最小侵入性脊柱融合术的手术设备和包括其的手术系统的制作方法
【专利摘要】一种外科手术设备(1)，其可有利地实现牵开器和牵张器两者的功能，包括：两个彼此面对的牵开器刀片(2)，它们被公共框架(4)保持在一起，所述牵开器刀片(2)可插入到患者的外科手术切口中，并可沿主轴线(x)远离彼此运动从而拓宽所述外科手术切口；以及附接在每个牵开器刀片(2)远端(20)处的连接销(3)，每个连接销(3)可连接到锚固于患者相应的椎骨(200)的椎弓根螺钉(100)上，从而沿所述主轴线(x)移开两个牵开器刀片(2)实现了对椎骨(200)的牵张过程。
【专利说明】最小侵入性脊柱融合术的手术设备和包括其的手术系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及广义的整形外科手术【技术领域】。更具体地说，本发明涉及一种用于在最小侵入性脊柱外科手术中使用的外科手术设备。
[0002]本发明进一步涉及一种包括上述外科手术设备的外科手术系统。
【背景技术】 [0003]用于治疗脊柱损伤或变形的外科手术技术通常的目的是通过一种名为脊柱融合术的处理过程将两块或更多块脊椎的椎骨结合在一起。
[0004]脊柱融合术典型地包括有去除两块相邻椎骨之间受损的椎间盘组织并随后利用前部接近部或后部接近部将一块或多块椎间设备插入到空出的盘空间中。
[0005]为了确保基本的稳定性，外科医生通常采用一种固定系统，该固定系统通过将整形螺钉植入要被融合在一起的椎骨的椎弓根(pedicel)中而锚固至脊柱。单个的螺钉通过刚性或半刚性的杆连在一起，这些杆被方便地容置在设于螺钉头部中的横向孔内。
[0006]直到最近，最小侵入性外科手术技术的趋势以及上述脊椎融合手术的应用才开始在脊椎外科手术领域也变得普遍起来。
[0007]然而，引入这些新技术带来各种不同的挑战。
[0008]首先，确保到椎间区域(interbody area)的充足进入和可见性是至关重要的,特别是在椎间盘切除术(discectomy)和椎间盘置换术的过程中。为了确保如此，已经开发出专用的牵开器(retractor),所述牵开器可被插入并适当地拓宽手术切口。
[0009]其次，经常有必要将相邻椎骨分开以便能够在椎间区域操作，从而去除受损椎间盘或者插入置换体。这项任务是通过外科牵张器(di stractor)设备执行的。
[0010]同时采用牵张器和牵开器对于外科医生来说是不容易协调的，这给充满挑战性的手术又增加了不希望的额外困难。
[0011]已经开发出了组合牵张器和牵开器两者功能的系统，但是由于它们多种相互依赖的元件使这些系统往往格外笨重并且难以操作。此外，被插入到外科手术部位的不同手术部件可能会阻碍外科手术部位的可见性及其进入外科手术部位。
[0012]考虑到前面的情况，本发明所要解决的技术问题是提供一种外科手术设备，该外科手术设备能够执行牵开器和牵张器的功能，同时具有简单的结构，并且仅有有限数量的手术部件会被插入到外科手术部位中。
【发明内容】
[0013]以上提到的技术问题是由一种外科手术设备解决的，该外科手术设备包括:彼此面对的两个牵开器刀片，所述两个牵开器刀片被公共框架保持在一起，所述牵开器刀片可插入到患者的外科手术切口中，并可沿主轴线彼此远离地运动从而拓宽所述外科手术切口 ；外科手术设备进一步包括附接在每个牵开器刀片的远端处的连接销，每个连接销可附接到锚固于患者的相应椎骨的椎弓根螺钉，从而通过沿所述主轴线移开两个牵开器刀片实现了对椎骨的牵张过程。
[0014]通过使两个牵开器刀片朝向彼此运动的方式也可以实现对椎骨的挤压。
