KR101149094B1 - 척추경 나사 설치를 개량하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

선택된 척추 영역 내에서 척추경들 내에 나사의 크기와 배치를 결정하기 위한 방법으로서, 컴퓨터를 사용하여 선택된 척추 영역 내의 척추뼈의 진정 3차원 영상을 생성하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 선택된 피질벽 두께로 3차원 영상에서 척추를 제거하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 각각의 척추경 내에서 가장 좁은 단면(협부)을 결정하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 협부의 중심에서 시작하여 반대되는 방향으로 연장함으로써 척추경의 벽에 접촉하지 않고 척추경 내에 동심원적으로 배치되며, 척추골 몸통 내의 전방의 내부 피질벽으로부터 미리 정해진 간격에서 끝나고, 반대되는 방향으로 외측을 향하여 연장되어 후방의 척추경 피질에 침투하는 직선을 생성하는 단계; 컴퓨터를 사용하여 직선을 협부의 단면보다 작은 단면 크기에 이르기까지 동심원적으로 그리고 방사 방향으로 확장하여, 직선의 어떤 부분이 후방 척추경 피질을 예외로 하고 속이 제거된 척추골 몸통의 내부 피질벽에 접촉할 때에 성장을 멈추는 원통으로 확장하는 단계; 및 컴퓨터를 사용하여 각각의 척추경에 대하여 생성된 원통의 이상적인 척추경 나사 지름, 길이 및 직교절선을 계산하는 단계를 포함한다.

Description

척추경 나사 설치를 개량하기 위한 방법{Method for improving pedicle screw placement}

본 출원은 2004년 2월 20일에 출원된 미국 가명세서 출원 제60/545,903호의 우선 이익을 주장한다.

본 발명은 척추경 나사의 정확한 크기 결정과 배치를 위해 컴퓨터화된 또는 자동화된 방법에 관한 것이다.

사람의 척추 내에 스크류를 배치하는 것은 다수의 척추 수술을 수행하기 위해 고려해야 하는 통상적인 외과적 조치이다. 나사들은 통상적으로 요추(lumbar spine) 또는 천수(sacral spine)의 각각의 척추 내에 배치된다. 다른 방식의 고정법보다 우월한 생체역학적 장점을 얻을 수 있으므로, 의사들은 척추경 나사가 배치되는 척추의 영역을 확장해가고 있다. 그러나 척추 가까이에는 수많은 치명적인 구조들과 기관들, 외과적으로 발생한 상처들에 특별히 아주 낮은 내성을 가지므로 궁극적으로는 심각한 유병률 및/또는 사망률을 초래할 수도 있는 경추 및 흉추 영역들이 있다. 이와 같은 이유로 인해 척추경의 배치에 관한 연구의 초점의 대다수는 뼈 환경(골내 환경)에서 나사를 유지시키는 정확도를 개선하는 데 집중된다.

의사들이 나사를 정확하게 배치할 수 있도록 보조하기 위하여 더욱 사용자 편의적으로 되어가는 영상 안내 시스템들이 진화되어 가고 있다. 척추경 나사를 인간의 척추에 배치하는 데 중요한 변수들로는 직경, 길이, 직교절선과, 나사의 실제 배치가 있다. 현재까지 많은 영상 안내 시스템들이 나사를 배치하는 의사의 수작업 효율을 개선하기 위해 이들 변수들을 수동으로 결정하는 것을 고려한다. 현재까지 척추경 나사들을 정확하게 배치하기 위한 이상적인 척추경 나사의 직경과, 길이와, 직교절선을 자동적으로 결정하는 어떤 시스템도 존재하지 않는다. 본 발명은 이와 같은 능력, 즉 컴퓨터에 의해 제어되는 비행 능력을 갖는 비행기를 날리는 조종사와 유사한 능력을 제공한다.

2004년 12월에 공개된 미국 특허출원공개 공보 US2004/0240715 A1호는 척추 수술에서 척추경 나사의 배치를 결정하기 위한 방법들과 컴퓨터 시스템들에 관련된 것이다. 이 공보는 최적의 나사 직교절선을 결정하기 위해서는 최소한의 척추경 직경이 먼저 정해진 후, 각각의 척추경에 대한 최적의 직교절선을 위해 최대의 나사 지름과 길이가 정해지는 방법을 개시한다. 선형 최소 제곱근법(linear least squares solution)에 의해 데이터에 맞는 최적의 직교절선을 결정하기 위해 2차원의 횡단 절단 데이터가 쌓여 3차원의 데이터 지점들을 형성한다. 선형 최소 제곱근법은 전체에 걸쳐 최소의 횡단면 척추경 폭을 통과하여야 한다. 이와 같은 방법의 단점은 특별히 비뚤어진 척추 모형에 대해서는 편심된 직교절선의 결정을 허용해야 한다는 것이다. 이와 같은 모형은 비뚤어진 결과 나사의 결정에 대한 최대 직경과 길이가 더 작아, 그로 인해 생체역학적으로 열등한 구조가 된다. 이와 대조적으로, 본 발명의 신규하고 개량된 방법은, 가장 작은 단면 영역(협부)의 중심점을 사용하고 컴퓨터에 의해 협부에 외접하는 영역에 대한 법선을 반대되는 방향으로 연장시킴으로써 언제나 직교절선을 척추경을 통과하여 동심원적으로 배치한다. 이에 대해서는 더욱 상세하게 후술한다. 본 발명의 신규하고 개량된 방법들은 뼈에 배치하기 위한 최대 나사 직경과 길이를 결정하는 것을 고려한다.

본 발명은 최대 허용 척추경 나사 지름과 길이를 제공하는 표와, 직교절선에 대한 요약 데이터를 형성하기 위해 3차원 영상들과 컴퓨터 또는 유사한 장치들을 이용한다. 그리고 각각의 척추경들에 대한 데이터를 나타내는 개략도를 형성한다. 다음과 같은 방법들 가운데 하나를 사용함으로써 실제 뼈에 척추경 나사를 배치하기 위해 수치적 데이터들이 의사에 의해 이용될 수 있다. 1) 의사들이 선호하는 방법에 의한 수조작의 나사 배치, 2) 수술 중의 형광투시와 결합된 척추경 저부 원주 윤곽 방법, 3) 자동화된 나사 배치 또는 4) 상업적으로 이용할 수 있는 기록 소프트웨어(예를 들어, 컴퓨터 단층촬영방법(tomography)/형광투시법(fluoroscopy) 등).

또한 본 발명은, 전방 피질로부터의 동일한 시작점에서 시작하지만 접선방향으로 편향되는 직교 절선에 기초하여 의사의 선호하는 소정 거리 또는 각도를 의사가 강하게 원하는 경우, 뼈의 외측에 또는 척추경 외측에 척추경 나사를 배치하는 것을 허용한다.

또한 본 발명은, 경피적 척추성형술(vertebroplasty), 척추후만 성형술(kyphoplasty) 또는 척추골 몸통 생검 등을 시행하는 동안, 척추경 통과 접근법(transpedicular approach) 또는 척추경 주변 접근법(peripedicular approach)을 통하여 어떤 척추골 몸통(vertebral body)에 대한 안전하고도 신뢰성있는 접근을 용이하게 한다.

