具有训练或辅助功能的外科手术系统技术方案

本申请公开了用于支持远程操作外科手术系统(TSS)的系统、方法和可实现的软件指令。接收包括TSS的监测的事件的外科手术输入。外科手术例程的当前阶段是根据外科手术输入自主确定的。响应于可以向TSS的外科医生控制台提供何种情境相关的辅助，可以检测对外科医生辅助的呼叫，该情境相关的辅助与外科手术例程是阶段同步的。

Surgical system with training or auxiliary function

The present application discloses systems, methods, and implementable software instructions for supporting a remote operating surgical system (TSS). Receive surgical inputs including events monitored by TSS. The current stage of surgical procedures is determined independently by surgical input. In response to what context-related assistance can be provided to the TSS surgeon console, a surgeon-assisted call can be detected, and the context-related assistance is synchronized with the surgical routine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有训练或辅助功能的外科手术系统优先权声明本申请要求于2016年8月12日提交的美国临时专利申请号62/374,670的优先权的权益，并且要求于2015年11月12日提交的美国临时专利申请号62/254,556的优先权的权益，它们中的每个通过引用将其全部内容结合于此。
本专利技术的方面与用于外科手术的医疗设备相关。更具体地，本专利技术各方面与控制机器人辅助外科手术系统以收集和评估外科手术性能数据以自动辅助外科手术人员或给外科手术人员提供建议相关。
技术介绍
微创远程操作外科手术系统(TSS)被开发以增加外科医生对内部外科手术部位工作时的灵活性，并允许外科医生从远程方位(无菌区域外)对患者进行手术。在TSS中，外科医生通常在控制台处被提供外科手术部位的图像。在适当的观察器或显示器上观看外科手术部位的图像时，外科医生通过操纵控制台的主输入设备或控制设备来对患者执行外科手术例程。每个主输入设备控制伺服机械致动/铰接的外科手术器械的运动。在外科手术例程期间，TSS可以提供具有末端执行器的各种外科手术器械或工具的机械致动和控制，响应于主输入设备的操纵，该末端执行器执行外科医生的各种功能，例如保持或驱动针、抓住血管、解剖组织、缝合组织等。训练外科医生使用TSS以及使用TSS辅助外科医生进行外科手术是可取的。需要实用的解决方案，以便在适当情况下促进自动手术评估和自动手术辅助。
技术实现思路
以下概述介绍了本专利技术主题的某些方面，以提供基本的理解。本概述不是本专利技术主题的广泛概述，并且不旨在确定关键或重要元件或描绘本专利技术主题的范围。虽然本概述包含与本专利技术主题的各个方面和实施例相关的信息，但其唯一目的是以大概形式呈现一些方面和实施例作为以下更详细描述的序言。本专利技术的一个方面涉及用于远程操作外科手术系统(TSS)的外科医生支持系统。TSS通常包括外科医生输入接口，该输入接口接受用于实现机电外科手术系统的外科手术控制输入以执行外科手术例程。在一些实施例中，外科医生支持系统包括虚拟外科手术环境引擎和辅助引擎，其中的每一个可以使用计算硬件来实现。虚拟外科手术环境引擎包括外科手术输入评估器引擎和分段器引擎，外科手术输入评估器引擎接收包括TSS的监测的事件的外科手术输入，分段器引擎基于外科手术输入来确定外科手术例程的当前阶段。辅助引擎包括通信地耦接到TSS的外科医生输入接口的TSS接口、用于检测对外科医生辅助的呼叫的辅助呼叫检测器，以及响应于对外科医生辅助的呼叫经由TSS接口发送情境相关的辅助的辅助渲染引擎。情境相关的辅助与外科手术例程是阶段同步的。阶段同步是指在外科手术过程流程方面的对准，而不是严格的时间对准。在一些实施例中，阶段同步支持阶段偏移，使得可以提供辅助以便为即将到来的外科手术例程的阶段准备外科医生或外科手术团队。有利的是，阶段同步为外科医生提供了可以立即可用的情境相关的辅助。辅助的示例包括外科手术例程的当前(或即将到来的)部分的自动排队的专家视频段、在某些情况下可以在手术中调用的外科手术例程的当前或即将到来的部分的按需模拟、来自自动化专家系统的特定情况的外科手术技术建议，以及先前评估为在外科手术例程的特定部分具有专业知识的人类专家助手的通知。提供前述示例是为了说明，并且不被认为是限制范围的，除非并且在一定程度上它们在所附权利要求中明确地提出。在一些实施例中，虚拟外科手术环境引擎进一步被配置为实现模拟器引擎以基于TSS的外科手术输入来处理外科手术例程的计算模型。例如，模拟器引擎可以包括TSS模型和患者模型，TSS模型以计算方式表示虚拟外科手术环境中的TSS；以及患者模型基于患者的身体特征以计算方式表示患者，以及通过TSS模型的操作实现对患者的改变。