CN118077015A - 手术室中用于使数据路由到不同网络的装置 - Google Patents

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CN118077015A
CN118077015A CN202280063641.4A CN202280063641A CN118077015A CN 118077015 A CN118077015 A CN 118077015A CN 202280063641 A CN202280063641 A CN 202280063641A CN 118077015 A CN118077015 A CN 118077015A
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F·E·谢尔顿四世
K·菲比格
S·R·亚当斯
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Cilag GmbH International
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    • G16H50/70—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients
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    • A61B1/046—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for infrared imaging
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    • A61B17/07207—Surgical staplers, e.g. containing multiple staples or clamps for applying a row of staples in a single action, e.g. the staples being applied simultaneously the staples being applied sequentially
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    • A61B2017/00398—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like using powered actuators, e.g. stepper motors, solenoids
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    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems
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    • A61B34/25—User interfaces for surgical systems
    • A61B2034/258—User interfaces for surgical systems providing specific settings for specific users
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    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
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    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
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    • A61B2090/365—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body augmented reality, i.e. correlating a live optical image with another image
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
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    • A61B2090/371—Surgical systems with images on a monitor during operation with simultaneous use of two cameras
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    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
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Abstract

本文所述的示例可包括将数据通信引导至外科网络的外科计算装置。该外科计算装置可包括处理器，该处理器被配置为能够确定当前网络所在位置，其中该当前网络所在位置是第一外科网络或第二外科网络中的任一者；识别数据通信会话；确定该数据通信会话的外科数据类型，其中该外科数据类型是第一类型的外科数据或第二类型的外科数据中的任一者，以及在该外科数据类型是该第一类型的外科数据的情况下将该数据通信会话引导到该第一外科网络，或者在该外科数据类型是该第二类型的外科数据的情况下将该数据通信会话引导到该第二外科网络。

Description

手术室中用于使数据路由到不同网络的装置
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，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本申请涉及同时提交的以下专利申请，这些专利申请中的每一者的内容以引用方式并入本文：
●2021年7月23日提交的名称为“METHOD OF SURGICAL SYSTEMPOWERMANAGEMENT,COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGE ANDDISPLAY”的美国专利申请号17/384,274(代理人案卷号END9340USNP1)
●2021年7月23日提交的名称为“MONITORING POWERUTILIZATION AND NEEDSWITHIN SURGICAL SYSTEMS”的美国专利申请号17/384,453(代理人案卷号END9340USNP2)
●2021年7月23日提交的名称为“INTERCOMMUNICATION ANDCOOPERATIVEOPERATION OF SURGICAL DEVICES”的美国专利申请号17/384,455(代理人案卷号END9340USNP3)
背景技术
外科规程通常在医疗设施(诸如例如医院)的外科手术室或手术房中执行。在执行外科规程中利用各种外科装置和系统。在数字和信息时代，由于患者安全性和对保持传统实践的普遍期望，医疗系统和设施通常较慢地实现利用较新和改进的技术的系统或手术。期望改进外科系统内的外科装置的递送和处理。
发明内容
一种与关联于手术室的网络通信的计算装置可包括：处理器，该处理器被配置为能够：确定与计算装置通信的网络的所在位置，其中当前网络的所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；识别数据通信会话，确定数据通信会话的数据类型，其中数据类型是第一数据类型或第二数据类型中的任一者，并且在数据类型是第一数据类型的情况下将数据通信会话引导到第一网络，或者在数据类型是第二数据类型的情况下将数据通信会话引导到第二网络。
一种与关联于手术室的网络通信的计算装置可包括：处理器，该处理器被配置为能够：确定与处理器通信的网络的所在位置，其中网络的所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；识别数据通信会话，确定数据通信会话的数据类型，并且基于网络的所在位置和数据通信会话的数据类型，将数据通信会话引导到第一网络或第二网络。
计算装置可以使得可与外科集线器相关联的计算装置能够检测其在当前和过去网络内的位置并且重建必要的连接和带宽以支持预期的手术需求。计算机装置可检测当前网络的物理位置、网络拓扑和连接性，将来自先前使用的变化与手术和/或具有特定外科专业知识的外科医生进行比较，并且调整其与网络的连接性以便最大化其对数据存储库和外科部件的访问和连接，该数据存储库和外科部件需要支持其所用于的当前手术。这些提供了网络之间的无缝切换，并且确保操作过程和相关数据通信被连续且安全地执行而没有中断。
第一网络可以是主要网络，并且第二网络可以是次要网络。
确定数据是第一数据类型还是第二数据类型可基于第一网络和/或第二网络的连接性调整。
连接性调整可包括时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
当处理器已从第一手术室移动到第二手术室时，处理器可被配置为能够确定网络的所在位置是否不同于与计算装置通信的先前网络的所在位置。
第一网络可存在于第一手术室，并且第二网络可存在于第二手术室。
第一网络和第二网络可按照总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
一种外科系统可包括：外科集线器，该外科集线器包括第一处理器；多个外科模块；第一网络内的多个第一功能，其中该第一网络与第一数据类型相关联；和第二网络内的多个第二功能，其中该第二网络与第二数据类型相关联；其中外科集线器的第一处理器被配置为能够：将多个第一功能中的至少一个功能与多个第二功能中的至少一个功能组合以创建第三网络，其中第三网络连接到外科集线器并且与第三类型的数据相关联；并且其中多个外科模块中的至少一个外科模块的处理器被配置为能够：确定与该多个外科模块中的该至少一个外科模块的处理器通信的当前网络的所在位置，其中当前网络的所在位置是第一网络、第二网络、或第三网络中的任一者；识别数据通信会话，确定数据通信会话的数据类型，其中数据类型是第一数据类型、第二数据类型、或第三数据类型中的任一者，并且在所确定的数据类型是第三数据类型的情况下将数据通信会话引导到第三网络。
外科系统可以使得包括外科集线器和多个外科模块的外科系统能够检测与外科模块所通信的网络的连接性的变化并且重建必要的连接和带宽以支持预期的手术需求。处理器可检测当前网络的物理位置、网络拓扑和连接性，将来自先前使用的变化与手术和/或具有特定外科专业知识的外科医生进行比较，并且调整其与网络的连接性并且建立与新网络的连接性，以便最大化其对数据存储库和外科部件的访问和连接，该数据存储库和外科部件需要支持其所用于的当前程序。这些提供了网络之间的无缝切换，并且确保操作过程和相关数据通信被连续且安全地执行而没有中断。