나아가 본 발명은 척추에 걸쳐 작거나 또는 큰 직경, 또는 특별주문 크기의 척추경 나사를 위한 신규한 조사 공구를 형성한다.

본 발명의 하나의 방법은 일반적으로 이하의 단계들을 포함한다.

1. 관심있는 척추 영역의 컴퓨터 단층촬영(computed tomography scan, CT), 자기 공명 영상(magnetic resonance image, MRI), 컴퓨터 단층이 가능한 형광투시법 또는 유사한 2차원 영상의 그림을 먼저 얻을 수 있다.

2. 척추뼈의 진정 3차원 컴퓨터 영상이 CT, MRI 또는 다른 연구법 또는 다른 적절한 방식에 의해 생성된다.

3. 그 후에 컴퓨터에 의해 생성된 3차원의 개개의 척추는, 컴퓨터 또는 다른 장치에 의해, 예를 들어 척추골 몸통 내에 또는 척추경 벽에 남는 피질벽 두께와 같이 의사가 원하는 사양에 따라, 달걀껍질 모양의 척추경 통과 척추체 제거술과 유사하게 제거된다.

4. 그리고 컴퓨터는 의사가 선호하는 척추경 피질벽 직경에 기초하여 주어지는 척추경 내에서 최소 직경 또는 최소 단면적 영역(협부)을 결정함으로써 배치될 나사의 최대 허용가능한 직경을 자동적으로 결정한다.

5. 그리고 컴퓨터는 협부의 중심에서 이상적인 직교절선을 결정하며 반대 방향, 예를 들어 협부의 평면에 수직한 방향으로 연장함으로써 나머지의 전자화된 피질 또는 밝게 표시된 피질에 닿지 않고 가능한 동심원적으로 척추경 내에 배치되는 직선을 시작함으로써 연장되는 원통을 생성한다. 이 직선은 등쪽 척추경 또는 후방의 척추경 피질을 관통하도록 허용됨으로써 환자의 피부를 지나 원하는 길이에까지 연장될 수 있다. 직선은 척추골 몸통 내에서 미리 구획된 전방의 내부 피질벽으로부터 의사가 미리 정한 거리 내에서 끝나므로 직선은 척추골 몸통을 관통할 수 없다.

6. 그리고 컴퓨터는 직선을 방사 방향을 향해 동심원적으로 만들어 의사가 선호하는 척추경 피질벽 두께에 기초한 가장 좁게 형성된 척추경 직경을 초과하지 않는 최종적인 최대 직경에 이르게 한다. 이 동심원적인 구조는 눈에 보이는 원통으로 성장하며, 원통의 외측 면의 어느 지점이 전자화된 또는 밝게 표시된 내부 피질벽에 접촉할 때에 성장이 멈춘다. 그러나 이 규칙은 협부에서 발생하여 외부로 나가는 직교절선에 인접한 후방의 피질에 적용되지 않는다.

7. 그리고 컴퓨터는 미리 정해진 전방의 내부 피질에서 시작하여 등쪽/후방 피질과의 교차점에 이르는 원통의 길이를 측정함으로써 나사의 길이를 결정한다. 이하에서 설명되는 자동화된 방법들의 어느 하나에 의해 나사들의 배치를 용이하게 하기 위해, 원통은 등쪽/후방 피질과의 교차점을 넘어 연장될 수 있다.

8. 그리고 컴퓨터는 각각의 개별 척추경을 위한 이상적인 척추경 나사 직경과, 길이와, 직교절선을 표시하는 데이터 요약표와 척추경의 이상화된 개략도를 제공한다.

9. 그리고 표로 만들어진 데이터는 최대의 척추경 나사 직경과 길이에 기초한 척추경 나사들을 사용하는 실행 가능성을 결정하는 데 이용되며, 후술하는 방법들의 어느 하나와 같이 의사들이 선호하는 방법에 의해 나사들을 배치하기 위해 이용된다.

도 1a 및 도 1b는 각각 관심있는 척추 영역의 척추뼈의 측면 및 후면의 3차원 컴퓨터 영상들로서, CT, MRI 또는 다른 연구들에 의해 만들어진 것이다.

도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 척추 영역으로부터 수작업의 달걀껍질 모양의 척추체 제거술이 진행되는 각각의 척추골의 3차원 컴퓨터 영상들을 도시한다.

도 3은 척추경 내에서 가장 좁은 직경 또는 단면 영역(협부)을 도시하는 속이 제거된 각각의 척추골의 컴퓨터 영상이다.

도 4는 협부의 중심을 관통하며 후방의 척추경을 통과하여 반대방향을 향하여 전방의 내부 피질로 연장되는 직선의 생성을 나타내는, 속이 제거된 척추골의 컴퓨터 영상이다.

도 5는 방사 방향을 향하여 동심원적인 협부의 중심을 관통하여 연장되는 직선을 만들어 원통을 형성하는 것을 도시하는 개략도이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 대칭적이며 비정형적인 형상을 갖는 속이 제거된 각각의 척추골의 개략도이다.

도 7a 및 도 7b는 직선 척추경과 만곡된 척추경의 협부를 각각 도시하는 개략도들이다.

도 8은 척추경 나사의 길이를 결정하기 위한 원통의 길이를 도시하는 속이 제거된 척추골의 개략도이다.

도 9는 척추경 나사를 설치하기 위해 의사에 의해 꼬리표가 붙은 각각의 척추골의 개략적인 측면 입면도이다.

도 10a는 척추경 나사의 최대 직경과 길이, 시상면과 횡단면에 대한 척추경 나사의 직교절선 각도의 데이터의 컴퓨터에 의해 생성된 요약표이다.

도 10b는 도 10a의 시상면과 직교절선 각도들의 성질을 나타내는 척추골의 개략적인 측면도이다.

도 10c는 도 10a의 횡단면과 직교절선 각도들의 성질을 나타내는 척추골의 개략적인 평면도이다.

도 10d는 도 10a의 관상면과 직교절선 각도들의 성질을 나타내는 척추골의 개략적인 평면도이다.

도 11은 관상의 직교절선을 나타내는 AP 평면에서 도 10a의 데이터 요약표에서 식별된 이상적인 척추경 나사의 배치들에 대한 컴퓨터에 의해 생성된 개략적인 도면이다.

도 12는 도 10a의 요약표의 데이터에 대응되는 최대 가용 나사 크기 변수들의 표와, 척추경 저부 원주 윤곽들(관상면들)과 척추경 간격 지점들(A-B)이다.

도 13은 도 12의 표에 의해 식별된 나사 배치들의 컴퓨터에 의해 생성된 개략적인 도면이다.

도 14a는 협부와 척추경 저부의 원주를 도시하는 척추골의 개략적인 측면 입 면도이다.

도 14b는 척추경 저부의 원주를 관통하여 연장되는 컴퓨터에 의해 생성된 척추경 원통을 횡단면과 관상면에서 도시하는 척추골의 개략적인 투시도이다.

도 14c, 14d와 14e는 협부와 각각의 척추골에서의 척추경 저부 원주 사이의 관계를 나타내는 요추, 등뼈, 목뼈의 각각 영역에서의 척추골의 투시도이다.

