CN117981005A - 集成集线器系统控制接口和连接 - Google Patents

Abstract

公开了用于切换控制方案以控制外科集线器的一组系统模块和/或模块化装置的系统、方法和工具。外科集线器可以确定被配置为能够控制一组系统模块和/或模块化装置的第一控制方案。该外科集线器可以从该组模块中的一个模块或位于OR中的装置接收输入。该外科集线器可以确定该外科集线器的安全状态水平或过载状态水平中的至少一者高于其阈值。至少基于所接收的输入和该确定，该外科集线器可以确定用于控制该组系统模块的第二控制方案。该外科集线器可将指示该第二控制方案的控制程序发送到一个或多个系统模块和/或模块化装置。

Description

集成集线器系统控制接口和连接

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年7月22日提交的美国临时专利申请号63/224,813的权益，该美国临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

背景技术

医疗设施可包括多个手术室(OR)。OR可被指定用于特定医疗专业，例如胸外科。OR可使用基于要执行的外科手术的类型的手术特定外科系统。例如，在胸OR中用于胸外科手术的外科系统可以不同于在结肠直肠OR中用于结肠直肠外科手术的外科系统。每个OR中的外科系统可具有多个系统模块和/或模块化装置。可能需要建立用于选择要用于特定外科手术的系统模块和/或模块化装置以及可如何控制系统模块和/或模块化装置的机制。

发明内容

本发明公开了用于切换(例如，自适应地切换)控制方案以控制与外科集线器相关联的一组系统模块和/或模块化装置的系统、方法和工具。在一个示例中，外科集线器可以确定被配置为能够控制与外科集线器相关联的一组系统模块和/或模块化装置的第一控制方案。

外科集线器可包括处理器，该处理器被配置为能够：确定用于控制与外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；从该一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；确定该外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或该外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；确定要用于控制与该外科集线器相关联的该一组模块的第二控制方案，其中要使用的该第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：该输入、该安全状态水平高于该第一阈值的确定或该过载状态水平高于该第二阈值的确定；以及向该一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立该第二控制方案。

外科集线器提供模块和/或装置使用的改进管理，以便降低集线器或任何单个模块或装置过载或不安全地使用(即，当操作条件被判断为不安全时)的风险。

控制方案可以影响与外科集线器相关联的模块和/或装置彼此交互的方式，或者与模块和/或装置相关的事件被调度、优先化或组织的方式。

输入可直接涉及模块或装置本身。例如，输入可涉及模块或装置的状况，如板载于模块或装置上的传感器所感测。输入可以附加地或另选地涉及与模块或装置的性能相关的参数；例如，电功率消耗、数据带宽或机械力、温度或功率。输入可以附加地或另选地涉及由模块或装置感测的模块或装置外部的状况。例如，输入可涉及患者的生物或生理状况。

安全状态可基于与外科手术过程相关的参数；例如，安全状态可基于器械参数，包括但不限于剩余电池寿命、剩余钉数量、或器械、模块或装置的监测状况。安全状态也可以或另选地基于患者的生物或生理参数。

另选地或除此之外，安全状态可基于与操作条件相关的参数得出；例如，安全状态可基于手术室的温度或湿度，或者电功率源的质量。

过载状态水平可基于外科集线器和/或与外科集线器相关联的模块和/或装置的已知容量；过载状态可附加地或另选地基于集线器和/或与集线器相关联的模块和/或装置的已知操作参数或指示符。

例如，过载状态水平可基于最大模块或装置操作温度与当前操作温度的比较；过载状态水平可基于集线器、模块和/或装置中的每一者和/或全部之间的最大数据传输带宽，以及正在使用的当前数据传输带宽；类似地，这也可以考虑模块或装置之间的并发数据连接总数。过载状态水平还可基于与集线器、模块和/或装置相关联的物理约束；例如，过载状态水平可基于一个模块或装置能够执行一个过程的速率以及当前执行该过程的速率。过载状态水平可基于执行互补过程的两个或更多个模块和装置，例如，在提供吹气以维持一致压力的同时可提取烟雾的最大速率。

在一些示例中，仅定义安全状态水平和第一阈值；在其他示例中，仅定义过载状态水平和第二阈值；在其他示例中，定义安全状态水平和过载状态水平两者。

确定第二控制方案可以指集线器识别在给定情况下使用的最期望的控制方案。建立控制方案可以指集线器提供实现控制方案所必需的指令。这样，确定要使用的第二控制方案通常将先于建立控制方案。

控制程序可包含启动用于接收控制程序的模块的第二控制方案的指令。相同的控制程序可被发送到将控制在第二控制方案下的每个模块，或者不同的控制程序可被发送到将控制在第二控制方案下的每个模块。另选地或附加地，接收控制程序的模块能够相对于其他模块建立第二控制方案。

输入可以是与第一模块相关联的事件或与第一模块相关联的参数。

外科集线器可通过考虑与模块相关联或由模块经历的事件或者特定于模块的参数来提供模块的改进管理。

与第一模块相关联的事件可包括例如外科步骤的完成或预定手术的开始。与第一模块相关联的参数可以例如是仪器的操作参数，其可包括操作温度、操作力或功率、或动作发生的速率的任何组合。参数还可涉及通信带宽。

第一控制方案或第二控制方案可以是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

外科集线器可允许使用多种不同的控制方案，以便提供模块和/或装置的改进管理。

可被配置为能够建立协作控制方案的处理器包括被配置为能够使得第一模块能够与该一组模块中的第二模块通信的处理器，使得第一模块中的状况影响第二模块的操作。

通过允许第二模块对第一模块所经历的状况作出反应或使其操作被第一模块所经历的状况改变，外科集线器可允许模块的有效操作。这样，集线器可提供更好的外科结果。

协作控制方案可包括定义一个模块或装置如何对从另一模块或装置接收到的消息作出反应的指令。指令可以定义每个模块如何相对于来自其他模块的通信作出反应。模块可彼此直接通信，或它们可通过外科集线器通信，或两者。协作控制方案可允许装置执行补充动作或程序以更好地协调这些动作或程序，例如，从患者的体腔提取烟雾连同用替代空气或气体同时吹入体腔。

可被配置为能够建立通知控制方案的处理器包括被配置为能够使得第一模块能够向该一组模块中的第二模块通知与第一模块的功能中的一种功能相关联的事件或参数的发生的处理器。

通过允许第一模块直接向第二模块通知相关的发生，例如事件或参数的变化，使得第二模块能够相应地调整操作，外科集线器可允许模块的有效操作。

通知控制方案可包括定义一个模块或装置如何对从另一模块或装置接收到的消息作出反应的指令。

通知控制方案可以使得通知模块能够向其他模块发出通知，而其他模块不能影响通知模块的操作。通知可涉及外科步骤的开始或结束、外科功率的产生、外科步骤的时间段或通常设想的中断。

通知控制方案可允许操作关键模块向剩余模块通知即将发生的动作，而不影响模块的操作。这可以确保剩余模块能够应对操作关键模块的动作，而不会妨碍外科手术的进展。

可被配置为能够建立对抗控制方案的处理器包括被配置为能够使与第一模块相关联的第一任务优先于与该一组模块中的第二模块相关联的第二任务的处理器，其中优先化可基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

通过确保任务基于例如相应模块的重要性、任务的目的或另一定义值而优先化，外科集线器可允许模块的有效操作。这可以允许首先执行最关键的任务，从而确保良好的外科结果并且防止模块和/或装置在过载或不安全的情况下操作。

对抗控制方案可包括共享有限资源池的所选模块；控制方案可包括允许给定模块优先使用来自该池的资源。控制方案可根据给定模块的相对重要性或该模块正在执行的任务的相对重要性来调整该模块优先使用资源的程度。资源可以是数据带宽、电功率、液体流速、气体提取速率等。

模块的重要性可以关于特定的外科步骤来确定，或者可以关于整个外科手术来确定。模块的相对重要性可以是在外科手术之前已知的，或者可以实时地确定。

在外科集线器中，当基于任务的功能进行优先化时，可以确定该任务对于当前的或即将进行的手术步骤是必要的还是不必要的。比其他任务更必要的任务可被给予比其他任务更高的优先级。

在外科集线器中，可以预先设置已知规则，该已知规则允许外科集线器基于预定义配置值确定应当优先第一任务还是第二任务；该预定义配置值可以是例如患者的生物或生理参数。

因此，外科集线器可允许对有限资源池的最佳使用，从而优化外科结果并防止物理、电或数字过载。

可被配置为能够建立分级控制方案的处理器包括被配置为能够在该一组模块中的第一模块与第二模块之间建立控制分级结构的处理器。

分级控制方案可涉及给定模块能够直接控制被认为在分级结构上较低的另一模块。该分级结构可以在多个分支和/或代中操作，例如其中一个模块可以控制多个次级模块，该次级模块可各自控制相应的三级模块。

这样，通过允许更重要的模块或更少过载的模块例如相对于另一模块具有更大的控制分级结构，外科集线器可允许模块的有效操作。通过在模块之间提供有序的控制分级结构，可以在模块之间建立有效的通信，并且可以提高通信速度并且/或者能够减少所传输的数据量。

第二控制方案可基于外科集线器的需求、模块的优先级以及模块或外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

外科集线器可允许监测外科手术，特别是外科集线器的需求或要求、模块的优先级以及系统、模块和/或外科集线器的容量，以便确保与外科手术相关的任务以适当且及时的方式执行，而不会使系统过载或产生不安全的操作状况。

外科集线器的需求可通过外科集线器需要完成的动作或任务的“检查表”以及与实际完成的动作或任务的比较来评估。类似地，需求可基于外科操作的程序状态来评估；也就是说，需求可根据由集线器识别的当前操作步骤而改变。附加地或另选地，需求可基于所感测或检测的集线器本身的参数来评估，该参数例如包括操作温度、可用功率、数据带宽或类似的此类参数。

模块的优先级可以关于特定的外科步骤来确定，或者可以关于整个外科手术来确定。模块的相对优先级可以是在外科手术之前已知的，或者可以实时地确定。

模块或外科集线器的容量可以关于给定参数来测量；例如，模块的容量可涉及其以给定速率或以给定力或功率执行动作的能力。集线器的容量可涉及其能够主动维持的通信信道的总数。一般来讲，容量可涉及总系统数据带宽或功率使用。

处理器可被配置为能够：确定与模块相关联的通信接口；以及基于容量、干扰和传送的数据类型来控制通信接口。

通信接口可涉及模块能够彼此通信和/或与外科集线器通信的方式。外科集线器能够确定和设置用于给定模块组的给定通信接口。例如，通信接口可允许模块之间的直接通信，或者可允许仅经由外科集线器的通信，或者可允许这些信道的混合。通信接口可以仅允许两个模块之间的通信，或者可允许一个模块与多个其他模块通信。通信接口可以是串行外围接口(SPI)或者可以是常规的串行或并行协议。

集线器能够通过评估通信需要多快地在模块之间行进、对于哪些更快的通信可能需要绕过集线器、包含在通信中的数据是否需要由集线器进一步处理、在哪种情况下通信可经由集线器路由和/或通信被引导到哪里(例如，如果它被引导到多个其他模块，则它可以由集线器分派)来选择合适的通信接口以供使用。如果给定模块具有有限的发送通信的能力，则该模块可以指示集线器本身发送这些指令。

如果检测到操作环境具有背景干扰(电、磁、声音或其他)，则可以优选地减少通信的行进时间或距离以减少干扰的影响；因此，可以使用直接的模块到模块通信接口。另选地或除此之外，集线器能够恢复通信的完整性或增强通信的信号强度，使得通信可经由集线器路由。

因此，通过确保考虑到模块的性质、数据和/或周围或干扰装置，外科集线器可允许模块之间的改进通信。

处理器可被配置为能够使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置的配置。

处理器可被配置为能够使用电子通信(即，去往和来自给定模块、设备或装置的消息)或通过使用相机识别模块、设备或装置来检测连接到集线器或存在于手术室中的模块、设备和/或装置。处理器可检测给定类型或型号的模块、设备或装置，并且还可检测模块、设备或装置的特定配置，例如器械的附接的端部执行器或仓类型。

