阅读说明：本技术 器械的自动标识 (automatic identification of instruments ) 是由 J·莫克特苏马 C·德拉格 J·T·齐尔克 V·D·斯奈德 W-S·杨 J·肯普 A·沃 于 2018-04-27 设计创作，主要内容包括：公开了用于自动确定有关器械的标识以及所选择的信息的系统以及装置。可通过各种读取器系统读取或确定标识信息并且随后出于各种目的传送该标识信息。可使用存储系统将标识信息存储在器械上或一旦作出标记,则打印和/或从存储器调用该标识信息。(systems and apparatus for automatically determining identification and selected information about an instrument are disclosed. The identification information may be read or determined by various reader systems and subsequently transmitted for various purposes. The identification information may be stored on the instrument using a storage system or printed and/or recalled from memory once the marking is made.)

器械的自动标识

技术领域

一种用于标识器械的系统，尤其涉及一种用于提供和/或传送有关具体器械的特定信息的系统和方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

经常在不同的时间在各种手术室中对各种患者进行外科手术。在单个手术期间，使用了许多器械。然而，在特定手术期间使用的器械通常是特定于该手术的。进一步地，许多器械在不同的时间被重复用于不同的患者的相似或相同的手术(例如，脊椎植入物放置)。提供在单个手术室中、单个手术中或在使用单个器械的多个手术中带入或提供的多个器械中的器械的附接(例如，尖端)或特定器械相关的信息可能是可期望的。

手动系统可能需要用户或助手输入或记录有关器械的信息，诸如外科手术器械。所输入的信息与特定器械的一般用途以及库存跟踪有关。信息可被传送至计算机以用于确定所选择器械在库存中的位置、器械的生产商等。然而，与器械有关的信息通常限于仅与库存跟踪或有限的身份信息相关的信息。

发明内容

包括自动标识系统的系统能够提供有关器械的信息，包括其特定类型、大小、使用的次数、在手术期间的使用、针对手术的准备等。该信息可被自动地输入或发送至外科手术导航系统。外科手术导航系统可包括在特定或当前手术期间在外科手术空间内跟踪位置(例如，位置或取向)的跟踪系统。跟踪信息可结合自动提供的标识信息使用以由导航系统用于恰当并且准确地***械的至少一部分的特定位置。

标识信息可包括校准信息、大小信息、配置信息等可从特定器械直接被传送至导航系统的信息等。标识信息可包括有关具体器械的特定于具体手术的信息，以允许在手术期间对器械的精确跟踪。标识系统也能够允许写入、重写、覆盖或删除标识信息，以确保始终提供最新且准确的信息、具体的手术信息等并且确保这些信息正确。

通过本文中提供的说明书，进一步的可用性领域将变得显而易见。应当理解的是，说明书和具体示例仅旨在用于说明的目的而并非用于限制本公开的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据各种实施例的包括外科手术导航系统的手术室的环境视图；

图2是根据各种实施例的在套件中的多个器械的平面图；

图3A是根据各种实施例的器械以及用于该器械的自动标识的读取器系统的环境视图；

图3B是根据各种实施例的器械以及用于该器械的自动标识的读取器系统的环境视图；以及

图4是自动标识系统的流程/使用图。

贯穿附图的若干视图，对应的附图标记指示对应的部分。

具体实施方式

以下的描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或使用。

首先参考图1，示出了手术间或手术室20。如本领域技术人员通常理解的，手术间20可包括外科手术室。然而，所理解的是，区域或房间20可以是任何合适的房间并且包括任何合适的区域，包括本文中所讨论的那些。外科手术室可包括各种区域或阶段性工作台(staging table)，包括第一台或非无菌台或区域22。第二阶段性区域24可包括第一无菌台或阶段性区域24以及第三阶段性工作台或区域26(其也可以是无菌区域)。台或阶段性区域中的每一个可被用于手术的各种部分或准备。

在各种实施例中，非无菌台22可用于保持或存储将在所选择的手术期间使用的经消毒的和/或经消毒包装的器械。可以将器械从在现场或场外的存储区域递送至台22。手术期间的用户或助手可以访问非无菌台22以移动或准备用于手术的器械，诸如打开无菌器械的包装或访问器械托盘。第一无菌台24可以是用于放置器械的阶段性区域，该器械是已经被打开或拆开包装以用于准备在手术期间使用的将在所选择的手术期间使用的器械。无菌区域26可以用于在所选择的手术期间紧接在器械即将被使用之前放置器械并且被移动进手术区或手术场所(arena)30。此外，另一无菌阶段性区域可被定位于与患者或受试者34基本相邻，诸如在手术间台或患者支撑38上或与手术间台或患者支撑38相邻。此外，用过的或使用后的台或区域也可存在以用于器械在手术场所30中使用之后定位或放置该器械。

