具体实施方式

在以下描述中，阐述了描述与本公开一致的一些实施例的特定细节。阐述了很多特定细节，以便提供对实施例的充分理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文中公开的特定实施例旨在是图示性的而不是限制性的。本领域技术人员可以实现尽管此处未具体描述但是在本公开的范围和精神内的其他元件。此外，为了避免不必要的重复，结合一个实施例示出并描述的一个或多个特征可以被并入到其他实施例内，除非另外具体描述或如果一个或多个特征将会使实施例不能工作。

在一些实例中，公知的方法、程序、部件和电路未被详细描述，从而不会不必要地使实施例的多个方面模糊不清。

本公开从各种器械和器械部分在三维空间中的状态角度对其进行描述。如本文所用，术语“方位”指代对象或对象的一部分在三维空间中的位置(例如，沿笛卡尔X、Y和Z坐标的三个平移自由度)。如本文所用，术语“取向”指代对象或对象的一部分的旋转布置(三个旋转自由度——例如，滚转、俯仰和偏摆)。如本文所用，术语“姿态”指代对象或对象的一部分在至少一个平移自由度上的方位和该对象或对象的一些部分在至少一个旋转自由度上的取向(多达六个自由度)。如本文所用，术语“形状”指代沿着对象测量的一组姿态、方位或取向。

图1是根据一些实施例的远程操作医疗系统100的简化示意图。在一些实施例中，远程操作医疗系统100可以适合于在例如外科手术程序、诊断程序、治疗程序或活检程序中使用。虽然本文提供了关于此类程序的一些实施例，但对医疗器械或外科手术器械以及医疗方法或外科手术方法的任何提及都是非限制性的。本文描述的系统、器械和方法可以用于动物、人类尸体、动物尸体、人类或动物解剖体的部分、非手术诊断，以及用于工业系统和一般机器人系统、远程操作医疗系统。

如图1所示，医疗系统100通常包括用于操作医疗器械104以对患者P执行各种程序的操纵器组件102。操纵器组件102可以是远程操作组件、非远程操作组件，或具有可以被机动和/或远程操作的选择运动自由度并且具有可以非机动和/或非远程操作的选择运动自由度的混合远程操作和非远程操作组件。操纵器组件102安装到手术台T或手术台T附近。主组件106允许操作者O(例如，如图1所示的外科医生、临床医生和/或医师)查看介入部位并控制操纵器组件102。

主组件106可以位于操作者控制台处，操作者控制台通常与外科手术台T位于相同的房间中，诸如在患者P位于其上的外科手术台的一侧。然而，应当理解，操作者O可以与患者P位于不同的房间或完全不同的建筑中。主组件106一般包括用于控制操纵器组件102的一个或多个控制装置。控制装置可以包括任意数量的各种输入装置，诸如操纵杆、跟踪球、数据手套、触发枪、手动操作控制器、语音识别装置、身体动作或存在传感器和/或类似装置。为了为操作者O提供直接控制器械104的强烈感觉，控制装置可以被提供有与关联的医疗器械104相同的自由度。以此方式，控制装置为操作者O提供控制装置与医疗器械104为一体的远程呈现/临场感(telepresence)或感知。

在一些实施例中，控制装置可以比关联的医疗器械104具有更多或更少的自由度，并且仍向操作者O提供远程呈现/临场感。在一些实施例中，控制装置可以可选地是手动输入装置，其以六个自由度运动并且还可以包括用于致动器械(例如，用于闭合抓取夹具、施加电势至电极、递送药物治疗和/或诸如此类)的可致动手柄。

操纵器组件102支持医疗器械104并且可以包括一个或多个非伺服控制连杆(例如，可以手动定位并锁定在适当方位的一个或多个连杆，通常称为装配结构)的运动结构和/或一个或多个伺服控制连杆(例如，可以响应于来自控制系统的命令而被控制的一个或多个连杆)以及操纵器。操纵器组件102可以可选地包括响应于来自控制系统(例如，控制系统112)的命令而驱动医疗器械104上的输入的多个致动器或马达。致动器可以可选地包括驱动系统，当驱动系统被耦合到医疗器械104时，驱动系统可以将医疗器械104推进到自然孔口中或外科手术创建的解剖孔口中。其他驱动系统可以以多个自由度移动医疗器械104的远端，多个自由度可以包括三个线性运动(例如，沿X、Y、Z笛卡尔轴线的线性运动)的自由度和三个旋转运动(例如，绕X、Y、Z笛卡尔坐标轴旋转)的自由度。另外，致动器可以用于致动医疗器械104的可铰接部分以用于在活检装置和/或类似物的钳口中抓握组织。诸如旋转变压器、编码器、电位计和其他机构的致动器方位传感器可以向医疗系统100提供描述马达轴的旋转和取向的传感器数据。该方位传感器数据可以用于确定由致动器操纵的对象的运动。

远程操作医疗系统100可以包括传感器系统108，该传感器系统108具有用于接收关于操纵器组件102的器械的信息的一个或多个子系统。这些子系统可以包括：方位/位置传感器系统(例如，电磁(EM)传感器系统)；用于确定沿着可组成医疗器械104的柔性主体的远端和/或一个或多个节段的方位、取向、速度、速率、姿态和/或形状的形状传感器系统；和/或用于从医疗器械104的远端采集图像的可视化系统。

远程操作医疗系统100还包括显示系统110，用于显示由传感器系统108的子系统生成的外科手术部位和医疗器械104的图像或表示图。显示系统110和主组件106可以被取向，使得操作者O能够借助于远程呈现/临场感的感知来控制医疗器械104和主组件106。

在一些实施例中，医疗器械104可以具有可视化系统(在下面更详细地进行讨论)，可视化系统可以包括观察镜组件，观察镜组件记录外科手术部位的即时(concurrent)或实时图像并且通过医疗系统100的一个或多个显示器(诸如显示系统110的一个或多个显示器)为操作者或操作者O提供图像。即时图像可以是例如通过定位在外科手术部位内的内窥镜采集的二维或三维图像。在一些实施例中，可视化系统包括可以被一体地或可移除地耦接到医疗器械104的内窥镜部件。然而，在一些实施例中，被附连到单独操纵器组件的单独内窥镜可以与医疗器械104一起被用来对外科手术部位进行成像。可视化系统可以被实现为与一个或多个计算机处理器交互或另外由一个或多个计算机处理器(其可以包括控制系统112的处理器)执行的硬件、固件、软件或其组合。

显示系统110也可以显示通过可视化系统采集的外科手术部位和医疗器械的图像。在一些示例中，远程操作医疗系统100可以配置医疗器械104和主组件106的控件，使得医疗器械的相对方位类似于操作者O的眼睛和手的相对方位。以此方式，操作者O能够操纵医疗器械104和手控件就好像在基本上真实临场的情况下观察工作空间。就真实临场而言，它意味着图像的呈现是模拟物理地操纵医疗器械104的医师的视角的真实透视图像。

在一些示例中，显示系统110可以使用来自成像技术的图像数据来呈现术前或术中记录的外科手术部位的图像，成像技术诸如计算机断层摄影术(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、温度记录法、超声、光学相干断层摄影术(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像或类似技术。术前或术中图像数据可以被呈现为二维(2D)、三维(3D)或四维(4D)(包括例如基于时间或基于速度的信息)图像，和/或被呈现为来自从术前或术中图像数据集创建的模型的图像。

在一些实施例中，通常为了成像引导的外科手术程序的目的，显示系统110可以显示虚拟的导航图像，在该虚拟的导航图像中医疗器械104的实际位置与术前或即时图像/模型配准(即动态参考)。这样做可以从医疗器械104的视角向操作者O呈现内部外科手术部位的虚拟图像。在一些示例中，视角可以来自医疗器械104的尖端。医疗器械104的尖端的图像和/或其他图形或字母数字指示符可以被叠加在虚拟图像上以帮助操作者O控制医疗器械104。在一些示例中，医疗器械104可以在虚拟图像中不可见。

在一些实施例中，显示系统110可以显示虚拟的导航图像，在该虚拟的导航图像中医疗器械104的实际位置与术前图像或即时图像配准，以从外部视角向操作者O呈现在外科手术部位内的医疗器械104的虚拟图像。医疗器械104的一部分的图像或其他图形或字母数字指示符可以被叠加在虚拟图像上以帮助操作者O控制医疗器械104。如本文所描述，数据点的视觉表示图可以被渲染到显示系统110。例如，测量的数据点、移动的数据点、配准的数据点以及本文描述的其他数据点可以以视觉表示图被显示在显示系统110上。数据点可以通过显示系统110上的多个点(point)或圆斑(dot)或作为渲染模型(诸如基于一组数据点所创建的网格或线模型)在用户界面上可视地表示。在一些示例中，数据点可以根据它们表示的数据进行颜色编码。在一些实施例中，在每个处理操作已经被实现以改变数据点之后，视觉表示图可以在显示系统110中被刷新。

远程操作医疗系统100还可以包括控制系统112。控制系统112包括至少一个存储器(未示出)和至少一个计算机处理器(未示出)，用于实现医疗器械104、主组件106、传感器系统108和显示系统110之间的控制。控制系统112还包括用于实现根据本文公开的各方面描述的方法的一些或全部的程序化指令(例如，存储这些指令的非临时性机器可读介质)，包括用于向显示系统110提供信息的指令。虽然控制系统112在图1的简化示意图中被示出为单个方框，但是控制系统112可以包括遍及远程操作医疗系统100分布以执行分布式数据处理的两个或更多个数据处理电路。例如，由分布式控制系统112执行的数据处理的一个部分能够可选在操纵器组件102上或邻近操纵器组件102执行，数据处理的另一部分能够可选地在主组件106处执行，并且数据处理的其他部分能够可选地在其他数据处理电路处执行。控制系统112的至少一个计算机处理器或两个或更多个数据处理电路可以执行对应于在本文中公开并且在下面更详细地描述的处理的指令。任何各种各样的集中式或分布式数据处理体系结构可以被利用。类似地，程序化指令可以被实现为若干独立的程序或子程序，或者它们可以被集成到本文所描述的远程操作系统的若干其他方面中。在一个实施例中，控制系统112支持无线通信协议，诸如蓝牙、IrDA(红外数据通信)、HomeRF(家用射频)、IEEE802.11、DECT(数位加强式无线通信)和无线遥测。

在一些实施例中，控制系统112可以从医疗器械104接收力和/或扭矩反馈。响应于该反馈，控制系统112可以向主组件106传输信号。在一些示例中，控制系统112可以传输指示操纵器组件102的一个或多个致动器移动医疗器械104的信号。医疗器械104可以经由患者P的身体中的一个或多个开口延伸到患者P的身体内的内部外科手术部位。可以使用任何合适的常规的和/或专用的致动器。在一些示例中，一个或多个致动器可以与操纵器组件102分开，或者与操纵器组件102集成在一起。在一些实施例中，一个或多个致动器和操纵器组件102被提供作为邻近患者P和操作台T定位的远程操作推车的一部分。

控制系统112可以可选地进一步包括虚拟可视化系统，以便当在图像引导的外科手术程序期间控制医疗器械104时为操作者O提供导航帮助。使用虚拟可视化系统的虚拟导航可以基于对获取的解剖通路的术前或术中数据集的参考。虚拟可视化系统处理使用成像技术(诸如计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、荧光镜检查、温度记录法、超声、光学相干断层摄影(OCT)、热成像、阻抗成像、激光成像、纳米管X射线成像和/或类似技术)成像的外科手术部位的图像。可以与手动输入结合使用的软件被用来将记录的图像转换为局部或整体解剖器官或解剖区域的分割二维或三维复合表示图。图像数据集与复合表示图关联。复合表示图和图像数据集描述通路的各种位置和形状以及它们的连通性。被用来生成复合表示图的图像可以在临床程序期间在术前或术中被记录。在一些实施例中，虚拟可视化系统可以使用标准表示图(即，不是患者特定的)或者标准表示图与患者特定数据的混合。复合表示图和由该复合表示图生成的任何虚拟图像可以表示在一个或多个运动阶段期间(例如，在肺的吸气/呼气循环期间)可变形解剖区域的静态姿态。

在虚拟导航程序期间，传感器系统108可以被用来计算医疗器械104相对于患者P的解剖体的近似位置。该位置能够被用来产生患者P的解剖体的宏观层面(外部)跟踪图像和患者P的解剖体的虚拟内部图像。传感器系统108可以实现一个或多个电磁(EM)传感器、光纤传感器和/或其他传感器，以配准并显示医疗器械和术前记录的外科手术图像。例如，美国专利申请US13/107,562(2011年5月13日提交)(公开“Medical System ProvidingDynamic Registration of a Model of an Anatomic Structure for Image-GuidedSurgery”)公开了一种这样的传感器系统，该申请通过引用以其整体并入本文。远程操作医疗系统100可以进一步包括可选的操作和支持系统(未示出)，诸如照明系统、转向(steering)控制系统、冲洗系统和/或抽吸系统。在一些实施例中，远程操作医疗系统100可以包括一个以上的操纵器组件和/或一个以上的主组件。远程操作医疗系统中包括的远程操作操纵器组件的总数量将取决于包括外科手术程序和外科手术室内的空间约束的因素的数量。当被实施为多个单元时，主组件106可以被并置(collocated)或定位在独立的位置中。多个主组件允许一个以上的操作者以各种组合形式控制一个或多个远程操作操纵器组件。

