手术等级确定方法、装置、系统、设备及介质与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种手术等级确定方法、装置、系统、设备及介质。


背景技术：

2.手术机器人的设计理念是采用微创伤的方式精准地实施复杂的外科手术。在传统的手术操作面临种种局限的情况下发展出现了手术机器人，手术机器人突破了人眼的局限，其能够利用立体成像技术将人体内部的器官更加清晰地呈现给施术者。并且对于一些人的手部无法伸入的狭小区域，手术机器人仍可控制手术器械完成挪动、摆动、夹持及360
°
转动，并可避免抖动，提高手术精确度，进一步达到创口小、出血少、术后恢复快、极大地缩短手术对象术后住院时间的优势。因此，手术机器人深受广大医患的青睐，广泛应用于各自临床手术中。
3.随着现代化医疗技术的发展，部分特定的手术操作可以由机器人自主执行，这些自主操作适用于某些特定的手术环境中，但现有技术中在应用机器人自动地手术操作时，没有对机器人的自主操作进行安全等级的限制，这容易带来安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种手术等级确定方法、装置、系统、设备及介质，以辨别自动手术的可执行情况，并提高自动手术的安全性。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种手术等级确定方法，包括：
6.根据历史手术的手术数据训练手术的自动化等级分类器；以及，
7.根据当前手术的手术数据以及所述自动化等级分类器得到当前手术的目标自动化等级。
8.可选地，每一台手术中执行至少一种功能性操作；
9.所述根据历史手术的手术数据训练手术的自动化等级分类器包括：根据所述历史手术中的各功能性操作对应的目标数据训练相应功能性操作的自动化等级分类器；
10.所述根据当前手术的手术数据以及所述自动化等级分类器得到当前手术的自动化等级包括：根据所述当前手术中的功能性操作所对应的目标数据以及相应的所述自动化等级分类器，得到所述当前手术执行的功能性操作的目标自动化等级。
11.可选地，所述根据所述历史手术中的各功能性操作对应的目标数据训练相应功能性操作的自动化等级分类器的步骤包括：
12.从所述历史手术的手术数据中提取各所述功能性操作对应的所述目标数据，并获取所述目标数据的数据特征；
13.对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分，得到自动化等级划分结果；以及，
14.根据所述历史手术中的各所述功能性操作对应的所述目标数据的数据特征以及
所述自动化等级划分结果，对相应功能性操作对应的所述自动化等级分类器进行训练。
15.可选地，对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分的步骤包括：根据术后评价对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分。
16.可选地，所述根据术后评价对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分的步骤包括：将所述历史手术的术后评价按照预定规则进行排序，并按照排序结果对各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分。
17.可选地，所述根据当前手术中的功能性操作所对应的目标数据及相应的所述自动化等级分类器得到所述当前手术中的功能性操作的目标自动化等级的步骤包括：
18.从所述当前手术的手术数据中提取所述功能性操作对应的所述目标数据，并获取所述目标数据的数据特征；以及，
19.将所述当前手术中的所述功能性操作对应的所述目标数据的数据特征输入相应的所述自动化等级分类器，以得到所述当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级。
20.可选地，所述功能性操作的所述目标数据包括第一目标数据和第二目标数据；所述将当前手术中的所述功能性操作对应的所述目标数据的所述数据特征输入相应的所述自动化等级分类器，以得到所述功能性操作的目标自动化等级的步骤包括：
21.将所述当前手术的所述功能性操作的所有目标数据的数据特征输入相应的所述自动化等级分类器，并得到当前手术的所述功能性操作的第一自动化等级；
22.将所述第二目标数据的数据特征输入相应的所述自动化等级分类器，并得到所述当前手术的所述功能性操作的第二自动化等级；
23.对所述第一自动化等级和所述第二自动化等级进行比较，得到所述当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级；
