CN106714720A - 用于测量脊柱位移的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量脊柱位移的方法，脊柱具有段(2)，段(2)包括至少一个椎骨，椎骨具有由上椎骨端板和下椎骨端板所限定的主体，并且段(2)中的每个椎骨具有相关联的定位标记器(M2至M4)，所述定位标记器(M2至M4)附接到其上，并向定位系统(8)提供定位标记器(M2至M4)的方位，该方法包括：检测定位标记器(M2至M4)的初始方位；对于每个椎骨确定平行于至少一个椎骨端板的椎骨平面的初始方位；对于每个椎骨检测与椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的当前方位；并对于每个椎骨根据相关联的定位标记器(M2至M4)的当前方位和与椎骨相关联的几何变形计算椎骨的椎骨平面的当前方位。

Description

用于测量脊柱位移的系统和方法
技术领域
本发明涉及脊柱位移的测量。
背景技术
目前，X射线图像用于测量患者的脊柱的弯曲。在外科手术期间，可以修正脊柱的弯曲以减小自然变形或由于创伤而发生的变形。一般来说，外科医生在外科手术之前拍摄两张X射线照片，正面一张和侧面一张，以便确定变形，并且在外科手术之后拍摄两张X射线照片以便检查变形的减小。然而，在外科手术期间，外科医生通过视觉评估弯曲的校正，但是她/他没有用于对脊柱中的椎骨位移进行实时检查的手段可提及美国专利申请US20050096535，其公开了一种用于记录在膝盖手术期间获得的数字标记的二维照片的方法，包括以下步骤：
-将患者的二维X射线照片导入到能够确定对象的位置和方位的手术导航系统的存储器中；
-将标记数字化；
-在数字化标记的帮助下确定腿的轴的位置；
-记录轴的二维照片并显示所记录的照片；及
-在标记的帮助下通过使用导航系统引导切割模板在膝关节内部的定位，切割模板意欲被安置在股骨的端部处以便使用于接纳植入物的骨头成形。
另外，导航系统可以计算通过胫骨的中心、踝的内踝和外踝的平面，以便确定胫骨的兴趣轴(interest axis)。所导入的患者的照片和所记录的轴的照片显示在显示面板的左角落中。然而，该导航系统没有被适配用于测量脊柱中的椎骨的位移，因为他需要接触股骨表面，这不一定是脊柱外科手术的情况，其中在所述脊柱外科手术期间，接触椎骨表面是不可能的。
美国专利申请US20130268007公开了一种用于测量脊椎植入物，具体地是用于链接椎骨的杆的角度的方法，包括使用被配置用于测量在测量平面(径向平面)中的角度的探针。探针可包括加速度计和用于测量角度的磁性传感器。探针被安置在植入物上，探针具有被配置以便适合植入物形状的端部。但是，该系统测量植入物的角度，其不允许测量椎骨主体的位移。没有实时检查。
国际申请WO03073946公开了一种用于控制脊柱平衡的方法，其中：
-通过X射线照片上的数字解剖点确定椎骨的相对三维位置；
-确定脊椎段的位置；及
-显示或不显示椎体不平衡。
对于每个椎骨，至少识别四个点以便再现椎骨主体，对于骶骨至少识别三个点以形成三角形。然后将数字化点合并到X射线照片中。例如，使用被提供有定位标记器的接触探头来重建椎骨的后弓表面的外轮廓的虚拟空间。但是它仅提供二维信息，这对于脊柱外科手术不够准确。此外，它不允许实时确定椎骨主体的位移。
美国专利申请US20030130576公开了一种外科成像系统，该系统用于显示包括仪器位置的指示的照片以及患者照片，并包括用于在外科手术期间显示两张照片以用于导航的处理器。所述系统使用X射线设备(例如荧光镜)以及固定到外科手术器具的标记器(例如探头)。但是该文献涉及在X射线照片上引导仪器的过程，其不测量一块骨头相对于另一块骨头的位置或者患者的椎骨主体的位移。
国际申请WO2005084131公开了一种用于测量对象的倾斜度的设备，例如倾斜度计。通过检测每个椎骨的棘突的电磁场探头来检测脊柱的倾斜度。处理原理在于用一只手握持测量装置并且保持其垂直于患者的背部。最初，该装置的半圆拱位于第七颈椎骨的棘突上方。然后该装置沿着脊柱向下移动到第一腰椎骨。探头为每个椎骨获取几张照片。也可以使用耦合到探头的跟踪器，探头测量沿脊柱移动的跟踪器的位置和倾斜度。此外，该设备可以包括与三维光学导航系统协作的标记器，用于识别和计算椎骨的倾斜角。然而，该测量设备不能实时确定脊柱的变形，因为该设备必须沿着脊柱移动以执行椎骨的倾斜度的测量。
美国专利申请US20080208055公开了一种用于对准骨折后的骨头的碎片的方法。该方法使用配备有位置标记的超声设备并且多个定位标记器位于每个碎片上。超声设备可以检测骨头碎片的圆周上的特征参考点。在该方法中，确定每个标记器的空间位置和/或方位，并且根据相对于特定标准确定的位置来确定对准。但是超声成像过程不是非常准确，并且不能限定解剖结构的具体轮廓。
美国专利US 6,190,320公开了一种照片处理方法，包括：
-借助于耦合到回波描记装置的超声波换能器，获取对于超声波不透明的结构的数字回波描记照片；及
-提取该结构的轮廓。
然而，该系统需要复杂的照片处理算法来提取椎骨的轮廓。此外，测量不是非常准确，因为它是根据需要使用具有高清晰度的术前照片的超声波回波描记照片进行的。
美国专利US 6,519,319公开了一种用于照片检测器的掩模版(reticle)，其包括平坦的无线电透明部分、布置在平坦部分的表面上的一对第一标记和布置在平坦部分的表面上以便指示掩模版的中心的第二标记。掩模版允许将检测器与患者的脊柱的椎骨间平面对准。此外，掩模版允许引导外科手术仪器。但是其在检测器上使用需要在单个平面中引导外科手术器具的特定的掩模版，这使得不可能测量椎骨在所有方向上的位移。
专利申请US20110157230公开了用于从平面X射线照片确定椎骨相对于彼此的相对位置和尺寸的度量的工具。该方法允许去确定椎骨主体的代表性角。但是它仅提供二维的且不是实时的信息，这对于脊柱外科手术是不够精确的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述提到的缺陷，并且具体提供一种用于测量脊柱的椎骨位移的方法。
在本发明的一个方面中，提出一种用于测量脊柱位移的方法，该脊柱具有包括至少一个椎骨的段，段中的每个椎骨具有由上椎骨端板和下椎骨端板所限定的主体，段中的每个椎骨具有相关联的定位标记器，所述定位标记器附接到该椎骨上，并且提供定位标记器在定位系统的全局参考系中的方位。
该方法包括：
-初始步骤，对于段中的每个椎骨，包括：
○在全局参考系中检测与段中的椎骨相关联的定位标记器的初始方位，
○在全局参考系中确定与段中的椎骨的至少一个端板平行的椎骨平面的初始方位，及
○计算对段中的椎骨的椎骨平面的初始方位与相关联的定位标记器的初始方位进行相关的、与段中的椎骨相关联的几何变换，该方法还包括：
-测量段中的至少一个椎骨的位移的步骤，包括：
○在全局参考系中检测与段中的所述至少一个椎骨相关联的定位标记器的当前方位，及
○在全局参考系中根据相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个椎骨相关联的几何变换计算段中的所述至少一个椎骨的椎骨平面的当前方位。
因此，我们可以根据所检测的定位标记器的位移和所确定的椎骨平面的方位跟踪脊柱的椎骨的位移。这样的跟踪过程可以例如在外科手术期间实时地执行。
在初始步骤之后，该方法可以包括识别步骤，该识别步骤包括：
-在段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，及
-计算对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器的初始方位进行相关的、与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，在测量步骤之后，该方法进一步包括：
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-对于段中的每个椎骨，计算段中的椎骨的椎骨平面与所述至少一个参考平面之间的角度，及
-显示所计算的角度。
在测量步骤之后，该方法可以包括以下步骤：
-对于椎骨平面的每个当前方位，计算椎骨平面的当前方位和另一椎骨平面的当前方位之间的角度，及
-显示所计算的角度。
在测量步骤之后，该方法可进一步包括：
-将椎骨平面的每个当前方位投影在所述至少一个参考平面中，
-计算投影之间的角度，及
-显示所计算的角度。
此外，可以显示椎骨平面之间的角度，该角度构成与端板的方位有关的相关解剖信息。该解剖信息可以随后用于校正脊柱的平衡。有利地，例如在对脊柱的外科手术过程期间，这些值可以被实时地显示。