因此，外科集线器可提供对整个系统的更适当的管理，并且可通过识别模块、设备或装置以更自动化的方式这样做。

处理器可被配置为能够基于模块、设备或装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

处理器能够限制集线器与模块之间或给定模块之间的通信信道的总数，或者能够减小这些通信信道的带宽。这可以帮助避免使通信信道过载。

这可基于由集线器识别的给定模块的需求来确定。例如，给定的模块、设备或装置可能需要相对低的通信带宽，或者可能仅发送或仅接收消息，因此需要较低的通信带宽。

类似地，如果已知给定模块/设备/装置仅需要接收通信，则可以减少主装置的总数。

如果已知给定模块、设备或装置需要由集线器进一步处理其通信，则这些通信可经由集线器路由；另选地，如果不需要进一步处理，则这些通信可以直接在模块之间发生。

因此，外科集线器可提供模块之间的改进通信，以及因此降低的使外科集线器和/或模块过载的风险。此外，通过调整模块、设备或装置的通信协议，可通过更好地管理模块、设备或装置来改善外科结果。

处理器可被配置为能够基于风险/危害数据库识别模块、设备或装置中的一者的配置。

处理器能够识别给定模块、设备或装置的配置，并且还基于风险/危害数据库确定一组给定模块、设备和/或装置的最佳组合。风险/危害数据库可包括与在第一给定模块/设备/装置和第二模块/设备/装置之间出现的已知兼容性和不兼容性有关的信息。外科集线器能够考虑这些兼容性和不兼容性，以更好地提供模块/设备/装置的最佳组合。可基于所建立的风险/危害来调整通信接口；例如，期望防止模块的特定组合彼此进行双向或单向通信，或者期望经由集线器在特定模块之间路由通信，而不是直接在模块之间通信。

因此，外科集线器可通过基于已知的风险/危害数据评估模块、设备和/或装置，从而允许更安全且更有效的模块组合以及模块之间更好的通信，以提供改善的外科结果。

一种操作包括处理器的外科集线器的方法可包括：确定用于控制与外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；从该一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；确定该外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或该外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；确定要用于控制与该外科集线器相关联的该一组模块的第二控制方案，其中要使用的该第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：该输入、该安全状态水平高于该第一阈值的确定或该过载状态水平高于该第二阈值的确定；以及向该一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立该第二控制方案。

输入可以是与第一模块相关联的事件或与第一模块相关联的参数。

第一控制方案或第二控制方案可以是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

建立协作控制方案可包括使得第一模块能够与该一组模块中的第二模块通信，使得第一模块中的状况影响第二模块的操作。

建立通知控制方案可包括使得第一模块能够向该一组模块中的第二模块通知与第一模块的功能中的一种功能相关联的事件或参数的发生。

建立对抗控制方案可包括使与第一模块相关联的第一任务优先于与该一组模块中的第二模块相关联的第二任务，其中优先化可基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

建立分级控制方案可包括处理器被配置为能够在该一组模块中的第一模块与第二模块之间建立控制分级结构。

第二控制方案可基于外科集线器的需求、模块的优先级以及模块或外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

该方法还可包括：确定与模块相关联的通信接口；以及基于容量、干扰和传送的数据类型来控制通信接口。

该方法还可包括使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者识别模块、设备或装置的配置。

该方法还可包括基于模块、设备或装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

该方法还可包括基于风险/危害数据库识别模块、设备或装置中的一者的配置。

上文所述的方法基本上对应于上文所述的外科集线器。因此，上文关于每个上述外科集线器所提及的附加特征和优点被设想为也适用于上述方法。

上文描述的任何和/或所有方法可以体现为计算机实现的方法，包括但不限于由处理器、集成电路、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)等实现的方法。该实现计算系统可以是硬件装置，或者可以包括被配置为能够作为分布式计算系统来操作的多个硬件装置。该实现计算机系统可以包括存储器，该存储器包含用于执行任何和/或所有上述方法的指令。例如，存储器可包含在由计算系统和/或其处理器执行时使得系统或处理器执行上文描述的一种或多种方法的指令。

上文描述的任何和/或所有方法可以计算机可读存储介质(例如，非暂态计算机可读存储介质)的形式来体现，该计算机可读存储介质包含指令，该指令在由计算机执行时使得计算机执行上文描述的一种或多种方法。上文描述的任何和/或所有方法可以体现为计算机程序产品。

上文描述的方法可以不包括通过外科手术或疗法治疗人体或动物身体的方法，或在人体或动物身体上实施的诊断方法。上文描述的方法中的每种方法可以是不是外科手术、疗法、治疗或诊断方法的方法。例如，上文描述的方法中的每一种方法具有不包括执行外科手术或其任何外科或治疗步骤的实施方案。

外科集线器可以从一组模块中的一个模块或位于手术室边界内的装置接收输入。外科集线器可以确定外科集线器的安全状态水平和/或过载状态水平高于其阈值。至少基于从系统模块和/或模块化装置中的一者接收到的输入以及确定外科集线器的安全状态水平或过载状态水平中的一者高于其相应阈值，外科集线器可以确定第二控制方案，该第二控制方案将被配置和/或用于控制与外科集线器相关联的该一组模块。第二控制方案可基于外科集线器的需求、系统模块和/或模块化装置的优先级以及系统模块或模块化装置的容量或外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

第一控制方案或第二控制方案可以是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。协作控制方案可包括外科集线器将系统模块和/或模块化装置配置为使第一系统模块或模块化装置能够与第二系统模块或模块化装置通信，使得第一系统模块或模块化装置中的状况影响第二系统模块或模块化装置的操作。

通知控制方案可包括外科集线器使得第一系统模块或模块化装置能够向第二系统模块或模块化装置通知与第一系统模块或模块化装置的功能中的一种功能相关联的事件或参数的发生。

对抗控制方案可包括外科集线器使与第一系统模块或模块化装置相关联的第一任务优先于与第二系统模块或模块化装置相关联的第二任务。优先化可基于模块的重要性、第一任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

分级控制方案可包括外科集线器在第一系统模块或模块化装置与第二系统模块或模块化装置之间建立控制分级结构。

外科集线器可以将控制程序发送到与该一组模块相关联的一个或多个系统模块和/或模块化装置以建立第二控制方案。外科集线器可以确定与系统模块和/或模块化装置相关联的通信接口。外科集线器可基于例如系统模块和/或模块化装置的容量、系统模块和/或模块化装置的干扰以及由系统模块和/或模块化装置传送的数据控制通信接口。外科集线器可使用例如电子通信或使用手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别系统模块或模块化装置的配置。

外科集线器可基于模块、设备或装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

外科集线器可基于风险/危害数据库识别系统模块或模块化装置的配置。

附图说明

图1A是计算机实现的外科系统的框图。

图1B是计算机实现的多层外科系统的框图。

图1C是示出外科系统的控制平面和数据平面的逻辑图。

图2示出了外科手术室中的示例性外科系统。

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为能够与一组感测系统、环境感测系统、一组装置等连接。

图5示出了可以是外科系统的一部分的示例性计算机实现的交互式外科系统。

图6示出了外科器械的控制系统的逻辑图。

图7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8示出了示例性态势感知外科系统。

图9是示出控制方案的切换的流程图。

图10示出了在外科系统模块之间以及在外科系统模块与外科集线器之间具有物理和通信连接的外科系统的示例。

图11是示出系统模块和/或模块化装置之间的通信丢失的示例性过程的流程图。

图12是示出识别系统模块和/或模块化装置的最佳组合的外科集线器的示例的流程图。

具体实施方式

图1A是计算机实现的外科系统20000的框图。示例性外科系统诸如外科系统20000可包括一个或多个外科系统(例如，外科子系统)20002、20003和20004。例如，外科系统20002可包括计算机实现的交互式外科系统。例如，外科系统20002可包括外科集线器20006和/或与云计算系统20008通信的计算装置20016，例如，如图2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。示例性外科系统20002、20003或20004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、人机接口系统20012等。人机接口系统在本文中也称为人机接口装置。可穿戴感测系统20011可包括一个或多个HCP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2进一步所述。机器人系统20013可包括用于执行外科手术的多个装置，例如，如图2进一步所述。

外科系统20002可以与远程服务器20009通信，该远程服务器可以是云计算系统20008的一部分。在一个示例中，外科系统20002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。外科系统20002和/或其中的部件可以使用以下蜂窝协议中的一个或多个蜂窝协议经由蜂窝发射/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。

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可被配置为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可以向人机接口系统20012发送包括通知信息的信息和/或从该人机接口系统接收包括通知信息的信息。人机接口系统20012可包括一个或多个人机接口装置(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。

例如，感测系统20001可包括可穿戴感测系统20011(可穿戴感测系统可包括一个或多个HCP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。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：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。

生物标志物可涉及生理系统，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。在2021年1月22日提交的名称为“METHODOF ADJUSTING ASURGICAL PARAMETER BASED ON BIOMARKER MEASUREMENTS”的美国申请号17/156,287(代理人案卷号END9290USNP1)中更详细地描述了一个或多个感测系统20001、生物标志物20005和生理系统，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

图1B是计算机实现的多层外科系统的框图。如图1B所示，计算机实现的多层外科系统40050可包括多层系统，诸如外科专用子网络层系统40052、与外科专用子网络层系统40052相关联的边缘层系统40054，以及云层系统40056。

外科专用子网络层系统40052可包括多个互连的外科子系统。例如，外科子系统可以根据外科规程的类型和/或医疗机构或医院中的其他科室来分组。例如，医疗机构或医院可包括多个外科规程特定科室，诸如急诊室(ER)科室40070、结肠直肠科室40078、减肥科室40072、胸部科室40066和计费科室40068。外科规程特定科室中的每一个外科规程特定科室可包括与手术室(OR)和/或医疗保健专业人员(HCP)相关联的一个或多个外科子系统。例如，结肠直肠科室40078可包括一组外科集线器(例如，如图1A中所描述的外科集线器20006)。外科集线器可被指定用于相应的HCP，诸如HCP A 40082和HCP B40080。在一个示例中，结肠直肠科室可包括可位于相应的OR(诸如OR 1，40074和OR 2，40076)中的一组外科集线器。医疗机构或医院还可以包括计费科室子系统40068。计费科室子系统40068可以存储和/或管理与相应的科室(诸如，ER科室40070、结肠直肠科室40078、减肥科室40072和/或胸部科室40066)相关联的计费数据。

例如，边缘层系统40054可以与医疗机构或医院相关联，并且可包括一个或多个边缘计算系统40064。边缘计算系统40064可包括存储子系统和服务器子系统。在一个示例中，包括边缘服务器和/或存储单元的边缘计算系统可以向作为科室OR(例如，结肠直肠科室的OR1和OR2)中的一者的一部分的外科集线器提供附加的处理和/或存储服务。

外科专用子网络层系统40052和边缘层系统40054可位于健康保险流通与责任法案(HIPAA)范围40062内。外科专用子网络系统40052和边缘层系统40054可以连接到相同的本地数据网络。本地数据网络可以是医疗机构或医院的本地数据网络。本地数据网络可以在HIPAA范围内。因为外科专用子网络层系统40052和边缘层系统40054位于HIPAA范围40062内，所以边缘计算系统40064与位于外科专用子网络层系统40052的实体中的一个实体内的装置之间的患者数据可以流动而无需编辑和/或加密。例如，边缘计算系统40064和位于结肠直肠科室40078的OR1 40074中的外科集线器之间的患者数据可以流动而无需编辑和/或加密。

云层系统40056可包括企业云系统40060和公共云系统40058。例如，企业云系统40060可以是包括远程云服务器子系统和/或远程云存储子系统的云计算系统20008，如图1A中描述的。企业云系统40060可以由组织，诸如私人公司管理。企业云系统40060可以与位于HIPAA范围40062内的一个或多个实体(例如，边缘计算系统40064、位于各个科室(例如，结肠直肠科室40078)的OR(例如，OR1 40074)中的外科集线器)进行通信。