在一些实施例中，外科医生支持系统包括外科手术技术评估器引擎，该外科手术技术评估器引擎被配置为访问外科手术输入和外科手术例程的当前阶段，并且计算对应于包括当前阶段在内的外科手术例程的多个不同阶段的外科手术输入的多个时间和空间度量。外科手术技术评估器引擎可以产生外科手术特定阶段的性能分数，该分数表示产生外科手术控制输入的外科医生的外科手术表现的质量。附图说明图1是微创远程操作外科手术系统(TSS)的平面图。图2是外科医生的控制台的透视图。图3是电子推车的透视图。图4是TSS的示意图。图5A是TSS的说明图。图5B是外科手术系统的患者侧推车的透视图。图5C是外科手术场景的说明图。图6是外科手术器械的正视图。图7是器械操纵器的透视图。图8是外科手术规划工具的示意图。图9是示出了根据各种实施例的先进外科手术系统的图表，该先进外科手术系统特征在于TSS伴随有包括虚拟外科手术环境、数据记录系统、外科医生评估系统和辅助系统的附加支持系统。图10是示出了根据一个实施例的图9的系统的虚拟外科手术环境的操作组件及其相互作用的图表。图11是示出了根据一个实施例的图10的虚拟外科手术环境的外科手术输入评估器的操作组件及其相互作用的图表。图12是示出了根据一个实施例的图10的虚拟外科手术环境的分段器(segmenter)的图表，该分段器包括其操作组件及操作组件的相互作用。图13是示出了根据一个实施例的图10的虚拟外科手术环境的模拟器的操作组件及其相互作用的图表。图14是示出了根据一个实施例的图9的系统的外科医生评估器的操作组件及其相互作用的图表。图15是示出了根据一个示例实施例的图9的系统的数据记录系统的操作组件及其相互作用的图表。图16是示出了根据一些实施例的图9的系统的辅助引擎的操作组件及其相互作用的图表。图17是示出了通用机器的示例形式的计算机系统的框图，该通用机器可以被转换为专用机器以执行本文描述的实施例的各方面。图18是示出了计算装置(诸如图17中描绘的计算装置)的示例硬件和软件体系结构的图表，在该图表中示出了硬件组件和软件组件之间的各种接口。图19A-图19C是示出了根据一些实施例的示例外科手术器械和致动器组装件的说明图，在该说明图中外科手术器械被示出处于不同示例外科手术器械致动状态。图20是示出了根据一些实施例操作诸如图9的系统的TSS支持系统的示例方法的过程流程图。图21A-图21C是示出了由图14的外科医生评估器的控制设置调节器实现的外科手术场景视界(horizon)变化的说明图，以辅助外科医生实现使得外科医生能够更精确地控制TSS的外科手术场景内的外科手术器械的视点。图22A-图22B是示出了由图14的外科医生评估器的控制设置调节器实现的外科手术场景二维位置改变的说明图，以辅助外科医生实现使得外科医生能够更好地观察TSS的外科手术场景内的相关信息的视点。图23A-图23B是示出了由图14的外科医生评估器的控制设置调节器实现的外科手术场景缩放水平改变的说明图，以辅助外科医生实现使得外科医生能够更好地观察TSS的外科手术场景内的相关信息的视点。具体实施方式说明专利技术方面、实施例、实施方式或应用的以下描述和附图不应被视为限制-权利要求限定了受保护的专利技术。在不脱离本说明书和权利要求的范围的情况下，可以进行各种机械、组成、结构、电气和操作改变。在一些情况下，公知的电路、结构或技术未被详细示出或描述以免混淆本专利技术。在两个或更多图中的相同的数字表示相同或相似的元素。参考一个实施例、实施方式或应用详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于远程操作外科手术系统即TSS的外科手术支持系统，所述TSS包括外科医生输入接口，所述外科医生输入接口接受外科手术控制输入以实现机电外科手术系统以执行外科手术例程，所述外科手术支持系统包括：包含计算硬件的虚拟外科手术环境引擎，其可操作地配置为实现：外科手术输入评估器引擎用于接收包括所述TSS的所监测的事件的外科手术输入；以及分段器引擎用于基于所述外科手术输入来确定所述外科手术例程的当前阶段；以及包括计算硬件的辅助引擎，其可操作地配置为实现：通信地耦接到所述TSS的所述外科医生输入接口的TSS接口；辅助呼叫检测器，用于检测对外科医生辅助的呼叫；以及辅助渲染引擎，响应于对外科医生辅助的呼叫经由所述TSS接口启动情境相关的辅助。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.12 US 62/254,556;2016.08.12 US 62/374,6701.一种用于远程操作外科手术系统即TSS的外科手术支持系统，所述TSS包括外科医生输入接口，所述外科医生输入接口接受外科手术控制输入以实现机电外科手术系统以执行外科手术例程，所述外科手术支持系统包括：包含计算硬件的虚拟外科手术环境引擎，其可操作地配置为实现：外科手术输入评估器引擎用于接收包括所述TSS的所监测的事件的外科手术输入；以及分段器引擎用于基于所述外科手术输入来确定所述外科手术例程的当前阶段；以及包括计算硬件的辅助引擎，其可操作地配置为实现：通信地耦接到所述TSS的所述外科医生输入接口的TSS接口；辅助呼叫检测器，用于检测对外科医生辅助的呼叫；以及辅助渲染引擎，响应于对外科医生辅助的呼叫经由所述TSS接口启动情境相关的辅助。2.