專利名稱：促進(jìn)導(dǎo)航的磁性靶向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及外科手術(shù)植入，具體地涉及用于穩(wěn)定相鄰骨性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方 法，更具體地涉及有助于對(duì)多個(gè)骨性穩(wěn)定設(shè)備之間的互連裝置進(jìn)行導(dǎo)航的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們普遍認(rèn)為，當(dāng)把骨骼穩(wěn)定在適當(dāng)位置時(shí)，非常便于康復(fù)和/或結(jié)構(gòu)修正。用于 骨骼穩(wěn)定的各種設(shè)備是眾所周知的并且通常應(yīng)用于醫(yī)療技術(shù)中。例如，通過使用基本上剛 性或者半剛性的互連裝置(棒或者板)和緊固裝置(螺釘、夾子、鉤子、爪鉗、錨或者螺栓)， 可以穩(wěn)定異常的脊柱。多個(gè)緊固件置于每根椎骨的脊柱椎弓根(spinalpedicle)內(nèi)并且由 至少一個(gè)互連裝置連接。更困難的方面其中之一是沿著椎骨的縱向遞送的固定路徑并且穿 過多根椎骨之間的多個(gè)緊固裝置之中的每一個(gè)外科地插入互連裝置。一旦安裝就位，該系 統(tǒng)基本上使脊柱穩(wěn)定并且促進(jìn)骨性融合(關(guān)節(jié)融合術(shù))。傳統(tǒng)上，用于骨骼穩(wěn)定的外科技術(shù)需要大的切口(長度上超過6cm)，相當(dāng)多的肌 肉被切開并且從骨骼上剝離(縮回)，用以“開放式”觀察骨骼以及接近骨骼以放置緊固件 和實(shí)現(xiàn)器械植入。雖然這個(gè)所謂的“開放式”外科技術(shù)已經(jīng)成功地治療了脊柱的不結(jié)合、不 穩(wěn)定、損傷和疾病，但該“開放式”外科技術(shù)仍存在缺陷?？紤]到這項(xiàng)技術(shù)的有創(chuàng)本質(zhì)，長的 恢復(fù)時(shí)間和病人的顯著的術(shù)后疼痛是常見的。針對(duì)上述缺陷，外科技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出了意在替換更傳統(tǒng)的開放式外科手術(shù)的微創(chuàng) 系統(tǒng)和操作。顯然，較少擴(kuò)張的系統(tǒng)和操作將消除執(zhí)行許多的肌肉切割和剝離的必要，這導(dǎo) 致了恢復(fù)時(shí)間的縮短和更少的術(shù)后疼痛。結(jié)果，經(jīng)皮膚的操作被發(fā)展出來，這些操作通過小 的皮膚切口(長度通常為1.5cm到5cm)插入器械并且進(jìn)行手術(shù)，從而減少軟組織損傷。但 是，更小的皮膚切口和更小的外科手術(shù)區(qū)域需要更新穎和更創(chuàng)新的方法來進(jìn)行這些復(fù)雜的 外科手術(shù)。微創(chuàng)系統(tǒng)的這樣一個(gè)例子是Medtronic公司(位于田納西州的孟菲斯市)開發(fā)的 SEXTANT脊柱系統(tǒng)。該設(shè)備由兩個(gè)基本部分組成螺釘擴(kuò)展器(screw extender)和插棒器 (rod inserter)，這構(gòu)成了看上去像海軍導(dǎo)航中使用六分儀的器械。該設(shè)備是插入工具，它 允許將緊固件和互連裝置以微創(chuàng)的方式應(yīng)用于脊柱。螺釘擴(kuò)展器是長的軸，其用來通過小 的皮膚切口將螺釘遞送和連接至椎骨。在外科手術(shù)期間，這些螺釘擴(kuò)展器突出在身體外面， 這樣允許外科醫(yī)生布置和連接它們的末端，從而可以連接插棒器。插棒器是弧形臂，它沿著 固定軸線搖擺，推送互連棒穿過皮膚和肌肉，然后進(jìn)入植入的緊固件(椎弓根螺釘)的頭 部。盡管當(dāng)緊固裝置準(zhǔn)確對(duì)齊時(shí)上述技術(shù)是足夠的，但是當(dāng)其中一個(gè)螺釘未對(duì)齊時(shí)， 上述技術(shù)不能遞送棒。而且，互連棒必須由外科醫(yī)生沿著固定的拱形推送，而且不能繞過神 經(jīng)結(jié)構(gòu)或者骨性阻礙物。