根据一个实施例，该方法包括配备有定位标记器的仪器，定位标记器向定位系统提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中，确定步骤包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述椎骨平面中的第一方位矢量的第一放置，及
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述椎骨平面中的第二方位矢量的第二放置，
-根据所提供的第一和第二矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器的该部分可以包括对X射线不透明的杆，并且所述方位矢量确定杆的纵向方向，该方法包括X射线发射器和检测器，该检测器用于产生段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片，所述确定步骤包括：
-显示段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片，
-垂直于所述段放置X射线发射器和检测器，使得所述段中的椎骨的至少一个端板由放射摄影X射线照片中的线表示，及
-对于该仪器的该部分的每个放置，放置不透明的杆，使得所述杆在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
该确定步骤可以包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述段中的椎骨的所述椎骨平面中的第一方位矢量的第一放置，及
-将该仪器的该部分放置在垂直于所述椎骨平面的平面中以提供包括在该垂直平面中的第二方位矢量的第二放置，
-根据所述垂直平面和所提供的第一方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
在另一实施例中，该方法可包括配备有定位标记器的仪器，定位标记器向定位系统提供垂直于该仪器的一部分的方位矢量，并且其中确定步骤包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供垂直于段中的椎骨的椎骨平面的方位矢量，及
-根据所提供的方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器的该部分可以是板。
该板可以对X射线不透明，该方法包括X射线发射器和检测器，该检测器用于产生段中的椎骨和所述板的放射摄影X射线照片，并且确定步骤包括：
-显示段中的椎骨和板的放射摄影X射线照片，
-垂直于段放置X射线发射器和检测器,使得段中的椎骨的至少一个板由放射摄影X射线照片中的线表示，及
-放置所述板使得所述板在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
该仪器可包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且将该仪器的该部分放置在椎骨平面中的至少一个放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式执行的。
该仪器还可以配备有至少一组至少两个传感器，每个传感器能够检测组织并且在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，该仪器配备有定位标记器，该位置标记器向定位系统提供垂直于由所述至少两个传感器形成的检测平面的方位矢量，并且其中确定步骤包括：
-放置该仪器使得所述至少两个传感器检测椎骨间组织，及
-根据所提供的方位矢量确定段的椎骨平面的初始方位。
此外，该仪器可以包括第一组至少两个传感器和第二组至少两个传感器，所提供的方位矢量垂直于由第一组和第二组分别形成的检测平面，并且放置该仪器包括放置所述组使得所述组分别检测两种不同的组织。
此外，确定步骤可以包括在放射摄影X射线照片中显示参考线的网格，参考线彼此平行并且平行于该仪器的不透明杆而显示。具体地，这样的网格允许为将不透明杆放置在椎骨平面中提供便利。
该仪器的该部分的至少一个放置可以包括将杆靠着检测器而放置。
根据另一实施例，该方法包括配备有对X射线不透明的部分的仪器、X射线发射器和用于产生段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器，不透明的部分可移动地安装在检测器上，并且该仪器还配备有定位标记器，该定位标记器向定位系统提供不透明的部分的方位矢量和检测器的平面的方位，所述确定步骤包括：
-垂直于所述段放置X射线发射器和检测器，使得所述段中的椎骨的至少一个端板由放射摄影X射线照片中的线表示，及
-放置该仪器的该不透明的部分，使得该不透明的部分在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的至少一条线表示，
-根据检测器的平面的方位和该不透明的部分的方位矢量确定椎骨平面的初始方位。
此外，确定步骤可以包括照片处理操作，用于计算表示所述至少一个端板的线的方位、表示所述杆的线的方位及所述线的所述方位之间的角度。
该方法可进一步包括显示所述线的所述方位之间的角度的步骤。
可以根据所述线的所述方位之间的角度校正所述段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
在另一实施例中，该仪器的该部分对X射线不透明，该方法包括X射线发射器和检测器，该检测器用于产生段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片，所述确定步骤包括：
-显示段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片，
-垂直于所述段而放置X射线发射器和检测器，使得所述段中的椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，
-该仪器的该部分的至少一个放置包括放置该不透明的部分使得该不透明的部分在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-照片处理操作，用于计算表示所述至少一个端板的线的方位、表示该不透明的部分的线的方位及所述线的所述方位之间的角度，
-根据所计算的角度校正椎骨平面的初始方位。
依据本发明的另一方面，提出一种用于测量脊柱位移的系统，该脊柱具有包括至少一个椎骨的段，段中的每个椎骨具有由上椎骨端板和下椎骨端板所限定的主体，该用于测量的系统包括：
-定位系统；
-定位标记器，分别附接到与它们相关联的段中的椎骨，并且它们中的每一个提供该定位标记器在定位系统的全局参考系中的方位，
-定位系统在全局参考系中并且对于段中的每个椎骨检测与段中的椎骨相关联的定位标记器的初始方位和当前方位，以及在全局参考系中并且对于段中的每个椎骨确定与段中的椎骨的至少一个端板平行的椎骨平面的初始方位，
-计算部件，用于对于段中的每个椎骨，计算将段中的椎骨的椎骨平面的初始方位与相关联的定位标记器的初始方位进行相关的、与段中的椎骨相关联的几何变换，以及在全局参考系中并且对于段中的至少一个椎骨，根据相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个椎骨相关联的几何变换计算段中的所述至少一个椎骨的椎骨平面的当前方位。
该用于测量的系统可以包括识别部件，用于：
-在段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，
-计算将所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器的初始方位进行相关的、与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-所述定位系统包括处理单元，该处理单元用于对段中的每个椎骨计算段中的椎骨的椎骨平面与所述至少一个参考平面之间的角度，及
-该用于测量的系统包括用于显示所计算的角度的显示器。
定位系统可以包括处理单元，该处理单元用于对椎骨平面的每个当前方位计算椎骨平面的当前方位和另一椎骨平面的当前方位之间的角度，该用于测量的系统包括用于显示所计算的角度的显示器。
该用于测量的系统可以包括识别部件，用于：
-在段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，
-计算与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，所述几何变换将所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器的初始方位以及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换进行相关，