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，进一步包括所述TSS。3.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述虚拟外科手术环境引擎进一步被配置为实施模拟器引擎以基于所述TSS的所述外科手术输入来处理外科手术例程的计算模型。4.根据权利要求3所述的外科手术支持系统，其中所述模拟器引擎包括：TSS模型，用于以计算方式表示所述虚拟外科手术环境中的所述TSS；以及患者模型，用于以计算方式表示基于患者的身体特征的所述患者，以及通过所述TSS模型的操作实现的对所述患者的改变。5.根据权利要求3所述的外科手术支持系统，其中所述模拟器引擎被配置为与经由所述TSS执行的实际外科手术例程并行地操作，其中到所述TSS的外科手术控制输入在所述模拟器引擎的计算模型中产生虚拟效果。6.根据权利要求3所述的外科手术支持系统，其中由所述外科手术输入评估器引擎接收的所述外科手术输入包括来自所述模拟器引擎的所述计算模型的所述TSS控制输入的模拟效果。7.根据权利要求3所述的外科手术支持系统，其中所述模拟器引擎被配置并启动以基于所述当前阶段的确定来模拟外科手术例程的特定阶段。8.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述监测的事件包括控制所述TSS的机电外科手术系统的TSS控制输入。9.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述监测的事件包括控制所述TSS的机电外科手术系统的模拟的TSS控制输入。10.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述监测的事件包括外科手术助理进行TSS检测动作。11.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述分段器引擎包括用于确定表示正确分段确定的概率的置信度分数的置信度测量引擎。12.根据权利要求11所述的外科手术支持系统，其中所述置信度分数指示外科手术输入的对应序列对训练所述分段器引擎的深度学习引擎的适合性。13.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述分段器引擎包括实时分段评估器，所述实时分段评估器被配置为实施经训练的神经网络以在所述外科手术例程期间处理所述外科手术输入的部分。14.根据权利要求13所述的外科手术支持系统，其中所述分段器引擎进一步包括后处理分段评估器，所述后处理分段评估器被配置为实施聚类算法以处理所述外科手术输入的部分。15.根据权利要求13所述的外科手术支持系统，其中所述经训练的神经网络基于来自多个之前的外科手术例程的先前外科手术输入而被训练。16.根据权利要求13所述的外科手术支持系统，其中所述经训练的神经网络基于来自多个之前模拟的外科手术例程的先前外科手术输入而被训练。17.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述外科手术输入评估器引擎包括任务评估器引擎，所述任务评估器引擎被配置为基于所述外科手术输入确定正在执行的当前外科手术任务，其中所述当前外科手术任务包括产生限定外科手术效果的一系列事件；并且其中所述分段器引擎进一步基于所述当前外科手术任务来确定所述外科手术例程的当前阶段。18.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，进一步包括：包含计算硬件的外科医生评估器引擎，其可操作地配置为实现：外科手术技术评估器引擎，其经配置为：访问所述外科手术输入和所述外科手术例程的所述当前阶段；计算与包括所述当前阶段的所述外科手术例程的多个不同阶段相对应的所述外科手术输入的多个时间和空间度量；并且生成表示产生所述外科手术控制输入的外科医生的外科手术表现的质量的外科手术特定阶段表现分数。19.根据权利要求18所述的外科手术支持系统，其中所述外科手术技术评估器进一步被配置为执行所述时间和空间度量与基于所述外科手术例程的熟练执行阶段的基准度量之间的比较；并且其中所述表现分数基于所述比较的结果。20.根据权利要求18所述的外科手术支持系统，其中所述外科手术技术评估器进一步被配置为：访问表示由所述分段器引擎进行的正确分段确定的概率的置信度分数；并且进一步基于所述置信度分数来生成所述表现分数。21.根据权利要求18所述的外科手术支持系统，其中所述表现分数是在整个所述外科手术例程中更新的运行分数。22.根据权利要求18所述的外科手术支持系统，其中所述辅助呼叫检测器被配置为基于所述表现分数检测对外科医生辅助的呼叫。23.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述情境相关的辅助包括专家视频区段，所述专家视频区段包含正在执行的所述外科手术例程的特定阶段部分的演示。24.根据权利要求1所述的外科手术支持系统，其中所述情境相关的辅助包括所述外科手术例程的特定阶段模拟的配置和...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·雅克，C·张，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US