在各种位置中的每一个处，包括非无菌台22、第一无菌台24、第二无菌台26以及手术场所30以及使用后区域39，可提供一个或多个读取或标识系统或读取器40。读取器可包括在美国专利No.8,233,963；8,600,478；和/或9,265,589中公开的那些，该三个专利均通过引用的方式并入本文。在各种实施例中，第一读取器40a可被定位至非无菌区22附近。第二读取器40b可被定位于第一无菌台24处或者第一无菌台24附近。第三读取器44c可被定位于第二无菌台26处。进一步的读取器可包括被定位于包括受试者34的手术区域30处或手术区域30附近，诸如，以用于查看或读取。进一步的读取器40e可被定位在手术间台38上或定位于手术间台38处。如本文所讨论的，其他读取器也可被放置在其他位置处。例如，读取器40f可被移动至多个所选择的位置。较大区域读取器40g可被放置以用于读取或查看手术室20的大部分和/或全部。同样，读取器40h可被放置在用过的区域39处或放置在用过的区域39附近。

本领域的技术人员将理解的是，如本文所讨论的，读取器40a、40b、40c、40d、40e、40g、40h中的每一个可以是基本相同或不同的。此外，除非另外指出，否则对读取器40的讨论可指代读取器40a-40h中的全部或任一个。此外，手术室20仅包括上文所讨论的读取器40a-40h或包括读取器40a-40h的全部是不必要的。取决于所选择的手术和使用，手术室20可包括更少的读取器40。尽管如此，如本文所讨论的，在器械54在患者34上的使用之前以及使用期间，读取器40可与导航系统50一同使用以用于协助***械54的至少一部分的位置。

在各种实施例中，器械54可在多个位置中的每一个之间传送，诸如从非无菌台22传送至无菌台24和无菌台26中的一个或两者(连续地或只传送到一个)，以及传送至手术区或手术区域30。器械54的移动可以基于手术的指令(例如，用于手术的预先计划和/或保存的指令，诸如手术计划)或用户的指令，所述用户诸如所选择的手术期间的外科医生58。读取器40和/或较大区域读取器40g中的每一个可读取有关在任何所选择的位置的仪器的信息，并且利用如文本所讨论的读取器系统76确定以用于标识器械54在该位置处。

器械的移动可以基于各种目的。例如，外科医生58可指令助手(诸如手术助理护士或技术人员(tech)、代表或其他合适的个人)移动器械54。可基于预先确定的手术或用于手术的计划来选择所选择的器械54。可基于来自用户58的指令或结合其他已知的指令来计划手术并且将其存储在存储器中，诸如导航存储器64。导航存储器64可由导航处理单元66单独地访问或结合读取器处理单元68访问。读取器处理器68可被并入系统中，包括导航系统或工作站74或读取器系统76，其可被包括在内部或具有可单独访问的读取器存储器78。

所理解的是，处理器或处理单元(诸如本文所讨论的)可包括任何适当的处理单元，诸如专用处理器，包括被配置成用于执行可被存储在一个或多个存储器(包括导航存储器64或读取器存储器78)上的指令的“基础(basic)”专用集成电路和/或通用集成电路。进一步地，存储器(诸如导航存储器64或读取器存储器78)可以是任何适当的存储器，诸如非瞬态计算机存储器，包括旋转盘、固态存储器、随机存取存储器、网络或场外可访问存储器等。

手术室20可包括具有一个或多个跟踪系统的导航系统50。第一跟踪系统可包括光学***84，该光学***84被配置成用于跟踪并且确定光学跟踪设备的位置。替代地，或除光学***84之外，电磁***86可被用于生成和/或接收电磁场以用于确定电磁跟踪设备(例如，导电线圈)的位置。跟踪设备90可与器械54相关联或连接至器械54。导航系统50可跟踪跟踪设备90的位置(例如，位置以及取向)。导航系统(包括对跟踪系统的跟踪)相对于图像空间配准患者的位置或手术空间。导航系统的操作是公知的并且在美国专利No.RE44,305；7,697,972；8,644,907；以及8,842,893；以及美国专利申请公布No.2004/0199072中公开，上述均通过引用并入本文。导航系统也可包括由在美国科罗拉多州具有营业场所的美敦力导航公司(Medtronic Navigation,Inc.)销售的手术导航系统。

患者跟踪设备94可被连接至患者34并且可被称为动态参考框架(DRF)。成像系统100可被用于获取受试者38的图像，诸如x光图像。成像系统可包括由在美国科罗拉多州具有营业场所的美敦力导航公司销售的 成像系统。其他适当的成像系统可包括磁共振成像(MRI)系统、计算机断层扫描(CT)成像系统等。所理解的是，成像系统100可不被纳入手术室20或可不被包括在手术室20中，但是可在手术之前、期间或之后可获取受试者34的图像数据。图像数据可被用于生成一个或多个图像，如本文所讨论的。还可提供成像跟踪系统104以用于协助在手术空间30中的受试者34的图像的配准。

成像系统100可进一步包括：源106，诸如x光源；以及检测器110，诸如x光检测器。成像系统100可包括成像系统处理器116，该成像系统处理器116可被用于协助处理图像。此外，可利用传送系统120从成像系统100(诸如，成像处理器116)传送这些图像，该传送系统120可以是有线或者无线的和/或包括物理媒介传送。仪器(包括至少跟踪设备90)可利用通信系统126(包括有线的或无线的)被连接至控制器124。进一步地。EM***86可利用通信系统128(包括有线的或无线的系统)被连接至的控制器124。控制器124还可利用通信系统130(可以是有线的或无线的)被连接至导航处理单元66。进一步地，光学***84也可利用通信系统132与导航处理单元66通信，该通信系统132也可是有线的或无线的。