图2A是根据一些实施例的医疗器械系统200的简化示意图。在一些实施例中，医疗器械系统200可以在利用远程操作医疗系统100执行的图像引导的医疗程序中被用作医疗器械104。在一些示例中，医疗器械系统200可以被用于非远程操作的探索程序或用在涉及传统手动操作的医疗器械(诸如内窥镜)的程序中。可选地，医疗器械系统200可以被用来收集(即测量)对应于患者(诸如患者P)的解剖通路内的位置的一组数据点。

医疗器械系统200包括被耦接到驱动单元204的细长装置202(诸如柔性导管)。细长装置202包括柔性主体216，该柔性主体216具有近端217和远端或尖端部分218。在一些实施例中，柔性主体216具有大约3mm的外直径。其他柔性主体外径可以更大或更小。

医疗器械系统200进一步包括跟踪系统230，跟踪系统230用于使用一个或多个传感器和/或成像装置来确定沿着柔性主体216的远端218和/或沿着柔性主体216的一个或多个节段224的方位、取向、速度、速率、姿态和/或形状，如在下面进一步详细描述的。远端218和近端217之间的柔性主体216的整个长度可以被有效地划分为多个节段224。跟踪系统230可以被可选地实现为与一个或多个计算机处理器交互或另外由一个或多个计算机处理器执行的硬件、固件、软件或其组合，一个或多个计算机处理器可以包括图1中的控制系统112的至少一个处理器或两个或更多个数据处理电路。

跟踪系统230可以可选地使用形状传感器222来跟踪远端218和/或一个或多个节段224。形状传感器222可以可选地包括与柔性主体216对齐的光纤(例如，在内部通道(未示出)内提供或外部安装)。在一个实施例中，光纤具有大约200μm的直径。在其他实施例中，光纤的尺寸可以更大或更小。形状传感器222的光纤形成用于确定柔性主体216的形状的光纤弯曲传感器。在一个替代方案中，包括光纤布拉格光栅(FBG)的光纤被用于在一个或多个维度上提供结构中的应变测量。用于监测光纤在三维中的形状和相对位置的各种系统和方法被描述在以下文献中：在美国专利申请US11/180,389(2005年7月13日提交)(公开“Fiberoptic position and shape sensing device and method relating thereto”)；美国专利申请US12/047,056(2004年7月16日提交)(公开“Fiber-optic shape and relativeposition sensing”)；以及美国专利US6,389,187(1998年6月17日提交)(公开“OpticalFiber Bend Sensor”)，这些申请通过引用以其整体并入本文。

在一些实施例中，传感器可以采用其他合适的应变感测技术，诸如瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射和荧光散射。在一些实施例中，细长装置的形状可以使用其他技术来确定。例如，柔性主体216的远端姿态的历史能够被用来重建柔性主体216在给定时间间隔内的形状。在一些实施例中，跟踪系统230可以可选地和/或额外地使用方位传感器系统220来跟踪远端218。方位传感器系统220可以是EM传感器系统的部件，其中方位传感器系统220包括可以经受外部生成的电磁场的一个或多个传导线圈。然后EM传感器系统的每个线圈产生感应电信号，感应电信号具有取决于线圈相对于外部生成的电磁场的方位和取向的特性。在一些实施例中，方位传感器系统220可以被配置并且被定位为测量六个自由度(例如，三个方位坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰、偏摆和滚转的三个取向角)或五个自由度(例如，三个方位坐标X、Y、Z和指示基点的俯仰和偏摆的两个取向角)。在美国专利US6,380,732(1999年8月11日提交)(公开“Six-Degree of Freedom Tracking System Having a PassiveTransponder on the Object Being Tracked”)中提供了方位传感器系统的进一步描述，该专利通过引用以其整体并入本文。

在一些实施例中，跟踪系统230可以替代地和/或额外地依赖于沿着交替运动(诸如呼吸)的周期针对器械系统的已知点所存储的历史姿态、方位或取向数据。该存储的数据可以被用来发展关于柔性主体216的形状信息。在一些示例中，一系列方位传感器(未示出)(诸如与方位传感器系统220的传感器类似的电磁(EM)传感器)可以沿着柔性主体216进行定位，并且然后被用于形状感测。在一些示例中，在程序期间获取的来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据的历史可以被用来表示细长装置202的形状，特别是如果解剖通路是大致静态的。

柔性主体216包括尺寸和形状被设计为接收医疗工具226的通道221。图2B是根据一些实施例的具有延伸的医疗工具226的柔性主体216的简化示意图。在一些实施例中，医疗工具226可以被用于诸如外科手术、活检、消融、照明、冲洗或抽吸的程序。医疗工具226能够通过柔性主体216的通道221来部署，并且在解剖体内的目标位置处被使用。医疗工具226可以包括例如图像采集探针、活检器械、激光消融纤维和/或其他外科手术、诊断或治疗工具。医疗工具可以包括单个工作构件，诸如外科手术刀、钝刀片、光纤、电极和/或类似物。其他医疗工具可以包括例如镊子、抓取器、剪刀、施夹器和/或类似物。其他医疗工具可以进一步包括电激活的医疗工具，诸如电外科电极、换能器、传感器和/或类似物。在各种实施例中，医疗工具226是活检器械，其可以被用来从目标解剖体位置移除样本组织或细胞采样。

医疗工具226可以与也在柔性主体216内的图像采集探针一起使用。在各种实施例中，医疗工具226可以是图像采集探针，其包括在柔性主体216的远端218处或附近具有用于采集图像(包括视频图像)的立体摄像机或单视场摄像机的远侧部分，该图像被可视化系统231处理以便显示和/或提供给跟踪系统230以支持远端218和/或一个或多个节段224的跟踪。图像采集探针可以包括耦接到摄像机用于传输所采集的图像数据的电缆。在一些示例中，图像采集器械可以是耦接到可视化系统231的光纤束，诸如纤维镜。图像采集器械可以是单光谱的或多光谱的，例如采集在可见光光谱、红外光谱和/或紫外光谱中一个或多个光谱中的图像数据。可替代地，医疗工具226本身可以是图像采集探针。医疗工具226可以从通道221的开口被推进以执行程序，并且然后当该程序完成时被缩回到通道内。医疗工具226可以从柔性主体216的近端217或从沿着柔性主体216的另一可选器械端口(未示出)被移除。

医疗工具226可以额外地容纳在其近端和远端之间延伸以可控地弯曲医疗工具226的远端的电缆、联动装置或其他致动控件(未示出)。可转向器械被详细描述在美国专利US7,316,681(2005年10月4日提交)(公开“Articulated Surgical Instrument forPerforming Minimally Invasive Surgery with Enhanced Dexterity andSensitivity”)和美国专利申请US12/286,644(2008年9月30日提交)(公开“PassivePreload and Capstan Drive for Surgical Instruments”)中，该专利和专利申请通过引用以其整体并入本文。

柔性主体216也可以容纳在驱动单元204与远端218之间延伸以便如例如由远端218的虚线描绘219示出的那样可控地弯曲远端218的电缆、联动装置或其他转向控件(未示出)。在一些示例中，至少四个电缆被用来提供独立的控制远端218的俯仰的“上下”转向和控制远端218的偏摆的“左右”转向。可转向细长装置被详细地描述在美国专利申请US13/274,208(2011年10月14日提交)(公开“Catheter with Removable Vision Probe”)中，该专利申请通过引用以其整体并入本文。在医疗器械系统200由远程操作组件致动的实施例中，驱动单元204可以包括驱动输入装置，其可移除地耦接到远程操作组件的驱动元件(诸如致动器)并且从该驱动元件接收动力。在一些实施例中，医疗器械系统200可以包括夹紧特征件、手动致动器或用于手动控制医疗器械系统200的运动的其他部件。细长装置202可以是可转向的，或可替代地，该系统在没有用于操作者控制远端218的弯曲的集成机构的情况下可以是不可转向的。在一些示例中，一个或多个腔被限定在柔性主体216的壁中，医疗器械能够通过一个或多个腔在目标外科手术位置处被部署并且被使用。

在一些实施例中，医疗器械系统200可以包括柔性支气管器械，诸如用于在肺的检查、诊断、活检或治疗中使用的支气管镜或支气管导管。医疗器械系统200也适用于在各种解剖系统(包括结肠、肠、肾和肾盏、大脑、心脏、包括脉管系统的循环系统和/或类似物)中的任一解剖系统中经由自然的或外科手术建立的连接通路对其他组织进行导航和治疗。

来自跟踪系统230的信息可以被发送给导航系统232，其中它与来自可视化系统231的信息和/或术前获得的模型进行组合以便为医师或其他操作者提供实时方位信息。在一些示例中，实时方位信息可以被显示在图1的显示系统110上以用于医疗器械系统200的控制。在一些示例中，图1的控制系统112可以将方位信息用作反馈以便定位医疗器械系统200。2011年5月13日提交的公开“Medical System Providing Dynamic Registration ofa Model of an Anatomic Structure for Image-Guided Surgery”的美国专利申请US13/107,562中提供了用于利用光纤传感器来配准和显示外科手术器械与外科手术图像的各种系统，该专利申请通过引用以其整体并入本文。

在一些示例中，医疗器械系统200可以在图1的医疗系统100内被远程操作。在一些实施例中，图1的操纵器组件102可以由直接操作者控件来代替。在一些示例中，直接操作者控件可以包括用于器械的手持操作的各种手柄和操作者界面。

图3A和3B是根据一些实施例的包括被安装在插入组件上的医疗器械的患者坐标空间的侧视图的简化示意图。如图3A和3B所示，外科手术环境300包括患者P被定位在图1的台T上。从通过镇静、约束和/或其他手段来限制总体患者移动的意义上讲，患者P在外科手术环境内可以是静止的。周期性解剖运动(包括患者P的呼吸和心脏运动)可以继续，除非告诉患者屏住他或她的呼吸以暂时中止呼吸运动。因此，在一些实施例中，数据可以在呼吸中的特定阶段处进行收集，并且利用该阶段来进行标记和辨识。在一些实施例中，在其间收集数据的阶段可以根据从患者P收集的生理信息来推测。在外科手术环境300内，点收集器械304被耦接到器械托架306。在一些实施例中，点收集器械304可以使用EM传感器、形状传感器和/或其他传感器模态。器械托架306被安装到固定于外科手术环境300内的插入台308。可替代地，插入台308可以是可移动的，但是在外科手术环境300内具有已知的位置(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置来获知)。器械托架306可以是操纵器组件(例如，操纵器组件102)的部件，该部件耦接到点收集器械304以控制插入运动(即沿着A轴线的运动)并且可选地控制细长装置310的远端318沿多个方向的运动(包括偏摆、俯仰和滚转)。器械托架306或插入台308可以包括控制器械托架306沿着插入台308的运动的致动器(未示出)，诸如伺服马达。

细长装置310(例如医疗器械)能够被耦接到器械主体312。器械主体312相对于器械托架306被耦接并且被固定。在一些实施例中，光纤形状传感器314被固定在器械主体312上的近侧点316处。在一些实施例中，光纤形状传感器314的近侧点316可以是连同器械主体312一起可移动的，但是近侧点316的位置可以是已知的(例如，经由跟踪传感器或其他跟踪装置来获知)。形状传感器314测量从近侧点316到另一点(诸如细长装置310的远端318)的形状。点收集器械304可以基本上类似于医疗器械系统200。

当器械主体312在插入台308上沿着插入轴线A移动时，方位测量装置320提供关于器械主体312的方位的信息。方位测量装置320可以包括解析器(resolver)、编码器、电位计和/或确定控制器械托架306的运动并因此控制器械主体312的运动的致动器的旋转和/或取向的其他传感器。在一些实施例中，插入台308是线性的。在一些实施例中，插入台308可以是弧形的，或者具有弧形区段和线性区段的组合。

图3A示出了处于沿着插入台308的缩回方位的器械主体312和器械托架306。在该缩回方位中，近侧点316处于轴线A上的方位L₀处。在沿着插入台308的该方位中，近侧点316的位置的分量可以被设置为零和/或另一参考值，以提供描述器械托架306并且因此近侧点316在插入台308上的方位的基本参考。通过器械主体312和器械托架306的该缩回方位，细长装置310的远端318可以被刚好定位在患者P的进入孔口内部。同样在该方位中，方位测量装置320可以被设置为零或另一参考值(例如，I＝0)。在图3B中，器械主体312和器械托架306已经沿着插入台308的线性轨道推进，并且细长装置310的远端318已经被推进到患者P内。在该推进方位中，近侧点316处于轴线A上的方位L1处。在一些示例中，编码器和/或来自控制器械托架306沿插入台308的移动的一个或多个致动器和/或与器械托架306和/或插入台308相关联的一个或多个方位传感器的其他方位数据用于确定近侧点316相对于方位L₀的方位Lx。在一些示例中，方位Lx可以进一步用作细长装置310的远端318插入患者P的解剖体的通道中的距离或插入深度的指示器。

