CN101365392B - 植入脊骨稳定装置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于提供微创进入病人的脊骨并且植入脊骨稳定装置的系统和方法。该系统利用了一个或者多个立柱型进入装置。该立柱型进入装置包括具有开口的融合器和从融合器延伸的两个或多个立柱，并且该立柱可移除地连接到融合器。该立柱通过支撑圈结构被支撑在进入装置的顶部。椎弓根螺丝被插入进入装置，并且穿过融合器开口，螺丝-进入装置组件被插入病人身体的开口。所述融合器基部的开口大小设置为牢固地支撑螺丝的头部。立柱之间的侧开口允许从几乎任何方向插入和放置诸如杆、线或板的稳定装置。

Description

植入脊骨稳定装置的系统和方法
相关的共同未授权申请的交叉参考
本申请是于2003年9月24日提交的题为“用于连接脊椎骨的装置和方法”的美国专利申请序列号10/669,927的部分继续申请，其全部内容特别地通过参考的方式合并在此。本申请还要求于2005年11月17日提交的且题为“植入脊骨稳定装置的系统和方法”的美国临时申请序列号60/737,666的权益，其全部内容特别地通过参考的方式合并在此。
技术领域
本发明涉及一种用于植入脊骨稳定装置的系统和方法，更特别是涉及这样一种系统和方法，即其允许连接装置和仪器分别在深置在病人身体的两个或者多个位置的一个进入通道内、或者在两个或多个相邻的进入通道之间经由皮肤转移。
背景技术
众所周知的是，在深入病人体内的位置的传统的外科手术操作需要长长的切口、大面积的肌肉剥离、加长的肌肉收缩，用于观察和相邻组织的去神经和去血管。这些操作造成了大面积的组织损伤，由此产生了延长的恢复时间、感染的风险、高昂的住院费用、可能比由于初始疾病所引起的疼痛更加强烈的疼痛，以及在一些情况下留下永久的伤疤。微创(minimally invasive)外科手术操作的当前技术状态是利用圆柱形管、套管或者刀片，来进入深入病人身体的位置。使用这些进入装置而不需长长的切口，对相邻的组织产生了更少的损伤，减小了恢复时间和疼痛，并且在一些情况下只需要局部麻醉就可实施。避免全面麻醉就可能减小了手术后的恢复时间和并发症的风险。
由于脊骨疾病深入位于没有条理肌肉面的体内，并且存在着伤害相邻神经和血管组织的危险，因此对于脊骨外科手术特别地需要微创外科手术。在对待大多数的脊骨疾病中，将脊骨肌肉从脊骨的有骨成分剥离，然后接着进行椎板切除手术或者摘除手术从而暴露脊膜、神经根和椎盘。切口必须足够得宽并且组织必须被缩回，以保持从皮肤到椎管底部的通道，该通道允许直接观察。椎板切除手术或者摘除手术之后一般接着进行脊骨稳定或者熔接。脊骨稳定涉及在椎弓根内植入椎弓根螺丝，并且将杆或板固定到椎弓根螺丝上，如美国专利6,629,909所公开的，其全部内容通过参考的方式合并在此。在脊骨固定手术期间，对于脊骨结构的破环更为广泛，这需要更多的侧向组织切除和暴露，以在直接的观察下进入进行横向处理和对椎弓根放置椎弓根螺丝，、稳定杆结构和移植骨。
另外，在脊骨稳定手术中，诸如杆、板和线的连接元件被放置并且固定在脊骨的两个或多个位置之间。这些连接元件的放置需要开放的外科手术，这是当前其他经由皮肤进入方法中的主要限制。因此，存在着不进行开放的外科手术，而将这些连接元件插入在两个或者多个分开的脊骨位置之间的需求。解决开放外壳手术的一些限制而出现的经由皮肤进入的系统局限于圆柱形管、套管或者刀片。这些系统所共有的一个限制在于，它们都具有实心壁，在我们的经验中这些实心壁具有减少深部结构的可视性并且需要预限定特别对齐进入槽。因此，存在着允许深部结构可视并且不需要特别对齐的经由皮肤进入的系统的需求。
发明内容
