無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980146401.5、申請(qǐng)日為2009.10.30、發(fā)明名稱為“包括視頻輸出設(shè)備和視頻顯示器的無(wú)線手術(shù)室通信”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2008年11月21日提交的、美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)No.61/199921的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全文合并于此。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及在手術(shù)室中提供的設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)、音頻信號(hào)和視頻信號(hào)的無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在手術(shù)室中，對(duì)通過(guò)硬線連接彼此連接的應(yīng)用設(shè)備的遙控是公知的。例如，具有語(yǔ)音激活和觸摸屏控制設(shè)備的控制器能夠選擇性地控制手術(shù)室中的多個(gè)外科手術(shù)設(shè)備。此類外科手術(shù)設(shè)備包括具有沖洗設(shè)備的手持動(dòng)力切割設(shè)備、電烙器設(shè)備、數(shù)碼攝像機(jī)、用于記錄和管理攝像機(jī)所獲得圖像的圖像捕獲單元、視頻顯示器、用于向外科手術(shù)部位提供光的光源、吹藥器設(shè)備、室內(nèi)光照和其他手術(shù)室工具和設(shè)備。然而，上述布置導(dǎo)致遍布手術(shù)室布置的多個(gè)連接線纜。線纜干擾外科醫(yī)生或其他醫(yī)療人員的工作區(qū)域。此外，線纜限制了包括視頻顯示器的外科手術(shù)設(shè)備在手術(shù)室內(nèi)的移動(dòng)。在手術(shù)室中將通信總線用于多個(gè)手術(shù)室設(shè)備之間的通信是公知的。然而，總線布置僅僅減少了遍布手術(shù)室提供的線纜數(shù)量，并且因此沒(méi)有完全解決線纜存在而引起的問(wèn)題。無(wú)線遙控器的使用是公知的，諸如使用無(wú)線觸摸屏向手術(shù)室控制器提供輸入，或使用無(wú)線腳踏開(kāi)關(guān)向手術(shù)室中的設(shè)備提供控制信號(hào)。這些手術(shù)室通信系統(tǒng)通常包括僅在遙控設(shè)備中的無(wú)線發(fā)射器并且不傳輸無(wú)線視頻信號(hào)。手術(shù)室中的視頻數(shù)據(jù)通常通過(guò)硬線連接從攝像機(jī)向視頻顯示監(jiān)視器或向圖像捕獲單元傳輸，其中圖像捕獲單元存儲(chǔ)、記錄并管理來(lái)自于攝像機(jī)的圖像輸出。尚未完全實(shí)現(xiàn)對(duì)提供完全無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)的使用或?qū)嵺`，該通信系統(tǒng)包括視頻信號(hào)傳輸。如2007年11月15日提交的、共同擁有的美國(guó)專利公開(kāi)No.2008/0139881（通過(guò)引用將其公開(kāi)合并于此）所記載的，使用安裝有無(wú)線發(fā)射器的無(wú)線內(nèi)視鏡是公知的。當(dāng)前沒(méi)有使用完全無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)的一個(gè)原因在于：由于電磁干擾引起的信號(hào)的傳輸中的潛在差錯(cuò)而無(wú)法在廣播信道上將通信信號(hào)和視頻信號(hào)一起提供，以及由于視頻信號(hào)通常所需的大帶寬（高數(shù)據(jù)速率）而缺乏帶寬（高數(shù)據(jù)速率）。在手術(shù)室環(huán)境中采集并顯示的很多視頻圖像不需要特別靈敏的分辨率。圖像質(zhì)量的微小降級(jí)通常對(duì)于在外科手術(shù)過(guò)程期間使用的顯示器而言并不重要。根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線布置將數(shù)據(jù)或控制信號(hào)與視頻信號(hào)組合起來(lái)，同時(shí)確保在所有情況中遞送控制信號(hào)，這甚至是以視頻信號(hào)的部分偶爾丟失以及因此損失視頻信號(hào)質(zhì)量為代價(jià)的。此外，本發(fā)明在手術(shù)室中提供視頻攝像機(jī)或其他視頻設(shè)備，它們具有與在手術(shù)室中提供的輕便電池供電視頻顯示器的無(wú)線視頻連接。此類布置允許用戶在外科手術(shù)過(guò)程期間、在整個(gè)手術(shù)室中自由移動(dòng)視頻顯示器。本發(fā)明還通過(guò)組合控制命令信號(hào)、音頻信號(hào)和視頻信號(hào)以便在單個(gè)通信信道上進(jìn)行無(wú)線傳輸而提供用于手術(shù)室中提供的外科手術(shù)工具、視頻攝像機(jī)、視頻顯示器和其他設(shè)備的完全無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)。