本公開涉及與計算機輔助裝置相關聯的儀器的操作，并且更具體地，涉及用于基于姿勢檢測改變與計算機輔助裝置相關聯的儀器的操作模式的技術。

背景技術：

1、越來越多的裝置被計算機輔助的電子裝置取代。在工業、娛樂、教育和其他環境中尤其如此。作為醫學示例，當今的醫院包括在手術室、介入室、重癥監護病房、急診室等中發現的大型電子裝置陣列。例如，玻璃溫度計和水銀溫度計正在被電子溫度計取代，靜脈滴注管路現在包括電子監視器和流量調節器，并且傳統的手持式外科手術和其他醫療儀器正在被計算機輔助醫療裝置取代。

2、這些計算機輔助裝置可用于對材料(諸如患者的組織)執行操作和/或程序。對于許多計算機輔助裝置，操作員(諸如外科醫生和/或其他醫務人員)通常可以使用操作員控制臺上的一個或多個控制件來操縱輸入裝置。當操作員操作操作員控制臺處的各種控制件時，命令從操作員控制臺中繼到位于工作區中的計算機輔助裝置，其中它們用于定位和/或致動一個或多個末端執行器和/或由計算機輔助裝置支撐(例如，經由可重新定位臂)的工具。以這種方式，操作員能夠使用末端執行器和/或工具對工作區中的材料執行一個或多個程序。

3、一個或多個末端執行器和/或工具中的每個都可以執行多個功能、具有多個操作模式和/或根據一個或多個可調參數進行操作。在醫學示例中，組織密封儀器可取決于操作員的需要和手頭的任務以不同的能量模式操作。在程序期間，計算機輔助裝置的操作員可改變儀器的操作功能、模式和/或參數。

4、當前促進操作員改變與計算機輔助裝置相關聯的儀器的功能、模式和/或參數的方法包括使用額外的物理輸入和/或圖形用戶界面。例如，計算機輔助裝置可包括腳踏板，其可被指派改變儀器操作模式的能力。作為另一示例，操作員可以從顯示器上的圖形用戶界面選擇模式。然而，這些方法使得向計算機輔助裝置添加儀器和模式變得困難。如果要將具有多個模式的儀器添加到計算機輔助裝置，為了促進該儀器的模式改變，可以修改計算機輔助裝置以包括圖形用戶界面中的附加物理輸入(例如，附加按鈕、腳踏板等；添加語音輸入能力以前不存在)和/或附加選項。這些選項中的任一個都需要修改計算機輔助裝置的硬件和/或軟件。這些附加的輸入和/或選項將增加操作員的學習曲線，該操作員需要調整以適應新的輸入和/或選項。

5、此外，當前改變模式等的方法可能中斷操作員的工作流程。特別地，當前的方法要求操作員操作輸入裝置或用戶界面，該輸入裝置或用戶界面不是程序工作流程的一部分，而是針對輸入裝置或用戶界面改變儀器操作的能力。操作員的注意力從工作流程轉移到輸入裝置或用戶界面，降低了操作員對程序工作流程的情景感知。

6、因此，期望改進用于修改與計算機輔助裝置相關聯的儀器的操作的方法和系統。在一些示例中，可能期望在儀器的操作功能、模式和/或參數中提供基于姿勢的改變，以幫助確保儀器能夠成功地執行期望的程序。

技術實現思路

1、與一些實施例一致，計算機輔助裝置包括被配置為支撐儀器的結構、存儲應用的存儲器，以及處理系統。當執行應用時，處理系統被配置為至少基于運動學數據獲得與結構或儀器中的至少一個相關聯的運動學數據，辨別經由儀器執行的姿勢；以及響應于辨別出姿勢，引起計算機輔助裝置從第一操作模式改變為第二操作模式。

2、與一些實施例一致，一種方法包括獲得與儀器或支撐該儀器的結構中的至少一個相關聯的運動學數據；至少基于運動學數據，辨別經由儀器執行的姿勢；以及響應于辨別出姿勢，引起從第一操作模式改變為第二操作模式。

3、與一些實施例一致，計算機輔助裝置包括被配置為支撐儀器的結構、存儲應用的存儲器，以及處理系統。當執行應用時，處理系統被配置為獲得與儀器相關聯的視覺數據；獲得與結構或儀器中的至少一個相關聯的運動學數據；獲得與結構或儀器中的至少一個相關聯的事件數據；基于視覺數據、運動學數據和事件數據，辨別經由儀器執行的姿勢；以及響應于辨別出姿勢，引起計算機輔助裝置從第一操作模式改變為第二操作模式。