用力地推送棒通過緊固裝置的一個(gè)結(jié)果是可能使棒和骨性阻礙物 之間發(fā)生碰撞，導(dǎo)致一塊骨頭脫落，從而可能導(dǎo)致神經(jīng)病學(xué)的損害。另一個(gè)常見問題是互連 棒脫離插棒器。當(dāng)這些事件中的任何一個(gè)發(fā)生時(shí)，經(jīng)常需要額外的手術(shù)以從傷口中移走骨碎片和棒。這可能致使外科醫(yī)生放棄微創(chuàng)方法，然后回到傳統(tǒng)方法。目前的脊柱植入系統(tǒng) 不允許棒的外形匹配周圍解剖結(jié)構(gòu)的法向曲率，這種系統(tǒng)不可被定制成滿足每位病人所具 有的獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)變化。為了幫助避免損傷易損的解剖結(jié)構(gòu)并且加快植入裝配過程，已經(jīng)使用了各種基于 圖像的導(dǎo)航系統(tǒng)，這些基于圖像的導(dǎo)航系統(tǒng)使用在醫(yī)療外科手術(shù)之前或者期間得到的病人 圖像以在外科手術(shù)期間指導(dǎo)外科醫(yī)生。成像技術(shù)的最近發(fā)展已經(jīng)通過使用光學(xué)引導(dǎo)的系 統(tǒng)、熒光引導(dǎo)的系統(tǒng)和基于電磁場(chǎng)的系統(tǒng)產(chǎn)生了精細(xì)的二維圖像和三維圖像。這些基于圖 像的系統(tǒng)還與前面描述的“開放式”外科手術(shù)一起使用。與大多數(shù)基于圖像的系統(tǒng)有關(guān)的 一個(gè)重要問題是將產(chǎn)生的輻射傳送給病人和外科手術(shù)工作人員，這樣可能久而久之導(dǎo)致生 理損害。并且，該設(shè)備的成本和便攜性仍然是個(gè)問題。此外，這些系統(tǒng)經(jīng)常要求外科醫(yī)生經(jīng) 歷大量訓(xùn)練，以正確地進(jìn)行手術(shù)。因此，在外科技術(shù)上需要一種這樣的系統(tǒng)和微創(chuàng)操作，該系統(tǒng)和微創(chuàng)操作能夠提 供最佳的機(jī)械支撐和骨性融合，并且當(dāng)與目前可用的互連元件相比時(shí)能夠降低骨損傷和神 經(jīng)功能的可能性。還希望提供能夠與基于圖像的跟蹤系統(tǒng)結(jié)合(但是不要求)執(zhí)行的外科 操作。
現(xiàn)有技術(shù)雖然有許多專利涉及用于在解剖結(jié)構(gòu)的所選區(qū)域插入穩(wěn)定植入物的系統(tǒng)和方法， 但是現(xiàn)有技術(shù)沒有講解用于通過使用這種微創(chuàng)技術(shù)插入植入物的靶向系統(tǒng)，所述微創(chuàng)技術(shù) 通過暴露給病人和/或外科醫(yī)生最少的(如果有)輻射，降低了對(duì)神經(jīng)結(jié)構(gòu)或者骨性阻礙 物造成損害的風(fēng)險(xiǎn)。例如，F(xiàn)oley等人的、公開號(hào)為2005/0085714的美國申請(qǐng)公開了用于經(jīng)皮膚地和/ 或微創(chuàng)地植入結(jié)構(gòu)(例如，脊柱植入)的方法和裝置。該結(jié)構(gòu)可以通過使用用于計(jì)劃和執(zhí) 行操作的導(dǎo)航系統(tǒng)來植入。該結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分可以通過使用由導(dǎo)航系統(tǒng)確定并導(dǎo)航的位置 和路徑相互連接。導(dǎo)航系統(tǒng)使用光學(xué)定位或者電磁定位來確定所選的植入結(jié)構(gòu)或者器械的 精確位置?？梢韵鄬?duì)于與螺釘連接的擴(kuò)展器放置光學(xué)定位器?？蛇x地，可以在電磁場(chǎng)(EM field)中放置線圈，使得通過檢測(cè)感生電壓可以確定線圈的位置。計(jì)算機(jī)用來在植入結(jié)構(gòu) 之前形成計(jì)劃，以及此后在插入期間跟蹤結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分。外科手術(shù)的計(jì)劃和跟蹤顯示在 顯示器上，以指導(dǎo)外科醫(yī)生。