公共云系统40058可以由云计算服务提供者操作。例如，云计算服务提供者可以向多个企业云系统(例如，企业云系统40060)提供存储服务和/或计算服务。

图1C是示出外科系统中的各种通信平面的逻辑框图40000。如图1C所示，一侧上的控制器40002与管理应用程序40014和40016之间以及另一侧上的系统模块和/或模块化装置40012a至40012n之间的通信平面可以使用控制平面40008和数据平面40010。在一个示例中，除了控制平面40008之外，数据平面也可以存在于系统模块和/或模块化装置40012a至40012n与外科集线器之间。数据平面40010可以在与一个或多个外科集线器相关联的系统模块和/或模块化装置40012a至40012n之间提供数据平面路径(例如，冗余数据平面路径)。外科集线器或外科集线器中的一者(例如，在手术室中存在多个外科集线器的情况下)可以充当控制器40002。在一个示例中，控制器40002可以是边缘计算系统，该边缘计算系统可以在外科系统所在的健康保险流通与责任法案(HIPAA)范围内，例如，如图1B所示。控制器40002可以与企业云系统40020通信。如图1C所示，企业云系统40020可以位于HIPAA范围40018之外。因此，流向和/或来自企业云系统40020的患者数据可以被编辑和/或加密。

控制器40002可被配置为能够提供北向接口40004和南向接口40006。北向接口40004可用于提供控制平面40008。控制平面40008可包括一个或多个管理应用程序40014和40016，该一个或多个管理应用程序可使得用户能够配置和/或管理与外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置40012a至40012n。管理应用程序40014和管理应用程序40016可用于获得各种系统模块和/或模块化装置40012a至40012n的状态。

使用控制平面的管理应用程序40014和管理应用程序40016可以例如使用一组应用程序编程接口(API)调用来与控制器40002进行交互。管理应用程序40014和管理应用程序40016可经由管理协议或应用层协议与控制器40002进行交互，以配置和/或监测系统模块和/或模块化装置的状态。用于监测状态和/或配置与外科系统相关联的系统模块或模块化装置的管理协议或应用层协议可包括简单网络管理协议(SNMP)、TELNET协议、安全壳(SSH)协议、网络配置协议(NETCONF)等。

SNMP或类似的协议可用于收集状态信息以及/或者将与系统模块和/或模块化装置相关联的配置相关数据(例如，配置相关控制程序)发送到控制器。SNMP或类似的协议可通过使用消息(例如，SNMP消息)从中央网络管理控制台选择与外科系统相关联的装置来收集信息。可以固定的或随机的间隔发送和/或接收消息。这些消息可包括Get消息和Set消息。Get消息或类似于Get消息的消息可用于从系统模块或与外科系统相关联的模块化装置获得信息。Set消息或类似于Set消息的消息可用于改变与系统模块或与外科系统相关联的模块化装置相关联的配置。

例如，Get消息或类似的消息可包括SNMP消息GetRequest、GetNextRequest或GetBulkRequest。Set消息可包括SNMP SetRequest消息。GetRequest、GetNextRequest、GetBulkRequest消息或类似的消息可以由在控制器40002上运行的配置管理器(例如，SNMP管理器)使用。配置管理器可以与通信代理(例如，SNMP代理)通信，该通信代理可以是外科系统中的系统模块和/或模块化装置的一部分。控制器40002上的通信管理器可以使用SNMP消息SetRequest消息等来设置外科系统的系统模块和/或模块化装置上的通信代理中的参数或对象实例的值。在一个示例中，例如，SNMP模块可用于在系统模块和/或与外科系统相关联的模块化装置之间建立通信路径。

基于从管理应用程序，诸如管理应用程序40014和40016接收到的查询或配置相关消息，控制器40002可以生成用于查询或配置与外科集线器或外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置的配置查询和/或配置数据。外科集线器(例如，图1A中所示的外科集线器20006)或边缘计算系统(例如，图1B中所示的边缘计算系统40064)可以管理和/或控制与外科系统相关联的各种系统模块和/或模块化装置40012a至40012n。例如，控制器40002的北向接口40004可用于改变与外科系统相关联的一个或多个模块和/或装置之间的控制交互。在一个示例中，控制器40002可用于在与外科系统相关联的多个模块和/或装置之间建立一个或多个通信数据路径。控制器40002可以使用其南向接口40006来将包括查询和/或配置改变的控制程序发送到外科系统的系统模块和/或模块化装置。

外科系统的系统模块和/或模块化装置40012a至40012n，或者可以是系统模块和/或模块化装置的一部分的通信代理，可以向控制器40002发送通知消息或陷阱。控制器可经由其北向接口40004将通知消息或陷阱转发到管理应用程序40014和管理应用程序40016以供在显示器上显示。在一个示例中，控制器40002可以向作为外科系统的一部分的其他系统模块和/或模块化装置40012a至40012n发送通知。

外科系统的系统模块和/或模块化装置40012a至40012n或者作为系统模块和/或模块化装置的一部分的通信代理可以发送对从控制器40002接收的查询的响应。例如，可作为系统模块或模块化装置的一部分的通信代理可以响应于从控制器40002接收的Get或Set消息或类似于Get或Set消息的消息来发送响应消息。在一个示例中，响应于从控制器40002接收的Get消息或类似的消息，来自系统模块或模块化装置40012a至40012n的响应消息可包括所请求的数据。在一个示例中，响应于从系统模块或模块化装置40012a至40012n接收的Set消息或类似的消息，来自控制器40002的响应消息可包括新设置的值作为该值已被设置的确认。

系统模块或模块化装置40012a至40012n可以使用陷阱或通知消息或类似于陷阱或通知消息的消息来提供关于与系统模块或模块化装置相关联的事件的信息。例如，可以从系统模块或模块化装置40012a至40012n向控制器40002发送陷阱或通知消息，以指示通信接口的状态(例如，通信接口是否可用于通信)。控制器40002可以将陷阱消息的接收发送回系统模块或模块化装置40012a至40012n(例如，发送回系统模块或模块化装置上的代理)。

在一个示例中，TELNET协议可用于在系统模块和/或模块化装置40012a至40012n与控制器40002之间提供双向交互式文本导向通信设施。TELNET协议可用于从控制器40002收集状态信息以及/或者向该控制器发送配置数据(例如，控制程序)。管理应用程序40014或40016中的一者可以使用TELNET使用传输控制协议端口号23来建立与控制器40002的连接。

在一个示例中，SSH(密码加密协议)可用于允许远程登录并且从控制器40002收集状态信息以及/或者向该控制器发送关于系统模块和/或模块化装置40012a至40012n的配置数据。管理应用程序40014或40016中的一者可以使用SSH使用传输控制协议端口号22来建立与控制器40002的加密连接。

在一个示例中，NETCONF可用于通过使用例如<rpc>、<rpc-reply>或<edit-config>操作来调用远程手术调用而执行管理功能。<rpc>和<rpc-reply>手术调用或类似的手术调用可以用于交换来自与外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置的信息。NETCONF<edit-config>操作或类似的操作可用于配置与外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置。

控制器40002可以配置系统模块和/或模块化装置40012a至40012n来建立数据平面40010。数据平面40010(例如，也称为用户平面或转发平面)可以启用多个系统模块和/或模块化装置40012a至40012n之间的通信数据路径。数据平面40010可以由系统模块和/或模块化装置40012a至40012n使用，用于在与外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置之间传送数据的数据流。可以使用与外科系统的一个或多个外科集线器相关联的系统模块和/或模块化装置之间的一个或多个专用通信接口来建立数据流。在一个示例中，可以在一个或多个局域网(LAN)和一个或多个广域网(WAN)诸如互联网上建立数据流。

在一个示例中，数据平面40010可以提供对为系统模块和/或模块化装置40012b和40012n之间的数据流建立第一和第二独立的、不相交的、并发的和冗余的通信路径的支持。如图1C所示，可以在系统模块/模块化装置40012b和40012n之间建立冗余通信路径。冗余通信路径可以承载系统模块和/或模块化装置之间的相同/冗余的数据流。在一个示例中，当或者如果由于系统模块/模块化装置40012b和40012n上的通信接口中的一者的问题而导致数据分组中的一些数据分组在冗余通信路径中的一个冗余通信路径上被丢弃时，系统模块和/或模块化装置可以继续通过第二通信路径发送/接收丢弃的数据分组的至少一个副本。

图2示出了外科手术室中的外科系统20002的示例。如图2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HCP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。HCP感测系统20020和环境感测系统可以与外科集线器20006通信，该外科集线器继而可以与云计算系统20008的一个或多个云服务器20009通信，如图1A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2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引导的人机接口系统可以被配置为能够利用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可被配置为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2，外科器械20031作为外科系统20002的一部分在外科规程中使用。集线器20006可被配置为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,STORAGE ANDDISPLAY”的美国专利申请公布号US2019-0200844 A1(美国专利申请号16/209,385)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,STORAGEANDDISPLAY”的美国专利申请公布号US2019-0200844A1(美国专利申请号16/209,385)的标题“Surgical Instrument Hardware”下有所描述，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

图2示出了用于对平躺在外科手术室20035中的手术台20024上的患者执行外科规程的外科系统20002的示例。机器人系统20034可作为外科系统20002的一部分用于外科规程中。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操纵以取向该成像装置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”的美国专利申请号US2019-0201137 A1(美国专利申请号16/209,407)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号US2019-0206569 A1(美国专利申请号16/209,403)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为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，可被人眼检测到)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之外的频率的光，例如IR和紫外。光谱成像可允许提取人眼未能用其红色、绿色和蓝色的受体捕获的附加信息。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号US2019-0200844 A1(美国专利申请号16/209,385)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规程的患者周围的区域。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1A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2所示的HCP感测系统20020。HCP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，HCP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。HCP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)、Bluetooth Smart、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3示出了示例性外科系统20002，该示例性外科系统具有与可穿戴感测系统20011、环境感测系统20015、人机接口系统20012、机器人系统20013和智能器械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。在外科规程期间，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规程期间缠结。在外科规程期间解决该问题可浪费有价值的时间。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、被配置为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。某些外科规程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被配置为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规程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为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配置为能够生成不同于第一能量的第二能量以用于施加到组织，和第二对接底座，该第二对接底座包括第二对接端口，该第二对接端口包括第二数据和功率触点，其中第二能量发生器模块可滑动地运动成与功率和数据触点电接合，并且其中第二能量发生器可滑动地运动出于第二功率和数据触点的电接触。此外，模块化外科壳体还包括在第一对接端口和第二对接端口之间的通信总线，其被配置为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可具有被支撑在可滑动地插入到集线器模块化壳体20060中的单个外壳单元中的集成的单极部件、双极部件和超声部件。发生器模块20050可被配置为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可被配置为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为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，其被配置为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。

计算机系统20063可包括处理器和网络接口20100。处理器可经由系统总线耦接到通信模块、存储装置、存储器、非易失性存储器和输入/输出(I/O)接口。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。

控制器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Texas Instruments的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，该处理器可包括安全控制器，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Hercules ARMCortex R4。该安全控制器可被配置为能够专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等，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。

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接口端口通过系统总线连接到处理器20102。接口端口包括例如串口、并行端口、游戏端口和USB。输出装置使用与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(诸如云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作。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，仅示出了具有远程计算机的存储器存储装置。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，计算机系统20063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。

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，以使得能够监测穿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。交换集线器读取每个包的目标地址，并且然后将包转发到正确的端口。