第一网络可以是主要网络，并且第二网络可以是次要网络。
确定数据类型是否是第三数据类型可基于第三网络的连接性调整。
连接性调整可包括相应网络的时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
第一网络、第二网络、和第三网络可连接到边缘服务器。
边缘服务器可连接到外科云。
处理器可被配置为能够建立虚拟专用连接以确保数据通信会话的安全性。
装置或系统可具有利用虚拟专用连接确保在远程位置与外科集线器或其他外科模块之间交换的数据保持在传输数据所必需的安全级别的作用。
处理器可被配置为能够将数据通信会话的数据传输到处理数据所处的附加网络并且能够接收所处理的数据。
装置或系统可具有利用附加网络资源或网关确保足够带宽的作用。
本文该的示例可包括被配置为能够平衡功率需求的外科功率装置。外科功率装置可包括第一输出功率接口，该第一输出功率接口被配置为能够向具有第一功率预期的第一外科模块供电；第二输出功率接口，该第二输出功率接口被配置为能够向具有第二功率预期的第二外科模块供电；功率分配单元，该功率分配单元被配置为能够接收手术室功率、将该手术室功率的第一部分提供给该第一输出功率接口、以及将该手术室功率的第二部分提供给该第二输出功率接口；和控制器，该控制器与功率分配单元通信。控制器可被配置为能够确定手术室功率的可用量、第一功率预期和第二功率预期；基于该手术室功率的可用量、该第一功率预期和该第二功率预期来确定该第一外科模块和该第二外科模块的功率预算；以及基于功率预算来控制功率分配单元以设置手术室功率的第一部分和手术室功率的第二部分。
本文所述的示例可包括平衡供应到外科系统内的功率分配单元的手术室功率的方法。该方法可以确定与第一外科模块相关联的第一功率预期、与第二外科模块相关联的第二功率预期、以及手术室内的手术室功率的可用量；基于手术室功率的可用量、第一功率预期和第二功率预期来确定第一外科模块和第二外科模块的功率预算；以及基于该功率预算来控制该功率分配单元以设置供应给该功率分配单元的该手术室功率的第一部分和第二部分。手术室功率的第一部分可以被提供给第一输出功率接口，该第一输出功率接口被配置为能够向第一外科模块供电，并且手术室功率的第二部分可以被提供给第二输出功率接口，该第二输出功率接口被配置为能够向第二外科模块供电。
本文所述的示例可包括被配置为能够平衡功率需求的外科系统。外科系统可包括功率设施、外科网络、外科功率单元和通信接口。外科功率单元可包括第一输出功率接口，该第一输出功率接口被配置为能够向具有第一功率预期的第一外科模块供电；第二输出功率接口，该第二输出功率接口被配置为能够向具有第二功率预期的第二外科模块供电；功率分配单元，该功率分配单元被配置为能够从该功率设施接收手术室功率，将该手术室功率的第一部分提供给该第一输出功率接口，并且将该手术室功率的第二部分提供给该第二输出功率接口；以及控制器，该控制器与功率分配单元通信。控制器可确定手术室功率的可用量、第一功率预期和第二功率预期；基于该手术室功率的可用量、该第一功率预期和该第二功率预期来确定该第一外科模块和该第二外科模块的功率预算；以及基于功率预算来控制功率分配单元以设置手术室功率的第一部分和手术室功率的第二部分。通信接口可以与功率设施和外科网络通信。通信接口可以将手术室功率的第一部分和第二部分传送到功率设施和外科网络。
本文所述的任何示例都包括用于在外科系统内使用的外科模块。外科模块可包括第一端口，该第一端口连接到外科集线器；第二端口，该第二端口连接到附加外科模块；和控制器。控制器可被配置为能够接收外科数据；确定外科数据是第一类型的数据还是第二类型的数据；以及指示外科模块在外科数据是第一类型的数据的情况下将外科数据发送到第一端口，或者在外科数据是第二类型的数据的情况下将外科数据发送到第二端口。
在示例中，外科模块可包括第一端口，该第一端口连接到外科集线器；第二端口，该第二端口连接到附加外科模块；和控制器。控制器可被配置为能够接收外科数据；确定外科数据是第一类型的数据还是第二类型的数据；指示外科模块在外科数据是第一类型的数据的情况下将外科数据发送到第一端口，或者在外科数据是第二类型的数据的情况下将外科数据发送到第二端口；排除对第一类型的数据的控制；以及同时控制第二类型的数据。
本文所述的示例可包括提供外科装置的相互通信和协作操作的外科系统。外科系统可包括外科集线器、被配置为能够向外科集线器供电的外科功率系统以及外科模块。外科模块可包括第一端口，该第一端口连接到外科集线器；第二端口，该第二端口连接到附加外科模块；以及控制器。控制器可被配置为能够从外科集线器接收外科数据；确定外科数据是第一类型的数据还是第二类型的数据；以及指示外科模块在外科数据是第一类型的数据的情况下将外科数据发送到第一端口，或者在外科数据是第二类型的数据的情况下将外科数据发送到第二端口。
本文所述的示例可包括将数据通信引导至外科网络的外科计算装置。外科计算装置可包括处理器，该处理器被配置为能够确定当前网络所在位置，其中当前网络所在位置是第一外科网络或第二外科网络中的任一者；识别数据通信会话；确定数据通信会话的外科数据类型，其中外科数据类型是第一类型的外科数据或第二类型的外科数据中的任一者，并且在外科数据类型是第一类型的外科数据的情况下将数据通信会话引导到第一外科网络，或者在外科数据类型是第二类型的外科数据的情况下将数据通信会话引导到第二外科网络。在示例中，外科计算装置可以包括处理器，该处理器被配置为能够确定处理器的当前网络所在位置；并且其中当前网络所在位置是第一外科网络或第二外科网络中的任一者；识别数据通信会话，确定数据通信会话的外科数据类型；以及基于当前网络所在位置和数据通信会话的外科数据类型将数据通信会话引导到第一外科网络或第二外科网络。
本文所述的示例可包括将数据通信引导至外科网络的外科系统。外科系统可包括外科集线器、多个外科模块、第一外科网络内的多个第一功能，其中第一外科网络与第一类型的外科数据相关联；第二外科网络内的多个第二功能，其中该第二外科网络与第二外科数据类型相关联；外科集线器的处理器；以及外科模块中的至少一个外科模块的处理器。外科集线器的处理器可被配置为能够将多个第一功能中的至少一者与多个第二功能中的至少一者组合以创建第三外科网络，其中第三外科网络连接到外科集线器并且与第三类型的外科数据相关联。至少一个外科模块的处理器可被配置为能够确定处理器的当前网络所在位置，其中当前网络所在位置是第一外科网络、第二外科网络、或第三外科网络中的任一者；识别数据通信会话；确定数据通信会话的外科数据类型，其中外科数据类型是第一类型的外科数据、第二类型的外科数据或第三类型的外科数据中的任一者，并且在外科数据类型是第三类型的外科数据的情况下将数据通信会话引导到第三外科网络。
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9A示出了分配和平衡功率的外科系统的示例。
图9B示出了用于分配和平衡功率的示例性流程图。
图10示出了利用补充电池分配和平衡功率的外科系统的示例。
图11示出了利用集成电池模块分配和平衡功率的外科系统的示例。
图12示出了在外科模块和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13示出了将外科模块附接到现有外科模块组的流程图的示例。
图14示出了具有非智能外科模块的外科系统的示例。
图15示出了具有半智能外科模块的外科系统的示例。
图16示出了具有智能外科模块的外科系统的示例。
图17示出了具有SPI通信布局的外科系统的示例。
图18示出了具有模块壳体的外科系统的示例。
图19A至图19B示出了检测电弧的外科系统的示例和流程图。
图20示出了具有多个外科网络的外科系统的示例。
图21示出了基于订阅请求通信访问的示例性外科系统。
图22示出了向代理发布信息的外科系统40850的示例。
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 A SURGICAL PARAMETER BASED ON BIOMARKER MEASUREMENTS”的美国申请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 B 40080。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)边界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边界内。因为外科专用子网络层系统40052和边缘层系统40054位于HIPAA边界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边界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)边界内，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边界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被配置为能够利用HID 20027、20029和20023来协调流向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US2019-0200844 A1(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US 2019-0206569A1(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，以及第一对接底座，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，以及第二对接底座，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德克萨斯器械公司(TexasInstruments)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(一个或多个)接口端口通过系统总线连接到处理器20102。(一个或多个)接口端口包括例如串口、并行端口、游戏端口和USB。(一个或多个)输出装置使用与(一个或多个)输入装置相同类型的端口。因此，例如，USB端口可用于向计算机系统20063提供输入并将信息从计算机系统20063输出到输出装置。提供了输出适配器来说明在其他输出装置中可存在可能需要特殊适配器的一些输出装置，如监测器、显示器、扬声器和打印机。输出适配器以举例的方式可包括但不限于提供输出装置和系统总线之间的连接装置的视频和声卡。应当指出，其他装置或装置诸如(一个或多个)远程计算机的系统可提供输入能力和输出能力两者。