24.其中，所述第一目标数据为自动手术相关数据。
25.可选地，所述对所述第一自动化等级和所述第二自动化等级进行比较，得到当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级，包括：
26.若所述第一自动化等级中允许自动执行的手术动作的类型少于或等于所述第二自动化等级中允许自动执行的手术动作的类型，则得到当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级为所述第一自动化等级；若所述第一自动化等级中允许自动执行的手术动作的类型多于所述第二自动化等级中允许自动执行的手术动作的类型，则产生错误信息。
27.可选地，所述目标数据包括对应手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度、以及患者病症的危急程度中的至少一种。
28.可选地，所述手术等级确定方法还包括：使所述当前手术的目标自动化等级在一显示单元上进行显示。
29.可选地，在所述根据历史手术的手术数据训练手术的自动化等级分类器的步骤之前，还包括：获取所述历史手术的手术数据，并对所述历史手术的手术数据进行结构化存储。
30.可选地，在所述根据当前手术的手术数据以及所述自动化等级分类器得到当前手术的目标自动化等级之后，还包括：
31.将所述目标自动化等级发送至手术操作装置，以使所述手术操作装置根据所述目
标自动化等级执行相应的手术操作。
32.为实现上述目的，本发明还提供了一种手术等级确定装置，包括：
33.训练模块，用于根据历史手术的手术数据训练手术的自动化等级分类器；
34.确定模块，用于根据当前手术的手术数据以及所述自动化等级分类器得到当前手术的目标自动化等级。
35.可选地，所述训练模块包括：
36.获取单元，用于从所述历史手术的手术数据中获取各功能性操作对应的目标数据，并获取所述目标数据的数据特征；
37.划分单元，用于对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分，得到自动化等级划分结果；以及，
38.训练单元，用于根据所述历史手术中的各所述功能性操作对应的所述目标数据的数据特征以及所述自动化等级划分结果，对相应的所述自动化等级分类器进行训练。
39.为实现上述目的，本发明还提供了一种手术机器人系统，包括手术操作装置以及如前所述的手术等级确定装置，所述手术操作装置与所述手术等级确定装置通信连接，并用于根据所述当前手术的所述目标自动化等级执行相应的手术操作。
40.为实现上述目的，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前任一项所述的手术等级确定方法。
41.为实现上述目的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序，当所述程序被执行时，执行如前任一项所述的手术等级确定方法。
42.与现有技术相比，本发明的手术等级自动化确定方法、装置、系统、设备及介质具有如下优点：
43.前述的手术等级确定方法包括如下步骤：根据历史手术的目标数据训练手术自动化等级的分类器；以及，根据当前手术的目标数据和所述分类器得到当前手术的自动化等级。所述手术等级确定方法应用于手术机器人系统，以用于辨别当前手术中自动手术的可执行情况，进而使得手术操作装置在相应的自动化等级的限制下执行自动手术操作，提高自动手术的安全性。
附图说明
44.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
45.图1是手术机器人系统的应用场景示意图；
46.图2是手术机器人系统的医生端控制装置的结构示意图；
47.图3是手术机器人系统的手术端操作装置及设置于其上的蜂鸣器的结构示意图；
48.图4是手术机器人系统的图像显示装置及设置于其上的语音提示系统的结构示意图；
49.图5是本发明根据实施例一所提供的手术等级确定方法的流程图；
50.图6是本发明根据实施例一所提供的手术等级确定方法中获取的历史手术的手术数据的示意图；
51.图7是本发明根据实施例一所提供的手术等级确定方法中训练手术自动化等级的
分类器的流程图；
52.图8是本发明根据实施例一所提供的的手术等级确定方法中获取当前手术的目标数据并得到目标数据的数据特征的流程图；
53.图9是本发明根据实施例一所提供的手术等级确定方法中获取的当前手术的手术数据的示意图；
54.图10是本发明根据实施例一所提供的的手术等级确定方法中对当前手术的手术数据进行处理的示意图；
55.图11的本发明根据实施例一所提供的的手术等级确定方法中根据当前手术的手术数据判断当前手术的自动化等级的流程图；