도 14f와 14g는 척추골 내에 척추경 안내 구멍을 생성시키기 위한 송곳의 배치를 도시하는 척추골의 개략적인 후방 입면도이다.

도 14h는 수조작으로 결정되어 척추경 저부 원주의 중심을 관통하여 연장되는 척추경 나사 안내선을 갖는 척추골의 개략적이며 정렬된 투시 입면도와 후방 입면도를 도시한다.

도 15a, 15c 및 15e는 척추경 저부 원주를 관통하여 연장되는 컴퓨터에 의해 생성된 척추경 나사 원통을 다른 각도들에서 본 척추골의 개략적인 후방 입면도들을 도시한다.

도 15b, 15d 및 15f는 도 15a, 15c 및 15e의 각각에 도시된 척추골의 개략적인 측면 입면도들을 도시한다.

도 16은 척추경 형태와, 협부와, 수술 중의 각각의 척추골들의 AP 형광투시 영상들과 관련된 척추경 안내공 입구 지점들의 결정을 나타내는 척추경들 T1, T2, T4 및 T5를 관통하는 CT 횡단면 도면들을 도시한다.

도 17a 및 17b는 본 발명의 조정 가능한 송곳의 다른 변형예들의 측면 입면도들이다.

도 18a는 각각의 척추골 및 척추경 저부의 원주들의 수술 중의 AP 형광투시 영상의 개략적인 도면이다.

도 18b는 컴퓨터에 의해 배치된 척추경 원통들과 척추경 저부 원주를 갖는 컴퓨터에 의해 생성된 척추골의 3차원 영상들의 개략도이다.

도 18c는 도 18a 및 18b에 기록된 영상들의 개략도이다.

도 19a는 본 발명에 따라 제작된 이중링 척추경 나사 정렬 장치의 개략적인 측면 입면도이다.

도 19b는 도 19a에 도시된 장치의 전방 입면도이다.

도 20은 변형된 이중링 척추경 나사 정렬 장치의 전방 입면도이다.

도 21a 및 도 21b는 도 19a 및 19b에 도시된 이중링 정렬 장치를 위한 천공 캐뉼러 부재의 제1 구체예의 단부의 측면 및 전방 입면도들이다.

도 22a 및 도 22b는 도 19a 및 19b에 도시된 이중링 정렬 장치를 위한 천공 캐뉼러 부재의 제2 구체예의 단부의 측면 및 전방 입면도들이다.

도 23a는 도 19a 및 19b의 이중링 정렬 장치와 함께 사용되기 위한 슬롯이 형성된 외측 캐뉼러의 사시도이다.

도 23b는 도 23a에 도시된 내측에 배치되는 정렬링을 구비하는 슬롯이 형성된 캐뉼러의 전방 입면도이다.

도 24는 중심에 위치한 또는 이상적인 직교절선 내에서의 다른 척추경 나사 직교절선들과, 골외의 직교절선 또는 중심에 위치한 직교절선으로부터 접선방향으로 편심된 임시의 척추경 주변을 통과하는 직교절선을 도시하는, 속이 제거된 척추 골의 개략도이다.

도 25는 본 발명의 방법에 따라 척추경 나사를 설치하는 것을 도시하는 척추골의 개략적인 평면도이다.

본 발명에 따라 척추경 나사의 크기와 배치를 결정하는 방법들이 이하에서 더욱 상세히 기술된다.

단계 1

관심있는 척추 영역에서의 컴퓨터 단층촬영(computed tomography scan; CT), 자기 공명 영상(MRI), 단층 가능한 형광투시법 또는 유사한 2차원 영상의 그림이 먼저 얻어진다. 정확도와 상세성을 증대시키기 위해서는 얇은 단면이 바람직하다.

단계 2

척추뼈의 진정 3차원의 컴퓨터 영상이 CT, MRI 또는 다른 연구들이나 다른 적절한 방식에 의해 도 1a 및 도 1b에 도시된 것처럼 만들어진다.

단계 3

그 후에 도 2에 도시된 것과 같은, 3차원의 각각의 척추골은, 달걀껍질 모양의 척추경 통과 척추체 제거술과 유사하게, 의사가 원하는 사양에 따라(즉 척추골 몸통 피질 또는 피질벽들에 남아 있는 피질벽의 두께) 컴퓨터에 의해 속이 제거된다. 이와 같은 사양들은 비대칭의 두께들, 예를 들어 전방의 척추골 몸통 피질이 5 mm 의 두께가 될 수 있고, 측방 척추골 몸통벽이 7 mm 의 두께가 될 수 있고, 척추경 벽들이 겨우 1 mm 의 두께가 될 수 있는, 또는 그와 유사한 것을 고려한다. 각 각의 척추골은 속이 빈 또는 속이 제거된 구조로 형상화될 수 있으며, 그 결과 남는 척추골 몸통은 적절한 방식에 의해 그 벽부를 따라 전자화(electrified)되거나 밝게 표시된다.

단계 4

그리고 컴퓨터는 도 3에 도시된 바와 같이 의사가 선호하는 척추경 피질벽의 직경에 기초한 어떤 척추경 내에서 가장 좁은 직경 또는 횡단면 영역(협부) X를 결정함으로써 배치될 나사의 허용 가능한 최대 직경을 자동적으로 결정한다.

단계 5

그리고 컴퓨터는 이상적인 축/직교절선을 결정하는 도 4에 도시된 직선(10)으로서 협부의 중심에서 시작하여 반대되는 방향으로, 예를 들어 척추경의 협부의 평면에 수직한 방향으로 연장됨으로써 협부의 중심이 지렛대가 되어 나머지 피질과 접촉하지 않으며 가능한 한 척추경 내에 동심원적으로 배치되는 연장된 원통을 형성한다. 이 직선은 등쪽 또는 후방의 척추경 피질을 관통함으로써 환자의 피부를 지나 약간의 원하는 길이에까지 연장될 수 있도록 허용된다. 직선은 의사에 의해 선택된 미리 정해진 후방의 내부 피질벽으로부터 미리 정해진 간격(약 5 mm) 내에 이르는 범위에서 척추골 몸통 내에서 끝난다. 그리하여 직선은 후방의 외부 피질을 관통하지 않으며, 후술하는 바와 같이 나사 직경을 최대화한다.

단계 6

그리고 컴퓨터는 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 직선(10)을 방사 방향으로 향하여 동심원적으로 만든다. 직선의 최종적인 최대 직경은 의사가 선호하는 척추경 피질벽 두께에 기초하여 형성되는 가장 좁은 척추경 직경을 초과하지 않을 것이다. 이와 같은 동심원적인 형성은 궁극적으로는 눈에 보이는 원통(12)으로 성장하여, 원통의 외측면의 어떤 지점이 후방 척추경 피질벽은 예외로 하며 밝게 표시된 내부 피질벽과 접촉할 때 성장이 멈춘다. 형성된 원통은 중심에 동심원적으로 형성된 원통(12)에 비해 다른 색이나 무늬로 식별될 수 있는 시작 직선(10)을 갖는다. 후술하는 바와 같이 원통(12)은 후술하는 자동화된 방법들의 어느 하나에 따라 나사들을 배치하는 것을 용이하게 하기 위하여 등쪽 피질/후방 피질과의 교차점을 넘어서 연장될 수 있다.

