CN208892754U - 用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩，其中，脊柱段具有椎骨体，所述椎骨体具有棘突、椎板和带相应根部的关节突，所述导引罩包括：具有远身端表面和近身端表面的导引体，所述近身端表面与远身端表面相对置并且适用于指向脊柱段，和导引通道，所述导引通道具有在远身端表面上的入口并且布置为，使得其起到用于植入经椎弓根螺钉的导引件的作用，其中，导引体的近身端表面设计为，使得其能够按照钥匙‑锁原理配合准确地放置在椎骨体和棘突上，并且导引体具有至少一个额定断裂部位，导引体沿着所述额定断裂部位在预设的力的作用下断裂，以使导引体能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除。

Description

用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩
技术领域
本实用新型涉及一种用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩(Führungsmaske)，其中，脊柱段具有椎骨体，所述椎骨体具有棘突、椎板和带相应根部的关节突。
背景技术
在脊柱外科中已知的是，将经椎弓根螺钉用于稳定和/或加强椎骨体，以治疗例如由肿瘤、老化过程、遗传原因、创伤或者退行性疾病引起的脊柱病症。在理想情况下，经椎弓根螺钉这样定位，使得螺钉完全容纳在椎骨体的关节突的根部中。螺钉不应从根部突出，尤其不能伸到椎孔或者脊髓的区域内。错误的定位可能导致被治疗的椎骨体不稳定并且在最差情况下可能出现神经损伤并且由此例如导致严重瘫痪。在图1中示出典型的椎骨体1的例子，其具有棘突2、椎板3、带根部4的关节突6和椎孔5。同样显示了典型的经椎弓根螺钉7在根部4的区域中的规定位置。
借助经椎弓根螺钉稳定脊柱与例如使用钩子的其它方法相比具有很多优点。螺钉在作用产生明显的生物机械稳定性的同时矫正了脊椎变形。除了螺钉不需要附加地将其它器械插入椎骨通道中，因此神经损伤的风险较小。所述方法与椎间盘的健康状态无关并且也可以在患者的整体状态受限、例如癌症或者创伤时进行。
为了尽可能精确地定位螺钉，由现有技术已知不同的方法，它们使用复杂和昂贵的导航系统并且与通过同样昂贵的图像拍摄系统进行的术中三维图像拍摄方法相结合。这些导航系统例如由Brainlab、Medtronic和Stryker公司销售，对于图像拍摄系统通常使用如西门子公司的zeego或者Medtronic的O形臂等设备。
用于植入经椎弓根螺钉的已知工作流程例如应用以下步骤：术中拍摄患者的脊柱段的三维图像数据，将图像数据传输至相应的导航系统，跟踪器械和固定在患者脊柱上的参考标记，对器械和规划的植入路径进行定向，手动钻孔并且沿着规划路径旋入螺钉，检验结果，必要时校正螺钉的位置，并且返回检验步骤，直至螺钉固定。已知方法不只昂贵，而且也非常容易出错。
用于植入经椎弓根螺钉的已知导引罩通常具有这样的问题，即它们必须在钻孔之后和植入螺钉之前被移除，因为它们在插入螺钉之后只能再较困难地从脊柱段上移除。由专利文献EP 2693958 B1已知一种用于植入经椎弓根螺钉的导引罩，其可以在真正的手术之前就借助三维图像数据建造并且具有用于精确定位螺钉的导引通道。导引罩不以表面处于椎骨体上，而是具有多个支撑元件，因此其可以轻易地再次从椎骨体上移除。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的减少了已知设备的缺点的导引罩。
该技术问题按本实用新型通过一种用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩解决。