计算机系统20063可使用与一个或多个远程计算机(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。(一个或多个)远程云计算机可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的器具、对等装置或其他公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机系统所述的元件中的许多或全部。为简明起见，仅示出了具有(一个或多个)远程计算机的存储器存储装置。(一个或多个)远程计算机可通过网络接口在逻辑上连接到计算机系统，并且然后经由通信连接物理连接。网络接口可涵盖通信网络诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)。LAN技术可包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术可包括但不限于点对点链路、电路交换网络如综合业务数字网络(ISDN)及其变体、分组交换网络和数字用户管线(DSL)。
在各种示例中，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。在这种情况下，云服务提供方可以是协调位于一个或多个手术室中的装置1a-1n/2a-2m的使用和控制的实体。云计算服务可以基于由智能外科器械、机器人、感测系统和位于手术室中的其他计算机化装置所收集的数据来执行大量计算。集线器硬件使得多个装置、感测系统和/或连接能够连接到与云计算资源和存储装置通信的计算机。
对由装置1a-1n/2a-2m所收集的数据应用云计算机数据处理技术，外科数据网络可提供改善的外科结果，减小的成本和改善的患者满意度。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来观察组织状态以评估在组织密封和切割手术之后密封的组织的渗漏或灌注。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来识别病理学，诸如疾病的效应，使用基于云的计算检查包括用于诊断目的的身体组织样本的图像的数据。这可包括组织和表型的定位和边缘确认。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些使用与成像装置和技术(诸如重叠由多个成像装置捕获的图像)集成的各种传感器来识别身体的解剖结构。由装置1a-1n/2a-2m收集的数据(包括图像数据)可被传输到云计算系统20064或本地计算机系统20063或这两者以用于数据处理和操纵，包括图像处理和操纵。可分析数据以通过确定是否可继续进行进一步治疗(诸如内窥镜式干预、新兴技术、靶向辐射、靶向干预和精确机器人对组织特异性位点和状况的应用来改善外科手术结果。此类数据分析可进一步采用结果分析处理，并且使用标准化方法可提供有益反馈以确认外科治疗和外科医生的行为，或建议修改外科治疗和外科医生的行为。
对由感测系统20069所收集的测量数据应用云计算机数据处理技术，外科数据网络可提供改善的外科结果、改进的恢复结果、减小的成本和改善的患者满意度。感测系统20069中的至少一些感测系统可用于评估对患者进行手术的外科医生或正准备进行外科手术的患者或在外科手术之后恢复的患者的生理状况。基于云的计算系统20064可用于实时监测与外科医生或患者相关联的生物标志物，并且可用于至少基于在外科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者。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4x4x0.85mm封装提供的AS5055芯片。
包括绝对定位系统的跟踪系统20228可包括和/或被编程以实现反馈控制器，诸如PID、状态反馈和自适应控制器。功率源将来自反馈控制器的信号转换为对系统的物理输入：在这种情况下为电压。其他示例包括电压、电流和力的PWM。除了由位置传感器20225所测的位置之外，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(一个或多个)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(一个或多个)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)。
计算系统可以使用冗余通信路径来传送外科成像馈送。例如，外科视频馈送可以经由多个视频流路径来发送以改善馈送的弹性。
本文所述的示例监测功率利用、需求和入口容量以平衡向所耦接的模块的功率分配。外科功率装置可监测来自一个或多个源的入口功率容量。外科功率装置可平衡外科模块的功率预期与手术室功率的可用量，以确定分配到模块中的每个模块的功率量。外科模块的功率预期可以基于所提供的功率需求的预测、特定外科手术的历史使用、或外科系统需求的优先级。外科模块中的每个外科模块的功率预期可导致外科功率装置对外科模块中的每个外科模块的需求进行节流。在示例中，如果允许功率量将高于手术室功率的可用量(例如，阈值手术室功率)，则外科功率装置可以限制到外科模块的功率量。手术室功率的可用量可以是入口功率以及外科功率装置可用的手术室内存储功率的组合。
图9A示出了分配和平衡功率的外科系统40500的示例。外科系统40500可包括外科功率单元40502。外科功率单元40502可包括位置传感器40503和控制器40504。控制器40504可包括处理器40506、存储器40508、功率数据数据存储库40510、通信接口40512、源功率监测模块40514、功率分配控制模块40516和功率通信接口40518。外科功率单元40502可以(例如，也可以)包括功率组合器40520和功率分配单元40522。
通信接口40512可与外科网络40524和功率设施40526通信。功率设施40526可以包括设施功率管理控制器40528和输入功率源40530。输入功率源40530可以向功率组合器40520提供输入功率40532、40534。功率组合器40520可组合输入功率40532、40534以向功率分配单元40522提供主功率传输40536。源功率监测模块40514可监测输入功率40352、40534，功率组合器40520和主功率传输40536。
功率分配单元40522可包括输出功率接口40538、40540和40542。输出功率接口40538、40540可以与外科模块40544、40546接口并向其提供输出功率，并且输出功率接口40542可以与外科集线器40548接口并向其提供输出功率。功率分配控制模块40518可以与功率分配单元40522通信。功率通信接口40518可以与外科模块40544、40546和外科集线器40548通信。外科模块40544、40546可包括任何数量的外科模块，尽管在图9中示出了两个，其中40546标记为“外科模块n”以指示在外科系统40500中可以存在任何数量的外科模块。外科模块40544、40546中的每一者可以具有功率预期。在示例中，功率分配单元40522可被配置为能够接收输入功率40532、40534(例如，手术室功率)。功率分配单元40522可以向输出功率接口40538、40540中的每一者提供手术室功率的部分。
图9B示出了用于分配和平衡功率的示例性流程图41000。在41002处，控制器40504的功率分配控制模块40518可以确定手术室功率的量以及外科模块40544、40546中的每一者的功率预期中的每个功率预期。在41004处，控制器40504的功率分配控制模块40518可以基于在41002处确定的手术室功率的可用量以及外科模块40544、40546中的每一者的功率预期中的每个功率预期来确定外科模块40544、40546中的每一者的功率预算。在41006处，控制器40504的功率分配控制模块40518可以基于在41002处确定的功率预算来控制功率分配单元40522以将手术室功率的部分中的每个部分设置到输出功率接口40538、40540中的每一者。
在示例中，控制器40504的功率分配控制模块40518可以学习外科模块40544、40546中的每一者的外科模块类型中的每个外科模块类型。外科模块类型可以是排烟器、可视化系统、发生器、标头、监测或成像系统、或吹气系统。控制器40504的功率分配控制40518可以基于外科模块类型来设置外科模块40544、40546中的每一者的优先级。基于外科模块40544、40546中的每一者的优先级，可以为外科模块40544、40546中的每一者确定控制器40504的功率分配控制模块40518。在示例中，外科模块40544、40546的优先级可以直接从外科模块40544、40546接收。在示例中，外科模块40544、40546的优先级可以从外科集线器40548接收。输出功率接口40538、40540、40542中的每一者可具有其自身的功率优先级(例如，第一输出功率接口可具有第一功率优先级等)。
图10示出了利用补充电池分配和平衡功率的外科系统40550的示例。外科系统40550可包括外科功率单元40551。外科功率单元40551可包括电池40552、40554、40556，其可用于平衡外科模块40544、40546(在图9中示出)和外科集线器40548(在图9中示出)功率峰值需求。电池40552、40554、40556可以缓冲入口功率40560并且可经由通信线路40562、40564、40566与功率组合器40558通信以增加总功率容量和利用。入口功率40560可包括交流(AC)功率源和/或直流(DC)功率源。电池40552、40554、40556可包括能量的补充电池存储以适应峰值输出。电池40552、40554、40556可以使得外科系统40550能够适应所供应的功率中的短期峰值，而不会使连续电流最大熔断器或断路器过载。电池40552、40554、40556可在没有来自入口功率40560的直接功率的情况下为外科系统40558供电数分钟或数小时。在示例中，电池40552、40554、40556可以被编程为在停机过程时间内或者如果它们感测到手术室处于休眠或低需求条件中则对它们自身进行再充电。
图11示出了利用集成电池模块分配和平衡功率的外科系统40570的示例。外科系统40570可包括外科功率单元40571。外科功率单元40571可包括集成的直通电池模块40572，其经由通信线路40580、40582、40584与电池40574、40576、40578通信，并且经由通信线路40588与功率组合器40586通信。集成的直通电池模块40572可以充当不间断电源、尖峰和贯通过滤器。集成的直通电池模块40572可适应可能超过供应到手术室内的功率组合器的输入功率40590的功率需求或峰值输出需求。
在示例中，外科功率单元40502(如图9所示)可能能够在来自入口功率源40530的输入功率之间切换功率耦接，以平衡功率分配单元40522内的负载。功率分配单元40522可以包括输出功率接口40538、40540、40542，其可以被插入到外科模块40544、40546和外科集线器40548。功率分配单元40522可能能够在外科模块40544、40546和外科集线器40548之间切换和平衡功率。功率分配单元40522可以使用预期算法，该预期算法可以估计外科模块40544、40546和外科集线器40548对于即将到来的手术方面的需求。功率分配单元40522可以按预测峰值输出条件的方式预平衡去往外科模块40544、40546和外科集线器40548的功率。