概括而言，在一个方面，本发明的特征在于提供一种用于进入到病人脊骨的系统。该系统包括可插入病人脊骨的第一位置的立柱型进入装置。该立柱型进入装置包括融合器、至少两个长的立柱和支撑元件。该融合器包括底部和两侧部，该底部构造成用于接纳骨固定元件并且防止所述骨固定元件从其中完全穿过，所述侧部从所述底部彼此平行延伸，并且形成了构造成用于接纳脊骨稳定元件和锁定元件的通道。所述锁定元件被所述侧部接纳使所述骨固定元件和所述稳定元件的相对位置锁定。所述长的立柱从所述侧部延伸并且被布置为允许所述稳定元件沿着横跨所述进入装置的中心轴线的方向通过。所述支撑元件被构造为连接到所述长的立柱的近端。
本发明的该方面的实施可以包括一个或多个下面的特征。该系统可以进一步包括，可在邻近所述第一位置的位置处插入病人脊骨的一个或多个附加的立柱型进入装置。所述骨固定元件可以是多轴螺丝。所述脊骨稳定元件可以是杆、板、线、椎盘替换件、髓核替换件、小面关节造形装置、动力稳定装置、体内熔接装置或其关节形式。所述骨固定元件可以是螺丝、钩、环、销、螺母、垫圈、线、缝合线或钉。所述支撑元件可以是支撑圈或支撑半圈。所述长的立柱被布置为，允许物体沿着所述横向方向或所述中心轴线通过。所述物体可以是载体装置、外科手术仪器、医疗装置、固定装置、椎盘替换装置、小面关节造形装置、椎骨元件替换装置、体内装置、固定工具、连接装置、连接工具、组织、嫁接材料或照明装置。所述系统可以进一步包括半圈，该半圈构造为连接到所述长的立柱并且沿着横向于所述中心轴线的方向将所述长的立柱连接。概括而言，在另一方面，本发明特征在于一种用于在病人上执行经由皮肤的微创脊骨外科手术的方法，其通过将第一立柱型进入装置插入病人脊骨的第一位置、然后将第二立柱型进入装置插入病人脊骨的第二位置来实现。所述每个立柱型进入装置包括融合器、至少两个长的立柱和支撑元件。该融合器包括底部和两侧部，该底部构造为用于接纳骨固定元件并且防止所述骨固定元件从其中完全穿过，所述侧部从所述底部彼此平行延伸，并且形成了构造用于接纳脊骨稳定元件和锁定元件的通道。所述锁定元件被所述侧部接纳使所述骨固定元件和所述稳定元件的相对位置锁定。所述长的立柱从所述侧部延伸并且被布置为允许所述稳定元件沿着横向于所述进入装置的中心轴线的方向通过。所述支撑元件被构造为连接到所述长的立柱的近端。
本发明该方面的实施可以包括下面一个或多个特征。所述方法可以进一步包括将所述第一和第二立柱型进入装置的所述融合器通过所述骨固定元件分别连接到病人脊骨的第一和第二骨固定位置。接着，解剖并且切开在所述第一和第二立柱型进入装置之间的筋膜。接着，将所述稳定元件插入所述第一和第二立柱型进入装置的通道内，所述稳定元件在横向于它们的中心轴线方向从所述第一立柱型进入装置延伸到第二立柱型进入装置，然后通过所述锁定元件相对于所述骨固定元件锁定所述稳定元件的位置。所述方法还可以包括从所述第一和第二立柱型进入装置移除所述支撑圈和所述立柱。所述插入步骤还包括在所述病人皮肤的第一位置上形成第一切口，然后将第一导向线穿过所述第一切口、穿过所述第一皮肤位置下的组织推进，并且推进到所述第一下层脊骨位置。接着，通过实心扩张器在所述第一导向线周围形成第一体内空腔，该空腔从所述第一皮肤位置延伸到所述第一下层脊骨位置，并且然后将空心扩张器滑到所述实心扩张器上，然后移除所述实心扩张器。连接步骤包括利用螺丝攻对所述第一下层脊骨位置攻丝，然后移除所述螺丝攻，然后将所述骨固定元件插入所述融合器内，然后将具有所述骨固定元件的所述融合器穿过所述空心扩张器插入，并且将所述骨固定元件和融合器连接到所述第一下层脊骨位置。接着，将至少两个长的立柱通过所述空心扩张器插入，其中，所述立柱包括近端和远端，并且从所述第一下层脊骨位置延伸到所述第一皮肤位置，然后将所述立柱的所述远端连接到所述侧部，然后将支撑圈连接到所述长的立柱的近端。最后，移除所述空心扩张器和所述第一导向线。所述方法可以进一步包括将第二稳定元件插入第三和第四立柱型进入装置的通道，其中，所述第三和第四进入装置被插入邻近于所述第一和第二位置的病人脊骨的第三和第四位置，并且，所述第二稳定杆被布置为平行于所述第一稳定杆。所述方法还可以包括插入第三稳定杆，其中，所述第三稳定杆交叉连接所述第一和第二稳定杆，并且横跨所述第一和第二稳定杆而布置。所述融合器可以进一步包括垂直于所述第一通道布置的第二通道，并且被构造为接纳所述第三稳定元件。所述进入装置可以在将它们插入病人脊骨的位置之前进行预装配，或者在将它们插入病人脊骨的位置之后进行装配