导航工作站或计算机系统74(可包括导航处理单元66或与导航处理单元66通信)还可包括显示设备或监测器140。监测器140可显示基于使用成像系统100获取的图像数据或针对该图像数据重构的图像146。进一步地，工作站系统74可包括各种输入，诸如键盘150或其他适当的物理(例如，人类)输入，包括鼠标、脚踏板、麦克风等。导航系统50(包括工作站74)可进一步显示图标160，该图标160基于来自读取器40以及跟踪设备90的跟踪到的位置的信息表示器械54。读取器40可与读取器系统76一同使用以用于自动地向导航系统50和/或其他系统提供器械54的特定以及唯一的身份，如本文所讨论的。因此，图标160可被表示为与器械54看起来基本相同的图形表示或至少是所选择的位置的表示，包括器械54的可操作部分的跟踪到的位置。

如上文所提到的手术室20的各种区域可由上文所提到的一个或多个读取器40单独地监测。在各种实施例中，一个或有限数量的读取器可读取整个手术室20，诸如较大区域读取器40g。因此，根据各种实施例，读取器40可被用于监测单个区域并且具有较小或紧凑的读取和/或正确的体积，诸如与手术区域30和/或台或阶段性区域22、24、26中的一个基本相等的体积。较小读/写区域可距离单个读取器40大约10厘米(cm)至约35cm。单个较大区域读取器40g可具有与手术室20基本相等的读取和/或正确的体积，包括距读取器40g约3米(m)至约5m。尽管可提供单个读取构件40g以用于读取或涵盖较大的区域，也可提供其以用于读取所有相关活动在其中发生的体积或区域，诸如在非无菌台或无菌台22、24、26和/或手术体积30中。较大区域读取器可以是读取器或天线，诸如由在阿拉巴马州伯明翰具有营业场所的atlasRFIDstore销售的Impinj Speedway xArrar UHF RFID读取器。如本文所讨论的，读取器40可被用于监测手术室20内的器械(包括器械50)的位置以及身份中的一个或其二者，以用于各种目的，诸如确定和/或确认器械的特定身份、器械54的使用、器械54的移动或准备等。例如，在较小区域读取器40中，读取器系统76可确定哪个读取器40能够读取器械，并且由此确定读取该器械的相对位置，诸如在非无菌区域22处或在第二无菌区域26处。

进一步地，读取器中的每一个可分别包括与读取器系统76的传送或通信系统。通信系统可以是任意适当类型的通信，诸如无线通信(例如，蓝牙通信协议以及系统、无线局域网、射频传送等)，和/或可包括有线通信系统。无论如何，读取器40a-40h中的每一个可包括对应的通信系统40a'–40h'。

继续参考图1以及额外地参考图2，器械套件200可包括可以是器械54的一个或多个构件。如本文所讨论的，根据各种实施例，每一个构件可以是可使用读取器系统76标识的特定并且唯一的部件。由此，套件200内的工具和/或构件讨论可通常指代器械54，除非指代一个或多个特定的器械。进一步地，本领域技术人员所理解的是，器械不一定被包括在套件中，也可单独地提供单个套件或多个套件。

尽管如此，器械套件200可包括保持可在所选择的手术期间使用的器械(通常被称为器械54)中的一个或多个的托盘或其他容器202。然而，托盘202被理解为可选的并且不需要提供。例如，托盘202可包括多个器械，该多个器械包括把手或驱动器210。器械可包括把手210以及附接件或尖端(诸如第一探头212)，或可仅包括尖端或附接件。在各种实施例中，如本文所讨论的，把手210可具有在手术期间附接至其的跟踪设备94。跟踪设备90可包括光学跟踪设备、电磁跟踪设备或其他适当的跟踪设备。尽管如此，把手210可具有在所选择的并且已知的位置处附接的跟踪设备，由此使得导航系统50能够在相对于图像146的适当的位置处示出图标160以准确地示出器械212的至少尖端的跟踪的位置，以用于在显示器上显示并且用于执行手术。

相应地，第一器械212可包括第一探头，并且第二器械214可包括第二探头。第一探头212以及第二探头214之间的差异可以是长度、直径或其他物理特征。器械套件200可进一步包括第三器械216以及第四器械218。第三器械216以及第四器械218之间的差异也可是各种尺寸，诸如长度、直径等。第三器械216以及第四器械218可以是不同尺寸的锥子(awl)。器械随后可进一步包括抽头(tap)，诸如第五器械220以及第六器械222。第五器械220以及第六器械222也可在直径或长度上不同。例如，第五器械220可以是5.5mm的抽头，并且第六器械222可以是6.5mm的抽头。器械(在上文通常被描述为器械54)还可包括其他手术器械，诸如解剖刀或剪刀器械224。额外地，器械54可以从把手210单独地或分开地跟踪，诸如可跟踪探头或指针226。

套件200还可包括各种植入物或多个植入物，其也可以是如本文所讨论的器械54。然而，本领域的技术人员所理解的是，植入物可不被包括在各种手术器械(诸如，驱动器把手)中。植入物可包括可以是第一螺杆(screw)的第一植入物240、可以是第二螺杆的第二植入物244以及可以是第三螺杆的第三植入物246。植入物240、244、246中的每一个彼此之间的大小、直径、长度等可以不同。其他适当的植入物还可包括盘替代植入物，诸如盘替代植入物240。