本發(fā)明對(duì)在視頻信號(hào)上或與視頻信號(hào)一起傳輸?shù)牟煌ㄐ判盘?hào)賦予優(yōu)先級(jí)。在視頻信號(hào)的空白時(shí)段或空白間隔期間傳輸控制信號(hào)和音頻信號(hào)。為控制命令信號(hào)配備最高優(yōu)先級(jí)技術(shù)，諸如數(shù)據(jù)或比特編碼的重傳以確保通信準(zhǔn)確率。諸如從無(wú)線麥克風(fēng)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音命令之類的音頻信號(hào)配備較小的優(yōu)先級(jí)程度，因此信號(hào)傳輸不如高優(yōu)先級(jí)控制命令信號(hào)準(zhǔn)確。此外，視頻信號(hào)在數(shù)碼攝像機(jī)的圖像傳感器感測(cè)和顯示之間具有低延遲。例如，視頻信號(hào)最少被編碼有最高有效位和最低有效位。最低有效位由于電磁干擾或其他傳輸問(wèn)題而首先丟失。此外，在通信信道具有阻止系統(tǒng)有效操作的、來(lái)自于電磁干擾的信噪比（SNR）或峰值信噪比（PSNR）時(shí)，本發(fā)明自動(dòng)改變手術(shù)室無(wú)線系統(tǒng)利用的通信信道。附圖說(shuō)明圖1示出了包括無(wú)線視頻發(fā)射器單元、無(wú)線視頻顯示單元和無(wú)線控制單元的無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)。圖2是圖1所示的無(wú)線視頻發(fā)射器單元的框圖。圖3是圖1所示的無(wú)線視頻顯示單元的框圖。圖4是圖1所示的無(wú)線多設(shè)備控制單元的框圖。圖5示出了包括數(shù)據(jù)信號(hào)的視頻信號(hào)的一部分。圖6是包括配備無(wú)線通信的多個(gè)外科手術(shù)設(shè)備和視頻單元的實(shí)施方式的框圖。僅出于方便和參考而在下面的描述中使用某種術(shù)語(yǔ)，并且這種術(shù)語(yǔ)將不是限制性的。例如，詞語(yǔ)“向上地”、“向下地”、“向右地”以及“向左地”將表示所參考附圖中的方向。詞語(yǔ)“向內(nèi)地”以及“向外地”將分別表示朝向和遠(yuǎn)離布置的幾何中心和其指定部分的方向。所述術(shù)語(yǔ)將包括具體提到的詞語(yǔ)、其衍變和類似輸入的詞語(yǔ)。具體實(shí)施方式圖1示出了無(wú)線手術(shù)室控制系統(tǒng)6，其包括內(nèi)視鏡8、攝像機(jī)頭9和通過(guò)視頻線纜12連接至攝像機(jī)頭9的無(wú)線視頻發(fā)射器單元10。如圖2所示，無(wú)線視頻發(fā)射器單元10從攝像機(jī)頭9接收在視頻線纜12上承載的圖像輸出。輕便電池13向無(wú)線視頻發(fā)射器單元10供電。發(fā)射器單元10的信號(hào)處理器14處理圖像信號(hào)并且向信道編碼器16提供輸出。信道編碼器16向廣播視頻發(fā)射器18提供輸出。無(wú)線視頻發(fā)射器單元10的發(fā)射器單元控制器20連接至信號(hào)處理器14并且與之通信。單元控制器20還連接至信道編碼器16、視頻發(fā)射器18和非視頻發(fā)射器單元接收器22。關(guān)鍵（key）設(shè)備接收端口24連接至控制器20。提供關(guān)鍵設(shè)備25以便插入到端口24中。圖1中示出的便攜式無(wú)線外科手術(shù)視頻顯示單元26包括關(guān)鍵設(shè)備接收端口28。如圖3所示，無(wú)線視頻顯示單元26包括連接至信道解碼器34的無(wú)線視頻接收器30和信號(hào)處理器32。信道解碼器34連接至數(shù)字圖像處理器36，后者向視頻顯示器38提供視頻輸出。如圖1所示，在無(wú)線視頻顯示單元26內(nèi)提供諸如輕便電池39之類的電源用于為無(wú)線視頻顯示單元供電。視頻顯示單元控制器40連接至關(guān)鍵設(shè)備接收器端口28、信號(hào)處理器32、信道解碼器34、數(shù)字圖像處理器36和視頻顯示器38。此外，視頻顯示單元控制器40向非視頻發(fā)射器42提供輸出。圖1示出了多設(shè)備控制單元44，其具有設(shè)備連接端口46a、46b和關(guān)鍵設(shè)備接收器端口48。如圖4的框圖所示，多設(shè)備控制單元44包括視頻接收器59，其向視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52提供輸出，視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52包括信道解碼器53。視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52向連接至關(guān)鍵設(shè)備接收器端口48的多設(shè)備控制器54提供輸出。多設(shè)備控制器54還連接至非視頻發(fā)射器56，以便傳送控制信號(hào)。在某些實(shí)施方式中，輕便電池57向多設(shè)備控制單元44提供電能。同步為了具有視頻傳輸?shù)臒o(wú)線手術(shù)室控制系統(tǒng)6的正確操作，諸如如圖1所示的無(wú)線視頻發(fā)射器單元10、無(wú)線視頻顯示單元26和多設(shè)備控制單元44之類的所有手術(shù)室設(shè)備都必須標(biāo)識(shí)并識(shí)別彼此。該過(guò)程稱作同步。