[发明专利]基于语音命令的外科系统控制

说明书

本公开提供了一种基于语音命令的外科系统控制。提出了一种用于外科导航系统(1)的控制器(10)。该控制器(10)被配置为从跟踪系统(12)接收位置信号，其中该位置信号指示在手术环境(20)内由外科导航系统(1)跟踪的手持式外科设备(24)的位置。控制器(10)还被配置为从指向手术环境(20)的多个麦克风(15)接收声音信号，其中该声音信号潜在地包括来自手术环境(20)内的一个或多个语音源的一个或多个语音命令。控制器(10)被配置为取决于位置信号来处理声音信号。

技术领域

本公开一般涉及外科辅助技术。特别地，提出了用于处理来自手术环境的声音信号的控制器、控制器系统、外科系统、方法、和计算机程序产品。该声音信号潜在地包括来自手术环境内一个或多个语音源的一个或多个语音命令。

背景技术

在外科手术中，外科医生定期得到各种外科系统的辅助，例如电动外科器械、机械臂、显示器、和计算机。由于各种约束，例如必须保持无菌状态或在握持外科设备时，外科医生使用诸如按钮、键盘或鼠标之类的手动操作的输入设备与这种辅助系统进行交互的能力受到限制。

操作辅助系统的备选方法是发出由麦克风接收的语音命令。在这方面，US 10,028,794 B2描述了使用语音命令来控制一个或多个外科器械。

在手术环境中，语音命令可以由如电动器械或其他手术人员的附加的声音源来可理解地渲染。其他手术人员甚至可能发出不旨在操作辅助外科系统的话语，这可能被错误地解释为由外科医生发出的语音命令。这种错误的解释可导致辅助外科系统的错误操作。这可能导致较小的问题，例如必须重复命令或更慢地发出命令，但也可能导致较大的问题，例如辅助外科系统执行错误的命令，这可能导致患者受伤。

发明内容

需要一种用于外科系统的语音控制操作的技术，该技术解决上述或其他问题中的一个或多个。

根据第一方面，提供了一种用于外科系统的控制器。该控制器被配置为从跟踪系统接收位置信号，其中该位置信号指示在手术环境内由跟踪系统跟踪的手持式外科设备的位置。控制器还被配置为从指向手术环境的多个麦克风接收声音信号，其中声音信号潜在地包括来自手术环境内的一个或多个语音源的一个或多个语音命令。控制器还被配置为取决于位置信号来处理声音信号。

跟踪系统可以是光学跟踪系统、电磁跟踪系统或适合于外科跟踪(例如，在外科导航的上下文中)的任何其他跟踪系统。

由控制器控制的外科系统可以是所跟踪的手持式外科设备、外科导航系统(包括，例如，跟踪系统)、或能够提供外科辅助的任何其他系统。

控制器可以被配置为将声音信号在时间上相对于彼此移动。该移动可以基于位置信号来执行。然后，控制器还可以被配置为叠加移动的声音信号以生成叠加信号，使得从与手持式外科设备的位置相关的焦点位置接收的声音信号相长干涉。

焦点位置可以与所跟踪的手持式外科设备的位置具有预定的空间关系。预定的空间关系可以取决于以下中的至少一个：所跟踪的手持式外科设备的取向、手持式外科设备的操作模式、以及与操作员相关联的简档数据。预定的空间关系可以由焦点位置和所跟踪的手持式外科设备的位置之间的空间中的矢量来描述，包括零矢量或空矢量。通常可以将预定的关系限定为从所跟踪的手持式外科设备的位置延伸到操作手持式外科设备的人的头部的估计位置。

控制器可以被配置为如果叠加信号包括满足至少一个检测条件的语音命令，确定存在源自手持式外科设备的操作员的语音命令。至少一个检测条件可以基于阈值。例如，至少一个条件可以基于针对强度和信噪比中的至少一个的阈值。

控制器可以被配置为基于从多个麦克风接收的声音信号，确定包括在声音信号中的每一个中的语音命令的语音源的位置。控制器还可以被配置为基于评估语音源的所确定的位置与来自跟踪系统的位置信号之间的关系的比较条件，确定语音命令源自手持式外科设备的操作员。比较条件可以考虑以下中的至少一个：所跟踪的手持式外科设备的确定的取向、手持式外科设备的操作模式、以及与操作员相关联的简档数据。