CN117136415A - 外科传感器数据流的协同处理 - Google Patents
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Abstract
可基于外科手术的变化的外科数据处理要求来触发外科数据处理修改命令。并且该外科数据处理修改命令可指导处理中的变化，诸如输出频率、输出分辨率、处理资源利用、操作数据变换等。本文所公开的外科数据处理修改命令和系统可用于实施用于外科感测的多种处理策略，包括手术特定负载平衡和传感器优先化。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及同时提交的以下专利申请，这些专利申请中的每一者的内容以引用方式并入本文：
·名称为“METHOD OF ADJUSTING A SURGICAL PARAMETER BASED ON BIOMARKERMEASUREMENTS”的美国专利申请，代理人案卷END9290USNP1号。
背景技术
现代外科环境可包括感测和/或监测患者外科手术各方面的系统(例如，感测系统)。这些系统可例如捕获外科相关信息，诸如生物标志物、外科工具参数等。
这些感测系统可在一定程度上独立操作。例如，外科环境可包括许多独立的感测系统，每个感测系统提供相应的独立数据流。
收集和/或使用许多独立数据流的技术任务是一项艰巨的任务。数据流的独立性质可能会使它们的集成和/或组合使用变得复杂化。数据量和处理量可能会使外科环境中的系统不堪重负。诸如此类的问题可能会妨碍医疗保健专业人员正确查看、解释并最终根据这些外科相关信息采取行动的能力。
发明内容
根据本发明的实施方案，提供了一种用于在外科手术期间处理外科数据的装置。该装置包括存储器和处理器。处理器可被配置成能够从存储器检索第一外科数据处理方案。处理器还可被配置成能够根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道。处理器还可被配置成能够经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令。处理器还可被配置成能够根据外科数据处理修改命令将第二外科数据处理方案保存到存储器。第二外科数据处理方案可不同于第一外科数据处理方案。处理器还可被配置成能够根据第二外科数据处理方案对传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到传感器数据信道。第二处理可不同于第一处理。
该装置允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
根据本发明的实施方案，提供了一种用于在系统中在外科手术期间处理外科数据的方法。该方法可包括在系统的第二装置处根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道。该方法还可包括在系统的第一装置处发送外科数据处理修改命令。该方法还可包括在系统的第二装置处经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令。该方法还可包括在系统的第二装置处根据第二外科数据处理方案对传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到传感器数据信道。第二外科数据处理方案可基于外科数据处理修改命令并且可不同于第一外科数据处理方案。
该方法允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
根据本发明的实施方案，提供了一种用于在外科手术期间处理外科数据的系统。该系统可包括第一装置，该第一装置被配置成能够发送外科数据处理修改命令。该系统还可包括第二装置，该第二装置被配置成能够根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道。第二装置可被配置成能够经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令。第二装置可被配置成能够根据第二外科数据处理方案对传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到传感器数据信道。第二外科数据处理方案可基于外科数据处理修改命令并且可不同于第一外科数据处理方案。
该系统允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
根据本发明的实施方案，提供了一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统。该系统可包括第一外科系统部件，该第一外科系统部件被配置成能够接收外科传感器数据流。第一外科系统部件还可被配置成能够将第一操作和第二处理操作应用于外科传感器数据流的第一部分。第一外科系统部件还可被配置成能够基于接收到外科数据处理修改命令，将第一处理操作而非第二处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。该系统还可包括第二外科系统部件，该第二外科系统部件被配置成能够从第一外科系统部件接收外科传感器数据流。第二外科系统部件还可被配置成能够将第三操作而非第二处理操作应用于外科传感器数据流的第一部分。第二外科系统部件还可被配置成能够将第三处理操作和第二处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。
该系统允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
根据本发明的实施方案，提供了一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统。该系统可包括第一外科系统部件，该第一外科系统部件被配置成能够接收外科传感器数据流。第一外科系统部件还可被配置成能够将处理操作应用于外科传感器数据流的第一部分。第一外科系统部件还可被配置成能够接收外科数据处理修改命令。第一外科系统部件还可被配置成能够基于外科数据处理修改命令不将处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。该系统还可包括第二外科系统部件，该第二外科系统部件被配置成能够从第一外科系统部件接收外科传感器数据流。第二外科系统部件还可被配置成能够不将处理操作应用于外科传感器数据流的第一部分。第二外科系统部件还可被配置成能够将处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。
该系统允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
一种装置可用于处理外科数据。例如，该装置可用于在外科手术期间处理外科数据。该装置可包括存储器和处理器。处理器可被配置成能够从存储器检索第一外科数据处理方案。处理器可被配置成能够根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理。处理器可被配置成能够将结果输出到传感器数据信道。
处理器可被配置成能够经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令。并且处理器可根据外科数据处理修改命令将第二外科数据处理方案保存到存储器。第二外科数据处理方案可不同于第一外科数据处理方案。
处理器可被配置成能够根据第二外科数据处理方案执对传入传感器数据的第二部分执行第二处理。第二处理可不同于第一处理。处理器可被配置成能够将结果输出到传感器数据信道。
可基于外科手术的变化的外科数据处理要求来触发外科数据处理修改命令。并且外科数据处理修改命令可指导处理中的变化，诸如输出频率、输出分辨率、处理资源利用、操作数据变换等。本文所公开的外科数据处理修改命令和系统可用于实施用于外科感测的多种处理策略，包括手术特定负载平衡和传感器优先化。
附图说明
图1A是计算机实现的患者和外科医生监测系统的框图。
图1B是计算机实现的患者和外科医生监测系统的另一框图。
图2A示出了外科手术室中的外科医生监测系统的示例。
图2B示出了患者监测系统(例如，受控患者监测系统)的示例。
图2C示出了患者监测系统(例如，非受控患者监测系统)的示例。
图3示出了与各种系统配对的示例性外科集线器。
图4示出了具有一组通信外科集线器的外科数据网络，该组通信外科集线器被配置成能够与一组感测系统、环境感测系统、一组装置等连接。
图5示出了可以是外科医生监测系统的一部分的示例性计算机实现的交互式外科系统。
图6A示出了包括耦接到模块化控制塔的多个模块的外科集线器。
图6B示出了受控患者监测系统的示例。
图6C示出了非受控患者监测系统的示例。
图7A示出了外科器械或工具的控制系统的逻辑图。
图7B示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图7C示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图7D示出了具有传感器单元和数据处理和通信单元的示例性感测系统。
图8示出了指示基于外科医生生物标志物水平调整外科装置的操作参数的例示性外科手术的示例性时间线。
图9是计算机实现的交互式外科医生/患者监测系统的框图。
图10示出了示例性外科系统，该示例性外科系统包括具有控制器和马达的柄部、可释放地耦接到柄部的适配器和可释放地耦接到适配器的加载单元。
图11A-11D示出了可用于监测外科医生生物标志物或患者生物标志物的感测系统的示例。
图12是患者监测系统或外科医生监测系统的框图。
图13是用于在外科手术期间处理外科数据的示例性方法的流程图。
图14是示例性传感器数据处理系统的框图。
图15A-C是示例性消息传递图，分别图示了外科传感器系统处的处理修改、外科传感器数据处理装置处的处理修改以及外科传感器系统和外科传感器数据处理装置两者处的处理修改。
图16是示例性外科数据处理方案的框图。
图17是示例性传感器处理协调器的框图。
具体实施方式
图1A是计算机实现的患者和外科医生监测系统20000的框图。患者和外科医生监测系统20000可包括一个或多个外科医生监测系统20002和一个或多个患者监测系统(例如，一个或多个受控患者监测系统20003和一个或多个非受控患者监测系统20004)。每个外科医生监测系统20002可包括计算机实现的交互式外科系统。每个外科医生监测系统20002可包括以下各项中的至少一项：与云计算系统20008通信的外科集线器20006，例如，如图2A所述。患者监测系统中的每个患者监测系统可包括以下各项中的至少一项：例如，与计算系统20008通信的外科集线器20006或计算装置20016，如图2B和图2C进一步所述。云计算系统20008可包括至少一个远程云服务器20009和至少一个远程云存储单元20010。外科医生监测系统20002、受控患者监测系统20003或非受控患者监测系统20004中的每一者可包括可穿戴感测系统20011、环境感测系统20015、机器人系统20013、一个或多个智能器械20014、人机界面系统20012等。人机界面系统在本文中也称为人机界面装置。可穿戴感测系统20011可包括一个或多个外科医生感测系统和/或一个或多个患者感测系统。环境感测系统20015可包括例如用于测量一个或多个环境属性的一个或多个装置，例如，如图2A进一步所述。机器人系统20013(与图2A中的20034相同)可包括用于执行外科手术的多个装置，例如，如图2A进一步所述。
外科集线器20006可以与显示来自腹腔镜的图像和来自一个或多个其他智能装置以及一个或多个感测系统20011的信息的多个装置中的一个装置进行协作交互。外科集线器20006可以与一个或多个感测系统20011、一个或多个智能装置以及多个显示器交互。外科集线器20006可被配置成能够从一个或多个感测系统20011收集测量数据并且向该一个或多个感测系统20011发送通知或控制消息。外科集线器20006可以向人机界面系统20012发送包括通知信息的信息和/或从该人机界面系统接收包括通知信息的信息。人机界面系统20012可包括一个或多个人机界面装置(HID)。外科集线器20006可以发送和/或接收通知信息或控制信息，以转换成至与外科集线器通信的各种装置的音频、显示和/或控制信息。
图1B是感测系统20001、生物标志物20005和生理系统20007之间的示例性关系的框图。该关系可用于计算机实现的患者和外科医生监测系统20000以及本文所公开的系统、装置和方法中。例如，感测系统20001可包括可穿戴感测系统20011(其可包括一个或多个外科医生感测系统以及一个或多个患者感测系统)以及环境感测系统20015，如图1A所述。该一个或多个感测系统20001可以测量与各种生物标志物20005相关的数据。该一个或多个感测系统20001可以使用一个或多个传感器例如光传感器(例如，光电二极管、光敏电阻器)、机械传感器(例如，运动传感器)、声学传感器、电传感器、电化学传感器、热电传感器、红外线传感器等来测量生物标志物20005。该一个或多个传感器可以使用以下感测技术中的一种或多种来测量如本文所述的生物标志物20005：光电容积脉搏波描记法、心电描记术、脑电描记术、比色法、阻抗描记术、电位测定法、电流测定法等。
由该一个或多个感测系统20001测量的生物标志物20005可包括但不限于睡眠、核心体温、最大摄氧量、身体活动、酒精消耗、呼吸率、氧饱和度、血压、血糖、心率变异性、血酸碱度、水合状态、心率、皮肤电导、末梢温度、组织灌注压、咳嗽和打喷嚏、胃肠动力、胃肠道成像、呼吸道细菌、水肿、精神因素、汗液、循环肿瘤细胞、自主神经张力、昼夜节律和/或月经周期。
生物标志物20005可以涉及生理系统20007，其可包括但不限于行为和心理学、心血管系统、肾脏系统、皮肤系统、神经系统、胃肠系统、呼吸系统、内分泌系统、免疫系统、肿瘤、肌肉骨骼系统和/或生殖系统。来自生物标志物的信息可由例如计算机实现的患者和外科医生监测系统20000确定和/或使用。来自生物标志物的信息可以由计算机实现的患者和外科医生监测系统20000确定和/或使用，以例如改善所述系统和/或改善患者结局。
图2A示出了外科手术室中的外科医生监测系统20002的示例。如图2A所示，患者由一个或多个医护专业人员(HCP)进行手术。HCP由HCP佩戴的一个或多个外科医生感测系统20020监测。HCP和HCP周围的环境还可以由一个或多个环境感测系统监测，这些环境感测系统包括例如可以部署在手术室中的一组相机20021、一组麦克风20022和其他传感器等。外科医生感测系统20020和环境感测系统可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又可以与云计算系统20008的一个或多个云服务器20009通信，如图1所示。环境感测系统可用于测量一个或多个环境属性，例如，手术室中HCP的位置、HCP移动、手术室中的环境噪声、手术室中的温度/湿度等。
如图2A所示，主显示器20023和一个或多个音频输出装置(例如，扬声器20019)被定位在无菌区中，以对在手术台20024处的操作者可见。此外，可视化/通知塔20026被定位在无菌区外部。可视化/通知塔20026可包括彼此背离的第一非无菌人机交互装置(HID)20027和第二非无菌HID 20029。HID可以是显示器或具有允许人直接与HID对接的触摸屏的显示器。由外科集线器20006引导的人机界面系统可以被配置成能够利用HID 20027、20029和20023来协调到无菌区内部和外部的操作者的信息流。在一个示例中，外科集线器20006可以使HID(例如，主HID 20023)显示关于患者和/或外科手术步骤的通知和/或信息。在一个示例中，外科集线器20006可以提示无菌区或非无菌区中的人员输入和/或从其接收输入。在一个示例中，外科集线器20006可使HID在非无菌HID 20027或20029上显示由成像装置20030记录的外科部位的快照，同时保持外科部位在主HID 20023上的实时馈送。例如，非无菌显示器20027或20029上的快照可允许非无菌操作者执行与外科手术相关的诊断步骤。
在一个方面，外科集线器20006可被配置成能够将由非无菌操作者在可视化塔20026处输入的诊断输入或反馈路由到无菌区内的主显示器20023，其中手术台处的无菌操作者可查看该诊断输入或反馈。在一个示例中，输入可以是对显示在非无菌显示器20027或20029上的快照的修改形式，其可通过外科集线器20006路由到主显示器20023。
参考图2A，外科器械20031作为外科医生监测系统20002的一部分在外科手术中使用。集线器20006可被配置成能够协调流向外科器械20031的显示器的信息流。例如，在提交于2018年12月4日的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGEANDDISPLAY”的美国专利申请公布US2019-0200844A1号(美国专利申请16/209,385号)中有所描述，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。由非无菌操作者在可视化塔20026处输入的诊断输入或反馈可由集线器20006路由到无菌区内的外科器械显示器，其中外科器械20031的操作者可查看该诊断输入或反馈。例如，适合与外科系统20002一起使用的示例性外科器械在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGE ANDDISPLAY”的美国专利申请公布US 2019-0200844A1号(美国专利申请16/209,385号)的标题“Surgical Instrument Hardware”下有所描述，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
图2A示出了用于对平躺在外科手术室20035中的手术台20024上的患者执行外科手术的外科系统20002的示例。机器人系统20034可在外科手术中用作外科系统20002的一部分。机器人系统20034可包括外科医生的控制台20036、患者侧推车20032(外科机器人)和外科机器人集线器20033。当外科医生通过外科医生的控制台20036观察外科部位时，患者侧推车20032可通过患者体内的微创切口来操纵至少一个可移除地耦接的外科工具20037。外科部位的图像可通过医学成像装置20030获得，该医学成像装置可由患者侧推车20032操纵以定向成像装置20030。机器人集线器20033可用于处理外科部位的图像，以随后通过外科医生的控制台20036显示给外科医生。
其他类型的机器人系统可容易地适于与外科系统20002一起使用。适合与本公开一起使用的机器人系统和外科工具的各种示例在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OFROBOTIC HUB COMMUNICATION,DETECTION,AND CONTROL”的美国专利申请US2019-0201137A1号(美国专利申请16/209,407号)中有所描述，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
由云计算系统20008执行并且适合与本公开一起使用的基于云的分析的各种示例在2018年12月4日提交的名称为“METHOD OF CLOUD BASED DATA ANALYTICS FOR USE WITHTHE HUB”的美国专利申请公布US2019-0206569 A1号(美国专利申请16/209,403号)中有所描述，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
在各种方面，成像装置20030可包括至少一个图像传感器和一个或多个光学部件。合适的图像传感器可包括但不限于电荷耦接装置(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
成像装置20030的光学部件可包括一个或多个照明源和/或一个或多个透镜。一个或多个照明源可被引导以照明外科场地的多部分。一个或多个图像传感器可接收从外科场地反射或折射的光，包括从组织和/或外科器械反射或折射的光。
一个或多个照明源可被配置成能够辐射可见光谱以及不可见光谱中的电磁能。可见光谱(有时被称为光学光谱或发光光谱)是电磁光谱中对人眼可见(即，可被其检测)的那部分，并且可被称为可见光或简单光。典型的人眼将对空气中约380nm至约750nm范围的波长作出响应。
不可见光谱(例如，非发光光谱)是电磁光谱的位于可见光谱之下和之上的部分(即，低于约380nm且高于约750nm的波长)。人眼不可检测到不可见光谱。大于约750nm的波长长于红色可见光谱，并且它们变为不可见的红外(IR)、微波和无线电电磁辐射。小于约380nm的波长比紫色光谱短，并且它们变为不可见的紫外、x射线和γ射线电磁辐射。
在各种方面，成像装置20030被配置用于微创手术中。适用于本公开的成像装置的示例包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、细胞检查镜、十二指镜、肠窥镜、食道-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾内窥镜、乙状结肠镜、胸腔镜和输尿管镜。
成像装置可采用多光谱监测来区分形貌和下层结构。多光谱图像是捕获跨电磁波谱的特定波长范围内的图像数据的图像。可通过滤波器或通过使用对特定波长敏感的器械来分离波长，特定波长包括来自可见光范围之外的频率的光，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US2019-0200844 A1号(美国专利申请16/209,385号)的标题“Advanced Imaging Acquisition Module”下更详细地描述，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。在完成外科任务以对处理过的组织执行一个或多个先前所述测试之后，多光谱监测可以是用于重新定位外科场地的有用工具。不言自明的是，在任何外科期间都需要对手术室和外科设备进行严格灭菌。在“外科室”(即，手术室或治疗室)中所需的严格的卫生和灭菌条件需要所有医疗装置和设备的最高可能的无菌性。该灭菌过程的一部分是需要对接触了患者或穿透无菌场的任何物质进行灭菌，包括成像装置20030及其附接件和部件。应当理解，无菌区可被认为是被认为不含微生物的指定区域，诸如在托盘内或无菌毛巾内，或者无菌区可被认为是已准备用于外科手术的患者周围的区域。无菌区可包括被恰当地穿着的擦洗的团队成员，以及该区域中的所有设备和固定装置。