[0015]本领域技术人员容易理解本发明的设备由于与椎弓根螺钉连接而既起到牵开器的作用又起到牵张器的作用。
[0016]实际上，应当注意到椎弓根螺钉典型地包括具有用于容置连接杆的U形通道的凸出头部。在插入连接杆之前(该步骤可能是外科手术过程的最后一步)，u形通道可有利地容置上述外科手术设备的连接销。显然允许设备的刀片分开以便施加其牵开的功能；当附接到锚固于相邻椎骨上的两个椎弓根螺钉上时，相同的运动实现了对骨骼的牵张过程。
[0017]设备的牵开器刀片如前所述是彼此面对的。这一表述隐含了在设备的至少一种手术排布方式中，刀片基本上是一个设置在另一个的前方。这一表述没有暗指刀片在手术排布方式中处于平行状态。此外，该表述没有排除设备可能具有其中刀片不彼此面对的不同的排布方式。
[0018]设备的牵开器刀片优选为是弯曲的，具有凸侧和凹侧。两刀片的凹侧(也就是它们的内侧)彼此面对。凹的外侧被设计为在牵开过程中推压在患者的软组织上。
[0019]附接到每一牵开器刀片的连接销优选指向相对的牵开器刀片，即，附接到牵开器刀片的内侧上。
[0020]通过这样的方 式，连接销彼此面对并可有效地在两椎弓根螺钉上施加牵引作用以牵张椎骨。
[0021]连接销优选为可定向的，以便当附接到椎弓根螺钉进行牵张时能够沿主轴线基本上对准。
[0022]通过这样的方式，当实施牵张时，销可完全地与牵引线(也就是主轴线)对准。
[0023]每个连接销可铰接地连接到相应的牵开器刀片。特别地，连接销可绕垂直于主轴线的轴线被铰接，从而它可在横向于两个相对的牵开器刀片的中间平面上旋转。
[0024]铰链的旋转角度可以从连接销相对于牵开器刀片的垂直位置起限定在±50°。换句话说，连接销处于中立位置时与牵开器刀片的纵向轴线垂直。如果牵开器刀片不是处于完全平行于另一刀片的位置而是处于倾斜位置的话，连接销可与中立位置成最高50°的角度，以便沿主轴线与相对的销对准。
[0025]铰链有利地简化了连接销与椎弓根螺钉的U形通道的连接，特别是当牵开器刀片处于倾斜位置或用在不规则骨形时。
[0026]每个连接销在其自由端可具有保持法兰。
[0027]由于具有保持法兰，借助该保持法兰抵靠由螺钉头在U形通道末端处限定的肩部，使得牵引作用力可经由销被施加到椎弓根螺钉上。
[0028]外科手术设备的每个连接销可以是有利地可释放地附接到相应的牵开器刀片。
[0029]通过这样的方式，当设备作为牵开器使用时，连接销可有利地被去除，使得它们不会干扰到手术进行。
[0030]本领域技术人员能够理解到，连接销可通过多种不同方式附接到刀片。例如，每个连接销可被安装在滑动连接器上，滑动连接器可滑动地附接到相应的牵开器刀片的内侧。
[0031]特别地，滑动连接器可具有细长的形状，可插入到从相应的牵开器刀片近端延伸到远端的纵向槽中。[0032]这种解决方式是特别有利的，因为它允许滑动连接器从近侧插入，从而甚至当外科手术设备的刀片被插入到外科手术切口中时，连接销也能够被插入或移除。
[0033]此外，连续的纵向槽允许自由选择连接销的高度，以便原地匹配椎弓根螺钉的位置。
[0034]滑动连接器可具有在纵向槽中滑动的T形或燕尾形齿。
[0035]牵开器刀片也可以可释放地附接至公共框架。
[0036]这种布局允许牵开器刀片独立地插入到外科手术切口中，例如通过使牵开器刀片在扩张管或经皮管上滑动和随后将牵开器刀片固定到公共框架的方式。
[0037]根据本发明的外科手术设备可进一步包括线性致动器，线性致动器优选地集成于公共框架中，用于使牵开器刀片沿所述主轴线相对彼此远离地运动。
[0038]因此，单个线性致动器在实现牵开或牵张过程时均可有利地操纵设备。