56.图12是本发明根据实施例一所提供的手术等级确定方法中，通过图像显示装置或医生端控制装置的显示器对当前手术的自动化等级进行显示的示意图；
57.图13是本发明根据实施例四所提供的手术机器人系统的控制单元的结构，及控制单元与显示单元、手术执行装置的连接关系示意图；
58.图14是本发明根据实施例四所提供的手术机器人系统执行自动手术的流程图。
59.图15是本发明根据实施例四所提供的手术机器人系统的图像显示装置或医生端控制装置的显示器对当前的自动化手术操作进行显示的示意图；
60.[附图标记说明如下]：
[0061]
10-医生端控制装置，20-患者端控制装置，30-手术操作装置，31a-工作臂，31b-图像臂，40-图像显示装置，41-语音提示系统，50-控制单元，51-训练模块，51a-获取单元，51b-划分单元，51c-训练单元，52-确定模块，53-数据存储模块，60-手术器械。
具体实施方式
[0062]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0063]
另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
[0064]
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0065]
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
[0066]
《实施例一》
[0067]
图1示出了手术机器人系统的应用场景示意图，图2至图4示出了所述手术机器人系统中的不同设备的结构示意图。如图1至图4所示，所述手术机器人系统包括控制端和执行端，所控制端包括医生控制台和设置于所述医生控制台上的医生端控制装置10，所述医生端控制装置10具有一沉浸式显示器。所述执行端包括患者端控制装置20(如图13所标注)、手术操作装置30、图像显示装置40等设备。所述手术操作装置30包括多条机械臂，其中，至少一条所述机械臂用作工具臂31a，至少一条所述机械臂用作图像臂31b。所述工具臂31a用于挂载手术器械60，以在患者体内执行手术操作。所述图像臂31b用于挂载图像获取装置，所述图像获取装置例如是内窥镜(图中未示出)，所述内窥镜用于进入患者体内，并获取体内的图像信息。
[0068]
所述手术操作装置上还设有蜂鸣器(图中未示出)。所述图像显示装置40与所述内窥镜通信连接，用于接收并显示所述内窥镜获取的图像，以便于医护人员观察患者体内的情况。所述图像显示装置40上还设有语音提示系统41。可选地，所述手术机器人系统可以为主从映射机器人系统，也即，所述医生端控制装置10还包括主操作手，且所述主操作手与所述手术操作装置30之间具有预定的映射关系，从而两者可以建立主从关系，以使得所述工具臂31a及所述手术器械60依据所述主操作手的运动来实现各个方向的动作。不仅如此，在一些情况下，所述主操作手与所述手术操作装置30之间也可以断开主从关系，并通过其他方式直接或间接地控制所述手术操作装置30进行自动手术操作。
[0069]
在所述手术操作装置30执行自动手术操作之前，需通过一控制单元50(如图13所标注)执行一手术等级确定方法，以确定当前手术的自动化等级，进而可使所述手术操作装置30在确定的自动化等级的限制下执行自动手术操作，提高手术的安全性。
[0070]
如图5所示，所述手术等级确定方法包括如下步骤：
[0071]
步骤s10：根据历史手术的手术数据训练手术的自动化等级分类器。以及，
[0072]
步骤s20：根据当前手术的手术数据和所述自动化等级分类器得到当前手术的目标自动化等级。
[0073]
进一步地，所述手术等级确定方法还包括步骤s00、步骤s30和步骤s40，其中，所述步骤s00在所述步骤s10之前执行，并包括：获取历史手术的手术数据，并对历史手术的手术数据进行结构化存储，以建立历史手术的手术信息数据库。所述步骤s30在所述步骤s20之后执行，并包括：使当前手术的自动化等级在一显示单元上显示。所述步骤s40可与所述步骤s30同步执行，其包括：将当前手术的所述目标自动化等级发送至所述手术操作装置30，以使所述手术操作装置30根据所述目标自动化等级执行相应的手术操作。
[0074]
接下来，本文对所述手术等级确定方法做更为详细的说明。
[0075]
所述步骤s00中，如图6所示，所述历史手术的手术数据可以是往期的多台手术中