在按照本实用新型的用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩中，脊柱段具有椎骨体，所述椎骨体具有棘突、椎板和带相应根部的关节突，所述导引罩包括：具有远身端表面和近身端表面的导引体，所述近身端表面与远身端表面相对置并且适用于指向脊柱段，并且包括导引通道，所述导引通道具有在远身端表面上的入口并且布置为，使得其起到用于植入经椎弓根螺钉的导引件的作用，其中，
·导引体的近身端表面设计为，使得其能够按照钥匙-锁原理配合准确地放置在椎骨体和棘突上，并且
·导引体具有至少一个额定断裂部位，导引体沿着所述额定断裂部位在预设的力的作用下断裂，以使导引体能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除。
导引体的表面设计为，使得导引体能够配合准确地放置在椎骨体和棘突上，尤其是这样，使得近身端表面与脊柱段的阴性或者说相反轮廓(negativer Profil)相应，实现了导引罩与待治疗的椎骨体的无混淆的配属并且防止了导引体的滑脱或者滑移。因此，螺钉可以通过导引通道无误差并且精确地旋入，这使得损伤风险最小化。通过导引体中的额定断裂部位还能够在螺钉精确定位之后使导引体小心地并且简单地断裂并且在不对患者造成附加损伤的情况下将这些部分从椎骨体或者螺钉上移除。这通常在螺钉旋拧到其进入椎骨体的路径的约3/4时进行，因为剩余路段可以毫无问题地通过螺钉的自定心完成。一个或多个额定断裂部位尤其具有额定断裂线或者额定断裂平面，导引罩沿着额定断裂线或者额定断裂平面在力的作用下断裂。额定断裂部位或者说额定断裂线或者额定断裂平面可以例如通过导引体的材料的相应特性或者设计实现。
按照本实用新型的一个设计方案，导引体具有两个或者更多额定断裂部位，导引体沿着它们在预设的力的作用下断裂为三个或者更多部分。根据导引罩的形状和尺寸可能特别简单的是，将三个或者多个或者大量的小部分从手术区域中移除。
在需要将多于一个的螺钉置入椎骨体的情况下，导引罩设计用于植入至少两个螺钉，并且导引体具有至少两个导引通道，其中，导引体在沿着至少一个额定断裂部位断裂之后能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除。
按照本实用新型的另一设计方案，所述导引通道逐渐缩窄地设计，使得在超过螺钉的植入深度的阈值时通过螺钉在导引体上作用预设的力，以使导引体分裂为至少两个或者更多的部分并且能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除。以此方式，为了使导引体沿着额定断裂部位断裂所需的力只通过螺钉的旋入产生，因为导引通道的直径朝向椎骨体逐渐缩小。当螺钉到达一定深度即阈值时，力传递至规定的额定断裂部位。这可以例如通过以下方式实现，即在阈值区域内的导引通道的直径小于螺钉的头部或者小于螺钉当前超过阈值的其它区域。接着可以将断裂件简单地从螺钉或者椎骨体上移除。可以规定，当螺钉经过其路径的例如3/4或者2/3时导引体断裂。螺钉接着还可以继续旋拧之前确定数量的圈数。
作为对在旋拧螺钉之后导引罩“自动断裂”的备选，也可以规定，手术人员在导引罩的具有额定断裂部位的确定区域上施加预设的力，以使其断裂。为此也可以例如使用器械，例如小钳子或者杆。
按照本实用新型的另一设计方案，所述至少两个导引通道逐渐缩窄地设计，使得在超过螺钉的植入阈值时通过螺钉在导引体上作用预设的力，以使导引体分裂为至少两个或者更多的部分并且能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除，其中，导引体在通过全部现有的螺钉作用预设的力时才断裂。导引通道和其它功能如之前针对单独导引通道那样地确定，除了其在所有螺钉到达深度阈值时才断裂。以此方式确保了在移除导引体时所有螺钉已经旋入了足够远。
按照本实用新型的另一设计方案，所述导引通道具有显示到达所述阈值的止挡。以此方式，手术人员可以看到、听到或者感觉到导致导引罩断裂的深度阈值的准确位置。
按照另一设计方案，本实用新型附加地具有以下特征：
成像设备，所述成像设备布置用于测量脊柱段的三维图像，和