外科功率单元40502可提供进入外科集线器40548的功率的智能计量，并且可利用附接的外科模块40544、40546来平衡外科模块40544、40546的需求。外科功率单元40502可记录整个手术中以及从一个手术到下一个手术的功率使用以学习功率利用。外科功率单元40502可将功率使用信息存储在功率数据数据存储库40510内。外科功率单元40502可以附接元数据，诸如手术类型、外科医生、并发症或器械利用的元数据，以在某些外科手术期间决定外科模块40544、40546组合的功率分配概况。功率分配概况可以从外科功率单元40502内的功率分配控制模块40516发送到功率分配单元40522。功率分配概况可被重新配置为最小化峰值需求情形中的最大功率使用或总平均功率使用。功率分配概况可以(例如，也可以)用作外科模块40544、40546的热生成的代表，并且可以帮助防止过热。功率使用的累积数据可用于预测使用外科模块40544、40546的不同组合的不同外科手术的峰值使用。累积数据可用于传送降低外科模块40544、40546的功率需求的需求，以预期不同外科模块的即将到来的峰值功率使用。
当外科系统40500接近最大电流条件时，外科功率单元40502可以利用优先级矩阵来通知外科模块40544、40546中的一些以限制它们的功率需求以适应其他更高优先级外科模块40544、40546或任务。在示例中，外科功率单元40502可以对到外科模块40544、40546中的一些的电流进行节流，从而不向受限外科模块40544、40546供应它们可以使用的所有电流。
在示例中，外科模块40544、40546中的一者可以是高级可视化系统，并且外科模块40544、40546中的一者可以是排烟器。高级可视化系统可以将分辨率、处理或多光谱源增加到其使用的正常包络之上。外科功率单元40502可以向外科集线器40548通知其功率需求，并且外科集线器40548可需要或节流到排烟器压缩机或鼓风机马达的功率，以例如为高级可视化系统提供缓冲器。外科集线器40502可以理解，排烟器可以继续以受限功率操作，但是高级可视化系统在没有超过其正常功率容量的能力的情况下可能不能以所需的分辨率运行。
在示例中，手术室内的其他感测系统可以确保节流系统不相对于其他关键系统将其自身的系统优先化。在示例中，外科模块40544、40546中的一者可以是吹气系统。吹气系统可以是节流系统中的一者，以向其他关键系统提供功率。如果在节流模式下，外科集线器40548监测到腹部吹气压力下降到最小可接受条件以下，则节流系统可以被重新优先化以消除该条件并且然后返回到节流或切换到节流另一系统。
在示例中，外科功率单元40502可以限制到外科模块40544、40546中的一些的功率以向其他外科模块40544、40546中的一些提供更多的缓冲器，这可以涉及多个模块和多个限制或许可或不同大小。在不能达到功率平衡的情况下，所有外科模块40544、40546可以自动地或通过向用户指示问题并且请求关于哪些系统在手术期间的哪些时间需要优先级的指导而被节流到不同级别。通过学习用户需求和给定手术的优先级，该指导可用于在将来做出与自动反应相同的决定。
在示例中，外科模块40544、40546中的一些可以在使用之间被供应较少的功率，但是可以不被断电，以便最小化浪涌电流。外科模块40544、40546中的一些可以与功率设施40526不同步地(例如，略微不同步地)排序。外科模块40544、40546中的一些可以汲取超出手术室布线能力的功率。输入功率40532、40534可以与某些模块(例如，非智能模块，诸如排烟模块)的电流一起被节流。输入功率40532、40534可被监测与来自输出功率接口40538、40540和40542的输出功率相关，以使用到链接系统的输出功率来调整发起力控制的阈值。可检测浪涌电流和潜在的阶跃式汲取。在示例中，设备的功率利用的理想化可以基于设备的启动功率特征。可以利用启动电压和电流汲取来识别用于交互式手术室使用的外科系统。功率管理控制可实现超出标准入口布线容量的电流汲取和电压需求。
本文所述的示例可以涉及外科模块之间的相互通信和协作操作。相互通信和协作操作可以基于外科模块之间的物理和通信连接。
图12示出了在外科模块和外科集线器之间具有物理和通信连接的外科系统40600的示例。外科系统40600可包括外科集线器40602和外科模块40604、40606、40608。虽然在图12中示出了三个外科模块，但是外科系统40600可以包括任何数量的外科模块。虽然在图12中示出了一个外科集线器40602，但是外科系统40600可以包括多个外科集线器。外科集线器40602可具有外科模块40604、40606、40608经由第一端口40610累积地耦接以及同时经由第二端口40612直接耦接的容量。外科模块40604、40606、40608的互连性可以使得外科模块40604、40606、40608中的一些能够协作地工作而排除其他外科模块40604、40606、40608中的一些，或者同时从多个外科模块40604、40606、40608接收数据并控制。第一端口40610可包括控制平面40620、数据平面40622和底板40628，其便于外科模块40604、40606、40608中的每一者与外科集线器40602之间的数据通信。第二端口40612可以是将外科模块40604、40606、40608中的每一者与第一端口40610分开地彼此连接的外部有线连接40614、40616、40618。外科集线器40602可包括可与外科模块40604、40606、40608中的每一者接口的输出接口40624。外科模块40604、40606、40608与外科集线器40602之间的连接可以不具有相同的性能级别。在示例中，外科模块40604、40606、40608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，可以存在外科模块40604、40606、40608的菊花链耦接。可以存在基于某些外科模块的关键功能的耦接层级。
在示例中，外科系统40600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。外科模块40604、40606、40608可以是非智能外科模块、半智能外科模块、智能(smart)外科模块和/或智能(intelligent)外科模块，这将在下文进一步详细描述。外科系统40600可提供使得非智能外科模块能够与智能外科模块一起使用的集成监测。集成监测可包括在智能外科模块的激活期间监测非智能外科模块的干扰。这可防止非智能外科模块和智能外科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模块的一部分和智能外科模块同时激活。例如，智能外科模块的超声高级能量部分可以与来自另一个外科模块的单极射频应用结合使用，同时防止智能外科模块的射频部分与单极射频应用同时使用。例如，外科模块40604可以是非智能外科模块，并且外科模块40606可以是智能外科模块。外科模块40604和40606中的每一者可在某些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，外科模块40604、40606可以是发生器和排烟器。发生器可以是阶跃电位输出，以指示增加的气流、激活能量装置以增量排烟器、或在没有其他协作通信的情况下增加/降低速度。
图13示出了将外科模块附接到现有外科模块组的流程图40630的示例。外科模块可以是单极发生器的形式。在40632处，可激活外科模块传感器。在40634处，外科系统可开始查询新附接的外科模块以建立与现有外科模块的通信。外科系统可以是图12中描述的外科系统40600，但也可以是其他外科系统。在40636触，外科系统可确定是否建立通信。如果否，则在40638处，外科系统可确定外科模块是否为非智能的。如果否，则可以在40632处再次激活外科模块传感器。如果是，则在40640处，可由外科模块执行第一算法。在40642处，外科模块可以如由第一算法执行的那样监测输入电压和电流。
如果在40636处建立通信，则在40644处，外科系统可以验证安全性。如果安全性未被验证，则在40636处，外科系统可确定是否再次建立通信。如果安全性被验证，则在40646处，外科系统可以查询外科模块的智能级别。在40648处，外科系统可以确定外科模块是否为智能的。如在40648处为是，则在40650处，可由外科模块执行第二算法。在40652处，外科模块可如由第二算法执行的那样控制并与外科集线器通信。如果在40648处为否，则在40654处，外科系统可确定外科模块是否为智能的。如果在40654处为否，则外科系统可以在40646处再次查询外科模块的级别。如在40654处为是，则在40656处，可由外科模块执行第三算法。在40658处，外科模块可如由第三算法执行的那样完全控制并与外科集线器通信。
图14示出了具有非智能外科模块的外科系统40660的示例。外科系统40660可包括附接到外科模块40664、40666、40668的非智能外科模块40662。非智能外科模块40662可以独立于外科模块40664、40666、40668被供电，具有其自身的功率源40670。非智能模块40662可以具有与外科模块40664、40666、40668进行最少通信的单向数据流40672。
图15示出了具有半智能外科模块的外科系统40680的示例。外科系统40680可包括附接到外科模块40684、40686、40688的半智能外科模块40682。半智能外科模块40682可以包括与外科模块40684、40686、40688的双向通信40690。半智能外科模块40682可监测输入功率。半智能外科模块40682可以具有对其功能的最小命令和控制。
图16示出了具有智能外科模块的外科系统40700的示例。外科系统40700可包括附接到外科模块40704、40706、40708的智能外科模块40702。智能外科模块40702可以包括与外科模块40704、40706、40708的双向通信，这些外科模块可包括双极发生器。智能外科模块40702可以具有对其功能的增强命令和控制。智能外科模块40702可监测其输入和输出。
在示例中，本文所述的外科系统可包括智能外科模块。智能外科模块可以包括多个通信路径。智能外科模块可以具有对其功能的完全命令和控制。
外科系统40600(在图12中示出)可以包括当外科模块40604、40606、40608通过共享总线与外科集线器40602通信时可用的外科集线器端口的配置。每个外科模块40604、40606、40608可具有特定标识。外科模块40604、40606、40608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40600可被设置为主要源/次要源配置。外科集线器40602可以是主要源，并且外科模块40604、40606、40608可以是次要源。外科集线器40602可经由第一端口40610连接到外科模块40604、40606、40608。外科模块40604、40606、40608可经由第二端口40612直接彼此连接。额外电缆40614、40616、40618可以允许数据从外科模块40604、40606、40608传递，并且任选的电缆40626可以允许数据任选地从外科模块40604、40606、40608传递到外科集线器40602。在示例中，数据可以经由第二端口40612传递到外科集线器40602。在示例中，数据可以不经由第二端口40612传递到外科集线器40602。某些功能和数据传输可经由第二端口40612与外科集线器40602隔离。某些功能和数据传输可经由第一端口40610传送到外科集线器40602。在示例中，外科模块40604、40606、40608中的每一者之间的第二端口40612可以是附加的慢速通信端口。在示例中，第二端口40612可包括从外科模块40604、40606、40608到外科集线器40602的辅助数据路径。