每一台手术的相关手术数据，包括但不限于：自动手术信息、患者信息、手术信息、手术室信息。其中所述自动手术信息包括但不限于自动手术的介入情况、自动手术的操作难度、自动手术的使用信息等。所述患者信息包括但不限于患者体征、患者病症的危急程度、患者的术后恢复情况等信息。所述手术信息包括但不限于手术时长、手术过程中的各种图像信息、工具臂31a和/或图像臂31b的运动信息、术中出血量、术后评价等信息。所述手术室信息包括但不限于手术室的设备及布局等信息。
[0076]
本发明实施例对历史手术的手术数据的获取方式没有特别限制，例如手术数据可以在历史手术过程中由所述机器人系统的所述控制单元50对手术数据实时自动地进行存储，或者所述手术数据可以由医护人员在手术结束之后手动地输入所述控制单元50，再或者，所述手术数据由其他的控制机构通过有线或无线的方式传输至所述控制单元50。
[0077]
本领域技术人员应知晓，每一台手术中至少执行一个功能性操作，例如执行第一功能性操作、第二功能性操作、第三功能性操作等，所述功能性操作即是具体的手术操作，例如剪切、缝合等操作。因此，所述步骤s10实际上是指根据历史手术中的各个功能性操作的目标数据训练相应的功能性操作的自动化等级分类器，例如根据历史手术中的第一功能性操作的目标数据训练第一功能性操作的自动化等级分类器，根据历史手术中的第二功能性操作的目标数据训练第二功能性操作的自动化等级分类器，根据历史手术中的第三功能性操作的目标数据训练第三功能性操作的自动化等级分类器等。
[0078]
如图7所示，所述步骤s10可包括如下步骤：
[0079]
步骤s11：从所述历史手术的手术数据中提取各功能性操作对应的所述目标数据，并获取所述目标数据的数据特征。
[0080]
步骤s12：对所述历史手术的各所述功能性操作进行自动化等级划分。
[0081]
步骤s13：根据各所述功能性操作的所述目标数据的数据特征以及相应的功能性操作的自动化等级进行相应的自动化等级分类器的训练。
[0082]
这里，所述步骤s11中的所述目标数据是指能够对所述功能性操作的自动化等级产生影响的数据。可选地，所述目标数据可以是相应手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度、患者病症的危急程度中的至少一者。所述目标数据可以通过对所有的历史手术的手术数据进行大数据分析后确定，具体分析方法为本领域技术人员可以习知的内容，此次不做介绍。当然在某些情况下，所述目标数据也可以由医护人员根据实际情况及经验确定。
[0083]
在一种可选的实施方式中，所述目标数据的数据特征是指相应目标数据的级别，例如所述目标数据的数据特征具有高、中、低三种级别，且不同级别的数据特征以不同的数字进行标记。可选地，当所述目标数据的数据特征为高级别时，以数字2来标记，当所述目标数据的数据特征为中级别时，以数字1来标记，当所述目标数据的特征为低级别时，以数字0来标记。举例来说，在本发明实施例中，当所述自动化手术的操作难度高时，所述自动化手术的操作难度的数据特征为高级别，并标记为2；当所述自动化手术的操作难度中等时，所述自动化手术的操作难度的数据特征为中级别，并标记为1；当所述自动化操作难度小时，所述自动化手术的操作难度的数据特征为低级别，并标记为0。类似地，当术中出血量多时，术中出血量的数据特征标注为2，当术中出血量中等时，术中出血量的数据特征标注为1，当术中出血量少时，术中出血量的数据特征标注为0。当手术环境复杂时，手术环境的复杂程
度的数据特征标注为2，当手术环境的复杂程度中等时，手术环境的复杂程度的数据特征标注为1，当手术环境简单时，手术环境的复杂程度的数据特征标注为0。以及，当患者的病症危急时，患者病症的危急程度的数据特征标注为2，当患者的病症危急程度中等时，患者病症的危急程度的数据特征标注为1，当患者的病症不危急时，患者病症的危急程度的数据特征标记为0。本领域技术人员可以通过对所有的历史手术的目标数据进行大数据分析后确定所述数据特征的级别划分标准，具体分析方法为本领域技术人员可以习知的内容，此次不做介绍。
[0084]
所述步骤s12中，可以依据所述历史手术的术后评价来对所述历史手术的各所述功能性操作进行自动化等级划分。具体地，所述自动化等级可以划分为三个级别，分别为3级别、2级别和1级别，并且级别越低，允许所述手术操作装置30自动执行的动作种类越少，也即，3级别下允许所述手术操作装置30自动执行的动作类型最多，2级别下允许所述手术操作装置30自动执行的动作类型次之，1级别下允许所述手术操作装置30自动执行的动作类型最少。在对历史手术中的功能性操作进行自动化等级划分时，所述控制单元50首先将所有的历史手术的术后评价按照预定规则例如针对一指定的功能性操作的评价按照由好到坏的顺序进行排序，然后将排名为前30％的历史手术中的所述指定的功能性操作的自动化等级划分为3级，将排名为31％～70％的历史手术中的所述指定的功能性操作的自动化等级划分为2级，以及将排名为71％～100％的历史手术中的所述指定的功能性操作的自动化等级划分为1级。可以理解的是，若所述预定规则是针对所述指定的功能性操作的评价按照由坏到好的顺序对历史手术进行排序，那么可以将排名为前30％的历史手术中的所述指定的功能性操作的自动化等级划分为1级，将排名为31％～70％的历史手术中的所述指定的功能性操作的自动化等级划分为2级，以及将排名为71％～100％的历史手术中的指定的功能性操作的自动化等级划分为3级。