Vardiman的公開號(hào)為2005/0277934的美國申請(qǐng)公開了用于脊柱融合(骨性融 合)或者運(yùn)動(dòng)保護(hù)的微創(chuàng)脊柱固定系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)椎弓根螺釘，包括置于第一椎骨 體(vertebral body)內(nèi)的第一螺釘，置于第二椎骨體內(nèi)的第二螺釘，用于連接第一螺釘和 第二螺釘?shù)倪B接器(connector)，和用于經(jīng)皮膚地將連接器連接到第一螺釘和第二螺釘?shù)?可移除引導(dǎo)器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，探測(cè)球置于螺釘擴(kuò)展器的頭部上以及在棒插入工具手 柄上。比較器計(jì)算插入工具手柄相對(duì)于螺釘擴(kuò)展器的相對(duì)位置，并且為外科醫(yī)生提供可視 顯不。授權(quán)給Bucholz的第6，236,875號(hào)美國專利公開了包括參考框架和定位框架的 外科導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過使用磁共振成像(magneticresonance imaging，在下文中簡稱 MRI)或者在外科手術(shù)之前得到的計(jì)算斷層造影(computed tomography，在下文中簡稱CT)掃描圖像在操作期間產(chǎn)生代表一個(gè)或多個(gè)身體要素的位置的圖像。在操作期間標(biāo)識(shí)身體要 素和它們的相對(duì)位置。然后在外科手術(shù)期間通過使用計(jì)算機(jī)可以使已知身體要素的位置操 作到病人的相對(duì)位置。然后所操作的數(shù)據(jù)可以用來指導(dǎo)外科醫(yī)生用于植入。授權(quán)給R)ley等人的第6，226，548號(hào)美國專利公開了一種裝置和操作，該裝置和 操作通過使用圖像指導(dǎo)的外科手術(shù)把外科手術(shù)的植入物和器械(例如，螺釘、棒、引線和 板)經(jīng)皮膚放置到多個(gè)身體部分內(nèi)。該發(fā)明包括用于與外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)一起使用的裝 置，剛性地連接到身體部分(例如，椎骨的棘突)的連接設(shè)備，以及剛性地但是可移除地連 接至連接設(shè)備的標(biāo)識(shí)上部結(jié)構(gòu)。該標(biāo)識(shí)上部結(jié)構(gòu)是，例如參考弧形和基準(zhǔn)陣列，其實(shí)現(xiàn)了在 CT掃描或者M(jìn)RI成像期間以及后來在醫(yī)療操作期間標(biāo)識(shí)上部結(jié)構(gòu)的位置以及因而標(biāo)識(shí)待 固定上部結(jié)構(gòu)的身體部分的功能。該系統(tǒng)使用下面的發(fā)射器來指示與該發(fā)射器連接的身體 部位的位置例如，發(fā)光二極管(light emitting diode，在下文中簡稱LED)、無源反光球、 聲學(xué)、磁性、電磁性、放射性或者微脈沖雷達(dá)。授權(quán)給Sierman等人的第7，011，660號(hào)美國專利公開了用于穩(wěn)定骨性結(jié)構(gòu)的托架 安裝器械和方法。該安裝器械是六分儀類型工具，其帶有連接到錨的錨延長部。該器械可 相對(duì)于錨移動(dòng)以將托架置于與錨鄰近的位置。該托架可以被分度，用于相對(duì)于安裝器械從 預(yù)定的方向上插入。所有上述現(xiàn)有技術(shù)公開了這樣一類系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用植入物插入裝置來用力地把 外科手術(shù)植入物或者器械推到活體內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域。這增加了路徑分叉和/或損害神經(jīng)和血 管結(jié)構(gòu)的可能性。