为了安全地且有效地操作医疗器械系统，医疗工具会需要被适当地安装、定位、辨识、授权和/或要不然接收，并且当被安装到系统(诸如操纵器组件102)或被插入到接收构件(诸如医疗器械系统200)内时被识别。如本文中公开的，接收构件处的工具识别组件可以被用来检测工具上的目标的存在、接近度和/或不存在，以针对每个插入的工具检测并发展插入标志。基于检测并发展的插入标志，用于操作工具或医疗器械系统的各种选项可以被启用或禁用。尽管本文中描述的许多实施例将接收构件描述为导管，但是所描述的工具识别系统和方法适合于与任何类型的工具和接收构件一起使用。在下面详细地描述的一个实施例中，工具识别组件可以被用来基于医疗工具是否被完全插入到导管组件内确定操作模式。例如如果工具是摄像机探针，则工具识别组件可以被用来在导管可以以驱动模式被操作并且被推进到患者内之前确定探针是否适当地位于递送导管中。允许导管在未确保摄像机探针被适当地定位的情况下盲目地推进可能导致能够对患者的损伤，这能够通过工具识别组件的使用而被防止。一旦在目的地处，摄像机探针就可以从导管撤回以给不同的医疗工具让出空间。摄像机探针的撤回会使医师不能观察要被治疗或评价的内部身体结构。与本公开的教导一致，工具识别组件可以检测摄像机已经被移除，并且可以作出响应而进入安全模式。当在安全模式中时，控制系统(例如，图1中的控制系统112)的一个或多个功能可以被限制或禁用。例如，导管柔性和/或对导管方位的调整可以进行的速度能够被限制。预期此类限制降低由在摄像机的撤回之后对保持被插入在患者中的器械的盲目调整产生的患者伤害的可能性。因此，预期本公开的教导的实施改善微创程序的安全性。工具识别组件也可以被用来识别伪造的、竞争者或要不然未授权的装置或工具(诸如由竞争者或未授权的制造商制造的装置或工具)。工具识别组件也可以被用来辨识工具类型(例如针、消融工具、切割器、抓取器等)，并且基于工具类型的识别，控制模式交替或工具行为更改可以被实施。

图4A图示了被实施为工具识别组件410的示例性工具识别系统，接收构件450(例如，导管、柔性主体216或细长装置310)可以延伸到工具识别组件410内。应当理解，接收构件450(例如导管)也能够被插入通过工具识别组件410，并且当接收构件450和/或工具404被插入时，插入标志/签名(signature)能够被生成。在该实施例中，工具识别组件410包括读取器安装件402。在各种实施例中，读取器安装件402可以被安装到操纵器组件(例如，操纵器组件102)，如图4B中更详细地描述的。工具识别组件410能够包含被配置为检测工具和/或导管上的一个或多个目标的一个或多个目标读取器。在图4A所示的示例中，目标读取器406被耦接到读取器安装件402的近端，并且另一目标读取器407被耦接到读取器安装件的远端。在该实施例中，读取器安装件402被示为圆柱体或线轴，其中通道452被细长主体403分开。读取器安装件402可以由塑料、陶瓷或最小化对目标读取器406、407的干扰的另一类型的材料形成。目标读取器406、407中的每一个延伸到通道452中的对应通道内以耦接到读取器安装件402。目标读取器406、407被分开距离D1。目标读取器406可以包括能够读取要被插入到工具识别组件410的接收构件450内的工具上的对应的一个或多个目标的电感式传感器(例如，检测由材料的铁磁和传导性质引起的电感的变化的电感器和电感线圈)、电容式传感器、霍尔效应传感器、光栅传感器、光学传感器、磁性开关、条形码扫描器、射频识别(RFID)扫描器、相对方位传感器或其组合。不同类型的目标读取器的任何组合可以被实施在工具识别组件410中。

示例性工具404(例如，工具226)和/或接收构件450能够包括能够被工具识别组件410上的一个或多个目标读取器406、407读取的一个或多个目标。对于图4A所示的示例，工具404包括被分开距离D2的目标456和目标457。工具上的目标456、457之间的距离D2能够与目标读取器406、407之间的距离D1具有预定的关系。工具404被定尺寸用于沿着插入轨迹路径458插入到读取器安装件402和接收构件450内。工具404可以延伸通过读取器安装件402和接收构件450。具有一个或多个目标(其可以类似于目标456、457)的接收构件450也可以被配置为延伸通过读取器安装件402，由此允许目标读取器406、407检测接收构件450和工具404两者上的目标的存在。接收构件450可以被配置和/或构建为最小化目标读取器406、407与目标456、457之间的任何干扰。然而，接收构件450可以被配置为将目标读取器处的电感读数增加预定的量，以指示接收构件450(例如导管)的存在。各种技术能够被实施为最小化目标读取器406、407之间的干扰。例如，目标读取器406、407能够以时分多路复用的形式在不同的时刻执行对应的任务。如在下面更详细地描述的，目标456、457的存在、接近度和/或不存在可以由目标读取器406、407感测、检测或以其他方式识别。例如，目标可以包括可以由目标读取器感测、检测或要不然识别的铁磁材料(例如，金属柱体、金属涂层)、一个或多个孔口、具有各种各样的光学吸收特性的表面或材料、条形码、RFID芯片或其组合。在一个示例中，当目标被放置在目标读取器附近时，目标读取器可以通过检测电感和/或电感的变化来检测目标的存在。应当理解，关于工具404上的目标的讨论也可以适用于接收构件450(例如导管)上的目标。当接收构件450被插入到识别组件410内时，插入标志能够针对接收构件450被产生，并且当工具404被插入到识别组件410内时，插入标志能够针对工具404被产生。当工具404和接收构件450两者被插入到识别组件410内时，电感读数可能高于接收构件450或工具404任一者上的目标的个体读数。在一些实施例中，这能够被用来确定接收构件450和工具404的存在和/或不存在。

在图4A的实施例中，读取器安装件402包括两个通道452，并且因此可以容纳两个目标读取器406、407—每个通道452中一个。在替代性实施例中，读取器安装件可以包括任何数量的通道，并且可以容纳任何数量的目标读取器。例如，读取器安装件402可以包括单个通道452、三个通道452、四个通道452或一些其他数量的通道452，并且可以容纳与通道一样多的目标读取器。在一些实施例中，读取器安装件402可以没有通道，但是可以经由其他耦接机构容纳任何数量的目标读取器。在一些实施例中，可以存在比通道更少的目标读取器，其中一些通道可以是空的。在一些实施例中，读取器安装件可以具有非圆柱形形状，并且可以是用于将一个或多个目标读取器安装在接收构件附近的位置中的任何类型的支架或安装机构。在一些实施例中，接收构件可以具有用于接收并允许工具的纵向移动的开放通道或任何形状。在一些实施例中，读取器安装件402(或读取器安装件的区域)可以被认为是目标读取器406、407中的一个或多个的一个或多个元件，因为读取器安装件402可以起到检测工具404上的一个或多个目标的作用。例如，通道452可以具有与读取器安装件402的其余部分不同的成分，并且可以利于工具404上的一个或多个目标的检测。

在图4A的实施例中，工具404可以包括沿工具的长度定位的任何数量的目标。例如，工具可以包括单个目标、三个目标或一些其他数量的目标。可以存在与目标读取器不同数量的目标。例如，可以存在工具识别组件中的三个目标读取器以及工具上的两个目标、工具识别组件中的一个目标读取器以及工具上的两个目标、或工具识别组件中的两个目标读取器以及工具上的一个目标。

目标456、457可以被定位在工具404上，使得当工具被至少部分地安装(或插入)到接收构件450内时，它们将会被目标读取器406、407检测到。在图4A的实施例中，目标456、457可以被安装在工具404的近端411附近，并且目标读取器406、407可以被安装(例如到操纵器组件102)在接收构件450的近端附近。目标读取器406、407相对于接收构件450和工具404上的目标456、457的近侧位置提供可以允许工具识别组件410识别工具404被完全延伸到接收构件450内的配置。在替代性实施例中，目标456、457可以被定位在沿着工具404的其他位置处，并且目标读取器406、407可以被定位在沿着接收构件450的其他位置处。例如，在一些实施例中，远侧位置可以是合适的。在其他替代性实施例中，读取器安装件可以被省略，并且目标读取器可以被耦接到或被集成到接收构件本身内。

目标读取器406、407可以与被配置为处理来自目标读取器的数据(例如，电感的变化、磁场的变化、光的强度的变化、光的颜色的变化等)的计算系统通信。计算系统可以是例如远程操作医疗系统的部件(例如控制系统112)。计算系统可以以规律或不规律的间隔周期性地或连续地接收来自目标读取器406、407的数据。例如，目标读取器406、407可以响应于由目标读取器感测到的数据的变化(例如，电感的变化、电阻的变化、电容的变化、磁场的变化、光的强度的变化、光的颜色的变化等)而将数据传达给计算系统。在另一示例中，来自目标读取器的数据被规律地(周期性地或连续地)通信给计算装置，并且计算装置被派给确定数据何时已经改变的任务。计算系统可以包括被配置为处理从目标读取器406、407接收的数据(包括检测从目标读取器406、407接收的感测到的数据的变化)的一个或多个处理器。

如所描述的，工具识别组件410可以被配置为检测工具404是否被完全插入到接收构件450内。工具识别组件410也可以被配置为检测接收构件450(诸如导管)是否被完全插入到患者内。当工具404在允许工具404在患者的身体内使用的这种程度被插入、在工具404的远端413在接收构件450的远端的一定距离内的这种程度被插入、在工具404延伸通过读取器安装件402的这种程度被插入、在工具404的远侧部分越过接收构件的远端延伸一相对距离的这种程度被插入、或其组合时，工具404可以被认为完全插入。在一些实施例中，当工具404被同轴地插入通过接收构件450使得工具的远端413与接收构件的远端齐平时，工具404可以被认为完全插入。

检测工具404是否相对于接收构件450被完全插入(或要不然是否被可接受地定位以用于进行操作)可以包括比较来自目标读取器406、407的读数与预先建立的模型插入标志。如本文中使用的，“预先建立的模型插入标志”或“模型插入标志”指的是已经由建模软件应用生成的插入标志、来自用户界面的输入、在另一工具的安装期间记录的已经被建立为表示当被插入在接收构件450中时工具的方位的测量等。当来自目标读取器406、407的读数匹配指示完全插入的工具的模型插入标志时，工具404可以被确定为被可接受地定位以用于进行操作并且因此被完全插入，并且当来自目标读取器406、407的读数不匹配指示完全插入的工具的模型插入标志时，工具404可以被确定为未被可接受地定位以用于进行操作并且因此未被完全插入。来自目标读取器406、407的对应于指示完全插入的工具的模型插入标志的读数能够包括各种特性，诸如通过目标读取器406和407的目标读数的序列、通过目标读取器406和407的目标读数的阈值持续时间、各种阈值、值的比、或者序列、阈值持续时间、阈值和/或值的比的组合。

通过目标读取器406和407检测的读数的各种性质能够影响来自目标读取器406和407的具体读数是否能够对被检测插入标志作出贡献的确定。例如，读数的强度(即阈值)、持续时间、多个阈值、或强度、持续时间、多个阈值的组合能够被用来确定目标读取器406和407何时检测到目标。额外地或可替代地，由目标读取器406、407读取的信号的导数性质(诸如信号的变化速率(例如，斜率))可以在被检测插入标志的确定中使用。当电感元件被用作目标时，目标读取器406、407能够产生随着目标456、457接近目标读取器、随着目标456、457邻近目标读取器406、407、以及随着目标456、457移动远离目标读取器406、407而改变的电感测量信号。电感测量的幅度(或强度)能够指示目标读取器406、407的检测区中的目标456、457的存在。由目标读取器406和407读取的电感测量的强度(即幅度阈值)、电感测量的持续时间、多个阈值、以及强度、电感测量的持续时间和多个阈值的组合能够被用来确定是否已经在目标读取器406、407的检测区中检测到目标。另外，电感测量信号的斜率、电感比和/或其他导数能够被用来指示目标读取器406、407的检测区中的目标的存在或不存在。分别表示目标检测和未检测的一种方式是使用二进制(例如，‘1’或‘0’)信号来指示如通过电感测量信号的强度、持续时间、斜率、比和其组合、以及来自目标读取器406和407的电感测量信号的其他导数确定的相应目标读取器406、407的检测区中的目标的存在或不存在。

例如，相应目标读取器406、407的检测区中的目标的存在(其能够通过‘1’来指示)和/或不存在(其能够通过‘0’来指示)能够通过电感测量结果的比来确定。当比被用来指示目标的存在或不存在时，基准电感被测量并且然后被用来在导管和/或工具在工具识别组件410中的插入之前、期间和/或之后与其他电感测量结果比较。基准电感测量结果能够从没有插入通过它的导管或探针的基准目标读取器采集，和/或基准电感读数能够在没有通过它的导管或探针时从目标读取器406、407采集。来自目标读取器406、407的电感测量结果的比能够通过下面的公式(1)来计算：

其中L_基准是电感基准，L_测量是来自目标读取器的电感测量结果，并且K是电感测量结果与电感基准之间的比。

当比K被确定时，值可以指示接收构件450和/或(一个或多个)工具404的存在和/或不存在。下面的表1指示可以从目标读取器406、407中的一个或多个确定的可能电感比和可以通过值指示的可能配置。