图17示出了具有SPI通信布局的外科系统40710的示例。在示例中，外科系统40710可以是两个独立的通信路径。一个通信路径(例如，主要通信路径)可以是外科集线器40714与外科模块40716、40718、40720之间的SPI通信总线40712。次级通信路径40722(例如，次级通信路径)可以是外科模块到外科模块总线。
在示例中，外科模块40716、40718、40720中的至少一者可被设置为单极配置，并且外科模块40716、40718、40720中的至少一者可被配置为能够双极模式。如果外科医生拿起单极装置，则外科集线器40710可以确认该活动并且确保全输入功率可用于以单极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720。外科集线器40710可提醒剩余的外科模块40716、40718、40720，以单极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720可被通电。例如，以单极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720可以是排烟器，并且可以确认该信息并且开始加电进入空闲模式。以双极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720可以确认该信息并且锁定任何激活活动。以单极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720可以从以双极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720接收通电开关已经被按下的信号。作为响应，以双极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720可以向次级通信路径40722的外科模块总线发送高速状态更新，同时向外科集线器40714提醒装置状态改变。外科模块40716、40718、40720可以接收该高速消息并且改变它们的状态。在示例中，如果以单极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720是排烟器模块，则其可以旋转并且开始从该部位抽吸更多烟。如果以双极配置设置的至少一个外科模块40716、40718、40720是高级可视化模块，则其可以增加主光的强度以补偿场中的附加烟。外科集线器40714可以增加到剩余模块40716、40718、40720的输入电压，以补偿由于至少一个外科模块40716、40718、40720以单极配置设置而引起的损耗。在示例中，外科集线器和外科模块之间的其他通信路径可以是USB数据连接、Rs-232专用接口和/或I2C接口。
如图12所示，外科系统40600可以控制外科模块40604、40606、40608之间的相互关系。在示例中，外科模块40604、40606、40608可以连接为允许一些外科模块40604、40606、40608即使在连接时也彼此完全自主运行的对等网络。在示例中，可以存在服务器-总线连接，其中如果外科模块40604、40606、40608被连接，则外科模块40604、40606、40608可以将其控制的一些或全部交给服务器模块。外科模块40604、40606、40608可以作为独立的单独系统与外科集线器40602分开运行，并且如果连接到外科集线器40602，则识别该连接并且将其自主性调整到外科集线器40602的自主性。
在示例中，外科系统40600内的外科模块40604、40606、40608中的每一者可以经由第一端口40610连接到外科集线器40602。外科模块40604、40606、40608中的每一者可以经由第二端口40612彼此连接(例如，每个外科模块可以连接到至少一个附加外科模块)。外科模块40604、40606、40608中的每一者可以具有被配置为能够接收外科数据的控制器(未示出)。外科模块40604、40606、40608中的每一者的控制器可以确定外科数据是第一类型的数据还是第二类型的数据。基于该确定，外科模块40604、40606、40608中的每一者的控制器可以指示外科模块40604、40606、40608中的每一者在外科数据是第一类型的情况下将外科数据发送到第一端口40610并且在外科数据是第二类型的情况下将外科数据发送到第二端口40612。在示例中，第二端口40612可从外科集线器40602中排除。在示例中，第二端口40612可被包括在外科集线器40602中。外科模块40604、40606、40608中的每一者可以是非智能外科模块、半智能外科模块或智能外科模块。外科模块40604、40606、40608中的每一者可以是排烟器、可视化系统、发生器、标头、监测或成像系统、或吹气系统。
图18示出了具有模块壳体的外科系统40730的示例。外科系统40730可包括物理上耦接外科模块40734、40736、40738的模块化壳体40732。模块化壳体40732可以包括堆叠和电连接。每个模块壳体40732可以包括可以堆叠的物理连接机构和电连接机构。在示例中，电连接可以建立到模块壳体40732内的外科模块40734、40736、40738中的每一者的功率和通信。在示例中，电连接可以建立通信而不建立到模块壳体40732内的外科模块40734、40736、40738中的每一者的功率。每个外科模块40734、40736、40738可以具有分开的单独电源插头和连接总线，以创建用于通信的总线架构(未示出)。模块化壳体40732可以包括通信或标头模块，其包括处理能力以管理外科网络或总线格式中的外科模块40734、40736、40738之间的通信。信息可以被传送到外部边缘服务器和/或云。在示例中，外科模块40734、40736、40738中的一者可以是标头模块。标头模块可包括可执行附加处理和算法工作的处理器。标头模块可以包括存储器和/或其他存储模块。模块壳体40732的堆叠可以是竖直或水平连接。模块壳体40732可以具有预定义壳体，该壳体具有用于外科模块40734、40736、40738的设置数量的连接点。不同的模块壳体可以有线或无线地彼此连接，以在不同的手术室内形成虚拟的较大的外科集线器。模块壳体40732可以包括锁定特征，其提醒对该组外科模块40734、40736、40738的可行添加。
外科系统40730可基于外科模块40734、40736、40738或外科集线器40740利用来提供热管理。模块壳体40732的热积聚可用作被监测方面，该被监测方面继而用于改变外科系统40730的热生成或热排出。外科系统40730可包括补充的热交换或风扇系统，其可冷却外科集线器40740和外科模块40734、40736、40738。风扇可以基于所监测的组合的外科模块40734、40736、40738和/或外科集线器40740的热生成来控制。当外科系统40730监测模块壳体40732的主壳体内的热量时，外科集线器40740可指示单独外科模块排热系统增加或减少利用。控制器可以引导对外科模块40734、40736、40738的热生成方面的控制。控制器可以节流或控制正在生成热的方面。外科系统40730可将功率负载切换到外科模块40734、40736、40738以控制加热方面。
来自外科模块40734、40736、40738中的至少一者的监测参数可以用于控制或调整其他外科模块40734、40736、40738中的至少一者。在示例中，外科模块40734、40736、40738中的一者可以是监测或成像系统的视频，并且外科模块40734、40736、40738中的一者可以是排烟器。监测或成像系统的视频可用于确定一个时间与下一个时间之间的可见性问题，这可用于控制排烟器马达速度的增加或降低。电外科手术可能产生被称为外科烟(例如，也被称为烧灼烟、外科羽流、透热疗法羽流、烟羽流或羽流)的副产物。烟雾可从外科切割部位发出，产生强烈的气味，以及降低外科医生的可见性。随着电外科手术已经变得更加普遍，从空气中去除外科烟已经变得重要(例如，越来越重要)。排烟器可具有流体和固体过滤装置以包括颗粒和马达，该颗粒和马达可被操作以提供刚好足够的排出以移除烟羽流而不引起其他问题。排烟器可经由与能量装置的通电的链路而被激活，这可导致与烟羽流的大小不成比例的响应滞后。影响者可以贡献一定量的烟和所产生的烟类型，以包括组织类型、患者生物标志物以及被选择为完成预期任务的装置类型(例如，单极电外科手术、RF电外科手术、超声切割、矢状锯)。
在示例中，外科集线器40740可利用视频监测和/或图像系统来检测组织的类型和患者生物标志物以控制排烟的速度和排烟开启或关闭的持续时间，这可最小化烟积聚。手术室视频系统(未示出)和/或外科集线器40740可以识别哪个能量装置被附接或者外科医生打算使用哪个能量装置来控制排烟以及排烟开启或关闭的持续时间。外科集线器40740可以监测或学习在整个外科手术期间显示给外科医生的可见性，并且基于特定器械的每次使用、组织类型和/或对该手术类型的下一执行动作的了解来调整排烟系统上的参数以最小化对外科医生的阻碍。在示例中，外科模块40734、40736、40738中的一者可以是可视化系统。可视化系统可用作排烟器响应的触发器和/或比例控制。烟羽流的致密度、烟羽流的大小和烟羽流的持续时间都可以与排烟器所需的功率量有关。烟羽流的致密度、烟羽流的大小和烟羽流的持续时间可以通过可视化系统来检测，该可视化系统可以将信息传送到排烟器。排烟器可以基于由可视化系统提供的信息使用适当量的功率来清除和控制烟羽流。可视化系统可以(例如，也可以)检测烟羽的运动方向，作为调整排烟器的控制的手段。
在示例中，外科集线器40740可利用相机来检测微烟羽流和电外科装置的电弧，以验证能量激活位置。在示例中，如果使用单极装置，则可能期望使用最低可能的发生器设置来实现期望的组织治疗处理。高于必要的电压可能是发生电弧的标志。如果外科医生继续要求较高电压，这可能是皮肤/分散垫界面的完整性受损的信号。使用可视化系统来监测电弧可用于控制和/或调整所递送的能量的量。随时间推移监测电弧可用于识别在一段时间内是否需要持续的能量增加。随时间推移监测电弧可用于确定垫/返回路径是否被损害。如果垫/返回路径受损，则可指示用户在施加附加功率之前检查垫。在示例中，可视化系统可以在外科集线器40740调整外科装置的能量级别之前监测单极装置的尖端(例如，作为附加检查)。例如，在外科手术期间，焦痂(例如，因燃烧而死亡的组织)可在尖端上积聚，其中电阻抗增加可导致焦痂的电弧、火花或点燃和燃烧。可视化系统可以监测单极装置的尖端以检测其是否在尖端上具有焦痂积聚。如果它没有积聚在尖端上，则可视化系统可以增加能量级别。如果它确实积聚在尖端上，则可视化系统可能需要用户在允许能量激活之前清洁单极装置。在示例中，可视化系统可以检测电弧颜色。电弧颜色可以确定施加到排烟器的功率的量。在示例中，可视化系统的视觉相机可以监测烧灼部位的释放的蒸汽、烟或气溶胶的羽流。