-将椎骨平面的每个当前方位投影在所述至少一个参考平面中，
-定位系统包括处理单元，该处理单元计算所投影的当前方位之间的角度，及
-该用于测量的系统包括用于显示所计算的角度的显示器。
该用于测量的系统可以包括配备有定位标记器的仪器，所述定位标记器向定位系统提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统包括定位器，所述定位器对于段中的每个椎骨，接收：
-包括在段中的椎骨的椎骨平面中、通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第一放置所提供的第一方位矢量，
-包括在段中的椎骨的椎骨平面中、通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第二放置所提供的第二方位矢量，
-根据所提供的第一矢量和第二矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器的该部分可以包括对X射线不透明的杆，并且所述方位矢量对应于杆的纵向方向，该用于测量的系统包括：X射线发射器、用于产生段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片的检测器、以及用于显示段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片的显示器，X射线发射器和检测器垂直于所述段而放置，使得段中的每一个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，并且对于该仪器的该部分的每个放置，该不透明的杆被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
用于测量的系统可以包括配备有定位标记器的仪器，所述定位标记器向定位系统提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统包括定位器，所述定位器对于段中的每个椎骨接收：
-包括在段中的椎骨的椎骨平面中、通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第一放置所提供的第一方位矢量，
-包括在与段中的椎骨的椎骨平面垂直的平面中、通过该仪器的该部分在所述垂直平面中的第二放置所提供的第二方位矢量，
-根据所述垂直平面和所提供的第一方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
用于测量的系统可以包括配备有定位标记器的仪器，所述定位标记器向定位系统提供垂直于该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统包括定位器，所述定位器对于段中的每个椎骨接收：
-垂直于段中的椎骨的椎骨平面的方位矢量，该方位矢量通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的放置所提供，
-根据所提供的方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器的该部分可以是对X射线不透明的板，用于测量的系统包括X射线发射器和用于产生段中的椎骨和所述板的放射摄影X射线照片的检测器、用于显示段中的椎骨和所述板的放射摄影X射线照片的显示器，X射线发射器和检测器垂直于所述段放置，使得所述段中的每一个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，并且所述板被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
该仪器可以包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的至少一个放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行的。
该仪器可以包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行的。
该用于测量的系统可以包括配备有至少一组的至少两个传感器的仪器，每个传感器能够检测组织并且在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，该仪器配备有定位标记器，所述定位标记器向定位系统提供垂直于由所述至少两个传感器形成的检测平面的方位矢量，该仪器被放置成使得所述至少两个传感器检测椎骨间组织，并且根据所提供的方位矢量确定所述段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器可以包括第一组至少两个传感器和第二组至少两个传感器，所提供的方位矢量垂直于由第一组和第二组分别形成的检测平面，并且所述仪器的所述组被放置成使得所述组分别检测两种不同的组织。
显示器可以在放射摄影X射线照片中显示彼此平行并且与仪器的不透明的杆平行的参考线的网格。
该仪器的该部分的至少一个放置可以被执行使得杆靠着检测器。
用于测量的系统可以包括配备有对X射线不透明的部分的仪器、X射线发射器和用于产生段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器，该不透明的部分可移动地安装在检测器上，并且该仪器还配备有定位标记器，该定位标记器向定位系统提供该不透明的部分的方位矢量和检测器平面的方位，X射线发射器和检测器垂直于所述段放置，使得所述段中的每个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，并且该仪器的该不透明的部分被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的至少一条线表示，并且根据检测器的平面的方位和该不透明的部分的方位矢量确定椎骨平面的初始方位。
该定位系统可以包括处理单元，该处理单元对于段中的每个椎骨，计算表示所述至少一个端板的线的方位、以及表示所述杆的线的方位，该用于测量的系统进一步包括用于计算所述线的所述方位之间的角度的部件。
显示器显示所述线的所述方位之间的角度。
定位系统可以包括处理单元，该处理单元对于段中的每个椎骨，直接根据所述线的所述方位之间的角度确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
该仪器的该部分可以对X射线不透明，该用于测量的系统可以包括：X射线发射器和用于产生段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器、以及用于显示段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的显示器，X射线发射器和检测器垂直于所述段放置，使得所述段中的每个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，该仪器的该部分的至少一个放置包括放置该不透明的部分使得其在放射摄影X射线照片中由线表示，定位系统包括处理单元，该处理单元对于段中的每个椎骨，计算表示所述至少一个端板的线的方位、表示该不透明的部分的线的方位，该用于测量的系统进一步包括用于计算所述线的所述方位之间的角度的部件、以及处理单元，所述处理单元对于段中的每个椎骨，直接根据所述线的所述方位之间的角度确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
附图说明
通过仅作为非限制性示例给出并在附图中表示的本发明的具体实施例的以下描述，其他优点和特征将变得更加显著，其中：
-图1和图2示意性地示出根据本发明的用于测量脊柱位移的方法的主要步骤，
-图3和图4示意性地示出该测量方法的第一实施例的变型，
-图5示意性地示出用于引导仪器的放置的部件的实施例，及
-图6至8示意性地示出该测量方法的第二实施例的变型。
具体实施方式