表1

在该示例中，如果电感比在从0.99至1.01的范围内，这可以指示接收构件450和任何工具404都没有在目标读取器406、407的检测区中的目标456、457(即不存在“0”)。如果电感比在从1.02至1.04的范围内，这可以指示工具#1具有在目标读取器的检测区中的目标(即存在“1”)，而导管、工具#2和工具#3没有在目标读取器的检测区中的目标(即不存在“0”)。如果电感比在从1.04至1.06的范围内，这可以指示导管具有在目标读取器的检测区中的目标(即存在“1”)，而工具#1、工具#2和工具#3没有在目标读取器的检测区中的目标(即不存在“0”)。如果电感比在从1.06至1.08的范围内，这可以指示导管和工具#1(例如，视觉探针)均具有在目标读取器的检测区中的目标(即存在“1”)，而工具#2和工具#3没有在目标读取器的检测区中的目标(即不存在“0”)。如果电感比在从1.08至1.10的范围内，这可以指示导管、工具#1和工具#2均具有在目标读取器的检测区中的目标(即存在“1”)，而工具#3没有在目标读取器的检测区中的目标(即不存在“0”)。如果电感比在从1.10至1.12的范围内，这可以指示导管、工具#1、工具#2和工具#3均具有在目标读取器的检测区中的目标(即存在“1”)。如果电感比在1.12之上，这可以指示工具识别组件410中的导管和/或工具的配置是未知的。这可以指示未辨识的工具或导管存在于工具识别组件410中。确定电感比K能够最小化由于使用、制造、材料变化、环境状况等导致的对各种目标读取器之间的电感变化的影响。基于检测到的导管和工具的配置，系统可以确定操作模式或启用/禁用行为。

当两个目标读取器406、407被组合地使用时，如图4A所示，指示完全插入的工具的模型插入标志可以包括当工具404(和/或导管)被插入时从近侧目标读取器406和远侧目标读取器407读取的测量结果的特定序列。另外，从目标读取器406和407读取的测量结果能够取决于存在于工具404上的目标的数量。对于单个目标实施方式(诸如目标457)，远侧目标读取器407具有针对目标检测的阳性读数或存在读数，而近侧目标读取器406具有针对目标检测的阴性读数或不存在读数。对于单个目标实施方式，当工具404被完全插入到接收构件450内时，目标457可以首先由近侧目标读取器406读取，并且然后由远侧目标读取器407读取。因此，与具有单个目标457的完全插入的工具404相关联的目标检测的示例性序列能够包括：(1)近侧目标读取器406和远侧目标读取器407两者未检测到目标457(分别来自两个目标读取器406、407的组合的‘0’、‘0’)；(2)近侧目标读取器406检测到目标457，而远侧目标读取器407未检测到目标457(分别来自两个目标读取器406、407的组合的‘1’、‘0’)；并且然后(3)近侧目标读取器406不再检测到目标457，而远侧目标读取器407检测到目标457(分别来自两个目标读取器的组合的‘0’、‘1’)。

当第二目标(例如，目标456)被包括在工具404上时，目标检测的序列改变以适应第二目标。例如，当除了目标457之外目标456也被包括在工具上时，目标456可以仅被近侧目标读取器406读取或检测。在一些实施例中，当目标456被远侧目标读取器407读取或检测到时，可以指示完全插入的工具440。例如，如果目标456被定位得更远离近端411，完全插入的工具可以与具有‘0’读数的近侧目标读取器406和具有‘1’读数远侧的目标读取器407(对应于目标457被远侧目标读取器检测到)相关联。

在一些实施例中，直到目标读取器406、407生成匹配模型插入标志的读数达预定的最小持续时间(例如，几分之一秒、一秒、两秒、三秒、四秒、五秒、十秒等)，工具404才可以被认为完全插入(或安装)到接收构件450内。达到比指定为指示完全插入的工具更少的持续时间的模型插入标志的检测可以被忽视。还应当理解，模型插入标志的内容能够是具有事件序列之间的各种时间延迟的定时的事件序列。当事件的定时以及事件的类型在来自目标读取器406、407的读数与模型插入标志之间匹配时，来自目标读取器406、407的读数能够被确定为匹配给定的模型插入标志。

建立指示完全插入的工具的模型插入标志可以降低由部分插入的工具引起的假阳性的发生率。例如，当工具404被部分地插入到读取器安装件402内时，远侧目标读取器407能够具有针对目标457的目标检测的阳性读数(例如，‘1’的读数)，而近侧目标读取器406具有针对目标457的目标检测的阴性读数(例如，‘0’的读数)。如本文中使用的，“阳性”读数指的是目标在目标读取器的检测区中的阳性检测。因此，“阳性”读数可以是在阈值之上的目标读取器的接收信号强度、在预定范围内的接收信号的比、在可接受范围内的指示目标的存在的接收信号的斜率、在接受范围内的接收信号的积分值、接收信号的强度阈值被保持达预定持续时间、或这些的组合、以及指示目标读取器检测区中的目标的存在的其他信号属性。如本文中使用的，“阴性”读数指的是目标不在目标读取器的检测区中的检测。因此，“阴性”读数可以是在阈值之下的目标读取器的接收信号强度、在预定范围内的接收信号的比、在可接受范围之外的指示目标不存在于检测区中的接收信号的斜率、在指示目标不存在的范围内的接收信号的积分值、接收信号的强度阈值不被保持达预定持续时间、或这些的组合、以及指示目标不在目标读取器检测区中的其他信号属性。

上面指定的模型插入标志被类似地预期以降低由异物(诸如与工具上的目标类似的成分的细长物品)的插入使得近侧目标读取器406和远侧目标读取器407两者表现出针对目标检测的阳性读数所引起的假阳性的发生率。例如，当电感式传感器被实施在目标读取器406、407中时，铁棒越过目标读取器406、407被插入到工具识别组件410内可能会引起两个目标读取器406针对目标检测读取阳性。上面指定的模型插入标志将会防止这样的双阳性被解读为工具404的检测。

尽管假阳性的可能性，但是在一些情况下，模型插入标志可以对应于指示工具上的目标的存在的所有目标读取器。这样的模型插入标志可以允许更成本高效的目标读取器或更低数量的目标读取器(例如，单个目标读取器)被使用。

在一些情况下，一个以上的模型插入标志可以指示工具被可接受地定位在接收构件中。因此，在一些情况下，来自目标读取器的读数可以与一个以上的预先建立的模型插入标志进行比较。一般来说，增加目标读取器的数量增加可能的模型插入标志的数量。通过示例而不进行限制，若干示例性模型插入标志在下文中更详细地进行描述。

除了确定工具是否被可接受地定位以用于进行操作之外，工具识别组件410可以被用来对工具404进行分类。例如，从来自目标读取器的读数获得的被检测插入标志可以与不同类型的工具相关联的多个模型插入标志进行比较。因此，不同的工具类型可以以要被目标读取器读取的不同数量或类型的目标为特征。表征对应工具类型的某些读数也可以被包括在用于指示工具针对操作被可接受地定位(例如，完全插入)在接收构件450中的模型插入标志中。在一些情况下，不同的材料可以被用于不同医疗工具中的目标。因此，工具可以不仅通过基于来自目标读取器的读数获得的被检测插入标志而且通过感测数据的变化来进行分类。例如，不同工具中的目标可以提供如由目标读取器检测到的额外且不同的感测数据。

工具识别组件410可以被进一步用来基于插入/方位状态和器械类型中的一者或两者确定操作模式。例如，如果工具被确定为被完全插入，则控制系统112可以进入一般操作模式，其中没有限制被置于操纵器组件102的各种功能的使用上。然而，如果工具被确定为未被完全插入，那么控制系统112可以进入包括对操纵器组件102的操作的一个或多个约束的安全模式。约束的示例包括限制操作速度(例如，导管的插入的速度)、限制导管柔性、增加导管柔性、限制对导管的调整可以进行的速度、以及禁用某些功能(诸如能够使用多股空气或其他流体来实现清洁的透镜清洁功能)。在一些情况下，功能可以在逐个器械的基础上被激活或禁用。例如，当确定工具被完全插入到接收构件(例如，导管)内并且包括内窥镜或视觉探针时，某些功能(例如，透镜清洁功能)可以被激活。当工具被完全插入时，那些相同的功能可以被禁用，但是替代地包括消融工具。在其他实施例中，视觉探针的检测到的不存在可以引起照明源变暗淡或被停用。

另外，控制系统112可以依据工具是被完全插入、部分插入还是根本未被插入到接收构件内而控制成像工具的图像采集。例如，当工具未被插入时，控制系统112可以控制成像工具以缓慢的速率(例如每秒一个图或更慢)收集图像，以确认工具还未被插入，同时最小化工具的插入之前的图像处理。当工具被至少部分地插入在接收构件中时，控制系统112能够增加图像收集速率以便确定工具在接收构件中的取向。收集到的接收构件内的图像能够包括可以被用来确定工具在接收构件内的相对旋转取向的纵向标记(或“条纹”)。由于纵向标记是仅从接收构件内可观察到的，在接收构件外部或从接收构件的远端观察到的图像收集不能包括纵向标记。当工具的远端到达接收构件(例如导管)的远端时，工具上的目标中的一个或多个可以被接收构件的目标检测器中的一个或多个检测到。这些检测能够指示工具正接近完全插入到接收构件内或工具被完全插入。刚好在完全插入之前收集的图像可以越来越多地由解剖体占主导地位。因此，会希望减少或停止通过用于取向确定的图像的工具的图像收集，因为工具可能不再能够观察到纵向标记。应当理解能够基于工具的插入方位而发生的控制改变的除了几个以外的这些示例。

图4B图示了被耦接到远程操作操纵器组件(例如远程操作操纵器组件102)的器械托架415(例如，器械托架306)的工具识别组件410。在替代性实施例中，工具识别组件410可以被耦接到非远程操作操纵器或用于接收工具的其他结构。在图4B中，工具识别组件410在可扩展支撑结构417近侧被耦接到器械托架415，可扩展支撑结构417可以被用来在患者解剖体外部支撑接收构件450的延伸长度。例如，工具识别组件410可以压合到可扩展支撑结构417上的近侧安装件(未示出)上。如图4B所示，工具识别组件410还可以包括基准读取器408。基准读取器408可以包括电感式传感器(例如，检测由材料的铁磁和传导性质引起的电感的变化的电感器和电感线圈)、电容式传感器、霍尔效应传感器、光栅传感器、光学传感器、磁性开关、条形码扫描器、RFID扫描器、相对方位传感器、或其组合。如图4B的实施例所示，基准读取器408可以不与目标读取器406、407轴向地对准。例如，基准读取器可以具有正交于目标读取器406、407的取向。在一些实施例中，基准读取器可以被省略，或基准读取器可以与单个目标读取器一起使用。基准读取器408可以与被配置为处理来自目标读取器的读数(例如，电感的变化、电阻的变化、电容的变化、磁场的变化、光的强度的变化、光的颜色的变化等)的计算系统通信。计算系统可以是例如远程操作医疗系统的部件(例如控制系统112)。

在一些实施例中，工具404可以包括被配置为使得医师能够在导管或其他接收构件450被递送到治疗或评价部位时观察内部身体结构的内窥镜或视觉探针。一旦在目的地处，视觉探针就可以撤回以给不同的医疗工具或由于一些其他原因让出空间。探针的撤回可能使医师不能看见要被治疗或评价的内部身体结构。因此，在检测到探针未被完全插入到导管内时进入安全模式可以降低由在探针的撤回之后对被插入在患者中的工具的调整所产生的患者伤害的可能性。在探针被移除的情况下，操作者可能在调整期间不能看见内部身体结构，并且因此控制系统可以进入限制导管柔性和/或对导管的调整可以进行的速度的模式。类似地，当探针未被完全插入到导管内时禁用某些功能可以降低由于此类功能的意外使用(例如，一股空气到患者的肺部内的意外排出)而对患者造成伤害的风险。

在一些实施例中，工具识别组件或其他工具检测传感器可以位于其他位置中。例如，工具检测传感器可以位于视觉探针与导管之间的快速连接耦接件上或在远程操作操纵器组件的马达套件上。在一些实施例中，工具识别组件可以识别工具不存在于工具保持器，因此指示工具可能在另一位置(诸如导管)中。

在一些实施例中，基于辨识的工具，时间常数可以被改变以允许导管可能需要松弛的时间量。在一些实施例中，基于辨识的工具，对于拉线马达的扭矩限制能够被改变，这能够影响导管被松弛的量(例如，由拉线马达施加的扭矩量能够基于所安装的工具的类型而改变)。如果被检测插入标志辨识出针，那么导管可以被暂时地“松弛”(即控制导管的拉线可以提供允许导管变得更柔性的少量松弛)。导管的松弛可以促进针的插入而不刮伤导管的内腔。而且，取决于检测到哪种类型的工具，控制装置上的用户界面输入按钮能够被重新配置。例如，如果检测到摄像机探针，按钮能够被提供用于摄像机清洁。如果检测到消融探针，该同一按钮能够被重新配置为提供用于要被递送的消融能量。如果检测到利用真空的针，同一按钮能够被重新配置为提供真空。应当理解，许多不同的调整能够基于哪个工具通过被检测插入标志辨识并且基于工具是否被完全插入到接收构件内而进行。