图1所示的可穿戴感测系统20011可包括一个或多个感测系统，例如，如图2A所示的外科医生感测系统20020。外科医生感测系统20020可包括用于监测和检测医护人员(HCP)的一组身体状态和/或一组生理状态的感测系统。HCP通常可以是外科医生或协助外科医生的一个或多个医护人员或其他医疗服务提供者。在一个示例中，感测系统20020可以测量一组生物标志物以监测HCP的心率。在另一个示例中，佩戴在外科医生的手腕上的感测系统20020(例如，手表或腕带)可以使用加速度计来检测手部运动和/或抖动并且确定震颤的幅度和频率。感测系统20020可以将与该组生物标志物相关联的测量数据以及与外科医生的身体状态相关联的数据发送到外科集线器20006以供进一步处理。一个或多个环境感测装置可以向外科集线器20006发送环境信息。例如，环境感测装置可包括用于检测HCP的手/身体位置的相机20021。环境感测装置可包括用于测量手术室中的环境噪声的麦克风20022。其他环境感测装置可包括例如用于测量温度的温度计和用于测量手术室中的环境的湿度的湿度计等装置。单独地或与云计算系统通信的外科集线器20006可以使用外科医生生物标志物测量数据和/或环境感测信息来修改手持式仪器的控制算法或机器人接口的平均延迟，例如，以最小化震颤。在一个示例中，外科医生感测系统20020可以测量与HCP相关联的一个或多个外科医生生物标志物，并且将与外科医生生物标志物相关联的测量数据发送到外科集线器20006。外科医生感测系统20020可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与外科集线器20006通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、BluetoothSmart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Wi-Fi。外科医生生物标志物可包括以下的一种或多种：压力、心率等。来自手术室的环境测量结果可包括与外科医生或患者、外科医生和/或人员移动、外科医生和/或人员注意力水平等相关联的环境噪声水平。
外科集线器20006可以使用与HCP相关联的外科医生生物标志物测量数据来自适应地控制一个或多个外科器械20031。例如，外科集线器20006可向外科器械20031发送控制程序以控制其致动器来限制或补偿疲劳和精细运动技能的使用。外科集线器20006可以基于态势感知和/或关于任务的重要性或关键程度的情境来发送控制程序。当需要控制时，控制程序可以指示器械改变操作以提供更多控制。
图2B示出了患者监测系统20003(例如，受控患者监测系统)的示例。如图2B所示，在受控环境中(例如，在医院恢复室中)的患者可以由多个感测系统(例如，患者感测系统20041)监测。患者感测系统20041(例如，头带)可用于测量脑电图(EEG)，以测量患者大脑的电活动。患者感测系统20042可用于测量患者的各种生物标志物，包括例如心率、VO2水平等。患者感测系统20043(例如，附接到患者皮肤的柔性贴片)可用于通过分析使用微流体通道从皮肤表面捕获的少量汗液来测量汗液乳酸盐和/或钾水平。患者感测系统20044(例如，腕带或手表)可用于使用如本文所述的各种技术来测量血压、心率、心率变异性、VO2水平等。患者感测系统20045(例如，手指上的环)可用于使用如本文所述的各种技术来测量末梢温度、心率、心率变异性、VO2水平等。患者感测系统20041-20045可以使用射频(RF)链路来与外科集线器20006通信。患者感测系统20041-20045可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与外科集线器20006通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、BluetoothSmart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Thread、Wi-Fi等。
感测系统20041-20045可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又可以与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。外科集线器20006还与HID 20046通信。HID20046可以显示与一种或多种患者生物标志物相关联的测量数据。例如，HID 20046可以显示血压、氧饱和度水平、呼吸率等。HID 20046可以为患者或提供关于患者的信息(例如，关于恢复里程碑或并发症的信息)的HCP显示通知。在一个示例中，关于恢复里程碑或并发症的信息可以与患者可能已经经历的外科手术相关联。在一个示例中，HID 20046可以显示用于患者执行活动的指令。例如，HID 20046可以显示吸气和呼气指令。在一个示例中，HID20046可以是感测系统的一部分。
如图2B所示，可以通过一个或多个环境感测系统20015来监测患者和患者周围的环境，这些环境感测系统包括例如麦克风(例如，用于检测与患者相关联或患者周围的环境噪声)、温度/湿度传感器、用于检测患者的呼吸模式的相机等。环境感测系统20015可以与外科集线器20006通信，该外科集线器又与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。
在一个示例中，患者感测系统20044可从外科集线器20006接收通知信息，用于在显示单元或患者感测系统20044的HID上显示。通知信息可包括关于恢复里程碑的通知或关于并发症的通知，例如，在术后恢复的情况下。在一个示例中，通知信息可包括与通知相关联的可操作的严重程度级别。患者感测系统20044可以向患者显示通知和可操作的严重程度级别。患者感测系统可以使用触觉反馈来警告患者。视觉通知和/或触觉通知可以伴随有提示患者注意在感测系统的显示单元上提供的视觉通知的可听通知。
图2C示出了患者监测系统(例如，非受控患者监测系统20004)的示例。如图2C所示，在非受控环境(例如，患者的住所)中的患者正由多个患者感测系统20041-20045监测。患者感测系统20041-20045可以测量和/或监测与一种或多种患者生物标志物相关联的测量数据。例如，患者感测系统20041(头带)可用于测量脑电图(EEG)。其他患者感测系统20042、20043、20044和20045是监测、测量和/或报告各种患者生物标志物的示例，如图2B所述。患者感测系统20041-20045中的一个或多个患者感测系统可以将与被监测的患者生物标志物相关联的测量数据发送到计算装置20047，该计算装置又可以与远程云计算系统20008的远程服务器20009通信。患者感测系统20041-20045可以使用射频(RF)链路来与计算装置20047(例如，智能电话、平板电脑等)通信。患者感测系统20041-20045可以使用以下RF协议中的一种或多种RF协议来与计算装置20047通信：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、Bluetooth Smart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Thread、Wi-Fi等。在一个示例中，患者感测系统20041-20045可以经由无线路由器、无线集线器或无线桥连接到计算装置20047。
计算装置20047可以与作为云计算系统20008的一部分的远程服务器20009通信。在一个示例中，计算装置20047可以经由互联网服务供应商的电缆/FIOS联网节点与远程服务器20009通信。在一个示例中，患者感测系统可以与远程服务器20009直接通信。计算装置20047或感测系统可以使用以下蜂窝协议中的一种或多种蜂窝协议经由蜂窝传输/接收点(TRP)或基站与远程服务器20009通信：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G。
在一个示例中，计算装置20047可以显示与患者生物标志物相关联的信息。例如，计算装置20047可以显示血压、氧饱和度水平、呼吸率等。计算装置20047可以为患者或提供关于患者的信息(例如，关于恢复里程碑或并发症的信息)的HCP显示通知。
在一个示例中，计算装置20047和/或患者感测系统20044可从外科集线器20006接收通知信息，用于在计算装置20047和/或患者感测系统20044的显示单元上显示。通知信息可包括关于恢复里程碑的通知或关于并发症的通知，例如，在术后恢复的情况下。通知信息还可包括与通知相关联的可操作的严重程度级别。计算装置20047和/或感测系统20044可以向患者显示通知和可操作的严重程度级别。患者感测系统还可以使用触觉反馈来警告患者。视觉通知和/或触觉通知可以伴随有提示患者注意在感测系统的显示单元上提供的视觉通知的可听通知。
图3示出了示例性外科医生监测系统20002，其具有与可穿戴感测系统20011、环境感测系统20015、人机界面系统20012、机器人系统20013和智能仪器20014配对的外科集线器20006。集线器20006包括显示器20048、成像模块20049、发生器模块20050、通信模块20056、处理器模块20057、存储阵列20058和手术室标测模块20059。在某些方面，如图3所示，集线器20006还包括排烟模块20054和/或抽吸/冲洗模块20055。在外科手术期间，用于密封和/或切割的对组织的能量施加通常与排烟、抽吸过量流体和/或冲洗组织相关联。来自不同来源的流体管线、功率管线和/或数据管线通常在外科手术期间缠结。在外科手术期间解决该问题可丢失有价值的时间。断开管线可需要将管线与其相应的模块断开连接，这可需要重置模块。集线器模块化壳体20060提供用于管理功率管线、数据管线和流体管线的统一环境，这减小了此类管线之间缠结的频率。本公开的各方面提供了用于外科手术中的外科集线器20006，该外科手术涉及将能量施加到外科部位处的组织。外科集线器20006包括集线器壳体20060和可滑动地容纳在集线器壳体20060的对接底座中的组合发生器模块。对接底座包括数据触点和功率触点。组合发生器模块包括座置在单个单元中的超声能量发生器部件、双极RF能量发生器部件和单极RF能量发生器部件中的两个或更多个。在一个方面，组合发生器模块还包括排烟部件，用于将组合发生器模块连接到外科器械的至少一根能量递送缆线、被构造成能够排出通过向组织施加治疗能量而产生的烟雾、流体和/或颗粒的至少一个排烟部件、以及从远程外科部位延伸至排烟部件的流体管线。在一个方面，流体管线可以是第一流体管线，并且第二流体管线可从远程外科部位延伸至可滑动地容纳在集线器壳体20060中的抽吸和冲洗模块20055。在一个方面，集线器壳体20060可包括流体接口。某些外科手术可需要将多于一种能量类型施加到组织。一种能量类型可更有利于切割组织，而另一种不同的能量类型可更有利于密封组织。例如，双极发生器可用于密封组织，而超声发生器可用于切割密封的组织。本公开的各方面提供了一种解决方案，其中集线器模块化壳体20060被配置成能够容纳不同的发生器，并且有利于它们之间的交互式通信。集线器模块化壳体20060的优点之一是使得能够快速地移除和/或更换各种模块。本公开的方面提供了在涉及将能量施加到组织的外科手术中使用的模块化外科壳体。模块化外科壳体包括第一能量发生器模块，该第一能量发生器模块被配置成能够生成用于施加到组织的第一能量，和第一对接底座，该第一对接底座包括第一对接端口，该第一对接端口包括第一数据和功率触点，其中第一能量发生器模块可滑动地运动成与该功率和数据触点电接合，并且其中第一能量发生器模块可滑动地运动出与第一功率和数据触点电接合。对上文进行进一步描述，模块化外科壳体还包括第二能量发生器模块，该第二能量发生器模块被构造成能够生成不同于第一能量的第二能量以用于施加到组织，和第二对接底座，该第二对接底座包括第二对接端口，该第二对接端口包括第二数据和功率触点，其中第二能量发生器模块可滑动地运动成与功率和数据触点电接合，并且其中第二能量发生器可滑动地运动出于第二功率和数据触点的电接触。此外，模块化外科壳体还包括在第一对接端口和第二对接端口之间的通信总线，其被构造成能够有利于第一能量发生器模块和第二能量发生器模块之间的通信。参考图3，本公开的各方面被呈现为集线器模块化壳体20060，其允许发生器模块20050、排烟模块20054和抽吸/冲洗模块20055的模块化集成。集线器模块化壳体20060还有利于模块20059、20054、20055之间的交互式通信。发生器模块20050可为具有集成的单极部件、双极部件和超声部件的发生器模块20050，这些部件被支撑在可滑动地可插入集线器模块化壳体20060中的单个外壳单元中。发生器模块20050可被配置成能够连接到单极装置20051、双极装置20052和超声装置20053。另选地，发生器模块20050可包括通过集线器模块化壳体20060进行交互的一系列单极发生器模块、双极发生器模块和/或超声发生器模块。集线器模块化壳体20060可以被配置成能够有利于多个发生器的插入和对接到集线器模块化壳体20060中的发生器之间的交互通信，使得发生器将充当单个发生器。
图4示出了根据本公开的至少一个方面的具有一组通信集线器的外科数据网络，该通信集线器被配置成能够将位于医疗设施的一个或多个手术室、患者恢复室或医疗设施中专门为外科操作配备的房间中的一组感测系统、环境感测系统和一组其他模块化装置连接到云。
如图4所示，外科集线器系统20060可包括模块化通信集线器20065，其被配置成能够将位于医疗设施中的模块化装置连接到基于云的系统(例如，云计算系统20064，其可包括耦接到远程存储装置20068的远程服务器20067)。模块化通信集线器20065和装置可以连接在医疗设施中专门为外科操作配备的房间中。在一个方面，模块化通信集线器20065可包括与网络路由器20066通信的网络集线器20061和/或网络交换机20062。模块化通信集线器20065可耦接到本地计算机系统20063以提供本地计算机处理和数据操纵。与外科集线器系统20060相关联的外科数据网络可被配置为无源的、智能的或交换式的。无源外科数据网络充当数据的管道，从而使得其能够从一个装置(或区段)转移到另一个装置(或区段)以及云计算资源。智能外科数据网络包括附加特征部，以实现：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可包括外科医生感测系统和/或患者感测系统。一个或多个感测系统20069可以直接经由网络路由器20066之一或经由与网络路由器20066通信的网络集线器20061或网络交换机20062与外科集线器系统20060的计算机系统20063或云服务器20067通信。
感测系统20069可以耦接到网络路由器20066以将感测系统20069连接到本地计算机系统20063和/或云计算系统20064。与感测系统20069相关联的数据可经由网络路由器20066传输到云计算系统20064以用于数据处理和操纵。与感测系统20069相关联的数据也可被传输至本地计算机系统20063以用于本地数据处理和操纵。
如图4所示，可通过将多个网络集线器20061和/或多个网络交换机20062与多个网络路由器20066互连来扩展外科集线器系统20060。模块化通信集线器20065可包含在模块化控制塔中，该模块化控制塔被配置成能够容纳多个装置1a-1n/2a-2m。本地计算机系统20063也可包含在模块化控制塔中。模块化通信集线器20065可连接到显示器20068以显示例如在外科手术期间由装置1a-1n/2a-2m中的一些装置获得的图像。在各种方面，装置1a-1n/2a-2m可包括例如各种模块，诸如耦接到内窥镜的成像模块、耦接到基于能量的外科装置的发生器模块、排烟模块、抽吸/冲洗模块、通信模块、处理器模块、存储阵列、连接到显示器的外科装置和/或可连接到外科数据网络的模块化通信集线器20065的其他模块化装置中的非接触传感器模块。
在一个方面，图4所示的外科集线器系统20060可包括将装置1a-1n/2a-2m或感测系统20069连接到云基础系统20064的网络集线器、网络交换机和网络路由器的组合。耦接到网络集线器20061或网络交换机20062的装置1a-1n/2a-2m或感测系统20069中的一者或多者可以实时收集数据或测量数据，并将该数据传输到云计算机以进行数据处理和操作。应当理解，云计算依赖于共享计算资源，而不是使用本地服务器或个人装置来处理软件应用程序。可使用“云”一词作为“因特网”的隐喻，尽管该术语不受此限制。因此，本文可使用术语“云计算”来指“基于互联网的计算的类型”，其中将不同的服务(例如服务器、存储装置和应用程序)递送至位于手术室(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手术之前收集的测量数据来生成外科计划，在外科手术期间向外科器械提供控制信号，在手术后期间向患者通知并发症。
手术室装置1a-1n可通过有线信道或无线信道连接至模块化通信集线器20065，这取决于装置1a-1n至网络集线器20061的配置。在一个方面，网络集线器20061可被实现为在开放式系统互连(OSI)模型的物理层上工作的本地网络广播装置。该网络集线器可提供与位于同一手术室网络中的装置1a-1n的连接。网络集线器20061可以包的形式收集数据，并以半双工模式将其发送至路由器。网络集线器20061可不存储用于传输装置数据的任何媒体访问控制/因特网协议(MAC/IP)。装置1a-1n中的仅一个可以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可为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地址来传送数据。
网络集线器20061和/或网络交换机20062可耦接到网络路由器20066以连接到云计算系统20064。网络路由器20066在OSI模型的网络层中工作。网络路由器20066产生用于将从网络集线器20061和/或网络交换机20062接收的数据包发射至基于云的计算机资源的路由，以进一步处理和操纵由装置1a-1n/2a-2m和可穿戴感测系统20011中的任一者或所有收集的数据。可采用网络路由器20066来连接位于不同位置的两个或更多个不同的网络，诸如例如同一医疗设施的不同手术室或位于不同医疗设施的不同手术室的不同网络。网络路由器20066可以包的形式向云计算系统20064发送数据并且以全双工模式工作。多个装置可以同时发送数据。网络路由器20066可使用IP地址来传输数据。
在一个示例中，网络集线器20061可被实现为USB集线器，其允许多个USB装置连接到主机。USB集线器可以将单个USB端口扩展到多个层级，以便有更多端口可用于将装置连接到主机系统计算机。网络集线器20061可包括用于通过有线信道或无线信道接收信息的有线或无线能力。在一个方面，无线USB短距离、高带宽无线无线电通信协议可用于装置1a-1n和位于手术室中的装置2a-2m之间的通信。
在示例中，手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069可经由蓝牙无线技术标准与模块化通信集线器20065通信，以用于在短距离(使用ISM频带中的2.4GHz至2.485GHz的短波长UHF无线电波)从固定装置和移动装置交换数据以及构建个人局域网(PAN)。手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069可经由多种无线或有线通信标准或协议与模块化通信集线器20065通信，包括但不限于Bluetooth、Low-Energy Bluetooth、近场通信(NFC)、Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、新空口(NR)、长期演进(LTE)和Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT及其以太网衍生物，以及指定为3G、4G、5G和以上的任何其他无线和有线协议。计算模块可包括多个通信模块。例如，第一通信模块可以专用于较短距离的无线通信，例如Wi-Fi和Bluetooth Low-Energy Bluetooth、Bluetooth Smart，而第二通信模块可以专门用于较长距离的无线通信，例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA等。
模块化通信集线器20065可用作手术室装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069中的一者或多者的中央连接，并且可以处理被称为帧的数据类型。帧可携带由装置1a-1n/2a-2m和/或感测系统20069生成的数据。当模块化通信集线器20065接收到帧时，帧可以被放大和/或发送到网络路由器20066，该网络路由器可以通过使用多个无线或有线通信标准或协议将数据传输到云计算系统20064或本地计算机系统20063，如本文所述。
模块化通信集线器20065可用作独立装置或连接到兼容的网络集线器20061和网络交换机20062以形成更大的网络。模块化通信集线器20065通常可易于安装、配置和维护，使得其成为对手术室装置1a-1n/2a-2m进行联网的良好选项。
图5示出了计算机实现的交互式外科系统20070，其可以是外科医生监测系统20002的一部分。计算机实现的交互式外科系统20070在许多方面类似于由外科医生感测系统20002。例如，由计算机实现的交互式外科系统20070可包括在许多方面类似于外科医生监测系统20002的一个或多个外科子系统20072。每个外科子系统20072包括与可包括远程服务器20077和远程存储装置20078的云计算系统20064通信的至少一个外科集线器20076。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统20070可包括模块化控制塔20085，其连接到多个手术室装置，例如位于手术室中的感测系统(例如，外科医生感测系统20002和/或患者感测系统20003)、智能外科器械、机器人和其他计算机化装置。如图6A所示，模块化控制塔20085可包括耦接到本地计算系统20063的模块化通信集线器20065。
如图5的示例中所示，模块化控制塔20085可耦接到成像模块20088(该成像模块可耦接到内窥镜20087)、可耦接到能量装置20089的发生器模块20090、排烟器模块20091、抽吸/冲洗模块20092、通信模块20097、处理器模块20093、存储阵列20094、任选地分别耦接到显示器20086和20084的智能装置/器械20095和非接触传感器模块20096。模块化控制塔20085还可以与一个或多个感测系统20069和环境感测系统20015通信。感测系统20069可直接经由路由器或经由通信模块20097连接到模块化控制塔20085。手术室装置可经由模块化控制塔20085耦接到云计算资源和数据存储装置。机器人外科集线器20082也可连接到模块化控制塔20085和云计算资源。装置/器械20095或20084、人机界面系统20080等可经由有线或无线通信标准或协议耦接到模块化控制塔20085，如本文所述。人机界面系统20080可包括显示子系统和通知子系统。模块化控制塔20085可耦接到集线器显示器20081(例如，监测器、屏幕)以显示和叠加从成像模块20088、装置/器械显示器20086和/或其他人机界面系统20080接收的图像。集线器显示器20081还可结合图像和叠加图像来显示从连接到模块化控制塔20085的装置接收的数据。