本发明的优点可以是下面优点中的一个或多个。本发明提供了一种用于改进经由皮肤的外科手术的新型装置和方法，用于之前需要对人体开放的外科手术的应用和方法中。这些改进对于病人和外科医生都是有好处的，原因在于本发明减少了这些手术的技术难度，提高了可视性，降低了因医生治疗而对重要结构产生伤害的风险，降低了住院的长度和相关的费用，降低了手术时间，降低了恢复时间并且降低了手术后的疼痛。
本发明的一个或多个实施例的细节将在附图和下面的说明中叙述本发明的其他的特征、目的和优点从下面的优选实施例、附图和权利要求的说明中将变得清楚。
附图说明
参考附图，所有这些附图中，其中相同的数字表示相同的部件：
图1是俯卧在手术台上的准备进行脊骨外科手术的病人后背的顶视图；
图2是具有形成在皮肤上延伸过腰背肌筋膜到深层组织的切口的病人后背的分层顶视图；
图3是在皮肤上具有切口和导向K线的病人后背的分层顶视图，该导向K线经由皮肤穿过皮肤且进入下层脊椎骨而被放置；
图4是具有放置在开口内的进入装置的病人后背的顶视图，该开口从皮肤表面形成并且延伸深入进疾病区域；
图5是根据本发明的一个实施例的进入装置的透视图；
图6是包括图5中的进入装置、椎弓根螺丝和连接杆的部分的进入装置组件的透视图；
图7是图6中的进入装置组件的分解透视图；
图8是通过连接杆连接的两个图6中的进入装置组件的透视图；
图9是根据本发明的一个实施例的脊骨外科手术程序的方块图；
图10是图9中程序的步骤304的示意图，示出了定位在三个相邻的脊椎骨的椎弓根内、分开的三个导向K线的透视图；
图11是图9中的程序的步骤306的示意图，示出了具有实心扩张器的三根导向K线的透视图，其中扩张器沿着导向线前进用于扩大周围的软组织；
图12是图9中的程序的步骤308的示意图，示出了具有放置在实心扩展器周围的空心扩张器的三根导向K线的透视图；
图13是图9中的程序的步骤310的示意图，示出了将实心扩张器去除之后的三根导向K线的透视图；
图14是图9中的程序的步骤312的示意图，示出了具有放置在其中一个导向线的上面攻丝工具的三根导向K线的透视图，该攻丝工具用于攻丝下层椎弓根；
图15是图9中的程序的步骤314的示意图，示出了将椎弓根螺丝和融合器(cage)连接到椎弓根；
图16是图9中的程序的步骤316的示意图，示出了将立柱线插入融合器孔内；
图17是图9中的程序的步骤317的示意图，示出了沿着立柱线插入立柱；
图18是图9中的程序的步骤318的示意图，示出了在立柱上面放置支撑圈；
图19是图9中的程序的步骤319的示意图，其中将空心扩张器移除；
图20是图9中的程序的步骤320的示意图，其中将导向线移除；
图21是图9中的程序的步骤321的示意图，其中将立柱线移除；
图22是图9中的程序的步骤322的示意图，示出了三个进入装置和插入到其中一个进入装置的筋膜夹持工具的透视图；
图23是图9中的程序的步骤323的示意图，示出了将连接杆插入由进入装置的立柱形成的通道；
图24是图9中的程序的步骤324的示意图，示出了将杆推入融合器中；
图25是图9中的程序的步骤325的示意图，示出了将设定螺丝拧紧；
图26是图9中的程序的步骤326的示意图，其中，支承圈和扣合圈被移除；
图27是图9中的程序的步骤327的示意图，示出了立柱的移除；