同样，所理解的是，器械54可通常被理解为是在手术期间使用的多个器械中的任一个，如本文进一步讨论的。此外，可在单个托盘202、多个托盘中提供或不使用托盘仅分开地提供器械，包括上文讨论的在套件200中的那些器械。此外，手术期间使用的器械可以与植入物分开提供，由此使得手术准备器械可以与将在手术期间被植入的植入物分开递送并且准备。不论如何，根据各种实施例，可使用读取器系统76基于来自读取器40中的一个或多个的读取信息的传送或转发来标识器械中的每一个，如本文进一步讨论的。

无论提供至手术室20的器械54的数量、类型、包装等，每一个均是唯一并且单独的物品。因此，如果被选择，每一个唯一的物品可被具体地并且唯一地标识。即便提供了不止一个类型的器械，每一个单独的器械可包括唯一的身份并且可由读取器系统76自动地标识成该唯一的身份。

根据各种实施例，如本文进一步讨论的，读取器40可被用于读取标识信息并且将标识信息传送或转发至读取器系统76以用于唯一地标识提供至手术室20的许多器械中的每一个。如本文所讨论的，读取信息可包括有关器械54的特定信息，包括大小、型号、几何形状等。替代地，或除此之外，身份信息可仅包括标识编号，将该标识编号与查找表相比较以用于确定有关器械54的唯一的身份以及信息。进一步地，在各种实施例中，读取信息可仅包括器械54的全部或仅一部分的图像。

如果套件200被提供至手术室20，则读取器40可获取所选择的信息，并且使用通信系统将身份信息传送至读取器系统76，以用于标识在套件200中提供和/或包括套件200的器械中的每一个。由此，移动至房间20中的每一个器械54可具有特定并且唯一的标识信息，该标识信息允许用于各种目的而被标识特定器械，如本文所讨论的。

在各种实施例中，读取器40中的每一个可以是可见光相机(包括一个或多个可见光相机)，该可见光相机包括传感器，诸如电荷耦合设备(CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。光学传感器还可或替代地感测不可见光。进一步地，可分析图像和/或一系列图像(例如，视频)以用于唯一地标识器械54，包括套件200中的所有器械或从套件200被移动至所选择的位置的构件。其他适当的读取器可包括：麦克风以用于感测或收听声信号(例如，可听声信号、超声信号、次声信号)，或可传送或接收射频的射频天线，诸如射频标识(RFID)系统。在各种实施例中，例如，读取器40可以是能够读取标记的RFID天线，该标记可以是与套件200中的部件中的每一个连接或包括在套件200中的构件中的每一个中的标识部分或构件260。因此，ID部分260可以是允许每一个可标识器械唯一地可标识的RFID标签。例如，第一标签260a可被连接至和/或可被纳入托盘202。以相似的方式，RFID标签可如图2中所示被纳入唯一并且分开的器械中的每一个和/或与托盘202合并。

当读取器40是RFID天线时，如本领域通常理解的，读取器40可传送信号，该信号使得ID部分260中的天线谐振。标识信息可随后被传送至读取器40。标识信息可被传送至读取器系统76以用于各种目的，如本文所讨论的。各种RFID标签包括由在德克萨斯州达拉斯具有营业场所的Xerafy公司所销售的那些，诸如Xerafy RFID标签XS系列和/或DOT XS RFID标签。进一步地，读取器40可包括各种RFID天线系统，该各种RFID天线系统包括较大或较小体积的天线系统。例如，如果较小体积的天线或读取器被合并为较小区域读取器40a-40f，则它们可包括由atlasRFIDstore销售的天线Impinj Speedyway Revolution R420 RFID读取器，如上文所讨论的。各种其他的较大区域天线(诸如能够使得信号被发送至所选择的体积(诸如约5立方米)中的那些)可包括诸如由atlasRFIDstore销售的Impinj SpeedwayxArray UHF RFID读取器的天线，如上文所讨论的。

在各种实施例中，读取器40可包括可见光相机，该可见光相机包括传感器，诸如上文所描述的那些。可见光感测相机可被提供以用于获取整个手术室20的视图，诸如使用较大体积读取器40g，或可被用于包括较小体积读取器40d查看较小的体积，诸如基本仅在在手术体积30内的患者处或在该患者附近。所理解的是，适当的相机也可被用作读取器40a、40b、40c或者手术室20中的其他适当的位置。如本文所讨论的，读取器40可包括使用可见光提供一个或多个图像的相机，以用于由读取器系统76分析以唯一地标识在各种位置处的器械，诸如为在手术期间在区域22、24以及26中的每一个处和/或在手术体积50处的使用做准备。根据各种实施例，可见光图像可以是提供以用于确定器械的唯一标识的唯一信息。由此，器械54可包括可见签名，该可见签名用于确定器械54的身份，如本文所讨论的。

读取器40允许放置在所选择的位置处的或在房间20内的每一个器械的唯一并且自动的标识。由此，在手术场所或体积30内的特定物品可由读取器40中的一个或多个标识。另外参考图3A以及图3B，读取器40可读取或获取有关特定器械的信息以用于在显示设备140上显示。所理解的是，显示设备140可被直接连接至读取器系统76，如图3A以及图3B中所示，或可以其他方式与读取器系统76通信。例如，根据各种实施例，读取器系统76可以与导航处理器66通信。因此，来自导航存储器64的信息也可由读取器处理器78处理，并且来自读取器系统76的信息可被传送至导航处理器66以用于在导航工作站74的显示设备140上显示。