图6A示出了包括耦接到模块化控制塔20085的多个模块的外科集线器20076。如图6A所示，外科集线器20076可连接到发生器模块20090、排烟器模块20091、抽吸/冲洗模块20092和通信模块20097。模块化控制塔20085可包括模块化通信集线器20065(例如，网络连接装置)和计算机系统20063，以提供例如与感测系统的本地无线连接、本地处理、并发症监测、可视化和成像。如图6A所示，模块化通信集线器20065可以以配置(例如，分层配置)连接以扩展模块(装置)数量和感测系统20069的数量，这些模块和感测系统可以连接到模块化通信集线器20065并且将与模块相关联的数据和/或与感测系统20069相关联的测量数据传输到计算机系统20063、云计算资源或两者。如图6A所示，模块化通信集线器20065中的网络集线器/交换机20061/20062中的每一者可包括三个下游端口和一个上游端口。上游网络集线器/交换机可连接至处理器20102以提供与云计算资源和本地显示器20108的通信连接。模块化通信集线器20065中的网络/集线器交换机20061/20062中的至少一者可以具有至少一个无线接口，以提供感测系统20069和/或装置20095与云计算系统20064之间的通信连接。与云计算系统20064的通信可通过有线或无线通信信道进行。
外科集线器20076可采用非接触传感器模块20096来测量手术室的尺寸，并且使用超声或激光型非接触测量装置来生成外科手术室的标测图。基于超声的非接触传感器模块可通过发射一阵超声并在其从手术室的围墙弹回时接收回波来扫描手术室，如在2017年12月28日提交的名称为“INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM”的美国临时专利申请序列62/611,341号中的标题“Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room”下所述，该临时专利申请全文以引用方式并入本文，其中传感器模块被配置成能够确定手术室的大小并调节蓝牙配对距离限制。基于激光的非接触传感器模块可通过发射激光脉冲、接收从手术室的围墙弹回的激光脉冲，以及将发射脉冲的相位与所接收的脉冲进行比较来扫描手术室，以确定手术室的大小并调整蓝牙配对距离限制。
计算机系统20063可包括处理器20102和网络接口20100。处理器20102可经由系统总线耦接到通信模块20103、存储装置20104、存储器20105、非易失性存储器20106和输入/输出(I/O)接口20107。系统总线可为若干类型的总线结构中的任一者，该总线结构包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或使用任何各种可用总线架构的本地总线，包括但不限于9位总线、工业标准架构(ISA)、微型Charmel架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子器件(IDE)、VESA本地总线(VLB)、外围部件互连件(PCI)、USB、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)、小型计算机系统接口(SCSI)或任何其他外围总线。
处理器20102可为任何单核或多核处理器，诸如由Texas Instruments提供的商品名为ARM Cortex的那些处理器。在一个方面，处理器可为购自例如德克萨斯器械公司(Texas Instruments)LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其他非易失性存储器(高达40MHz)的片上存储器、用于改善40MHz以上的执行的预取缓冲器、32KB单循环序列随机存取存储器(SRAM)、装载有软件的内部只读存储器(ROM)、2KB电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、和/或一个或多个脉宽调制(PWM)模块、一个或多个正交编码器输入(QEI)模拟、具有12个模拟输入信道的一个或多个12位模数转换器(ADC)，其细节可见于产品数据表。
在一个示例中，处理器20102可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x)，已知同样由Texas Instruments生产，商品名为HerculesARM Cortex R4。安全控制器可被配置为专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等等，以提供高级集成安全特征部，同时递送可定标的执行、连接性和存储器选项。
系统存储器可包括易失性存储器和非易失性存储器。基本输入/输出系统(BIOS)(包含诸如在启动期间在计算机系统内的元件之间传输信息的基本例程，)存储在非易失性存储器中。例如，非易失性存储器可包括ROM、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、EEPROM或闪存。易失存储器包括充当外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。此外，RAM可以多种形式可用，诸如SRAM、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)増强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机系统20063也可包括可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机存储介质，诸如磁盘存储装置。磁盘存储器可包括但不限于诸如装置如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存存储卡或内存条。此外，磁盘存储器可包括单独地或与其他存储介质组合的存储介质，包括但不限于光盘驱动器诸如光盘ROM装置(CD-ROM)、光盘可记录驱动器(CD-R驱动器)、光盘可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字通用磁盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了有利于磁盘存储装置与系统总线的连接，可使用可移除或非可移除接口。
应当理解，计算机系统20063可包括充当用户与在合适的操作环境中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。此类软件可包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统可用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序可利用操作系统通过存储在系统存储器或磁盘存储装置中的程序模块和程序数据来管理资源。应当理解，本文所述的各种部件可用各种操作系统或操作系统的组合来实现。
用户可通过耦接到I/O接口20107的输入装置将命令或信息输入到计算机系统20063中。输入装置可包括但不限于指向装置，诸如鼠标、触控球、触笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星盘、扫描器、电视调谐器卡、数字相机、数字摄像机、web相机等。这些和其他输入装置经由(一个或多个)接口端口通过系统总线连接到处理器20102。(一个或多个)接口端口包括例如串口、并行端口、游戏端口和USB。(一个或多个)输出装置使用与(一个或多个)输入装置相同类型的端口。因此，例如，USB端口可用于向计算机系统20063提供输入并将信息从计算机系统20063输出到输出装置。提供了输出适配器来说明在其他输出装置中可存在可能需要特殊适配器的一些输出装置，如监测器、显示器、扬声器和打印机。输出适配器以举例的方式可包括但不限于提供输出装置和系统总线之间的连接装置的视频和声卡。应当指出，其他装置或装置诸如(一个或多个)远程计算机的系统可提供输入能力和输出能力两者。
计算机系统20063可使用与一个或多个远程计算机(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，图4、图6A和图6B的计算机系统20063、成像模块20088和/或人机界面系统20080和/或图5和图6A的处理器模块20093可包括图像处理器、图像处理引擎、媒体处理器或用于处理数字图像的任何专用数字信号处理器(DSP)。图像处理器可采用具有单个指令、多数据(SIMD)或多指令、多数据(MIMD)技术的并行计算以提高速度和效率。数字图像处理引擎可执行一系列任务。图像处理器可为具有多核处理器架构的芯片上的系统。
通信连接可指用于将网络接口连接到总线的硬件/软件。虽然示出了通信连接以便在计算机系统20063内进行示例性澄清，但其也可位于计算机系统20063外部。连接到网络接口所必需的硬件/软件仅出于示例性目的可包括内部和外部技术，例如调制解调器，包括常规的电话级调制解调器、电缆调制解调器、光纤调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。在一些示例中，还可以使用RF接口来提供网络接口。
图6B示出了可穿戴监测系统(例如，受控患者监测系统)的示例。受控患者监测系统可以是当患者在医疗设施时用于监测一组患者生物标志物的感测系统。受控患者监测系统可被部署用于当患者正准备外科手术时的术前患者监测、当患者正进行手术时的术中监测或例如当患者正在恢复时的术后监测等。如图6B所示，受控患者监测系统可包括外科集线器系统20076，其可包括模块化通信集线器20065的一个或多个路由器20066和计算机系统20063。路由器20065可包括无线路由器、有线交换机、有线路由器、有线或无线联网集线器等。在一个示例中，路由器20065可以是基础设施的一部分。计算系统20063可以提供用于监测与患者或外科医生相关联的各种生物标志物的本地处理，以及向患者和/或医护人员(HCP)指示满足里程碑(例如，恢复里程碑)或检测到并发症的通知机制。外科集线器系统20076的计算系统20063还可以用于生成与通知(例如，已经检测到并发症的通知)相关联的严重程度级别。
图4、图6B的计算系统20063、图6C的计算装置20200、图7B、图7C或图7D的集线器/计算装置20243可以是外科计算系统或集线器装置、膝上型电脑、平板计算机、智能电话等。
如图6B所示，一组感测系统20069和/或环境感测系统20015(如图2A所述)可以经由路由器20065连接到外科集线器系统20076。路由器20065还可以提供感测系统20069和云计算系统20064之间的直接通信连接，例如，不涉及外科集线器系统20076的本地计算机系统20063。从外科集线器系统20076到云20064的通信可以通过有线或无线通信信道进行。
如图6B所示，计算机系统20063可包括处理器20102和网络接口20100。处理器20102可经由系统总线耦接到射频(RF)接口或通信模块20103、存储装置20104、存储器20105、非易失性存储器20106和输入/输出接口20107，如图6A所述。计算机系统20063可以与本地显示单元20108连接。在一些示例中，显示单元20108可以由HID代替。关于计算机系统的硬件和软件部件的细节在图6A中提供。
如图6B所示，感测系统20069可包括处理器20110。处理器20110可经由系统总线耦接到射频(RF)接口20114、存储装置20113、存储器(例如，非易失性存储器)20112和I/O接口20111。系统总线可以是多种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或本地总线，如本文所述。处理器20110可以是如本文中所述的任何单核或多核处理器。
应当理解，感测系统20069可包括充当感测系统用户和在合适的操作环境中描述的计算机资源之间的中介的软件。此类软件可包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统可用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序可利用操作系统通过存储在系统存储器或磁盘存储装置中的程序模块和程序数据来管理资源。应当理解，本文所述的各种部件可用各种操作系统或操作系统的组合来实现。
感测系统20069可以连接到人机界面系统20115。人机界面系统20115可以是触摸屏显示器。人机界面系统20115可包括人机界面显示器，其用于显示与外科医生生物标志物和/或患者生物标志物相关联的信息，显示患者或外科医生的用户动作的提示，或向患者或外科医生显示指示关于恢复里程碑或并发症的信息的通知。人机界面系统20115可用于接收来自患者或外科医生的输入。其他人机界面系统可经由I/O接口20111连接到感测系统20069。例如，人机界面装置20115可包括用于提供触觉反馈的装置，作为用于提示用户注意可以在显示单元上显示的通知的机制。
感测系统20069可以使用与一个或多个远程计算机(例如云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作。(一个或多个)远程云计算机可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的器具、对等装置或其他公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机系统所述的元件中的许多或全部。远程计算机可通过网络接口在逻辑上连接到计算机系统。网络接口可涵盖通信网络，例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或移动网络。LAN技术可包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE802.3、令牌环/IEEE 802.5、Wi-Fi/IEEE 802.11等。WAN技术可包括但不限于点对点链路、电路交换网络如综合业务数字网络(ISDN)及其变体、分组交换网络和数字用户管线(DSL)。移动网络可包括基于以下移动通信协议中的一种或多种移动通信协议的通信链路：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G等。
图6C示出了例如当患者远离医疗设施时的示例性非受控患者监测系统。非受控患者监测系统可用于当患者正准备进行外科手术但远离医疗设施时的术前患者监测或者用于例如当患者正从医疗设施得到恢复服务时的术后监测。
如图6C所示，一个或多个感测系统20069与计算装置20200(例如，个人计算机、膝上型电脑、平板电脑或智能电话)通信。计算系统20200可以提供用于监测与患者相关联的各种生物标志物的处理、指示满足里程碑(例如，恢复里程碑)或检测到并发症的通知机制。计算系统20200还可以为感测系统的用户提供要遵循的指令。感测系统20069与计算装置20200之间的通信可以使用如本文所述的无线协议直接建立或经由无线路由器/集线器20211建立。
如图6C所示，感测系统20069可以经由路由器20211连接到计算装置20200。路由器20211可包括无线路由器、有线交换机、有线路由器、有线或无线联网集线器等。例如，路由器20211可以在感测系统20069与云服务器20064之间提供直接通信连接，而不涉及本地计算装置20200。计算装置20200可以与云服务器20064通信。例如，计算装置20200可以通过有线或无线通信信道与云20064通信。在一个示例中，感测系统20069可直接通过蜂窝网络(例如，经由蜂窝基站20210)与云通信。
如图6C所示，计算装置20200可包括处理器20203和网络或RF接口20201。处理器20203可经由系统总线耦接到存储装置20202、存储器20212、非易失性存储器20213和输入/输出接口20204，如图6A和图6B所述。关于计算机系统的硬件和软件部件的细节在图6A中提供。计算装置20200可包括一组传感器，例如，传感器#1 20205、传感器#2 20206直到传感器#n 20207。这些传感器可以是计算装置20200的一部分并且可以用于测量与患者相关联的一个或多个属性。属性可以提供关于由感测系统20069中的一个感测系统执行的生物标志物测量的情境。例如，传感器#1可以是加速度计，其可用于测量加速力以便感测与患者相关联的移动或振动。在一个示例中，传感器20205至20207可包括压力传感器、高度计、温度计、激光雷达等中的一者或多者。
如图6B所示，感测系统20069可包括处理器、射频接口、存储装置、存储器或非易失性存储器以及经由系统总线的输入/输出接口，如图6A所述。感测系统可包括传感器单元以及处理和通信单元，如图7B至图7D所述。系统总线可以是多种类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线和/或本地总线，如本文所述。处理器可以是如本文中所述的任何单核或多核处理器。
感测系统20069可以与人机界面系统20215通信。人机界面系统20215可以是触摸屏显示器。人机界面系统20215可用于显示与患者生物标志物相关联的信息，显示患者的用户动作的提示，或向患者显示指示关于恢复里程碑或并发症的信息的通知。人机界面系统20215可用于接收来自患者的输入。其他人机界面系统可经由I/O接口连接到感测系统20069。例如，人机界面系统可包括用于提供触觉反馈的装置，作为用于提示用户注意可以在显示单元上显示的通知的机制。感测系统20069可以使用与一个或多个远程计算机(例如云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作，如图6B所述。
图7A示出了根据本公开的一个或多个方面的外科器械或工具的控制系统20220的逻辑图。外科器械或外科工具可以是可配置的。外科器械可包括专用于即将进行的手术的外科固定装置，例如成像装置、外科缝合器、能量装置、内镜切割器装置等。例如，外科器械可包括动力缝合器、动力缝合器发生器、能量装置、前置能量装置、前置能量钳口装置、内镜切割器夹钳、能量装置发生器、手术室成像系统、排烟器、抽吸-冲洗装置、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中的一个或多个传感器向处理器20222提供实时反馈。由马达驱动器20229驱动的马达20230可操作地耦接纵向可移动位移构件以驱动I形梁刀元件。跟踪系统20228可被配置成能够确定纵向可移动的位移构件的位置。可将位置信息提供给处理器20222，该处理器可被编程或配置成能够确定纵向可移动的驱动构件的位置以及击发构件、击发杆和I形梁刀元件的位置。附加马达可设置在工具驱动器接口处，以控制I形梁击发、闭合管行进、轴旋转和关节运动。显示器20224可显示器械的多种操作条件并且可包括用于数据输入的触摸屏功能。显示在显示器20224上的信息可叠加有经由内窥镜式成像模块获取的图像。
在一个方面，微处理器20221可为任何单核或多核处理器，诸如已知由TexasInstruments生产且商品名为ARM Cortex的处理器。在一个方面，微控制器20221可为购自例如Texas Instruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存存储器或其他非易失性存储器(高达40MHz)的片上存储器、用于改善高于40MHz的性能的预取缓冲器、32KB单循环SRAM、装载有软件的内部ROM、2KB EEPROM、一个或多个PWM模块、一个或多个QEI模拟和/或具有12个模拟输入信道的一个或多个12位ADC，其细节可见于产品数据表。
在一个方面，微控制器20221可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x)，已知其同样由Texas Instruments生产，商品名为HerculesARM Cortex R4。安全控制器可被配置为专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等等，以提供高级集成安全特征部，同时递送可定标的执行、连接性和存储器选项。
可对微控制器20221进行编程以执行各种功能，诸如对刀和关节运动系统的速度和位置的精确控制。在一个方面，微控制器20221可包括处理器20222和存储器20223。电动马达20230可为有刷直流(DC)马达，其具有齿轮箱以及至关节运动或刀系统的机械链路。在一个方面，马达驱动器20229可为可购自Allegro Microsystems,Inc.的A3941。其他马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228中。绝对定位系统的详细描述在2017年10月19日公布的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING ASURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请公布2017/0296213号中有所描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
微控制器20221可被编程为提供对位移构件和关节运动系统的速度和位置的精确控制。微控制器20221可被配置成能够计算微控制器20221的软件中的响应。可将计算的响应与实际系统的所测量响应进行比较，以获得“观察到的”响应，其用于实际反馈决定。观察到的响应可为有利的调谐值，该值使所模拟响应的平滑连续性质与所测量响应均衡，这可检测对系统的外部影响。
在一些方面，马达20230可由马达驱动器20229控制并可被外科器械或工具的击发系统采用。在各种形式中，马达20230可为最大旋转速度约25,000RPM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动力组件来提供动力，以用于向外科器械或工具供应控制动力。功率组件可包括电池，该电池可包括串联连接的、可用作功率源以为外科器械或工具提供功率的多个电池单元。在某些情况下，功率组件的电池单元可以是可替换的和/或可再充电的。在至少一个示例中，电池单元可为锂离子电池，其可耦接到功率组件并且可与功率组件分离。