단계 7

도 6b에 도시된 것과 같은 비정형적인 해부 형태를 갖는 척추경들이나 만곡된 척추경들(도 7b) 또는 유사한 기형을 갖는 척추경들에 대하여 허용된 최대의 직경은 사실상 최소 직경 방법에 의해 결정된 직경보다 작을 수도 있다. 이로 인해 피질 척추경 벽의 갈라짐이 방지된다.

단계 8

컴퓨터는 그 이후에 미리 정해진 후방의 내부 피질 근처의 도 8의 지점(D)에서 시작하여 등쪽 피질/후방 피질과의 교차점에까지 이르는 원통(12)의 길이를 측정함으로써 나사의 길이를 결정한다

단계 9

컴퓨터는 그 이후에 각각의 개별적인 척추경을 위한 이상적인 척추경 나사 직경과, 길이와, 직교절선(도 10b 및 10c에 도시된 것과 같이 기준면으로서 대응되 는 상위의 단부 플레이트(20)를 갖는 횡단면과 시상단면에 대하여 각도로 측정됨)을 나타내는 도 10a에 도시된 것과 같은 데이터 요약표를 제공한다. 개별적인 척추골은 의사로 하여금 도 9에 도시된 바와 같이 어떤 특정 척추골을 식별하게 함으로써 꼬리표가 붙여지며, 그 이후에 의사가 정확한 척추골 몸통의 꼬리표를 확인함으로써 컴퓨터가 나머지 척추골 몸통들에 자동적으로 꼬리표를 붙인다.

단계 10

이와 같이 표로 나타낸 데이터는 이 시점에서 도 12에 도시된 바와 같이 최대의 척추경 나사 지름과 길이에 기초하여 척추경 나사를 이용하는 실행 가능성을 결정하기 위해 이용될 수 있으며, 의사가 선호하는 방법에 의한 나사의 배치를 위해서도 이용될 수 있다. 또한 도 12는 A 에서 B 지점에 이르는 각각의 척추경 저부 원주 윤곽들(관상 직교절선)과 척추경의 각각의 길이들을 제공한다. 실제 이용되는 나사의 크기들은 상업적으로 이용할 수 있는 나사들에 대한 의사의 선택에 기초될 것이다. 일단 의사가 선택된 척추경 나사 시스템에서 이용 가능한 나사 크기의 범위를 제공한다면, 컴퓨터는 자동적으로 이 표를 결정하여 생성할 수 있고, 부수적으로는 도 13에 도시된 데이터에 의해 이상화된 개략적인 AP(관상), 측면 및 횡단면 도면들을 형성할 수 있다. 나아가 이와 같은 시스템은 의사에게 개별적인 척추골을 기초로 한 최대 허용 가능한 직경과는 다른 직경을 선택할 수 있는 부수적 능력을 제공하고, 이와 같은 부수적인 변형들을 요약 데이터와 도식들에 병합한다.

단계 11

의사는 그 이후에 의사의 선호하는 방법에 기초하여 척추경 나사를 배치하기 위해 이상화된 개략적인 도해와 요약 데이터를 이용할 수 있다.

단계 12a - 척추경 저부 원주 윤곽 방법 - 수동 결정

이 방법은 이상적인 척추경 나사 직교절선을 도 10d 및 도 11에 도시된 관상면에서 일치시키기 위하여 X선촬영 척추골 몸통의 해부적 경계표들을 이용한다. 구체적으로, 표준적인 앞뒤방향 X선 또는 형광투시 영상들에서 보이는 방사선 밀도 원형 선들은 척추경 저면 원주들과 일치한다. 척추경 저면 원주 B는 척추경 벽과 척추경 벽의 척추골 몸통에 대한 전이부의 사이의 피질 교차부로 형성된다. 이 척추경 저부 원주는 척추경 협부와 명확히 다르다. 그러나 어떤 경우에는 일체가 되어 동일하거나 도 14a 내지 14e에 도시된 바와 같은 각각의 척추에 겹쳐질 수 있다.

척추경 저부 원주 기술의 수동 이용을 위해서는, 먼저 척추경 협부 X를 관통하는 이상적인 직교절선이 도 14b에 도시된 것과 같은 척추경을 통과하는 횡단면의 대응되는 X선촬영 영상을 사용하여 수동으로 결정되어야 한다. 그 이후에 최대 직경 척추경 나사를 결정하기 위해서 척추경 협부(X)가 측정된다. 최대 척추경 나사 길이의 결정을 위하여 직교절선이 이용된다. 그리고 척추경 저부 원주(B)는 도 14b에 도시된 것과 같이 척추경 벽의 척추골 몸통으로의 천이부를 식별함으로써 결정된다. 최종적으로 후방 피질(A) 상의 시작점에서 척추경 저부 원주(B)와의 교차점에 이르는 길이(A-B)가 측정되어, 후술하는 길이가 가변되는 송곳과 같이 적절한 공구의 조정을 위해 사용된다. 지점 A와 지점 B는 도 14h에 도시된 바와 같이 척추경 저부 원주의 상측(머리쪽) 가장자리와 바닥(꼬리쪽) 가장자리로부터 저부 원주 에 대해 중심이 맞추어져야 한다. 그 이후에 지점 A가 척추경 저부 원주의 앞뒤방향 돌출에 대하여 위치하는 곳과 지점 B가 척추경 저부 원주 내에 위치하는 곳을 결정하기 위해 척추경 저부 원주의 이상적인 직교절선과 척추경 저부 원주가 병합된다. 이 척추경 저부 원주 윤곽은 각각의 척추골을 위한 앞뒤방향의 X선촬영 영상을 닮은 원형의 형상을 가질 것이다.

척추경 나사들의 수동 배치를 위하여, 각각의 척추골 몸통의 상위의 단부 플레이트를 형광투시 영상에 평행하게 정렬하기 위해 표준적인 형광투시 장치가 사용될 수 있다. 나아가, 그 상위 단부 플레이트가 대칭인 디스크 공간에 의해 형광투시적으로 형상화되었을 때, 그리고 형광투시 AP 영상 위에서 시각적으로 일치하는 척추경 저부 원주 윤곽들을 구비함으로써 척추골 몸통이 각각의 척추경으로부터 등거리에 있을 때, 척추골 몸통이 머리쪽의 척추골 몸통에 대해 중심이 맞추어진다. 이와 같은 중심 맞추기는, 선천성 기형, 종양, 골절과 같이 척추골 몸통마다 두 개의 척추경들 이외의 것이 있을 때 여전히 발생할 수 있다. 그 이후에 적절히 조정된 가변 길이의 송곳이나 다른 적절한 공구(T)가 대응되는 척추골 몸통의 후방 피질의 형광투시 영상 하에서 척추경 안내 시작 구멍 지점 A에 배치되고, 도 14f 및 14g에 도시된 바와 같이 지점 B에까지 전진한다. 이와 같은 배치는 형광투시적으로 확인되며 이상적인 직교절선과 일치하는 직선상에서의 두 개의 지점들(A, B)을 나타낸다. 공구(T)는 연장하기 위해 재조정될 수 있고, 척추골 몸통 내로 지점(D)까지 더욱 전진하거나 다른 척추경 탐침 송곳이나 유사한 공구로 교체된다. 그리고 척추경은 뼈속 통합성을 위해 조사되고, 탭핑 가공된 구멍과 적절한 직경과 길이의 척추경 나사가 척추골 몸통 내에서 척추경을 통과하며 배치된다.