在一個(gè)實(shí)施方式中，圖1中示出的關(guān)鍵設(shè)備25被插入到手術(shù)室單元的各個(gè)關(guān)鍵設(shè)備接收端口24、28、48中。關(guān)鍵設(shè)備25為多個(gè)單元或設(shè)備提供初始操作信道。因此，無(wú)線發(fā)射器單元10的發(fā)射器單元控制器20知道向信道編碼器16提供什么輸入以對(duì)圖像輸出進(jìn)行編碼，該圖像輸出被提供給視頻發(fā)射器18以便廣播。同時(shí)，視頻顯示單元控制器40和多設(shè)備控制器54從關(guān)鍵設(shè)備25接收操作信道和其他數(shù)據(jù)參數(shù)，關(guān)鍵設(shè)備25存儲(chǔ)無(wú)線發(fā)射器單元10的初始操作信道和其他參數(shù)。為了同步，圖3所示的無(wú)線視頻顯示單元26在視頻接收器30處接收無(wú)線視頻信號(hào)并且向信道解碼器34提供該信號(hào)。信道解碼器34解碼視頻信號(hào)并且向視頻信號(hào)處理器36提供該信號(hào)，其在視頻顯示器38上顯示視頻信號(hào)。此外，信道解碼器34向視頻顯示單元控制器40提供解碼的信號(hào)。關(guān)于圖4中示出的多設(shè)備控制單元44，視頻接收器60接收廣播視頻信號(hào)并且將該信號(hào)提供給視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52。多設(shè)備控制器54從插入到設(shè)備接收端口48中的關(guān)鍵設(shè)備25接收編碼信道和其他操作信息。因此，多設(shè)備控制器54知道正在其上提供視頻信號(hào)的信道，并且向定時(shí)和控制信號(hào)處理器52提供此類數(shù)據(jù)。定時(shí)和控制信號(hào)處理器52繼而向多設(shè)備控制器54提供輸出，該輸出包括用于顯示目的的視頻信號(hào)的必要細(xì)節(jié)。無(wú)線發(fā)射器單元10、無(wú)線視頻接收器單元26和多控制設(shè)備單元44以及附加設(shè)備（未示出）的同步對(duì)于系統(tǒng)的操作而言是必要的，因?yàn)閬?lái)自于被同步的單元的控制信號(hào)連同視頻信號(hào)一起傳輸。信道和子信道根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，具有視頻信號(hào)傳輸?shù)臒o(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)將超寬帶（UWB）技術(shù)用于從無(wú)線發(fā)射器單元10向無(wú)線視頻顯示單元26無(wú)線地傳輸視頻信號(hào)。UWB是設(shè)計(jì)用于以非常高的數(shù)據(jù)速率（500多MBps）在短距離（最多為20米）上傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線電技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率，UWB使用一系列非常窄的和低功率的脈沖在很寬的無(wú)線電頻譜范圍上進(jìn)行傳輸。通常，UWB傳輸超過(guò)3.1到10.6GHz頻譜內(nèi)500MHz或20%帶寬中的較小者。可以在當(dāng)前實(shí)施方式中有效利用的一個(gè)具體的基于UWB的標(biāo)準(zhǔn)稱作多帶正交頻分復(fù)用（MB-OFDM）。作為在以精確頻率相間隔的多載波上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的結(jié)果，MB-OFDM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生特別適應(yīng)RF干擾和多徑效應(yīng)的無(wú)線傳輸。此類布置公開(kāi)于2006年10月20日提交的美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)No.2007/0098063以及2007年1月14日提交的美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)No.2007/0177670中，通過(guò)引用將上述公開(kāi)合并于此。為了允許手術(shù)室中多個(gè)單元的操作，其中一種單元輸出視頻信號(hào)以及控制信號(hào)，提供兩個(gè)或三個(gè)子信道布置。這些子信道是不必與物理信道（諸如頻率、時(shí)間或空間-時(shí)間）相關(guān)的虛擬子信道。主要的子信道承載從無(wú)線視頻發(fā)射器單元10到無(wú)線視頻顯示單元26和其他設(shè)備的視頻信號(hào)。第二子信道承載所有單元10、26、44和附加設(shè)備之間和當(dāng)中的控制信號(hào)，附加設(shè)備為諸如吹藥器、電烙器探針、內(nèi)視鏡光源、內(nèi)視鏡攝像機(jī)和圖像捕獲單元，它們具有與圖1和圖4所示的多個(gè)設(shè)備控制單元44類似的控制結(jié)構(gòu)/布置。因此，在多信道布置中，由信道的小部分定義的控制信號(hào)子信道在布置于手術(shù)室中的所有無(wú)線單元和無(wú)線外科手術(shù)設(shè)備中提供控制信號(hào)的傳輸。