正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器及导向方法与流程

本发明涉及医学外科器械，尤其涉及一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器及导向方法。

背景技术：

椎弓根螺钉置入安全性及准确性直接关乎脊柱手术的成败及患者的疗效。单纯依靠解剖标志经验性置钉技术仍存在一定的失误率，特别是在解剖不清或变异的病例，其可能带来更多的困难。因此，临床医生在术中置钉时会结合使用相关的设备来进一步导航螺钉的进钉方向。目前最先进的导航设备包括O-Arm、计算机导航系统、CT及电生理监测仪等，这些设备大大提高了置钉安全性，但价格昂贵，对手术室要求高，目前仍难以普及。因此，绝大多数医院术者仍在采用利用术中C臂X射线机透视导航的方法。如何提高此种导航方法的效果、安全性及便利性具有实际的临床意义。

传统术中C臂X射线机透视导航的操作方法是先在椎弓根内钻入一枚定位针，然后在透视下判断螺钉的方向。如螺钉方向不佳，则需拔出此定位针后再调整钻入。此做法的缺陷在于第一次的钻入方向错误可能就已造成不可逆的神经血管损伤。因此，部份学者设计了椎弓根螺钉导向器，其最大的目的就在于在定位针钻入椎弓根前就定准进钉路线，从而提高一次性进钉成功率。通过综述相关文献及专利技术，现有椎弓根螺钉导向器技术仍有需要改进的方面：1、导向定位方法仍需改进：一个钉道的空间位置由三个要素组成：入钉点、钉道的矢状面方向及水平面方向。入钉点采用正位X射线图像观察，正确的入钉点应在正位像椎弓根影的外上缘(左侧9-10点位，右侧2-3点)。钉道的矢状面方向在既往技术里一般采用侧位X射线图像判断，通过椎弓根的轴线与定位针的轴线关系来作出准确判断。钉道的水平面方向从上述技术的置钉方法来看，多数均主张依据经验性的水平倾角或术前CT片测量椎弓根的水平面倾角，以此来作为术中椎弓根钉的倾角方向。这些方法缺乏术中入钉前依据X射线图像判断的水平面方向的客观标准。由于术中摆体位时椎体可能发生旋转，术中螺钉实际的水平倾角相应发生改变，故仍以术前测量角度来置钉理论上仍存在一定的一次性置钉失误率。例如，一个椎体双侧椎弓根术前测量内倾角为15度，但术中摆体位时椎体整体发生了5度的空间旋转，则入钉角度应一侧应为20度，另一侧应为10度，如仍予以水平15度为内倾角，则可能出现一侧螺钉偏内，另一侧偏外。因此，能否有一个在术中摆完体位后更为客观的水平面倾角影像判断标准来指导置钉就具有重要的临床意义。2、多数导向器组成构件间形态差异性大，加工较复杂，成本上升，生产及应用受到限制。3、大部份为金属构件，由于金属能大量吸收X射线，故术中X射线透视影像质量差，较难判定定位针的投影像。4、上述多数导向器每次只能导向一个或一对同水平面的螺钉，对于多组置钉并未能显示其简便操作及少射线吸收的特点，故在长节段置钉中未能很好体现其应用价值。

本发明阐述中涉及几个解剖学空间方位名词。如图3所示，X是纵轴，Y是横轴，Z是垂直轴。矢状面B是沿前后方向将人体纵切为左右两部分的断面,不管是不是对等的,只要是左右两部分就是矢状面B,而左右对等的面被称为正中矢状面。冠状面C是沿左右方向将人体纵切为前后两部分的断面。水平面A又称横断面，与垂直轴Z垂直，将人体分为上，下两部分的断面。简单点说，矢状面是从侧面(左侧/右侧)看，矢状面方向主要判断螺钉是偏上还是偏下。水平面是从上/下看，水平面方向主要判断螺钉是偏内还是偏外。以脊椎的中心点为原点，脊椎的上指向头端，下指向尾端，脊椎的上、下方向为纵向；脊椎前指向腹部，后指向背部，内指向人体中间，外指向人体外侧，脊椎的内、外方向为横向。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，提高椎弓根螺钉的一次性正确置入率及定位定向时的透视次数。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，其包括棘突固定装置，还包括横向连接杆、定位装置，其中棘突固定装置的上端套设在横向连接杆的两侧，定位装置的上端套设在横向连接杆上；定位装置包括第一调整器、第二调整器、第三调整器、第一连接杆、第二连接杆、定位针，其中，第一调整器套设在所述横向连接杆上，第一连接杆的一端嵌入第一调整器内,第一连接杆的另一端穿设第二调整器，第二连接杆的两端分别一一对应嵌入第二调整器、第三调整器内，所述定位针穿设第三调整器；定位针包括金属针与延长杆，金属针的一端与延长杆的一端连接，金属针的另一端与延长杆的另一端分别为自由端，该金属针长度与椎弓根长度相等。