[0085]
以每个功能性操作均具有四个所述目标数据，且四个所述目标数据分别为自动手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度、以及患者病症的危急程度为例，当所述步骤s12执行完毕之后可以得到如下的表1，表1中将所述第一功能性操作编号为1，将所述第二功能性操作编号为2，将所述第三功能性操作编号为3。
[0086]
表1
[0087][0088]
由表1可以看到，同一个功能性操作在不同的手术中的自动化等级有所不同(例如第一功能性操作在一台历史手术中的自动化等级为3，在另一台历史手术中的自动化等级为2)。因此，所述控制单元50执行所述步骤s13，即通过自动化等级分类器的训练得到所述功能性操作的目标数据的数据特征与与之对应的自动化等级之间的映射关系。
[0089]
为简明起见，本文仅以每一台历史手术中的第一功能性操作为例进行说明。表2中给出了十台历史手术中的所述第一功能性操作的目标数据的数据特征及每一台历史手术中的所述第一功能性操作的自动化等级。
[0090]
表2
[0091][0092][0093]
所述步骤s13中，可以采用任意一种合适的分类算法来进行所述自动化等级分类器的训练，可选的算法包括但不限于决策树算法、朴素贝叶斯算法、逻辑回归算法、神经网络算法等。
[0094]
本文中采用朴素贝叶斯算法进行所述分类器的训练。如此，所述第一功能性操作有k个自动化等级(本实施例中k为3)，并表达为y＝(y1,y2,
……
yk)，所述目标数据有d个类别(本实施例中d为4)，并表达为x＝(x1,x2,
……
xd)。依据朴素贝叶斯算法，根据如下的公式(i)分别计算所述第一功能性操作的自动化等级的概率，即分别计算x属于y1、y2……
yk的概率p(yk|x)，公式(i)为：
[0095][0096]
其中，所有的所述目标数据之间相互独立，且p(x|yk)的计算公式为如下式(ii)：
[0097][0098]
以概率最大值所对应的自动化等级作为所述功能性操作的自动化等级，计算公式为如下式(iii)：
[0099]
yk＝arg max(p(yk|x))yk∈y
ꢀꢀꢀꢀ
(iii)。
[0100]
根据式(i)、(ii)、(iii)对表2中的所有历史手术中的所述第一功能性操作进行计算，直至所述第一功能性操作的自动化等级分类器训练完成并存储。可以理解，所述控制单元50采用同样的方法可以得到其他的功能性操作的自动化等级分类器。
[0101]
通过以上介绍可知，每一个所述分类器针对于一种功能性操作。因此，所述步骤s20实际是根据当前手术的各个功能性操作的目标数据及相应的自动化等级分类器得到当前手术的各个功能性操作的自动化等级，例如根据当前手术中的第一功能性操作的目标数据和第一功能性操作的自动化等级分类器得到当前手术的第一功能性操作的自动化等级、根据当前手术中的第二功能性操作的目标数据和第二功能性操作的自动化等级分类器得到当前手术的第二功能性操作的自动化等级、根据当前手术中的第三功能性操作的目标数据和第三功能性操作的自动化等级分类器得到当前手术的第三功能性操作的自动化等级等。
[0102]
如此，如图8所示，所述步骤s20可具体包括如下步骤：
[0103]
步骤s21：获取当前手术的手术数据。
[0104]
步骤s22：从当前手术的手术数据中提取各所述功能性操作的所述目标数据，并获取所述目标数据的数据特征。以及，
[0105]
步骤s23：将当前手术的各所述功能性操作的所述目标数据的数据特征输入相应的自动化等级分类器，并得到各所述功能性操作的对应的自动化等级。
[0106]
如图9及图10所示，所示步骤s21中，当前手术的手术数据包括当前手术的术前数据和/或术中数据。其中术前数据包括患者信息、手术信息、自动手术信息、手术室信息，其中患者信息例如包括患者的体征、患者病症的危急程度等信息，手术信息例如包括预估的手术时长、预估的术中出血量等信息，自动手术信息包括预估的自动手术操作难度等信息。术中数据即实时的手术数据，包括内窥镜采集的患者体内的图像信息、手术操作装置30的机械臂的运动信息、自动手术信息、术中出血量等信息。当前手术的手术信息可以采用任意合适的方式获取。本领域技术人员应当理解，利用术前的手术数据获取当前手术的自动化等级，实际上是在术前对某一功能性操作的自动化等级进行预测。