CAD建模设备，用于基于三维图像对导引罩进行建模，使得导引体的近身端表面能够按照钥匙-锁原理配合准确地放置在椎骨体和棘突上。相宜地附加规定以下特征：
输入设备，用于输入待使用的经椎弓根螺钉的数据，尤其是其长度、厚度和螺钉头的形状，并且其中，
CAD建模设备附加地设计用于基于螺钉的数据对导引罩、尤其是导引通道和额定断裂部位进行建模。
以此方式，用于制造导引罩的工作流程可以如下进行：首先借助成像设备、例如借助X射线成像术或者计算机X射线断层成像术或者磁共振成像术拍摄所关注的脊柱段的三维图像数据组。接着，根据图像数据规划螺钉的路径。在这之后，借助CAD建模设备根据图像数据组和规划的螺钉路径绘制导引罩的设计方案，使得导引罩的近身端表面按照钥匙-锁原理与待治疗的椎骨体和棘突适配，使得所述(或者多个)导引通道准确地形成螺钉的规划路径并且额定断裂部位在预设的力的作用下引起导引体的断裂。预设的力可以由经验值或者通过输入确定。此外，可以使用待应用的经椎弓根螺钉的数据，尤其是其长度、厚度和螺钉头的形状来这样构造导引通道，使得在超过螺钉的植入深度的阈值时通过螺钉在导引体上作用预设的力并且沿着额定断裂部位/线/平面实现断裂。导引通道或者其端部可以设计为，使得能够显示螺钉的旋入深度，例如借助止挡或者标度。所设计的导引体的制造可以在使用适当材料的情况下例如由3D打印机进行。所有这些用于制造导引体的步骤可以在实际操作的几天或者几周之前就已经在相应的医院或者由供应商进行。以此方式可以将用于固定螺钉的实际操作的时间和耗费最小化。
附图说明
以下根据示意性示出的实施例在附图中详细阐述本实用新型以及其它有利的设计方案，但本实用新型并不由此局限于这些实施例。在附图中：
图1示出典型的椎骨体的视图；
图2示出按照本实用新型的导引罩的侧视图；
图3示出另一按照本实用新型的导引罩的俯视图；并且
图4示出用于借助按照本实用新型的导引罩固定经椎弓根螺钉的操作的典型工作流程。
具体实施方式
在图2中示出剖切按照本实用新型的导引罩8得到的剖面，所述导引罩具有远身端表面9、近身端表面10和导引通道11。近身端表面10是放置在患者的脊柱段上的一侧。近身端表面10在此设计为，使得其可以按照钥匙-锁原理配合准确地放置在患者的椎骨体和棘突和脊柱段的可能存在的其它特征上，也就是近身端表面10尤其与脊柱段的阴性轮廓相应。以此方式，导引罩在放置之后不会再滑脱。在此利用了这个事实，即椎骨体的结构是刚性的、(相对于周/月的时间间隔)相对不会随时间改变的并且是针对每个人不同的。导引罩由此是高度精确的并且针对患者单独制作并且不会发生混淆。导引罩的尺寸还与相应需求适配，也就是例如其是否在一个椎骨体上延伸或者覆盖更小或者更大的区域(例如两个、三个或者四个椎骨体)。
导引罩8还具有导引通道11，所述导引通道准确地这样定向，使得经椎弓根螺钉可以在规定位置沿着规定的路径旋入椎骨体中，例如旋入关节突的根部。此外，导引通道11逐渐缩窄并且具有多个额定断裂部位，它们在附图中根据示例性的额定断裂线12表示。在此，导引罩可以设计为，使得一旦螺钉的螺钉头旋拧到导引通道11内部的额定断裂部位的区域中，就将预设的力施加在额定断裂部位上，由此使导引罩例如沿着规定的额定断裂线12或者(没有画出的)额定断裂平面断裂。例如可以规定，一旦螺钉旋拧了规定路径的四分之三，就施加预设的力。接着可以移除导引罩的断裂件并且螺钉旋拧剩余路径。也可以为了控制深度在导引通道中设置止挡(没有画出)或者标度。
在图3中示出导引罩的远身端表面9的视图，可以看到导引通道11，并且显示了额定断裂线12的其它例子。额定断裂线12从导引通道11中的额定断裂部位出发并且例如特别好地适用于将导引罩的断裂部分从螺钉上移除。额定断裂线12也可以是例如垂直于附图平面的额定断裂平面。额定断裂部位或者说额定断裂线或者平面可以通过导引体的材料的相应特性或者设计产生。因此例如可以使用凹处、孔、大量并排的孔或者特别容易断裂的材料。导引罩应尽可能地不会碎。