图1和图2示出用于测量脊柱1位移的方法的主要步骤。脊柱1包括多个椎骨V1至V5。具体地，该方法在于跟踪包括至少一个椎骨端板的椎骨的位移。然后选择脊柱1的段2，其包括至少一个椎骨V2至V4，该段中的每个椎骨包括由上端板PS和下端板PI限定的主体A1至A5。为了跟踪该段中的椎骨的位移，对于该段中的每个椎骨，识别椎骨平面P2至P4，即与该段中的椎骨相关联的平面。段2中的椎骨的椎骨平面是平行于段2中的椎骨的至少一个端板(例如上端板PS)的平面。段2中的椎骨的椎骨端板PS、PI对应于椎骨主体A2至A4的一侧。至于与该段中的椎骨相关联的椎骨平面，其对应于用于测量段中的椎骨位移的虚拟平面。图1示意性地表示包括五个连续椎骨V1至V5的脊柱1的区段。段2包括三个连续的椎骨V2至V4，它们对应于特别是在外科手术期间其位移将被跟踪的椎骨。椎骨段2可以包括例如在骶骨中的单个椎骨V2或更多个连续或不连续的椎骨V2至V4。例如，段2可以包括位于脊柱的下部的单个腰椎骨。可替换地，段2包括位于脊柱上部的颈椎骨和位于脊柱中间部分的胸椎骨。在另一个示例中，段2可以包括五个连续的胸椎骨。
此外，段2的每个椎骨V2至V4包括附接到椎骨V2至V4的相关联的定位标记器M2至M4。换句话说，每个标记器M2至M4机械地连接到与其相关联的椎骨V2至V4。当段2中的椎骨移位时，所关联的定位标记器也移位。标记器M2至M4可以直接连接到段2中的椎骨，例如椎骨的主体A2至A4上。优选地，螺钉3至5附接到段2中的椎骨，并且连接元件6、7可以将螺钉3至5彼此连接。螺钉3至5和连接元件6、7用于修正脊柱1的弯曲，并且因此修正段2的椎骨V2至V4的位置和方位。如图1所示，标记器M2至M4也可以附接到螺钉3至5。如果这些标记器刚性附接到螺钉3至5，则它们也可以附接到连接元件6、7。想要确定其椎骨平面P2至P4的段中的每个椎骨配备有相关联的定位标记器M2至M4，这些椎骨也称为固定(instrumented)椎骨。
总的来说，该方法包括初始步骤S1，其中，对于段中的每个椎骨，确定椎骨的椎骨平面相对于关联的定位标记器的初始方位，然后确定步骤S2，该步骤用于通过跟踪定位标记器的位移来测量段中的椎骨的位移，尤其是段中至少一个椎骨的位移。“平面的方位”意为垂直于平面的矢量。同样，“定位标记器的方位”意为与标记器相关联的旋转变换。为了测量脊柱的位移，使用定位系统8来确定对象的空间位置和方位。此外，包括至少一个定位标记器10的仪器9用于向定位系统8提供该仪器的一部分11的方位。更具体地，定位标记器M2至M4和10中的每一个包括至少三个位置传感器。定位系统8可以检测由与段中的椎骨相关联的每个定位标记器M2至M4以及由仪器9的定位标记器10提供的位置和方位。定位系统8包括定位器12，其可以是例如光学或磁性定位器，并且其通过有线或无线连接13接收由定位标记器M2和M4以及由仪器9的定位标记器10提供的信息。定位器12可以实时跟踪与椎骨相关联的每个定位标记器M2至M4的位置和方位以及仪器9的定位标记器10的位置和方位。换句话说，与段2中的椎骨相关联的每个定位标记器M1至M3以及仪器9的定位标记器提供定位标记器在定位系统8的全局参照系中的至少一个方位。也就是说，定位系统8用作用于定位标记器M2至M3、10的方位的全部测量结果的全局参照系。例如，定位系统8可以是光学相机并且定位标记器M2至M4和10是具有特定颜色、或形状、被适配为通过照相机定位的反射垫或标记。定位标记器M2至M4和10还可包括可以通过照相机定位的发光二极管。
总的来说，初始步骤S1包括对于段2中的每个椎骨V2至V4：
-在全局参照系中检测S11与段2中的椎骨相关联的定位标记器M2至M4的初始方位，
-在全局参照系中确定S12平行于段2中的椎骨的至少一个端板的椎骨平面P2至P4的初始方位，及
-计算S13对该段中的椎骨的椎骨平面的初始方位与所关联的位置标记的初始方位进行相关的、与该段中的椎骨相关联的几何变换。
与椎骨相关联的几何变换用于将椎骨的椎骨平面的方位链接到相关联的定位标记器的方位。几何变换包括旋转和平移变换。换句话说，几何变换用于计算椎骨平面相对于所关联的定位标记器的方位的相对方位。当椎骨通过旋转和/或平移移位时，所关联的定位标记器执行相同的移位。然后，检测S21定位标记器M2至M4的、由于与其相关联的椎骨的移位导致的新方位，并根据所计算的几何变换以及定位标记器的新方位计算S22椎骨的椎骨平面的新方位O2至O4。定位标记器M2和M4以及椎骨平面P2至P4的新方位也称为当前方位。测量步骤的计算步骤S22用于随时间跟踪固定椎骨的椎骨平面的方位O2至O4。
此外，该方法在初始步骤S1之后可包括识别步骤S3，在识别步骤S3中，识别一个或多个参考平面，并计算椎骨平面的当前方位与至少一个所识别出的参考平面的当前方位之间的各个角度。椎骨平面的当前方位也可以投影在每个参考平面中。然后，在每个参考平面中确定所获得的投影之间的角度。具体地，椎骨平面的角度可以相对于另一个椎骨平面而确定，或者可以确定每个椎骨平面与椎骨参考平面(例如与骶骨相关联的椎骨平面)之间的角度。“两个平面之间的角度”意为分别垂直于所述平面的两个矢量之间的角度。椎骨平面之间的角度还对应于段中的椎骨的椎骨端板之间的角度。椎骨平面之间的角度计算特别地给出了椎骨端板之间的真实角度。此外，可以实时显示在具有解剖兴趣的每个参考平面中所获得的当前方位的投影之间的角度。
识别步骤S3可包括：
-在段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参照系中确定至少一个参考平面的初始方位，及
-计算与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，所述几何变换对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关的定位标记器的初始方位进行相关，在测量步骤之后，该方法还包括：
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-对于段中的每个椎骨，计算段中的椎骨的椎骨平面与所述至少一个参考平面之间的角度，及
-显示所计算的角度。
更具体地，定位系统8可以包括处理单元14，如微处理器，用于计算椎骨平面与每个参考平面之间的角度、以及椎骨平面之间的角度，或椎骨平面的当前方位的投影之间的角度。定位系统8可以与用于显示椎骨平面P2至P4的方位O2至O4的显示面板15连接。
为了确定椎骨平面的初始方位，可以执行多个实施例。如图3和图4所示，在第一实施例中使用仪器9，其配备有向定位系统8提供该仪器的部分11的方位矢量的定位标记器10。例如，仪器9可以是导航指示器，并且该仪器的该部分是杆。导航指示器9允许定位脊柱的特定解剖点，并且具体地为定位系统8提供杆11的方位矢量，杆的方位在该仪器的制造期间进行定义，或通过相对于定位标记器10的位置传感器的位置和方位的校准而进行定义。为了确定段中的椎骨的椎骨平面的方位，杆11被安置在段中的椎骨的平面P4中的第一位置20。然后，执行例如从仪器9触发的、对杆11的方位矢量的获取，这为定位系统8提供包括于椎骨平面P4中的第一方位。然后，将杆11移动到也处于椎骨平面P4中的第二位置21，并且触发第二获取以便提供椎骨平面P4中的第二方位矢量。然后，定位系统8，特别是处理单元14，根据由导航指示器9提供的两个方位矢量确定椎骨平面的初始方位。图3示出第一实施例的示例。在这个示例中，杆11紧靠着固定椎骨V4的主体安置，使得杆11位于椎骨平面中。第一放置20可以通过将杆11与椎骨V4的端板PI、PS之一平行安置而可视地执行。杆11的放置也可以借助于下面描述的引导部件来改善。然后，杆11枢转到椎骨平面P4中的第二位置21，例如同时保持杆的端部紧靠椎骨V4的接触，并且触发第二获取以便为定位系统8提供在椎骨平面P4中的第二方位矢量。当定位器12接收到两个方位矢量时，它将这两个方位矢量发送到处理单元14，处理单元14根据所提供的两个方位矢量确定固定椎骨V4的椎骨平面的初始方位。具体地，处理单元14确定对应于椎骨平面P4的初始方位的、与所提供的两个矢量垂直的矢量。例如，操作者使杆11更靠近脊柱1，并且当杆11的端部接触到固定椎骨时，导航指示器9的定位标记器10将关于杆11的方位的信息数据传送给定位器12。此外，杆11的端部可以直接接触椎骨的骨头、或螺钉3至5、或连接元件6、7、或与固定椎骨V4相关联的定位标记器。该接触还可以是在所定位的椎骨所在的点处与皮肤的间接的经皮接触。导航指示器9的杆11的方位的获取也可以在不接触的情况下执行，由此杆11平行于至少一个椎骨端板。
此外，导航指示器9可以用于在识别步骤S3期间确定径向(sagittal)、正面和轴向参考平面的方位。
可替换地，椎骨平面的方位的确定可以包括确定椎骨平面，然后确定垂直于所确定的椎骨平面的矢量。垂直矢量对应于椎骨平面的方位。椎骨平面的确定可以包括获取椎骨平面中的点的位置以及获取椎骨平面中的矢量的方位，或者获取椎骨平面中的三个点的位置，或者如上所述获取椎骨平面中的两个矢量的方位。