因此，即使多設(shè)備控制單元44能夠控制（諸如，打開(kāi)和關(guān)閉）單元10、26，多設(shè)備控制單元44也獨(dú)立于與無(wú)線發(fā)射器單元10和無(wú)線視頻顯示單元26的通信而與上述外科手術(shù)設(shè)備通信。在包括用于提供可聽(tīng)命令信號(hào)的無(wú)線麥克風(fēng)的某些實(shí)施方式中，提供子信道用于音頻信號(hào)傳輸。例如，具有視頻信號(hào)接收器的、電池供電的無(wú)線麥克風(fēng)（未示出）可以處理由圖4所示的視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52感測(cè)到的可聽(tīng)信號(hào)。視頻信號(hào)定時(shí)和控制信號(hào)處理器52具有信道解碼器53，該信道解碼器53對(duì)承載可聽(tīng)信息的視頻信號(hào)的至少一部分進(jìn)行解碼?？陕?tīng)信息由多設(shè)備控制器54用于控制選擇上述多個(gè)設(shè)備中的一些。數(shù)據(jù)傳輸以多種不同方式提供通過(guò)視頻信號(hào)或與視頻信號(hào)一起進(jìn)行的控制信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的復(fù)用是公知的并且可以在例如時(shí)間、頻率或空間中執(zhí)行。另一方法是在空白間隔62期間，與視頻信號(hào)60一起發(fā)送控制信號(hào)，如圖5所示。控制信號(hào)64可以來(lái)自于提供在手術(shù)室中的單元或設(shè)備中的任意一個(gè)。在某些實(shí)施方式中，帶寬（數(shù)據(jù)速率）大到足以容納視頻信號(hào)和大量附加數(shù)據(jù)。附加的已知數(shù)據(jù)處理布置允許包括視頻信號(hào)的信道與控制信號(hào)和/或單元進(jìn)行共享，并且因此將不在此處進(jìn)一步討論。例如，數(shù)字電視廣播在其上提供視頻和音頻信號(hào)兩者。優(yōu)先級(jí)布置為了上述系統(tǒng)在單個(gè)視頻信道上正確地工作，必須為命令控制信號(hào)54提供差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)方案，并且必須為視頻信號(hào)60提供時(shí)間優(yōu)先級(jí)方案?？刂菩盘?hào)64具有高差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)。例如必須檢測(cè)到從多設(shè)備控制單元44向單獨(dú)設(shè)備發(fā)送的控制信號(hào)64沒(méi)有差錯(cuò)。因此，控制信號(hào)64被編碼、重傳或另外提供有合適的數(shù)據(jù)修正編碼安排，從而確保其數(shù)據(jù)在無(wú)線傳輸期間不丟失。第二類差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)方案涉及針對(duì)傳輸并處理可聽(tīng)控制命令的實(shí)施方式的音頻信號(hào)傳輸。音頻或語(yǔ)音信號(hào)具有不如控制信號(hào)差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)方案準(zhǔn)確的差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)方案。音頻信號(hào)通常是無(wú)線麥克風(fēng)（未示出）接收的并且從其向多設(shè)備控制單元44傳輸以進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別分析的口頭命令。在某些實(shí)施方式中，前向糾錯(cuò)（FEC）用于確保音頻信號(hào)的準(zhǔn)確性?；氐揭曨l信號(hào)60，該視頻信號(hào)需要時(shí)間優(yōu)先級(jí)方案，以在圖像傳感器檢測(cè)到之后的短持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯示視頻。因此，攝像機(jī)和視頻顯示器38之間的視頻信號(hào)的延遲是非常重要的。低延遲/時(shí)間優(yōu)先級(jí)已知現(xiàn)有技術(shù)的視頻系統(tǒng)有時(shí)提供對(duì)各種數(shù)據(jù)幀的緩沖器存儲(chǔ)，從而可以在不可用時(shí)延遲數(shù)據(jù)傳輸，并且然后向視頻顯示器等進(jìn)行傳輸。其他布置利用數(shù)據(jù)壓縮，這導(dǎo)致了視頻信號(hào)顯示之前，數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)解壓縮之間的顯著時(shí)間延遲。出于某些目的，諸如電視傳輸，延遲是不重要的。然而，在手術(shù)室設(shè)置中，在手術(shù)室內(nèi)移動(dòng)他的手和工具的外科醫(yī)生實(shí)質(zhì)上需要到視頻顯示器的立即反饋以舒適地執(zhí)行外科手術(shù)。無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)6如下為從無(wú)線發(fā)射器單元10向無(wú)線視頻顯示單元26傳輸?shù)囊曨l信號(hào)60提供低延遲。從視頻線纜12接收的圖像輸出由發(fā)射器單元10的視頻信號(hào)處理器14以快速的方式進(jìn)行處理，因?yàn)榇嬖谧钚∫曨l信號(hào)編碼。