此前現(xiàn)有技術(shù)缺乏的是簡單且經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)和操作，用于把外科手術(shù)植入 物和/或器械準(zhǔn)確地和精確地置于目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)降低對(duì)神經(jīng)結(jié)構(gòu)和血管結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。而 且，上述參考文獻(xiàn)中沒有任何一篇向外科醫(yī)生提供表明已到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的可聽見的和/或 可觸知的反饋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及適合于將生物相容設(shè)備(植入物、外科手術(shù)器械)引導(dǎo)到身體(在活 體內(nèi))內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域的磁性靶向系統(tǒng)，無論該目標(biāo)區(qū)域是瘤還是用于緊固裝置的植入點(diǎn)。 所述系統(tǒng)包括靶向部件，所述靶向部件包括引向材料。所述靶向部件一端連接到所述生物 相容設(shè)備。所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)錨固部件，所述至少一個(gè)錨固部件一端被構(gòu)造和設(shè)置 成固定至活體中的目標(biāo)區(qū)域，另一端被構(gòu)造和設(shè)置成包括磁性材料，所述磁性材料有效地 用于影響所述引向材料在活體中的穿行。受磁性影響的所述錨固部件與所述靶向部件的所 述引向材料相互作用，以使得所連接的生物相容設(shè)備能夠相對(duì)于所述目標(biāo)區(qū)域放置。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供使軟組織損傷最小化并且產(chǎn)生較少術(shù)后疼痛的系 統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供靶向系統(tǒng)，所述靶向系統(tǒng)通過提供關(guān)于所述生物相容設(shè) 備的位置的反饋而提供實(shí)時(shí)的導(dǎo)向。本發(fā)明的另一目的是公開反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)使用聽覺的和/或觸覺的反饋 來向外科醫(yī)生指示何時(shí)到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。本發(fā)明的另一目的是提供磁性靶向系統(tǒng)，所述磁性靶向系統(tǒng)可以在不被扭曲或者 導(dǎo)致生理損害的情況下穿透組織，這與χ射線不同。
本發(fā)明的另一目的是提供靶向系統(tǒng)，所述靶向系統(tǒng)允許更短的外科手術(shù)時(shí)間、減 少的X射線的照射量以及病人更少的并發(fā)癥。本發(fā)明的另一目的是提供靶向系統(tǒng)，所述靶向系統(tǒng)操作簡單，以減少外科醫(yī)生為 了操作外圍系統(tǒng)必須經(jīng)歷的訓(xùn)練。從結(jié)合任意附圖進(jìn)行的下面描述中，本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)勢(shì)將顯而易 見，其中，通過說明和實(shí)施例說明了本發(fā)明的某些實(shí)施方式。本發(fā)明中包含的任一附圖構(gòu)成 本說明書的一部分，并且包括示例性實(shí)施方式和說明本發(fā)明的多個(gè)目的和特征。