[0107]
以及，所述步骤s21中的所述目标数据与所述步骤s11中的所述目标数据相同，也为自动手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度、以及患者病症的危急程度中的至少一者。
[0108]
请返回参考图8，所述步骤s22实际包括：
[0109]
步骤s22a：对当前手术的手术数据进行清洗去噪，以去除非目标数据，并保留当前手术的所述功能性操作的所述目标数据。以及，
[0110]
步骤s22b：通过大数据分析得到当前手术的所述目标数据的数据特征并存储。
[0111]
在一种优选的实施方式中，当前手术的目标数据被分为两部分，分别为第一目标数据和第二目标数据，其中所述第一目标数据是指自动手术相关数据。所述自动手术相关数据可以由医护人员根据实际情况确定，在一些实施例中，当所述目标数据包括自动手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度等时，所述自动手术相关数据包括自动手术的操作难度。
[0112]
在此基础上，如图11所示，所述步骤s23可包括如下步骤：
[0113]
步骤s23a：将当前手术的所述功能性操作的所有目标数据(即所述第一目标数据和所述第二目标数据)的数据特征输入相应的自动化分类器，并得到当前手术的所述功能性操作的第一自动化等级。
[0114]
步骤s23b：将当前手术的所述功能性操作的所述第二目标数据的数据特征输入相
应的自动化等级分类器，并得到当前手术的所述功能性操作的第二自动化等级。
[0115]
步骤s23c：对所述第一自动化等级和所述第二自动化等级进行比较，并得到当前手术的所述功能性操作的自动化等级。
[0116]
所述步骤s23c中，若所述第一自动化等级中允许所述手术操作装置30自动执行的手术动作的类型少于或等于所述第二自动化等级中允许所述手术操作装置30自动执行的手术动作的类型，则确定当前手术的所述功能性操作的自动化等级为所述第一自动化等级；若所述第一自动化等级中允许所述手术操作装置30自动执行的手术动作的类型比所述第二自动化等级中允许所述手术操作装置30自动执行的手术动作的类型多，则产生错误信息，以提示医护人员所述功能性操作不能在所述第一自动化等级下进行。这样做的目的是从多个维度考虑当前手术的所述功能性操作在自动执行时的安全性。
[0117]
举例来说，假设当前手术中的第一功能性操作的四个目标数据的数据特征均为1，即自动手术的操作难度的数据特征为1，术中出血量的数据特征为1，手术环境的复杂程度为1，以及患者病症的危急程度也为1。根据如表2所示的历史手术数据训练得到所述第一功能性操作的自动化等级分类器，并据此计算当前手术中的第一功能性操作的自动化等级。过程如下：
[0118]
首先，计算所述第一功能性操作在每一个自动化等级中出现的概率：
[0119][0120][0120]
以及，
[0121][0122]
即，在当前手术中，所述第一功能性操作的第一自动化等级为1级别、2级别及3级别的概率分别为0.444、0.579、0，由此可以确定所述第一功能性操作的第一自动化等级为2级别。
[0123]
接着，去除自动手术的操作难度这一目标数据，并计算所述第一功能性操作在每一个自动化等级中出现的概率：
[0124][0125][0125]
以及，
[0126][0127]
即，在当前手术中，所述第一功能性操作的第二自动化等级为1级别、2级别及3级别的概率分别为0.296、0.926、0，由此可以确定所述第一功能性操作的第二自动化等级为2级别。由此，当前手术中，所述第一功能性操作的目标自动化等级即为2级别。
[0128]
所述步骤s30中，所述显示单元包括所述图像显示装置40和/或所述医生端控制装置10的沉浸式显示器，也即，如图12所示，通过所述图像显示装置40显示当前手术的功能性操作的自动化等级，或者例如所述医生端控制装置10的沉浸式显示器显示当前手术的功能性操作的自动化等级(图中未示出)。此外，所述显示单元上还显示其他信息，例如自动手术等级功能开关，在手术前或手术中，使所述自动手术等级功能开关开启，以使得所述控制单元50根据当前手术的手术数据进行相应的功能性操作的自动化等级的判断(根据术前的手术数据进行预判，或者根据术中的手术数据进行判断)。
[0129]
本实施例中，在手术机器人系统执行自动手术之前，先执行手术等级确定方法，可以预先确定当前手术的目标自动化等级，从而所述手术操作装置可以在确定的目标自动化等级下执行相应的手术操作，提高自动手术的安全性和可靠性，避免对患者造成不必要的伤害。
[0130]
《实施例二》
[0131]