马达驱动器20229可为可购自Allegro Microsystems,Inc.的A3941。A3941可为全桥控制器，其用于与针对电感负载(诸如有刷DC马达)特别设计的外部N信道功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)一起使用。驱动器20229可包括独特的电荷泵调整器，其可为低至7V的电池电压提供完整的(>10V)栅极驱动并且可允许A3941在低至5.5V的减小的栅极驱动下操作。可采用自举电容器来提供N信道MOSFET所需的上述电池供电电压。高边驱动装置的内部电荷泵可允许直流(100％占空比)操作。可使用二极管或同步整流在快衰减模式或慢衰减模式下驱动全桥。在慢衰减模式下，电流再循环可穿过高边FET或低边FET。可通过电阻器可调式空载时间保护功率FET不被击穿。综合诊断提供欠压、过热和功率桥故障的指示，并且可被配置成能够在大多数短路条件下保护功率MOSFET。其他马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228中。
跟踪系统20228可包括根据本公开的一个方面的包括位置传感器20225的受控马达驱动电路布置方式。用于绝对定位系统的位置传感器20225可提供对应于位移构件的位置的独特位置信号。在一些示例中，位移构件可表示纵向可运动的驱动构件，其包括用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合的驱动齿的齿条。在一些示例中，位移构件可表示击发构件，该击发构件可被适配和配置成能够包括驱动齿的齿条。在一些示例中，位移构件可表示击发杆或I形梁，它们中的每一者均可被适配和配置成能够包括驱动齿的齿条。因此，如本文所用，术语位移构件可通常用于指外科器械或工具的任何可运动的构件诸如驱动构件、击发构件、击发杆、I形梁或可进行移位的任何元件。在一个方面，可纵向运动的驱动构件可耦接到击发构件、击发杆和I形梁。因此，绝对定位系统实际上可通过跟踪可纵向运动的驱动构件的线性位移来跟踪I形梁的线性位移。在各种方面，位移构件可耦接到适于测量线性位移的任何位置传感器20225。因此，可纵向运动的驱动构件、击发构件、击发杆或I形梁或它们的组合可耦接到任何合适的线性位移传感器。线性位移传感器可包括接触式位移传感器或非接触式位移传感器。线性位移传感器可包括线性可变差动变压器(LVDT)、差动可变磁阻换能器(DVRT)、滑动电位计、包括可移动磁体和一系列线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括固定磁体和一系列可移动的线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括可移动光源和一系列线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统、包括固定光源和一系列可移动的线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统或它们的任何组合。
电动马达20230可包括可操作地与齿轮组件交接的可旋转轴，该齿轮组件与一组驱动齿或驱动齿的齿条啮合安装在位移构件上。传感器元件可以可操作地耦接到齿轮组件，使得位置传感器20225元件的单次旋转对应于位移构件的某些线性纵向平移。传动装置和传感器的布置方式可经由齿条和小齿轮布置方式连接至线性致动器，或者经由直齿齿轮或其他连接连接至旋转致动器。功率源可为绝对定位系统供应功率，并且输出指示器可显示绝对定位系统的输出。位移构件可表示纵向可运动驱动构件，该纵向可运动驱动构件包括形成于其上的驱动齿的齿条，以用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合。位移构件可表示可纵向运动的击发构件、击发杆、I形梁或它们的组合。
与位置传感器20225相关联的传感器元件的单次旋转可等同于位移构件的纵向线性位移d1，其中d1为：在耦合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。具有该传感器布置方式的位置传感器20225可包括磁性传感器、模拟旋转传感器(如电位计)或模拟霍尔效应元件的阵列，其输出位置信号或值的独特组合。
位置传感器20225可包括任何数量的磁感测元件，诸如例如根据它们是测量总磁场还是测量磁场的矢量分量来分类的磁性传感器。用于产生上述两种类型磁性传感器的技术可涵盖物理学和电子学的多个方面。用于磁场感测的技术可包括探查线圈、磁通门、光泵、核旋、超导量子干涉仪(SQUID)、霍尔效应、各向异性磁电阻、巨磁电阻、磁性隧道结、巨磁阻抗、磁致伸缩/压电复合材料、磁敏二极管、磁敏晶体管、光纤、磁光，以及基于微机电系统的磁性传感器等等。
在一个方面，用于包括绝对定位系统的跟踪系统20228的位置传感器20225可包括磁性旋转绝对定位系统。位置传感器20225可被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器，其可购自Austria Microsystems,AG。位置传感器20225与微控制器20221交接以提供绝对定位系统。位置传感器20225可为低电压和低功率部件，并且可包括可位于磁体上方的位置传感器20225的区域中的四个霍尔效应元件。在芯片上还可提供高分辨率ADC和智能功率管理控制器。可提供坐标旋转数字计算机(CORDIC)处理器(也称为逐位法和Volder算法)以执行简单有效的算法来计算双曲线函数和三角函数，其仅需要加法、减法、位移位和表格查找操作。角位置、报警位和磁场信息可通过标准串行通信接口(诸如串行外围接口(SPI)接口)被传输到微控制器20221。位置传感器20225可提供12或14位分辨率。位置传感器20225可为按QFN 16引脚4×4×0.85mm小封装而提供的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9,345,481号中所述的那些，该专利全文以引用方式并入本文；2014年9月18日公布的名称为“STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESSSENSOR SYSTEM”的美国专利申请公布2014/0263552号，该专利全文以引用方式并入本文；以及2017年6月20日提交的名称为“TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTORVELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT”的美国专利申请序列15/628,175号，该专利申请全文以引用方式并入本文。在数字信号处理系统中，绝对定位系统耦接到数字数据采集系统，其中绝对定位系统的输出将具有有限分辨率和采样频率。绝对定位系统可包括比较和组合电路，以使用算法(诸如加权平均和理论控制环路)将计算响应与测量响应进行组合，该算法驱动计算响应朝向所测量的响应。物理系统的计算响应可将特性如质量、惯性、粘性摩擦、电感电阻考虑在内，以通过得知输入来预测物理系统的状态和输出。
因此，绝对定位系统在器械上电时可提供位移构件的绝对位置，并且不使位移构件回缩或推进至如常规旋转编码器可需要的复位(清零或本位)位置，这些编码器仅对马达20230采取的向前或向后的步数进行计数以推断装置致动器、驱动棒、刀等等的位置。
传感器20226(诸如，例如应变仪或微应变仪)可被配置成能够测量端部执行器的一个或多个参数，诸如例如在夹持操作期间施加在砧座上的应变的幅值，该幅值可指示施加到砧座的闭合力。可将测得的应变转换成数字信号并提供给处理器20222。另选地或除了传感器20226之外，传感器20227(诸如负载传感器)可以测量由闭合驱动系统施加到砧座的闭合力。传感器20227诸如负载传感器可以测量在外科器械或工具的击发行程中施加到I形梁的击发力。I形梁被配置成能够接合楔形滑动件，该楔形滑动件被配置成能够使钉驱动器向上凸轮运动以将钉推出以与砧座变形接触。I形梁还可包括锋利切割刃，当通过击发杆向远侧推进I形梁时，该切割刃可用于切断组织。另选地，可以采用电流传感器20231来测量由马达20230汲取的电流。例如，推进击发构件所需的力可以对应于由马达20230汲取的电流。可将测得的力转换成数字信号并提供给处理器20222。
在一种形式中，应变仪传感器20226可用于测量由端部执行器施加到组织的力。应变计可耦接到端部执行器以测量被端部执行器处理的组织上的力。用于测量施加到由端部执行器抓握的组织的力的系统可包括应变仪传感器20226，例如微应变仪，其可被配置成能够测量例如端部执行器的一个或多个参数。在一个方面，应变仪传感器20226可测量在夹持操作期间施加到端部执行器的钳口构件上的应变的幅值或量值，这可指示组织压缩。可将测得的应变转换成数字信号并将其提供给微控制器20221的处理器20222。负载传感器20227可测量用于操作刀元件例如以切割被捕获在砧座和钉仓之间的组织的力。可采用磁场传感器来测量捕获的组织的厚度。磁场传感器的测量值也可被转换成数字信号并提供给处理器20222。
微控制器20221可使用分别由传感器20226、20227所测的组织压紧、组织厚度和/或在组织上闭合端部执行器所需的用力的测量值来表征击发构件的所选位置和/或击发构件的速度的对应值。在一种情况下，存储器20223可存储可由微控制器20221在评估中所采用的技术、公式和/或查找表。
外科器械或工具的控制系统20220还可包括有线或无线通信电路以与模块化通信集线器20065通信，如图5和图6A所示。
图7B示出了示例性感测系统20069。感测系统可以是外科医生感测系统或患者感测系统。感测系统20069可包括与数据处理和通信单元20236通信的传感器单元20235和人机界面系统20242。数据处理和通信单元20236可包括模数转换器20237、数据处理单元20238、存储单元20239和输入/输出接口20241、收发器20240。感测系统20069可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又与云计算系统20244通信。云计算系统20244可包括云存储系统20078和一个或多个云服务器20077。
传感器单元20235可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器。生物标志物可包括例如血液pH、水合状态、氧饱和度、核心体温、心率、心率变异性、出汗率、皮肤电导、血压、光暴露、环境温度、呼吸率、咳嗽和打喷嚏、胃肠动力、胃肠道成像、组织灌注压、呼吸道中的细菌、酒精消耗、乳酸盐(汗液)、末梢温度、积极性和乐观、肾上腺素(汗液)、皮质醇(汗液)、水肿、真菌毒素、最大VO2、术前疼痛、空气中的化学物、循环肿瘤细胞、压力和焦虑、意识模糊和谵妄、身体活动、自主神经张力、昼夜节律、月经周期、睡眠等。可以使用一个或多个传感器来测量这些生物标志物，例如，光传感器(例如，光电二极管、光敏电阻器)、机械传感器(例如，运动传感器)、声学传感器、电传感器、电化学传感器、热电传感器、红外线传感器等。这些传感器可以使用以下感测技术中的一种或多种来测量如本文所述的生物标志物：光电容积脉搏波描记法、心电描记术、脑电描记术、比色法、阻抗描记术、电位测定法、电流测定法等。
如图7B所示，传感器单元20235中的传感器可以测量与待测量的生物标志物相关联的生理信号(例如，电压、电流、PPG信号等)。待测量的生理信号可取决于所使用的感测技术，如本文所述。感测系统20069的传感器单元20235可以与数据处理和通信单元20236通信。在一个示例中，传感器单元20235可以使用无线接口与数据处理和通信单元20236通信。数据处理和通信单元20236可包括模数转换器(ADC)20237、数据处理单元20238、存储装置20239、I/O接口20241和RF收发器20240。数据处理单元20238可包括处理器和存储器单元。
传感器单元20235可以将所测量的生理信号发射到数据处理和通信单元20236的ADC 20237。在一个示例中，所测量的生理信号可以在被发送到ADC之前通过一个或多个滤波器(例如，RC低通滤波器)。ADC可以将所测量的生理信号转换为与生物标志物相关联的测量数据。ADC可以将测量数据传递到数据处理单元20238进行处理。在一个示例中，数据处理单元20238可以将与生物标志物相关联的测量数据发送到外科集线器或计算装置20243，其又可以将测量数据发送到云计算系统20244进行进一步处理。数据处理单元可以使用无线协议中的一种无线协议将测量数据发送到外科集线器或计算装置20243，如本文所述。在一个示例中，数据处理单元20238可以首先处理从传感器单元接收的原始测量数据，并且将已处理的测量数据发送到外科集线器或计算装置20243。
在一个示例中，感测系统20069的数据处理和通信单元20236可从外科集线器、计算装置20243或者直接从云计算系统20244的云服务器20077接收与生物标志物相关联的阈值，以用于监测。数据处理单元20236可以将与待监测的生物标志物相关联的测量数据与从外科集线器、计算装置20243或云服务器20077接收的对应阈值进行比较。数据处理和通信单元20236可以向HID 20242发送通知消息，指示测量数据值已经超过阈值。通知消息可包括与所监测的生物标志物相关联的测量数据。数据处理和计算单元20236可以使用以下RF协议中的一种RF协议经由传输向外科集线器或计算装置20243发送通知：Bluetooth、Bluetooth Low-Energy(BLE)、Bluetooth Smart、Zigbee、Z波、IPv6低功率无线个域网(6LoWPAN)、Wi-Fi。数据处理单元20238可以使用以下蜂窝协议中的一种或多种蜂窝协议经由到蜂窝传输/接收点(TRP)或基站的传输将通知(例如，针对HCP的通知)直接发送到云服务器：GSM/GPRS/EDGE(2G)、UMTS/HSPA(3G)、长期演进(LTE)或4G、高级LTE(LTE-A)、新空口(NR)或5G。在一个示例中，感测单元可以经由路由器与集线器/计算装置通信，如图6A至图6C所述。
图7C示出了示例性感测系统20069(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)。感测系统20069可包括传感器单元20245、数据处理和通信单元20246以及人机界面装置20242。传感器单元20245可包括传感器20247和模数转换器(ADC)20248。传感器单元20245中的ADC 20248可以将由传感器20247测量的生理信号转换成与生物标志物相关联的测量数据。传感器单元20245可以将测量数据发送到数据处理和通信单元20246进行进一步处理。在一个示例中，传感器单元20245可以使用集成电路间(I2C)接口向数据处理和通信单元20246发送测量数据。
数据处理和通信单元20246包括数据处理单元20249、存储单元20250和RF收发器20251。感测系统可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又可以与云计算系统20244通信。云计算系统20244可包括远程服务器20077和相关联的远程存储装置20078。传感器单元20245可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器，如本文所述。
在处理从传感器单元20245接收的测量数据之后，数据处理和通信单元20246可进一步处理测量数据和/或将测量数据发送到智能集线器或计算装置20243，如图7B所述。在一个示例中，数据处理和通信单元20246可以将从传感器单元20245接收的测量数据发送到云计算系统20244的远程服务器20077，以进行进一步处理和/或监测。
图7D示出了示例性感测系统20069(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)。感测系统20069可包括传感器单元20252、数据处理和通信单元20253以及人机界面系统20261。传感器单元20252可包括多个传感器20254、20255直到20256，以测量与患者或外科医生的生物标志物相关联的一个或多个生理信号和/或与患者或外科医生的身体状态相关联的一个或多个身体状态信号。传感器单元20252还可包括一个或多个模数转换器(ADC)20257。生物标志物列表可包括生物标志物，例如本文所公开的那些生物标志物。传感器单元20252中的ADC 20257可以将由传感器20254-20256测量的生理信号和/或身体状态信号中的每一者转换为相应的测量数据。传感器单元20252可以将与一种或多种生物标志物以及与患者或外科医生的身体状态相关联的测量数据发送到数据处理和通信单元20253进行进一步处理。传感器单元20252可以针对传感器1 20254到传感器N 20256中的每一者单独地或者针对所有传感器组合地将测量结果发送到信息处理和通信单元20253。在一个示例中，传感器单元20252可以经由I2C接口将测量数据发送到数据处理和通信单元20253。
数据处理和通信单元20253可包括数据处理单元20258、存储单元20259和RF收发器20260。感测系统20069可以与外科集线器或计算装置20243通信，该外科集线器或计算装置又与包括至少一个远程服务器20077和至少一个存储单元20078的云计算系统20244通信。传感器单元20252可包括用于测量一种或多种生物标志物的一个或多个离体或体内传感器，如本文所述。
图8是使用来自一个或多个外科医生感测系统的外科任务态势感知和测量数据来调节外科器械控制的示例。图8示出了例示性外科手术的时间线20265以及外科集线器可从在外科手术中的每个步骤从一个或多个外科装置、一个或多个外科医生感测系统和/或一个或多个环境感测系统接收的数据推导出的情境信息。可由外科集线器控制的装置可包括前置能量装置、内镜切割器夹钳等。环境感测系统可包括用于测量与外科医生相关联的一种或多种生物标志物(例如，心率、汗液组成、呼吸率等)的感测系统。环境感测系统可包括用于测量环境属性中的一个或多个环境属性的系统，例如，用于检测外科医生位置/移动/呼吸模式的相机、例如用于测量手术室中的环境噪声和/或医护人员的声音音调、环境的温度/湿度等的空间麦克风。
在图8所示的时间线20265的以下描述中，还应当参考图5。图5提供了在外科手术中使用的各种部件。时间线20265描绘了在示例性结肠直肠外科手术的过程期间可以由护士、外科医生和其他医务人员单独地和/或共同地采取的步骤。在结肠直肠外科手术中，态势感知外科集线器20076可以在整个外科手术过程中从各种数据源接收数据，包括每次医护人员(HCP)使用与外科集线器20076配对的模块化装置/器械20095时生成的数据。外科集线器20076可从配对的模块化装置20095接收该数据。外科集线器可从感测系统20069接收测量数据。外科集线器可以使用来自模块化装置/器械20095的数据和/或来自感测系统20069的测量数据，以在接收到新数据时连续地推导出关于HCP的压力水平和正在进行的手术的推断(即，情境信息)，使得获得外科医生相对于正在执行的手术步骤的压力水平。外科集线器20076的态势感知系统可以执行以下项目中的一项或多项：记录与用于生成报告的手术相关的数据，验证医疗人员正在采取的步骤，(例如，经由显示屏)提供可能与特定手术步骤相关的数据或提示，基于情境调节模块化装置(例如，激活监测器、调节医学成像装置的FOV或改变超声外科器械或RF电外科器械的能量水平)，或者采取本文所述的任何其他此类动作。在一个示例中，这些步骤可以由云系统20064的远程服务器20077执行，并且与外科集线器20076联系。
作为第一步(为简洁起见未在图8中示出)，医院工作人员可从医院的EMR数据库中检索患者的EMR。基于在EMR中选择的患者数据，外科集线器20076可确定待执行的手术是结肠直肠手术。工作人员可扫描用于手术的进入的医疗用品。外科集线器20076可与可在各种类型的手术中利用的用品列表交叉引用扫描的用品，并确认供应的混合物对应于结肠直肠手术。外科集线器20076可以与由不同HCP佩戴的感测系统20069中的每个感测系统配对。
一旦每个装置准备就绪，并且术前准备工作完成，手术团队就可以开始切开并放置套管针。手术团队可以通过切开粘连(如有)并且识别肠系膜下动脉(IMA)分支来进行进入和准备。外科集线器20076可以至少基于其可以从RF或超声波发生器接收的数据(指示正在击发能量器械)来推断外科医生正在切开粘连。外科集线器20076可将所接收的数据与外科手术的检索步骤交叉引用，以确定在过程中的该点处(例如，在先前讨论的手术步骤完成之后)击发的能量器械对应于切开步骤。
在切开之后，HCP可以进行该规程的结扎步骤(例如，由A1指示)。如图8所示，HCP可以通过结扎IMA开始。外科集线器20076可推断外科医生正在结扎动脉和静脉，因为其可以从前置能量钳口装置和/或内镜切割器接收指示器械正在被击发的数据。外科集线器还可从HCP感测系统中的一个感测系统接收指示HCP处于更高压力水平(例如，由时间轴上的B1标记指示)的测量数据。例如，可以通过HCP心率从基值的变化来指示更高的压力水平。与先前步骤相似，外科集线器20076可通过交叉引用来自外科缝合和切割器械的数据的接受与该过程中的检索步骤(例如，如A2和A3所示)来推导出该推论。外科集线器20076可在高压力时间段期间监测前置能量钳口触发比率和/或内镜切割器夹钳和击发速度。在一个示例中，外科集线器20076可向前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置发送辅助控制信号以在操作中控制该装置。外科集线器可以基于操作外科装置的HCP的压力水平和/或外科集线器已知的态势感知来发送辅助信号。例如，外科集线器20076可向前置能量装置或内镜切割器夹钳发送控制辅助信号，如图8中由A2和A3所示。
HCP可以进行到释放上乙状结肠的下一步骤，随后释放降结肠、直肠和乙状结肠。外科集线器20076可以继续监测HCP的高压力标记(例如，如由D1、E1a、E1b、F1所示)。在高压力时间段期间，外科集线器20076可将辅助信号发送至前置能量钳口装置和/或内镜切割器装置，如图8所示。
在动员结肠之后，HCP可以继续进行手术的分段切除术部分。例如，外科集线器20076可以基于来自外科缝合和切割器械的数据(包括来自其仓的数据)推断HCP正在横切肠和乙状结肠切除。仓数据可对应于例如由器械击发的钉的大小或类型。由于不同类型的钉用于不同类型的组织，因此仓数据可指示正被缝合和/或横切的组织的类型。应当指出的是，外科医生根据手术中的步骤定期在外科缝合/切割器械和外科能量(例如，RF或超声)器械之间来回切换，因为不同的器械更好地适于特定任务。因此，其中使用缝合/切割器械和外科能量器械的顺序可指示外科医生正在执行的手术的步骤。
外科集线器可以基于HCP的压力水平来确定控制信号并将该控制信号发送到外科装置。例如，在时间段G1b期间，控制信号G2b可以被发送到内镜切割器夹钳。切除乙状结肠后，切口被闭合，并且可以开始手术的术后部分。可逆转患者的麻醉。外科集线器20076可以基于附接到患者的一个或多个感测系统推断患者正在从麻醉中苏醒。