为了改善杆11在椎骨平面中的放置，可以使用X射线成像器16，其包括X射线(指定为RX)发射器17和用于所发射的X射线的检测器18。在这种情况下，导航指示器9的杆11是对X射线不透明的杆11。此外，由定位标记器10提供的方位矢量对应于杆11的纵向方向。发射器17和接收器18用于产生段中的椎骨以及不透明杆11的放射摄影X射线照片。确定步骤包括对于段2中的每个椎骨：
-显示面板15显示段V2至V4中的椎骨以及不透明杆11的放射摄影X射线照片，
-X射线发射器15和检测器16垂直于段2放置，使得段中的椎骨的至少一个端板PI、PS在放射摄影X射线照片中由线19表示，及
-对于该仪器的该部分的每一个放置，不透明杆11被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线19的线表示。
表示至少一个端板、也称为引导线的线19用作促进该仪器的杆在椎骨平面中的放置的引导部件。
当发射器17和检测器18位于特定位置，即所谓的相对于椎骨段2的垂直位置时，线19出现在照片中。在该垂直位置，照片中的椎骨的至少一个端板被表示为线19。此线19是虚拟的。具体地，显示固定椎骨的主体的二维照片、以及对应于引导线19的大致线性曲线形式的固定椎骨V2至V4的至少一个端板PS、PI。实际上，当发射器和检测器没有垂直于段定向时，固定椎骨的端板在照片中表现为面而不是大致线性的曲线，这不允许在照片中以线的形式定位椎骨的端板。
在放置该仪器的该部分的步骤期间，导航指示器12的杆11被安置在椎骨V4上在第一位置20上，并且照片中的杆11的位置显示在显示面板15上。操作者调节杆11的位置，使得导航指示器9的杆在显示面板15上呈现为平行于引导线19的线22。在第一位置20，检测杆11的第一方位。然后，操作者移动导航指示器12的杆11到第二位置21，使得导航指示器的杆在显示面板15上呈现为线23，线23在这里被示出为与引导线19平行的虚线。因此，允许在照片中定位引导线19的成像器16允许引导导航指示器9的杆11的不同放置，使得杆位于固定椎骨V4的椎骨平面P4中。具体地，在椎骨平面的初始方位的确定步骤S12期间执行脊柱的段2的照片的显示。包括发射器15和检测器16的成像器16允许相对于端板控制仪器9的位置。因此，操作者可以校正该仪器相对于引导线19的放置。
图4示出第一实施例的两个其他变型。在第一变型中，导航指示器12的不透明杆11的第一放置20包括靠着检测器16放置不透明杆。这样，在获取杆11的方位期间便利了将杆11保持在椎骨平面中。事实上，操纵导航指示器的操作者可以使用检测器18作为支撑。然后，操作者通过使用检测器作为支撑，即通过保持杆11的端部与检测器18接触，来旋转杆11，并且将杆21移动到第二位置，即移动到椎骨平面P4中，以便为定位系统8提供第二方位。在此第一变型中，不需要将导航指示器放置到固定椎骨的主体上。
在第二变型中，确定步骤包括：
-第一放置11，将仪器9的部分11放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供在所述椎骨平面中的第一方位矢量，及
-第二放置24，将仪器9的部分11放置在垂直于所述椎骨平面的平面中以便提供在垂直平面中的第二方位矢量，
-根据垂直平面和所提供的第一方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
根据此第二变型，在第二放置期间，杆11靠着检测器24而被放置在与第一位置不同的第二位置，具体地，放置在不与杆11的第一方位成一直线的位置。在这种情况下，所提供的两个方位在垂直于椎骨平面的平面中，因为检测器首先位于垂直于椎骨平面的平面中。具体地，椎骨平面的初始方位对应于与垂直于由所提供的两个矢量形成的平面并且包括所提供的第一方位矢量的平面正交的矢量。
图5示出用于引导导航指示器9的不透明杆11的放置的另一部件。该部件包括彼此平行的参考线的网格25。网格25由处理单元14计算，并且随后显示在放射摄影X射线照片中，使得参考线与不透明杆11平行。当操作者改变不透明杆11的方向时，处理单元14也改变显示面板15上的参考线的方向。
可以使用替代部件来引导仪器9的放置。该替代部件是用于一种类型的组织的至少一个检测传感器。每个检测传感器包括在仪器9中，并被配置以便检测和区分骨组织和椎骨组织。具体地，骨组织对应于椎骨的主体的组织，并且椎骨间组织对应于脊柱的两个连续的椎骨之间的特定组织。在确定步骤S12期间，仪器9的部分11被放置在椎骨平面中使得仪器9的传感器检测椎骨间组织，更具体地是靠着固定椎骨的端板的椎骨间组织。检测传感器允许引导操作者以便提高仪器9的放置精度。实际上，只要检测传感器检测到椎骨间组织，仪器9，具体地是该仪器的部分11，一般位于椎骨平面中。可替换地，也可以通过给该仪器配备至少两个检测传感器来指定该仪器的放置。在此变型中，当第一传感器检测到椎骨间组织并且第二传感器检测到骨组织时，该仪器的部分11以更高的精度位于椎骨平面中。实际上，如果该仪器的该部分在椎骨平面之外，即相对于椎骨端板倾斜，则两个检测传感器随后检测骨组织。
图6和7示出该方法的第二实施例的两个示例。在此第二实施例中，仪器9的定位标记器10为定位系统8提供垂直于该仪器的一部分的方位矢量。此外，确定步骤S12包括：
-将仪器9的部分11放置在段中的椎骨的椎骨平面中，以便提供垂直于段中的椎骨的椎骨平面的方位矢量，以及
-根据所提供的方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
由此，直接获得椎骨平面的初始方位，因为其对应于由仪器9的定位标记器10提供的方位矢量。随后，可以执行该仪器的单个放置以便获得椎骨平面的方位，这简化了该方法。
图6示出第二实施例的第一示例，其中仪器9包括板31。仪器9的定位标记器10提供垂直于板31的平面的方位矢量。确定步骤S12包括将板30放置于段中的椎骨的椎骨平面中。此外，板31允许引导操作者以便可视地将板31放置到固定椎骨的椎骨平面中。出于简化的目的，图6示出了在薄片平面中的，即在与段中的椎骨的椎骨平面垂直的平面中的板31。在放置板31时，操作者旋转仪器9，以便将板31移动到与段2的椎骨V2至V4的至少一个端板平行的平面中，即椎骨V2至V4的椎骨平面中。例如，板31可以对X射线不透明并且成像器16可以用于引导板在椎骨平面中的放置。更具体地，放置该仪器的该部分包括放置板31，使得板31在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线19的线表示。然后，可以使用上述引导部件来改善板31在椎骨平面中的放置。
图7示出该方法的第二实施例的第二示例，其中该仪器包括第一组32的至少两个检测传感器34。每个传感器能够检测组织并且区分骨组织和椎骨间组织。具体地，每个检测传感器下至特定于传感器的特性的所确定的深度而检测一种类型的组织。优选地，所确定的深度对应于脊柱的最大厚度。仪器9可以是超声波探头，或电阻抗探头或太赫兹传感器。该仪器的部分11的放置包括放置第一组32的至少两个传感器，使得该组检测椎骨间组织。仪器9被放置于段2的椎骨V4和相邻椎骨V5之间，使得仪器9检测所述相邻椎骨之间的椎骨间组织。图7示出通过表示为开圆的传感器34进行的这一检测。此外，仪器9包括为定位系统8提供垂直于由所述至少两个传感器形成的检测平面的方位矢量的定位标记器10。检测平面对应于传感器的检测信号传播的平面以便检测所述类型的组织。当传感器34的组32检测椎骨间组织时，检测平面平行于固定椎骨的至少一个端板。在图7中，检测平面垂直于薄片的平面，其由虚线X表示。为了进一步提高仪器9放置的精度，该仪器可以包括第二组33的至少两个传感器35，并且定位标记器10提供垂直于分别由第一组和第二组形成的检测平面的方位矢量。更具体地，传感器组的检测平面彼此平行。因此，执行用于提供垂直于固定椎骨的椎骨平面的方位矢量的仪器9的放置，使得传感器组32、33分别检测两种不同的组织。在图7中，第一组32传感器34检测椎骨间组织，椎骨间组织的检测由表示为开圆的传感器34示出，并且第二组33传感器35检测骨组织，骨组织的检测由表示为在其中心具有点的圆的传感器35示出。当至少第一传感器32检测到椎骨间组织并且至少第二组传感器33检测到骨组织时，探针被正确放置，即由传感器34、35形成的检测平面平行于椎骨V5的至少一个端板。然后，由该仪器所提供的方位矢量对应于椎骨平面的初始方位。此外，只要没有传感器组检测到椎骨间组织，则该仪器没有正确放置，并且将传感器组分开的平面与段2中的椎骨V5的至少一个椎骨端板不平行。