在示例中，排烟器马达可以基于能量手持件激活而被激活。组织源和切割方法连同所选择的能量装置的类型(例如，超声、RF和单极)可影响使用期间生成的烟。可在外科手术期间使用的能量装置包括单极电外科手术、RF电外科手术和超声，它们各自具有不同的功率出口和最大温度极限。功率水平越高，便可导致越高水平的热扩散和炭化，这可生成不同水平的烟羽流。基于该信息，外科集线器40740可以知道正在使用哪个能量装置并且相应地调整排烟器的功率水平。排烟器马达速度可以基于所确定的功率水平来调整。
图19A至图19B示出了检测电弧的外科系统40750的示例和流程图。外科系统40750可以包括处理器40752和存储器40754。在示例中，处理器40752可以是外科集线器处理器。处理器40752可以包括信号处理器40558、电弧识别电路40760和电弧报警发生器40762。如果处理器40752检测到电弧事件，则它可以调整协作系统40756。流程图40770可以示出外科系统40750的处理器40752如何检测电弧事件并调整协作系统40756。在示例中，协作系统40756可以是排烟器。在40772处，处理器40752可以检测UV光发射。在40774处，处理器40752可以调整表征波长和强度。在40776处，处理器40752可以用参考和背景信号来分析电弧。在40778处，处理器40752可以确定是否存在电弧故障。如果在40778处为否，则处理器40752可返回到在40772处检测UV光发射。如果在40778处为是，则在40780处，处理器40752可以生成电弧故障信号。在40782处，处理器40752调整排烟器以补偿电弧。
本文所述的示例包括可检测其在当前过去的外科网络内的位置的外科集线器。外科集线器可以重新建立必要的连接和带宽以支持外科集线器的预期协议需求。外科集线器可检测其物理位置、网络拓扑和连接性。外科集线器可以将来自先前使用的变化与某些手术和外科医生进行比较，并且然后使用它来调整它与外科网络的连接性，以最大化它对所存储的数据以及它需要支持正在使用的手术的外科部件的访问和连接。连接性调整可涉及到附加网络的连接以及解析它们之间的数据传输需求以建立其从远程位置向用户提供数据所需的总吞吐量。连接性调整可涉及建立虚拟专用连接以确保在远程位置与外科集线器之间交换的数据保持在数据被传输所必需的安全级别。连接性调整可以涉及到外科网络的连接，该外科网络可以获取设施的数据并且然后回到设施。
图20示出了具有多个外科网络的外科系统40800的示例。外科系统40800可以包括第一外科网络40802和第二外科网络40804。虽然在图20中示出了两个外科网络，但是外科系统40800可以包括任何数量的外科网络。在示例中，第一外科网络40802可以是主要外科网络，并且第二外科网络40804可以是次要外科网络。第一外科网络40802和第二外科网络40804可各自连接到边缘服务器40806、40808。第一外科网络40802可包括外科集线器40810和外科模块40812、40814、40816。第二外科网络40804可包括外科模块40818、40820、40822。
外科系统40800内的连接性调整可以基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务和服务可靠性。等待时间参数可以包括传播延迟、分组长度和数据速率、标头处理大小和完整性、排队延迟、以及在被要求轮询地址时作出响应的互连系统的数量。传播延迟可以与互连系统的距离和物理连接有关。排队延迟可以与分组在队列中等待处理的时间有关。数据传输参数可以包括优先级、过滤、加密、路由/负载平衡和数据压缩。过滤可以通过病毒扫描、入侵检测和/或防火墙来实现。
一个外科专业的数据可以不同于其他专业的数据。例如，呼吸外科部门的数字资产可以包括肺部肿瘤，胸腔解剖模型，胸腔成像，以及用于解释、识别和定位胸腔肿瘤的算法，经支气管性成像系统，与它们的手术相关的手术数据等。所有胸外科手术室可能需要访问这些数据，但该设施中的任何其他手术室或部门则不需要。然而，这些数据中的许多是大的，并且对主要网络的即时访问可能需要大量的网络资源。因此，专业和部门可能有次要网络，该次要网络很少通过主要网络互连。将次要网络资产从一个网络位置移动到另一个网络可能会对它们要移动到的网络和它们要从其移动的网络产生影响。
带宽可涉及可被考虑的消息代理处理的最大消息有效载荷大小。较大的有效载荷可以被分割成多个较小的有效载荷，这可能产生更多的时延和计算开销。服务可用性可涉及地理接近度、一天中的时间和使用模式。服务可靠性可以涉及在失败情况下的同步、在失败情况下的交换以及确保消息幂等性。
外科系统40800可监测并提供对第一外科网络40802和第二外科网络40804的监督以及边缘行为和所需调整的标识。外科系统40800监测可以包括监测第一外科网络40802和第二外科网络40804的故障和问题、网络拥塞、直接名称服务器监测、跟踪路由监测、边界门协议监测以及端点监测。第一外科网络40802和第二外科网络40804的监测可包括重新启动或重新引导的定时以建立干净协议以及故障连接或硬件的检测和消除。网络拥塞可以包括用于较低优先级定时和流量整形控制的互连的调度。流量整形控制可以包括智能链接系统和非交互流量发生器。智能链接系统可以包括流量模式的共享以及智能系统可以与外科集线器、其他装置和云互连多少。非交互流量发生器可以包括节流或调整装置的带宽。
外科系统40800可以利用边缘服务器40806、40808来与外科集线器40810交互并且基于手术室的利用和需求来调整第一外科网络40802和第二外科网络40804。边缘服务器40806、40808的利用可以包括负载共享和智能网络应用。负载共享可以包括多个服务器及其利用。负载共享可以平衡无线或有线连接上的流量。负载共享可引入低吞吐量系统，其可使等待数据的系统减慢以通过端口系统的较低速度移动。负载共享可包括可具有三层或更多层分布式协作计算的设施。第一外科网络40802可以由手术室(未示出)内的外科集线器40810组成，这可以允许外科集线器40810监督或监管用户与连接的系统的交互。根据如何布置其他外科网络，相邻手术室中的外科集线器可以共享处理、存储的数据或计划。在示例中，外科系统40810是星形网络布局、部门、手术室病房或楼层可以具有监管不同外科网络之间的通信的交互的本地中央服务器或系统。在示例中，局域网(LAN)可被挂到主设施网络中，该主设施网络可以(例如，也可以)具有主服务器或边缘计算服务器。该层级的每个级别可以帮助分配处理、共享通信带宽或者为其他级别进行处理，以帮助防止处理必须仅由有限的系统完成。如图20所示，智能网络应用可以包括到边缘服务器40806、40808的外科集线器40810的网络拓扑以及到第一外科网络40802和第二外科网络40804中的每一者的每个拓扑的概述。互联网网关上的智能能量配置可以使得互连装置能够从网关自身供电。
外科系统40800可检测网络拓扑并基于外科手术、部门或员工关系来整合或自动调整拓扑。网络拓扑可以包括总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑和混合树拓扑。总线拓扑可以包括到具有外科集线器节点的网络的主要主干(例如，从主干连接的所有外科集线器节点)。环形或双环拓扑可包括以贯通配置互连的外科集线器，其中每个系统可以连接在相邻系统中。网格拓扑可以使网格中的节点(例如，每个节点)连接到网格中的所有节点。星型拓扑可以具有从中央服务器或节点连接的节点(例如，每个节点)。混合树拓扑可以具有经由主拓扑互连的任何数量的网络。在示例中，混合树拓扑可以是具有离开主总线的其他环、衬套和网状拓扑的总线拓扑。
可以监测网络和流的互连。可以物理地检测手术室内的网络的位置和接近度。在示例中，通信参数可以基于连接类型、距外科集线器的距离、障碍物等来调整。WiFi可以具有2.5GHz和5GHz之间的频率。竖直和水平极化天线阵列选择可以向通信单元提供天线的方向性。外科网络的检测或探针位置的登记和位置指示相对于其他外科网络被监测。外科系统40800可以自动检测和监测网络拓扑的整体视图。在示例中，外科系统40800可以创建通过手术室并且在第一外科网络40802和第二外科网络40804之间移动的数据的视图，以便自动调整连接的网络配置，以平衡对互连的需求与通信速度。外科系统40800可以监测和跟踪手术内和手术之间的网络流。
在示例中，外科集线器40810可以通过外科学科连接，这可以使得外科集线器40810能够停留在其自身的网络内以检索和存储手术视频以及与工作人员的交互。外科集线器40810可以在第一外科网络40802之外被检测到，并且虚拟专用网络(VPN)的建立可以将外科集线器40802连接回到第一外科网络40802，即使物理网络没有直接连接到优选网络。如果手术室区域被分成多个部门并且每个部门使用网状网络，则外科集线器40810可以将该部门转换成环形或星形网络配置，并且以外科集线器40810作为接口对第一外科网络40802自主运行。在示例中，物理布线可以由外科集线器40810与外科模块40812、40814、40816、40818、40820、40822之间的无线连接来补充以形成混合网络互连。将本地网络调整到部门同心系统可以帮助最小化混淆并且改善对相关人员和文件的访问。网络利用率可以由安全性、吞吐量和数据类型来定义。关键数据或专用数据可以是安全的(例如，加密的)和/或沿着更安全的网络发送。
在示例中，胸外科医生通常可以在第一手术室中进行外科手术，该第一手术室在离开设施的总线网络的星形网络中，该总线网络在图20中指示为第一外科网络40802。边缘服务器40806、40806可以互连到若干医院的主要外科网络(例如，经由云)。外科医生可能具有需要外科手术但在外科手术中需要CT扫描的患者，因此外科手术可以在永久安装CT扫描器的第二手术室中被调度。第二手术室可以在与胸腔网络不同的楼层上，并且成像手术室可以是可以(例如，也可以)连接到第一外科网络40802的第二外科网络40804的一部分。外科医生可能不仅需要通常需要的高级能量装置，而且发生器可以是第一手术室的第一外科网络40802内的外科模块40812、40814、40816中的一者。在示例中，外科医生可能需要用于成像和治疗的移动机器人。移动机器人可以充当胸外科手术室中的辅助集线器。
外科集线器40810可从第一外科网络40802移动到第二外科网络40804，如40824所示。在示例中，外科集线器40810可以从第一手术室的胸外科楼层内的第一外科网络40802移动到不同物理楼层(未示出)上的高级成像手术室的第二外科网络40804。当接通时，外科集线器40810可以试图确定其位于何处以及其附接到什么网络。如果外科集线器40810确定它是与其正常情况下连接但分离的网络的一部分，则它可以试图建立回到第一外科网络40802的连接。外科集线器40810可以这样做，因为手术计划、模拟、视频和其他数字辅助可以被存储在分布在其他外科集线器(未示出)和将它们全部链接的呼吸外科启动服务器之间的第一外科网络40802中。外科集线器40810可以确定通过设施总线网络的网络流量对于实时流式传输而言过于拥塞并且(例如，仅)对于限制带宽通信是有用的。为了对此进行补偿，外科集线器40810可以既连接到一个或多个无线LAN又经由VPN连接到第一外科网络40802。VPN数据可以在第一外科网络40802和第二外科网络40804之间分配，并且外科集线器40810可以连接到两个网络连接并且可以同时通过两个网络连接发送和接收数据。数据可以被加密并保持与网络流量的其余部分分离，以确保稳定的连接并且数据不被泄露到其他系统。在示例中，如果某些外科模块被检测到，则网络流量可被重新路由以改善吞吐量、时延并最小化分组损耗和错误。这种调整的混合设计可以允许外科集线器更快地共享数据，并且允许机器学习在减少数据时具有预定义的工作场地来操作。