图9是根据本公开的至少一个方面的具有外科医生/患者监测的计算机实现的交互式外科系统的框图。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统可被配置成能够使用一个或多个感测系统20069来监测外科医生生物标志物和/或患者生物标志物。可以在外科手术之前、之后和/或期间测量外科医生生物标志物和/或患者生物标志物。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统可被配置成能够监测和分析与各种外科系统20069的操作相关的数据，这些外科系统包括外科集线器、外科器械、机器人装置以及手术室或医疗设施。计算机实现的交互式外科系统可包括基于云的分析系统。基于云的分析系统可包括一个或多个分析服务器。
如图9所示，基于云的监测和分析系统可包括多个感测系统20268(可以与感测系统20069相同或相似)、外科器械20266(可以与器械20031相同或相似)、多个外科集线器20270(可以与集线器20006相同或相似)以及外科数据网络20269(可以与图4所述的外科数据网络相同或相似)，以将外科集线器20270耦接到云20271(可以与云计算系统20064相同或相似)。多个外科集线器20270中的每个外科集线器可通信地耦接到一个或多个外科器械20266。多个外科集线器20270中的每个外科集线器还可以经由网络20269通信地耦接到一个或多个感测系统20268以及计算机实现的交互式外科系统的云20271。外科集线器20270和感测系统20268可以使用如本文所述的无线协议通信地耦接。云系统20271可以是用于存储、处理、操纵和传送来自感测系统20268的测量数据以及基于各种外科系统20268的操作生成的数据的远程集中式硬件和软件源。
如图9所示，可经由网络20269实现对云系统20271的访问，该网络可为互联网或一些其他合适的计算机网络。可耦接到云系统20271的外科集线器20270可被认为是云计算系统(例如，基于云的分析系统)的客户端侧。外科器械20266可与外科集线器20270配对，以用于控制和实现如本文所述的各种外科手术或操作。感测系统20268可以与外科集线器20270配对，用于外科手术中外科医生对外科医生相关生物标志物的监测、术前患者监测、术中患者监测或术后患者生物标志物监测，以跟踪和/或测量各种里程碑和/或检测各种并发症。环境感测系统20267可以与测量与外科医生或患者相关联的环境属性的外科集线器20270配对，以用于外科医生监测、术前患者监测、术中患者监测或术后患者监测。
外科器械20266、环境感测系统20267和感测系统20268可包括有线或无线收发器，用于向和从其对应的外科集线器20270(其还可包括收发器)传输数据。外科器械20266、感测系统20268或外科集线器20270中的一者或多者的组合可以指示用于提供医疗操作、术前准备和/或术后恢复的特定位置，例如手术室、重症监护室(ICU)房间或医疗设施(例如，医院)中的恢复室。例如，外科集线器20270的存储器可存储位置数据。
如图9所示，云系统20271可包括一个或多个中央服务器20272(可与远程服务器20067相同或类似)、外科集线器应用服务器20276、数据分析模块20277和输入/输出(“I/O”)接口20278。云系统20271的中央服务器20272共同掌管云计算系统，该云计算系统包括监测客户端外科集线器20270的请求并管理云系统20271的处理能力以用于执行请求。中央服务器20272中的每一者可包括耦接到合适的存储器装置20274的一个或多个处理器20273，该存储器装置可包括易失性存储器诸如随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器诸如磁存储装置。存储器装置20274可包括机器可执行指令，其在被执行时使处理器20273执行数据分析模块20277，以用于基于云的数据分析、对从感测系统20268接收的测量数据的实时监测、操作、建议和如本文所述的其他操作。处理器20273可独立地或结合由集线器20270独立地执行的集线器应用程序来执行数据分析模块20277。中央服务器20272还可包括可驻留在存储器20274中的聚合医疗数据数据库20275。
基于经由网络20269到各种外科集线器20270的连接，云20271可以聚合来自由各种外科器械20266生成的特定数据的数据和/或监测来自感测系统20268和与外科器械20266和/或感测系统20268相关联的外科集线器20270的实时数据。来自外科器械20266的这种聚合数据和/或来自感测系统20268的测量数据可以存储在云20271的聚合医疗数据库20275内。具体地，20271可以有利地跟踪来自感测系统20268的实时测量数据，和/或对测量数据和/或聚合数据执行数据分析和操作，以产生见解和/或执行单独集线器20270自身无法实现的功能。为此，如图9所示，云20271和外科集线器20270通信地耦接以传输和接收信息。I/O接口20278经由网络20269连接到多个外科集线器20270。这样，I/O接口20278可被配置成能够在外科集线器20270和聚集医疗数据数据库20275之间传输信息。因此，I/O接口20278可促进基于云的分析系统的读/写操作。可响应于来自集线器20270的请求来执行此类读/写操作。这些请求可通过集线器应用程序传输到外科集线器20270。I/O接口20278可包括一个或多个高速数据端口，其可包括通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口，以及用于将云20271连接到外科集线器20270的Wi-Fi和蓝牙I/O接口。云20271的集线器应用服务器20276可被配置成能够托管由外科集线器20270执行的软件应用程序(例如，集线器应用程序)并向其提供共享能力。例如，集线器应用服务器20276可管理集线器应用程序通过集线器20270提出的请求、控制对聚集医疗数据数据库20275的访问以及执行负载平衡。
本公开中描述的云计算系统配置可以被设计为解决在使用医疗装置(例如外科器械20266、20031)执行的医疗操作(例如，术前监测、术中监测和术后监测)和手术的情境下产生的各种问题。具体地，外科器械20266可为数字外科装置，该数字外科装置被配置成能够与云20271进行交互以用于实现改善外科手术的执行的技术。感测系统20268可以是具有一个或多个传感器的系统，这些传感器被配置成能够测量与执行医疗操作的外科医生和/或计划对其进行、正在对其进行或已经对其进行医疗操作的患者相关联的一种或多种生物标志物。各种外科器械20266、感测系统20268和/或外科集线器20270可包括人机界面系统(例如，具有触摸控制的用户界面)，使得临床医生和/或患者可控制外科器械20266或感测系统20268与云20271之间的交互的各方面。也可使用用于控制的其他合适的用户界面，诸如听觉控制的用户界面。
本公开中描述的云计算系统配置可以被设计成解决在使用感测系统20268在术前、术中和术后规程中监测与医护专业人员(HCP)或患者相关联的一种或多种生物标志物的情境中产生的各种问题。感测系统20268可以是外科医生感测系统或患者感测系统，其被配置成能够与外科集线器20270和/或与云系统20271交互，用于实施监测外科医生生物标志物和/或患者生物标志物的技术。各种感测系统20268和/或外科集线器20270可包括触摸控制的人机界面系统，使得HCP或患者可以控制感测系统20268与外科集线器20270和/或云系统20271之间的交互的各方面。也可使用用于控制的其他合适的用户界面，诸如听觉控制的用户界面。
图10示出了根据本公开的示例性外科系统20280，并且可包括经由有线或无线连接通过局域网20292或云网络20293与控制台20294或便携式装置20296通信的外科器械20282。在各种方面，控制台20294和便携式装置20296可以是任何合适的计算装置。外科器械20282可包括柄部20297、适配器20285和加载单元20287。适配器20285可释放地耦合到柄部20297，并且加载单元20287可释放地耦合到适配器20285，使得适配器20285将用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可被配置成能够将组织夹持在其间，击发紧固件穿过夹持的组织，并且切断夹持的组织。第一钳口20291可被配置成能够多次击发至少一个紧固件，或者可被配置成能够包括可替换的多次击发紧固件仓，其包括在被替换之前可被击发多于一次的多个紧固件(例如，钉、夹具等)。第二钳口20290可包括砧座，当紧固件从多次击发紧固件仓射出时，该砧座使紧固件变形或以其他方式固定紧固件。
柄部20297可包括马达，该马达耦接至驱动轴以影响驱动轴的旋转。柄部20297可包括用于选择性地激活马达的控制接口。控制接口可以包括按钮、开关、杠杆、滑块、触摸屏和任何其他合适的输入机构或用户界面，可以由临床医生接合这些输入机构或用户界面来激活马达。
柄部20297的控制接口可与柄部20297的控制器20298通信，以选择性地激活马达来影响驱动轴的旋转。控制器20298可设置在柄部20297内，并且被配置成能够接收来自控制接口的输入和来自适配器20285的适配器数据或来自加载单元20287的加载单元数据。控制器20298可分析来自控制接口的输入以及从适配器20285和/或加载单元20287接收的数据，以选择性地激活马达。柄部20297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。显示器可被配置成能够在击发器械20282之前、期间或之后显示适配器或加载单元数据的部分。
适配器20285可包括设置在其中的适配器识别装置20284，并且加载单元20287可包括设置在其中的加载单元识别装置20288。适配器识别装置20284可与控制器20298通信，并且加载单元识别装置20288可与控制器20298通信。应当理解，加载单元识别装置20288可与适配器识别装置20284通信，该适配器识别装置将来自加载单元识别装置20288的通信转发或传递到控制器20298。
适配器20285还可包括设置在其周围的多个传感器20286(示出了一个)，以检测适配器20285或环境的各种状况(例如，适配器20285是否连接到加载单元、适配器20285是否连接到柄部、驱动轴是否旋转、驱动轴的扭矩、驱动轴的应变、适配器20285内的温度、适配器20285的击发次数、击发期间适配器20285的峰值力、施加于适配器20285的力的总量、适配器20285的峰值回缩力、击发期间适配器20285的暂停次数等)。多个传感器20286可以数据信号的形式向适配器识别装置20284提供输入。多个传感器20286的数据信号可以存储在适配器识别装置20284内，或者可以用于更新存储在适配器识别装置内的适配器数据。多个传感器20286的数据信号可以是模拟的或数字的。多个传感器20286可包括测力计，以测量在击发期间施加在加载单元20287上的力。
柄部20297和适配器20285可被配置成能够经由电接口将适配器识别装置20284和加载单元识别装置20288与控制器20298互连。电接口可以是直接电接口(即包括彼此接合以在其间传输能量和信号的电触点)。附加地或另选地，电接口可以是非接触电接口，以在其间无线地传输能量和信号(例如，感应传输)。还可以设想，适配器识别装置20284和控制器20298可以经由与电接口分离的无线连接彼此无线地通信。
柄部20297可包括收发器20283，其被配置成能够将来自控制器20298的器械数据传输到系统20280的其他部件(例如，LAN 20292、云20293、控制台20294或便携式装置20296)。控制器20298还可以将与一个或多个传感器20286相关联的器械数据和/或测量数据传输到外科集线器20270，如图9所示。收发器20283可从外科集线器20270接收数据(例如，仓数据、加载单元数据、适配器数据或其他通知)。收发器20283还可从系统20280的其他部件接收数据(例如，仓数据、加载单元数据或适配器数据)。例如，控制器20298可将器械数据传输到控制台20294，该器械数据包括附接到柄部20297的附接适配器(例如，适配器20285)的序列号、附接到适配器20285的加载单元(例如，加载单元20287)的序列号以及加载到加载单元的多次击发紧固件仓的序列号。此后，控制台20294可以将分别与附接的仓、加载单元和适配器相关联的数据(例如，仓数据、加载单元数据或适配器数据)传输回控制器20298。控制器20298可在本地器械显示器上显示消息，或者经由收发器20283将消息传输到控制台20294或便携式装置20296，以分别在显示器20295或便携式装置屏幕上显示消息。
图11A至图11D示出了可穿戴感测系统(例如，外科医生感测系统或患者感测系统)的示例。图11A是可以基于电化学感测平台的基于眼镜的感测系统20300的示例。感测系统20300能够使用与外科医生或患者的皮肤接触的多个传感器20304和20305来监测(例如，实时监测)汗液电解质和/或代谢物。例如，感测系统20300可以使用与眼镜20302的鼻梁垫片集成的基于电流测定法的生物传感器20304和/或基于电位测定法的生物传感器20305来测量电流和/或电压。
电流测定型生物传感器20304可用于测量汗液乳酸盐水平(例如，以mmol/L计)。乳酸盐是乳酸性酸中毒的产物，乳酸性酸中毒可能由于组织氧合减少而发生，组织氧合减少可能由败血症或出血引起。患者的乳酸盐水平(例如，>2mmol/L)可用于监测败血症的发作，例如在术后监测期间。电位测定型生物传感器20305可用于测量患者汗液中的钾水平。具有运算放大器的电压跟随器电路可用于测量参考电极和工作电极之间的电位信号。电压跟随器电路的输出可以进行滤波并使用ADC转换为数字值。
电流测定型传感器20304和电位测定型传感器20305可以连接到放置在眼镜的每个臂上的电路20303。电化学传感器可用于同时实时监测汗液乳酸盐和钾水平。电化学传感器可以丝网印刷在标签上并放置在眼镜鼻垫的每一侧上，以监测汗液代谢物和电解质。放置在眼镜架的臂上的电子电路20303可包括无线数据收发器(例如，低能耗蓝牙收发器)，该无线数据收发器可用于将乳酸盐和/或钾测量数据传输到外科集线器或中间装置，该中间装置然后可以将测量数据转发到外科集线器。基于眼镜的感测系统20300可以使用信号调节单元来对从电化学传感器20305或20304产生的电信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟信号进行数字化，以及使用无线(例如，低能耗蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11B是包括传感器组件20312(例如，基于光电容积脉搏波描记法(PPG)的传感器组件或基于心电图(ECG)的传感器组件)的腕带型感测系统20310的示例。例如，在感测系统20310中，传感器组件20312可以收集和分析手腕中的动脉搏动。传感器组件20312可用于测量一种或多种生物标志物(例如，心率、心率变异性(HRV)等)。在具有基于PPG的传感器组件20312的感测系统的情况下，光(例如，绿光)可以穿过皮肤。一定百分比的绿光可以被血管吸收，并且一些绿光可以被光电检测器反射和检测。这些差异或反射与组织的血液灌注变化相关联，并且这些变化可用于检测心血管系统的心脏相关信息(例如，心率)。例如，吸收量可以根据血量而变化。感测系统20310可以通过测量随时间变化的光反射率来确定心率。HRV可以被确定为在峰值之前的最陡信号梯度之间的时间段变化(例如，标准偏差)，称为心跳间隔(IBI)。
在具有基于ECG的传感器组件20312的感测系统的情况下，一组电极可以被放置成与皮肤接触。感测系统20310可以测量放置在皮肤上的该组电极两端的电压以确定心率。在这种情况下，HRV可以被测量为QRS复合波中R峰之间的时间段变化(例如，标准偏差)，称为R-R间隔。
感测系统20310可以使用信号调节单元来对模拟PPG信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟PPG信号进行数字化，以及使用无线(例如，蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11C是示例性环形感测系统20320。环形感测系统20320可包括传感器组件(例如，心率传感器组件)20322。传感器组件20322可包括光源(例如，红色或绿色发光二极管(LED))和光电二极管以检测反射和/或吸收的光。传感器组件20322中的LED可以通过手指发光，并且传感器组件20322中的光电二极管可以通过检测血量变化来测量心率和/或血液中的氧水平。环形感测系统20320可包括用于测量其他生物标志物的其他传感器组件，例如用于测量表面体温的热敏电阻器或红外温度计。环形感测系统20320可以使用信号调节单元来对模拟PPG信号进行滤波和放大，使用微控制器来对模拟PPG信号进行数字化，以及使用无线(例如，低能耗蓝牙)模块来将数据传输到外科集线器或计算装置，例如，如图7B至图7D所述。
图11D是脑电图(EEG)感测系统20315的示例。如图11D所示，感测系统20315可包括一个或多个EEG传感器单元20317。EEG传感器单元20317可包括放置成与头皮接触的多个导电电极。导电电极可用于测量由于脑内的神经元作用而可能在头外产生的小电位。EEG感测系统20315可以通过识别某些脑模式来测量生物标志物，例如谵妄，例如，后头部优势节律的减慢或消失以及对眼睛张开和闭合的反应性的丧失。环形感测系统20315可以具有用于对电位进行滤波和放大的信号调节单元、用于对电信号进行数字化的微控制器以及用于将数据传输到智能装置的无线(例如，低能耗蓝牙)模块，例如，如图7B至图7D所述。
图12示出了用于在外科手术之前、期间和/或之后监测一种或多种患者或外科医生生物标志物的计算机实现的患者/外科医生监测系统20325的框图。如图12所示，一个或多个感测系统20336可用于测量和监测患者生物标志物，例如，以促进患者在外科手术之前的准备以及在外科手术之后的恢复。感测系统20336可用于实时测量和监测外科医生生物标志物，例如，通过将相关生物标志物(例如，外科医生生物标志物)传送到外科集线器20326和/或外科装置20337以调节它们的功能来辅助外科任务。可以调节的外科装置功能可包括功率水平、推进速度、闭合速度、负载、等待时间或其他依赖于组织的操作参数。感测系统20336还可以测量与外科医生或患者相关联的一个或多个身体属性。可以实时测量患者生物标志物和/或身体属性。
计算机实现的可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325可包括外科集线器20326、一个或多个感测系统20336以及一个或多个外科装置20337。感测系统和外科装置可以可通信地耦接到外科集线器20326。一个或多个分析服务器20338(例如，分析系统的一部分)也可以可通信地耦接到外科集线器20326。尽管描绘了单个外科集线器20326，但应当注意的是，可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325可包括任何数量的外科集线器20326，这些外科集线器可被连接以形成可通信地耦接到一个或多个分析服务器20338的外科集线器20326的网络，如本文所述。
在一个示例中，外科集线器20326可以是计算装置。计算装置可以是个人计算机、膝上型电脑、平板电脑、智能移动装置等。在一个示例中，计算装置可以是基于云的计算系统的客户端计算装置。客户端计算装置可以是瘦客户端。
在一个示例中，外科集线器20326可包括耦接到存储器20330的用于执行存储在其上的指令的处理器20327、用于存储一个或多个数据库(例如EMR数据库)的存储装置20331以及通过其将数据传输到分析服务器20338的数据中继接口20329。在一个示例中，外科集线器20326还可包括I/O接口20333，其具有用于接收来自用户的输入的输入装置20341(例如，电容式触摸屏或键盘)和用于向用户提供输出的输出装置20335(例如，显示屏)。在一个示例中，输入装置和输出装置可以是单个装置。输出可包括来自用户的查询输入的数据、对在给定手术中使用的产品或产品组合的建议和/或对在外科手术之前、期间和/或之后要执行的动作的指令。外科集线器20326可包括用于将外科装置20337可通信地耦接到外科集线器20326的装置接口20332。在一个方面，装置接口20332可包括收发器，该收发器可使得一个或多个外科装置20337能够使用本文所述的有线或无线通信协议中的一者经由有线接口或无线接口与外科集线器20326连接。外科装置20337可包括例如动力缝合器、能量装置或它们的发生器、成像系统或其他连接系统，例如排烟器、抽吸冲洗装置、吹气系统等。
在一个示例中，外科集线器20326可以可通信地耦接到一个或多个外科医生和/或患者感测系统20336。感测系统20336可用于实时测量和/或监测与执行外科手术的外科医生或正在进行外科手术的患者相关联的各种生物标志物。本文提供了由感测系统20336测量的患者/外科医生生物标志物的列表。在一个示例中，外科集线器20326可以可通信地耦接到环境感测系统20334。环境感测系统20334可用于实时测量和/或监测环境属性，例如，手术室中的温度/湿度、外科医生的移动、由外科医生和/或患者的呼吸模式引起的手术室中的环境噪声等。
当感测系统20336和外科装置20337连接到外科集线器20326时，外科集线器20326可从感测系统20336接收与一种或多种患者生物标志物相关联的测量数据、与患者相关联的身体状态、与外科医生生物标志物相关联的测量数据和/或与外科医生相关联的身体状态，例如，如图7B至图7D所示。外科集线器20326可以将例如与外科医生相关的测量数据与其他相关的术前数据和/或来自态势感知系统的数据相关联，以产生用于控制外科装置20337的控制信号，例如，如图8所示。
在一个示例中，外科集线器20326可以将来自感测系统20336的测量数据与基于基线值、术前测量数据和/或在术中测量数据中定义的一个或多个阈值进行比较。外科集线器20326可以实时地将来自感测系统20336的测量数据与一个或多个阈值进行比较。外科集线器20326可以生成用于显示的通知。例如，如果测量数据超过(例如，大于或小于)所定义的阈值，则外科集线器20326可以向用于患者的人机界面系统20339和/或用于外科医生或HCP的人机界面系统20340发送用于递送的通知。该通知是否将被发送到用于患者的人机界面系统20339和/或用于HCP的人机界面系统2340中的一者或多者的确定可以基于与该通知相关联的严重程度级别。外科集线器20326还可以生成与用于显示的通知相关联的严重程度级别。所生成的严重程度级别可以显示给患者和/或外科医生或HCP。在一个示例中，待测量和/或监测(例如，实时测量和/或监测)的患者生物标志物可以与外科手术步骤相关联。例如，在胸外科手术的静脉和动脉横切步骤中要测量和监测的生物标志物可包括血压、组织灌注压、水肿、动脉硬度、胶原含量、结缔组织的厚度等，而在外科手术的淋巴结清扫步骤中要测量和监测的生物标志物可包括监测患者的血压。在一个示例中，可从存储装置20331中的EMR数据库检索关于术后并发症的数据，并且可由态势感知系统直接检测或推断关于钉或切口线渗漏的数据。外科手术结果数据可由态势感知系统根据从各种数据源接收的数据推断，这些数据源包括外科装置20337、感测系统20336以及与外科集线器20326连接的存储装置20331中的数据库。