本实施例提供了一种手术等级确定装置，如图13所示，所述手术自动等级确定装置包括训练模块51和确定模块53，并还优选包括存储模块52，所述训练模块51用于训练所述手术的自动化等级分类器，所述存储模块52用于存储所述自动化等级分类器，所述确定模块53用于根据当前手术的手术数据以及所述自动化等级分类器得到当前手术的目标自动化等级。可选地，所述手术等级确定装置可集成于一控制机构，例如所述手术机器人系统的控制单元50中。
[0132]
进一步地，所述训练模块51包括获取单元51a、划分单元51b和训练单元51c。
[0133]
其中，所述获取单元51a用于从历史手术的手术数据中获取各功能性操作对应的目标数据，并获取所述目标数据的数据特征。
[0134]
所述划分单元51b用于对所述历史手术中的各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分。更详细地，所述划分单元51b用于根据术后评价对所述历史手术中的各个所述功能性操作对应的自动化等级进行划分。举例来说，可以首先对所述历史手术的术后评价按照预定规则进行排序，然后所述划分单元51b再根据排序结构对各所述功能性操作对应的自动化等级进行划分。
[0135]
所述训练单元51c用于根据所述历史手术中的各所述功能操作对应的所述目标数据的数据特征以及所述自动化等级划分结果，对相应的所述自动化等级分类器进行训练。在所述获取单元51a获取所述目标数据的数据特征，以及所述训练单元51c训练得到相应的自动化等级分类器之后，所述确定模块53根据输入相应的自动化等级分类器的所述当前手术中的所述功能性操作所对应的所述目标数据特征，得到所述当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级。
[0136]
可选地，所述目标数据包括第一目标数据和第二目标数据，所述目标数据具体可以包括对应手术的操作难度、术中出血量、手术环境的复杂程度、患者病症给你的危及程度等，其中，所述第一目标数据为自动手术相关数据，例如对应手术的操作难度。
[0137]
在确定所述当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级时，所述确定模块53首先用于根据输入相应的所述自动化等级分类器的当前手术的所述功能性操作的所有目标数据的数据特征，得到当前手术的所述功能性操作的第一自动化等级。然后根据输入相应的自动化等级分类器的所述第二目标数据，得到当前手术的所述功能性操作的第二自动化等级。最后对所述第一自动化等级和所述第二自动化等级进行比较，以得到所述当前手术的所述功能性操作的目标自动化等级。
[0138]
此外，所述确定模块53还可以与所述显示单元(例如所述图像显示装置40和/或医生端控制装置10)及所述手术操作装置30通信连接，以在确定当前手术的目标自动化等级后，将所述目标自动化等级发送至所述显示单元进行显示，以及发送至所述手术操作装置30，这里，所述确定模块53可以先将所述目标自动化等级发送至所述手术操作装置30，以使所述手术操作装置30在确定的目标自动化等级下执行相应的手术操作。
[0139]
不仅如此，所述获取单元51a还用于获取历史手术数据。与此同时，所述存储模块53与所述获取单元51a通信连接，以用于对所述历史手术的手术数据进行结构化存储。
[0140]
《实施例三》
[0141]
本实施例提供了一种手术机器人系统，所述手术机器人系统不仅包括如图1所示的控制端和执行端，还包括如图13所示的手术等级确定装置。所述手术等级确定装置可集成于所述手术机器人系统的控制单元50中。
[0142]
需要说明的是，本发明实施例对所述控制单元50的具体设置方式不作限定，所述控制单元50可整体设置于所述医生端控制装置10处，或整体设置在所述患者端控制装置20处，或一部分地设置在所述医生端控制装置10处，一部分地设置在患者端控制装置20处，或者独立于所述患者端控制装置20及所述医生端控制装置10，只要其能够执行相应的功能即可。需要说明的是，当所述控制单元50独立于所述患者端控制装置20及所述医生端控制装置10之外时，所控制单元50还与所述医生端控制装置10、所述患者端控制装置20通信连接。
[0143]
还需要说明的是，当前手术对于下一台手术来说也成为历史手术，因而在当前手术结束后，所述获取单元51a还用于获取当前手术的术后的手术数据，以更新所述历史手术
的手术数据信息库(如图9及图10所示)，所述术后的手术数据包括术后评价、患者的术后恢复情况等。
[0144]
另外，在所述手术机器人系统执行自动手术的过程中，可以通过所述语音提示系统播报开始自动手术或结束自动手术的信息，以及所述控制单元50或者所述医生端控制装置或者所述患者端控制装置还可以判断当前的自动手术操作是否安全以及相应的危险程度，并通过所述语音提示系统和/或所述蜂鸣器报警。