图8示出用于椎骨平面P2至P4的初始方位的确定步骤S12的又一实施例。在该另一实施例中，仪器9配备有对X射线不透明的部分11，并且X射线成像器16用于产生段中的椎骨和不透明部分的放射摄影X射线照片。此外，不透明部分11可移动地安装在检测器18上。仪器9还配备有为定位系统8提供不透明部分的方位矢量和检测器平面的方位的定位标记器。通常，该仪器可以是任何被校准用于向定位系统8提供不透明部分的方位矢量和检测器平面的方位的系统。例如，不透明部分11是附接到检测器18的点41并且能够围绕该点41枢转的杆。可替换地，不透明部分11是在图8中由阴影表示的板，其可以在所安装的滑轨上滑动以便在检测器18上平移移动。
确定步骤S12包括：
-垂直于段放置X射线发射器和检测器，使得段中的椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-放置仪器9的不透明部分11，使得其在放射摄影X射线照片中通过平行于表示所述至少一个端板的线的至少一条线表示，
-根据检测器平面的方位和不透明部分的方位矢量确定椎骨平面的初始方位。
由于不透明部分11是可移动的，操作者可以相对于表示所述至少一个端板的线19调整它的放置。当表示不透明部分的线平行于表示所述至少一个端板的线19时，检测器平面垂直于椎骨平面，并且不透明部分的方位矢量位于固定椎骨的椎骨平面中。椎骨平面的初始方位对应于垂直于不透明部分的方位矢量和检测器平面的方位的矢量。
此外，确定步骤S12可以包括由处理单元14执行的照片处理步骤，以便根据段中的椎骨的放射摄影X射线照片计算表示段2中的椎骨V2到V4的所述至少一个端板的线的方位。照片处理步骤还被执行以便计算表示仪器9的不透明部分11的线的方位。然后，对于段中的每个椎骨，计算线的所述方位之间的角度α。该角度α对应于该仪器的不透明部分的放置与表示段中的椎骨的端板的线19之间的平行度缺陷。当角度α为零时，不透明部分平行于引导线19。该角度的值随后可以被显示在显示面板15上以便指示该平行度缺陷并引导操作者，使得她/他可以正确地放置该仪器。角度α的值还可以用于校正段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。在这种情况下，处理单元直接根据所计算的角度确定椎骨平面的初始方位。
上述方法允许评估脊柱的位移以校正脊柱的平衡。此外，可以实时地执行这种评估。
可以注意到，可以对上述和附图中所示的本发明的实施例进行各种修改。因此，上述描述不应被认为是限制，而仅仅是对各种实施例的说明。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围和精神内考虑其他修改。此外，上述提到的每个专利的全部内容通过引用并入本文。

Claims (42)

1.一种用于测量脊柱位移的系统，该脊柱具有包括至少一个椎骨的段(2)，段中的每个椎骨具有由上椎骨端板和下椎骨端板所限定的主体，该用于测量的系统包括：
-定位系统(8)；
-定位标记器(M2至M4)，分别附接到与它们相关联的段中的椎骨上，并且它们中的每一个提供该定位标记器(M2至M4)在定位系统(8)的全局参考系中的方位，
-该定位系统(8)在全局参考系中并且对于段(2)中的每个椎骨，检测与段(2)中的椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位和当前方位，以及在全局参考系中并且对于段(2)中的每个椎骨，确定与段(2)中的椎骨的至少一个端板平行的椎骨平面的初始方位，
-计算部件，对于段(2)中的每个椎骨，计算对段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位与相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位进行相关的、与段(2)中椎骨相关联的几何变换，以及在全局参考系中并且对于段(2)中的至少一个椎骨，根据相关联的定位标记器(M2至M4)当前方位及与所述至少一个椎骨相关联的几何变换计算段(2)中的所述至少一个椎骨的椎骨平面的当前方位。
2.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括识别部件，用于：
-在段(2)中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，
-计算对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位进行相关的、与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元对于段(2)中的每个椎骨，计算段(2)中的椎骨的椎骨平面与所述至少一个参考平面之间的角度，及
-该用于测量的系统包括显示器(15)，该显示器用于显示所计算的角度。
3.如权利要求1所述的用于测量的系统，其中定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元对于椎骨平面的每个当前方位，计算椎骨平面的当前方位和另一椎骨平面的当前方位之间的角度，该用于测量的系统包括显示器(15)，该显示器用于显示所计算的角度。
4.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括识别部件，用于：
-在段(2)中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，
-计算与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，该几何变换对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位以及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换进行相关，
-将椎骨平面的每个当前方位投影在所述至少一个参考平面中，
-定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元计算所投影的当前方位之间的角度，及
-该用于测量的系统包括显示器(15)，该显示器用于显示所计算的角度。
5.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括：仪器(9)，该仪器配备有定位标记器(10)，该定位标记器为定位系统(8)提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统(8)包括定位器(12)，该定位器对于段(2)中的每个椎骨，接收：
-第一方位矢量，该第一方位矢量包括在段(2)中的椎骨的椎骨平面中，通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第一放置所提供，
-第二方位矢量，该第二方位矢量包括在段(2)中的椎骨的椎骨平面中，通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第二放置所提供，
-根据所提供的第一和第二矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
6.如权利要求5所述的用于测量的系统，其中该仪器的该部分包括对X射线不透明的杆(11)，并且所述方位矢量对应于杆(11)的纵向方向，该用于测量的系统包括：X射线发射器(17)、用于产生段(2)中的椎骨和杆(11)的放射摄影X射线照片的检测器(18)、以及用于显示段(2)中的椎骨和杆(11)的放射摄影X射线照片的显示器(15)，X射线发射器(17)和检测器(18)垂直于所述段放置，使得段(2)中的每一个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线(19)表示，并且对于该仪器的该部分的每个放置，该不透明的杆(11)被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线(19)的线表示。
7.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括：配备有定位标记器(10)的仪器(9)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统(8)包括定位器(12)，该定位器(12)对于段(2)中的每个椎骨，接收：
-第一方位矢量，该第一方位矢量包括在段(2)中的椎骨的椎骨平面中，通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的第一放置所提供，
-第二方位矢量，该第二方位矢量包括在与段(2)中的椎骨的椎骨平面垂直的平面中，通过该仪器的该部分在所述垂直平面中的第二放置所提供，