[0039]公共框架可包括平行于所述主轴线的主杆和联接到所述主杆并分别保持着两个牵开器刀片的两个臂，所述线性致动器使至少一个所述的臂沿主杆运动。
[0040]线性致动器可以是例如手动操纵的线性棘轮，以防止牵开和牵张过程中承载可运动刀片的臂发生返回运动。
[0041]臂可以是铰接臂，铰接臂至少具有平行于主轴线的第一铰接轴线。
[0042]该自由度使得公共框架能够更舒适地放置在患者身体上。
[0043]对所述第一铰接轴线的调整可通过角度调整棘轮实现。
`[0044]角度调整棘轮防止了不希望的旋转的发生，这种旋转会使刀片运动离开外科手术位。
[0045]臂可以是铰接臂，铰接臂至少具有垂直于主轴线的第二铰接轴线。
[0046]该自由度使得刀片可以发生倾斜，从而在外科手术切口保持不变的情况下拓宽外科手术位。
[0047]对所述第二铰接轴线的调整可通过调节螺钉实现。螺钉的末梢可在臂的固定部分内自由地旋转，而螺钉的杆部通过螺纹接合在臂的铰接部分的通孔中。
[0048]上述技术问题还是通过一种外科手术系统解决，该外科手术系统解决包括外科手术设备和至少一经皮柱(percutaneous tower),所述连接销可滑动地接合在所述经皮柱的纵向侧开口中。
[0049]根据本发明的外科手术设备及其对应系统的进一步特征和优点将通过下面通过参见附图的非限制性实施例的方式所表述的【具体实施方式】给出清楚的介绍和说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1示出了作为根据本发明的外科手术设备的一部分的牵开器刀片的透视图；
[0051]图2示出了图1中的牵开器刀片的侧视图；
[0052]图3示出了在其连接销被移除的情况下根据本发明的外科手术设备的透视图；
[0053]图4示出了图3中的外科手术设备的顶视图；
[0054]图5示出了图3中的外科手术设备的前视图；
[0055]图6示出了图3中的外科手术设备的侧视图；
[0056]图7示出了在其连接销被附接的情况下图3的外科手术设备的前视图，所述连接销被锁定到锚固于患者椎骨部位的椎弓根螺钉；
[0057]图8示出了在没有画出患者的椎骨部位的情况下图7中的外科手术设备的透视图；
[0058]图9示出了图8中的外科手术设备的部分横截面的前视图；
[0059]图10示出了牵开器刀片、其连接销和椎弓根螺钉的分解图；
[0060]图11示出了图10的各元件组装在一起的透视图；
[0061]图12示出了图11的细节放大的透视图；
[0062]图13示出了将根据本发明的外科手术设备固定到椎弓根螺钉上的方法的第一步骤；
[0063]图14示出了将根据本发明的外科手术设备固定到椎弓根螺钉上的方法的第二步骤；
[0064]图15示出了将根据本发明的外科手术设备固定到椎弓根螺钉上的方法的第三步骤。
【具体实施方式】
[0065]参见图7-9， 示出了完整地带着其所有组成部分的用于最小侵入性脊柱外科手术的外科手术设备I。
[0066]外科手术设备I主要是用于实施后外侧椎间融合术；但是它也可与其它外科手术技术结合使用。外科手术设备包括公共框架4,该公共框架具有主杆41和与主杆分尚的两个铰接臂42、43。两个牵开器刀片2安装在铰接臂42、43的自由端处。
[0067]在图中所示的手术布局中，公共框架4将牵开器刀片2保持成两个刀片彼此面对的间隔开的关系。在随后的描述中，刀片2的朝向彼此的侧将因此被命名为内侧，而相反的侧被命名为外侧。
[0068]从随后的介绍中可以清楚地知道，公共框架4还使得牵开器刀片2能够进行各种运动；例如牵开器刀片2可被分开并倾斜，以便执行其牵开功能。