图28是安装了杆和三个椎弓根螺丝组件的最终状态的透视图；
图29是根据图9的程序利用连接杆和椎弓根螺丝稳定的三个相邻脊椎骨的透视图；
图30是进入装置组装程序的详细透视图；
图31是利用本发明的MIS进入装置在X方向安装两个稳定杆和在Y方向放置一个横向稳定杆的透视图；以及
图32是在X方向安装的两个稳定杆和在Y方向的横向稳定杆的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种通过微创外科手术(minimally invasive surgery，MIS)用于将脊骨稳定装置放置进病人后背的系统和方法。
参考图1，病人90俯卧定位，平躺在手术台91上，准备接受微创外科手术。在病人的下后背上分别标记出与下面相邻的脊椎骨82a、82b、82c的椎弓根位置相对应的位置92a-92f，并且在标记的区域上做出切口，如图2中所示。切口延伸穿过腰背肌筋膜深入到组织。接着，导向K线96a-96f穿过通过切口形成的开口被插入，并且被放置，与下面的椎弓根接触，如图3所示。对于MIS程序，将K线周围的组织扩大，并且将进入装置插入到引导到下面的椎弓根的K线位置的周围，如图4所示。对于脊骨稳定程序，椎弓根螺丝穿过进入装置插入，并且连接到下面的椎弓根上。稳定连接杆或板被放置在相邻的脊椎骨之间，并且通过椎弓根螺丝连接到椎弓根。
根据本发明的一个实施例，立柱型进入装置组件允许将椎弓根螺丝插入和连接到下面对椎弓根，并且允许从几乎任何方向或者到任何方向将连接杆或板插入。参考图5、图6和图7，立柱型进入装置100包括融合器102、四个立柱104a、104b、104c和104d，支撑圈108和两个扣合半圈106a、106b。四个立柱104a-104d分别螺接入融合器102的四个螺纹孔116a-116d内。支撑圈108连接到四个立柱104a-104d的顶部，并且有助于将四个立柱保持在一起。两个扣合半圈106a、106b连接到两个相邻的立柱并且为立柱型进入装置提供附加的支撑。每个立柱的顶端具有凹槽144，用于接纳螺丝起子。每个立柱还具有阻止圈146，用于防止支撑圈108向下滑动。支撑圈108可以具圆形或者矩形横截面。两个半圈106a、106b可以是半圆形的或者是直的。融合器102具有基部112，该基部内形成有开口114。开口大小设置为使椎弓根螺丝120的螺纹部122可以穿过开口114插入，同时椎弓根螺丝120的头124停止在基部112的凹入的半球形表面上。头124可以在基部112内在多个轴向可以旋转。融合器102还具有一对大体彼此平行从基部112延伸的臂118a、118b。每个臂118a、118b分别具有两个螺纹孔116a、116d和116b、116c。臂118a、118b的内侧表面119a、119b分设置有螺纹，用于接纳设定螺丝140。在将椎弓根螺丝120连接到下面对椎弓根之后，杆130被插入并且放置在臂118a、118b之间。然后将设定螺丝140螺接到杆的顶部并且螺接入融合器102的臂118a、118b的螺纹内表面，由此挤压杆并且将杆固定到融合器和椎弓根螺丝120。设定螺丝140具有用于容纳螺丝起子的六角形凹槽。设定螺丝的外表面具有螺纹，该螺纹的大小设置为啮合融合器102的臂118a、118b的内侧表面的螺纹。进入装置的高度152在5cm到20cm的范围内。立柱104a-104d可以具有5cm-15cm长度的范围。整个进入装置组件的高度可以在5cm至25cm的范围内。
为了将椎弓根螺丝120插入椎弓根，首先，将螺丝120通过融合器102的基部开口114插入，然后将进入装置-椎弓根螺丝组件插入椎弓根区域，并且利用螺丝起子将螺丝连接到椎弓根。接着，杆130通过形成在相邻进入装置100a、100b的立柱104a-104d之间的通道被插入，并且被分别放置在每个融合器102a、102b的臂之间内，如图8所示。接着，设定螺丝140a、140b分别被连接到融合器102a、102b，由此将杆在x方向固定。在其他的实施例中，第二杆可以通过在y方向形成的通道插入，然后在y方向固定在融合器102b和与融合器102b相邻放置的第三融合器(未示出)的臂之间。