位于手术室中的模块化装置1a-1n可耦接到模块化通信集线器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HCP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为能够容纳多个装置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，并且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(诸如服务器、存储装置和应用程序)递送至位于手术室(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。在这种背景下，云服务提供商可以为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规程之前收集的测量数据来生成外科计划，在外科规程期间向外科器械提供控制信号，并且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HCP感测系统20002。例如，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系统20002的一个或多个外科子系统20072。每个外科子系统20072可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可包括模块化控件20085，该模块化控件连接到多个手术室装置，诸如感测系统20001、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5的示例中所示，模块化控件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。非接触传感器模块20096可使用超声、激光型和/或类似的非接触测量装置来测量手术室的尺寸并且生成手术室的标测图。可采用其他距离传感器来确定手术室的边界。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“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列号62/611,341中的标题“Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room”下所述，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。传感器模块可被配置为能够确定手术室的大小并且调整蓝牙配对距离限制。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。

模块化控件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连接到模块化控件20085。手术室装置可经由模块化控件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也可以连接到模块化控件20085和云计算资源。装置/器械20095或20084、人机接口系统20080等可经由有线或无线通信标准或协议耦接到模块化控件20085，如本文所述。人机接口系统20080可包括显示子系统和通知子系统。模块化控件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/或其他人机接口系统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件20085的装置接收的数据。

图6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、吹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可操作地耦接可纵向移动的位移构件以驱动I形梁刀元件。跟踪系统20228可被配置为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为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。

微控制器20221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，主微控制器20221可以是购自例如TexasInstruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，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。

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Hercules ARM CortexR4。该安全控制器可被配置为能够专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等，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可以是可购自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号2017/0296213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可被配置为能够计算微控制器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。

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可以是具有约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，并且可被配置为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为包括驱动齿的齿条。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为包括驱动齿的齿条。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而连接至旋转致动器。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。

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可以是以小QFN 16引脚4×4×0.85mm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“STAPLE CARTRIDGETISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM”的美国专利号9,345,481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 TISSUE THICKNESSSENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布号2014/0263552，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 OF MOTORVELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请序列号15/628,175，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)可被配置为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形梁被配置为能够接合楔形滑动件，该楔形滑动件被配置为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。

例如，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，例如微应变仪，其可被配置为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可以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，这可以指示组织压缩。可将测得的应变转换成数字信号并将其提供到微控制器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。磁场传感器的测量结果也可以被转换成数字信号并且提供给处理器20222。

微控制器20221可以使用分别由传感器20226、20227测量的组织压缩、组织厚度和/或在组织上闭合端部执行器所需的力的测量结果来表征击发构件的所选择的位置和/或击发构件的速度的对应值。在一种情况下，存储器20223可以存储可由微控制器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所示。

图7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和/或无线连接通过局域网20292和/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。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将力从驱动轴传输到加载单元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可被配置为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可被配置为能够多次击发至少一个紧固件，或者可被配置为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以影响驱动轴的旋转。控制器20298可设置在柄部20297内，并且被配置为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也可包括显示器，临床医生在使用柄部20297期间可查看该显示器。显示器可被配置为能够在击发器械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可与适配器识别装置20284通信，该适配器识别装置将来自加载单元识别装置20288的通信中继或传送给控制器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可被配置为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，其被配置为能够将来自控制器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。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8示出了根据本公开的至少一个方面的态势感知外科系统5100的图。数据源5126可包括例如模块化装置5102(模块化装置可包括被配置为能够检测与患者、HCP和环境和/或模块化装置本身相关联的参数的传感器)、数据库5122(例如，包含患者记录的EMR数据库)和患者监测装置5124(例如，血压(BP)监测器和心电图(EKG)监测器)、HCP监测装置35510和/或环境监测装置35512。外科集线器5104可被配置为能够例如基于所接收的数据的特定组合或从数据源5126接收数据的特定顺序从数据导出与外科手术有关的背景信息。从所接收的数据推断的背景信息可包括例如正在被执行的外科规程的类型、外科医生正在执行的外科规程的特定步骤、正在手术的组织的类型或为规程的对象的体腔。外科集线器5104的一些方面从所接收的数据导出或推断与外科规程有关的信息的这种能力可被称为“态势感知”。例如，外科集线器5104可并入态势感知系统，该态势感知系统是与外科集线器5104相关联的从所接收的数据导出与外科规程有关的背景信息的硬件和/或程序设计以及/或者从边缘计算系统35514或企业云服务器35516接收的手术计划信息。

外科集线器5104的态势感知系统可被配置为能够以多种不同的方式从接收自数据源5126的数据导出背景信息。例如，态势感知系统可包括模式识别系统或机器学习系统(例如，人工神经网络)，其已经在训练数据上进行训练以将各种输入(例如，来自数据库5122、患者监测装置5124、模块化装置5102、HCP监测装置备35510和/或环境监测装置35512的数据)与关于外科手术的对应背景信息相关联。机器学习系统可被训练成从所提供的输入准确地导出关于外科手术的背景信息。在范例中，态势感知系统可包括查找表，该查找表存储与对应于背景情境信息的一个或多个输入(或输入范围)相关联的关于外科手术的预先表征的背景情境信息。响应于利用一个或多个输入的查询，查找表可返回态势感知系统用于控制模块化装置5102的对应背景信息。在示例中，由外科集线器5104的态势感知系统接收的背景情境信息可与用于一个或多个模块化装置5102的特定控制调节或一组控制调节相关联。在示例中，态势感知系统可包括当提供背景情境信息作为输入时生成或检索用于一个或多个模块化装置5102的一个或多个控制调节的另外的机器学习系统、查找表或其他此类系统。

结合有态势感知系统的外科集线器5104可为外科系统5100提供许多益处。一个益处可包括改进对感测和收集到的数据的解释，这将继而改进外科手术过程期间的处理精度和/或数据的使用。回到先前的示例，态势感知外科集线器5104可确定正在手术的组织的类型；因此，当检测到用于闭合外科器械的端部执行器的意外高的力时，态势感知外科集线器5104可正确地使用于组织类型的外科器械的马达速度逐渐上升或逐渐下降。

正在手术的组织的类型可影响针对特定组织间隙测量值对外科缝合和切割器械的压缩率和负荷阈值进行的调节。态势感知外科集线器5104可推断正在执行的外科手术是胸腔手术还是腹部手术，从而允许外科集线器5104确定被外科缝合和切割器械的端部执行器夹持的组织是肺部组织(对于胸腔手术)还是胃组织(对于腹部手术)。然后，外科集线器5104可针对组织的类型适当地调整外科缝合和切割器械的压缩率和负荷阈值。

在吹入手术期间操作的体腔的类型可影响排烟器的功能。态势感知外科集线器5104可确定外科部位是否处于压力下(通过确定外科手术正在利用吹入)并确定手术类型。由于一种手术类型通常可在特定的体腔内执行，外科集线器5104然后可针对在其中进行操作的体腔适当地控制排烟器的马达速率。因此，态势感知外科集线器5104可提供对于胸腔和腹部手术两者一致的烟排出量。

正在执行的手术类型可影响超声外科器械或射频(RF)电外科器械操作的最佳能量水平。例如，关节镜手术可能需要更高的能量水平，因为超声外科器械或RF电外科器械的端部执行器浸没在流体中。态势感知外科集线器5104可确定外科手术是否是关节镜手术。然后，外科集线器5104可调节发生器的RF功率水平或超声振幅(例如，“能量水平”)以补偿流体填充的环境。相关地，正在手术的组织的类型可影响超声外科器械或RF电外科器械操作的最佳能量水平。态势感知外科集线器5104可以确定正在执行的外科手术的类型，并且然后根据该外科手术的预期组织概况分别定制超声外科器械或RF电外科器械的能量水平。此外，态势感知外科集线器5104可被配置为能够在整个外科手术过程中而不是仅在逐个手术的基础上调整超声外科器械或RF电外科器械的能量水平。态势感知外科集线器5104可确定正在执行或随后将要执行的外科手术的步骤，并且然后更新发生器和/或超声外科器械或RF电外科器械的控制算法，以根据该外科手术步骤将能量水平设定在适合于预期组织类型的值。

在示例中，可从附加数据源5126提取数据，以改进外科集线器5104从一个数据源5126提取的结论。态势感知外科集线器5104可用已从其他数据源5126构建的关于外科手术的背景信息来扩充其从模块化装置5102接收的数据。例如，态势感知外科集线器5104可被配置为能够根据从医学成像装置所接收的视频或图像数据来确定止血是否已经发生(例如，在外科部位的出血是否已经停止)。外科集线器5104可被进一步配置为将生理测量(例如，由可通信地连接至外科集线器5104的BP监测器感测的血压)与止血的视觉或图像数据(例如，来自可通信地耦接到外科集线器5104的医学成像装置)进行比较，以确定钉线或组织焊缝的完整性。外科集线器5104的态势感知系统可考虑生理测量数据以在分析可视化数据时提供附加的背景情境。当可视化数据本身可能是不确定的或不完整的时，附加背景可以是有用的。

例如，如果态势感知外科集线器5104确定手术的后续步骤需要使用RF电外科器械，则其可主动地激活与该器械连接的发生器。主动地激活能量源可允许器械在手术的先前步骤一完成就准备好使用。

态势感知外科集线器5104可根据在外科部位处外科医生预期需要查看的特征部来确定外科手术的当前步骤或后续步骤是否需要在显示器上的不同视图或放大程度。外科集线器5104可相应地主动改变所显示的视图(例如，由用于可视化系统的医学成像装置提供)，使得在整个外科规程中自动调整显示器。

态势感知外科集线器5104可确定外科手术的哪个步骤正在被执行或随后将要执行以及针对外科手术的该步骤是否需要特定数据或数据之间的比较。外科集线器5104可被配置为能够基于正在执行的外科手术的步骤自动地调用数据屏幕，而无需等待外科医生请求该特定信息。

可以在外科手术的设置期间或在外科手术的过程期间检查错误。例如，态势感知外科集线器5104可确定手术室是否被正确地或最佳地设置以用于待执行的外科手术。外科集线器5104可被配置为能够确定正在执行的外科手术的类型，(例如，从存储器中)检索对应的清单、产品位置或设置需求，并且然后将当前手术室布局与外科集线器5104确定的用于该正在执行的外科手术类型的标准布局进行比较。在一些范例中，外科集线器5104可将用于手术的物品列表和/或与外科集线器5104配对的装置列表与用于给定外科手术的物品和/或装置的建议或预期清单进行比较。如果列表之间存在任何不连续性，则外科集线器5104可以提供指示特定模块化装置5102、患者监测装置5124、HCP监测装置35510、环境监测装置35512和/或其他外科物品缺失的警示。在一些示例中，外科集线器5104可例如经由接近传感器来确定模块化装置5102和患者监测装置5124的相对距离或位置。外科集线器5104可将装置的相对位置与用于特定外科手术的建议或预期布局进行比较。如果在布局之间存在任何不连续性，则外科集线器5104可被配置为能够提供指示用于该外科手术的当前布局偏离建议布局的警示。

态势感知外科集线器5104可确定外科医生(或其他HCP)在外科手术期间是否正在出错或以其他方式偏离预期的动作过程。例如，外科集线器5104可被配置为能够确定正在执行的外科手术的类型，(例如，从存储器中)检索对应的步骤列表或设备使用的顺序，并且然后将在外科手术过程期间正在执行的步骤或正在使用的设备与外科集线器5104确定的针对该正在执行的外科手术类型的预期步骤或设备进行比较。外科集线器5104可提供指示在外科手术中的特定步骤正在执行意外动作或正在利用意外装置的警示。

外科器械(和其他模块化装置5102)可针对每个外科手术的特定背景情境(诸如调整到不同组织类型)以及外科手术期间的验证动作进行调整。接下来的步骤、数据和显示调整可根据手术的特定背景情境被提供给外科室中的外科器械(和其他模块化装置5102)。

系统和/或工具可被提供用于外科系统的外科集线器以配对和/或控制位于手术室内的一个或多个模块和/或装置。如图3或图5所述，外科系统可包括外科集线器，该外科集线器可通信地连接到多个模块，例如发生器模块、排烟模块等。外科集线器可包括控制电路，该控制电路可使得外科集线器能够形成和/或移除与外科系统的装置的配对和/或在外科系统的装置之间的配对。外科集线器可使得通信模块能够选择性地配对可在外科手术中使用的一个或多个外科装置。