图4C-图4J图示了可以被用来检测被安装在工具识别组件410中的工具和/或导管的(一个或多个)特性的目标读取器和目标的各种实施例。图4C图示了包括具有源430和检测器436(其可以是光学检测器)的目标读取器的工具识别组件410。源430和检测器436可以被用来检测被插入在源与检测器之间的关于工具404(例如成像探针、导管等)的存在、不存在、方位、分类(其可以包括唯一辨识符，诸如工具制造商的辨识)或其他信息。主体416(例如，读取器安装件402的一部分)可以被用来将源430和检测器436定位在工具404能够被安装通过的区域的相对侧上。源430和检测器436以使得检测器436能够充分地检测从源430发射的信号的这种方式相对于彼此被定位。源430的示例能够是可以生成朝向检测器436辐射的光信号420的光学源，检测器436能够是光学检测器。当没有障碍物(诸如工具404)在源430和检测器436之间的区域中时，生成的光信号420中的一些可以被检测器436检测到(例如，检测到光信号422)。被连接到源430的导体412能够(例如经由来自电源的电气器件和/或光学器件)将信号传输到源430以便激励源并且产生光信号420。被连接到检测器436的导体414能够基于被检测器436接收的被检测光信号422的一个或多个被检测性质(例如，强度)(例如经由电气器件和/或光学器件)将信号从检测器436传输到控制系统(诸如控制系统112)。如能够在图4C中所见，没有工具被定位在源430和检测器436之间，由此提供在不存在工具的情况下在检测器436处接收的被检测光信号422的强度的阈值水平。在不存在工具的情况下的被检测光信号422的强度的阈值水平高于当工具存在于源430和检测器436之间时的强度的阈值水平。

图4D和图4E图示了使工具404被定位在源430与检测器436之间。图4D图示了具有目标418(其可以是孔口、光学目标或任何其他合适的目标)的工具404，目标418被定位为允许生成的光信号420中的一些穿过孔口并且被检测器436作为被检测光信号422接收。在检测器436处接收的被检测光信号422的强度能够经由导体414被传达给控制系统。图4D中的具有孔口的工具404的方位能够引起检测器436检测到被检测光信号422的高强度。由于工具404对生成的光信号420的干扰，被定位在源430和检测器436之间的图4E中的没有目标418(例如，孔口)的工具404的方位能够引起检测器436检测到被检测光信号的低强度。控制系统112中的一个或多个处理器能够使用来自检测器436的传感器数据来确定被安装在工具识别组件410中的工具的存在、不存在、方位和/或分类。

一个或多个目标418(例如，孔口)能够被包括在工具404中以生成适当的被检测插入标志来识别工具404的方位和/或分类。在工具404上具有多个目标418的情况下，当工具404被插入到工具识别组件410内时，检测器436能够检测到被检测光422的强度的若干变化。例如，被检测插入标志能够包括(1)如图4E所示的当由于目标还未被定位在源430和检测器436之间的区域中而未检测到目标时的被检测光422的低强度，(2)如图4D所示的当目标由于被移动到源430和检测器436之间的区域内而被检测到时的被检测光422的高强度，(3)再次如图4E所示的当目标移动越过源430和检测器436之间的区域时的被检测光422的低强度，这能够被用来产生正被插入的工具404的插入标志。当额外的目标与工具404一起被包括时，上面描述的被检测插入标志能够包括所检测到的强度在低强度与高强度之间交替。被检测插入标志能够与预先存在的模型插入标志进行比较，以辨识正被插入的工具404的类型。应当理解，各种各样的目标(例如，孔口)的数量和目标沿着工具404的间距能够被用来提供组成被检测插入标志的测量的唯一型式。

现在参考图4F和图4G，源430和检测器436的另一配置被代表性地图示，并且能够被用来检测工具的存在、不存在、方位、分类或关于工具的其他信息。工具404能够被定位在源430和检测器436对附近，其中目标418(例如在该实施例中，反射表面或表面处理)被定位为朝向检测器436重定向生成的光信号420中的一些以作为被检测光信号422接收。在检测器436处接收的被检测光信号422的强度能够经由导体414例如被传达到控制系统。图4F中的工具404的方位(其中目标418邻近源与检测器(430：436)对)能够引起检测器436检测到被检测光信号422的高强度。图4G中的工具404的方位(其中目标418不邻近源与检测器(430：436)对)能够引起检测器436检测到被检测光信号422的低强度。控制系统112中的一个或多个处理器能够使用从检测器436传达的信号来确定被安装在工具识别组件410中的工具的存在、不存在、方位和/或分类。

当希望生成组成适当的被检测插入标志的读数来识别工具404的方位和/或分类时，一个或多个目标418能够与工具404一起被包括。在工具404上具有多个目标418的情况下，当工具404被插入到工具识别组件410内时，检测器436能够检测到与多个目标418的检测一致的被检测光信号422的光强度的若干变化(例如如图4G中的表示未检测到目标的低强度，如图4F中的表示检测到目标的高强度，然后再次如图4G中的当目标移动离开时的低强度，并且然后再次如图4F中的当检测到下一目标时的高强度)，以产生组成工具404的插入标志的目标检测型式。工具404的被检测插入标志能够与预先存在的模型插入标志进行比较以辨识正被插入的工具404的类型。应当理解，各种各样的目标418的数量和目标沿着工具404的间距能够被用来生成唯一的被检测插入标志。目标418能够是能够被用来影响由源430生成的信号的一个或多个性质(诸如导向到检测器436的光的强度)的任何材料或表面。例如，目标418能够是被定位在工具404的外表面周围的反射材料带(诸如金属带)，当目标418邻近源与检测器对时，该反射材料带会将来自源430的更多光反射到检测器436。目标418也能够是改变正导向到检测器436的光的强度的表面处理或材料，诸如当目标418是不同的颜色(即给外表面405的一部分着色以不同于外表面405的其余部分和/或由各种有色材料制作工具404)时，当外表面405被处理为在目标位置处吸收更多光(即更亮和更暗的色调(包括白色和黑色)、不同的色调等)，和/或当外表面405具有不同地扩散和/或弥散光的变化纹理时，由此引起被检测器436接收的(一个或多个)被检测光信号422的强度的变化。应当理解，目标418也能够引起要被检测器436检测的光的低强度，而目标的不存在能够引起要被检测器436检测的光的高强度。

现在参考图4H和图4I，图示了工具识别组件410中的目标读取器的另一配置。在图4H和图4I所示的示例中，目标读取器被实施为包括检测器436(没有源)以检测关于工具的存在、不存在、方位、分类或其他信息。该配置与之前描述的目标读取器不同至少在于，目标读取器不同包括源，并不供应源信号，诸如光学信号420。在该配置中，工具404上的目标418能够是源(诸如光学源)，并且能够供应源信号(诸如从目标418辐射的光学信号420)。工具404能够被定位在检测器436附近，其中目标418(例如光学源或光学光源，诸如磷光质、离散的LED、发光环、从离散光源扩散光的环等)被定位为生成作为被检测光信号422被检测器436接收的源光信号420。在检测器436处接收的被检测光信号的强度能够经由导体414例如被传达到控制系统。图4H中的工具404的方位(其中目标418邻近检测器436)能够引起检测器436检测到作为被检测光信号422的来自目标418的光的高强度。图4I中的工具404的方位(其中目标418不邻近检测器436)能够引起检测器436检测到作为被检测光信号422的来自目标418的光的低强度。控制系统112中的一个或多个处理器能够使用从检测器436传达的信号来确定被安装在工具识别组件410中的工具的存在、不存在、方位和/或分类。

当希望生成组成适当的被检测插入标志的读数来识别工具404的方位和/或分类时，一个或多个目标418能够与工具404一起被包括。在多个目标418的情况下，当工具404被插入到工具识别组件410内时，检测器436能够检测到对应于检测目标418的不存在和存在的光强度的若干变化(例如如图4I中的表示目标的不存在的低强度，如图4G中的表示目标的存在的高强度，然后再次如图4I中的表示目标的不存在的低强度)，以产生唯一的工具404的被检测插入标志。再次，工具404的被检测插入标志能够与预先存在的模型插入标志进行比较以辨识正被安装的工具404的类型。应当理解，各种各样的目标418、目标418的数量和目标418沿着工具404的间距能够被用来产生被检测插入标志。在光学目标读取器和光学目标的这种配置中，目标能够是能够被用来生成能够被导向到检测器436的光学源信号420的任何材料或光源。例如，目标418能够是磷光环、以环方式布置的离散光源(例如LED)、发光环和/或从离散光源(例如LED)扩散光的环。

还应当理解，光学目标读取器和光学目标能够连同本公开中提供的任何其他类型目标读取器和目标一起使用和/或作为本公开中提供的任何其他类型目标读取器和目标的替代方案被使用。例如，光学目标读取器和光学目标的该版本和其他版本能够与目标读取器和目标的电磁实施例一起使用。

现在参考图4J，示出了具有各种目标读取器和目标对的工具识别组件410的另一图解性视图。第一目标读取器与目标对能够包括具有霍尔效应传感器460的目标读取器，霍尔效应传感器460能够检测由包括磁体474(例如，电磁体)的目标产生的磁场466的接近度。当工具404被安装在工具识别组件410中时，霍尔效应传感器460能够检测磁体474何时在到霍尔效应传感器460的一定距离内。第二目标读取器与目标对能够包括具有RFID扫描器462的目标读取器，RFID扫描器462能够在到RFID扫描器462的一定距离内检测包括RFID芯片476的目标的接近度。RFID扫描器能够辐射射频(RF)信号470，辐射射频(RF)信号470能够从RFID芯片476读取ID并且将该信息传输到控制系统112。RFID目标读取器与目标对可以更适合于辨识哪个工具404被安装在工具识别组件410中，但是所述对也能够被用来确定工具404是否被完全安装在工具识别组件410中。例如，指示完全插入的工具的模型插入标志能够包括检测RFID ID。第三目标读取器与目标对能够包括具有条形码扫描器464的目标读取器，条形码扫描器464能够通过用光照亮目标478并且读取反射光型式而读取目标478的条形码。条形码扫描器目标读取器与目标对可以更适合于辨识哪个工具404被安装在工具识别组件410中，但是所述对也能够被用来确定工具404是否被完全安装在工具识别组件410中。例如，指示完全插入的工具的模型插入标志能够包括检测条形码。

现在参考图5A-图5S，可以包括工具识别组件410的所有或一些结构和功能的工具识别组件500的各种配置。工具识别组件500可以包含一个或多个目标读取器与目标对，诸如图4J中描述的那些。在图5A-图5S中图示的每个配置中，可以包括工具404(例如成像工具、消融工具、导管等)的所有或一些结构和功能的工具520通过工具识别组件500来感测。还应当理解，图5A-图5S能够包括多个工具520，其中当每个工具520被插入到接收构件516内时，每个工具520产生插入标志。

现在参考图5A，工具识别组件500包括用于感测具有目标528的工具520的两个目标读取器510、514。目标读取器510、514可以基本上类似于目标读取器406或407，并且目标528可以基本上类似于目标456或457。工具识别组件500可以被配置为检测工具520是否被完全插入到接收构件516内。

在图5A的实施例中，用于确定工具520被完全插入到工具识别组件500的接收构件516内的模型插入标志包括针对来自远侧目标读取器514的目标检测的阳性读数，而近侧目标读取器510指示针对目标检测的阴性读数。如上面描述的，这样的模型插入标志可以有利地限制完全插入的工具520的假阳性的发生率。在图5A中，工具520被完全插入到工具识别组件500内。在这方面，目标528与远侧目标读取器514对准(或至少在接近范围内)。在该方位中，远侧目标读取器514能够检测到目标528，而近侧目标读取器510不能检测到目标528。工具520可以由不可被目标读取器514检测到的材料形成。

尽管目标528被图示为近似地具有与目标读取器510、514相同的尺寸(例如，长度)，但是在各种替代性实施例中，目标528具有不同的尺寸(诸如显著长于目标读取器510、514)可以是有利的。可选地，工具识别组件500可以被配置为当目标528被目标读取器510、514中的一个读取时提供指示(例如，听觉音调、听觉提示、触觉反馈等)。在这方面，短的目标528可以快速地经过目标读取器510、514，使得控制系统112可能不能识别目标528与目标读取器510、514对准。相比之下，更长的目标528可能花费长时间经过目标读取器510、514，由此增加控制系统112接收到目标读取器510、514检测到目标528的指示的可能性。

目标528可以在长度上例如是在7和68毫米之间，并且目标读取器510、514可以被间隔开在3和60毫米之间的距离。目标读取器510、514能够彼此被间隔开足够的距离，使得给定的目标528不能同时被两个目标读取器510、514检测到。例如，如果目标读取器510、514能够检测到相距4毫米远(作为示例，参见图5S中的距离L3、L4)的目标528并且目标528是15毫米长，那么目标读取器510、514可以被间隔开至少23毫米。类似地，如果目标528是30毫米长并且目标读取器510、514能够检测到相距4毫米远的目标528，那么目标读取器510、514可以被间隔开38毫米。

图5B-图5D图示了工具识别组件500的额外实施例，其中重复的参考数字视情况表示相同的之前公开的元件。例如，图5B、图5C和图5D图示了三个目标读取器510、512、514，而图5A图示了两个目标读取器510、514。图5A和图5B具有一个目标528，而图5C具有两个目标526、528，并且图5D具有两个目标524、526。因此，适用于图5B-图5D的对应元件的图5A的那些元件的描述不被重复。

图5B描绘了包括用于感测具有单个目标528的工具520的目标读取器510、512、514的工具识别组件500。当工具识别组件500包括三个目标读取器510、512、514并且工具520包括单个目标528时，多个被检测插入标志能够被生成，并且被用来指示工具520是否针对操作被适当地插入(例如被完全插入到接收构件516内)。当目标读取器514指示针对目标528的阳性检测读数而目标读取器510、512指示针对目标528的阴性检测读数(如图5B所示)时，一个被检测插入标志能够指示工具520被适当地插入。可替代地(并未示出)，当目标528与目标读取器512对准时，指示工具520被适当地插入的被检测插入标志能够被生成。目标读取器512可以指示针对目标528的阳性检测读数，而目标读取器510、514指示针对目标528的阴性检测读数。如上面描述的，目标读取器510、512、514可以与彼此间隔开足够的距离，以防止目标读取器510、512、514中的两个同时检测到同一目标528。