参考图9和图10-30，在两个相邻脊椎骨之间植入稳定装置的过程包括下面的步骤。首先，外科医生在病人的身体上进行小的皮肤切口，如图2中所示出，并且形成皮肤开口(302)。接着，外科医生将导向K线穿过皮肤开口插入到下面的组织和骨头内，并且将它们紧固在病态区内(304)，如图3和图10中所示。在一个示例中，病态区是相邻的脊椎骨的椎弓根。接着，外科医生在导向线上使用实心组织扩张器，以打开从皮肤开口到病态区的深通道(306)，如图11中示出。接着，外科医生将空心扩张器滑到实心扩张器上(308)，如图12中所示，然后移除实心扩张器(310)(图13)。接着，外科医生利用椎弓根螺丝攻对椎弓根攻丝(312)(图14)。接着，外科医生移除椎弓根螺丝攻，利用突起的椎弓根螺丝将融合器插入，并且利用螺丝起子将椎弓根螺丝驱动进椎弓根(314)(图15)。然后，外科医生将立柱线插入空心扩张器并且插入融合器孔内(316)(图16)。接着，外科医生沿着立柱线插入立柱，并且将立柱拧入融合器孔内(317)(图17)。接着，外科医生在每个空心扩张器内将支撑圈放置在四个立柱的顶部，并且将两个扣合圈放置在两个相邻立柱之间(318)(图18)。接着，外科医生移除空心扩张器(319)(图19)、导向线(320)(图20)和立柱线(321)(图21)。接着，外科医生解剖并且分开进入装置之间的筋膜(322)(图22)。接着，外科医生将杆插入由进入装置的立柱形成的通道内(323)并且将杆放置在进入装置的融合器内(图23)。接着，外科医生利用推动工具将杆向下推入融合器基部(324)(图24)，然后将设定螺丝插入并且拧紧在融合器上，由此将杆固定到融合器(325)(图25)。一旦杆被固定，外科医生从进入装置立柱移除支撑圈和扣合圈(326)(图26)。最后，外科医生从融合器拧开进入装置立柱，将立柱从病人身体移除(图27)，并且缝合切口(327)。立柱型进入装置的优点在于，允许从任何方向将稳定杆插入和放置在四个立柱之间，在手术期间不需要旋转、移除和重新插入进入装置。在与进入装置旋转的同时或者从进入装置分离地时，还能够放置螺丝。没有任何实体侧部改进了对组织和螺丝和杆的可视性。还可以选择，在病人身体外部装配进入装置，然后将具有进入装置的螺丝放入病人身体内。这是第一系统，其允许将线放置在椎弓根螺丝的融合器内。该第一系统也将套管立柱放置在椎弓根螺丝的融合器内。扣合连接器也具有独特的特征，它为高于5cm结构的立柱提供稳定性。稳定杆170a、170b能以线性构造(如图29所示)、H形或者X形构造被放置在相邻的脊椎骨82a、82b、82c之间，。稳定杆还可以侧向地放置，如171，即，从图29的椎弓根螺丝140c延伸到140f，或者如图31和32所示从杆170a延伸到杆170b。这是第一系统，它通过MIS程序允许放置横向于纵向杆170a、170b的交联杆171。MIS进入装置的融合器174包括通道175和176，它们方向彼此垂直，并且大小设置为在X方向容纳纵向杆170和在Y方向容纳横向杆171。
参考图30，在另一实施例中，四个立柱线180a-180d被插入融合器102的四个孔116a-116d。接着，外科医生将椎弓根螺丝124插入融合器基部112的开口114，并且将融合器/四个立柱线/螺丝组件插入病人。接着，外科医生在立柱线180a-180d上将空心立柱104a-104d向下滑入孔内，并且将空心立柱拧入融合器102。然后，外科医生移除立柱线180a-180d，将空心立柱保持在工作位置。该实施例允许不需要进入装置而将椎弓根螺丝放置和连接到椎弓根。