本发明的有益效果是：采用定位针金属针与椎弓根长度相等，使得金属投影长度可以作为一个重要的评价参数，从而建立了依据正位像下定位针投影像及椎弓根投影像的位置关系来判断螺钉进钉路线的标准。术中无需反复正侧位翻转成像，从而减少手术时间、射线暴露量及感染机会。此外，在椎弓根开道之前即先调整好钉道方向，从而争取实现一次置钉成功。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，横向连接杆为相互平行的两个。

采用上述进一步方案的有益效果是能够同时在脊椎两侧独立进行导航，实现各椎弓根导航时互不干扰。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，棘突固定装置包括固定夹、第四调整器，固定夹的上端设有凸起，第四调整器设有三个端口，该凸起嵌入第四调整器的一个端口内，第四调整器的另外两个端口套设在同一根横向连接杆上。

采用上述进一步方案的有益效果是能够方便的固定棘突。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，第一调整器、第二调整器、第三调整器、第四调整器为三通套筒。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，各部件构造简单、形态重复性高，在材料及工艺上较容易复制及生产，性价比高。

进一步，所述正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，延长杆、棘突固定装置、横向连接杆、第一调整器、第二调整器、第三调整器、第一连接杆、第二连接杆采用X射线机照射不显影的材质。

采用上述进一步方案的有益效果是较大程度减少了导向器的X射线吸收率，从而使定位针金属段与骨显像清晰，定位更准确。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，横向连接杆/第一调整器、第二调整器、第三调整器、第一连接杆上设有刻划线。

采用上述进一步方案的有益效果是更加精确的调整定位针的角度及位置。

本发明所要解决的技术问题是提供一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向方法，提高椎弓根螺钉的一次性正确置入率及减少正侧位交替透视，从而减少手术时间、射线暴露量及感染发生率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向方法，使用一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，包括如下步骤：S1，术前通过CT影像测量每个椎弓根的长度；S2，术中完成术野暴露后，在棘突上安装棘突固定装置，将定位装置设定在脊椎节段水平两侧，采用与椎弓根长度相等的定位针的金属针；S3，术者按照解剖标志及临床经验调整定位针在矢状面及水平面的角度和位置设定初始入钉点；S4，对术野进行双侧椎弓根影与棘突距离相等，且上终板前后缘影像重叠的标准正位C臂型X射线机照射，取得影像；S5，根据影像判断定位针是否符合标准入钉点及方向；S6，如符合，取出定位针，经定位通道使用相应器械进行开口及扩道，拧入螺钉；S7，如不符合，根据影像调整定位针的入钉点、矢状面方向及水平面方向的角度和位置，重复步骤S4、S5。

本发明的有益效果是：实现了入钉前依据X射线影像判断定位针的水平面方向及矢状面方向的客观标准，从而提高一次性置钉成功率。同时术中无需反复正侧位翻转成像，减少手术时间、射线暴露量及感染机会。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向方法，步骤S5中标准入钉点及方向是在步骤S4所得影像中金属针投影起点为入钉点,入钉点位于右侧椎弓根投影的2至3点钟或左侧椎弓根投影的9至10点钟位置,金属针投影方向为入钉方向,以入钉点为起点沿入钉方向向椎弓根投影内作一与金属针投影等长延长线，该延长线的端点位于椎弓根投影的内下象限内。

采用上述进一步方案的有益效果是能够在单纯正位X线透视下就完成入钉点及入钉方向的判断，不需要反复正侧位交替透视，同时判断指标客观可信，一次性置钉成功率高。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向方法，通过第一调整器沿横向连接杆移动，实现定位针入钉点在脊椎纵向上的平移；通过第二调整器沿第一连接杆移动,实现定位针入钉点在脊椎横向上的平移。

进一步，所述一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向方法，通过第二调整器沿第一连接杆旋转，实现定位针在矢状面上的角度调整；通过第三调整器相对于第二连接杆旋转，实现定位针在水平面上的角度调整。