尽管如此，根据上文所讨论的读取器中的任一个，读取器40可读取特定器械以用于特定器械的标识，并且将该标识传送至导航系统50，诸如传送至导航处理器66。在各种实施例中，可以将具体地标识的器械在显示设备140上示出为相关的图标，包括特定图标。此外，有关具体地标识的器械特定信息可在手术期间的器械的导航期间使用，如本领域通常理解的。例如，特定的器械可具有长度、直径或宽度、相对于跟踪设备的角位置、或其他特征或与另一单个器械不同的尺寸。因此，在手术期间的任意特定时间使用的该特定单个器械的特定以及准确的标识对于手术而言可以是有用的，诸如用于确保受试者34的安全。此外，错误标识或不适合与导航系统50在手术期间一同使用的器械与一个适当的并且针对导航系统50选择的相比较，前者可能不如后者安全或者不如后者期望。

参考图3A，所选择的单个器械包括附接至把手210的第二器械214。读取器40可读取器械214并且将信息传送至读取器系统76。读取器系统76可使用所传送的信息以确定与器械214相关的特定并且唯一的器械标识。在各种实施例中，此后，图标214i可在显示设备140上自动地显示。图标214i可以是第二器械214的视觉表示，或可以是构件的表示，并且第二指示(诸如标签)可以标识该特定器械214。例如，图标214i可包括与附接至把手210的物理器械214在外观上基本相同的显示。其可进一步包括有关特定器械214的长度、直径等的特定信息。

参考图3B，包括第一抽头220的特定器械被连接至把手210。读取器40可操作以用于读取器械220并且将来自读取器40的信息传送至读取器系统76。读取器系统76可使用所传送的信息以确定与器械220相关的特定并且唯一的器械标识。在各种实施例中，此后，有关该附接至把手210的特定器械220的图标220i可自动地在显示设备140上显示。同样，图标220i可包括与物理器械220看起来基本相同的图形表示和/或可以是具有该特定器械220的额外特定标识信息的该器械的表示。

本领域技术人员进一步理解的是，表示特定器械的图标不需要在显示设备140上显示。在各种实施例中，可制作呈现以供使用的专用器械的手写或其他标识。此外，如图1中所示，图标2214i或220i可被用作在显示设备140上相对于图像146示出的图标160。因此，所理解的是，图标160可以是基于由读取器40读取的特定器械的任何适当的图标。

读取器40可以是任何合适的读取器，包括本文所讨论的那些。例如，读取器40可包括激光扫描器，该激光扫描器被配置成用于扫描特定器械上提供的条形码或其他标记。该标记可包括标记260。在各种实施例中，读取器40可包括扫描体积，该扫描体积被配置成用于扫描标记260以提供读取信息。读取信息可随后被传送至读取器系统76以供进一步使用，如本文进一步讨论的。读取器40还可包括从标记260有源地(actively)接收信号的RFID天线，该标记260可以是有源传送RFID标签和/或将来自RFID标签的传送感应为标记260。因此，在各种实施例中，标记260可以是RFID标签，并且所选择的信息可被存储在其上，该所选择的信息由读取器40检取并且被传送至读取器系统76。在各种实施例中，由读取器40存储并且接收的信息可包括被传送至读取器系统76的标识字母数字码(例如，蚀刻或印刷的数字或字)。进一步地，特定标识信息(诸如特定尺寸、具体标识信息(包括器械的类型、器械的生产商或安全码))，也可被安全地传送至读取器40，诸如从RFID标签传送至读取器40。

在各种实施例中，读取器40还可和/或替代地包括接收声信号的麦克风。声信号可以是可听声信号、次声信号或超声信号。声信号可以由读取器40读取并且传送进读取器系统76中。进一步地，读取器40可包括可见光光学相机，该可见光光学相机能够查看房间20内的场景，或查看其所选择的部分，包括区域22、24、26、30以及39。场景可仅包括仪器54和/或标记260。例如，读取器40可仅查看器械214而不查看标记260。器械214的视图可以被传送至读取器系统76以用于作出器械214的唯一身份的确定。如本文所讨论的，各种过程可被用于作出该确定，诸如使用包括卷积神经网络(CNN)的经训练的神经网络。标记260还可在场景中由读取器40查看，并且可基于单个标记260作出器械214的唯一身份的确定。因此，标记260可包括可被并入CNN中以用于标识器械54的可见签名。

参考图4，示出了有关读取器40连同读取器系统76结合了用于各种目的(包括由导航系统50的使用)的所选择的出口的使用的使用/流程图300。根据上文所讨论的各种实施例的读取器40可被用于读取信息，包括诸如从标记260和/或直接在器械54上读取信息，以允许特定器械的确定，包括器械214或器械220。流程图300中的图4示出了根据各种实施例的用于自动唯一器械标识以及唯一器械标识的使用的示例性过程。