其他的实施例包含在随附的权利要求的范围内。例如，融合器和/或支撑圈可以具有其他的横截面，例如三角形、矩形、方形、椭圆形或者多边形。立柱的数量可以是两个、三个、四个或者多于四个。稳定装置可以是杆、线或者板。稳定装置也可以被放置x、y方向，或者x-y平面内的任何其他方向或者与x-y平面呈一定角度。该装置可以是由诸如不锈钢、钛的金属、塑料、橡胶、石墨、玻璃、在体温下可伸展材料或者其他射线可穿透的材料制造。进入装置可以在病人身体的外部预装配，然后插入病人的脊椎骨位置或者可以在病人身体内部装配，如上所述的。
已经描述了本发明的几个实施例。然而，应该理解的是，在不背离本发明的精神和范畴的前提下，可以对本发明进行各种变更。因此，其他的实施例包含在随附的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于提供进入病人脊骨的系统，该系统包括可插入病人脊骨的第一位置的立柱型进入装置，所述进入装置包括：
融合器，该融合器包括底部和两侧部，该底部构造为用于接纳骨固定元件并且防止所述骨固定元件从其中完全穿过，所述侧部从所述底部彼此平行延伸，并且形成了沿X方向构造用于接纳第一脊骨稳定元件和锁定元件的第一通道，其中，所述锁定元件被所述侧部接纳使所述骨固定元件和所述第一脊骨稳定元件的相对位置锁定；其中，所述融合器进一步包括与所述第一通道相互垂直的第二通道，并且所述第二通道的大小设置为在Y方向容纳第二脊骨稳定元件，其中，所述Y方向与所述X方向和所述进入装置的中心轴线相垂直；
四个长的立柱，其从所述侧部延伸，并且被布置为允许所述第一和第二脊骨稳定元件沿着所述X方向和所述Y方向通过；以及
支撑元件，其被构造为连接到所述长的立柱的近端。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括可在邻近于所述第一位置的位置处插入病人的脊骨的一个或多个附加的立柱型进入装置。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述骨固定元件包括多轴螺丝。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二脊骨稳定元件是从由杆、板、线、椎盘替换件、髓核替换件、小面关节造形装置、动力稳定装置、体内熔接装置和其关节形式所构成的群组中选取的。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述骨固定元件是从由螺丝、钩、环、销、螺母、垫圈、线和钉所构成的群组中选取的。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述线为缝合线。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述支撑元件包括支撑圈。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述支撑元件包括支撑半圈。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述长的立柱被布置为，允许物体沿着所述X方向或所述Y方向或所述中心轴线通过，并且，所述物体是从由载体装置、外科手术仪器、医疗装置、固定装置、椎盘替换装置、小面关节造形装置、椎骨元件替换装置、体内装置、固定工具、连接装置、连接工具、组织、嫁接材料和照明装置所构成的群组中选取的。
10.如权利要求1所述的系统，进一步包括半圈，所述半圈构造为连接到所述长的立柱并且沿着横向于所述中心轴线的方向将所述长的立柱连接。
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