[0069]如从图1中最好地看出的那样，牵开器刀片2对称地相同，因此随后的通用介绍同时适用于两者。
[0070]牵开器刀片2具有弯曲的形状，其特征在于具有凸的内侧和凹的外侧，凹的外侧被设计成在牵开的过程中用于压靠患者的软组织。
[0071]牵开器刀片从近端21延伸到远端20，其中所述近端被附接到相应的铰接臂42、43的自由端，所述远端用于插入到外科手术切口内。
[0072]远端20相对于牵开器刀片2的纵向延伸部偏斜开。在图示的实施方式中，刀片的尺寸随着朝向公共框架4而缩小；但是在替代的实施方式中，可使刀片在相反方向上偏斜开，其中公共框架4被沿横向放置。该特殊形状旨在与患者的椎板的几何形状相匹配。
[0073]近端21具有缩小的宽度，以便使皮肤牵开过程中的伤口扩大量尽可能最小。近端21的特征在于具有向外弯曲并支撑固定桩22的末端法兰。
[0074]固定桩22旨在可释放地连接在铰接臂42、43的自由端处的固定孔内。
[0075]牵开器刀片2内侧的特征在于具有从近端21延伸到远端20的T形纵向槽24，所述槽在近端和远端处均敞开。[0076]用来承载连接销3的滑动连接器30 (在图10-12中可以看得最清楚)可被插入到纵向槽中，以便将连接销3联接到牵开器刀片2。
[0077]滑动连接器30具有细长的形状和与牵开器刀片2基本相同的长度。在其后侧，滑动连接器的特征在于具有两个接合齿33，所述两个接合齿33沿连接器的纵向轴线间隔开。接合齿33是T形的并旨在滑动地插入到牵开器刀片2的纵向槽24内，从而在连接器30与刀片2之间形成连接。
[0078]在近端处，滑动连接器30的特征在于具有加厚尾部32，该加厚尾部32用于使对元件的操作变得容易。在相对的远端处，滑动连接器30具有与连接销3连接的横向铰链34。连接销3因此可以被允许相对于滑动连接器旋转，特别是能够被允许相对于垂直方向±50°的范围内旋转。
[0079]要注意到，甚至在外科手术过程中，即当外科手术设备I被插入患者体内时，细长的滑动连接器30也可以从牵开器刀片2的近端被引入和拔出。然而，牵开器刀片2和连接销3之间可以采用其它的连接方式，例如简单的槽式连接。
[0080]连接销3是以保持法兰31终止的短销，其具有偏心的轮廓，这样做的原因从随后的介绍中可以清楚知道。
[0081]连接销3旨在将牵开器刀片2连接到锚固于患者椎骨上的标准椎弓根螺钉100。标准椎弓根螺钉100在其头部具有U形通道101，用于插入连接杆。当连接杆还没到位时，连接销3可被引入到U形通道101中并由固定螺钉或凸头固定螺钉102锁定在其中。保持法兰31位于U形通道101的外部， 因此它邻接在头部的一侧上，从而万一椎弓根螺钉100受到拉力作用而保持椎弓根螺钉100。
[0082]当两个连接销3被分别附接到锚固于患者的相邻椎骨上的两个椎弓根螺钉上时，牵开器刀片2的分开运动在椎骨主体上施加了牵张作用，从而外科手术设备I起到牵张器的作用。
[0083]因此，可以观察到在使用中连接销被设置在主轴线X上，该主轴线X相对于人体解剖结构来说是从头到尾的(cranial-caudal)。
[0084]如前所提出的，公共框架使牵开器刀片2能够相对运动。
[0085]允许的第一运动是两个牵开器刀片2沿主轴线X的相对移位，以便将患者的软组织展开以及将椎弓根螺钉100在被附接到连接销3上时将它们彼此拉开。