也可以在导引罩中设置多个导引通道，例如两个导引通道，因此螺钉可以分别旋拧到关节突的两个根部中的每一个中。在此，额定断裂部位可以设计为，使得在两个螺钉均相应地旋入时才作用预设的力，并且导引罩随即才断裂。
除了导引罩的“自动断裂”，也可以设置这样的额定断裂部位，它们通过从外部、也就是例如由手术人员手动或者通过器械施加的预设力使导引罩断裂。在此，额定断裂部位例如可以布置在导引罩的远身端表面上并且额定断裂线或者平面延伸经过导引罩。如果手术人员在至少部分旋入之后将器械(例如小钳子或者杆)放置在额定断裂部位上并且施加预设的力，则导引罩断裂并且可以被移除。
在图4中描述了用于制造和使用按照本实用新型的导引罩的工作流程，所述导引罩用于将经椎弓根螺钉置入患者的脊柱段中。工作流程提供了对于患者特别小心(较少的X射线剂量、降低的手术时间、降低的损伤风险)、在耗费方面降低很多、特别节省并且特别精确和稳定的用于设置经椎弓根螺钉的方法。
在第一步骤20中，借助配属的成像设备拍摄所关注的患者脊柱段的三维图像数据组。成像设备在此例如可以由X射线成像系统或者计算机X射线断层成像系统或者磁共振成像系统构成。在手术之前拍摄图像数据组，在需要时也可以在几周之前拍摄，并且可以例如在进行螺钉植入的医院或者在其它作业中拍摄。
在第二步骤21中，根据所关注的脊柱段的图像数据规划经椎弓根螺钉的路径。这也可以在手术之前进行并且因此不会占用手术室中的时间。
在第三步骤22中，例如通过CAD建模设备根据例如图像数据组和规划的螺钉路径的现有的和/或待输入的信息25绘制导引罩的形状和设计方案。所述步骤这样进行，使得导引罩的近身端表面按照钥匙-锁原理与待治疗的椎骨体和棘突适配，使得所述(或者多个)导引通道准确地形成螺钉的规划路径并且存在至少一个在预设力的作用下引起导引体的断裂的额定断裂部位或者说额定断裂线或者平面。预设的力可以由经验值或者通过输入、例如通过规划的手术人员确定。此外，可以使用待应用的经椎弓根螺钉的数据，尤其是其长度、厚度和螺钉头的形状来这样构造导引通道，使得在超过螺钉的植入深度的阈值时通过螺钉在导引体上作用预设的力并且沿着额定断裂部位实现断裂。导引通道可以例如逐渐缩窄地设计。导引通道或者其端部可以设计为，使得能够显示螺钉的旋入深度，例如借助止挡或者标度。
在第四步骤23中，导引罩按其规划相应地被制造，例如借助3D打印机，其中，例如使用塑料材料。所述步骤同样可以在手术操作之前在医院中或者由供应商进行。导引罩应尽可能无菌地包装。
因为迄今的四个步骤在时间上可以在手术之前进行并且在需要时也可以在操作手术的医院之外进行，所以医院在此可以节省大量的时间和资金，所需的昂贵设备和手术中的时间和空间大量减少。X射线剂量可以保持最小，因为只需要所述拍摄并且在手术中不需要X射线检查，同样可以将患者的麻醉最小化。
在第五步骤24中，在医院的手术室中进行用于放置经椎弓根螺钉的真正操作。患者俯卧、被麻醉并且将相应的脊柱段暴露出来。将所制造的导引罩放置在脊柱段上。因为导引罩只与规定的患者和规定的脊柱段适配，所以不会混淆。螺钉可以被立即高精确度地设置。当螺钉头旋入相应远的距离时，也就是例如路径的3/4时，螺钉头在额定断裂部位上施加预设的力并且导引罩沿着额定断裂线或者平面断裂。备选地，手术人员将器械放置在额定断裂部位上并且施加预设的力。接着将导引罩的部分小心地移除并且螺钉旋入剩余路径，例如最后的四分之一路径或者确定数量的圈数。这可以通过自定心效应简单并且无危险地进行。
借助导引罩和工作流程能够以最大的精确度植入螺钉，因为(a)导引罩和由此螺钉的导引件直接放置在刚性的椎骨体上，(b)不需要补偿患者的运动，(c)可以使用最高质量的3D图像数据并且(d)没有时间压力地进行路径规划(离线)并且因此在需要时可以进行检验和校正。
本实用新型能够通过以下方式简单地总结为：为了实现用于患者的可靠和无损失的改进的用于置入经椎弓根螺钉的可能性，规定一种用于将经椎弓根螺钉植入脊柱段中的导引罩，其中，脊柱段具有椎骨体，所述椎骨体具有棘突、椎板和带相应根部的关节突，所述导引罩包括：具有远身端表面和近身端表面的导引体，所述近身端表面与远身端表面相对置并且适用于指向脊柱段，并且包括导引通道，所述导引通道具有在远身端表面上的入口并且布置为，使得其起到用于植入经椎弓根螺钉的导引件的作用，其中，