4、與一些實施例一致，一種方法包括獲得與儀器相關聯的視覺數據；獲得與儀器或支撐該儀器的結構中的至少一個相關聯的運動學數據；獲得與結構或儀器中的至少一個相關聯的事件數據；基于視覺數據、運動學數據和事件數據，辨別經由儀器執行的姿勢；以及響應于辨別出姿勢，引起從第一操作模式改變為第二操作模式。

5、與一些實施例一致，一個或多個非暫時性機器可讀介質包括多個機器可讀指令，當由與計算機輔助系統相關聯的處理器系統執行時，這些指令適于使處理器系統執行本文描述的方法中的任一種。

6、相對于現有技術，所公開技術的至少一個優點和技術改進是，利用所公開技術，可以改變儀器的模式或功能，而不顯著偏離正在進行的程序。因此，操作員可以保持對正在進行的程序的高度態勢感知。另一個優點和技術改進是，具有多種模式和/或功能的新儀器可以添加到計算機輔助裝置，而無需對計算機輔助裝置或用戶界面進行面向操作員的顯著修改。因此，可以擴展計算機輔助裝置以透明地包括新儀器，并且不需要操作員的顯著的學習曲線。這些技術優點提供了相對于現有技術方法的一個或多個技術進步。

技術特征：

1.一種計算機輔助裝置，所述裝置包括：

2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述處理系統進一步被配置為：

3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述視覺數據包括以下至少一個：捕獲所述儀器的透視圖的一個或多個圖像、捕獲所述儀器的一個或多個圖像或者捕獲所述儀器附近感興趣區域的一個或多個圖像。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述運動學數據包括所述結構或所述儀器中的至少一個的位置、角度、取向、速率或速度中的至少一個。

5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述運動學數據與所述結構的至少連桿、關節或臂相關聯。

6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述處理系統進一步被配置為：

7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述事件數據包括以下中的至少一個：所述儀器的狀態、所述結構的狀態、所述計算機輔助裝置的狀態、至所述計算機輔助裝置的輸入、所述計算機輔助裝置的輸出、所述儀器的標識或所述儀器與物體之間的接觸。

8.根據權利要求1所述的裝置，其中經由所述儀器執行的所述姿勢包括所述儀器的運動。

9.根據權利要求1所述的裝置，其中經由所述儀器執行的所述姿勢包括在程序中的第一狀態期間執行的所述姿勢。

10.根據權利要求1所述的裝置，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括確定所述儀器的軌跡和所述儀器的所述軌跡發生期間的程序的狀態。

11.根據權利要求10所述的裝置，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括將所述儀器的所述軌跡和所述程序的所述狀態匹配到姿勢數據庫中的第一姿勢。

12.根據權利要求1所述的裝置，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括經由一個或多個機器學習網絡辨別所述姿勢。

13.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述姿勢包括不同于在使用所述儀器執行的程序執行期間發生的所述儀器的移動的所述儀器的移動。

14.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述姿勢包括在作為使用所述儀器執行的程序的一部分的執行任務期間發生的所述儀器的移動。

15.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述第一操作模式和所述第二操作模式與所述儀器的操作相關聯。

16.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為提示操作員確認從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變。

17.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為提示操作員輸入與從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變相關聯的附加信息。

18.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括將與所述儀器相關聯的參數的第一值改變為第二值。

19.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括將與所述儀器的操作相關聯的參數的第一值改變為第二值。

20.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括改變由所述儀器執行的動作。

21.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為：

22.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為：

23.根據權利要求22所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為基于所述多個候選狀態來確定所述程序的狀態。

24.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為確定多個候選姿勢和所述多個候選姿勢中的每個的置信水平。

25.根據權利要求24所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為基于第一候選姿勢的置信水平來選擇所述多個候選姿勢中包括的所述第一候選姿勢。