[0086]沿主轴线X的运动是由于以下事实:铰接臂43之一被固定到主杆41 (方便地平行于主轴线X)，而另一个铰接臂42通过线性致动器40沿同一个杆41是可动的。线性致动器40是通过手动操纵的棘轮。事实上，主杆41具有接合小齿轮(在图中不可见)的线性齿条40a，所述小齿轮被连接到可动臂42的第一部分42a。小齿轮被牢固地附接在外科医生可以操纵的旋转突出部40b上。防止可动臂向后运动的棘爪40c可通过指压释放。
[0087]除了线性致动器40的特征以外，铰接臂42、43是对称地相同的，因此随后的可动臂42的通用介绍，加以必要的修改，也适用于固定臂43。
[0088]臂包括第一部分42a (相应地43a)、第二部分42b (43b)和第三部分42c (43c)。
[0089]从主杆41延伸的第一部分42a绕平行于主轴线x的第一铰接轴线y被铰接到第二部分42b。角度调整棘轮44 (其机械结构被与第一部分42a固定一起的外壳盖住)阻碍了第二部分远离牵开器刀片2的远端的角运动，也就是说它防止了刀片脱离开外科手术位。设置按钮44a用以使棘轮机构与棘爪脱离接合，以便向后旋转。
[0090]如图6中最佳所示，绕第一铰接轴线y的旋转使得公共框架4能够更舒适地放置在患者身体上。
[0091]铰接臂的第三部分42c是杠杆，该杠杆绕第二铰接轴线z居中地铰接在第二部分42b的自由端处，第二铰接轴线z平行于第二臂部分42b的纵向延伸部并因而垂直于主轴线X。杠杆的一端位于第二臂部分42b的突出支撑物45a的上方；杠杆的相对端朝着相对的铰接臂延伸并且其特征在于具有固定孔，固定孔用于容置牵开器刀片2的固定桩22。
[0092]对第二铰接轴线z的调整是通过调节螺钉45实现的。螺钉45的末梢在突出支撑物45a内可自由旋转，而螺钉45的杆部通过螺纹接合在上方杠杆端的通孔中。通过附接到螺钉头部的旋转突出部45b，外科手术医生可以轻松地操纵调节螺钉45。
[0093]如图5中最佳所示，绕第二铰接轴线z的旋转调整了对应刀片2的倾角。
[0094]此外，铰接臂42、43沿垂直于主轴线x的z轴线的垂直排布方式使得能够为其它器械提供大的中央通道，例如软组织牵开器设备。
[0095]实际上根据本发明，主杆41不与刀片2对齐，而是总保持位于牵开器刀片(2)的后方位置。
[0096]相反地，US2006/0247645公开了一种简单螺钉，用于螺固不具有任何软组织牵开器特征的牵张器。因此，US2006/0247645的设备仅在敞开式手术中有用并不适用于小开口/最小侵入性(Min1-Open/MIS)外科手术，这是因为缺少用以其它器械操作的足够空间。
[0097]如前所述，外科手术设备I旨在用于最小敞开性的外科手术过程，与脊柱的后路固定系统(也就是带有连接杆的椎弓根螺钉100)的插入过程相组合。
[0098]牵开器刀片2可在进行皮肤切口并扩张开之后通过使它们在之前的手术步骤中用到的扩张管上滑动的方式而直接放置。备选地，椎弓根螺钉2可在施加牵开器刀片2和公共框架4之前通过经皮器械或扩张管而被放置。
[0099]在这种情况下，如图13-15最佳所示，椎弓根螺钉100被联接到经皮柱(percutaneous tower) 150。牵开器刀片2与其连接销3 —起,根据随后的步骤,可在经皮柱150上滑动。
[0100]注意到经皮柱150的特征在于具有纵向侧开口 151，纵向侧开口 151用于使得连接杆能够进行随后的定位。侧开口与椎弓根螺钉100的U形通道101相连。
[0101]在图13中画出的第一步骤里，牵开器刀片2相对于经皮柱成90°角，因此保持法兰31的偏心轮廓可进入到侧开口 151。
[0102]在图14中画出的第二步骤里，牵开器刀片2相对于经皮柱150对准并在其上滑动直到连接销3到达U形通道101。