단계 12a에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이 척추경 T1, T2, T4, T4를 관통하는 CT 횡단면은 척추경 형태와, 협부와, 각각의 척추골의 수술 중의 AP 형광투시 영상들과 관련 있는 척추경 안내 구멍의 입구 지점들의 수동 결정을 나타낸다. 척추경 나사 길이와, 직경과, 직교절선은 이미 결정되었다. 척추경 저부 원주 윤곽은 바닥 오른쪽 구석에 원으로 표시되었고, 척추경 안내 구멍 시작점으로 식별하기 위한 수술 중의 표시로 사용된다. 예를 들어 T1 및 T2의 척추경들을 위한 시작점 A는 각각 대략 2의 척추경 저부 원주들과 1.25 척추경 저부 원주들이다. (원내에서 점으로 표시되었다). T4 및 T5의 척추경 안내 구멍들은 각각 0.9 및 0.8 척추경 저부 원주들이다.

단계 12b - 척추경 저부 원주 윤곽 방법 - 반자동

이 방법은 컴퓨터에 의해 생성된 척추경 원통들이 동심원적으로 만들어진 이후에 지점들 A 및 B와 척추경 저부 원주 윤곽이 컴퓨터에 의해 정해지는 점을 제외하고는 단계 12a와 유사하다. 이 데이터는 도 12와 같이 요약된다. 또한 데이터는 상위의 단부 플레이트와 중간의 척추골 몸통에 대하여 각도로 측정된 시상, 횡단면 직교절선 각도들을 포함한다. 가변 길이의 송곳 또는 다른 공구는 예를 들어 도 12에 요약된 특정 척추경 길이 A-B와, 단계 12a에 기술된 표준적인 형광투시법에 의해 배치된 나사들에 맞추어 적절하게 조절될 수 있다.

단계 12c - 척추경 저부 원주 윤곽 방법 - 완전 자동

이 방법은 척추경 나사의 배치를 위해 현재의 기술을 확장하여 실시간 영상 과 복수 개의 척추골 몸통 형상화를 고려한다. 생성된 데이터는 척추경 저부 원주 윤곽들과 식별된 지점들(A, B)이 동적이어서 척추골 몸통이 중심이 맞추어지거나 상위의 단부 플레이트가 단계 12a 및 단계 12b에서와 같이 형광투시 영상에 평행하게 될 필요가 없는 점을 제외하고는 도 12와 동일하다. 형광투시적으로 촬영된 척추골 몸통들은 어떤 적절한 방법에 의해 컴퓨터에 의해 생성된 대응되는 척추경 원통들을 구비하며 컴퓨터에 의해 생성된 척추골 몸통들로 기록된다. 그리고 지점들 A 및 B는 도 15a, 15c 및 15e에 도시된 바와 같이 형상화되어, 도 12에서와 같이 갱신된 실시간 영상으로 표시된다. 가변 길이의 송곳 또는 다른 공구는 예를 들어 각각의 척추골에 대해 지점 A에서 시작하여 지점 B로 전진하기 위해 적절한 길이로 조정될 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면 조정 가능한 송곳 대신 조정이 불가능한 송곳과 같이 어떤 적절한 공구가 사용될 수 있음도 주목하여야 한다.

단계 13 - 조정 가능한 가변 길이 송곳

지점 A에서 지점 B에 이르는 간격(도 14b)인, 척추경 저부 원주와 교차하는 후방 피질이, 본 발명에 따라 제작된 조정 가능한 가변 길이의 송곳 상에서의 길이 A-B 를 설정하기 위해 이용된다. 이 송곳은 형광투시 화상 하에서 척추경 안내 구멍을 설정하기 위해 사용된다. 척추경 안내 구멍은 척추경 나사를 실제로 배치하기 위한 일련의 단계들에서 제1 단계를 형성한다. 척추경 안내 구멍은 컴퓨터에 의해 표시되는 식별된 시작 지점 A에서 시작되어, 일단 안내 구멍이 완전히 안착되면 지점 B로 전진된다.

도 17a를 참조하면, 송곳(100)은 방사선 불투과성의 송곳 부재(104)를 이동 가능하게 지지하는 개방 단부를 구비하는 방사선 투과성의 캐뉼러가 형성되는 하우징(102)을 구비한다. 송곳(100)은 길이 A-B에 대응되도록 길이를 가변시키기 위해 완전히 조정 가능하며, 도 14b와 다른 도면들에 도시된 어떤 간격 A-B보다도 송곳이 더 전진하는 것을 방지하도록 형성된다.

일단 간격 A-B가 X선촬영법적으로 확정되면, 의사는 지점 A로부터 지점 D에 이르는 어떤 길이, 도 14b의 최종 나사 길이로 송곳을 조정할 수 있다. 송곳(100)은 바람직하게는 나무망치 등으로 충격이 가해지는 것을 견딜 수 있는 구성으로 이루어지며 피부를 관통하여 이용되기에 충분할 정도로 좁은 직경으로 이루어진다. 깊이의 형상화를 유용하게 하기 위하여 송곳 부재(104)는 색으로 또는 다른 방법에 의해 5 mm 또는 6 mm와 같이 고정된 증가량으로 표시될 수 있다.

송곳(100)은 외측 단부에 타격을 위한 견고한 머리부(108)와, 송곳 부재(104)를 하우징(102)에 대해 원하는 위치에 고정하기 위한 잠금 나사 기구와 같은 적절한 잠금 기구(110)를 구비할 수 있다. 또한 송곳은 송곳 부재(104)의 위치나 길이를 표시하기 위한 창문(112)이나 다른 표시부를 구비할 수 있다. 도 14f 및 도 14g는 나사 안내 구멍을 형성하기 위해 척추경 내로 전진된 송곳을 도시한다.

도 17b는 캐뉼러가 형성되거나 또는 중공의 송곳 부재(304)와, 중앙 구멍(309)을 구비하는 헤드부(308)를 구비하는 개량된 조정 가능한 송곳(300)을 도시한다. 안내 와이어(311)는 헤드부를 관통하여 연장되며, 송곳 부재(304)를 관통하여 송곳 부재의 단부에까지 이를 수 있다. 안내 구멍이 송곳(300)에 의해 형성된 이후에, 안내 와이어(311)는 척추경 나사를 설치하기 위한 그 후의 단계들이 이루 어지는 동안에 안내 와이어의 위치 결정을 위해 안내 구멍에 위치된 상태로 남겨질 수 있다.

단계 14

수술 중의 척추경 나사의 자동화된 배치를 위해, 컴퓨터에 의해 자동화되어 길이와 직경과 직교절선을 형성하는 척추경 나사 원통들을 구비하는 진정 3차원 척추 모델이 이용될 수 있다. 부가적으로 수술 중의 영상의 기록을 용이하게 하기 위해 척추경 저부 원주 윤곽 데이터가 이용된다.