在涉及态势感知的一个示例中，外科集线器可基于正在执行的外科手术的类型或基于确定外科手术的即将进行的步骤需要连接或断开装置来选择性地连接或断开外科系统的在手术室内的装置。下文结合图8更详细地描述了集线器态势感知。

参见图8，外科集线器可跟踪外科手术中的外科步骤的进展，并且可基于此类进展来协调外科系统的装置的配对和解除配对。例如，外科集线器可确定第一外科步骤需要使用第一外科器械，而在完成第一外科步骤之后发生的第二外科步骤需要使用第二外科器械。因此，外科集线器可在第一外科步骤的持续时间内将外科器械控制器分配给第一外科器械。在检测到第一外科步骤完成之后，外科集线器可使得第一外科器械与外科器械控制器之间的通信链路被切断。然后，外科集线器可通过将外科器械控制器与第二外科器械配对或授权在外科器械控制器与第二外科器械之间建立通信链路来将外科器械控制器分配给第二外科器械。

外科系统可包括一个或多个互连的外科集线器，所述外科集线器可连接到一个或多个边缘计算装置和企业云系统，如本文在图1C中所述。外科集线器和计算边缘装置可位于HIPPA边界内。每个外科集线器可以与一个或多个系统模块和/或模块化装置(例如，如结合图3所述)相关联。系统模块可容纳在外科集线器内，并且模块化装置或外科装置或器械可连接到各种系统模块以与对应的外科集线器连接或配对。所述连接或配对可通过有线或无线介质。模块化装置可包括智能外科器械、医疗成像装置、抽吸/冲洗模块、排烟模块、能量发生器、呼吸机、吹入器和外科集线器显示器。本文所述的模块化装置可通过控制算法或控制程序来控制。控制算法或控制程序可例如使用如本文所述的分布式计算架构，在一个或多个模块化装置上执行，或在与模块化装置配对的一个或多个外科集线器上执行，或在模块化装置和外科集线器两者上执行。在一个示例中，与模块化装置相关联的控制程序可基于由模块化装置自身感测到的数据来控制模块化装置(例如，通过模块化装置之中、之上或连接到模块化装置的传感器)。该数据可以与正在手术的患者(例如，吹入压力)或模块化装置本身(例如，排烟模块从患者的腹部去除气体和颗粒的速率)相关。

位于多个位置中的多个手术室可各自配备有外科集线器。外科集线器可连接到一个或多个边缘计算装置。边缘计算装置可用作每个外科集线器的处理和/或存储能力的扩展。外科集线器或边缘计算装置中的一者可充当控制器，该控制器可控制外科集线器、与每个外科集线器相关联的系统模块和/或模块化装置之间的交互。与一个或多个外科集线器相关联的系统模块和/或模块化装置之间的控制交互可基于包括例如协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案的控制方案之一。外科集线器可将与一个或多个系统模块或一个或多个模块化装置相关联的控制方案从第一控制方案切换(例如，自适应地切换)到第二控制方案。

一个或多个外科集线器以及与外科集线器相关联的系统模块和/或模块化装置可使用协作控制方案。就协作控制方案而言，系统模块或模块化装置可具有作为链接的外科系统的一部分的功能操作。作为外科系统的一部分的系统模块和/或模块化装置中的每一者可以与其他系统模块和/或模块化装置通信。系统模块和/或模块化装置可以与其他系统模块和/或模块化装置交换信息，从而具有影响与外科系统相关联的系统模块和/或模块化装置的操作的能力。

在一个示例中，如本文所述，提供吹入服务的吹入系统模块和排烟系统模块中的每一者可具有分开的和/或独立的气体计量功能。例如，排烟系统模块可用于基于来自能量装置的激活和可见性问题从患者的腹部去除气体和颗粒。吹入系统模块可用于泵送CO2以保持患者的腹部例如以预定义压力充胀。排烟系统模块可以与吹入系统模块通信。排烟系统模块和吹入系统模块可经由外科集线器通信或使用对等控制链路通过通信接口之一直接通信(例如，如图1C和图10所述)。排烟系统模块和吹入系统模块可以设定它们的容量范围，使得一个系统的操作不会影响另一个系统的操作。在一个示例中，排烟系统模块之一或吹入系统模块之一可以确定其可能超过其他系统模块的容量。例如，吹入系统模块可以确定能够将CO2泵送到患者腹部中的最高速率小于排烟系统模块可以去除CO2气体和其他颗粒的速率。在这种情况下，吹入系统可以向排烟系统模块指示(例如，首先指示)以减少其排空响应，以便更好地平衡两个系统模块。吹入系统可以向排烟系统模块发送控制消息或控制程序(例如，经由外科集线器或直接地)，以向排烟系统模块指示降低其排空速率。

一个或多个外科集线器以及与外科集线器相关联的系统模块或模块化装置可使用通知控制方案，例如以向第二系统模块或模块化装置通知(例如，经由通知消息或控制程序)第一系统模块或模块化装置关于其功能。第一系统模块或模块化装置可以向第二系统模块或模块化装置发送通知消息或控制程序，而第二系统模块或模块化装置不能改变第一系统模块或模块化装置的操作。在一个示例中，第一系统模块或模块化装置可经由外科集线器之一向第二系统模块或模块化装置发送通知消息或控制程序，所述外科集线器可以是外科系统的一部分。在一个示例中，第一系统模块或模块化装置可以例如使用对等控制消息直接向第二系统模块或模块化装置发送通知消息或控制程序。

在一个示例中，其他系统模块和/或模块化装置中的外科系统可包括单极发生器。用户可以请求激活单极发生器。作为外科系统的一部分的外科集线器可使用感测机构和/或视觉机构启动单极发生器的激活和配对。外科集线器可基于指示在外科手术的即将进行的步骤中使用单极发生器的态势感知信息来执行感测和/或配对操作。单极发生器可以向其他高级能量模块化装置和/或系统模块发送一个或多个通知消息。通知消息可以向其他高级能量模块装置和/或系统模块指示关于单极发生器的激活和/或功率水平，例如以警告其他高级能量模块装置和/或系统模块在激活时它们的感测系统中的预期中断。通知消息还可指示单极发生器可为活动状态的时间间隔。通知消息可充当对其他高级能量模块化装置和/或系统模块的警告，并且使得它们能够忽略可能由单极发生器的操作引起的预定义噪声干扰。通知消息还可以使得其他高级能量模块化装置和/或系统模块不将由单极发生器的操作引起的噪声解释为例如系统模块的监测功能中的非预期噪声和/或非预期变化。虽然从单极发生器到其他高级能量模块化装置和/或系统模块的通知消息可以通知它们关于单极发生器的激活/操作，但是就通知控制方案而言，其他高级能量模块化装置和/或系统模块均不能指示单极发生器停用或激活。

一个或多个外科集线器以及与外科集线器相关联的系统模块或模块化装置可使用对抗控制方案。对抗控制方案可允许竞争相同系统资源的多个系统模块和/或模块化装置彼此抵消，从而将系统资源的平衡从一个系统模块或模块化装置改变到另一个系统模块或模块化装置。在一个示例中，在对抗控制方案下，可基于与任务相关联的优先级或所涉及的系统的优先级来改变系统资源的平衡。

在一个示例中，与外科系统相关联的一个或多个系统模块和/或模块化装置可能需要额外的功率、通信或处理资源，同时由外科系统的系统模块和/或模块化装置使用的资源也与另一系统模块或模块化装置共享。例如，存储模块可以尝试将数据上载到边缘计算装置或从云服务下载数据，并且高级可视化系统还可能需要资源(例如，计算资源)或由存储模块使用的功率来处理和/或显示可视化信息。在这种情况下，基于例如系统模块的优先级，具有较高优先级的系统模块或模块化装置可以拉取其可与具有较低优先级的另一系统模块或模块化装置共享的资源。例如，高级可视化系统通过存储模块，高级可视化系统可以拉取其可与存储模块共享的资源。一旦高级可视化系统不再使用，它可以将资源返回给其他进程、模块或装置。资源的拉取和推送可能意味着在这些系统之间可能存在折衷，因为没有无限的资源可供共享。

一个进程、系统模块或模块化装置相对于其他进程、系统模块或模块化装置的优先级可基于模块或功能对即将进行的任务的重要性。例如，一个或多个模块可具有固有的较高优先级，同时执行包括例如关键(例如，生命关键)任务、吹入等的任务。在一个示例中，基于外部监测方面，包括例如外科医生选择、网络带宽、网络停机时间或与数据相关联的优先级值等，一个进程、系统模块或模块化装置可具有相对于另一个进程、系统模块或模块化装置更高的优先级。

一个或多个外科集线器以及与外科集线器相关联的系统模块或模块化装置可使用分级控制方案。分级控制方案可包括控制分级结构。在一个示例中，外科集线器可以是外科系统的主要控制和决策制定元件。在另一个示例中，分级控制方案可以定义系统模块和/或模块化装置的分级结构(例如，预定义分级结构)。在这种情况下，系统模块或模块化装置可被配置为用于一组系统模块或模块化装置的主控制和/或决策制定元件。

分级控制方案可基于具有外科集线器或系统模块之一的树，或作为主模块的模块化装置，以及作为从属模块和/或模块化装置的一个或多个系统模块和/或模块化装置。在外科集线器或作为主模块的系统模块处生成的控制信息或控制程序可被发送到从属系统模块和/或模块化装置。

在一个示例中，外科集线器与系统模块/模块化装置之间或系统模块或模块化装置中的控制交互可基于所涉及的系统模块/模块化装置的类型和/或与系统模块和/或模块化装置相关联的外科集线器内的进程的优先级。

图9示出了将控制方案从第一控制方案切换到第二控制方案的外科集线器的示例42020。在42022处，外科集线器或主系统模块或主模块化装置可以确定外科系统的安全状态和/或过载状态。在42024处，集线器或主系统模块或主模块化装置可以将安全状态和/或过载状态与它们各自的阈值(例如，预定义阈值)进行比较。在42026处，例如，如果外科系统风险的安全状态和/或过载状态高于相应阈值，则外科集线器或主系统模块或主模块化装置可以确定切换与外科集线器和/或模块化装置相关联的控制方案。在42028处，外科集线器或主系统模块或主模块化装置可以发送一个或多个控制程序以将控制方案从第一控制方案(例如，通知控制方案)切换到第二控制方案(例如，分级或对抗控制方案)。例如，可以执行控制方案的切换，以防止系统超过系统的最大限值(例如，外科集线器的最大限值)。

本文所述的示例可涉及系统模块和/或模块化装置的互连。互连可包括以下连接类型中的一种或多种连接类型：单独、冗余、智能或沉默。

图10示出了在外科系统模块与外科集线器之间具有物理和通信连接的外科系统42050的示例。外科系统42050可包括一个或多个外科集线器(例如，外科集线器42052)和一个或多个外科系统模块(例如，外科系统模块42054、42056、42058)。外科集线器42052可具有外科系统模块42054、42056、42058经由第一端口42060累积地耦接以及同时经由第二端口42062直接耦接的容量。外科系统模块42054、42056、42058的互连性可以使得外科系统模块42054、42056、42058中的一些能够协作地工作而排除其他外科系统模块42054、42056、42058中的一些，或者同时从多个外科系统模块42054、42056、42058接收数据并控制。第一端口42060可包括控制平面42070、数据平面42072和底板42078，其便于外科系统模块42054、42056、42058中的每一者与外科集线器42052之间的数据通信。第二端口42062可以是将外科系统模块42054、42056、42058中的每一者与第一端口42060分开地彼此连接的外部有线连接42064、42066、42068。外科集线器42052可包括可与外科系统模块42054、42056、42058中的每一者交接的输出接口42074。外科系统模块42054、42056、42058与外科集线器42052之间的连接可以不具有相同的性能级别。在示例中，外科系统模块42054、42056、42058之间的一些连接可以提供可以协作使用的冗余通信路径。在示例中，可存在外科系统模块42054、42056、42058的菊花链耦接。可存在基于某些外科系统模块的关键功能的耦接层级。