[0103]在第三步骤，连接销3借助于穿过经皮柱150传送的固定螺钉或凸头固定螺钉102而锁定在U形通道101内。
[0104]最后，经皮柱150被移除，牵开器刀片2被固定到公共框架4，并且椎骨的牵张通过线性致动器40执行。
[0105]备选地，在经皮柱仍固定在椎弓根螺钉时也可实施牵张。
[0106]显而易见的是，本领域技术人员为了满足特定的需求，容易想到对以上介绍的外科手术设备做出可能的改变和变型，这些改变和变型被包括在由随后的权利要求书所限定的保护范围之内。`
【权利要求】
1.一种外科手术设备(1)，包括:两个牵开器刀片(2)，所述两个牵开器刀片彼此面对并且由公共框架(4)保持在一起，所述牵开器刀片(2)能插入到患者的外科手术切口中，并能沿主轴线(X)彼此运动离开从而拓宽所述外科手术切口 ；所述外科手术设备(I)包括附接在每个牵开器刀片(2)的远端(20)处的连接销(3)，每个连接销(3)能附接至锚固于患者的相应的椎骨(200)的椎弓根螺钉(100)上，从而通过使所述两个牵开器刀片(2)沿所述主轴线(X)运动离开而实现对所述椎骨(200)的牵张；所述外科手术设备(I)包括线性致动器(40)，所述线性致动器用于使所述牵开器刀片(2)沿所述主轴线(X)相对于彼此运动离开；所述公共框架包括平行于所述主轴线(X)的主杆(41)和联接到所述主杆(41)并分别保持着所述两个牵开器刀片(2)的两个臂(42、43)，所述线性致动器(40)使所述臂中的至少一个臂(42)沿所述主杆(41)运动，其特征在于，所述臂(42、43)是铰接臂，所述铰接臂具有第一端和第二端，所述第一端绕平行于主轴线Ge)的铰接轴线(y)铰接至所述主杆(41)，所述第二端绕垂直于主轴线(X)的铰接轴线(z)铰接至所述牵开器刀片(2)。
2.根据权利要求1所述的外科手术设备(I)，其中附接到每个牵开器刀片⑵的连接销⑶朝向相对的牵开器刀片(2)。
3.根据权利要求2所述的外科手术设备(1)，其中连接销(3)是可定向的，从而当附接到椎弓根螺钉(100)以便进行牵张时能够沿主轴线(X)对准。
4.根据权利要求3所述的外科手术设备(I)，其中每个连接销(3)铰接地连接到相应的牵开器刀片(2)。
5.根据权利要求2-4之一所述的外科手术设备(I)，其中每个连接销(3)在其自由端设有保持法兰(31)。
6.根据权利要求2-5之一所述的外科手术设备(I)，其中每个连接销(3)可释放地附接到相应的牵开器刀片(2)。
7.根据权利要求6所述的外科手术设备(I)，其中每个连接销(3)安装在滑动连接器(30)上，所述滑动连接器可滑动地附接到相应的牵开器刀片(2)的内侧。
8.根据权利要求7所述的外科手术设备(I)，其中所述滑动连接器(30)具有细长的形状，并且能插入到从相应的牵开器刀片⑵的近端(21)延伸到远端(20)的纵向槽(24)中。
9.根据权利要求1所述的外科手术设备(I)，其中对所述第一铰接轴线(y)的调整是通过角度调整棘轮(44)实现的。
10.根据前述权利要求之一所述的外科手术设备(I)，其中每个牵开器刀片⑵的远端(20)相对于牵开器刀片(2)的纵向延伸部偏斜开。
11.一种外科手术系统，包括根据前述权科要求之一所述的外科手术设备(1)，并包括至少一个经皮柱(150)，所述连接销(3)可滑动地接合在所述经皮柱(150)的纵向侧开口(151)中。
【文档编号】A61B17/02GK103690205SQ201310670313
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】M·菲彻, A·凡蒂格罗西, S·弗朗切斯科 申请人:梅达塔国际股份有限公司