-根据所述垂直平面和所提供的第一方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
8.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括：配备有定位标记器(10)的仪器(9)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供垂直于该仪器的一部分的方位矢量，并且其中定位系统(8)包括定位器(12)，该定位器(12)对于段(2)中的每个椎骨，接收：
-垂直于段(2)中的椎骨的椎骨平面的方位矢量，通过该仪器的该部分在所述椎骨平面中的放置所提供，
-根据所提供的方位矢量确定段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
9.如权利要求8所述的用于测量的系统，其中该仪器的该部分是板(31)。
10.如权利要求9所述的用于测量的系统，其中板(31)对X射线不透明，包括：X射线发射器(17)和用于产生段(2)中的椎骨和板(31)的放射摄影X射线照片的检测器(18)、用于显示段(2)中的椎骨和板(31)的放射摄影X射线照片的显示器(15)，X射线发射器(17)和检测器(18)垂直于段放置，使得段(2)中的每一个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线(19)表示，并且板(31)被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线(19)的线表示。
11.如权利要求5所述的用于测量的系统，其中仪器(9)包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的至少一个放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行的。
12.如权利要求8所述的用于测量的系统，其中仪器(9)包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行。
13.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括仪器(9)，该仪器配备有至少一组的至少两个传感器，每个传感器能够检测组织并且在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，仪器(9)配备有定位标记器(10)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供垂直于由所述至少两个传感器形成的检测平面的方位矢量，仪器(9)被放置成使得所述至少两个传感器检测椎骨间组织，并且根据所提供的方位矢量确定段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
14.如权利要求13所述的用于测量的系统，其中仪器(9)包括第一组至少两个传感器和第二组至少两个传感器，所提供的方位矢量垂直于由第一组和第二组分别形成的检测平面，并且仪器(9)的所述组被放置成使得所述组分别检测两种不同的组织。
15.如权利要求6所述的用于测量的系统，其中显示器(15)在放射摄影X射线照片中显示彼此平行并且与仪器(9)的不透明的杆(11)平行的参考线的网格(25)。
16.如权利要求5所述的用于测量的系统，其中执行该仪器的该部分的至少一个放置使得杆(11)靠着检测器(18)。
17.如权利要求1所述的用于测量的系统，包括：仪器(9)，其配备有对X射线不透明的部分、X射线发射器(17)和用于产生段(2)中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器(18)，该不透明的部分可移动地安装在检测器(18)上，并且仪器(9)还配备有定位标记器(10)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供该不透明的部分的方位矢量和检测器的平面的方位，X射线发射器(17)和检测器(18)垂直于所述段放置，使得所述段(2)中的每个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线(19)表示，并且该仪器的该不透明的部分被放置成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线(19)的至少一条线表示，并且根据检测器的平面的方位和该不透明的部分的方位矢量确定椎骨平面的初始方位。
18.如权利要求6所述的用于测量的系统，其中定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元对于段(2)中的每个椎骨，计算表示所述至少一个端板的线(19)的方位、以及表示杆(11)的线的方位，该用于测量的系统进一步包括用于计算所述线的所述方位之间的角度的部件。
19.如权利要求15所述的用于测量的系统，其中显示器(15)显示所述线的所述方位之间的角度。
20.如权利要求15所述的用于测量的系统，其中定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元对于段(2)中的每个椎骨，直接根据所述线的所述方位之间的角度确定段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
21.如权利要求5所述的用于测量的系统，其中该仪器的该部分对X射线不透明，包括：X射线发射器(17)和用于产生段(2)中椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器(18)、以及用于显示段(2)中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的显示器(15)，X射线发射器(17)和检测器(18)垂直于所述段放置，使得所述段(2)中的每个椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线(19)表示，对该仪器的该部分的至少一个放置包括放置该不透明的部分，使得其在放射摄影X射线照片中由线表示，定位系统(8)包括处理单元(14)，该处理单元(14)对于段(2)中的每个椎骨计算表示所述至少一个端板的线(19)的方位、表示该不透明的部分的线的方位，该用于测量的系统进一步包括用于计算所述线的所述方位之间的角度的部件，并且处理单元(14)对于段(2)中的每个椎骨直接根据所述线的所述方位之间的角度确定段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
22.一种用于测量脊柱位移的方法，该脊柱具有包括至少一个椎骨的段(2)，段(2)中的每个椎骨具有由上椎骨端板和下椎骨端板所限定的主体，段(2)中的每个椎骨具有相关联的定位标记器(M2至M4)，所述定位标记器(M2至M4)附接到其上，并且提供定位标记器(M2至M4)在定位系统(8)的全局参考系中的方位，该方法包括：
-初始步骤(S1)，其对于段(2)中的每个椎骨，包括：
○在全局参考系中检测(S11)与段(2)中的椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位，
○在全局参考系中确定(S12)与段(2)中的椎骨的至少一个端板平行的椎骨平面的初始方位，及
○计算与段(2)中的椎骨相关联的几何变换，该几何变换对段(2)中的椎骨的椎骨平面的初始方位与相关联的定位标记器(M2至M4)的初始方位进行相关，该方法还包括：
-测量(S2)段(2)中的至少一个椎骨的位移的步骤，包括：
○在全局参考系中检测(S21)与段(2)中的所述至少一个椎骨相关联的定位标记器(M2至M4)的当前方位，及
○在全局参考系中，根据相关联的定位标记器(M2至M4)当前方位及与所述至少一个椎骨相关联的几何变换，计算(S22)段(2)中的所述至少一个椎骨的椎骨平面的当前方位。
23.如权利要求22所述的方法，在初始步骤(S1)之后包括识别步骤(S3)，该识别步骤(S3)包括：
-在所述段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，及
-计算与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，该几何变换对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器的初始方位进行相关，在测量步骤之后，该方法进一步包括：