此外，在信號(hào)處理器14中不提供幀緩沖器來(lái)存儲(chǔ)視頻圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)幀。向信道編碼器16提供視頻信號(hào)并且繼而經(jīng)由視頻發(fā)射器18例如向無(wú)線視頻顯示單元26廣播。無(wú)線視頻顯示單元26的無(wú)線視頻接收器30接收視頻信號(hào)60并且向解碼視頻信號(hào)60的信道解碼器34提供視頻信號(hào)60。經(jīng)解碼的信號(hào)被提供給視頻信號(hào)處理器36，視頻信號(hào)處理器36將視頻信號(hào)作為視頻圖像顯示在視頻顯示器38上。通過(guò)不提供存儲(chǔ)視頻信號(hào)的多個(gè)幀以便從無(wú)線發(fā)射器單元10進(jìn)行傳輸?shù)膸彌_器，視頻信號(hào)60快速地從發(fā)射器單元被提前到視頻顯示單元26。例如，通常以每秒60幀的幀速率并且因此針對(duì)每幀以0.0166秒的幀速率感測(cè)到高清晰度視頻信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，視頻信號(hào)的最小編碼導(dǎo)致從攝像機(jī)圖像傳感器讀取圖像的時(shí)刻到圖像顯示在視頻顯示器38上的時(shí)刻之間大約4毫秒的時(shí)延。因此，傳輸?shù)囊曨l信號(hào)的延遲或時(shí)延小于布置在攝像機(jī)頭9中的攝像機(jī)的高清晰度圖像傳感器每幀掃描時(shí)間的30%。在某些實(shí)施方式中，在讀取整個(gè)幀之前，發(fā)射器單元10就開(kāi)始發(fā)送來(lái)自于幀的視頻信號(hào)。關(guān)于具有甚至更高幀速率的高速攝像機(jī)，本發(fā)明構(gòu)思了維持?jǐn)?shù)據(jù)傳送的相同百分比速率或針對(duì)視頻信號(hào)延遲的較低速率。上述布置使無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)6能夠在一個(gè)信道上操作，同時(shí)在其上提供數(shù)據(jù)信號(hào)、音頻信號(hào)和視頻信號(hào)。帶寬/數(shù)據(jù)速率的改變?cè)诓僮髦校瑹o(wú)線發(fā)射單元10和視頻顯示單元26之間數(shù)據(jù)傳送的帶寬或每秒MB（MBps）根據(jù)電磁干擾和其他條件變化。在某些已知實(shí)施方式中，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)500MBps的速率。視頻顯示單元26和多設(shè)備控制單元44能夠確定傳輸速率并且能夠利用各個(gè)非視頻發(fā)射器42、56向無(wú)線發(fā)射器單元10提供控制信號(hào)。發(fā)射器單元10處理控制信號(hào)來(lái)確定數(shù)據(jù)速率已經(jīng)減少的量，并且因此確定必須減少正在發(fā)送的數(shù)據(jù)量。另一方面，該信息用于增加傳輸功率、改變編碼技術(shù)或移動(dòng)到另一信道。在大部分實(shí)施方式中，用于控制信號(hào)和其他操作數(shù)據(jù)的子信道大小不因?yàn)閿?shù)據(jù)速率的變化而改變。保持子信道，因?yàn)榭刂菩盘?hào)64是總數(shù)據(jù)信道的這樣小的一部分。此外，在存在音頻信號(hào)的情況中，信號(hào)需要的帶寬量可忽略，因此音頻信號(hào)不會(huì)由于數(shù)據(jù)傳輸速率的放慢而根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸改變。然而，視頻信號(hào)60根據(jù)總體手術(shù)室通信系統(tǒng)6的帶寬或數(shù)據(jù)速率而改變。廣播視頻信號(hào)60的數(shù)據(jù)速率的變化需要視頻發(fā)射器單元10在特定時(shí)刻輸出較少的視頻數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)調(diào)制/編碼系統(tǒng)使得在修改發(fā)射器調(diào)制/編碼方案之前，“有效”帶寬本質(zhì)上降低，并且在某些降級(jí)水平上信道質(zhì)量較低。信道切換數(shù)據(jù)速率的改變，尤其是數(shù)據(jù)速率或帶寬的損失對(duì)于無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)而言是個(gè)挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)速率損失的主要操作方法如下。無(wú)線發(fā)射器單元10從非視頻接收器22處的其他單元26、44接收控制信號(hào)，該控制信號(hào)被提供給非視頻接收器22的控制器20。在無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)6的操作期間，如果在無(wú)線鏈路的所選信道上出現(xiàn)了不可接受的干擾量，則單元和設(shè)備能夠通知該信道不可用，并且在設(shè)定時(shí)段之后，切換到新信道并且進(jìn)行重新同步。