在示例中，外科计算装置可各自具有被配置为能够确定当前网络所在位置的处理器(未示出)，其中主要网络所在位置是第一外科网络40802或第二外科网络40804。外科计算装置可以是外科模块40812、40814、40816、40818、40820、40822或外科集线器40810中的任一者。每个处理器可识别数据通信会话并确定数据通信会话的外科数据类型。外科数据可以是第一类型外科数据或第二类型外科数据中的任一者。基于该确定，在外科数据是第一类型的外科数据的情况下，处理器中的每个处理器可以将数据通信会话引导至第一外科网络40802，或者在外科数据是第二类型的外科数据的情况下，处理器中的每个处理器可以将数据通信会话引导至第二外科网络40804。
确定手术是第一类型的外科数据还是第二类型的外科数据可以基于第一外科网络40802和第二外科网络40804的连接性调整。在示例中，连接性调整可基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性。在示例中，第一外科网络40802可以是主要外科网络，并且第二外科网络40804可以是次要外科网络。第一外科网络40802和第二外科网络40804中的每一者可以连接到边缘服务器40806、40808。边缘服务器40806、40808可以连接到外科云(未示出)。在示例中，第一外科网络40802和第二网络40804可以总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
在示例中，外科计算装置的处理器中的每个处理器可以从第一手术室移动到第二手术室。处理器中的每个处理器可被配置为能够确定当前网络所在位置不同于先前网络所在位置。第一外科网络40802可存在于第一手术室，并且第二外科网络40804可存在于第二手术室。
在示例中，外科集线器40810可以具有处理器(未示出)，该处理器被配置为能够将多个第一功能中的至少一者与多个第二功能中的至少一者组合以创建第三外科网络(未示出)。第三外科网络可连接到外科集线器40810。外科计算装置的处理器中的每个处理器可以确定处理器的当前网络所在位置。当前网络所在位置可以是第一外科网络40802、第二外科网络40804或第三外科网络(未示出)中的任一者。外科计算装置可以是外科模块40812、40814、40816、40818、40820、40822或外科集线器40810中的任一者。每个处理器可识别数据通信会话并确定数据通信会话的外科数据类型。外科数据可以是第一类型的外科数据、第二类型的外科数据或第三类型的外科数据中的任何一者。基于该确定，在外科数据是第三类型的外科数据的情况下，处理器中的每个处理器可以将数据通信会话引导至第三外科网络。外科数据是否为第三类型的外科数据的确定可以基于第三外科网络的连接性调整。连接性调整可基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性。多个第一功能和多个第二功能可以(例如，也可以)基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性来创建第三外科网络。
图21示出了基于订阅请求通信访问的示例性外科系统40830。通信访问的基于订阅的请求访问可包括访问的优先级、对单独系统或致动器的可缩放访问、对单独系统或致动器的可缩放访问、异步方法或过程控制描述。输入模块40832可以发布关于预处理主题40834的消息。处理模块40836可以不订阅预处理主题40834来接收由输入模块40832发布的所有消息。处理模块40836可以充当处理关于后处理主题40838的消息的发布者。输出模块40840可以订阅该主题。输入模块40832可以发布关于私人聊天或公共聊天的消息。私人聊天可以是开放的临时主题。公共聊天可以是标准订阅者或发布者框架。
单独系统或致动器的可缩放访问可包括静态缩放和动态缩放。静态缩放可具有用于每个订阅者的输入线路。动态缩放可以基于当前订阅者流量来分配线路。异步方法可提供基于订阅的方法的优点，因为事件可能不必在特定时间发生和/或事情不在同一时钟或时间帧下运行。发布者可以自行决定向代理发布。然后，订阅者可以允许在最适合于该订阅者的时间查看或看到主题。这可能发生在计算较低的时段或在空闲周期期间，这可以在系统不必遵循相同的时钟序列时允许更大的灵活性。过程控制描述可以包括发布者、订阅者和代理。发布者可以是信息或消息的供应者。订阅者可以是信息的消费者。代理可以将发布信息的装置与订阅该信息的其他装置之间的通信解耦。
图22示出了向代理发布信息的外科系统40850的示例。外科系统40850可以包括发布者40852。发布者40852可以经由输入信道40854向代理40856输入信息。代理40856可以经由输出信道40856向订阅者40860、40862、40864输出信息。在示例中，在播客中，发布者40852(例如，内容创建者)可以将播客的最新版本上传(例如，发布)到“google播客”(例如，代理40856)。跟随或订阅播客的用户(例如，订阅者40860、40862、40864)可以被提醒新内容可用。订阅者40860、40862、40864然后可以去往“google播客”并观看或收听内容。在示例中，外科集线器可以将手术室边界内的更新列表或装置发布到代理区域。代理40856可以发送手术室(例如，所有手术室)中已经订阅了主题或信道的连接装置。装置可以在空闲时段期间拉取信息，并且每个装置可以知道手术室中的其他装置。
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1.一种与关联于手术室的网络通信的计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定与所述计算装置通信的所述网络的所在位置，其中，当前网络的所述所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，其中，所述数据类型是第一数据类型或第二数据类型中的任一者，以及
在所述数据类型是所述第一数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第一网络，或者在所述数据类型是所述第二数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第二网络。
实施例2.一种与关联于手术室的网络通信的计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定与所述处理器通信的所述网络的所在位置，其中，所述网络的所述所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，以及
基于所述网络的所述所在位置和所述数据通信会话的所述数据类型，将所述数据通信会话引导到所述第一网络或所述第二网络。
实施例1和2可以使得可与外科集线器相关联的计算装置能够检测其在当前和过去网络内的位置并且重建必要的连接和带宽以支持预期的手术需求。计算机装置可检测当前网络的物理位置、网络拓扑和连接性，将来自先前使用的变化与手术和/或具有特定外科专业知识的外科医生进行比较，并且调整其与网络的连接性以便最大化其对数据存储库和外科部件的访问和连接，所述数据存储库和外科部件需要支持其所用于的当前手术。这些提供了网络之间的无缝切换，并且确保操作过程和相关数据通信被连续且安全地执行而没有中断。
实施例3.根据实施例1或实施例2所述的计算装置，其中，所述第一网络是主要网络，并且所述第二网络是次要网络。
实施例4.根据实施例1至3中任一项所述的计算装置，其中，确定所述数据是所述第一数据类型还是所述第二数据类型是基于所述第一网络和/或所述第二网络的连接性调整。
实施例5.根据实施例4所述的计算装置，其中，所述连接性调整包括时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
实施例6.根据实施例1至5中任一项所述的计算装置，其中，当所述处理器已从第一手术室移动到第二手术室时，所述处理器被配置为能够确定所述网络的所述所在位置是否不同于与所述计算装置通信的先前网络的所在位置。
实施例7.根据实施例6所述的计算装置，其中，所述第一网络存在于所述第一手术室，并且所述第二网络存在于所述第二手术室。
实施例8.根据实施例1至7中任一项所述的计算装置，其中，所述第一网络和所述第二网络按照总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
实施例9.一种外科系统，包括：
外科集线器，所述外科集线器包括第一处理器；
多个外科模块；
第一网络内的多个第一功能，其中，所述第一网络与第一数据类型相关联；和
第二网络内的多个第二功能，其中，所述第二网络与第二数据类型相关联；
其中，所述外科集线器的所述第一处理器被配置为能够：
将所述多个第一功能中的至少一个功能与所述多个第二功能中的至少一个功能组合以创建第三网络，其中，所述第三网络连接到所述外科集线器并且与第三类型的数据相关联；并且
其中，所述多个外科模块中的至少一个外科模块的处理器被配置为能够：
确定与所述多个外科模块中的所述至少一个外科模块的所述处理器通信的当前网络的所在位置，其中，所述当前网络的所述所在位置是所述第一网络、所述第二网络、或所述第三网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，其中，所述数据类型是第一数据类型、第二数据类型、或第三数据类型中的任一者，以及在所确定的数据类型是所述第三数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第三网络。
实施例9可以使得包括外科集线器和多个外科模块的外科系统能够检测与外科模块所通信的网络的连接性的变化并且重建必要的连接和带宽以支持预期的手术需求。处理器可检测当前网络的物理位置、网络拓扑和连接性，将来自先前使用的变化与手术和/或具有特定外科专业知识的外科医生进行比较，并且调整其与网络的连接性并且建立与新网络的连接性，以便最大化其对数据存储库和外科部件的访问和连接，所述数据存储库和外科部件需要支持其所用于的当前程序。这些提供了网络之间的无缝切换，并且确保操作过程和相关数据通信被连续且安全地执行而没有中断。
实施例10.根据实施例9所述的外科系统，其中，所述第一网络是主要网络，并且所述第二网络是次要网络。
实施例11.根据实施例9或实施例10所述的外科系统，其中，确定所述数据类型是否是所述第三数据类型是基于所述第三网络的连接性调整。
实施例12.根据实施例11所述的外科系统，其中，所述连接性调整包括相应网络的时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
实施例13.根据实施例8至12中任一项所述的外科系统，其中，所述第一网络、所述第二网络、和所述第三网络连接到边缘服务器。
实施例14.根据实施例13所述的外科系统，其中，所述边缘服务器连接到外科云。
实施例15.根据实施例1至14中任一项所述的计算装置或外科系统，其中，所述处理器被配置为能够建立虚拟专用连接以确保所述数据通信会话的安全性。