·导引体的近身端表面设计为，使得其能够按照钥匙-锁原理配合准确地放置在椎骨体和棘突上，并且
·导引体具有至少一个额定断裂部位，导引体沿着所述额定断裂部位在预设的力的作用下断裂，以使导引体能够从至少部分插入的螺钉和脊柱段上移除。

Claims (12)

1.一种用于将经椎弓根螺钉(7)植入脊柱段中的导引罩(8)，其中，脊柱段具有椎骨体(1)，所述椎骨体具有棘突(2)、椎板(3)和带相应根部(4)的关节突(6)，所述导引罩(8)包括：
具有远身端表面(9)和近身端表面(10)的导引体，所述近身端表面与远身端表面相对置并且适用于指向脊柱段，和
导引通道(11)，所述导引通道具有在远身端表面上的入口并且布置为，使得其起到用于植入经椎弓根螺钉(7)的导引件的作用，其中，
·导引体的近身端表面(10)设计为，使得其能够按照钥匙-锁原理配合准确地放置在椎骨体(1)和棘突(2)上，并且
·导引体具有至少一个额定断裂部位(12)，导引体沿着所述额定断裂部位在预设的力的作用下断裂，以使导引体能够从至少部分插入的螺钉(7)和脊柱段上移除。
2.按权利要求1所述的导引罩(8)，其特征在于，所述近身端表面(10)与脊柱段的阴性轮廓相应。
3.按权利要求1或2所述的导引罩(8)，其特征在于，所述导引罩(8)设计用于植入至少两个螺钉(7)，并且导引体具有至少两个导引通道(11)，并且导引体在沿着至少一个额定断裂部位(12)断裂之后能够从至少部分插入的所述至少两个螺钉(7)和脊柱段上移除。
4.按权利要求1或2所述的导引罩(8)，其特征在于，所述导引通道(11)逐渐缩窄地设计，使得在超过螺钉(7)的植入深度的阈值时通过螺钉(7)在导引体上作用预设的力，以使导引体分裂为至少两个或者更多的部分并且能够从至少部分插入的螺钉(7)和脊柱段上移除。
5.按权利要求3所述的导引罩(8)，其特征在于，所述至少两个导引通道(11)逐渐缩窄地设计，使得在超过螺钉(7)的植入深度的阈值时通过所述至少两个螺钉在导引体上作用预设的力，以使导引体分裂为至少两个或者更多的部分并且能够从至少部分插入的所述至少两个螺钉(7)和脊柱段上移除，其中，导引体在通过全部现有的螺钉(7)作用预设的力时才断裂。
6.按权利要求3所述的导引罩(8)，其特征在于，所述导引通道(11)具有显示到达深度阈值的止挡。
7.按权利要求1或2所述的导引罩(8)，其特征在于，所述导引体具有至少两个额定断裂部位(12)，所述导引体沿着所述至少两个额定断裂部位在预设的力的作用下断裂为至少三个部分。
8.按权利要求1所述的导引罩(8)，其特征在于，附加地具有以下特征：
成像设备，所述成像设备布置用于测量脊柱段的三维图像，
和CAD建模设备，用于基于三维图像对导引罩(8)进行建模，使得导引体的近身端表面(10)能够按照钥匙-锁原理配合准确地放置在椎骨体(1)和棘突(2)上。
9.按权利要求8所述的导引罩(8)，其特征在于，所述成像设备布置用于能够借助X射线成像术或者计算机X射线断层成像术或者磁共振成像术拍摄三维图像。
10.按权利要求8或9所述的导引罩(8)，其特征在于，附加地具有以下特征：
输入设备，用于输入待使用的经椎弓根螺钉(7)的数据，并且其中，
CAD建模设备附加地设计用于基于螺钉(7)的数据对导引罩(8)进行建模。
11.按权利要求8或9所述的导引罩(8)，其特征在于，附加地具有以下特征：
输入设备，用于输入待使用的经椎弓根螺钉(7)的数据，并且其中，
CAD建模设备附加地设计用于基于螺钉(7)的数据对导引通道(11)和额定断裂部位(12)进行建模。
12.按权利要求10所述的导引罩(8)，其特征在于，所述数据是螺钉(7)的长度、厚度和螺钉头的形状。
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