手術(shù)室控制系統(tǒng)圖6示出了無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)還充當(dāng)手術(shù)室控制系統(tǒng)70，以便在包括手術(shù)室中內(nèi)視鏡攝像機(jī)72和視頻顯示器74的多個(gè)設(shè)備之間提供無(wú)線通信。無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)70包括多設(shè)備控制器76、吹藥器78以及電烙器探針80、內(nèi)視鏡光源82、內(nèi)視鏡攝像機(jī)72、圖像捕獲單元86和無(wú)線外科手術(shù)視頻顯示器74。圖6所示設(shè)備中的每個(gè)包括發(fā)射器和非視頻接收器，除了圖像捕獲單元86和視頻顯示器74中的每個(gè)都包括視頻接收器。在某些實(shí)施方式中，多設(shè)備控制器76還接收視頻信號(hào)60。圖6中示出的很多設(shè)備僅傳輸控制信號(hào)并且也僅按照其中處理的控制信號(hào)動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72在其中集成有傳輸視頻信號(hào)的發(fā)射器，并且無(wú)線外科手術(shù)視頻顯示器74以類似于參考圖1-4討論的方式接收視頻信號(hào)并且處理該視頻信號(hào)。圖像捕獲單元86包括接收視頻信號(hào)的視頻接收器，并且還包括可以在不同信道上向遠(yuǎn)程設(shè)備無(wú)線傳輸視頻信號(hào)的視頻發(fā)射器。在某些實(shí)施方式中，圖6中示出的無(wú)線手術(shù)室控制系統(tǒng)70包括用于每個(gè)設(shè)備的關(guān)鍵接收端口（未示出）。關(guān)鍵接收端口接收關(guān)鍵設(shè)備25，從而確保所有設(shè)備在無(wú)線鏈路信號(hào)的相同信道上開(kāi)始操作。然而，在圖6的實(shí)施方式中，外科手術(shù)設(shè)備中的每個(gè)具有用于信號(hào)傳輸?shù)南嗤哪J(rèn)信道。在啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備72、74、76、78、80、82和86在默認(rèn)通信信道上彼此通信。在握手類型的布置中，多設(shè)備控制器76確定設(shè)備72、78、80、82和86中的每個(gè)以及無(wú)線視頻顯示器74的存在。當(dāng)設(shè)備72、74、76、78、80、82和86初始同步時(shí)，如果期望的默認(rèn)信道具有大量的干擾或低信噪比，則在預(yù)定時(shí)間之后，設(shè)備最終切換到不同的預(yù)定信道，從而進(jìn)行同步。在同步期間和同步之后，吹藥器78、電烙器探針80和內(nèi)視鏡光源82的發(fā)射器僅傳輸供多設(shè)備控制器76接收的信號(hào)，從而多設(shè)備控制器出于控制目的而知道它們的存在。在操作中，多設(shè)備控制器76發(fā)送數(shù)據(jù)控制信號(hào)64，該數(shù)據(jù)控制信號(hào)64由各個(gè)設(shè)備78、80和82讀取以用于它們的控制。除了出于同步目的，在從多設(shè)備控制器76讀取控制信號(hào)時(shí)，設(shè)備78、80和82的接收器忽視視頻信號(hào)。多設(shè)備控制器76還提供控制信號(hào)64以操作內(nèi)視鏡攝像機(jī)72，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72向圖像捕獲單元86和視頻顯示器74發(fā)送視頻信號(hào)。多設(shè)備控制器76發(fā)送數(shù)據(jù)控制信號(hào)64以操作圖像捕獲單元86，從而捕獲圖像或記錄視頻信號(hào)。圖6示出了兩個(gè)無(wú)線視頻顯示器74。在某些實(shí)施方式中，高達(dá)六個(gè)視頻顯示器74也可以從無(wú)線內(nèi)視鏡攝像機(jī)72接收視頻信號(hào)?；氐揭曨l信號(hào)60，如在圖1-4的實(shí)施方式中一樣，相比于控制信號(hào)的損失，對(duì)于無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)6而言并不太關(guān)注視頻圖像數(shù)據(jù)的損失。如果視頻圖像信號(hào)60的部分降級(jí)，則無(wú)線外科手術(shù)視頻顯示器74或圖像捕獲單元86保持對(duì)于用戶觀看而言可接受的視頻圖像，因?yàn)樽鳛樾盘?hào)降級(jí)的結(jié)果，圖像改變不易察覺(jué)。中央無(wú)線鏈路在中央無(wú)線鏈路實(shí)施方式中，提供了圖2所示的無(wú)線視頻發(fā)射器單元10或圖6所示的、包括集成的視頻發(fā)射器和非視頻接收器的內(nèi)視鏡攝像機(jī)72作為用于手術(shù)室通信系統(tǒng)6、70的無(wú)線鏈路。在圖6的實(shí)施方式中，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72的非視頻接收器從無(wú)線設(shè)備76、78、80、82和86中的一個(gè)或多個(gè)接收無(wú)線控制信號(hào)。該無(wú)線控制信號(hào)通常是數(shù)據(jù)分組的格式類型。內(nèi)視鏡攝像機(jī)72的數(shù)據(jù)處理器讀取控制信號(hào)并且確定控制信號(hào)是針對(duì)設(shè)備76、78、80、82和86中的哪個(gè)。