外科集线器20326可以将其从感测系统20336接收的测量数据和身体状态数据和/或与外科装置20337相关联的数据发射到分析服务器20338以在对其进行处理。分析服务器20338中的每个分析服务器可包括存储器和耦接到存储器的处理器，该处理器执行存储在其上的指令以分析所接收的数据。分析服务器20338可连接在分布式计算架构中和/或可利用云计算架构。基于该配对数据，分析系统20338可以确定各种类型的模块化装置的最佳和/或优选操作参数，生成对外科装置20337的控制程序的调整，并且将更新或控制程序传输(或“推送”)到一个或多个外科装置20337。例如，分析系统20338可以将其从外科集线器20236接收的围手术期数据和与外科医生或HCP的生理状态和/或患者的生理状态相关联的测量数据相关联。分析系统20338可以确定何时应当控制外科装置20337并且向外科集线器20326发送更新。外科集线器20326然后可将控制程序转发到相关外科装置20337。
结合图5至图7D描述了关于计算机实现的可穿戴患者/外科医生可穿戴感测系统20325的额外细节，这些感测系统包括外科集线器30326、一个或多个感测系统20336以及可连接到其的各种外科装置20337。
图13是用于在外科手术期间处理外科数据的示例性方法29700的流程图。如本文所公开，在外科手术期间，存在许多来源和/或类型的外科数据(诸如外科传感器数据)。可对这种外科数据进行处理以供其他外科系统和医疗保健专业人员立即使用。这种处理可实时地、近实时地等发生。并且，外科数据系统(诸如本文参考图1A所公开的计算机实现的患者和外科医生监测系统20000)可包括多个处理单元，在这些处理单元处可执行传感器处理的各个方面。本文所公开的方法(包括方法29700)以及利用存储器和/或处理器实施这些方法的对应装置和装置组合可用于协调此类外科传感器数据处理。协调可促进诸如更高的系统效率、更高的系统和数据可靠性、对故障和失效的适度处理、更大的整体系统灵活性和性能等方面。
在29702处，可执行第一处理。可对传入传感器数据执行第一处理。例如，可对传入传感器数据的第一部分执行第一处理。可由感测物理现象的传感器单元生成传入传感器数据。可从外部装置接收传入传感器数据。
可根据第一外科数据处理方案执行第一处理。例如，可从存储器检索第一外科数据处理方案。可执行第一处理以输出到传感器数据信道。
在29704处，可接收外科数据处理修改命令。可例如经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令。可从外科集线器(诸如本文所公开的外科集线器，例如外科集线器20006)接收外科数据处理修改命令。可基于外科手术的变化的外科数据处理要求来触发外科数据处理修改命令。
可根据所接收的外科数据处理修改命令生成第二外科数据处理方案和/或将其保存到存储器中。例如，外科数据处理修改命令可含有更新或修改第一外科数据处理方案的信息，从而产生第二外科数据处理方案。例如，外科数据处理修改命令可含有第二外科数据处理方案。第二外科数据处理方案可不同于第一外科数据处理方案。例如，第二外科数据处理方案可包括与第一外科数据处理方案不同的信息和/或指令。
在29706处，可执行第二处理。可对传入传感器数据执行第二处理。
例如，可对传入传感器数据的第二部分执行第二处理。为了在外科手术期间在主动感测系统中进行说明，传入传感器数据的第一部分可包括在外科数据处理修改命令之前处理的传感器值，并且传入传感器数据的第二部分可包括在外科数据处理修改命令之后处理的传感器值。这种布置可用于实现与正在处理的当前值相关的处理中的改变。例如，当绝对值与医疗保健专业人员相关时，这种布置可能是适当的。
又例如，可对传入传感器数据的第一部分执行第二处理。可将传入传感器数据的第一部分存储在存储器(诸如缓冲器、高速缓存、数据日志、历史或其他短期存储装置)中。这种布置可用于实现与先前处理的值相关的处理中的改变。当当前值与先前值的关系与医疗保健专业人员相关时，这种布置可能是适当的。
可根据第二外科数据处理方案执行第二处理。可执行第二处理以输出到传感器数据信道。
为了进行说明，外科数据处理修改命令可用于将传感器处理从第一处理改变为第二处理。例如，处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求和/或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，第一处理可具有与第二处理不同的输出频率。例如，第一处理可具有与第二处理不同的输出分辨率。例如，第一处理在处理资源的利用方面可不同于第二处理。例如，第一处理在数据变换操作方面可不同于第二处理。
为了进行说明，外科数据处理修改命令可用于执行负载平衡。例如，外科数据处理修改命令可用于将数据变换操作(诸如资源密集型数据变换操作)从系统中的一个装置移动到另一个装置。例如，外科数据处理修改命令可用于使特定装置从传感器数据的单纯直通(mere passthrough)改变为除单纯直通之外的变换。例如，外科数据处理修改命令可用于使特定装置从除传感器数据的单纯直通之外的变换改变为单纯直通。串联装置所采取的此类动作是一种将处理从系统中的一个装置移动到另一个装置的示例性方式。
可结合任何适当的硬件/软件数据系统来执行本文所公开的数据处理方法，诸如由方法29700和/或其步骤所图示的数据处理方法。例如，可使用本文所公开的硬件/软件数据系统。例如，可使用硬件/软件数据系统，诸如关于图7A-D所公开的那些。
例如，参考图7A，处理器20222和存储器20223可用于实现。处理器20222可执行第一处理、第二处理以及外科数据处理修改命令的接收和处理。例如，参考图7B，数据处理单元20238和存储装置20239可用于实现。例如，参考图7C，数据处理单元20249和存储装置20250可用于实现。又例如，方法29700可由传感器单元20245本身执行。例如，传感器单元20245可包括到数据处理和通信单元20246的补充处理硬件和传感器数据控制信道。这种实现方式可例如与适合于传感器单元20245的处理容量的一组减少的外科数据处理修改命令一起使用。例如，参考图7D，数据处理单元20253和存储装置20259可用于实现。又例如，方法29700可由传感器单元20252本身执行。例如，传感器单元20252可包括到数据处理和通信单元20253的补充处理硬件和传感器数据控制信道。这种实现方式可例如与适合于传感器单元20252的处理容量的一组减少的外科数据处理修改命令一起使用。
图14是示例性传感器数据处理系统29710的框图。系统29710可包括一个或多个外科传感器系统29712、29714、外科传感器数据处理装置29716以及一个或多个下游系统29718。
一个或多个外科传感器系统29712、29714可包括本文所公开的传感器系统中的任一种。外科传感器系统29712、29714可包括适合结合外科手术和/或在外科手术期间使用的任何感测系统。例如，外科传感器系统29712、29714可包括患者监测系统、外科医生监测系统等。例如，外科传感器系统29712、29714可包括环境传感器。例如，外科传感器系统29712、29714可包括与特定外科器械(诸如内镜切割器、外科缝合器、能量装置等)相关联的传感器。外科传感器系统29712、29714可包括例如参考图5所公开的那些外科感测系统20069。
外科传感器系统29712、29714可测量生物标志物并将关于该生物标志物的信息传送到系统29710内的其他装置。外科传感器系统29712、29714可包括相应的外科数据处理方案29720、29722。外科数据处理方案29720、29722可包括定义对应外科传感器系统29712、29714的操作的信息和对应数据结构。例如，外科数据处理方案29720、29722可包括关于传感器控制、感测操作、传感器数据处理(诸如原子处理、流处理和/或复合处理)、数据格式化等的信息。
外科传感器系统29712、29714可通过相应的传感器值数据信道29724、29726传送传感器值信息。传感器值数据信道29724、29726可包括适合传输传感器值数据的任何数据通信协议，诸如用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)、超文本传输协议(HTTP)、原始数据流、传感器数据传输和管理协议(STMP)、简单传感器接口(SSI)等。
为了进行说明，外科传感器系统29712可传送传感器数据流29728。传感器数据流29728可通过传感器值数据信道29724传送。流29728可包括表示传感器值29730、29732的串行列表的信息。每个传感器值29730、29732可伴随有对应的元数据，诸如传感器系统标识符29734、29736、时间戳29738、29740等。例如，流29728可具有一个或多个部分29742、29744。部分29742、29744可表示流的一部分，包括逻辑上分组在一起的一个或多个值。例如，这些部分可在时间上分组，使得第一部分29742被传送和/或与相应的时间块中的测量结果相关联。并且第二部分29744被传送和/或与相应的不同时间块中的测量结果相关联。例如，第一部分和第二部分可在时间上相邻。部分29742、29744可例如通过元数据来分组，使得第一部分和第二部分例如通过相应的元数据标签来标识。
外科传感器系统29712、29714可通过相应的传感器控制信道29746、29748传送命令和相关操作信息。传感器控制信道29746、29748可包括适合传输命令和相关操作信息的任何数据通信协议，诸如用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)、超文本传输协议(HTTP)、原始数据流、传感器数据传输和管理协议(STMP)、简单传感器接口(SSI)等。
传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可包括不同的物理通信硬件。传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可通过共同的物理通信硬件来通信。传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可包括相同物理通信硬件上的逻辑信道。传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可从网络设备接收相同处理或不同处理。例如，传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可具有不同的传输特性，例如延迟、带宽、可靠性、数据包丢失、抖动、重传、确认、否认等。在一个示例中，传感器值数据信道29724、29726可包括无重传的高带宽、低延迟信道。并且传感器控制信道29746、29748可具有带重传的高可靠性、预留带宽信道。
传感器值数据信道29724、29726和传感器控制信道29746、29748可用于实现外科传感器系统29712、29714与外科传感器数据处理装置29716之间的通信。外科传感器数据处理装置29716可被配置成能够从一个或多个相应的外科传感器系统接收传感器数据的一个或多个传入流(例如，流29728)，处理该数据，并且将所得的数据路由到一个或多个下游系统29718。外科传感器数据处理装置29716可被配置成能够经由下游传感器值数据信道29750和/或下游传感器控制信道29752与一个或多个下游系统29718通信。
外科传感器数据处理装置29716可被配置成能够生成命令和/或接收命令。外科传感器数据处理装置29716可被配置成能够向一个或多个外科传感器系统29712、29714发送命令。命令可用于修改外科传感器系统29712、29714的操作。例如，命令可用于修改外科传感器系统29712、29714的相应外科数据处理方案29720、29722。
外科传感器数据处理装置29716可具有其自己的外科数据处理方案29753。外科数据处理方案29753可定义外科传感器数据处理装置29716对一个或多个传入流执行的处理。命令(例如，来自下游系统29718)可用于修改外科传感器数据处理装置29716的操作。例如，命令可用于修改外科传感器数据处理装置29716的外科数据处理方案29753。
图15A-C是示例性消息传递图，分别图示了外科传感器系统29712处的处理修改、外科传感器数据处理装置29716处的处理修改以及外科传感器系统29712和外科传感器数据处理装置29716两者处的处理修改。
在图15A中，对外科传感器系统29712的操作进行修改。一个或多个初始化控制消息29754可在外科传感器系统29712与外科传感器数据处理装置29716和/或一个或多个下游系统29718之间传送。初始化控制消息29754可定义外科传感器系统29712的初始操作。初始化控制消息29754可包括诸如网络发现、装置发现、服务发现等的操作。在一个示例中，初始化控制消息29754可包括初始外科数据处理方案29720。在一个示例中，初始外科数据处理方案29720可从外科传感器系统29712本地的存储器检索。此类初始化控制消息29754可通过一个或多个传感器控制信道(例如，传感器控制信道29726和/或下游传感器控制信道29752)发送。
外科传感器系统29712的处理器可接收传感器数据。例如，外科传感器系统29712的处理器可从外部装置(诸如外部传感器单元)接收传感器数据。例如，外科传感器系统29712的处理器可从内部子系统(诸如内部换能器、A/D转换器、处理器等)接收传感器数据。外科传感器系统29712可处理数据。外科传感器系统29712可根据外科数据处理方案29720来处理数据。外科传感器系统29712可将传感器数据流输出到外科传感器数据处理装置29716和/或一个或多个下游系统。例如，所接收的传感器数据的第一部分可在对应的第一输出部分29756中表示。所输出的传感器数据流可通过传感器值数据信道29724和/或下游传感器值数据信道29750传送。
可发生修改控制交互。交互可包括一个或多个命令和响应。例如，外科传感器系统29712可接收外科数据处理修改命令29758。外科传感器系统29712可根据外科数据处理修改命令29758来更新外科数据处理方案29720。并且外科传感器系统29712可根据由初始化控制消息29754定义的处理来停止处理传入传感器值，并且根据由外科数据处理修改命令29758定义的处理来开始处理传入传感器值。并且外科传感器系统29712可继续将现在处于修改的处理下的传感器数据流输出到外科传感器数据处理装置29716和/或一个或多个下游系统29718。例如，所接收的传感器数据的第二部分可在对应的第二输出部分29760中表示。
在图15B中，对外科传感器数据处理装置29716的操作进行修改。一个或多个初始化控制消息29762可在外科传感器数据处理装置29716与一个或多个下游系统29718之间传送。初始化控制消息29762可定义外科传感器数据处理装置29716的初始操作。初始化控制消息29762可包括诸如网络发现、装置发现、服务发现等的操作。在一个示例中，初始化控制消息29762可包括初始外科数据处理方案29753。在一个示例中，初始外科数据处理方案29753可从外科传感器数据处理装置29716本地的存储器检索。此类初始化控制消息29762可通过下游传感器控制信道29752发送。
外科传感器数据处理装置29716可从外科传感器系统29712接收传感器数据。外科传感器数据处理装置29716可处理数据。外科传感器数据处理装置29716可根据外科数据处理方案29753来处理数据。外科传感器数据处理装置29716可将传感器数据流输出到一个或多个下游系统29718。例如，所接收的传感器数据的第一部分29764可在对应的第一输出部分29766中表示。所输出的传感器数据流可通过下游传感器值数据信道29750传送。
可发生修改控制交互。交互可包括一个或多个命令和响应。例如，外科传感器数据处理装置29716可接收外科数据处理修改命令29768。外科传感器数据处理装置29716可根据外科数据处理修改命令29768来更新外科数据处理方案29753。并且外科传感器数据处理装置29716可根据由初始化控制消息29762定义的处理来停止处理传入传感器值，并且根据由外科数据处理修改命令29768定义的处理来开始处理传入传感器值。并且外科传感器数据处理装置29716可继续将现在处于修改的处理下的传感器数据流输出到一个或多个下游系统29718。例如，所接收和/或所生成的传感器数据的第二部分29770可在对应的第二输出部分29772中表示。
在图15C中，对外科传感器系统29712和外科传感器数据处理装置29716两者的操作进行修改。在该示例中，外科传感器系统29712可提供特定数据处理操作，并且可将该数据处理操作从外科传感器系统29712移动到外科传感器数据处理装置29716。为了进行说明，例如，如果外科传感器系统29712变得过载，则可使用这种处理改变。例如，如果外科手术的后续部分需要外科传感器系统29712具有更高的采样率，并且将其处理的一些方面卸载到外科传感器数据处理装置29716将使其能够实现该更高的采样率，则可使用这种处理改变。
外科传感器系统29712的处理器可接收传感器数据。例如，外科传感器系统29712的处理器可接收外科传感器数据流的第一部分。外科传感器系统29712可将第一操作和第二操作应用于第一部分。外科传感器系统29712可发送所输出的第一部分29774。所输出的第一部分29774可表示由第一操作和第二操作处理的传感器数据。
外科传感器数据处理装置29716可接收所输出的第一部分29774。外科传感器数据处理装置29716可将第三操作应用于第一部分29774。外科传感器数据处理装置29716可将所输出的第一部分29776发送到一个或多个下游系统29718。
然后，例如基于系统的数据处理要求，可将第二操作从外科传感器系统29712移动到外科传感器数据处理装置29716。例如，外科传感器数据处理装置29716可从下游系统29718接收外科数据处理修改命令。又例如，外科传感器数据处理装置29716可自动发起处理修改。
外科传感器数据处理装置29716可向外科传感器系统29712发送外科数据处理修改命令29778。可基于外科传感器系统29712与外科传感器数据处理装置29716之间的负载平衡操作来触发外科数据处理修改命令29778。可基于外科传感器系统29712与外科传感器数据处理装置29716之间的负载平衡操作来触发外科数据处理修改命令29778，该负载平衡操作基于外科手术的变化的外科数据处理要求。
外科数据处理修改命令29778可指导外科传感器系统29712修改其外科数据处理方案29720，使得外科传感器系统29712将第一操作应用于传入传感器数据的第二部分并且不将第二操作应用于传入传感器数据的第二部分。因此，外科传感器系统29712可发送所输出的第二部分29780。所输出的第二部分29780可表示由第一操作而非第二操作处理的传感器数据。
外科传感器数据处理装置29716可更新其外科数据处理方案29753，使得外科传感器数据处理装置29716将第二操作和第三操作应用于第二部分29780。外科传感器数据处理装置29716可自动更新其外科数据处理方案29753。外科传感器数据处理装置29716可基于来自下游系统29718的外科数据处理修改命令来更新其外科数据处理方案29753。因此，外科传感器数据处理装置29716可发送所输出的第二部分29782。所输出的第二部分29780可表示由第一操作、第二操作和第三操作处理的传感器数据。
图16是示例性外科数据处理方案29784的框图。外科数据处理方案29784可包括定义对应装置(诸如对应外科传感器系统和/或对应外科传感器数据处理装置)的操作的信息和对应数据结构。外科数据处理方案29784可包括关于传感器控制、感测操作、传感器数据处理(诸如原子处理、流处理和/或复合处理)、数据格式化等的信息。外科数据处理方案29784可以结构化数据格式包括这种信息。例如，结构化格式可以是用于存储和标记参数(如控制、操作和/或处理参数)的任何格式。例如，结构化格式可以是诸如专有文件类型、逗号分隔文件、表、二维阵列、一系列嵌入阵列、JavaScript对象符号(JSON)、可扩展标记语言(XML)、记录、标记联合、对象、数据库、数据库记录等的格式。
示例性外科数据处理方案29784可包括控制参数29786、感测参数29788、原子处理参数29790、流处理参数29792、复合处理参数29794、数据格式参数29796等。
控制参数29786可包括关于相应装置(诸如相应外科传感器系统和/或相应外科传感器数据处理装置)的整体和高级操作的信息。控制参数29786可包括传感器标识符、处理标识符、初始化过程密钥(诸如发现密钥、简单文件传输协议(TFTP)链接等)。控制参数29786可包括对装置操作的限制，诸如对功率消耗、处理资源等的限制。控制参数29786可包括通信和/或联网信息，诸如网络类型、网络节点标识、信道信息(例如，标识和定义对应传感器数据信道和/或传感器控制信道的信息)、信道使用信息(例如，当针对给定类型标识一个以上信道时标识要使用哪个信道的信息)。例如，可定义两个传感器数据信道，每个传感器数据信道将传感器数据引导到相应的处理装置。控制参数29786中的信道使用信息可用于选择那些处理装置中的哪一个将接收输出数据、安全信息(诸如公钥/私钥、认证方法、加密类型)等。控制参数29786可包括定义要由装置执行的有序步骤(包括任何条件处理)的主处理流程。主处理流可指由方案29784中的其他参数进一步定义的操作。
感测参数29788可包括定义将物理现象转换为信息的操作的任何信息。感测参数29788可包括换能器设置、校准信息和设置、感测分辨率、感测频率、采样率等。
原子处理参数29790可包括定义要对所感测的数据的每个值执行的操作的任何信息和/或指令。可单独对传感器值执行原子处理参数29790。原子处理参数29790可包括标识要执行的一个或多个特定操作的信息。原子处理参数29790可包括所标识的特定操作中的每一个的参数。为了进行说明，原子处理参数29790可包括关于偏移处理的信息。原子处理参数29790可包括标识偏移操作的信息。并且原子处理参数29790可包括指定偏移值的信息。因此，根据这种外科数据处理方案29784处理传感器数据的装置将输出偏移指定偏移值的传感器值。可在原子处理参数29790中表示的其他操作可包括数据映射、阈值处理、触发、下采样等。
流处理参数29792可包括定义要跨多个传感器值执行的操作的任何信息和/或指令。流处理参数29792可包括标识要执行的一个或多个特定操作的信息。流处理参数29792可包括所标识的特定操作中的每一个的参数。可由流处理参数29792表示的操作可包括运行平均值、滞后、处理链、统计过程、滤波(诸如噪声滤波器、自适应滤波器、低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等)、上采样等。