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-对于段中的每个椎骨，计算段中的椎骨的椎骨平面与所述至少一个参考平面之间的角度，及
-显示所计算的角度。
24.如权利要求22所述的方法，在测量步骤(S2)之后包括步骤，在该步骤中：
-对于椎骨平面的每个当前方位，计算椎骨平面的当前方位和另一椎骨平面的当前方位之间的角度，及
-显示所计算的角度。
25.如权利要求22所述的方法，在初始步骤(S1)之后包括识别步骤(S3)，识别步骤(S3)包括：
-在所述段中的椎骨之中选择参考椎骨，
-在全局参考系中确定至少一个参考平面的初始方位，
-计算与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，该几何变换对所述至少一个参考平面的初始方位与和参考椎骨相关联的定位标记器的初始方位进行相关，在测量步骤之后，该方法还包括：
-在全局参考系中，根据与参考椎骨相关联的定位标记器的当前方位及与所述至少一个参考平面相关联的几何变换，计算所述至少一个参考平面的当前方位，
-将椎骨平面的每个当前方位投影在所述至少一个参考平面中，
-计算投影之间的角度，及
-显示所计算的角度。
26.如权利要求22所述的方法，包括配备有定位标记器(10)的仪器(9)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中确定步骤(S12)包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述椎骨平面中的第一方位矢量的第一放置，及
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述椎骨平面中的第二方位矢量的第二放置，
-根据所提供的第一和第二矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
27.如权利要求26所述的方法，其中该仪器的该部分包括对X射线不透明的杆，并且所述方位矢量对应于杆的纵向方向，该方法包括X射线发射器和用于产生段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片的检测器，确定步骤(S12)包括：
-显示段中的椎骨和杆的放射摄影X射线照片，
-将X射线发射器和检测器垂直于段放置，使得段中的椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-对于该仪器的该部分的每一个放置，放置该不透明的杆成使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
28.如权利要求22所述的方法，包括配备有定位标记器(10)的仪器(9)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供该仪器的一部分的方位矢量，并且其中确定步骤(S12)包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供包括在所述椎骨平面中的第一方位矢量的第一放置，及
-将该仪器的该部分放置在垂直于所述椎骨平面的平面中以提供包括在垂直平面中的第二方位矢量的第二放置，
-根据垂直平面和所提供的第一方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
29.如权利要求22所述的方法，包括配备有定位标记器(10)的仪器(9)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供垂直于该仪器的一部分的方位矢量，并且其中确定步骤(S12)包括：
-将该仪器的该部分放置在段中的椎骨的椎骨平面中以便提供垂直于椎骨平面的方位矢量，及
-根据所提供的方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
30.如权利要求29所述的方法，其中该仪器的该部分是板(31)。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述板(31)对X射线不透明，该方法包括X射线发射器和用于产生段中的椎骨和所述板的放射摄影X射线照片的检测器，并且确定步骤(S12)包括：
-显示段中的椎骨和所述板的放射摄影X射线照片，
-垂直于段放置X射线发射器和检测器，使得段中的椎骨的至少一个板在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-放置所述板，使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的线表示。
32.如权利要求26所述的方法，其中仪器(9)包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的至少一个放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行的。
33.如权利要求29所述的方法，其中仪器(9)包括至少一个传感器，每个传感器能够检测组织并在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，并且该仪器的该部分在椎骨平面中的放置是以所述至少一个传感器检测椎骨间组织的方式进行的。
34.如权利要求22所述的方法，包括仪器(9)，其配备有至少一组的至少两个传感器，每个传感器能够检测组织并且在骨组织和椎骨间组织之间进行区分，仪器(9)配备有定位标记器(10)，所述定位标记器(10)为定位系统(8)提供垂直于由所述至少两个传感器形成的检测平面的方位矢量，并且其中确定步骤(S12)包括：
-放置该仪器，使得所述至少两个传感器检测椎骨间组织，及
-根据所提供的方位矢量确定段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
35.如权利要求34所述的方法，其中仪器(9)包括第一组至少两个传感器和第二组至少两个传感器，所提供的方位矢量垂直于由第一组和第二组分别形成的检测平面，并且放置该仪器包括放置所述组使得所述组分别检测两种不同的组织。
36.如权利要求27所述的方法，其中确定步骤(S12)包括在放射摄影X射线照片中显示参考线的网格，参考线被显示为彼此平行并且平行于该仪器的不透明的杆。
37.如权利要求26所述的方法，其中该仪器的该部分的至少一个放置包括将杆靠着检测器放置。
38.如权利要求22所述的方法，包括：仪器(9)，其配备有对X射线不透明的部分、X射线发射器和用于产生段中椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器，该不透明的部分可移动地安装在检测器上，并且仪器(9)还配备有定位标记器(10)，该定位标记器(10)为定位系统提供不透明的部分的方位矢量和检测器平面的方位，确定步骤(S12)包括：
-垂直于段放置X射线发射器和检测器，使得段中的椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-放置该仪器的该不透明的部分，使得其在放射摄影X射线照片中由平行于表示所述至少一个端板的线的至少一条线表示，
-根据检测器的平面的方位和该不透明的部分的方位矢量确定椎骨平面的初始方位。
39.如权利要求27所述的方法，其中确定步骤(S12)包括照片处理操作，用于计算表示所述至少一个端板的线的方位、表示杆的线的方位、及所述线的所述方位之间的角度。
40.如权利要求36所述的方法，其中确定步骤(S12)还包括显示所述线的所述方位之间的角度的步骤。
41.如权利要求36所述的方法，其中根据所述线的所述方位之间的角度校正段中的椎骨的椎骨平面的初始方位。
42.如权利要求26所述的方法，其中该仪器的该部分对X射线不透明，该方法包括X射线发射器和用于产生段中椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片的检测器，确定步骤(S12)包括：
-显示段中的椎骨和该不透明的部分的放射摄影X射线照片，
-垂直于段放置X射线发射器和检测器，使得段中的椎骨的至少一个端板在放射摄影X射线照片中由线表示，
-对该仪器的该部分的至少一个放置包括放置该不透明的部分使得其在放射摄影X射线照片中由线表示，及
-照片处理操作，用于计算表示所述至少一个端板的线的方位、表示该不透明的部分的线的方位、及所述线的所述方位之间的角度，
-根据所计算的角度校正椎骨平面的初始方位。
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