标识以及使用过程300可在框302中开始。在框310中，可将器械放置在读取器体积或区域中。如上文所讨论的，器械54可被定位于特定位置处，诸如在区域22中的非无菌台处或无菌台或区域24、26中的一个或多个处或在手术体积30处。所进一步理解的是，器械54可被定位于其他位置处，诸如在使用后位置39中、替代的手术位置(例如，采集位置)或其他适当的位置。因此，如上文或本文所讨论的，读取器40可被用于标识器械的大***置(例如，在所选择的位置中的一个处)，并且标识该器械是否已经准备好使用、是否已经用过或是否已经从一个或多个预先限定的位置移动。替代地，较大区域读取器(诸如读取器40g)可能够读取若干单个位置，并且标识器械诸如在所选择的误差内位于具体的区域内。例如，读取器40g可能够标识器械在所选择的区域的至少30cm内。因此，较大区域读取器40g不需要与特定区域相邻放置或放置在特定区域附近，但是可能够读取较大的区域并且向读取器系统76提供信息以用于标识在特定区域内的器械以及该特定器械的身份。在各种实施例中，较大区域读取器40g中的一个或多个可能够确定和/或三角测量(例如，使用用于计算位置的处理系统)器械在区域内的位置，诸如在托盘202中、在准备区域附近和/或在手术区域附近。

当在框310中器械被放置在所选择的读取器体积或区域内时，器械可在框314中被读取。如上文所讨论的，可根据多种方式在框314中读取器械。在各种实施例中，标记260可包括RFID标签。RFID标签可包括可由读取器40访问的读取或写入区。例如，可读取RFID标签以用于向读取器提供特定标识编号。进一步地，可通过接收特定标识信息(诸如型号、大小等)来读取器械以用于向读取器系统76提供有关器械的特定信息。进一步地，读取器40可包括对器械成像的光学相机，诸如通过对可见光敏感而成像。器械54的图像可包括该器械54的全部或一部分的图像，并且该图像可作为静止图像、一系列静止图像或动态视频传送。进一步地，器械的读取器图像可出于各种目被压缩以用于传送图像数据。

所获取的读取器图像可被用于基于该读取器图像的全部或一部分来标识器械，诸如使用经训练的神经网络分类方案，包括卷积神经网络(CNN)系统，如本领域技术人员通常所理解的。各种适当的机器学习和/或神经网络系统包括：在作为加州大学一部分的伯克利人工智能研究中心开发的Tensorflow^TM开源机器学习系统以及Caffe深度学习/机器学习系统。可以根据在ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks,Advances in Neural Information Processing Systems 25(使用深度卷积神经网络进行ImageNet分类、神经信息处理系统25中的进步)(NIPS 2012)(A.Krizhevsky,I.Sutskever,G.E.Hinton)中公开的训练并且实现CNN，上述文献通过引用并入本文。

可在所选择的处理器系统上实现CNN，该处理器系统可包括图形处理单元(GPU)作为用于训练以及部署CNN的硬件元件。所理解的是，中央处理单元(CPU)也可被用于训练并且实现CNN。此外，GPU或CPU可被包括在读取器系统76中、导航器系统74中或其他适当的处理器中。如本文所讨论的卷积神经网络可被用于对象识别任务。CNN允许训练能够处理图像变化(诸如旋转、缩放、点亮、背景改变等)的准确的模型。在各种实施例中，CNN可包括被制成能够从数据学习的学习模块。可使用相机或视频相机获取用于学习模块的学习数据库，该学习数据库包括许多不同姿态、由不同的工具名称、类型等标记的手术工具图像。CNN还可包括识别模块，即使用先前在训练数据库上训练的CNN来实时地识别在手术室中新捕获的图像中的手术工具。图像通常是可见光图像。此外，CNN可被实现以用于自动地标识由读取器40成像的器械54。

在各种实施例中，在CNN中可包括和/或考虑有关图像的所有信息，诸如包括所有像素，并且有关像素的信息(例如，颜色等)在卷积层中被卷积，该卷积层可被应用至图像的深度。卷积层被保存或形成为可被应用至新输入图像的过滤器或内核。因此，读取器存储器78可包括多个经学习的器械(例如，通过对由制造商在用户58使用之前标识的器械的成像)。在一个示例中，器械214的多个图像可被读取器系统76用于“学习”器械214。学习之后，当器械在框314中被读取时，执行从读取器存储器78处调用的指令(包括有关对器械进行标识的CNN)的读取器处理器68可自动地确定唯一器械标识，诸如特定器械214的唯一器械标识。为了确定器械身份，根据CNN系统，可以确定当前被成像的器械是训练CNN的器械中的一个的概率。器械身份(诸如唯一器械的特定身份)可以是概率高于所选择的阈值(诸如，约50％、约60％或适当的或所选择的概率)的输出。

一旦器械在框314中被读取，则可在框320中进行读取信息到读取器系统76的传送。信息的传送可包括来自RFID的ID码、条形码编号或数字字母序列或器械的图像的传送。从框320所传送的信息可被用于在框322中标识特定器械，诸如通过读取器系统76标识特定器械。在各种实施例中，读取器存储器78可包括数据库(诸如查找表)，该数据库包括身份与和可能的输入有关的特定且唯一的器械之间的信息或相关性或关系。数据库可具有一个或多个特定器械的身份。