圖1示出了病人的脊柱的一部分的部分側(cè)視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方 式的磁性靶向系統(tǒng)；圖2是圖1中示出的磁性靶向系統(tǒng)，其示出了靶向部件帶有穿過錨固部件的連接 的栓系裝置；圖3是圖1中示出的磁性靶向系統(tǒng)，其示出了靶向部件通過最后一個(gè)擴(kuò)展器從病 人的體內(nèi)移走；圖4是圖1中示出的磁性靶向系統(tǒng)，其示出了在相鄰椎骨之間插入生物相容設(shè) 備；圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、連接到多軸向螺釘連接器部分的擴(kuò)展器一部分的部 分橫截面圖；圖6是可以用于本發(fā)明的系統(tǒng)的多軸向螺釘?shù)纳喜苛Ⅲw圖；圖7a至圖7e示出了在本發(fā)明中使用的靶向部件的多個(gè)實(shí)施方式；圖8是病人的部分脊柱的部分側(cè)視圖，其包括根據(jù)另一實(shí)施方式的磁性靶向系 統(tǒng)，說明了在不使用擴(kuò)展器的條件下在活體中插入靶向部件；圖9示出了病人的脊柱的一部分的部分側(cè)視圖，其包括使用永磁體的根據(jù)本發(fā)明 的另一實(shí)施方式的磁性靶向系統(tǒng)；圖10是磁性設(shè)備和磁性捕捉器的立體圖，其中磁性捕捉器突出到擴(kuò)展器和連接 器部件之外；圖11是磁性設(shè)備和磁性捕捉器的立體圖，其中磁性捕捉器位于擴(kuò)展器和連接器 部件內(nèi)；圖12是磁性設(shè)備和磁性捕捉器的立體圖，其中磁性捕捉器位于擴(kuò)展器上部的位 置處；圖13是磁性捕捉器的立體圖，其中磁性捕捉器與第一緊固件的靶向部件接觸；圖14是擴(kuò)展器和連接器部件的截面圖，其中擴(kuò)展器和連接器部件均具有彼此吻 合的內(nèi)螺紋，以使得緊定螺釘可以向下穿過擴(kuò)展器和連接器，以相對(duì)于緊固件將生物相容 材料固定就位；圖15A至150示出了安裝外科植入物所需的各個(gè)步驟，在這些步驟中，緊固部件之 間的連接部件被拉動(dòng)就位；圖16A至16L示出了安裝外科植入物所需的各個(gè)步驟，在這些步驟中，緊固部件之 間的連接部件被推動(dòng)就位；
圖17A和17B是磁性捕捉器的可選實(shí)施方式的立體圖；圖18A、18B和18C是磁性捕捉器的另一個(gè)可選實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖18D是圖18A至18C中所示的捕捉器的正視圖；圖18E是從擴(kuò)展器移除的圖18A至18D中所示的捕捉器的立體圖；圖19A是在插入病人體內(nèi)之前確定棒的形狀的設(shè)備的立體圖；圖19B是圖19A中所示的被安裝的設(shè)備的俯視圖；圖19C是圖19A中所示的裝置的俯視圖；以及圖19D和19E是圖19A中所示的裝置的相反的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式本文中公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式，但應(yīng)理解的是，所公開的實(shí)施方式僅僅例 示了本發(fā)明，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種形式。因此，不應(yīng)將本文公開的特定功能和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)解 釋為限制，而是僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)和作為教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種方式在實(shí)際 上任一適合的詳細(xì)結(jié)構(gòu)中使用本發(fā)明的表示基礎(chǔ)。現(xiàn)在參考圖1-圖9，圖1-圖9示出了適合于促進(jìn)導(dǎo)航至目標(biāo)區(qū)域的本發(fā)明的磁性 靶向系統(tǒng)10，其中，類似的元件在全文被一致地編號(hào)。圖1示出了多個(gè)錨固部件14(也被 稱為緊固裝置)。錨固部件14在這里被描繪為多軸向(multi-axial)椎弓根螺釘，每個(gè)多 軸向椎弓根螺釘可移除地連接至擴(kuò)展器12a、12b和12c。這些螺釘具有近端16和遠(yuǎn)端18。 近端包括頭部對(duì)，頭部M帶有用于接納旋擰(driving)工具(沒有示出)的工具缺口 26。 