采用上述进一步方案的有益效果是能够简单方便的调整定位针的位置。

附图说明

图1为本发明立体结构图；

图2为本发明定位装置立体结构图；

图3为本发明立体结构图；

图4为矢状面、冠状面、水平面解剖示意图；

图5为正位X射线透视椎弓根螺钉标准入钉点及方向影像示意图；

图6为水平面X射线透视椎弓根螺钉标准入钉点及方向影像示意图；

图7为正位X射线透视椎弓根螺钉方向偏内影像示意图；

图8为水平面X射线透视椎弓根螺钉方向偏内影像示意图；

图9为正位X射线透视椎弓根螺钉方向偏外影像示意图；

图10为水平面X射线透视椎弓根螺钉方向偏外影像示意图；

图11为正位X射线透视椎弓根螺钉方向偏下影像示意图；

图12为侧卧位X射线透视椎弓根螺钉方向偏下影像示意图；

图13为正位X射线透视椎弓根螺钉方向偏上影像示意图；

图14为侧卧位X射线透视椎弓根螺钉方向偏上影像示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、棘突固定装置，11、固定夹，12、凸起，13、第四调整器，2、横向连接杆，3、定位装置，31、第一调整器，32、第二调整器，33、第三调整器，34、第一连接杆，35、第二连接杆，36、定位针，361、金属针，362、延长杆，A、水平面，B、矢状面，C、冠状面，X、纵轴，Y、横轴，Z、垂直轴，4、刻划线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2所示，本发明公开一种正位X射线透视引导进钉的椎弓根螺钉导向器，包括棘突固定装置1、横向连接杆2、定位装置3。棘突固定装置1的上端套设在横向连接杆2的两侧。定位装置3的上端套设在横向连接杆2上。棘突固定装置1根据棘突的位置沿横向连接杆2移动，定位装置3根据椎弓根的位置沿横向连接杆2移动、旋转。

棘突固定装置1用于将本发明固定于棘突上。可以是夹子，夹子夹在棘突上；也可以是其他现有技术中用于固定的装置。

定位装置3包括第一调整器31、第二调整器32、第三调整器33、第一连接杆34、第二连接杆35、定位针36。第一调整器31套设在横向连接杆2上。第一连接杆34一端嵌入第一调整器31内，第一连接杆34的另一端穿设第二调整器32。第二连接杆35的两端分别一一对应嵌入第二调整器32、第三调整器33内。定位针36穿设第三调整器33。

定位针36包括金属针361与延长杆362。金属针361的一端与延长杆362的一端连接，金属针361的另一端与延长杆362的另一端分别为自由端。金属针长度361与椎弓根长度相等。根据测量的不同椎弓根长度更换不同长度的金属针361。该金属针361具有不同长度的型号，长度从16mm至26mm，每个型号间的差值为1mm，具体使用时选择与椎弓根长度相等的型号。金属针361与延长杆362可以是螺纹连接，即金属针361具有外螺纹的一端旋入延长杆362具有内螺纹的一端。金属针361与延长杆362也可以是嵌入连接，即金属针361的一端嵌入延长杆362的一端内。

横向连接杆2为相互平行的两个，能够对称安装定位装置3，实现双向导向。第一调整器31、第二调整器32、第三调整器33为三通套筒。各三通套筒的型号相同，横向连接杆2、第一连接杆34、第二连接杆35及延长杆362为相同口径的棒状结构。通过第一调整器31沿横向连接杆2移动、旋转，第二调整器32沿第一连接杆34移动、旋转，第三调整器33相对于第二连接杆35旋转调整定位装置3在水平面、矢状面的角度和位置。

通过第一调整器31沿横向连接杆2移动，实现定位针36入钉点在脊椎纵向上的平移。第二调整器32沿第一连接杆34移动，实现定位针36入钉点在脊椎横向上的平移。第二调整器32沿第一连接杆34旋转，实现定位针36在矢状面上的角度调整，即脊椎上下方向的角度调整。第三调整器33相对于第二连接杆35旋转，实现定位针36在水平面上的角度调整，即脊椎内外方向的角度调整。在手术过程中可依据置入椎弓根螺钉数量选择相应数目定位装置3，从而实现一钉一导向的目的。

延长杆362、棘突固定装置1、横向连接杆2、第一调整器31、第二调整器32、第三调整器33、第一连接杆34、第二连接杆35采用X射线机照射不显影的材质制作，如采用高分子材料或碳纤维材质制作。高分子材料比如是PVC、ABS、亚克力材料等。

为了更加精确的调整定位针36的角度及位置，在横向连接杆2/第一调整器31、第二调整器32/第三调整器33、第一连接杆34上设有刻度。

采用上述改进式椎弓根螺钉导向器置钉导向，准确经椎弓钉置入螺钉需包括三个环节：1、入钉点选择2、水平面倾角控制3、矢状面倾角控制。其包括如下步骤:

