[发明专利]改善的进入脊椎体以便进行椎体后凸成形术、椎体成形术、脊椎组织检查或螺钉置入的系统及方法

说明书

本专利申请要求2005年3月7日申请的美国临时专利申请第60/658,576号的优先权。 

技术领域

本发明总体上涉及脊柱外科手术技术领域，尤其涉及一种在脊柱外科手术过程中精确地确定椎弓根螺钉或其它设备的尺寸和置入位置的人工、计算机控制或自动化方法。

背景技术

多种医疗情况对人类脊椎骨骼手术产生了影响。在越来越老龄化的群体中，有骨质疏松引起的脊椎骨压迫性骨折的人数在不断上升，造成在这些人群中的发病率和死亡率的大幅提高。治疗这些压迫性骨折的传统方法并不总是很有效。作为结果，用于强化脊椎骨的方法使得对患病病人的临床治疗有了显著的提升。通常手术多是采用椎体成形术，在椎体成形术中，常常通过经关节突入路、通过脊椎骨椎弓根、有时通过椎弓根根外突入路而将骨骼替代物比如有机玻璃、羟磷灰石混合物或其它材料材料注入脊椎骨中。对椎体成形术的改进就是椎体后凸成形术，在该成形手术中，球囊导管通过经关节突入路而被送入到脊椎体中，然后导管膨胀至几乎恢复原有脊椎骨结构。当导管放气后，留下一个空腔，然后空腔被类似于椎体成形术的材料填充满。这两种手术对病人手术都有极大好处，因为该两种手术经常借助经皮方法执行，该经皮方法考虑到 了门诊病人的管理，治疗过的病人偶尔会需要一个通宵病房监护。

椎体成形术和椎体后凸成形术的应用已拓宽至包括脊椎体瘤、创伤破裂骨折的管理，有时甚至包括了迫近骨折的预防管理。每种手术中的合格标准的一个重要要素是脊椎体必须有完整无缺的后脊椎体壁，以避免因治疗事故引起的注入材料向骨髓的泄漏。

为降低医疗事故损伤，制定了一系列的安全装置。其中的一些安全装置包括使用与注入材料混合的放射不透光对照材料，使得其在X光图像(荧光图像)下显现；在带有双平面荧光图像(前-后面图像和侧面图像)的可控环境下进行手术；将设备小型化，以避免椎弓根皮层壁破裂，对脊椎体采用双侧经关节突入路来扩大注入材料的容积；限制一次被注入的脊椎体的数目，使其小于等于三个；限制胸级4T4以下的脊椎体的椎体后凸成形术；和采用其它策略。

受益于例如椎体成形术、椎体后凸成形术的成功结果，脊椎组织检查、椎弓根螺钉置入或其它一些对脊椎体的进入路径能始终如一和可重复地进行。这个进入路径通常是经关节突入路，但也可通过椎弓根根外突入路进行。

本发明提供了一种安全以及可重复的方法，用于通过经关节突入路和椎弓根根外突入路而进入任何脊椎体。此外，还包括了特定的实施例，以便改善现有的椎体成形术、椎体后凸成形术、脊椎体检查以及椎弓根螺钉置入方法。本发明对这些手术中使用的X光图像减少至仅为前后荧光图像，同时本发明既能在经皮环境下又能在开放外科环境下以及无论有无椎弓根螺钉设备的情况下采用。

用于执行这些手术中的任何一个的关键参数是通过获取以下内容实现的：椎弓根的直径、长度、轨线和实际的设备和/或螺钉的置入位置。目前许多图像导航系统允许人工确定这些参数，并许使用以提高外科医生在这些手术中的 人工性能。到目前为止，还没有发明或系统，其将自动地确定椎弓根的理想直径、长度、轨线以及设备或螺钉的实际放置。

发明内容

本发明将自动生成表格，该表格提供最大允许的椎弓根直径及长度以及提供轨线的总结数据，并同时提供示意图，该示意图显示单个脊椎椎弓根的数据。外科医生可以用这些大量数据，采用如下方法之一来进行骨内经关节进入：(方法A)采用外科医生的偏好方法手动地进行设备或螺钉的置入。(方法B)利用椎弓根基部圆周轮廓法，该方法将长度可调整锥子与外科荧光图像相结合，或(方法C)采用双环对正设备和钻子导向的方法将设备或螺钉自动地置入，或(方法D)使用任何商业上可获得的计算X断层扫描技术/荧光套准软件。本发明同样允许骨外或椎弓根根外椎弓根设备或螺钉的置入(方法E)，如果外科医生基于轨线而如此期望，该轨线始于前皮层的相同起点，但与外科医生期望的偏好或任何距离或角度在切向上形成一定角度。此外，本发明还允许设备或螺钉置入的轨线沿计划的偏轴置入继续前进，即经关节，但是以椎弓根峡为中心(方法F)。

本发明的其中一个方法主要包括以下步骤：

1.可以首先取得所感兴趣的脊柱区域的计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、CT荧光透视或类似的二维成像法形成的二维图像。

2.通过CT、MRI或其它方法，或用任何其它适合的方法生成脊柱的真实尺寸的三维计算机图像。