例如，查找表可关联特定标识编号(诸如在RFID标签上包括的作为标记260的特定标识编号)，以唯一地标识或提供特定器械的身份。在各种实施例中，在框322中标识特定器械还可包括CNN的执行以用于基于在框314中读取的来自框320的所传送的器械图像来标识该特定器械。自动标识可基于由所选择的处理器系统执行的指令，诸如如本文所讨论的那些，该所选择的处理器系统接收输入并且访问数据库以确定用于标识的恰当输出(如果可能的话)。

然而，本领域的技术人员所理解的是，在框314中对器械54的读取可以是对信息的任何适当的读取。在框322中对特定器械的标识可基于各种信息，诸如：访问查找表以将查找表与所读取的信息相比较；使用特定读取信息(例如，从RFID标签传送的特定器械标识信息、器械的图像、标记260的图像等)或其他适当的信息。然而，在各种实施例中，标识是通过执行所选择的指令而自动进行的，也可从存储器访问该所选择的指令以用于基于所接收或所读取的信息来标识器械。可随后输出特定器械的标识，如本文所讨论的。

一旦在框322中标识了器械，诸如使用读取器系统76标识，可在框330中传送或使用该特定器械标识。特定器械的身份的使用可根据一种或多种用途，如本文进一步讨论的。进一步地，可将器械的特定身份传送至其他系统，诸如导航系统50。导航系统50可使用器械54的特定身份以在为手术导航中使用，如上文以及本文进一步讨论的。可将器械的特定身份的进一步传送在导航过程或其他过程中与各种计划相比较，也如本文进一步讨论的。

器械(诸如在图3A中示出的器械214)的特定身份可从框330被用于各种目的。例如，根据各种实施例，可在框336中作出不正确、错误的和/或非批准的器械的输出。错误或不正确的器械的输出可以出于各种目的并且可采取任何适当的形式，诸如视觉、触觉或可听警告。警告输出可进一步包括停止或冻结导航和/或将对器械的表示的显示从显示器上移除。例如，可在导航存储器64和/或读取器存储器76或其他适当的存储器中存储对于受试者34的预先确定的手术计划。尤其是当器械被移动至最终准备无菌台或区域26和/或手术区域30时，可将器械的特定身份与手术的具体计划的阶段或点(例如，由用户58标识的，或诸如在先前器械的使用之后)相比较，并且可提供当前器械不正确的警告。

进一步地，警告可认为该器械(诸如器械214)未经验证(例如，恰当地制造、设计大小等)或不适合与导航系统50一同使用。例如，被标识的器械可被标识为在使用之前未经消毒。当器械被移动至初始或非无菌区域22时，可标识或作出此类警告。此外，如果读取器系统76不能够具体地标识器械，则也可以输出警告。相应地，所理解的是，特定器械的标识可在任何位置处出现，并且可在任何合适的时间作出各种输出。进一步地，可标识器械不适合用于已由读取器76或由适当的用户(诸如，用户58)的输入标识的具体的把手(诸如把手210)。因此，输出警告可包括向用户58或其他适当的个人的有关被具体地标识的器械的各种警告。

在框340中还可将被具体地标识的器械与调用的计划相比较以用于确定适当的器械。如上文所讨论的，输出警告可以是器械对于具体的手术或预先确定的手术计划而言是不正确的和/或唯一标识的器械当与计划相比较时在具体的时间是不适当的、基于先前所使用的器械其类型是不适当的等。例如，第五器械220或第六器械222中的一个可以包括特定直径，并且植入物可以是植入螺杆，诸如螺杆240、244或246中的一个。可将特定器械(包括螺杆240、244、246中的一个)的标识与先前使用过的抽头220、222相比较，以确认读取植入物的适当的大小。进一步地，器械可包括植入物，诸如植入物250。套件200可包括多个类型的植入物，诸如大小、几何形状或特定特征，并且可将在框322中的特定器械的标识与框340中的从适当的存储器(诸如导航存储器64)调用的预先确定的计划相比较以用于执行手术。

先前确定的计划(包括先前确定的用于手术各种阶段的手术计划以及植入物的类型)可被存储在导航存储器64中。所理解的是，还可确定其他适当的计划，诸如组装设备(包括机器人组件、汽车框架等)的方式或其他适当的预先确定的计划。

一旦在框340中作出了该比较，则可在框344中作出该确定的输出。该确定的输出可包括警告，该警告与框336中的警告输出相似。然而，当与也已经被预先确定的计划相比较时，框344中的确定的输出可尤其基于框322中的具体标识的器械的比较。输出可以是听觉输出、视觉输出(例如，在显示设备140上的视觉输出)或其他适当的输出。

特定器械身份的使用或传送还可在框350中被接收进器械管理系统，诸如以用于指令和/或增强该器械管理系统。例如，指令和/或增强可用于更新器械管理系统的数据库(例如，库存、清洁方案等)或指令关于所选择的器械或器械组将要进行的动作。器械管理系统可被用于保存或存储特定器械已经被使用，以确定器械54在进一步使用之前必须被处理和/或该器械54必须被处理并且重新订购以用于未来可能的相似手术的情况。额外地，在所选择的位置(诸如无菌区域24、26和/或手术区域30和/或术后区域中的一个)中的具体标识的器械还可协助标识器械以及植入物以用于各种目的，诸如用于补偿、重新订购(如上文所讨论的)、确保所选择的器械从所选择的区域被移除(例如，海绵从手术区域被移除)以及其他目的。