S1，术前通过CT影像测量每个椎弓根的长度。

S2，术中完成术野暴露后，在棘突上安装棘突固定装置，将定位装置设定在脊椎节段水平两侧，采用与椎弓根长度相等的定位针的金属针。

S3，术者按照解剖标志及临床经验调整定位针在矢状面及水平面的角度和位置设定初始入钉点。

术者按照解剖标志及临床经验将金属针的自由端即尖端设定在初始入钉点并使定位针按初定的进针矢状面及水平面倾角固定。

S4，对术野进行双侧椎弓根影与棘突距离相等，且上终板前后缘影像重叠的标准正位C臂型X射线机照射，取得正位X射线透视椎弓根影像。

S5，根据正位X射线透视椎弓根影像判断定位针是否符合标准入钉点及方向。

S6，如符合，取出定位针，经定位通道使用相应器械进行开口及扩道，拧入螺钉。

S7，如不符合，通过影像调整定位针的入钉点、矢状面方向及水平面方向的角度和位置，重复步骤S4、S5。

如图1所示，通过第一调整器31沿横向连接杆2移动，实现定位针36入钉点在脊椎纵向上的平移。第二调整器32沿第一连接杆34移动，实现定位针36入钉点在脊椎横向上的平移。第二调整器32沿第一连接杆34旋转，实现定位针36在矢状面上的角度调整，即脊椎上下方向的角度调整。第三调整器33相对于第二连接杆35旋转，实现定位针36在水平面上的角度调整，即脊椎内外方向的角度调整。

如图5至图14所示，在图5中正位X射线透视椎弓根的影像以右侧椎弓根投影中心点o分为内上象限OFE、内下象限OGE、外上象限OFD、外下象限OGD四个象限。左侧椎弓根投影象限的划分与右侧椎弓根投影象限划分对称。对右侧椎弓根投影边缘线按时钟分区，D点为3点钟位置、D1点为2点钟位置、，E点为9点钟位置、E1点为10点钟位置。

步骤S5中标准入钉点及方向为在步骤S4所得影像中金属针投影起点为入钉点,金属针投影方向为入钉方向。入钉点位于右侧椎弓根投影的2至3点钟或左侧椎弓根影的9至10点钟位置。以入钉点为起点沿入钉方向向椎弓根投影内作一与金属针投影等长延长线。该延长线的端点位于椎弓根投影的内下象限内。如延长线末端端点位于内下象限区域之外则需进行相应调整。

本发明采用与椎弓根等长的金属针，依据不同人体的椎弓根长度选用不同的金属针。仅通过正位X射线透视椎弓根影像中金属针投影长度及方向用于评估椎弓根螺钉的进钉方向。判断为正确进钉方向后再进钉，实现一次性置钉成功。

在一实施例中，如图5所示，入钉点J₀在正位X射线透视椎弓根影像右侧椎弓根投影2至3点钟位置即D至D₁点之间。钉道方向是沿影像中定位针金属针M₀J₀向椎弓根投影内作一等长延长线J₀J₀’。此延长线J₀J₀’的端点J₀’位于内下象限OGE区域内。如图6所示，J₀’代表金属针尖沿当前方向前进并刚好到达椎弓根前端(即椎体后缘)时的投影位置。

如图7所示，延长线J₁J₁’的端点J₁’超出内下象限OGE并位于其内侧。如图8所示，相当于沿此金属针投影M₁J₁方向前进，金属针的端点J₁’偏内穿破椎弓根内壁对机体造成损伤。通过第三调整器相对于第二连接杆向外旋转，实现金属针的延长线J₁J₁’的端点J₁’位于内下象限OGE以内。

如图9所示，延长线J₂J₂’的端点J₂’位于外下象限OGD区域。如图10所示，相当于沿此金属针投影M₂J₂方向前进，金属针的端点J₂’偏外穿破椎弓根螺钉外壁对机体造成损伤。通过第三调整器相对于第二连接杆向内旋转，实现金属针的延长线J₂J₂’的端点J₂’位于内下象限OGE区域内。

如图11所示，延长线J₃J₃’的端点J₃’超出内下象限OGD区域并位于其下方。如图12所示，相当于沿此金属针投影M₃J₃方向前进，金属针的端点J₃’偏下穿破椎弓根下壁对机体造成损伤。通过第二调整器沿第一连接杆向上旋转，实现金属针的延长线J₃J₃’的端点J₃’位于内下象限OGE区域内。

如图13所示，延长线J₃J₃’的端点J₄’位于内上象限OEF区域内。如图14所示，相当于沿此金属针投影M₄J₄方向前进，金属针的端点J₄’穿破椎弓根螺钉的上壁对机体造成损伤。通过第二调整器沿第一连接杆向下旋转，实现金属针的延长线J₃J₃’的端点J₄’位于内下象限OGE以内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。