然后，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72廣播控制信號(hào)連同視頻信號(hào)?？刂菩盘?hào)通常被提供為數(shù)據(jù)分組，該數(shù)據(jù)分組被尋址到目的設(shè)備。例如，當(dāng)操作者向多設(shè)備控制器76提供輸入命令以向電烙器探針80供電時(shí)，命令按如下遞送。多設(shè)備控制器76接收并且處理輸入命令。然后，多設(shè)備控制器76無(wú)線輸出無(wú)線控制信號(hào)，該無(wú)線控制信號(hào)包括作為目的地的電烙器探針并且包括探針供電命令。內(nèi)視鏡攝像機(jī)72從多設(shè)備控制器76接收控制信號(hào)并且處理該控制信號(hào)。向經(jīng)處理的信號(hào)提供電烙器探針80作為目的地。然后，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72廣播帶有視頻信號(hào)的控制信號(hào)。電烙器探針80的視頻接收器接收視頻信號(hào)和對(duì)其進(jìn)行尋址的控制信號(hào)。電烙器探針從控制信號(hào)讀取探針供電命令并且對(duì)探針供電。在上述布置中，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72的非視頻接收器和視頻發(fā)射器充當(dāng)用于在設(shè)備74、76、78、80、82和86之間傳輸控制信號(hào)的無(wú)線鏈路。在某些實(shí)施方式中，圖6的內(nèi)視鏡攝像機(jī)72由攝像機(jī)頭9和獨(dú)立的無(wú)線發(fā)射器單元10替代，它們具有如圖1和圖2所示的視頻發(fā)射器單元18和非視頻接收器22。替代方案雖然容易實(shí)現(xiàn)上面關(guān)于圖1描述的關(guān)鍵設(shè)備25，但是還構(gòu)思了也提供手工關(guān)鍵設(shè)備以輔助同步設(shè)備的其他實(shí)施方式。在某些實(shí)施方式中，提供紅外遙控、USB棒或RFID元件以將啟動(dòng)信道和用于其同步的其他信息通知給各種設(shè)備。USB棒是易于實(shí)現(xiàn)的選項(xiàng)。然而，用戶必須認(rèn)真地確保USB棒沒(méi)有被任何其他數(shù)據(jù)覆寫(xiě)，這將毀壞其同步功能。在手術(shù)室通信系統(tǒng)6、70的單元和設(shè)備停留在外科手術(shù)室中并且從來(lái)不從其移走的實(shí)施方式中，可以預(yù)先選擇無(wú)線鏈路的信道并且在無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)的每次使用期間保持相同。因此，在此類實(shí)施方式中無(wú)需關(guān)鍵設(shè)備25。然而，如上所述，如果將不同設(shè)備帶入手術(shù)室以及從中取走，則需要某種類型的同步功能，即使手工地配備有關(guān)鍵設(shè)備34。在一個(gè)實(shí)施方式中，以簡(jiǎn)單且快速的方式對(duì)視頻數(shù)據(jù)的每像素的位賦予優(yōu)先級(jí)，從而例如最高有效位得到最高優(yōu)先級(jí)并且最低有效位得到最低優(yōu)先級(jí)。因此，如果信道特性開(kāi)始惡化，則首先丟失視頻數(shù)據(jù)的最低有效位。如果信道容量持續(xù)下降，則丟失其他視頻數(shù)據(jù)，直到無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)切換到感測(cè)到的開(kāi)放信道。在另一實(shí)施方式中，無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)6、70向與多設(shè)備控制單元通信的每個(gè)無(wú)線發(fā)射器/接收器提供軟件升級(jí)。在某些實(shí)施方式中，設(shè)備彼此通信而不向多設(shè)備控制器76發(fā)送控制信號(hào)。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)線腳踏開(kāi)關(guān)向各個(gè)設(shè)備72、74、78、80、82和86中選擇的一些設(shè)備直接發(fā)送控制信號(hào)。在某些實(shí)施方式中，在啟動(dòng)時(shí)，無(wú)線手術(shù)控制系統(tǒng)70的設(shè)備72、74、76、78、80、82和86自動(dòng)確定最佳的可用信道并且同步到該信道。在該實(shí)施方式中，無(wú)需關(guān)鍵設(shè)備25。因?yàn)闊o(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)6、70通常僅從一個(gè)發(fā)射器提供視頻信號(hào)傳輸，所以通信與視頻發(fā)射器異步。所有可用的帶寬用于從源向顯示器有效地傳送視頻。各種設(shè)備和單元的非視頻發(fā)射器的使用降低了用于手術(shù)室通信系統(tǒng)的電路的總成本。每個(gè)非視頻發(fā)射器繼而將僅利用控制信道來(lái)向整個(gè)系統(tǒng)傳送信息。雙信道布置在某些實(shí)施方式中，無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)包括輸出視頻信號(hào)60的圖像輸出單元。