进一步地，在框350中所接收的信息可被用于与特定手术相比较，以用于在框356中确保为将来手术准备好了器械。例如，存储在导航存储器64中的预先确定的计划可基于由用户58使用的通用计划。随着时间推移，可确定套件200中的所有器械均未被使用过，并且某些器械可能不是必需的并且因此不被提供使用。这可以为手术提供有效的器械以及植入物的供应。此外，可确定在手术期间某些器械的使用是有益的并且那些器械也可被包括在套件200中以供将来使用。该比较以及确定可随后在框358中被存储，诸如存储在医院存储以及管理系统中和/或专用用户存储系统中。

进一步地，在框370中，特定器械身份的使用可被传送至导航系统50并且在导航系统50中被接收。然而，所理解的是，读取器可以以所选择的方式集成到导航系统中。在框370中所接收的特定身份可随后在框374中被用于显示特定器械图标。如上文所讨论的，显示设备140可显示图标160，诸如与特定器械214相关的特定器械图标214i。导航系统50在接收特定标识器械之后还可被用于在框380中基于调用的预先确定的计划(诸如，手术或外科手术计划)来确定恰当的特定器械。所比较的计划可以是导航计划并且基于先前被导航的器械的使用。

同样，导航系统50可访问该计划(该计划可存储在导航存储器64中)，并且将当前具体标识的器械或手术区域30中至少一个具体标识的器械相对于先前使用过的器械相比较，所述先前使用过的器械诸如被移动至相对于患者34的所选择的位置的器械。因此，尽管手术区域30可包括两个特定大小的两个抽头，但导航系统50可导航并且确定被移动以用于在受试者或患者34中形成抽头孔的器械中的仅一个的位置。因此，导航系统50可不仅仅与先前确定的外科手术计划相比较，而且可与先前使用过的并且被移动至相对于受试者34的特定位置的器械相比较，现在将其与具体标识的器械相比较。然而，所理解的是，可进行仅与计划的比较或仅与先前使用过的器械的比较。

导航系统50和/或读取器系统76可作出当前读取的器械是恰当的确定，并且跟随“是”框382以用于在框384中导航所计划的手术。所导航的手术可以是任何适当的手术，如本领域通常理解的。如果存在器械是不恰当的确定，则可跟随“否”路径390并且可在框392中作出不起作用(inoperative)的警告。该不起作用的警告可包括停止导航、提供不恰当的器械的视觉或听觉指示或其他适当的警告。尽管如此，导航系统50可从读取器系统76接收被具体标识的器械。

如上文所提到的，所理解的是，读取器系统76可基于从读取器40处接收的信息自动地标识特定器械。器械54或多个器械可被放置在读取器体积中，并且读取器40可读取有关器械54的信息，诸如来自标记260和/或器械54的图像的信息，并且所读取的信息可被传送至读取器系统76以用于特定器械的自动标识。自动标识可以是处理器68执行所选择的指令以标识器械54。所选择的指令可包括将所读取的信息与存储在存储器中的查找表相比较以确定器械的特定身份和/或应用CNN以用于确定图像中器械的身份。然而，所理解的是，可进一步将器械54的身份与包括有关器械的特定信息(诸如，器械几何形状等)的查找表相比较以用于在导航或其他过程中使用。可通过读取器系统76进行基本自动的对器械的标识，并且出于各种目的提供该器械的标识，如上文所讨论以及在流程图300中所示出的。

自动标识可允许用户不被要求以其他方式标识器械或请求将器械的身份输入导航系统50以用于执行手术或其他目的，诸如确定器械的位置或器械的使用。然而，所理解的是，在框322中的器械的标识还可允许用户进行最终确定，但是允许显示出可能身份的有限列表，以供由所选择的用户(诸如用户58)进行最终选择。此外，在框322中的特定器械的自动标识可被用于出于其他目在框330中的传送，诸如为所选择的手术准备导航50。导航系统50可包括用于不同的所选手术的各种模块或接口，诸如用于深脑仿真的一个接口和可能的仪器以及用于脊椎植入的一不同接口和可能的仪器组。因此，在框322中的特定器械的自动标识(诸如，在非无菌区域22中放置的特定器械)可协助设置导航系统50以用于适当的手术。然而，所理解的是，基于器械的接收，可为所选择的手术设置任何适当的系统。

出于说明和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。所述描述并不旨在是详尽的或是限制本公开。特定实施例的各个元件或特征通常不限定于此特定实施例，而是在适用的情况下，可互换并可用于选定的实施例中，即使没有被具体示出或描述，情况也是如此。相同部分还可以以多种方式进行变化。这类变化不被认为是脱离了本公开，并且所有这类修改都旨在被包括在本发明的范围内。

提供了示例实施例，以使得本公开将是透彻的，并且将保护范围完全传达给本领域技术人员。阐明了许多具体细节，诸如具体部件、设备和方法的示例，以提供对本公开内容的实施例的透彻理解。将对本领域技术人员来说显而易见的是，无需采用具体细节，可以以许多不同的形式体现示例实施例，并且不应该将示例实施例解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，并未详细描述众所周知的过程、众所周知的设备结构以及众所周知的技术。