在示例中，外科系统42050可以提供用于控制另一智能系统的各方面的单向监测通信。在一个示例中，外科系统模块42054、42056、42058中的一者或多者可以是非智能外科系统模块、半智能外科系统模块、智能外科系统模块和/或智能外科系统模块。

在一个示例中，外科系统42050可包括可连接到其他外科系统模块的沉默(或非智能)外科系统模块。沉默外科系统模块可以是功率独立的并且连接到其自己的功率源。例如，外科系统模块42056可具有其自己的功率源42084，该功率源与分别为其他外科系统模块42054或42058供电的其他功率源42080和42082或42086分开。

在一个示例中，外科系统42050可包括非智能外科系统模块，该非智能外科系统模块可连接到其他外科系统模块。非智能外科系统模块可以与连接到外科集线器42052的外科系统模块独立供电。非智能模块可具有与外科系统模块进行最少通信的单向数据流。

在一个示例中，外科系统42050可包括半智能外科系统模块，其可连接到其他外科系统模块。半智能外科系统模块可包括与外科系统模块的双向通信。半智能外科系统模块可监测输入功率。半智能外科系统模块可具有对其功能的最小命令和控制。

在一个示例中，外科系统42050可包括连接到其他外科系统模块的智能外科系统模块。智能外科系统模块可包括与可包括双极发生器的外科系统模块的双向通信。智能外科系统模块可具有对其功能的增强命令和控制。智能外科系统模块可监测其输入和输出。

在其他示例中，本文所述的外科系统可包括智能外科系统模块。智能外科系统模块可包括多个通信路径。智能外科系统模块可具有对其功能的完全命令和控制。

外科系统42050可提供使得非智能外科系统模块能够与智能外科系统模块一起使用的集成监测。集成监测可包括在智能外科系统模块的激活期间监测非智能外科系统模块的干扰。这可防止非智能外科系统模块和智能外科系统模块的意外同时能量激活。在示例中，集成监测可防止非智能外科系统模块的一部分和智能外科系统模块同时激活。例如，智能外科系统模块的超声高级能量部分可以与来自另一个外科系统模块的单极射频应用结合使用，同时防止智能外科系统模块的射频部分与单极射频应用同时使用。例如，外科系统模块42054可以是非智能外科系统模块，并且外科系统模块42056可以是智能外科系统模块。外科系统模块42054和42056可在某些外科手术的某些时间期间彼此独立地工作或一起工作。智能模块可以增量地控制非智能模块。在示例中，外科系统模块42054、42056可以分别是发生器和排烟器。发生器可生成阶跃电位输出，以指示增加的气流、激活能量装置以使排烟器增量、或在没有其他协作通信的情况下增加/降低速度。

在一个示例中，外科系统模块之一(例如，外科系统模块42054)可具有连接到多于一个(例如，两个)功率源42080和42082的能力。外科系统模块42054可容纳在具有两个出口的底板中，其中功率源42080和42082可用于连接。功率源42080和42082可连接到底板的两个出口。功率源42080和42082中的每一者可以是独立电源电路的一部分。独立电源电路可以彼此通信或隔离。功率源42080和42082中的每一者可以是AC电源或DC电源。在一个示例中，外科集线器42052或外科系统模块42054可以确定要通电的外科系统模块42054可能需要来自可用功率源42080和42082两者的功率。在这样的示例中，至少基于外科系统模块42054可能需要来自可用功率源42080和42082两者的功率，外科系统模块42054可使用功率源42080和42082两者来供电。

外科系统42050(如图10所示)可包括当外科模块42054、42056、42058通过共享总线与外科集线器42052通信时可用的外科集线器端口的配置。每个外科模块42054、42056、42058可具有特定标识。外科模块42054、42056、42058可以彼此紧密接近以与串行协议良好地对准。在示例中，外科系统42050可设置成主要源/次要源配置。外科集线器42052可以是主要源，并且外科模块42054、42056、42058可以是次要源。外科集线器42052可经由第一端口42060连接到外科模块42054、42056、42058。外科模块42054、42056、42058可经由第二端口42062直接彼此连接。额外缆线42064、42066、42068可允许数据从外科模块42054、42056、42058传递。虽然额外缆线42064、42066、42068在图中被示出为经由底板42078连接，但在一些情况下，额外缆线42064、42066、42068可以在外科模块42054、42056、42058的前侧上连接在外科模块42054、42056、42058之间。

在一个示例中，额外缆线42064、42066、42068可被启用以例如通过感测连接的模拟方面来建立外科系统模块42054、42056、42058之间的模拟连接。在一个示例中，额外电缆42064、42066、42068可被配置为能够在外科系统模块42054、42056、42058之间建立数字连接。

在一个示例中，外科系统模块42054、42056、42058之间的通信接口可被配置为能够使用串行协议经由串行总线建立串行连接。在一个示例中，外科系统模块42054、42056、42058之间的通信接口可被配置为能够使用例如串行外围接口(SPI)建立通信路径。在一个示例中，可以建立多个通信路径，例如，一个通信路径(例如，主通信路径)可以是在外科集线器42052与外科系统模块42054、42056、42058之间的SPI通信总线。可使用外科模块到外科模块串行总线建立次要通信路径。

在一个示例中，数据可经由第二端口42062传递到外科集线器42052。在示例中，数据可以不经由第二端口42062传递到外科集线器42052。某些功能和数据传递可经由第二端口42062与外科集线器42052隔离。某些功能和数据传递可经由第一端口42060传送到外科集线器40602。在示例中，外科模块42054、42056、42058中的每一者之间的第二端口42062可以是附加的慢速通信端口。在示例中，第二端口42062可包括从外科模块42054、42056、42058到外科集线器42052的辅助数据路径。

在一个示例中，外科系统模块42054、42056、42058和底板42078中的每一者可连接到公共接地42088。在一个示例中，外科集线器可检测外科系统模块42054中的一者可能未连接到公共接地42088并且/或者与公共接地的连接被中断。外科系统模块42054可经由控制平面42070向外科集线器42052发送通知消息。然后，外科集线器可以向用户或HCP呈现(例如，显示)控制平面消息。

在一个示例中(例如，当启动新的外科手术时)，在检测到外科系统模块42054未连接到公共接地42088之后，可禁用外科系统模块42054。外科系统模块42054可基于由外科系统模块42054从外科集线器42052接收到的控制程序而被禁用。

在一个示例中(例如，当正在执行外科手术时)，在检测到外科系统模块42054未连接到公共接地42088之后，可以不禁用外科系统模块42054。外科系统模块42054可在所执行的外科手术结束时或基于态势感知和/或外科计划而被禁用，外科集线器42052确定在正在进行的外科手术期间将不再需要该模块。

系统和方法可被提供用于处理外科集线器与系统模块/模块化装置之间或系统模块/模块化装置之间的通信丢失。在一个示例中，外科集线器或与外科系统相关联的一个或多个系统模块和/或模块化装置可检测通信丢失。可基于与系统模块或模块化装置相关联的一个或多个通信模块上的中断通信和/或不规则通信来检测通信丢失。可使用视觉、音频或视听指示来指示例如由系统模块或模块化装置检测到的通信丢失。警报的指示可基于通信丢失的严重性。例如，关键外科系统模块上的总通信丢失可通过所有可能的方式来指示，包括例如经由主显示器或存在于OR中的其他显示器向一个或多个HCP提供信息。

图11示出了系统模块和/或模块化装置之间的通信丢失的处理42000。在42002处，集线器可从一个或多个系统模块或模块化装置接收与系统模块或模块化装置相关联的通信丢失的一个或多个指示。在42004处，集线器可将与系统模块或模块化装置相关联的标识符添加到不可用于通信的系统模块或模块化装置的列表中。外科集线器可将不可用于通信的系统模块或模块化装置的更新列表发送(例如，作为广播或单播消息)到其他系统模块或模块化装置和/或用于显示系统模块或模块化装置的通信丢失的显示单元。

在42006处，外科集线器可从一个或多个系统模块或模块化装置接收与系统模块或模块化装置相关联的通信丢失的通信重建的一个或多个指示。在42008处，外科集线器可从不可用于通信的系统模块或模块化装置的列表中移除与系统模块或模块化装置相关联的标识符。然后，外科集线器可将不可用于通信的系统模块或模块化装置的更新列表发送(例如，作为广播或单播消息)到其他系统模块或模块化装置和/或用于显示系统模块或模块化装置的通信丢失的显示单元。在一个示例中，基于态势感知和/或位置感知，外科集线器可以确定丢失通信的系统模块或模块化装置将在外科手术的关键步骤中使用。外科集线器可提升与系统模块或模块化装置的通信状态的丢失相关联的严重性。外科集线器可将与系统模块或模块化装置相关联的升级的通信丢失状态消息发送到主显示器以便密切关注。

外科集线器(例如，使用标识符)可启动与系统模块或模块化装置相关联的计时器。例如，外科集线器可针对与系统模块或模块化装置相关联的通信丢失或通信重建启动计时器。在42010处，外科集线器可检查与系统模块或模块化装置相关联的计时器状态。在42012处，例如，如果与系统模块或模块化装置相关联的计时器超过阈值(例如，预定义阈值)，则外科集线器可以移除与系统模块或模块化装置相关联的标识符。在42014处，外科集线器可将不可用于通信的系统模块或模块化装置的列表上的标识符发送(例如，广播)到其他外科集线器、系统模块、模块化装置和/或显示装置。

在具有报告关于其冗余通信连接之一的通信损失的冗余通信连接的系统模块或模块化装置的示例中，外科集线器可以向系统模块或模块化装置发送控制程序以激活和/或使用第二可用通信连接。在一个示例中，系统模块或模块化装置可以例如在检测到通信连接之一的通信丢失之后自主地激活第二可用通信连接。

在一个示例中，在检测到通信接口之一上的通信丢失之后，系统模块或模块化装置可以继续在最近的连接状态下操作。

外科手术可由不同位置处的不同HCP执行。对于给定的外科手术，可选择一个或多个系统模块、模块化装置和/或与作为外科系统的一部分的系统模块或模块化装置相关联的一个或多个参数例如作为实现期望结果的尝试。在一个示例中，对于利用由发生器供应的能量的给定外科手术，HCP可以依赖经验来确定要利用的模块化装置或模块化装置模式、要利用的输出功率水平、能量的施加持续时间等，以便尝试实现期望的结果。为了增加实现多个不同外科手术的期望结果的可能性，每个HCP可被提供最佳实践推荐、系统模块和/或模块化装置选择、和/或系统模块和/或模块化装置的设置。这种最佳实践推荐的选择、系统模块和/或模块化装置选择、和/或系统模块和/或模块化装置的设置可基于在与随时间在多个位置执行的多个外科手术相关联的大的、准确的信息数据集内识别的关系(例如，重要关系)。

在一个示例中，外科集线器可以识别系统模块和/或模块化装置和/或与系统模块和/或模块化装置相关联的配置的优化或优选的组合用于外科手术。系统模块和/或模块化装置可插入外科系统中。系统模块和/或模块化装置可以无线地连接到外科集线器，或者可存在于外科集线器的周围环境中(例如，OR中)以准备连接到外科集线器。外科集线器可基于以下一项或多项识别系统模块和/或模块化装置以及它们的配置的优化或优选的组合：接口系统模块和/或模块化装置、外科手术计划的感知、外科手术类型(例如，胸与结肠直肠)、以及外科医生先前的偏好。在一个示例中，外科集线器可基于风险/危害数据库识别系统模块和/或模块化装置以及它们的配置的优化或优选的组合。