图5C描绘了包括用于感测具有两个目标526、528的工具520的三个目标读取器510、512、514的工具识别组件500。当目标读取器512、514分别指示针对目标526、528的阳性检测读数并且目标读取器510指示针对目标526、528的阴性检测读数时，指示工具520被完全插入在工具识别组件500内的被检测插入标志能够被生成。如上面描述的，目标读取器510、512、514可以与彼此间隔开足够的距离，以防止目标读取器510、512、514中的两个同时检测到同一目标526或528。

图5D描绘了包括用于感测具有两个目标524、528的工具520的三个目标读取器510、512、514的工具识别组件500。当目标读取器510、514指示针对目标524、528的阳性检测读数而目标读取器512指示针对目标524、528的阴性检测读数时，指示工具520被完全插入在工具识别组件500内的被检测插入标志能够被生成。如上面描述的，目标读取器510、512、514可以与彼此间隔开足够的距离，以防止两个目标读取器510、512、514同时检测到同一目标524或528。

现在参考图5E-图5J，这些图示出了工具520被安装到工具识别组件500内的示例性图解性安装顺序。在该示例中，工具识别组件500包括两个目标读取器510、512，并且工具包括两个目标526、528。目标读取器510能够被称为不存在读取器A，而目标读取器512能够被称为存在读取器P。图5E-图5J中的每一个指示不存在A目标读取器510和存在P目标读取器512是否具有针对目标526或528的阳性或阴性检测读数。例如，图5E示出了不存在A和存在P目标读取器510和512两者具有对应于两个读取器510和512未检测到目标526和528的阴性检测读数(A＝0并且P＝0)。图5F示出了A＝1，并且P＝0，这指示不存在A目标读取器510具有针对目标(在这种情况下，例如目标528)的阳性检测读数，并且存在P目标读取器512具有目标526、528的阴性检测读数。不存在A目标读取器510和存在P目标读取器512的逻辑状态能够被用来发展工具520的被检测插入标志，其能够被保留(例如以存储方式、以写入形式、以图画表示方式等)用于以后的参考和/或与之前保留的模型插入标志的比较以确定工具520的不存在、存在、方位和/或分类。在图5E-图5J的实施例中，被检测插入标志可以包括读数的各种组合，诸如来自目标读取器的读数序列集合。来自目标读取器的读数可以与模型插入标志进行比较。模型插入标志可以是基于目标读取器的当前逻辑状态辨识匹配的静态标志，或可以是基于必须在标志匹配被配准之前匹配读数的被检测集合的读数的序列集合来辨识匹配的一系列模型标志。

图5E示出了正被插入工具识别组件500至目标528还未到达目标读取器510(即A＝0，P＝0)的方位的工具520。随着工具520继续沿方向550(例如朝向患者)被插入到工具识别组件内，目标528能够变得与目标读取器510对准，如图5F所示。在该方位处，不存在A读取器是指示阳性检测读数的“1”，其中存在P读取器是指示阴性检测读数的“0”(即A＝1，P＝0)。此时，从到此为止生成的读数获得的被检测插入标志不能与模型插入标志匹配，并且因此，指示工具520未被完全安装在工具识别组件500中。因此，工具520的插入能够继续。在图5G中的工具520的方位处，目标526、528中没有一个被目标读取器510、512中的任一个检测到。因此，不存在A读取器和存在P读取器两者是指示阴性检测读数的“0”(即A＝0，P＝0)。此时，从到此为止生成的读数获得的被检测插入标志仍然不能与模型插入标志匹配，并且因此，继续指示工具520未被完全安装在工具识别组件500中。因此，工具520的插入能够继续。

在图5H中的工具520的方位处，目标526、528两者被相应的目标读取器510、512检测到。因此，不存在A读取器510和存在P读取器512两者读数是指示阳性检测读数的“1”(即A＝1，P＝1)。此时，从到此为止生成的读数获得的被检测插入标志仍然可以匹配到模型插入标志，并且因此，继续指示工具520未被完全安装在工具识别组件500中。因此，工具520的插入能够继续。在图5I中的工具520的方位处，目标526、528中没有一个被目标读取器510、512中的任一个检测到。因此，不存在A读取器和存在P读取器两者读数是指示阴性检测读数的“0”(即A＝0，P＝0)。此时，从到此为止生成的读数获得的被检测插入标志仍然不能匹配到模型插入标志，并且因此，继续指示工具520未被完全安装在工具识别组件500中。因此，工具520的插入能够继续。在图5J中的工具520的方位处，不存在A读取器读数是指示阴性检测读数的“0”，存在P读取器读数是指示阳性检测读数的“1”(即A＝0，P＝1)。此时，从到此为止生成的读数获得的被检测插入标志能够与模型插入标志进行比较。当从通过5J的读数的序列获得的被检测插入标志被确定为匹配模型插入标志中的读数的序列时，那么工具520能够被视为被完全安装在工具识别组件500中。因此，到工具识别组件内的插入能够停止。

应当理解，这仅仅是本公开的原理的示例，并且从在读取器510、512处生成的读数获得的被检测插入标志能够被用来确定工具520的不存在、存在、方位和/或分类。对于图5E-图5J所示的系统的示例，插入标志能够被表示为顺序记录的不存在A和存在P读取器510、512的状态，诸如1)A＝0，P＝0；2)A＝1，P＝0；3)A＝0，P＝0；4)A＝1，P＝1；5)A＝0，P＝1。包括读取器510、512处的读数的序列的该被检测插入标志能够与其他模型插入标志进行比较，以辨识工具520在工具识别组件500中的方位和/或将工具辨识为具体器械类型或具体器械。被检测插入标志的部分能够被用来指示工具520的不存在(例如当A＝0，P＝0时，如在图5E中)或工具520的存在(例如当A＝1或P＝1时，如在图5F、图5H、图5J中)。当在图5E-图5J中仅一个目标被使用(例如，目标528不被使用)时，被检测插入标志可以被表示为1)A＝0，P＝0(图5G，但是目标528不被使用)；2)A＝1，P＝0(图5H，但是目标528不被使用)；3)A＝0，P＝0(图5I，但是目标528不被使用)；4)A＝0，P＝1(图5J，但是目标528不被使用)。因此，应当理解，读取器和目标的数量、以及相邻读取器之间的纵向间距和相邻目标之间的纵向间距的若干变化能够被使用。所有这些因素能够被更改/调谐/改变/调整以适应被检测插入标志的许多变化。

图5K和图5L示出了工具520被安装到具有目标读取器和目标的另一配置的工具识别组件500内的另一示例性图解性安装顺序。在该示例中，工具识别组件500包括两个目标读取器510、512，并且工具520包括一个细长目标528。细长目标528能够长到足以在目标读取器510、512之间跨越，如图5L所示，使得不存在A读取器和存在P读取器可以同时检测到同一目标528，这能够被用来产生唯一的被检测插入标志。图5K和图5L所示的被检测插入标志能够被表示为1)A＝1，P＝0；2)A＝1，P＝1。如果被检测插入标志匹配到模型插入标志，工具可以被识别为被完全或充分插入。

现在参考图5M-图5R，这些图示出了工具识别组件500的各种实施例的图解性视图。这些图示出了能够利用光学目标读取器和光学目标(诸如图4C-图4E所示的光学目标读取器406和光学目标456)的系统(例如，工具识别组件500)的配置。应当理解，这些光学目标读取器和光学目标、以及其他配置(诸如图4F-图4G所示的光学目标读取器和光学目标)能够被本公开中的系统(例如，工具识别组件500)实施例中的任一个中的读取器/目标组中的任一个代替。

图5M示出了包括两个光学读取器与目标对和一个非光学读取器与目标对(诸如RFID读取器与目标对、磁性读取器与目标对、电磁读取器与目标对；等等)的工具识别组件500的图解性视图。用于两个光学读取器的光学源530、532朝向相应的光学检测器536、538辐射光学信号。当目标524(其可以是孔口)被形成为通过工具520并且定位为被光学读取器检测到时，来自光学源530、532的源光信号的至少一部分能够通过目标被光学检测器536、538接收。在光学检测器536、538处接收的光信号能够相对于当目标被定位为以便不被光学读取器检测到时具有更高的强度。在不存在目标(例如，孔口)的情况下，有限的光信号可以被光学检测器检测到，这能够导致在检测器处接收的光信号相对于当目标被定位为以便被光学读取器检测到时的低强度。更高强度光检测能够指示工具520的不存在或孔口(诸如目标524)的存在，并且能够通过“0”的阴性读数来表示。低强度光检测能够指示工具520至少在读取器与目标对的位置处的存在，并且能够通过“1”的阳性读数来表示。因此，图5M中的系统(例如，工具识别组件500)能够视为具有三个目标读取器(即两个光学源与检测器对530:536、532:538，一个非光学读取器514)和两个目标(即一个孔口目标524，一个非孔口目标528)。图5M所示的工具520在工具识别组件500中的当前方位能够产生三个读取器的状态，即读取器530:536＝“0”；读取器532:538＝“1”；以及读取器514＝“1”。

类似地，图5N中的系统(例如，工具识别组件500)能够被视为具有两个目标读取器(即光学源与检测器对530:536、532:538)和一个目标(孔口528)。图5N所示的工具520在工具识别组件500中的当前方位能够产生两个读取器的状态，即读取器532:538＝“1”；读取器534:540＝“0”。

类似地，图5P中的系统(例如，工具识别组件500)能够被视为具有三个目标读取器(即光学源与检测器对530:536、532:538、534:540)和两个目标526、528(其可以是孔口)。图5P所示的工具520在工具识别组件500中的当前方位能够产生三个读取器的状态，即读取器530:536＝“1”；读取器532:538＝“0”；以及读取器534:540＝“0”。

类似地，图5R中的系统(例如，工具识别组件500)能够被视为具有三个目标读取器(即光学源与检测器对530:536、532:538、534:540)和两个目标524、528(其可以是孔口)。图5R所示的工具520在工具识别组件500中的当前方位能够产生三个读取器的状态，即读取器530:536＝“0”；读取器532:538＝“1”；以及读取器534:540＝“0”。

图5S示出了包括两个目标读取器510、512和一个目标526(项目526a-e是一个目标526的不同方位)的工具识别组件500的图解性视图。当工具520正被插入通过工具识别组件500时，目标526能够行进通过各种方位526a-e。随着目标526接近第一读取器510，直到目标526在相距读取器510(例如方位526a)L1的距离内，目标526才可被第一读取器510检测到。在距第一读取器510的距离L1内，目标可以是可检测到的，但是被检测信号不能强到足以确保检测是有效的。然而，在距第一读取器510的距离L3内，目标526的检测能够被视为有效检测(例如方位526b)。当目标526经过读取器510时，目标526的检测能够被视为有效检测直至目标526从读取器510行进越过距离L4。因此，当目标526保持在距离L5内时的目标526的检测能够被视为有效检测。

距离L2表示读取器510的纵向长度。因此，距离L5包括距离L2、L3、L4，并且能够被视为读取器510的检测区。当目标526行进经过第一读取器510距离L1(基本上方位526d)时，目标526将会不再可被第一读取器510检测到。距离L6是第一读取器510和第二读取器512之间的能够在检测目标526时确保两个读取器510、512之间的最小干扰的距离。应当理解，这些距离是示例，并且对于其他示例能够是不同的，其他示例诸如图5K和图5L所示的示例系统(例如，工具识别组件500)，其中目标能够被两个读取器检测到。光学目标读取器的检测区(诸如图4C-图4E中的那些)能够是目标418(例如，孔口)的直径加上目标418(例如，孔口)的任一侧上的短距离L3、L4，其能够表示目标读取器间接检测行进通过目标418(例如，孔口)但是不直接撞击目标读取器的光的检测区的部分。当目标读取器在孔口正下方时，那么光信号能够直接撞击光学读取器，提供被检测光的增加的强度。

距离L1可以是例如4mm、5mm或大约4-5mm之间的值。在一些实施方式中，距离L1可以更大，包括6mm、7mm、8mm、9mm、10mm或大约4和10mm之间的值。距离L3和L4可以是例如2mm、3mm、4mm、或大约2和4mm之间的值。距离L2能够是适合于正被利用的目标读取器的任何距离。在一些实施例中，距离L2在从大约3mm至60mm的范围内。距离L2能够是例如3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、20mm、30mm、40mm、50mm和60mm。由于距离L5是距离L2、L3、L4的和，那么L5能够在从大约7mm至68mm的范围内。距离L5也能够被视为相邻目标之间的期望分开距离。然而，目标能够被分开比距离L5更小或更大的距离。距离L6可以是例如9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm或在大约9和20mm之间的值。从针对距离L1、L2、L3、L4、L5和L6的指定范围选择期望的尺寸能够取决于系统(例如，工具识别组件500)中使用的目标读取器、读取器的强度和灵敏性、被供应给读取器(例如检测铁磁材料的电感器或电感线圈)的电流和环境状况。因此，例行实验能够被用来针对用于具体系统(例如，工具识别组件500)的这些距离确定最佳尺寸。