각각의 척추골을 기초로 한 3차원 모델을 정확하게 기록하기 위해 실시간의 수술 중의 형광투시가 사용된다. 이와 같은 형광투시 척추골 몸통 영상은 화면 상에 중심이 맞추어지고, 특정 척추골 몸통 식별자(예를 들어 T2, T3 등)를 위해 의사에 의해 식별된다. 대응되는 각각의 진정 3차원 척추뼈 모델은 도 18a, 18b 및 18c에 개략적으로 도시된 것과 같이 이 형광투시 영상에 기록된다. 이 과정은 외과적으로 노출된 척추에 대해 수행되거나 피부를 경유하여 수행될 수 있다.

기록은 내부 척추골 몸통의 뼈 표시부들을 이용함으로써 발생한다. 이들 표시부들은 척추골 몸통에 연결되는 척추경 피질 벽들의 합류부로부터 발생하는 형광투시 영상에서 보이는 척추경 저부 원주들이다. 상술한 바와 같이, 이들 척추경 저부 원주들은 형광투시 영상에 대한 척추골 몸통의 회전에 기초하여 형상과 정사각형 영역을 변경시킬 수 있는 원형 형상이나 타원형 형상을 형성한다.

그 이후에 수술 중의 형광투시 및 컴퓨터 척추에 의해 형성된 척추경 저부 원주 윤곽들이 기록된다. 윤곽들이 겹쳐지도록 하고 측정된 정사각형 영역들이 동 일하도록 하고, 척추경들 사이의 간격이 동일하게 되도록 함으로써 정확한 기록을 얻을 수 있다. 이와 같은 기록 방법은 환자의 뼈대에 고정되는 방사선 표시를 할 필요가 없게 만든다. 방사선 표시는 피부를 경유하여 수행되는 시술에 대해서는 특별히 불리함을 갖는다. 이와 같은 방법은 또한 하나의 척추골 몸통의 다른 척추골 몸통에 대한 자유로운 운동을 가능하게 한다. 이는 컴퓨터에 의해 생성된 모델의 유연성을 나타내는 것으로, 불안정한 척추에 있어서 특별히 편리하다. 의사는 나사의 배치를 계속하기 위해 수술 중의 척추경 저부의 원주들의 기록의 적절성을 확인한다. 이 방법은 수술 중의 형광투시 영상에 맞추기 위해 컴퓨터에 의해 생성된 모델의 확대나 또는 축소를 고려한다.

이제 컴퓨터에 의해 생성된 척추경 저부 원주와 척추경 원통을 포함하는 완전한 3차원 영상이 수술 중의 형광투시 영상 위에 겹쳐진다. 그리고 도 19a 및 19b에 도시된 바와 같이 컴퓨터 척추경 원통(200)이 후방의 피질을 관통하여 환자의 신체로부터 돌출되고, 두 개의 독립되고 동일선 상의 링들(202, 204)에 의해 차단된다. 링들은 환자의 침상이나 다른 지지부(미도시)에 고정된 적절한 지지 프레임(206) 상에 장착되며, 컴퓨터 원통 영상의 차단을 허용할 수 있는 크기로 이루어지며, 천공 캐뉼러를 배치할 수 있는 크기로 이루어진다. 제1 링(202)은 후방의 피질 영역(208) 또는 신체 바로 외측에서 컴퓨터 척추경 나사 원통을 차단한다. 그리고 제2 링(204)은 제1 링(202)으로부터 소정 간격 이격되어 컴퓨터 척추경 나사 원통을 차단한다. 두 개의 링들 사이의 간격이 커질수록 나사 배치의 정확도는 더 좋아진다. 링들(202, 204)에 의한 컴퓨터 척추경 실린더의 차단이 컴퓨터 척추경 원 통(200)에 대한 링들의 이동을 표시하는 컴퓨터 화면 상에 표시된다.

도 19c 및 19d는 링들(202, 204)을 관통하여 외과적으로 개방된 환경과 피부를 관통하는 환경에서 링들(202, 204)을 관통하여 척추골 몸통(VB)으로부터 돌출하는 컴퓨터에 의해 생성된 원통(200)과, 직선(21)을 각각 도시한다.

척추경 실린더들의 차단은 두 개의 단계들로 발생한다. 컴퓨터 척추경 원통들(200)은 둘러싸는 원통을 구비하는 중심 직선(210)으로 구성된다. 첫째로, 링들(202, 204)은 중심 직선(210)과 척추경 원통(200)의 모두에 대해 중심이 맞추어져야 한다. 둘째로, 링들이 척추골 몸통에 기록됨으로써 LED 장치들과 같은 컴퓨터 화면 상에서 링들의 이동이 추종될 수 있다. 셋째로, 링들은 내부 직경들이 컴퓨터에 의해 생성되는 척추경 실린더들(200)의 대응되는 직경에 맞추도록 제작된다. 다른 직경들을 갖는 다양한 이동 가능한 링들이 제공되어 의사가 요구하는 어떤 척추경 나사 시스템도 이용할 수 있도록 한다. 넷째로, 링들은 도 2에 도시된 것과 같이 컴퓨터에 의해 생성된 척추경 원통의 직경에 대응되는 직경의 일치가 가능하도록 가변되는 직경을 고려하는 적절한 방식으로 조정 가능하게 제작될 수 있다. 링(202)은 직경을 변화시키도록 회전될 수 있는 이동 가능하게 연결된 부분들(212)로 형성된다. 컴퓨터 척추경 원통을 갖는 링들의 기록은 컴퓨터 화면 상에 식별되고 확인된다.

두 개의 일치하는 링들(202, 204)은 이제 천공 캐뉼러(214, 도 21a, 21b)를 배치하기 위한 통로를 형성한다. 캐뉼러는 또한 환자의 침상이나 다른 지지부에 고정된 프레임(206)에 고정된다. 천공 캐뉼러(214)의 내부에는 단단한 캐뉼러 부 재(216, 도 21a, 21b)가 배치되거나, 복수 개의 좁고 이동 가능한 길이 방향의 금속 평행 핀들(220)을 내부에 구비하며 천공 배치를 위해 중심이 개방되는 특수한 내부 캐뉼러 부재(218, 도 22a, 22b)가 사용될 수 있다. 복수 개의 핀들(220)은 내부 캐뉼러 부재(218)가 평평하지 않은 면에서도 평평하게 놓이도록 한다. 이와 같은 특성은 천공 비트의 움직임을 방지하도록 후방의 피질 천공 영역에서 부가적인 안정성을 제공한다. 부가적으로 특수한 내부 캐뉼러 부재(218)는, 척추경 내에서의 천공의 형광투시 영상화를 허용할 수 있도록 복수 개의 평행 핀들이 후퇴되도록 한다. 의사에 의해 어떤 방법도 사용될 수 있다.

그 이후에 척추경은 미리 정해진 척추경 나사 길이를 초과하지 않는 소정의 미리 조정된 깊이로 천공된다. 척추경은 뼈의 통합성을 확보하기 위해 척추경 탐침에 의해 조사된다.