图12示出了识别系统模块和/或模块化装置的最佳组合的外科集线器的示例。在42032处，集线器可以确定外科手术将由OR中的外科集线器执行。

在42034处，外科集线器可以确定可插入包括外科集线器的外科系统中或可在外科手术期间使用的系统模块和/或模块化装置。在42036处，外科集线器可以与边缘计算装置和/或云服务器建立连接。

在42038处，外科集线器可以向边缘计算装置或云服务器发送请求与外科手术相关联的外科手术数据的查询。在42040处，外科集线器可以识别用于执行外科手术的系统模块和/或模块化装置的最佳组合。外科集线器可以至少基于要执行的外科手术、外科集线器的位置和/或正在执行外科手术的位置、和/或从服务器接收到的外科手术数据来识别用于执行外科手术的系统模块和/或模块化装置的最佳组合。所识别的最佳组合还可基于识别与该组合相关联的风险/危害的数据库。例如，外科集线器可以识别在外科手术期间插入或可用的三个能量装置：超声能量发生器、双极RF能量发生器和单极RF能量发生器。

在42042处，外科集线器可以向用户(例如，HCP)提供包括与系统模块和/或模块化装置的最佳组合相关联的标识符的推荐。

外科集线器可以确定其是否配置有所识别的系统模块和/或模块化装置的最佳组合。在42044处，例如，如果外科集线器确定其未被配置有所识别的系统模块和/或模块化装置的最佳组合，则外科集线器可以向所识别的系统模块和/或模块化装置发送控制程序。

下文是形成本公开的一部分的实施例的非详尽列表：

实施例1：一种外科集线器，所述外科集线器包括处理器，所述处理器被配置为能够：

确定用于控制与所述外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；

从所述一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或所述外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；

确定要用于控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案，其中，要使用的所述第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：所述输入、所述安全状态水平高于所述第一阈值的确定或所述过载状态水平高于所述第二阈值的确定；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

实施例1可提供模块和/或装置使用的改进管理，以便降低集线器或任何单个模块或装置过载或不安全地使用(即，当操作条件被判断为不安全时)的风险。

在实施例1中，控制方案可以影响与外科集线器相关联的模块和/或装置彼此交互的方式，或者与模块和/或装置相关的事件被调度、优先化或组织的方式。

在实施例1中，输入可直接涉及模块或装置本身。例如，输入可涉及模块或装置的状况，如板载于模块或装置上的传感器所感测。输入可以附加地或另选地涉及与模块或装置的性能相关的参数；例如，电功率消耗、数据带宽或机械力、温度或功率。输入可以附加地或另选地涉及由模块或装置感测的模块或装置外部的状况。例如，输入可涉及患者的生物或生理状况。

在实施例1中，安全状态可基于与外科手术过程相关的参数；例如，安全状态可基于器械参数，包括但不限于剩余电池寿命、剩余钉数量、或器械、模块或装置的监测状况。安全状态也可以或另选地基于患者的生物或生理参数。

另选地或除此之外，安全状态可基于与操作条件相关的参数得出；例如，安全状态可基于手术室的温度或湿度，或者电功率源的质量。

在实施例1中，过载状态水平可基于外科集线器和/或与外科集线器相关联的模块和/或装置的已知容量；过载状态可附加地或另选地基于集线器和/或与集线器相关联的模块和/或装置的已知操作参数或指示符。

例如，过载状态水平可基于最大模块或装置操作温度与当前操作温度的比较；过载状态水平可基于集线器、模块和/或装置中的每一者和/或全部之间的最大数据传输带宽，以及正在使用的当前数据传输带宽；类似地，这也可以考虑模块或装置之间的并发数据连接总数。过载状态水平还可基于与集线器、模块和/或装置相关联的物理约束；例如，过载状态水平可基于一个模块或装置能够执行一个过程的速率以及当前执行该过程的速率。过载状态水平可基于执行互补过程的两个或更多个模块和装置，例如，在提供吹气以维持一致压力的同时可提取烟雾的最大速率。

在一些示例中，仅定义安全状态水平和第一阈值；在其他示例中，仅定义过载状态水平和第二阈值；在其他示例中，定义安全状态水平和过载状态水平两者。

在实施例1中，确定第二控制方案可以指集线器识别在给定情况下使用的最期望的控制方案。建立控制方案可以指集线器提供实现控制方案所必需的指令。这样，确定要使用的第二控制方案通常将先于建立控制方案。

在实施例1中，控制程序可包含启动用于接收控制程序的模块的第二控制方案的指令。相同的控制程序可被发送到将控制在第二控制方案下的每个模块，或者不同的控制程序可被发送到将控制在第二控制方案下的每个模块。另选地或附加地，接收控制程序的模块能够相对于其他模块建立第二控制方案。

实施例2.根据实施例1所述的外科集线器，其中，所述输入是与所述第一模块相关联的事件或与所述第一模块相关联的参数。

实施例2可通过考虑与模块相关联或由模块经历的事件或者特定于模块的参数来提供模块的改进管理。

在实施例2中，与第一模块相关联的事件可包括例如外科步骤的完成或预定手术的开始。与第一模块相关联的参数可以例如是仪器的操作参数，其可包括操作温度、操作力或功率、或动作发生的速率的任何组合。参数还可涉及通信带宽。

实施例3.根据实施例1或实施例2所述的外科集线器，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

实施例3可允许使用多种不同的控制方案，以便提供模块和/或装置的改进管理。

实施例4.根据实施例3所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述协作控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信的所述处理器，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

通过允许第二模块对第一模块所经历的状况作出反应或使其操作被第一模块所经历的状况改变，实施例4可允许模块的有效操作。这样，集线器可提供更好的外科结果。

在实施例4中，协作控制方案可包括定义一个模块或装置如何对从另一模块或装置接收到的消息作出反应的指令。指令可以定义每个模块如何相对于来自其他模块的通信作出反应。模块可彼此直接通信，或它们可通过外科集线器通信，或两者。协作控制方案可允许装置执行补充动作或程序以更好地协调这些动作或程序，例如，从患者的体腔提取烟雾连同用替代空气或气体同时吹入体腔。

实施例5.根据实施例3或实施例4所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述通知控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的所述事件或所述参数的发生的所述处理器。

通过允许第一模块直接向第二模块通知相关的发生，例如事件或参数的变化，使得第二模块能够相应地调整操作，实施例5可允许模块的有效操作。

在实施例5中，通知控制方案可包括定义一个模块或装置如何对从另一模块或装置接收到的消息作出反应的指令。

通知控制方案可以使得通知模块能够向其他模块发出通知，而其他模块不能影响通知模块的操作。通知可涉及外科步骤的开始或结束、外科功率的产生、外科步骤的时间段或通常设想的中断。

通知控制方案可允许操作关键模块向剩余模块通知即将发生的动作，而不影响模块的操作。这可以确保剩余模块能够应对操作关键模块的动作，而不会妨碍外科手术的进展。

实施例6.根据实施例3至5中任一项所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述对抗控制方案的所述处理器包括被配置为能够使与所述第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务的所述处理器，其中，所述优先化可基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

通过确保任务基于例如相应模块的重要性、任务的目的或另一定义值而优先化，实施例6可允许模块的有效操作。这可以允许首先执行最关键的任务，从而确保良好的外科结果并且防止模块和/或装置在过载或不安全的情况下操作。

在实施例6中，对抗控制方案可包括共享有限资源池的所选模块；控制方案可包括允许给定模块优先使用来自该池的资源。控制方案可根据给定模块的相对重要性或该模块正在执行的任务的相对重要性来调整该模块优先使用资源的程度。资源可以是数据带宽、电功率、液体流速、气体提取速率等。

在实施例6中，模块的重要性可以关于特定的外科步骤来确定，或者可以关于整个外科手术来确定。模块的相对重要性可以是在外科手术之前已知的，或者可以实时地确定。

在实施例6中，当基于任务的功能进行优先化时，可以确定该任务对于当前的或即将进行的手术步骤是必要的还是不必要的。比其他任务更必要的任务可被给予比其他任务更高的优先级。

在实施例6中，可以预先设置已知规则，该已知规则允许外科集线器基于预定义配置值确定应当优先第一任务还是第二任务；该预定义配置值可以是例如患者的生物或生理参数。

因此，实施例6可允许对有限资源池的最佳使用，从而优化外科结果并防止物理、电或数字过载。

实施例7.根据实施例3至6中任一项所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述分级控制方案的所述处理器包括被配置为能够在所述一组模块中的所述第一模块与第二模块之间建立控制分级结构的所述处理器。

在实施例7中，分级控制方案可涉及给定模块能够直接控制被认为在分级结构上较低的另一模块。该分级结构可以在多个分支和/或代中操作，例如其中一个模块可以控制多个次级模块，所述次级模块可各自控制相应的三级模块。

这样，通过允许更重要的模块或更少过载的模块例如相对于另一模块具有更大的控制分级结构，实施例7可允许模块的有效操作。通过在模块之间提供有序的控制分级结构，可以在模块之间建立有效的通信，并且可以提高通信速度并且/或者能够减少所传输的数据量。

实施例8.根据实施例1至7中任一项所述的外科集线器，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

实施例8可允许监测外科手术，特别是外科集线器的需求或要求、模块的优先级以及系统、模块和/或外科集线器的容量，以便确保与外科手术相关的任务以适当且及时的方式执行，而不会使系统过载或产生不安全的操作状况。

在实施例8中，外科集线器的需求可通过外科集线器需要完成的动作或任务的“检查表”以及与实际完成的动作或任务的比较来评估。类似地，需求可基于外科操作的程序状态来评估；也就是说，需求可根据由集线器识别的当前操作步骤而改变。附加地或另选地，需求可基于所感测或检测的集线器本身的参数来评估，所述参数例如包括操作温度、可用功率、数据带宽或类似的此类参数。

模块的优先级可以关于特定的外科步骤来确定，或者可以关于整个外科手术来确定。模块的相对优先级可以是在外科手术之前已知的，或者可以实时地确定。

在实施例8中，模块或外科集线器的容量可以关于给定参数来测量；例如，模块的容量可涉及其以给定速率或以给定力或功率执行动作的能力。集线器的容量可涉及其能够主动维持的通信信道的总数。一般来讲，容量可涉及总系统数据带宽或功率使用。

实施例9.根据实施例1至8中任一项所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够：

确定与所述模块相关联的通信接口；以及

基于容量、干扰和传送的数据类型来控制所述通信接口。

在实施例9中，通信接口可涉及模块能够彼此通信和/或与外科集线器通信的方式。外科集线器能够确定和设置用于给定模块组的给定通信接口。例如，通信接口可允许模块之间的直接通信，或者可允许仅经由外科集线器的通信，或者可允许这些信道的混合。通信接口可以仅允许两个模块之间的通信，或者可允许一个模块与多个其他模块通信。通信接口可以是串行外围接口(SPI)或者可以是常规的串行或并行协议。

在实施例9中，集线器能够通过评估通信需要多快地在模块之间行进、对于哪些更快的通信可能需要绕过集线器、包含在通信中的数据是否需要由集线器进一步处理、在哪种情况下通信可经由集线器路由和/或通信被引导到哪里(例如，如果它被引导到多个其他模块，则它可以由集线器分派)来选择合适的通信接口以供使用。如果给定模块具有有限的发送通信的能力，则该模块可以指示集线器本身发送这些指令。

如果检测到操作环境具有背景干扰(电、磁、声音或其他)，则可以优选地减少通信的行进时间或距离以减少干扰的影响；因此，可以使用直接的模块到模块通信接口。另选地或除此之外，集线器能够恢复通信的完整性或增强通信的信号强度，使得通信可经由集线器路由。

因此，通过确保考虑到模块的性质、数据和/或周围或干扰装置，实施例9可允许模块之间的改进通信。

实施例10.根据实施例1至9中任一项所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置的配置。

在实施例10中，处理器可被配置为能够使用电子通信(即，去往和来自给定模块、设备或装置的消息)或通过使用相机识别模块、设备或装置来检测连接到集线器或存在于手术室中的模块、设备和/或装置。处理器可检测给定类型或型号的模块、设备或装置，并且还可检测模块、设备或装置的特定配置，例如器械的附接的端部执行器或仓类型。