现在参考图6A，读取器与目标对600被示为利用电磁目标读取器601(其能够是图4A所示的目标读取器406的示例)和铁磁目标(其能够是图4A所示的目标456的示例)。目标读取器601能够包括被设置在芯体604周围的线圈602，并且能够被安装到工具识别组件608(例如工具识别组件500)。铁磁目标606能够沿着工具(诸如工具404)安装。当工具404被插入在工具识别组件608中时，铁磁目标606周围的磁场(未示出)能够被目标读取器601检测到。线圈602能够是例如大约3至5毫米长。芯体604能够包括电感材料(诸如铁磁材料)，并且能够是例如大约5至6毫米宽、4至5毫米高和6至7毫米长。如本文中使用的，宽度对应于沿着各个图所示的X轴的尺寸，高度对应于沿着各个图所示的Y轴的尺寸，并且长度对应于沿着各个图所示的Z轴的尺寸。

线圈602可以通过读取当目标606被放置在相距线圈602的一定距离内时能够发生的电感的变化而检测目标606在线圈的一定距离内的接近度。为了检测电感的变化，基准电感可能需要被建立。例如，当读取器/目标对600被实施在工具识别组件410中时，基准电感可以通过基准读取器408来建立，基准读取器408可以包括被配置为读取空环的目标读取器406。基准读取器可以测量受环境因素(包括温度变化、振动变化、患者血液中的铁、多氯联苯(PCB)化合物、附近的机械组件或类似物)影响的环境电感。基准电感可以被建立一次，或能够在医疗操作期间被建立并且被重新建立多次。因此，基准能够被建立一次；或每当工具识别组件410被供电时；或以规律的间隔(例如，每一分钟、每一小时、每一天、每一周)；或在某些事件的发生之后(例如，在每个程序之后，在工具404的移除之后)；或响应于其组合。电感的变化能够相对于基准电感被测量，并且能够在电流经过线圈602时被测量。阈值能够针对相对于基准电感的电感那些变化将会被认为是针对目标606的存在的阳性或阴性读数被建立。

读取器与目标对600可以与被配置为处理来自读取器/目标对600的读数的控制系统112的一个或多个处理器通信。例如，一个或多个处理器可以被配置为基于从读取器/目标对600接收的数据计算电感或磁场的变化。在一些实施例中，传感器的基准读数(例如，基准电感)能够在制造期间被测量并存储，并且然后在使用期间被系统参考。使用预先存储的传感器的基准读数消除了对于基准线圈的需要。

图6B和图6C图示了读取器/目标对600的额外实施例。图6B描绘了读取器与目标对610。目标读取器611包括被设置在芯体614周围的线圈612。目标616能够沿着工具(诸如工具404)安装。当工具404被插入在工具识别组件618中时，目标606周围的磁场(未示出)能够被目标读取器611检测到。在该示例中，当与图6A中的读取器与目标对600相比时，线圈612更宽，并且芯体614长于芯体604。具体地，芯体614可以是大约8至9毫米宽、4至5毫米高和13至14毫米长。

类似地，图6C描绘了读取器/目标对620。目标读取器621包括被设置在芯体624周围的线圈622。目标626能够沿着工具(诸如工具404)安装。当工具404被插入在工具识别组件628中时，目标606周围的磁场(未示出)能够被目标读取器621检测到。在该示例中，当与图6A中的读取器与目标对600相比时，线圈622和芯体624可以长于线圈602和芯体604。具体地，芯体624可以是大约5至6毫米宽、4至5毫米高和13至14毫米长。另外，图6A、图6B和图6C中图示的实施例示出了平行于工具识别组件(例如，工具识别组件608、618、628)的长度的芯体(例如，芯体604、614、624)。然而，芯体(例如，芯体604、614、624)和工具识别组件(例如，工具识别组件608、618、628)能够被配置为正交于彼此，使得芯体端点在工具识别组件的任一侧上，在形状上与图4E中图示的类似。

图6D图示了示例读取器与目标对的性能。曲线图630针对包括铜线圈、半英寸长铁磁芯体和铁磁目标的读取器与目标描绘了电感随着距目标以毫米为单位的距离的百分比变化。如能够从曲线图630看出的，一旦目标在线圈-芯体布置的一定距离(例如，4毫米)内移动，电感的变化就急剧地变尖(spike)。用于针对目标的存在的阳性读数的阈值能够被建立为与目标在距线圈-芯体布置(例如，目标读取器406)4毫米的距离内一致的电感的变化。

现在参考图7A，描述了读取器与目标对700。读取器与目标对700包括是芯体环绕线圈的壳型的读取器。例如，用于读取器与目标对700的读取器包括被设置在线圈704周围的芯体702或铁磁屏蔽物。线圈704也能够被称为目标读取器406。读取器与目标对700进一步包括被示为被插入在工具接收组件708中的目标706。目标706可以位于工具404上。线圈704可以是大约3至5毫米长，并且芯体702可以包括是大约13毫米长的铁磁材料。线圈704可以通过感测电感的变化来检测目标706的存在。图7B示出了包含针对以铜螺管线圈704、铁磁芯体702和铁磁目标706为特征的多个读取器/目标对的性能信息的表710。表710包括针对芯体长度、电流、电感、电感变化、芯体外直径和距目标(CL)的距离的列。该表图示了线圈704在距目标的合理距离(例如2.5mm和4.5mm)内检测目标706的能力。表710还示出了芯体的长度、被应用于芯体的电流、目标706的外直径和目标706到线圈704(即读取器)的距离的一些变化能够如何影响检测到的电感的变化。

现在参考图8A-图8F，可能希望具有一定长度(例如、40mm、50mm或甚至60mm长)的细长目标。如上面描述的，细长目标(例如图5K和图5L中的目标528)能够被用于被设计为利用两个分开的读取器同时检测单个目标的算法。然而，一些挑战在这些细长目标的情况下出现，诸如制造具有期望长度和直径的中空圆柱体目标同时提供一定程度的柔性以最小化在使用期间对细长目标的损伤。

参考图8A，制造具有可能60mm的期望长度的中空圆柱体目标能够通过制造更短长度目标区段(例如，管区段、半圆柱体区段或任何其他可能形状的区段)并且将更短区段结合在一起以形成细长目标800来完成。例如，两个30mm长的目标区段810能够被单独制造，并且然后在其端部处被结合在一起。图8A示出了第一目标区段810的端部830被结合到第二目标区段810的端部820以形成细长目标800。除了被结合在一起之外，一个端部(例如端部830)能够被配置为利用配合特征接收另一端部(例如820)，所述配合特征提供比结合直角/方形(squared off)端部820、830甚至更强的接头。目标800的其他长度能够通过制作各种长度的目标区段并且将它们端对端结合以产生细长目标800来制造。因此，细长目标800能够包括各种长度的两个或更多个目标区段以实现细长目标800的期望总长度。

参考图8B，目标区段810被示为具有端部820和830。一个目标区段810的端部820被配置为与另一目标区段810的端部830配合。目标区段810的内直径D1一般在目标区段810的整个长度上是恒定的，除了在端部830附近。在距端部820的长度L7处，外直径能够朝向端部820逐渐减小，形成具有角度A1的锥形外直径(参见图8C)。另外，在距端部830的长度L8处，内直径能够朝向端部830逐渐增加，形成具有角度A1的锥形内直径(参见图8D)。端部820的锥形外直径能够与端部830的锥形内直径配合。通过将第一目标区段810的端部820插入到第二目标区段810的端部830内并且将配合的端部结合在一起，细长目标800能够被形成，这能够提供对由在程序期间作用在细长目标800上的弯曲力引起的损伤的增加的耐性。锥形端部增加了配合区段810的结合接头的强度。

参考图8E，细长目标840能够通过绕工具404缠绕(coil)金属线来形成。缠绕的线可以是偏置构件(诸如弹簧)或非偏置构件。缠绕的线能够为目标840提供柔性，当工具404被安装在工具识别组件410中时，这能够帮助防止对目标840或工具404的损伤。柔性能够允许目标840长达60mm长或更长，而不显著影响工具404以及工具识别组件410的使用。当与圆柱形管相比时，缠绕的目标840可以是更不刚性的，并且可以更不可能引起工具404在工具轴与目标之间的过渡处扭结。

参考图8F，另一柔性细长目标能够通过以期望长度(即30mm、50mm、60mm等)获取管852并且围绕管852的外表面切割螺旋延伸的凹槽854以增加细长目标850的柔性来制作。管852可以是金属、塑料或任何其他合适的材料。再次，柔性能够允许目标850长达60mm长或更长，而不显著影响工具404以及工具识别组件410的使用。请注意，螺旋凹槽的相邻环之间的间距能够被改变。细长目标850能够为支持到工具识别组件内的安装和到患者P的解剖体内的插入提供足够的柔性，以及提供能够增强目标读取器406对目标850的检测的更多材料。

现在参考图9，方法900可以由控制系统(例如，控制系统112)使用工具识别组件410的一个或多个元件来执行，并且可以被实施在外科手术环境300和/或远程操作医疗系统100中。方法900被图示为一组过程902至910。不需要所有图示的过程902至910都在方法900的所有实施方式中被执行。此外，可以在过程902至910之前、之后、之间中或作为过程902至910的一部分包括未在图9中明确图示的额外过程。在一些情况下，图示的过程中的一个或多个可以以被存储在非瞬时性有形机器可读介质上的可执行代码的形式被至少部分地实施，当被一个或多个处理器执行时，所述可执行代码可以引起一个或多个处理器执行所述过程中的一个或多个。

在过程902处，工具识别组件(诸如工具识别组件410)能够检测或计算针对一个或多个目标读取器的基准传感器数据读数。基准传感器数据读数能够基于来自专用基准目标读取器的读数来计算，所述专用基准目标读取器能够针对空的基准读取器的检测区获得传感器数据读数。由于基准读取器能够专用于提供基准读数，基准读取器的检测区可以在工具识别组件410的整个操作中保持空的。基准传感器数据读数也能够基于来自目标读取器中的一个的读数来计算，目标读取器能够针对空的读取器的检测区(例如在当工具404未被安装在工具识别组件410中时的时候)获得传感器数据读数。该过程可以是可选的。

在过程904处，器械被接收到插入组件内。例如，工具404能够被接收到工具识别组件410内。在过程906处，控制系统112能够比较一个或多个目标读取器的传感器数据读数与基准传感器数据读数。所述比较能够被用来计算自基准传感器数据值的传感器数据值的变化。在过程908处，控制系统112能够基于自基准传感器数据值的传感器数据值的变化来确定例如工具404是否存在或不存在于工具识别组件410中、工具404是否被完全安装到工具识别组件410内、和/或器械的分类(例如医疗探针、内窥镜摄像机、导管等)。当工具404正被安装在工具识别组件410中时，一个或多个读取器的传感器数据的变化能够作为工具404的被检测插入标志被记录。当工具404正被安装在工具识别组件410中时，记录的被检测插入标志能够与一个或多个预先建立的模型插入标志进行比较，以确定工具404是否被完全安装在工具识别组件410中。而且，如之前描述的，记录的被检测插入标志也能够与一个或多个预先建立的模型插入标志进行比较，以确定工具404的分类(例如工具404的类型、具体工具404等)。

在过程910处，控制系统112能够基于记录的被检测插入标志与一个或多个预先建立的模型插入标志的比较来确定或选择操作模式。例如，如果工具404被完全安装在工具识别组件410中，那么一个操作模式能够被启动(例如继续进行推进工具404和导管的操作)。如果工具404未被完全安装在工具识别组件410中，那么另一操作模式能够被启动(例如完全安装工具404)。另外，取决于通过被检测插入标志与模型插入标志的比较而被确定的工具404的类型，另一操作模式能够被启动(例如限制工具404到患者的解剖体内的插入速度，使光学源变暗淡，限制导管柔性，增加导管柔性，限制对导管的调整可以进行的速度，禁用/启用某些功能(诸如图像收集)等)。取决于被完全插入到工具识别组件410内的工具404，不同的功能可以被启用或禁用。

现在参考图10A-图10C，提供了表示多个被检测插入标志1000的表，其中每个表表示被检测插入标志1000。每个被检测插入标志1000能够被描述为具有当工具404被安装到工具识别组件410内时发生的事件(或状况)的序列的算法。当目标读取器在读取器的检测区内检测到目标的存在或不存在时，这些事件发生。目标的存在(“1”)或不存在(“0”)的检测能够通过各种器件(诸如在上面关于图4A-图4J和图5A-图5S描述的那些)来确定。这些事件能够包括信号强度(或亮度)、信号持续时间、信号的变化速率、信号强度的多个阈值、被检测信号的斜率、电感测量结果比、和/或电感测量信号的其他导数。因此，表1002-1018中的存在(“1”)和不存在(“0”)指示物能够通过本公开中描述的器件中的任一个来确定。通过顺序地记录这些事件(例如按时间顺序)，被检测插入标志(其包括读数的某一序列)能够被建立，并且然后与一个或多个预先建立的模型插入标志进行比较。表1002-1018涉及工具识别组件500，其中工具识别组件410能够包括两个检测器(例如一个不存在A目标读取器510和一个存在P目标读取器512)，并且能够接收包括一个或两个目标(例如目标526、528)的工具404，类似于图5E-图5L所示的系统(例如，工具识别组件500)。