나사를 실제로 배치하기 위해서 슬롯이 형성된 특수한 외측 캐뉼러(도 23a, 23b)가 동일한 선상에 배치되며, 지지 프레임이 이동 가능하게 장착되는 서로 정렬된 두 개의 링들(202, 204) 위에 배치된다. 이와 같이 특수한 캐뉼러(230)는 또한지지 프레임이나 다른 고정 장치에 고정된다. 그리고 링들을 대략 90도(미도시됨) 회전시킴으로써 링들을 제거할 수 있고, 캐뉼러(230)로부터 링들을 빼낼 수 있다. 슬롯이 형성된 캐뉼러의 조정 가능한 내부 직경은 나사면이 형성된 어떠한 척추경 나사 직경과 가변적인 헤드 크기를 수용하기에 충분하다. 적절한 척추경 나사(미도시됨)는 나사를 유지하는 스크류 드라이버에 배치되며 슬롯이 형성된 캐뉼러 내에 배치되고, 그 이후에 각각의 척추경 내에 배치된다.

도 20에 도시된 변형된 조정 가능한 정렬된 링들을 위해서, 도 23a의 슬롯이 형성된 캐뉼러(230)가 사용될 수 있으며, 또는 선택적으로 링들(202, 204)이 위치에 유지되어 링들 내에 배치되며 링들을 관통하는 스크류 드라이버를 수용하기 위해 완전히 개방된 위치로 조정될 수 있다.

단계 15

수술 중의 형광투시 영상들을 수술 전의 환자의 척추의 3차원 영상들과 함께 수술 중에 기록하는 기능을 갖는 상업적으로 이용할 수 있는 소프트웨어 패키지가 현재 존재한다. 이와 같은 기능은 요약 수치 데이터와 이상적으로 도시된 도해들을 제공하기 위해 본 발명의 방법들과 통합될 수 있다. 도해들의 정보는 여기에서 설명되는 바와 같이 또는 의사가 선호하는 선택에 의해 실제 나사 배치를 위한 기초를 제공한다.

단계 16

척추경 나사 크기들이 너무 커서 이용할 수 있는 나사 크기나, 큰 척추경들 내에 계획된 편심 나사 배치나, 또는 해부적인 축에 대하여 앞서 계획된 직선 나사 배치를 수용할 수 없기 때문에, 나사들을 골외에 또는 임시로 척추경 주변을 통과하도록 배치하는 것을 선호하는 의사들을 위해서, 본 발명은 이와 같은 기능을 제공한다. 본 발명은 모든 이상화된 데이터를 수집함으로써 이 기능을 구현하고, 의사로 하여금 척추경 안내 구멍의 입구 배치를 이상적인 직교절선으로부터 접선방향으로 소정 간격에 편심시키도록 허용한다. 즉 후방의 나사 위치는 도 24에 도시된 바와 같이 컴퓨터 척추경 원통(12)이 형성되는 피봇 지점이다. 나아가 이와 같은 변경들은 이와 같은 변경들을 병합하는 새로운 이상화된 AP와, 측면 및 횡단면의 개략적인 도해들을 형성하기 위해 자동적으로 기록될 것이다. 이들 데이터는 척추경 저부 원주 방법이나, 자동화된 정렬 방법이나, 상업적으로 이용할 수 있는 CT/형광투시 기록 방법에 의해 나사를 배치하기 위해 사용될 수 있다. 척추경 저부 원주 방법을 위해서는, 송곳 또는 다른 공구의 적절한 길이를 고려하기 위해 새로운 안내 구멍의 길이들이 결정될 수 있다.

예시적인 구체예로서, 도 25는 스크류 드라이버(22) 또는 유사한 것에 의해 척추경 나사를 본 발명에 따른 협부(X)의 중심을 관통하여 설치하는 것을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 방법들의 많은 단계들이 컴퓨터에 의해 형성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 방볍에 따른 이들 단계들을 구현하기 위해 어떠한 적절한 장치들이나 기구들이 사용될 수도 있음을 주목하기 바란다.

본 발명은 현재 가장 실용적이며 바람직한 구체예라고 여겨지는 것과 관련지어 설명되었다. 본 발명은 개시된 구체예들에 한정되지 아니하며, 오히려 첨부된 청구범위들의 범위와 사상의 범주에 포함된 다양한 변형에들과 동등한 배치들을 포함하도록 의도된 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 척추경 나사의 정확한 크기 결정과 배치를 위해 컴퓨터화된 또는 자동화된 방법에 관한 것이다.

Claims (30)

1. 선택된 척추의 영역 내의 척추경들에서의 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법으로서,

   컴퓨터를 사용하여, 선택된 척추의 영역 내의 척추골(bony spine)의 진정 3차원 영상을 생성하는 단계;

   컴퓨터를 사용하여, 선택된 피질벽의 두께로 3차원 영상에서 척추를 제거함으로써, 나머지 척추골 몸통은 척추의 벽에 걸쳐 밝게 표시되면서 개개의 척추가 속이 제거된 구조로 시각화될 수 있게 하는 단계;

   컴퓨터를 사용하여, 선택된 척추경 피질벽의 두께에 기초하여 각각의 척추경 내에서 가장 좁은 직경 또는 협부를 결정하는 단계;

   컴퓨터를 사용하여, 협부의 중심에서 시작되어 반대 방향으로 연장됨으로써 척추경의 밝게 표시된 벽들에 닿지 않고 척추경 내에 동심원적으로 배치되며, 전방의 내측 피질벽으로부터 소정 거리의 척추골 몸통 내에서 종결되고, 반대 방향을 향하여 외측으로 연장되어 후방의 척추경 피질을 침투하는 직선을 생성하는 단계;

   컴퓨터를 사용하여, 선택된 척추경 피질벽 두께에 기초하여 협부의 직경을 초과하지 않는 직경으로 상기 직선을 동심원적으로 확대하고, 상기 직선이 원통으로 확장되도록 하여, 상기 직선의 어느 부분이라도 후방의 척추경 피질을 제외한 척추골 몸통의 밝게 표시된 내부 피질벽에 접촉될 때 확장되는 것을 멈추도록 하는 단계;

   컴퓨터를 사용하여, 전방의 내부 피질벽으로부터 이격된 실린더의 가장 내부의 단부로부터 실린더의 외측 단부가 후방 척추경 피질에 접촉하는 지점까지의 실린더의 길이를 결정하는 단계; 및

