在外科手术期间使用的增强现实显示系统，所述增强现实显示系统包括：

成像装置，所述成像装置用于在所述外科手术期间捕获外科区域的真实图像并且用于生成第一数据馈送；

传感器装置，所述传感器装置用于生成第二数据馈送；

增强现实装置，所述增强现实装置包括增强现实显示器，所述增强现实显示器用于基于所述第一数据馈送和所述第二数据馈送来生成增强叠加，其中，所述增强叠加包括视觉部分和非视觉视觉部分；和

处理器，所述处理器用于：

接收所述第一数据馈送；

接收所述第二数据馈送；以及

组合所述第一数据馈送和所述第二数据馈送以生成所述增强叠加。

2.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述增强叠加的所述视觉部分包括多个协作图像显示器。

3.根据权利要求2所述的增强现实显示系统，其中，所述多个协作图像显示器彼此串联地工作。

4.根据权利要求2所述的增强现实显示系统，其中，所述多个协作图像显示器被独立地定位。

5.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述增强叠加的所述非视觉部分是触觉的、听觉的、化学的或热的或它们的任何组合。

6.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，包括位于所述传感器装置与所述增强现实装置之间的滤波器。

7.根据权利要求6所述的增强现实显示系统，包括位于所述滤波器与所述增强现实装置之间的放大器。

8.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其中，所述增强现实装置包括用于生成针对所述增强叠加的所述非视觉部分的数据馈送的传感器、扬声器或触觉控制器或它们的组合。

9.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，包括耦接到所述增强现实装置的显示器。

10.根据权利要求9所述的增强现实显示系统，包括用于生成第三数据馈送的成像模块，其中，所述第三数据馈送与所述增强叠加组合并且被显示在所述显示器上。

11.根据权利要求10所述的增强现实显示系统，包括用于将所述第三数据馈送与所述增强叠加组合的组合器。

12.根据权利要求11所述的增强现实显示系统，包括位于所述组合器与所述显示器之间的外科集线器，其中，所述外科集线器将所述增强叠加传达到所述显示器。

13.一种在外科手术期间呈现增强叠加的方法，所述方法包括：

在所述外科手术期间由成像装置捕获外科区域的真实图像；

由所述成像装置基于所捕获到的真实图像来生成第一数据馈送；

由传感器装置生成第二数据馈送；

由包括增强现实显示器的增强现实装置基于所述第一数据馈送和所述第二数据馈送来呈现增强叠加，其中，所述增强叠加包括视觉部分和非视觉视觉部分。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

从所述传感器装置接收：

触觉信号；

听觉信号；

化学信号；或

热信号；以及

将所述触觉信号、所述听觉信号、所述化学信号或所述热信号或它们的任何组合组合到所述增强叠加的所述非视觉部分中。

15.根据权利要求13所述的方法，包括由滤波器对由所述传感器装置接收到的信号进行滤波。

16.根据权利要求15所述的方法，包括由放大器放大经滤波的信号。

17.根据权利要求13所述的方法，包括在耦接到所述增强现实装置的显示器上显示所述增强叠加。

18.根据权利要求17所述的方法，包括：

由成像模块生成第三数据馈送；

将所述第三数据馈送与所述增强叠加进行组合；以及

在所述显示器上显示经组合的增强叠加。

19.根据权利要求18所述的方法，包括由组合器将所述第三数据馈送与所述增强叠加进行组合。

20.根据权利要求19所述的方法，包括由外科集线器将所述增强叠加传达到所述显示器。