如本文中使用的，当目标被目标读取器“检测到”或目标读取器“检测到”目标时，这指示目标被定位在目标的检测区内。如此处使用的，目标读取器的“检测区”被限定为沿着工具识别组件410的纵向距离，在纵向距离内通过感测基于目标到目标读取器的接近度而改变的参数并且确定参数的值是在预定阈值之上还是之下来确定目标的检测。例如，对于电磁读取器/目标组，参数能够是电感变化，并且预定阈值能够是在其之上目标被视为已经在检测区内被“检测到”的电感变化。应当理解，多个读取器的检测区能够彼此重叠以及与彼此分开。作为另一示例，对于光学读取器与目标对，参数能够是光强度，并且预定阈值能够是在其之上目标被视为被检测到的光强度，或预定阈值能够是在其之下目标被视为被检测到的光强度(诸如当器械是更亮的颜色(像白色的色调)，并且目标是更暗的颜色(例如黑色))。其他阈值能够被用于其他读取器/目标组类型，诸如在阈值能够仅仅是RFID是否是可读取的情况下从正被扫描的RFID返回的RF信号。

每个表包括指定正被表描述的算法的算法编号(例如1-11)、指示每个目标读取器的检测区内的目标的存在或不存在的检测的算法序列编号(例如1.1、1.2、1.3等)。“0”指示该具体目标读取器的检测区内的目标的不存在，并且“1”指示检测区内的目标的存在。当目标读取器检测到在预定阈值之下的具体信号(例如光学信号、电磁信号、RF扫描信号、磁通量信号等)的值时，检测区中的目标的不存在(即“0”)能够被确定。当目标读取器检测到在预定阈值之上或之下和/或在测量结果与基准测量结果相比的比之内的具体信号(例如光学信号、电磁信号、RF扫描信号、磁通量信号等)的值时，检测区中的目标的存在(即“1”)能够被确定。然而，在条形码读取器/目标对的示例中，当由条形码读取器检测到的型式是有效的条形码或不是有效的条形码时，目标(即条形码)的存在或不存在能够被确定。如果“N/A”在表中使用，这指示具体目标(或读取器)未在算法中使用，并且不会针对该序列事件供应检测信息。

每个表还指示是否检测到“条纹”。如本文中使用的，“条纹”指的是被包括在医疗器械(诸如导管(例如图4B中的450))的内表面上的能够充当参考点或参考系的纵向标记。当工具404被安装在导管中时，工具404的远端413处的摄像机能够在工具404被完全安装在导管中之前从导管内收集图像。纵向标记能够是在导管的内表面上可见并且与导管的内表面的其余部分可区分开的任何特征。而且，当与围绕内表面的整个周向距离相比时，纵向标记能够占据内表面的小周向距离。因此，纵向标记能够形成沿着导管的内表面的显著部分延伸的纵向条纹。

参考图11，示出了来自导管内部的代表性图像。通过在工具404的安装期间从导管1012内收集图像1100，通过观察图像1100中的纵向标记1010能够核实工具404被至少部分地安装在导管1012中。在确定工具404被至少部分地安装在导管中之后，读取器与目标对能够被用来核实工具404何时被完全安装在导管(或工具识别组件410)中。应当理解，不需要条纹检测，而是仅仅当建立被检测插入标志时的选项。读取器与目标对能够核实工具404的完全安装，以及指示工具404的其他特性，诸如工具404的分类。

表1002描述了算法1，其包括序列1.1-1.3。算法1涉及不存在读取器510、存在读取器512和在工具404的近侧部分处的目标526。当工具404被安装在工具识别组件410中时，读取器510、512能够检测如表1002所示的组成被检测插入标志的事件序列。序列事件1.1指示两个读取器都未检测到目标526。序列事件1.2指示不存在读取器510检测到目标526，而存在读取器512未检测到目标526。序列事件1.3指示不存在读取器510未检测到目标526，而存在读取器512检测到目标526。

表1004描述了算法2，其包括序列2.1-2.3。算法2涉及条纹检测、不存在读取器510、存在读取器512和在工具404的近侧部分处的目标526。当工具404被安装到工具识别组件410内时，工具404的端部处的摄像机能够捕获导管内部的图像。观察(一个或多个)捕获的图像能够提供工具404被至少部分地安装在工具识别组件410中的核实。在检测到条纹之后，当工具404被安装在组件410中时，读取器能够检测到表1004所示的序列。表1004(即算法2)类似于表1002(即算法1)，除了条纹检测事件已经被添加。序列事件2.1指示条纹已经被检测到，并且两个读取器都未检测到目标526。序列事件2.2指示不存在读取器510检测到目标526，而存在读取器512未检测到目标526。序列事件2.3指示不存在读取器510未检测到目标526，而存在读取器512检测到目标526。

表1006描述了算法3，其包括序列3.1-3.4。算法3涉及不存在读取器510、存在读取器512和在工具404的近侧部分处的目标528。如果读取器位于工具识别组件410中的与算法1中的读取器相同的位置处，那么由于目标在近侧部分附近，而不是在近侧部分处，因此当工具404被完全安装时，目标可以行进经过两个读取器。当工具404被安装到组件410内时，读取器510、512能够检测到表1006所示的序列。序列事件3.1指示两个读取器510、512都未检测到目标528。序列事件3.2指示不存在读取器510检测到目标528，而存在读取器512未检测到目标528。序列事件3.3指示不存在读取器510未检测到目标528，而存在读取器512检测到目标528。序列事件3.4指示两个读取器510、512都未检测到目标528。

表1008描述了算法4，其包括序列4.1-4.5。算法4涉及不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的目标528。在该示例中，目标526、528之间的间距小于读取器510、512之间的间距。因此，目标528、526能够在任一目标526、528进入存在读取器512的检测区之前经过不存在读取器510的检测区。序列事件4.1指示两个读取器510、512都未检测到目标526、528中的任何一个。序列事件4.2指示不存在读取器510检测到目标528但未检测到目标526，而存在读取器512未检测到任一目标526、528。对于该示例，这能够被预期，因为当工具404被安装在组件410中时，附近的近端目标528能够首先到达不存在读取器510。当工具404被进一步安装在组件410中时，目标528能够经过不存在读取器510，并且目标526接下来能够进入不存在读取器510的检测区。因此，序列事件4.3指示不存在读取器510检测到目标526但未检测到目标528，而存在读取器512继续未检测到任一目标526、528。序列事件4.4指示存在读取器512检测到目标528但未检测到目标526，而不存在读取器510未检测到任一目标526、528。序列事件4.5指示不存在读取器510未检测到任一目标526、528，而存在读取器512检测到目标526，但未检测到目标528。

表1010描述了算法5，其包括序列5.1-5.5。算法4涉及条纹检测、不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的目标528。当工具404被安装到工具识别组件410内时，工具404的端部处的摄像机能够捕获导管内部的图像。观察(一个或多个)捕获的图像能够提供工具404被至少部分地安装在工具识别组件410中的核实。在检测到条纹之后，当工具404被安装在组件410中时，读取器能够检测到表1010所示的序列。表1010(即算法5)类似于表1008(即算法4)，除了条纹检测事件已经被添加。序列事件5.1指示条纹已经被检测到，并且两个读取器510、512都未检测到目标526、528中的任何一个。其余序列5.2-5.5与其描述在上面给出的算法4的序列4.2-4.5相同。

现在参考图10B，表1012描述了算法6，其包括序列6.1-6.4。算法6涉及不存在读取器510、存在读取器512和在工具404的近侧部分处的细长目标526。当工具404被安装在工具识别组件410中时，读取器510、512能够检测到如表1002所示的读数的序列。细长目标526长到足以延伸到读取器510、512的两个检测区内。序列事件6.1指示两个读取器都未检测到细长目标526。序列事件6.2指示不存在读取器510检测到细长目标526，而存在读取器512未检测到细长目标526。序列事件6.3指示两个读取器510、512都检测到细长目标526。序列事件6.3指示不存在读取器510未检测到细长目标526，而存在读取器512检测到细长目标526。

表1014描述了算法7，其包括序列7.1-7.5。算法7涉及不存在读取器510、存在读取器512和在工具404的近侧部分附近的细长目标528。如果读取器位于工具识别组件410中的与算法1中的读取器相同的位置处，那么由于目标在近侧部分附近，而不是在近侧部分处，因此当工具404被完全安装时，目标可以行进经过两个读取器。当工具404被安装到组件410内时，读取器510、512能够检测到表1014所示的序列。序列事件7.1指示两个读取器510、512都未检测到细长目标528。序列事件7.2指示不存在读取器510检测到细长目标528，而存在读取器512未检测到细长目标528。序列事件7.3指示两个读取器510、512都检测到细长目标528。序列事件7.4指示不存在读取器510未检测到细长目标528，而存在读取器512检测到细长目标528。序列事件7.5指示两个读取器510、512都未检测到细长目标528。

表1016描述了算法8，其包括序列8.1-8.7。算法8涉及不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的细长目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的细长目标528。序列事件8.1指示读取器510、512未检测到细长目标526、528中的任一个。序列事件8.2指示不存在读取器510检测到细长目标528但未检测到细长目标526，而存在读取器512未检测到细长目标526、528中的任一个。对于该示例，这能够被预期，因为当工具404被安装在组件410中时，附近的近侧部分细长目标528能够首先到达不存在读取器510。当工具404被进一步安装在组件410中时，细长目标528能够延伸到存在读取器512的检测区内，而细长目标528的一部分保留在不存在读取器510的检测区中。因此，序列事件8.3指示两个读取器510、512都检测到细长目标528，而两个读取器510、512都未检测到细长目标526。

序列事件8.4指示不存在读取器510不再检测到细长目标528，但是存在读取器检测到细长目标528，而两个读取器510、512都未检测到细长目标526。在该示例中，细长目标526、528之间的间距大于读取器510、512之间的间距。因此，细长目标528能够在细长目标526进入不存在读取器510的检测区之前经过存在读取器512的检测区。序列事件8.5指示不存在读取器510检测到细长目标526但未检测到细长目标528，而两个读取器510、512都未检测到细长目标528。当工具404被进一步安装在组件410中时，细长目标526能够延伸到存在读取器512的检测区内，而细长目标526的一部分保留在不存在读取器510的检测区中。因此，序列事件8.6指示两个读取器都检测到细长目标526，而两个读取器510、512都未检测到细长目标528。序列事件8.7指示不存在读取器510未检测到细长目标526、528中的任一个，而存在读取器512检测到细长目标526，但未检测到细长目标528。

表1018描述了算法9，其包括序列9.1-9.7。算法8涉及条纹检测、不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的细长目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的细长目标528。当工具404被安装到工具识别组件410内时，工具404的端部处的摄像机能够捕获导管内部的图像。观察(一个或多个)捕获的图像能够提供工具404被至少部分地安装在工具识别组件410中的核实。在检测到条纹之后，当工具404被安装在组件410中时，读取器能够检测到表1016所示的序列。表1018(即算法9)类似于表1016(即算法8)，除了条纹检测事件已经被添加。序列事件9.1指示条纹已经被检测到，并且读取器510、512未检测到细长目标526、528中的任一个。其余序列9.2-9.7与其描述在上面给出的算法8的序列8.2-8.7相同。

现在参考图10C，表1020描述了算法10，其包括序列10.1-10.6。算法10涉及不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的目标528。该算法捕获在上面参考图5E-图5J讨论的被检测插入标志。序列事件10.1指示读取器510、512未检测到目标526、528中的任一个。序列事件10.2指示不存在读取器510检测到目标528但未检测到目标526，而存在读取器512未检测到目标526、528中的任一个。序列事件10.3指示读取器510、512再次未检测到目标526、528中的任一个。在该示例中，读取器510、512之间的间距类似于目标526、528之间的间距。因此，目标526、528能够分别被定位在不存在和存在读取器510、512的检测区中。因此，当工具404被进一步安装在组件410中时，目标528能够进入存在读取器512的检测区，而目标526进入不存在读取器510的检测区。序列事件10.4指示不存在读取器510检测到目标526，但未检测到目标528，而存在读取器512检测到目标528，但未检测到目标526。序列事件10.5指示读取器510、512再次未检测到目标526、528中的任一个。序列事件10.6指示不存在读取器未检测到目标526、528中的任一个，而存在读取器512检测到目标526，但未检测到目标528。

表1022描述了算法11，其包括序列11.1-11.6。算法11涉及条纹检测、不存在读取器510、存在读取器512、在工具404的近侧部分处的目标526、和在工具404的近侧部分附近但远离近侧部分间隔开的目标528。当工具404被安装到工具识别组件410内时，工具404的端部处的摄像机能够捕获导管内部的图像。观察(一个或多个)捕获的图像能够提供工具404被至少部分地安装在工具识别组件410中的核实。在检测到条纹之后，当工具404被安装在组件410中时，读取器能够检测到表1022所示的序列。表1022(即算法11)类似于表1020(即算法10)，不同之处在于条纹检测事件已经被添加。序列事件11.1指示条纹已经被检测到，并且读取器510、512未检测到目标526、528中的任一个。其余序列11.2-11.6与其描述在上面给出的算法10的序列10.2-10.6相同。

注意，所呈现的过程和显示不固有地与任何特定计算机或其他设备相关。各种这些系统所需的结构将作为权利要求中的元件出现。另外，不参考任何特定编程语言描述实施例。应当理解，可以使用各种编程语言来实施如本文所述的本发明的教导。

虽然已经在附图中描述和示出本发明的某些示例性实施例，但是应该理解，这些实施例仅仅是对本发明的说明而非限制，并且由于本领域普通技术人员可以想到各种其他修改，本发明的实施例不限于所示出和描述的特定的实施例。