因此，实施例10可提供对整个系统的更适当的管理，并且可通过识别模块、设备或装置以更自动化的方式这样做。

实施例11.根据实施例10所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够基于所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

在实施例11中，处理器能够限制集线器与模块之间或给定模块之间的通信信道的总数，或者能够减小这些通信信道的带宽。这可以帮助避免使通信信道过载。

这可基于由集线器识别的给定模块的需求来确定。例如，给定的模块、设备或装置可能需要相对低的通信带宽，或者可能仅发送或仅接收消息，因此需要较低的通信带宽。

类似地，如果已知给定模块/设备/装置仅需要接收通信，则可以减少主装置的总数。

如果已知给定模块、设备或装置需要由集线器进一步处理其通信，则这些通信可经由集线器路由；另选地，如果不需要进一步处理，则这些通信可以直接在模块之间发生。

因此，实施例11可提供模块之间的改进通信，以及因此降低的使外科集线器和/或模块过载的风险。此外，通过调整模块、设备或装置的通信协议，可通过更好地管理模块、设备或装置来改善外科结果。

实施例12.根据实施例10或实施例11所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够基于风险/危害数据库识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的配置。

在实施例12中，处理器能够识别给定模块、设备或装置的配置，并且还基于风险/危害数据库确定一组给定模块、设备和/或装置的最佳组合。风险/危害数据库可包括与在第一给定模块/设备/装置和第二模块/设备/装置之间出现的已知兼容性和不兼容性有关的信息。外科集线器能够考虑这些兼容性和不兼容性，以更好地提供模块/设备/装置的最佳组合。可基于所建立的风险/危害来调整通信接口；例如，期望防止模块的特定组合彼此进行双向或单向通信，或者期望经由集线器在特定模块之间路由通信，而不是直接在模块之间通信。

因此，实施例12可通过基于已知的风险/危害数据评估模块、设备和/或装置，从而允许更安全且更有效的模块组合以及模块之间更好的通信，以提供改善的外科结果。

实施例13.一种操作包括处理器的外科集线器的方法，所述方法包括：

确定用于控制与所述外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；

从所述一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或所述外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；

确定要用于控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案，其中，要使用的所述第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：所述输入、所述安全状态水平高于所述第一阈值的确定或所述过载状态水平高于所述第二阈值的确定；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

实施例14.根据实施例13所述的方法，其中，所述输入是与所述第一模块相关联的事件或与所述第一模块相关联的参数。

实施例15.根据实施例13或实施例14所述的方法，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

实施例16.根据实施例15所述的方法，其中，建立所述协作控制方案包括使得所述第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

实施例17.根据实施例15或实施例16所述的方法，其中，建立所述通知控制方案包括使得所述第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的所述事件或所述参数的发生。

实施例18.根据实施例15至17中任一项所述的方法，其中，建立所述对抗控制方案包括使与所述第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务，其中，优先化可基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

实施例19.根据实施例15至18中任一项所述的方法，其中，建立所述分级控制方案包括所述处理器被配置为能够在所述一组模块中的所述第一模块与第二模块之间建立控制分级结构。

实施例20.根据实施例15至19中任一项所述的方法，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

实施例21.根据实施例13至20中任一项所述的方法，所述方法还包括：

确定与所述模块相关联的通信接口；以及

基于容量、干扰和传送的数据类型来控制所述通信接口。

实施例22.根据实施例13至21中任一项所述的方法，所述方法还包括使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置的配置。

实施例23.根据实施例22所述的方法，所述方法还包括基于所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

实施例24.根据实施例22或实施例23所述的方法，所述方法还包括基于风险/危害数据库来识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的配置。

根据实施例13至24所述的方法基本上分别对应于根据实施例1至12所述的外科集线器。因此，上文关于实施例1至12中每一项所提及的附加特征和优点被设想为也分别适用于实施例13至24。

上文所述的实施例13至24中的任一项和/或全部可以体现为计算机实现的方法，包括但不限于由处理器、集成电路、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)等实现的方法。所述实现计算系统可以是硬件装置，或者可以包括被配置为能够作为分布式计算系统来操作的多个硬件装置。所述实现计算机系统可以包括存储器，所述存储器包含用于执行任何和/或所有上述方法的指令。例如，存储器可包含在由计算系统和/或其处理器执行时使得系统或处理器执行实施例13至24中的一项或多项的指令。

上文所述的实施例13至24中的任一项和/或全部可以计算机可读存储介质例如非暂态计算机可读存储介质的形式来体现，计算机可读存储介质包含指令，该指令在由计算机执行时使得所述计算机执行实施例13至24中的一项或多项。上文所述的实施例13至24中的任一项和/或全部可以体现为计算机程序产品。

实施例13至24可以不包括通过外科手术或疗法治疗人体或动物身体的方法，或在人体或动物身体上实施的诊断方法。实施例13至24中的每一项可为不是外科手术、疗法、治疗或诊断方法的方法。例如，实施例13至24中的每一项具有不包括进行外科手术或其任何外科步骤或治疗步骤的实施方案。

下文是形成本公开的一部分的各方面的非详尽列表：

方面1.一种外科系统，所述外科系统包括处理器，所述处理器被配置为能够执行至少以下操作：

确定被配置为能够控制与外科集线器相关联的一组模块的第一控制方案；

从所述一组模块中的一个模块或位于手术室边界内的装置接收输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平或过载状态水平中的至少一者高于其阈值；

基于从所述模块中的一个模块或从所述装置接收到的输入以及所述外科集线器的所述安全状态水平或所述过载状态水平中的一者高于相应阈值的确定，确定被配置为能够控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

方面2.根据方面1所述的外科系统，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

方面3.根据方面2所述的外科系统，其中，被配置为能够建立所述协作控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述一组模块中的第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信的所述处理器，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

方面4.根据方面2所述的外科系统，其中，被配置为能够建立所述通知控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述一组模块中的第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的事件或参数的发生的所述处理器。

方面5.根据方面2所述的外科系统，其中，被配置为能够建立所述对抗控制方案的所述处理器包括被配置为能够使与所述一组模块中的第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务的所述处理器。

方面6.根据方面5所述的外科系统，其中，优先化基于所述模块的重要性、所述第一任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

方面7.根据方面2所述的外科系统，其中，被配置为能够建立所述分级控制方案的所述处理器包括被配置为能够在所述一组模块中的第一模块与所述一组模块中的第二模块之间建立控制分级结构的所述处理器。

方面8.根据方面1所述的外科系统，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块的容量或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

方面9.根据方面1所述的外科系统，其中，所述处理器被配置为能够：

确定与所述模块相关联的通信接口；以及

控制所述通信接口，其中，基于容量、干扰和传送的数据来控制所述通信。

方面10.根据方面1所述的外科系统，其中，所述处理器被配置为能够使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置中的一者的配置。

方面11.根据方面10所述的外科系统，其中，所述处理器被配置为能够基于所述模块、所述设备或所述装置中的所述一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

方面12.根据方面10所述的外科系统，其中，被配置为能够识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的配置的所述处理器包括被配置为能够基于风险/危害数据库识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的配置的所述处理器。

方面13.一种方法，所述方法包括：

确定被配置为能够控制与所述外科集线器相关联的一组模块的第一控制方案；

从所述一组模块中的一个模块或位于手术室边界内的装置接收输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平或过载状态水平中的至少一者高于其阈值；

基于从所述模块中的一个模块或从所述装置接收到的输入以及所述外科集线器的所述安全状态水平或所述过载状态水平中的一者高于相应阈值的确定，确定被配置为能够控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

方面14.根据方面13所述的方法，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

方面15.根据方面13所述的方法，其中，建立所述协作控制方案包括使得所述一组模块中的第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

方面16.根据方面13所述的方法，其中，建立所述通知控制方案包括使得所述一组模块中的第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的事件或参数的发生。

方面17.根据方面13所述的方法，其中，建立所述对抗控制方案包括使与所述一组模块中的第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务。

方面18.根据方面17所述的方法，其中，优先化基于所述模块的重要性、所述第一任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

方面19.根据方面13所述的方法，其中，建立所述分层控制方案包括在所述一组模块中的第一模块与所述一组模块中的第二模块之间建立控制分层结构。

方面20.根据方面13所述的方法，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块的容量或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

Claims (24)

1.一种外科集线器，所述外科集线器包括处理器，所述处理器被配置为能够：

确定用于控制与所述外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；

从所述一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或所述外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；

确定要用于控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案，其中，要使用的所述第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：所述输入、所述安全状态水平高于所述第一阈值的确定或所述过载状态水平高于所述第二阈值的确定；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

2.根据权利要求1所述的外科集线器，其中，所述输入是与所述第一模块相关联的事件或与所述第一模块相关联的参数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的外科集线器，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

4.根据权利要求3所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述协作控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信的所述处理器，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述通知控制方案的所述处理器包括被配置为能够使得所述第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的所述事件或所述参数的发生的所述处理器。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述对抗控制方案的所述处理器包括被配置为能够使与所述第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务的所述处理器，其中，优先化能够基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的外科集线器，其中，被配置为能够建立所述分级控制方案的所述处理器包括被配置为能够在所述一组模块中的所述第一模块与第二模块之间建立控制分级结构的所述处理器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的外科集线器，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够：

确定与所述模块相关联的通信接口；以及

基于容量、干扰和传送的数据类型来控制所述通信接口。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置的配置。

11.根据权利要求10所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够基于所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的外科集线器，其中，所述处理器被配置为能够基于风险/危害数据库来识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所述配置。

13.一种操作包括处理器的外科集线器的方法，所述方法包括：

确定用于控制与所述外科集线器相关联的一组模块之间的交互的第一控制方案；

从所述一组模块中的第一模块或位于手术室边界内的装置获得输入；

确定所述外科集线器的安全状态水平高于第一阈值或所述外科集线器的过载状态水平高于第二阈值中的至少一者；

确定要用于控制与所述外科集线器相关联的所述一组模块的第二控制方案，其中，要使用的所述第二控制方案的确定基于以下中的一者或多者：所述输入、所述安全状态水平高于所述第一阈值的确定或所述过载状态水平高于所述第二阈值的确定；以及

向所述一组模块中的一个或多个模块发送控制程序以建立所述第二控制方案。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述输入是与所述第一模块相关联的事件或与所述第一模块相关联的参数。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，所述第一控制方案或所述第二控制方案是协作控制方案、通知控制方案、对抗控制方案或分级控制方案中的一者。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，建立所述协作控制方案包括使得所述第一模块能够与所述一组模块中的第二模块通信，使得所述第一模块中的状况影响所述第二模块的操作。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，其中，建立所述通知控制方案包括使得所述第一模块能够向所述一组模块中的第二模块通知与所述第一模块的功能之一相关联的所述事件或所述参数的发生。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，建立所述对抗控制方案包括使与所述第一模块相关联的第一任务优先于与所述一组模块中的第二模块相关联的第二任务，其中，优先化能够基于模块的重要性、任务的功能或预定义配置值中的至少一者。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，建立所述分级控制方案包括在所述一组模块中的所述第一模块与第二模块之间建立控制分级结构。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，所述第二控制方案基于所述外科集线器的需求、所述模块的优先级以及所述模块或所述外科集线器的容量中的一者或多者来确定。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，所述方法还包括：

确定与所述模块相关联的通信接口；以及

基于容量、干扰和传送的数据类型来控制所述通信接口。

22.根据权利要求13至21中任一项所述的方法，所述方法还包括使用电子通信或来自手术室(OR)相机的可视化中的一者来识别模块、设备或装置的配置。

23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括基于所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所识别配置来调整通信限制、互连性、主从控制操作、计时或数据传递路径中的一者。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，所述方法还包括基于风险/危害数据库来识别所述模块、所述设备或所述装置中的一者的所述配置。