实施例15可具有利用虚拟专用连接确保在远程位置与外科集线器或其他外科模块之间交换的数据保持在传输数据所必需的安全级别的作用。
实施例16.根据实施例1至15中任一项所述的计算装置或外科系统，其中，所述处理器被配置为能够将所述数据通信会话的数据传输到处理所述数据的附加网络并且能够接收所处理的数据。
实施例16可具有利用附加网络资源或网关确保足够带宽的作用。
下文是形成本公开的一部分的各方面的非详尽列表：
方面1.一种外科计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定当前网络所在位置，其中，所述当前网络所在位置是第一外科网络或第二外科网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的外科数据类型，其中，所述外科数据类型是第一外科数据类型或第二外科数据类型中的任一者；以及
在所述外科数据类型是所述第一外科数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第一外科网络，或者在所述外科数据类型是所述第二外科数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第二外科网络。
方面2.根据方面1所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络是主要外科网络，并且所述第二网络是次要外科网络。
方面3.根据方面1所述的外科计算装置，其中，确定所述外科数据类型是所述第一外科数据类型还是所述第二外科数据类型是基于所述第一外科网络和所述第二外科网络的连接性调整。
方面4.根据方面3所述的外科计算装置，其中，所述连接性调整基于以下中的至少一者：时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性。
方面5.根据方面1所述的外科计算装置，其中，当所述处理器已从第一手术室移动到第二手术室时，所述处理器被配置为能够确定所述当前网络所在位置不同于先前网络所在位置。
方面6.根据方面5所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络存在于所述第一手术室，并且所述第二外科网络存在于所述第二手术室。
方面7.根据方面1所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络和所述第二网络以总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
方面8.一种外科计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定所述处理器的当前网络所在位置，其中，所述当前网络所在位置是第一外科网络或第二外科网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的外科数据类型，以及
基于所述当前网络所在位置和所述数据通信会话的所述外科数据类型，将所述数据通信会话引导到所述第一外科网络或所述第二外科网络。
方面9.根据方面8所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络是主要外科网络，并且所述第二网络是次要外科网络。
方面10.根据方面8所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络和所述第二网络以总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
方面11.根据方面8所述的外科计算装置，其中，确定所述外科数据类型是基于所述第一外科网络和所述第二外科网络的连接性调整。
方面12.根据方面11所述的外科计算装置，其中，所述连接性调整基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性。
方面13.根据方面8所述的外科计算装置，其中，当所述处理器已从第一手术室移动到第二手术室时，所述处理器被配置为能够确定所述当前网络所在位置不同于先前网络所在位置。
方面14.根据方面13所述的外科计算装置，其中，所述第一外科网络存在于所述第一手术室，并且所述第二外科网络存在于所述第二手术室。
方面15.一种外科系统，包括：
外科集线器；
多个外科模块；
第一外科网络内的多个第一功能，其中，所述第一外科网络与第一外科数据类型相关联；
第二外科网络内的多个第二功能，其中，所述第二外科网络与第二外科数据类型相关联；和
所述外科集线器的处理器，所述处理器被配置为能够：
将所述多个第一功能中的至少一个功能与所述多个第二功能中的至少一个功能组合以创建第三外科网络，其中，所述第三外科网络连接到所述外科集线器并且与第三外科数据类型相关联；并且
所述多个外科模块中的至少一个外科模块的处理器被配置为能够：
确定所述处理器的当前网络所在位置，其中，所述当前网络所在位置是所述第一外科网络、所述第二外科网络或所述第三外科网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的外科数据类型，其中，所述外科数据类型是第一外科数据类型、第二外科数据类型、或第三外科数据类型中的任一者，以及
在所述外科数据类型是所述第三外科数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第三外科网络。
方面16.根据方面15所述的外科系统，其中，所述第一外科网络是主要外科网络，并且所述第二网络是次要外科网络。
方面17.根据方面15所述的外科系统，其中，确定所述外科数据是否是所述第三外科数据类型是基于所述第三外科网络的连接性调整。
方面18.根据方面17所述的外科系统，其中，所述连接性调整基于时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性。
方面19.根据方面15所述的外科系统，其中，所述第一外科网络、所述第二外科网络、和所述第三外科网络连接到边缘服务器。
方面20.根据方面19所述的外科系统，其中，所述边缘服务器连接到外科云。

Claims (16)

1.一种与关联于手术室的网络通信的计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定与所述计算装置通信的所述网络的所在位置，其中，当前网络的所述所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，其中，所述数据类型是第一数据类型或第二数据类型中的任一者，以及
在所述数据类型是所述第一数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第一网络，或者在所述数据类型是所述第二数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第二网络。
2.一种与关联于手术室的网络通信的计算装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为能够：
确定与所述处理器通信的所述网络的所在位置，其中，所述网络的所述所在位置是第一网络或第二网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，以及
基于所述网络的所述所在位置和所述数据通信会话的所述数据类型，将所述数据通信会话引导到所述第一网络或所述第二网络。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的计算装置，其中，所述第一网络是主要网络，并且所述第二网络是次要网络。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算装置，其中，确定所述数据是所述第一数据类型还是所述第二数据类型是基于所述第一网络和/或所述第二网络的连接性调整。
5.根据权利要求4所述的计算装置，其中，所述连接性调整包括时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的计算装置，其中，当所述处理器已从第一手术室移动到第二手术室时，所述处理器被配置为能够确定所述网络的所述所在位置是否不同于与所述计算装置通信的先前网络的所在位置。
7.根据权利要求6所述的计算装置，其中，所述第一网络存在于所述第一手术室，并且所述第二网络存在于所述第二手术室。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的计算装置，其中，所述第一网络和所述第二网络按照总线拓扑、环形或双环拓扑、网状拓扑、星形拓扑、或混合树拓扑来配置。
9.一种外科系统，包括：
外科集线器，所述外科集线器包括第一处理器；
多个外科模块；
第一网络内的多个第一功能，其中，所述第一网络与第一数据类型相关联；和
第二网络内的多个第二功能，其中，所述第二网络与第二数据类型相关联；
其中，所述外科集线器的所述第一处理器被配置为能够：
将所述多个第一功能中的至少一个功能与所述多个第二功能中的至少一个功能组合以创建第三网络，其中，所述第三网络连接到所述外科集线器并且与第三类型的数据相关联；并且
其中，所述多个外科模块中的至少一个外科模块的处理器被配置为能够：
确定与所述多个外科模块中的所述至少一个外科模块的所述处理器通信的当前网络的所在位置，其中，所述当前网络的所述所在位置是所述第一网络、所述第二网络、或所述第三网络中的任一者；
识别数据通信会话；
确定所述数据通信会话的数据类型，其中，所述数据类型是第一数据类型、第二数据类型、或第三数据类型中的任一者，以及
在所确定的数据类型是所述第三数据类型的情况下将所述数据通信会话引导到所述第三网络。
10.根据权利要求9所述的外科系统，其中，所述第一网络是主要网络，并且所述第二网络是次要网络。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的外科系统，其中，确定所述数据类型是否是所述第三数据类型是基于所述第三网络的连接性调整。
12.根据权利要求11所述的外科系统，其中，所述连接性调整包括相应网络的时延、数据传输参数、带宽、消息处理、可用服务、或服务可靠性中的一者或多者的调整。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的外科系统，其中，所述第一网络、所述第二网络、和所述第三网络连接到边缘服务器。
14.根据权利要求13所述的外科系统，其中，所述边缘服务器连接到外科云。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的计算装置或外科系统，其中，所述处理器被配置为能够建立虚拟专用连接以确保所述数据通信会话的安全性。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的计算装置或外科系统，其中，所述处理器被配置为能够将所述数据通信会话的数据传输到处理所述数据的附加网络并且能够接收所处理的数据。
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