复合处理参数29794可包括使用来自多于一个传感器的值来定义要执行的操作的任何信息和/或指令。复合处理参数29794可包括标识要执行的一个或多个特定操作的信息。复合处理参数29794可包括所标识的特定操作中的每一个的参数，诸如从哪些传感器获取值用于处理。可由复合参数29794表示的操作可包括传感器融合操作、条件操作、复杂生物标志物映射操作、虚拟传感器操作等。
数据格式化参数29796可包括定义输出传感器值流的数据格式的任何信息和/或指令。数据格式化参数29796可包括关于单位、时间戳、数据类型、数据元素精度等的信息。
图17是示例性传感器处理协调器29798的框图。传感器处理协调器29798可包括适合生成外科数据处理修改命令29800的任何硬件、软件以及它们的组合。例如，传感器处理协调器29798可包括被配置成能够执行本文所公开的操作的处理器和/或存储器。例如，可将传感器处理协调器29798结合到外科集线器中。可将传感器处理协调器29798结合到计算机实现的患者和外科医生监测系统内的其他装置中。
计算机实现的患者和外科医生监测系统可包括一个或多个传感器处理协调器29798。例如，传感器处理协调器29798可具有计算机实现的患者和外科医生监测系统的全局视图，并且可为整个计算机实现的患者和外科医生监测系统生成外科数据处理修改命令29800。又例如，传感器处理协调器29798可具有计算机实现的患者和外科医生监测系统的有限视图，并且可为计算机实现的患者和外科医生监测系统的一部分生成外科数据处理修改命令29800。例如，传感器处理协调器29798可与一组特定外科感测系统和/或外科传感器数据处理装置相关联。
传感器处理协调器29798可在任何传感器管理系统和/或协议的环境内使用。例如，传感器处理协调程序29798可与分布式流管理系统(诸如医学数字成像和通信(DICOM)和BioSignalML标记语言)和平台(诸如TelegraphCQ、PIPES、Borealis等)结合。
传感器处理协调器29798可基于一个或多个输入生成外科数据处理修改命令29800。例如，传感器处理协调器29798可基于传感器工作负载数据29802、手术计划信息29804、外科情景意识数据29806等生成外科数据处理修改命令29800。
传感器工作负载数据29802可包括表示系统中的一个或多个装置的传感器处理的当前性能和/或预期性能的信息。例如，外科传感器数据处理装置可利用其处理容量的80％来处理来自四个相关外科感测系统的数据。传感器处理协调器29798可使用这种输入来确定是否生成外科数据处理修改命令29800以修改由该装置处理的处理。
手术计划数据29804可包括表示外科手术的各个方面的信息并且包括关于每个方面的预期传感器需求的信息。例如，手术计划数据29804可指示手术期间的某些特定外科任务比其他外科任务需要更多的处理资源。
外科情景意识数据29806可包括可用于协调传感器处理的计算机实现的患者和外科医生监测系统中可用的任何其他数据。为了进行说明，打开外科器械(例如，手术计划中未预期使用的外科器械)。外科情景意识数据29806可包括外科器械的标识符的指示和外科器械被激活的指示。传感器处理协调器29798可使用这种关于手术室中实时发生的信息来确定是否生成外科数据处理修改命令29800以修改现有传感器处理，例如，以使另外的处理容量可用于支持未计划的外科器械的操作。
传感器处理协调器29798可包括主传感器列表29808和协调计划29810。主传感器列表29808可包括关于当前、过去和预期传感器和装置的信息以供在外科手术期间使用。主列表29808可包括计算机实现的患者和外科医生监测系统中的所有装置的后勤数据。例如，主列表可包括每个装置的外科数据处理方案的副本。
协调计划29810可包括与计算机实现的患者和外科医生监测系统中的传感器和装置的操作相关的信息。例如，协调计划29810可包括初始化信息传感器和装置。例如，协调计划29810可包括外科手术期间的外科数据处理要求的预期变化的缓解过程。例如，协调计划29810可包括可由特定外科情景意识触发因素触发的缓解过程。协调计划29810可包括在计算机实现的患者和外科医生监测系统中实现一种或多种数据处理策略的信息和/或指令。
在一个示例中，协调计划29810可包括实现负载平衡策略的信息和/或指令。例如，协调计划29801可包括在检测到感测系统接近容量时指导其停止其操作的一部分、将原始数据流传送到另一装置并且指导该另一装置执行剩余操作的指令。例如，协调计划29801可包括标识具有可用于辅助系统中的其他装置的另外的未使用容量的装置的指令。这种传感器处理负载平衡可提高整体系统利用率、数据处理速度、数据收集率和通信带宽。
在一个示例中，协调计划29810可包括实现特定传感器处理拓扑的信息和/或指令。传感器处理协调器可例如通过调整传感器数据值信道的标识和使用以及对应的处理来定义不同的拓扑和对应的策略。例如，协调计划29810可包括指导每个外科感测系统将它们的输出馈送流传送到单个聚合装置(诸如外科集线器)的信息和/或指令。协调计划可包括指导每个外科感测系统以其最佳收集率和传输率进行流传送的信息和/或指令。外科集线器然后可收集该最高分辨率的原始数据并共同处理所有流。又例如，协调计划可包括定义处理子单元使得装置将它们的数据发送到分散处理点的信息和/或指令。可基于处理容量、算法共存(例如，将存储器密集型但非处理密集型的处理操作与处理密集型但非存储器密集型的操作配对)、功能组等来定义处理点。
在一个示例中，协调计划29810可包括实现特定传感器优先化方案的信息和/或指令。例如，某些传感器馈送可按不同的危急程度分类。例如，可实现两类方案，使得具有较高优先级的那些可至少以其最小所需频率被安全且一致地捕获，并且具有较低优先级的那些可在最大努力的基础上和/或在容量可用时被捕获。
而且，例如，协调计划29810可包括根据情景意识数据29806(例如，当前外科活动和患者生物标志物)和/或手术计划数据29804对传感器数据处理进行优先化的信息和/或指令。协调计划29810可包括对如由情景意识数据29806检测到和/或如在手术计划数据28804中阐述的对于手术的特定方面更关键的传感器馈送进行优先化并且对对于手术的特定方面不太关键的传感器馈送进行去优先化的信息和/或指令。优先化可包括对于更关键的馈送启用更高的分辨率、采样率等，以及对于不太关键的馈送启用更低的分辨率、采样率等。这种协调计划29810可最大化可用带宽和处理容量的利用。这种协调计划29810可在整个外科手术中重新平衡计算机实现的患者和外科医生监测系统。
在一个示例中，协调计划29810可用于基于生物标志物或患者特异性参数来限制传感器的本地处理。例如，协调计划29810可用于基于例如生理限制来限制传感器的本地处理。为了进行说明，测量心率变异性可能需要比仅测量心率本身更高的采样率。同一传感器可用于测量两种生物标志物。但是如果情景意识数据29806和/或手术计划数据28804要求心率而不是心率变异性，则协调计划29810可包括相应地下调传感器的操作的信息和/或指令。例如，这种下调可在处理系统中为其他传感器提供另外的容量。
以下方面列表形成了本说明书的一部分：
1.一种用于在外科手术期间处理外科数据的装置，所述装置包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器被配置成能够：
从所述存储器检索第一外科数据处理方案，
根据所述第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道，
经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令，
根据所述外科数据处理修改命令将第二外科数据处理方案保存到所述存储器，其中所述第二外科数据处理方案不同于所述第一外科数据处理方案；以及
根据所述第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二处理不同于所述第一处理。
2.根据方面1所述的装置，其中，从外科集线器接收所述外科数据处理修改命令。
3.根据方面2所述的装置，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
4.根据方面1所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
5.根据方面1所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
6.根据方面1所述的装置，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
7.根据方面1所述的装置，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
8.根据方面1所述的装置，所述装置还包括被配置成能够通过感测物理现象来生成所述传入传感器数据的传感器单元。
9.根据方面1所述的装置，所述装置还包括被配置成能够从外部装置接收所述传入传感器数据的输入端。
10.根据方面1所述的装置，其中，所述第一处理和所述第二处理中的任一者的第一相应输入/输出变换是单纯直通，并且其中所述第一处理和所述第二处理中的任何另一者的第二相应输入/输出变换包括除单纯直通之外的输入/输出变换；其中所述除单纯直通之外的输入/输出变换执行原子处理、流处理或复合处理中的任一种。
11.一种用于在系统中在外科手术期间处理外科数据的方法，所述方法包括：
在所述系统的第一装置处，发送外科数据处理修改命令；以及
在所述系统的第二装置处：
根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道，
经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令，以及
根据第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二外科数据处理方案基于所述外科数据处理修改命令并且不同于所述第一外科数据处理方案。
12.根据方面11所述的方法，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
13.根据方面11所述的方法，其中，基于当前外科数据处理利用超过阈值的方面来触发所述外科数据处理修改命令。
14.根据方面11所述的方法，其中，基于所述传入传感器数据的外科危急程度的指示来触发所述外科数据处理修改命令。
15.根据方面11所述的方法，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
16.根据方面11所述的方法，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
17.根据方面11所述的方法，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
18.根据方面11所述的方法，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
19.一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统，所述系统包括：
第一外科系统部件，所述第一外科系统部件被配置成能够：
接收外科传感器数据流，
将第一操作和第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第一部分，以及
基于接收到外科数据处理修改命令，将所述第一处理操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第二部分；以及
第二外科系统部件，所述第二外科系统部件被配置成能够：
从所述第一外科系统部件接收所述外科传感器数据流，
将第三操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第一部分，以及
将所述第三处理操作和所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第二部分。
20.根据方面19所述的系统，其中，基于所述第一外科系统部件与所述第二外科系统部件之间的负载平衡操作来触发所述外科数据处理修改命令，所述负载平衡操作基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求。
实施例：
实施例1.一种用于在外科手术期间处理外科数据的装置，所述装置包括存储器和处理器，所述处理器被配置成能够：从所述存储器检索第一外科数据处理方案；根据所述第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令；根据所述外科数据处理修改命令将第二外科数据处理方案保存到所述存储器，其中所述第二外科数据处理方案不同于所述第一外科数据处理方案；以及根据所述第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二处理不同于所述第一处理。
例如，在实施例1中，第一处理可以是第一处理操作，并且第二处理可以是第二处理操作。
例如，在实施例1中，执行第二处理还可包括不对传入传感器数据的第二部分执行第一处理。
例如，在实施例1中，传感器数据可以是传感器数据流。
例如，在实施例1中，外科数据处理修改命令可指示处理器使用第二外科数据处理方案。
例如，在实施例1中，第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可指定对传入传感器数据执行的处理。第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可包括可用于处理传入传感器数据或应用于传入传感器数据的控制参数、感测参数、原子处理参数、流处理参数、复合处理参数和/或数据格式参数。
例如，在实施例1中，第一处理和/或第二处理可包括滤波、平均、验证、排序、聚合、平滑和/或分类过程。第一处理和/或第二处理还可包括其他形式的处理操作。
例如，在实施例1中，传入传感器数据的第一部分可包括在由处理器接收到外科数据处理修改命令之前处理的传感器值或由这些传感器值组成，并且传入传感器数据的第二部分可包括在由处理器接收到外科数据处理修改命令之后处理的传感器值或由这些传感器值组成。
例如，在实施例1中，处理器可从下游系统和/或从提供传入传感器数据的传感器系统接收外科数据处理修改命令。
例如，在实施例1中，外科数据处理修改命令可基于传感器工作负载数据、外科手术计划数据和/或外科情境意识数据。
实施例1的装置允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
实施例2.根据实施例1所述的装置，其中，从外科集线器接收所述外科数据处理修改命令。
实施例2的装置由外科集线器控制，该外科集线器可以跨一组互连装置(诸如手术室中的装置)协调数据处理。
实施例3.根据实施例1至2中任一项所述的装置，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
作为外科手术中发生的改变的数据处理要求的结果，实施例3的装置改变由该装置执行的数据处理。这允许该装置针对正在发生的手术优化数据处理和可用的处理资源，并且适应手术期间可能发生的变化，诸如临近关键步骤或医疗紧急情况。这使得改善了外科手术并提高了患者安全性。
实施例4.根据实施例1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
例如，在实施例4的装置中，第一处理可具有比第二处理更低的输出频率或更高的输出频率。
实施例4的装置允许针对外科手术中的给定点优化处理频率。例如，通过降低输出频率，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过增加输出频率，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例5.根据实施例1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
例如，在实施例5的装置中，第一处理可具有比第二处理更低的输出分辨率或更高的输出分辨率。
实施例5的装置允许针对外科手术中的给定点优化输出分辨率。例如，通过降低输出分辨率，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过增加输出分辨率，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例6.根据实施例1至5中任一项所述的装置，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
例如，在实施例6的装置中，第一处理可比第二处理利用更少的处理资源，或利用更多的处理资源。
实施例6的装置允许针对外科手术中的给定点优化处理资源。例如，通过利用更少的处理资源，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过利用更多的处理资源，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例7.根据实施例1至6中任一项所述的装置，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
实施例8.根据实施例1至7中任一项所述的装置，所述装置还包括被配置成能够生成所述传入传感器数据的传感器单元。
例如，在实施例8中，传感器单元可以是患者监测系统、外科医生监测系统、环境监测系统和/或外科器械监测系统。
实施例8的装置可以基于在外科手术期间实时改变的条件来生成传入传感器数据，从而允许该装置基于不可预测或未计划的事件来实时地适应处理条件。
实施例9.根据实施例1至8中任一项所述的装置，所述装置还包括被配置成能够从外部装置接收所述传入传感器数据的输入端。
例如，在实施例9中，外部装置可以是传感器或传感器系统。
例如，在实施例1至9中的任一项中，传入传感器数据可以是一个或多个生物标志物的测量结果、患者特异性参数的测量结果和/或一个或多个环境参数的测量结果。
实施例9的装置可以基于在外科手术期间实时改变的条件来生成传入传感器数据，从而允许该装置基于不可预测或未计划的事件来实时地适应处理条件。
实施例10.根据实施例1至9中任一项所述的装置，其中，所述第一处理和所述第二处理中的任一者的第一相应输入/输出变换是直通，并且其中所述第一处理和所述第二处理中的任何另一者的第二相应输入/输出变换包括除直通之外的输入/输出变换；其中任选地所述除直通之外的输入/输出变换执行原子处理、流处理或复合处理中的任一种。
例如，在实施例1至10中的任一项中，第一处理的输入/输出变换是直通并且第二处理的输入/输出变换包括除直通之外的输入/输出变换，或者第二处理的输入/输出变换是直通并且第一处理的输入/输出变换包括除直通之外的输入/输出变换。
实施例10的装置允许针对外科手术中的给定点优化处理频率。例如，通过使用直通，处理资源可以在装置中被释放用于其他更关键的任务，并且通过用另选的数据处理替换直通，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例11.一种用于在系统中在外科手术期间处理外科数据的方法，所述方法包括：在所述系统的第二装置处，根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；在所述系统的第一装置处，发送外科数据处理修改命令；以及在所述系统的所述第二装置处：经由传感器控制信道接收所述外科数据处理修改命令，并且根据第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二外科数据处理方案基于所述外科数据处理修改命令并且不同于所述第一外科数据处理方案。
例如，在实施例11中，第一处理可以是第一处理操作，并且第二处理可以是第二处理操作。
例如，在实施例11中，执行第二处理还可包括不对传入传感器数据的第二部分执行第一处理。
例如，在实施例11中，传感器数据可以是传感器数据流。
例如，在实施例11中，外科数据处理修改命令可包括使用第二外科数据处理方案的指令。第二外科数据处理方案可基于外科数据处理修改命令，只要外科数据处理修改命令包括使用第二外科数据处理方案的指令。
例如，在实施例11中，第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可指定对传入传感器数据执行的处理。第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可包括可用于处理传入传感器数据或应用于传入传感器数据的控制参数、感测参数、原子处理参数、流处理参数、复合处理参数和/或数据格式参数。
例如，在实施例11中，第一处理和/或第二处理可包括滤波、平均、验证、排序、聚合、平滑和/或分类过程。第一处理和/或第二处理还可包括其他形式的处理操作。
例如，在实施例11中，传入传感器数据的第一部分可包括在由处理器接收到外科数据处理修改命令之前处理的传感器值或由这些传感器值组成，并且传入传感器数据的第二部分可包括在由处理器接收到外科数据处理修改命令之后处理的传感器值或由这些传感器值组成。
例如，在实施例11中，第一装置可以是外科传感器数据处理装置并且第二装置可以是外科传感器系统，或者第一装置可以是下游系统并且第二装置可以是外科传感器数据处理装置。
例如，在实施例11中，外科数据处理修改命令可基于传感器工作负载数据、外科手术计划数据和/或外科情境意识数据。
实施例11的方法允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
实施例12.一种用于在外科手术期间处理外科数据的系统，所述系统包括：第一装置，所述第一装置被配置成能够发送外科数据处理修改命令；以及第二装置，所述第二装置被配置成能够：根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；经由传感器控制信道接收所述外科数据处理修改命令；以及根据第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二外科数据处理方案基于所述外科数据处理修改命令并且不同于所述第一外科数据处理方案。
例如，在实施例12中，第一处理可以是第一处理操作，并且第二处理可以是第二处理操作。
例如，在实施例12中，执行第二处理还可包括不对传入传感器数据的第二部分执行第一处理。
例如，在实施例12中，传感器数据可以是传感器数据流。
例如，在实施例12中，外科数据处理修改命令可包括使用第二外科数据处理方案的指令。第二外科数据处理方案可基于外科数据处理修改命令，只要外科数据处理修改命令包括使用第二外科数据处理方案的指令。
例如，在实施例12中，第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可指定对传入传感器数据执行的处理。第一外科数据处理方案和/或第二外科数据处理方案可包括可用于处理传入传感器数据或应用于传入传感器数据的控制参数、感测参数、原子处理参数、流处理参数、复合处理参数和/或数据格式参数。