   컴퓨터를 사용하여, 각각의 척추경에 대하여 생성된 치수들과 직교절선들에 기초하여 이상적인 척추경 나사의 직경과, 길이와, 직교절선을 계산하는 단계를 포함하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   선택된 척추 영역의 2차원 영상들이 먼저 생성되고, 컴퓨터를 사용하여 3차원의 영상이 생성되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 2차원의 영상들은 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기 공명 영상(MRI), 형광투시 또는 유사한 영상 연구에 의해 생성되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 2차원 영상들은 더 훌륭한 정확성과 상세함을 위해 얇게 절단된 단면들인, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   협부의 중심은 생성된 직선을 위한 지렛점(fulcrum point)인, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   컴퓨터는 각각의 척추를 위한 이상적인 척추경 나사의 길이와, 직경과, 직교절선을 나타내는 데이터 요약표를 생성하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 직교절선은, 각각의 척추경을 위한 기준면으로서 대응되는 상위 단부 플레이트의 횡단면들과 시상단면들에 대한 각도로서 측정되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   컴퓨터는 각각의 척추를 위한 이상적인 척추경 나사의 길이와, 직경과, 직교절선을 보여주는 개략적인 그림을 생성하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   사용될 수 있는 나사들에 기초하여 나사의 크기를 결정하기 위해 컴퓨터가 사용되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    척추경 저부 원주의 윤곽에 기초하여 척추경 나사의 배치와 크기를 결정하기 위하여, 컴퓨터에 의해 생성된 3차원 영상을 형광투시 영상 촬영과 연관시키기 위해, 척추경 저부와 척추골 몸통 사이의 접합점에서 척추경 저부의 원주를 식별하는 단계를 더 포함하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    후방 피질 상의 나사를 위한 시작점을 식별하기 위해, 척추경 저부 원주의 윤곽을 소정의 나사 직교절선을 따라 후방의 척추경 피질에 이르기까지 외측으로 투영하는 단계를 더 포함하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    형광투시 영상에서 척추경 저부의 원주와 일치하도록 원이 생성되고, 척추경 나사 안내 구멍이 상기 원과 후방 피질에 대하여 놓여 있는 장소를 검토함으로써 척추경 나사 안내 구멍이 결정되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    각각의 척추를 위한 3차원 영상을 기록하기 위해 실시간 형광투시 가 사용되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    후방의 내부 피질벽에 인접하는 원통의 가장 내부의 단부에 있는 피봇축에 대하여 이상적인 원통의 직교절선을 접선 방향으로 회전시킴으로써 나사의 편심 배치를 위해 척추경 나사 안내 구멍이 편심되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
15. 제 1 항에 있어서,

    후방의 척추 피질을 넘어 연장하도록 생성된 선과 원통의 부분이 자동화된 척추경 나사 배치를 구현하기 위해 사용되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    후방의 척추 피질을 넘어 연장하도록 생성된 선과 원통은 침대 또는 다른 지지부에 의해 지지되는 프레임 상에 설치된 이격된 동일 선상의 한쌍의 링들에 의해 차단되고, 링들을 관통하여 연장되며, 상기 링들 중 하나는 후방 척추 피질에 가까이 위치하고, 상기 링들의 다른 하나는 하나의 링으로부터 외측으로 이격되고, 상기 링들은 상기 링들을 관통하여 연장하도록 생성된 원통의 직경과 대략 동일한 내부 직경을 가지며, 상기 링들은 생성된 원통에 대응되는 나사 안내 구멍을 척추 내에 형성하기 위한 천공 캐뉼러 또는 그와 같은 것을 위한 안내부와 척추경 나사의 삽입을 위한 안내부를 제공하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 링들은 상기 프레임 상에 이동 가능하게 설치되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 링들은 상기 프레임 상에 제거 가능하게 설치되는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 링들의 각각은 링의 내측 직경을 변화시키기 위해 조절 가능한, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.
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24. 나사 또는 다른 장치를 척추경 또는 신체의 다른 일부에 삽입하기 위한 구멍을 형성하기 위한 조정 가능한 송곳으로서,

    상기 송곳은 개방 단부를 갖는 연장된 하우징과, 상기 하우징 내에 이동 가능하게 장착되어 송곳의 길이를 변화시키기 위해 상기 개방 단부를 넘어 연장될 수 있는 연장된 송곳 부재를 구비하고, 상기 송곳은 상기 송곳 부재를 상기 하우징에 대하여 선택된 위치에 잠그기 위한 수단을 구비하고, 상기 송곳 부재는 상기 하우징에 대한 위치를 표시하기 위해 송곳 부재의 표면에 표시부들을 구비하며,

    상기 송곳 부재는 중앙에 길이 방향으로 관통하며 연장되는 개구부를 구비하고, 상기 하우징은 상기 개방 단부의 반대측 단부에 개구부를 구비하며, 상기 하우징 개구부는 상기 송곳 부재 개구부와 길이 방향으로 정렬되고, 안내 와이어가 상기 송곳 부재와 하우징 개구부들을 관통함으로써 상기 송곳 부재의 외측 단부로 연장되어, 나사 또는 다른 장치를 구멍에 삽입하고자 구멍을 식별 가능하게 하기 위해 송곳이 구멍으로부터 제거되면 상기 안내 와이어가 송곳에 의해 형성된 구멍에 남아 있게 하는 조정 가능한 송곳.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 하우징은 방사선 투과성이고, 상기 송곳 부재는 방사선 불투과성인, 조정 가능한 송곳.
26. 제 24 항에 있어서,

    상기 송곳 부재 상의 상기 표시부들은 쉽게 식별할 수 있기 위해 색 밴드로 표시된 조정 가능한 송곳.
27. 제 24 항에 있어서,

    상기 하우징은 상기 송곳 부재 상의 상기 표시부를 관찰할 수 있도록 하는 창문을 구비하는 조정 가능한 송곳.
28. 제 24 항에 있어서,

    상기 하우징은 상기 하우징의 상기 개방 단부의 반대측 단부에 견고한 머리부를 구비하고, 상기 머리부는 척추경 또는 신체의 다른 부분에 구멍을 형성하기 위해 공구에 의해 타격을 받을 수 있도록 형성되는 조정 가능한 송곳.
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30. 선택된 척추의 영역 내의 척추경들에서의 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법으로서,

    선택된 척추의 영역 내에 척추뼈의 진정 3차원 영상을 생성하는 단계;

    선택된 피질벽의 두께로 3차원 영상에서 척추를 제거함으로써, 나머지 척추골 몸통이 척추의 벽에 걸쳐 밝게 표시되면서 개개의 척추가 속이 제거된 구조로 시각화될 수 있게 하는 단계;

    선택된 척추경 피질벽의 두께에 기초하여 각각의 척추경 내에서 가장 좁은 직경 또는 협부를 결정하는 단계;

    협부의 중심에서 시작되어 반대 방향으로 연장됨으로써 척추경의 밝게 표시된 벽들에 닿지 않고 척추경 내에 동심원적으로 배치되며, 전방의 내측 피질벽으로부터 소정 거리의 척추골 몸통 내에서 종결되고, 반대 방향을 향하여 외측으로 연장되어 후방의 척추경 피질을 침투하는 직선을 생성하는 단계;

    선택된 척추경 피질벽 두께에 기초하여 협부의 직경을 초과하지 않는 직경으로 상기 직선을 동심원적으로 확대하고, 상기 직선이 원통으로 확장되도록 하여, 상기 직선의 어느 부분이라도 후방의 척추경 피질을 제외한 척추골 몸통의 밝게 표시된 내부 피질벽에 접촉될 때 확장되는 것을 멈추도록 하는 단계;

    전방의 내부 피질벽으로부터 이격된 실린더의 가장 내부의 단부로부터 실린더의 외측 단부가 후방 척추경 피질에 접촉하는 지점까지의 실린더의 길이를 결정하는 단계; 및

    컴퓨터를 사용하여, 각각의 척추경에 대하여 생성된 치수들과 직교절선들에 기초하여 이상적인 척추경 나사의 직경과, 길이와, 직교절선을 계산하는 단계를 포함하는, 척추경들에 나사들의 크기와 배치를 결정하는 방법.

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