[0145]
图14示出了所述手术机器人系统执行自动手术的流程图。在确定进行自动手术之后，如图14所示，所述自动手术的流程包括：
[0146]
步骤s1：所述语音提示系统语音进行语音播报，以提示医护人员接下去将由所述手术操作装置30执行自动手术操作。语音播报的内容例如可以是“即将在某级别下执行自动手术”等。
[0147]
步骤s2：所述手术操作装置30在确定的自动化等级的限制下执行自动手术操作。
[0148]
步骤s3：实时判断当前的手术动作是否安全，若是，蜂鸣器不发出警报，若否，则执行步骤s4。
[0149]
步骤s4：判断当前的手术动作的危险程度，若危险程度高，则所述蜂鸣器以第一频率发出第一警报，以提示介入操作，若危险程度低，则所述蜂鸣器以第二频率发出第二警报。
[0150]
步骤s5：医护人员人工介入并判断是否要使用急停功能以退出自动手术，若否，则返回执行步骤s2，若是，则执行步骤s6。所述急停功能的启动开关可显示所述医生端控制装置10的沉浸式显示器上。
[0151]
步骤s6：退出自动手术，且进行语音播报。
[0152]
其中，所述步骤s3及所述步骤s4可以根据现有技术中的手术机器人系统的安全保护措施执行，例如步骤s3中通过判断所述手术器械60的运动速度是否超限以判断当前的手术动作是否安全，以及所述步骤s4中根据所述手术器械60的运动速度的超限程度判断当前手术动作的危险程度等。
[0153]
此外，如图15所示，在执行自动手术的过程中，所述显示单元例如所述图像显示装置40还可以显示所述内窥镜所采集的患者体内的图像信息，以便于医护人员直观地观察当前的自动手术操作。
[0154]
《实施例四》
[0155]
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，当所述程序被执行时，执行如实施例一所提供的手术等级确定方法。
[0156]
其中，计算机可读存储接着可以包括但不限于便携式盘、硬盘、随机存储存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器、磁存储器或上述的任意合适的组合。
[0157]
《实施例五》
[0158]
本实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器,所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如实施例一所提供的手术等级确定方法。
[0159]
所述电子设备的组件包括但不限于至少一个所述存储器和至少一个所述处理器，还可以包括显示单元，以及连接这些组件的总线。
[0160]
其中，所述总线包括数据总线、地址总线和控制总线。
[0161]
所述存储器可包括易失性存储器，例如随机存取存储器(ram)和/或高速缓存存储器，还可以进一步包括只读存储器(rom)。所述存储器还可以包括具有一组(至少一个)程序模块的程序/实用工具，这样的程序模块包括但不限于操作系统、一个或多个应用程序、其他程序模块及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0162]
所述处理器通过运行存储在所述存储器上的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例一所提供的手术等级确定方法。
[0163]
此外，所述电子设备还可以与一个或多个外部设备例如键盘、指向设备等通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口进行。并且，所述电子设备还可以通过网络适配器与一个或多个网络例如局域网(lan)、广域网(wan)和/或公共网络进行通信。另外，结合所述电子设备还可以使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0164]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了所述电子设备的若干按压/模块或子单元/模块，但这种划分仅仅是示例性的而非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多个单元/模块的特征和功能可以在一个单元或模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
[0165]
虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。