26.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為：

27.根據權利要求1至12中任一項所述的裝置，其中所述處理系統在執行所述應用時，進一步被配置為：

28.根據權利要求27所述的裝置，其中所述姿勢和所述第二姿勢是相同姿勢。

29.一種方法，包括：

30.根據權利要求29所述的方法，進一步包括：

31.根據權利要求30所述的方法，其中所述視覺數據包括以下至少一個：捕獲所述儀器的透視圖的一個或多個圖像、捕獲所述儀器的一個或多個圖像或捕獲所述儀器附近感興趣區域的一個或多個圖像。

32.根據權利要求29所述的方法，其中所述運動學數據包括所述結構或所述儀器中的至少一個的位置、角度、取向、速率或速度中的至少一個。

33.根據權利要求29所述的方法，其中所述運動學數據與所述結構的至少連桿、關節或臂相關聯。

34.根據權利要求29所述的方法，其中所述處理系統進一步被配置為：

35.根據權利要求34所述的方法，其中所述事件數據包括以下中的至少一個：所述儀器的狀態、所述結構的狀態、所述計算機輔助裝置的狀態、至所述計算機輔助裝置的輸入、所述計算機輔助裝置的輸出、所述儀器的標識或所述儀器與物體之間的接觸。

36.根據權利要求29所述的方法，其中經由所述儀器執行的所述姿勢包括所述儀器的運動。

37.根據權利要求29所述的方法，其中經由所述儀器執行的所述姿勢包括在程序中的第一狀態期間執行的所述姿勢。

38.根據權利要求29所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括確定所述儀器的軌跡和所述儀器的所述軌跡發生期間的程序的狀態。

39.根據權利要求38所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括將所述儀器的所述軌跡和所述程序的所述狀態匹配到姿勢數據庫中的第一姿勢。

40.根據權利要求29所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括經由一種或多種機器學習技術辨別所述姿勢。

41.根據權利要求29所述的方法，其中所述姿勢包括不同于在使用所述儀器執行的程序執行期間發生的所述儀器的移動的所述儀器的移動。

42.根據權利要求29所述的方法，其中所述姿勢包括在作為使用所述儀器執行的程序的一部分的執行任務期間發生的所述儀器的移動。

43.根據權利要求29所述的方法，其中所述第一操作模式和所述第二操作模式與所述儀器的操作相關聯。

44.根據權利要求29所述的方法，進一步包括由所述處理器系統提示操作員確認從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變。

45.根據權利要求29所述的方法，進一步包括由所述處理器系統提示操作員輸入與從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變相關聯的附加信息。

46.根據權利要求29所述的方法，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括將與所述儀器的操作相關聯的參數的第一值改變為第二值。

47.根據權利要求29所述的方法，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括將與所述儀器的操作相關聯的參數的第一值改變為第二值。

48.根據權利要求29所述的方法，其中從所述第一操作模式到所述第二操作模式的所述改變包括改變由所述儀器執行的動作。

49.根據權利要求29所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括：

50.根據權利要求29所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括：

51.根據權利要求50所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢進一步包括基于所述多個候選狀態來確定所述程序的狀態。

52.根據權利要求29所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括確定多個候選姿勢和所述多個候選姿勢中的每個的置信水平。

53.根據權利要求52所述的方法，其中辨別經由所述儀器執行的所述姿勢包括基于第一候選姿勢的置信水平來選擇所述多個候選姿勢中包括的所述第一候選姿勢。

54.根據權利要求29所述的方法，進一步包括：

55.根據權利要求29所述的方法，進一步包括：

56.根據權利要求55所述的方法，其中所述姿勢和所述第二姿勢是相同姿勢。

57.一種或多種包括多個機器可讀指令的非暫時性機器可讀介質，所述多個機器可讀指令在由與計算機輔助系統相關聯的處理器系統執行時，適于引起所述處理器系統執行根據權利要求29至56中任一項所述的方法。

技術總結
用于改變儀器的操作模式的系統和方法包括計算機輔助裝置，其被配置為獲得與儀器相關聯的視覺數據；獲得與儀器或支撐儀器的結構中的至少一個相關聯的運動學數據；獲得與結構或儀器中的至少一個相關聯的事件數據；基于視覺數據、運動學數據和事件數據，辨別經由儀器執行的姿勢；以及響應于辨別出姿勢，引起計算機輔助裝置從第一操作模式改變為第二操作模式。

技術研發人員：秦一丹,M·H·艾倫,C·R·杰爾比,S·E·曼鄒,L·穆勒,A·斯梅烏諾維奇
受保護的技術使用者：直觀外科手術操作公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28