在某些實(shí)施方式中，圖像輸出單元包括DVD播放器或其他圖像存儲(chǔ)設(shè)備以提供圖像，或包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（未示出）以從遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備提供圖像。在多視頻信道布置中，內(nèi)視鏡攝像機(jī)72向視頻顯示器74的第一個(gè)提供視頻信號(hào)。圖像輸出單元在第二信道上向第二視頻顯示器74傳輸?shù)诙o(wú)線視頻信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過(guò)使用在圖像輸出單元的關(guān)鍵接收端口和第二視頻顯示器的視頻顯示器關(guān)鍵端口中接收的關(guān)鍵設(shè)備25來(lái)選擇第二信道。關(guān)鍵設(shè)備25上提供的數(shù)據(jù)同步在不同信道上從第一內(nèi)視鏡攝像機(jī)信道接收關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)備。通常在比第一信道具有更多噪聲的第二信道上提供第二視頻信號(hào)，其中第一信道顯示來(lái)自于內(nèi)視鏡攝像機(jī)72的圖像。在多視頻信道布置中，多設(shè)備控制器76包括第一和第二關(guān)鍵接收端口。關(guān)鍵接收端口使得利用第一關(guān)鍵設(shè)備選擇的并且由第一關(guān)鍵設(shè)備同步的設(shè)備和利用第二關(guān)鍵設(shè)備選擇的并且由第二關(guān)鍵設(shè)備同步的設(shè)備能夠通過(guò)獨(dú)立信道與多設(shè)備控制器76通信。這樣，多設(shè)備控制器76與無(wú)線手術(shù)室控制系統(tǒng)70中的每個(gè)設(shè)備通信并且對(duì)其進(jìn)行控制，甚至在手術(shù)室中設(shè)備的一個(gè)集合由于在不同信道上提供它們的信號(hào)傳輸而不能與設(shè)備的另一集合通信的情況下也是如此。在某些實(shí)施方式中，單個(gè)關(guān)鍵接收端口檢測(cè)并且存儲(chǔ)來(lái)自于兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備中每個(gè)的信息，以供多設(shè)備控制器76使用。在手術(shù)室中的外科手術(shù)期間，在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)70在第一無(wú)線視頻顯示器74上示出了圖像的一個(gè)集合，諸如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程存儲(chǔ)單元獲得的、之前病人的圖像。同時(shí)，來(lái)自于內(nèi)視鏡攝像機(jī)72的圖像顯示在第二無(wú)線視頻顯示器74上。這樣，外科醫(yī)生可以利用記錄的圖像來(lái)輔助利用內(nèi)視鏡攝像機(jī)72執(zhí)行的外科手術(shù)過(guò)程。其他實(shí)施方式包括軟件程序，該軟件程序?qū)⑹中g(shù)室設(shè)備劃分為對(duì)應(yīng)于圖6所示布置的手術(shù)室設(shè)備的第一集合，以及包括圖像輸出單元連同相應(yīng)視頻顯示器的設(shè)備的第二集合，其中該相應(yīng)視頻顯示器操作在獨(dú)立于手術(shù)室中其他設(shè)備信道的第二不同無(wú)線信道上。如果由于高信噪比（SNR）而需要，則第二無(wú)線信道在多個(gè)信道之間切換，該多個(gè)信道不同于第一視頻發(fā)射器單元能夠在其間切換的第一多個(gè)信道。在某些實(shí)施方式中，視頻信號(hào)信道具有20MHz的帶寬。在其他實(shí)施方式中，帶寬是40MHz。此外，構(gòu)思了其他帶寬值?？梢蕴峁└鞣N無(wú)線工具和設(shè)備，從而無(wú)線手術(shù)室控制系統(tǒng)70配置用于關(guān)節(jié)內(nèi)視鏡檢查、腹腔鏡檢查、耳鼻喉檢查（ENT）、宮腔鏡檢查和膀胱鏡檢查過(guò)程。在某些實(shí)施方式中，無(wú)線手術(shù)室通信系統(tǒng)與高清晰度無(wú)線視頻發(fā)射單元一起使用，該高清晰度無(wú)線視頻發(fā)射單元在60Hz或50Hz時(shí)具有1280×720的輸入分辨率。在另一實(shí)施方式中，視頻發(fā)射單元在60Hz或50Hz時(shí)具有1920×1080的輸入分辨率。此外，具有甚至更高輸入分辨率的高清晰度布置被構(gòu)思用于無(wú)線發(fā)射器單元并且用于無(wú)線視頻顯示器或其他無(wú)線視頻接收設(shè)備，諸如圖像捕獲單元。關(guān)于傳輸協(xié)議，無(wú)線手術(shù)室系統(tǒng)可以利用藍(lán)牙、WiFi、無(wú)線USB或其他布置操作。盡管出于示范的目的詳細(xì)地公開(kāi)了本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，所公開(kāi)裝置的變型或修改，包括部件的重新布置都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。