例如，在实施例12中，第一处理和/或第二处理可包括滤波、平均、验证、排序、聚合、平滑和/或分类过程。第一处理和/或第二处理还可包括其他形式的处理操作。
例如，在实施例12中，传入传感器数据的第一部分可包括在接收到外科数据处理修改命令之前处理的传感器值或由这些传感器值组成，并且传入传感器数据的第二部分可包括在接收到外科数据处理修改命令之后处理的传感器值或由这些传感器值组成。
例如，在实施例12中，第一装置可以是外科传感器数据处理装置并且第二装置可以是外科传感器系统，或者第一装置可以是下游系统并且第二装置可以是外科传感器数据处理装置。
例如，在实施例12中，外科数据处理修改命令可基于传感器工作负载数据、外科手术计划数据和/或外科情境意识数据。
实施例12的系统允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
实施例13.根据实施例11所述的方法或根据实施例12所述的系统，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
作为外科手术中发生的改变的数据处理要求的结果，实施例13的方法或系统改变由该装置执行的数据处理。这允许针对正在发生的手术优化数据处理和可用的处理资源，并且允许适应手术期间可能发生的变化，诸如临近关键步骤或医疗紧急情况。这使得改善了外科手术并提高了患者安全性。
实施例14.根据实施例11或实施例13所述的方法、根据实施例1至10中任一项所述的装置或者根据实施例12或实施例13所述的系统，其中，通过超过外科数据处理利用阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
在实施例14的方法、装置或系统中，作为超过数据处理利用阈值的结果，触发外科数据处理修改命令。这允许在数据处理容量太低的情况下最小化、停止数据处理或将其移动到另一装置，并且因此存在处理延迟的风险，这可能会影响正在进行的外科手术或患者安全。
实施例15.根据实施例11、13或14中任一项所述的方法、根据实施例1至10或14中任一项所述的装置或者根据实施例12至14中任一项所述的系统，其中，基于所述传入传感器数据的外科危急程度超过阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
在实施例14的方法、装置或系统中，作为数据指示外科危急程度的结果，触发外科数据处理修改命令。这允许根据数据对外科手术的重要性来调整数据处理。例如，如果数据的处理对于外科手术很关键或被标记为对于外科手术关键，则可以增加第二装置对数据的处理，使得对数据的处理进行优先化。另选地，可以停止或最小化第二装置中的处理，并且将传感器数据发送到连接装置，例如用于更高的质量或更快速的处理。
实施例16.根据实施例11或13至15中任一项所述的方法、根据实施例1至10、14或15中任一项所述的装置或者根据实施例12至15中任一项所述的系统，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
例如，在实施例16的方法、装置或系统中，第一处理可具有比第二处理更低的输出频率或更高的输出频率。
实施例16的方法、装置或系统允许针对外科手术中的给定点优化处理频率。例如，通过降低输出频率，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过增加输出频率，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例17.根据实施例11或13至16中任一项所述的方法、根据实施例1至10、14、15或16中任一项所述的装置或者根据实施例12至16中任一项所述的系统，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
例如，在实施例17的方法、装置或系统中，第一处理可具有比第二处理更低的输出分辨率或更高的输出分辨率。
实施例17的方法、装置或系统允许针对外科手术中的给定点优化输出分辨率。例如，通过降低输出分辨率，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过增加输出分辨率，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例18.根据实施例11或13至17中任一项所述的方法、根据实施例1至10、14、15、16或17中任一项所述的装置或者根据实施例12至17中任一项所述的系统，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
例如，在实施例18的方法、装置或系统中，第一处理可比第二处理利用更少的处理资源，或利用更多的处理资源。
实施例18的方法、装置或系统允许针对外科手术中的给定点优化处理资源。例如，通过利用更少的处理资源，处理资源可以被释放用于其他更关键的任务，并且通过利用更多的处理资源，空闲容量可以被用于另外的数据处理并且减轻互连装置中其他地方的压力。
实施例19.根据实施例11或13至18中任一项所述的方法、根据实施例1至10、14、15、16或17中任一项所述的装置或者根据实施例12至18中任一项所述的系统，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
实施例20.一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统，所述系统包括：第一外科系统部件，所述第一外科系统部件被配置成能够：接收外科传感器数据流；将第一操作和第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第一部分；以及基于接收到外科数据处理修改命令，将所述第一处理操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第二部分；以及第二外科系统部件，所述第二外科系统部件被配置成能够：从所述第一外科系统部件接收所述外科传感器数据流；将第三操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第一部分，并且将所述第三处理操作和所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第二部分。
例如，在实施例20中，第二外科系统部件可被配置成能够在第一外科系统接收到外科数据处理修改命令之前将第三操作而非第二处理操作应用于外科传感器数据流的第一部分，并且在第一外科系统接收到外科数据处理修改命令之后将第三处理操作和第二处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。
例如，在实施例20中，第一外科系统部件可被配置成能够接收外科数据处理修改命令。
例如，在实施例20中，外科数据处理修改命令可包括第一外科系统部件应用第一处理操作而非第二处理操作的指令和/或第二外科系统部件应用第三处理操作和第二处理操作的指令。
例如，在实施例20中，第一处理操作、第二处理操作和/或第三处理操作可包括滤波、平均、验证、排序、聚合、平滑和/或分类过程。第一处理操作、第二处理操作和/或第三处理操作还可包括其他形式的处理操作。
例如，在实施例20中，传入传感器数据的第一部分可包括在外科数据处理修改命令之前由第一系统和/或第二系统处理的传感器值或由这些传感器值组成，并且传入传感器数据的第二部分可包括在外科数据处理修改命令之后由第一系统和/或第二系统处理的传感器值或由这些传感器值组成。
例如，在实施例20中，第一外科系统部件可从第二外科系统部件或下游系统接收外科数据处理修改命令。例如，第二外科系统部件可生成外科数据处理修改。
例如，在实施例20中，外科数据处理修改命令可基于传感器工作负载数据、外科手术计划数据和/或外科情境意识数据。
实施例20的装置允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
实施例21.一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统，所述系统包括：第一外科系统部件，所述第一外科系统部件被配置成能够：接收外科传感器数据流；将处理操作应用于所述外科传感器数据流的第一部分；接收外科数据处理修改命令；以及基于所述外科数据处理修改命令，不将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的第二部分；以及第二外科系统部件，所述第二外科系统部件被配置成能够：从所述第一外科系统部件接收所述外科传感器数据流；不将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第一部分；以及将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第二部分。
例如，在实施例21中，第二外科系统部件可被配置成能够在第一外科系统接收到外科数据处理修改命令之前不将处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分，并且在第一外科系统接收到外科数据处理修改命令之后将处理操作应用于外科传感器数据流的第二部分。
例如，在实施例21中，外科数据处理修改命令可包括第一外科系统部件不应用处理操作的指令和/或第二外科系统部件应用处理操作的指令。
例如，在实施例21中，第一处理操作和/或第二处理操作可包括滤波、平均、验证、排序、聚合、平滑和/或分类过程。第一处理操作和/或第二处理操作还可包括其他形式的处理操作。
例如，在实施例21中，传入传感器数据的第一部分可包括在由第一外科系统部件接收到外科数据处理修改命令之前由第一外科系统部件和/或第二外科系统部件处理的传感器值或由这些传感器值组成，并且传入传感器数据的第二部分可包括在由第一外科系统部件接收到外科数据处理修改命令之后由第一系统和/或第二系统处理的传感器值或由这些传感器值组成。
例如，在实施例21中，第一外科系统部件可从第二外科系统部件或下游系统接收外科数据处理修改命令。例如，第二外科系统部件可生成外科数据处理修改。
例如，在实施例21中，外科数据处理修改命令可基于传感器工作负载数据、外科手术计划数据和/或外科情境意识数据。
实施例21的系统允许在外科手术期间更好地协调数据处理。可以在处理传入传感器数据期间基于数据处理修改命令来改变数据处理操作。例如，可以基于传感器工作负载信息、外科手术计划信息或外科情景意识数据来改变数据处理。处理中的变化可由系统和外科手术中的医疗保健专业人员的变化的数据处理需求或由与外科手术本身相关联的变化的数据处理需求来激发。例如，通过改变传感器数据的数据处理，装置可以停止或最小化装置本身中的数据处理以释放处理容量用于其他需要，并且将原始未经处理的数据传递到另一装置进行处理。可以将处理操作转移到更多容量可用的其他装置或系统部件。这些措施提高了整体系统利用率、数据处理速度和数据收集率。此外，释放装置本身中的处理容量允许在例如外科手术中的关键步骤临近或发生医疗紧急情况时提供更多的处理容量。总体而言，这种处理协调提高了效率、数据可靠性、故障和失效处理、系统灵活性和整体性能，从而使得提高了患者安全性并改善了外科手术。
实施例22.根据实施例20或实施例21所述的系统，其中，基于所述第一外科系统部件与所述第二外科系统部件之间的负载平衡操作来触发所述外科数据处理修改命令，所述负载平衡操作基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求。
实施例23.根据实施例20至22中任一项所述的系统，其中，从外科集线器接收所述外科数据处理修改命令。
实施例23的系统由外科集线器控制，该外科集线器可以跨一组互连装置(诸如手术室中的装置)协调数据处理。
实施例24.根据实施例20至23中任一项所述的系统，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
实施例24的系统可以基于外科手术的实时要求来平衡第一外科系统部件与第二外科系统部件之间的数据处理。这允许该装置针对正在发生的手术优化数据处理和可用的处理资源，并且适应手术期间可能发生的变化，诸如临近关键步骤或医疗紧急情况。这使得改善了外科手术并提高了患者安全性。
实施例25.根据实施例20至24中任一项所述的系统，所述系统还包括被配置成能够生成所述传入外科传感器数据流的传感器单元。
例如，在实施例25中，传感器单元可以是患者监测系统、外科医生监测系统、环境监测系统和/或外科器械监测系统。
实施例25的系统可以基于在外科手术期间实时改变的条件来生成传入传感器数据，从而允许该系统基于不可预测或未计划的事件来实时地适应处理条件。
实施例26.根据实施例20至25中任一项所述的系统，所述系统还包括被配置成能够从外部装置接收所述传入外科传感器数据流的输入。
例如，在实施例26中，外部装置可以是传感器或传感器系统。
例如，在实施例20至26中的任一项中，外科传感器数据流可以是一个或多个生物标志物的测量结果、患者特异性参数的测量结果和/或一个或多个环境参数的测量结果。
实施例26的系统可以基于在外科手术期间实时改变的条件来生成传入传感器数据，从而允许该系统基于不可预测或未计划的事件来实时地适应处理条件。
实施例27.根据实施例20至26中任一项所述的系统，其中，通过超过外科数据处理利用阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
在实施例27的系统中，作为超过数据处理利用阈值的结果，触发外科数据处理修改命令。这允许在数据处理容量太低的情况下最小化、停止数据处理或将其移动到另一装置，并且因此存在处理延迟的风险，这可能会影响正在进行的外科手术或患者安全。
实施例28.根据实施例20至27中任一项所述的系统，其中，通过所述传入传感器数据的外科危急程度超过阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
在实施例28的系统中，作为数据指示外科危急程度的结果，触发外科数据处理修改命令。这允许根据数据对外科手术的重要性来调整数据处理。例如，如果数据的处理对于外科手术很关键或被标记为对于外科手术关键，则可以增加第二装置对数据的处理，使得对数据的处理进行优先化。另选地，可以停止或最小化第二装置中的处理，并且将传感器数据发送到连接装置，例如用于更高的质量或更快速的处理。
Claims (28)
1.一种用于在外科手术期间处理外科数据的装置，所述装置包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器被配置成能够：
从所述存储器检索第一外科数据处理方案；
根据所述第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；
经由传感器控制信道接收外科数据处理修改命令；
根据所述外科数据处理修改命令将第二外科数据处理方案保存到所述存储器，其中所述第二外科数据处理方案不同于所述第一外科数据处理方案；以及
根据所述第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二处理不同于所述第一处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，从外科集线器接收所述外科数据处理修改命令。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，所述装置还包括被配置成能够生成所述传入传感器数据的传感器单元。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，所述装置还包括被配置成能够从外部装置接收所述传入传感器数据的输入端。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，所述第一处理和所述第二处理中的任一者的第一相应输入/输出变换是直通，并且其中所述第一处理和所述第二处理中的任何另一者的第二相应输入/输出变换包括除直通之外的输入/输出变换；其中任选地所述除直通之外的输入/输出变换执行原子处理、流处理或复合处理中的任一种。
11.一种用于在系统中在外科手术期间处理外科数据的方法，所述方法包括：
在所述系统的第二装置处，根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；
在所述系统的第一装置处，发送外科数据处理修改命令；以及
在所述系统的所述第二装置处：
经由传感器控制信道接收所述外科数据处理修改命令，以及
根据第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二外科数据处理方案基于所述外科数据处理修改命令并且不同于所述第一外科数据处理方案。
12.一种用于在外科手术期间处理外科数据的系统，所述系统包括：
第一装置，所述第一装置被配置成能够发送外科数据处理修改命令；以及
第二装置，所述第二装置被配置成能够：
根据第一外科数据处理方案对传入传感器数据的第一部分执行第一处理以输出到传感器数据信道；
经由传感器控制信道接收所述外科数据处理修改命令；以及
根据第二外科数据处理方案对所述传入传感器数据的第二部分执行第二处理以输出到所述传感器数据信道，其中所述第二外科数据处理方案基于所述外科数据处理修改命令并且不同于所述第一外科数据处理方案。
13.根据权利要求11所述的方法或根据权利要求12所述的系统，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
14.根据权利要求11或权利要求13所述的方法、根据权利要求1至10中任一项所述的装置或者根据权利要求12或权利要求13所述的系统，其中，通过超过外科数据处理利用阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
15.根据权利要求11、13或14中任一项所述的方法、根据权利要求1至10或14中任一项所述的装置或者根据权利要求12至14中任一项所述的系统，其中，基于所述传入传感器数据的外科危急程度超过阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
16.根据权利要求11或13至15中任一项所述的方法、根据权利要求1至10、14或15中任一项所述的装置或者根据权利要求12至15中任一项所述的系统，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出频率。
17.根据权利要求11或13至16中任一项所述的方法、根据权利要求1至10、14、15或16中任一项所述的装置或者根据权利要求12至16中任一项所述的系统，其中，所述第一处理具有与所述第二处理不同的输出分辨率。
18.根据权利要求11或13至17中任一项所述的方法、根据权利要求1至10、14、15、16或17中任一项所述的装置或者根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其中，所述第一处理在处理资源的利用方面不同于所述第二处理。
19.根据权利要求11或13至18中任一项所述的方法、根据权利要求1至10、14、15、16或17中任一项所述的装置或者根据权利要求12至18中任一项所述的系统，其中，所述第一处理在数据变换操作方面不同于所述第二处理。
20.一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统，所述系统包括：
第一外科系统部件，所述第一外科系统部件被配置成能够：
接收外科传感器数据流；
将第一操作和第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第一部分；以及
基于接收到外科数据处理修改命令，将所述第一处理操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的第二部分；以及
第二外科系统部件，所述第二外科系统部件被配置成能够：
从所述第一外科系统部件接收所述外科传感器数据流；
将第三操作而非所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第一部分，以及
将所述第三处理操作和所述第二处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第二部分。
21.一种用于在外科手术期间将第一处理操作、第二处理操作和第三处理操作应用于外科传感器数据流的系统，所述系统包括：
第一外科系统部件，所述第一外科系统部件被配置成能够：
接收外科传感器数据流；
将处理操作应用于所述外科传感器数据流的第一部分；接收外科数据处理修改命令；以及
基于所述外科数据处理修改命令，不将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的第二部分；以及
第二外科系统部件，所述第二外科系统部件被配置成能够：
从所述第一外科系统部件接收所述外科传感器数据流；
不将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第一部分；以及
将所述处理操作应用于所述外科传感器数据流的所述第二部分。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的系统，其中，基于所述第一外科系统部件与所述第二外科系统部件之间的负载平衡操作来触发所述外科数据处理修改命令，所述负载平衡操作基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的系统，其中，从外科集线器接收所述外科数据处理修改命令。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的系统，其中，基于所述外科手术的变化的外科数据处理要求来触发所述外科数据处理修改命令。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的系统，所述系统还包括被配置成能够生成所述传入外科传感器数据流的传感器单元。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的系统，所述系统还包括被配置成能够从外部装置接收所述传入外科传感器数据流的输入。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的系统，其中，通过超过外科数据处理利用阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的系统，其中，通过所述传入传感器数据的外科危急程度超过阈值来触发所述外科数据处理修改命令。
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