遠(yuǎn)端包括螺紋桿，螺紋桿被設(shè)計(jì)成固定到位于病人身體(活體)內(nèi)部的所選目標(biāo)區(qū)域，目標(biāo) 區(qū)域在這里示出為連續(xù)的脊柱椎骨VI、V2和V3。雖然目標(biāo)區(qū)域在這里例示為部分脊柱中 的椎骨，但是目標(biāo)區(qū)域可以位于活體中的任何位置。這里示出的螺釘是多軸向螺釘，其中，螺釘?shù)慕丝梢园ㄐD(zhuǎn)地連接到螺釘頭 部M的連接器觀。也就是說，連接器能夠沿著螺釘?shù)穆菁y桿27的軸線L相對(duì)于螺紋桿27 進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)和由角度α所定義的角運(yùn)動(dòng)(參見圖幻。適合的多軸向螺釘?shù)囊粋€(gè)例 子在第5，797，911號(hào)美國專利中進(jìn)行了描述，該專利通過引用并入本文。雖然本發(fā)明中例 示了多軸向螺釘，但是可以想象也可使用定軸向螺釘。定軸向螺釘不包括可旋轉(zhuǎn)的連接器 28。還可設(shè)想錨固用的其它裝置用于本發(fā)明，錨固用的其它裝置中的一些包括夾子、鉤子、 爪鉗、螺栓等等。此外，如本領(lǐng)域已知的，可以插入也可以不插入錨固部件的桿。如在圖5和圖6中所示，螺釘?shù)倪B接器部分被構(gòu)造和設(shè)置成形成通路30，通路30 被設(shè)計(jì)成可移除地接納各種大小的植入物。連接器部分包括開口 43，開口 43被構(gòu)造和設(shè)置 成接收緊定螺釘(set screw)38。如在圖6中所示，頭部包括帶螺紋的內(nèi)側(cè)壁46，帶螺紋的 內(nèi)側(cè)壁46被設(shè)計(jì)成與在緊定螺釘上形成的外螺紋38配合。因而，當(dāng)緊定螺釘沿著螺釘?shù)?連接器部分螺紋地降低時(shí)，連接器內(nèi)的通路30變窄。通路變窄直到生物相容設(shè)備44 (在這 里示出為互連棒，參見圖1-圖4)的外表面被夾在螺釘頭M的上部與緊定螺釘之間。這起 到把生物相容設(shè)備牢固地固定到螺釘上的作用。正如螺釘頭一樣，應(yīng)當(dāng)存在用于接納被插 入到擴(kuò)展器的內(nèi)部74內(nèi)的旋擰工具(沒有示出)的工具缺口 40。旋擰工具在外科技術(shù)上 是公知的，其用于把緊定螺釘旋轉(zhuǎn)固定到連接器內(nèi)的期望位置。如上所述，中空的擴(kuò)展器12a、12b和12c中的每一個(gè)的遠(yuǎn)端34通過本領(lǐng)域已知的任何適合的裝置可移除地連接至螺釘。例如，擴(kuò)展器可以包括位于擴(kuò)展器的近端33的可壓 低的部件(沒有示出)，可壓低的部件可操作地連接至位于擴(kuò)展器遠(yuǎn)端的內(nèi)鉗夾部件。內(nèi)鉗 夾部件能夠與螺釘?shù)倪B接器部分接合和脫離?？梢杂糜诒景l(fā)明的適合的擴(kuò)展器的一個(gè)例子 公開在第7，011，660號(hào)美國專利中，該專利通過引用并入本文。擴(kuò)展器還能夠使多軸向螺 釘?shù)倪B接器相對(duì)于桿旋轉(zhuǎn)，以便于互連棒穿過擴(kuò)展器。擴(kuò)展器應(yīng)當(dāng)由基本上剛性的生物相容材料制成，并且具有長度尺寸(沿著其縱軸 線50)，該長度尺寸允許近端33在由病人的外層皮膚S產(chǎn)生的經(jīng)皮膚暴露(percutaneous exposure) 22的外部突出一段距離。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)沿著橫向于至少第一擴(kuò)展器縱 軸線的軸線看時(shí)，至少第一擴(kuò)展器應(yīng)當(dāng)具有“C型”，從而界定了槽63，槽63沿著其縱向軸線 50延伸并且當(dāng)連接至螺釘時(shí)延伸到病人體內(nèi)。應(yīng)當(dāng)使槽的大小設(shè)計(jì)為允許靶向部件離開， 以至于能夠經(jīng)皮膚遞送靶向部件，如圖1所示。擴(kuò)展器的內(nèi)部尺寸76應(yīng)當(dāng)使擴(kuò)展器能夠接 納用于接合螺釘和緊定螺釘?shù)暮线m的旋擰工具(沒有示出)。此外，正如下面進(jìn)一步描述的 那樣，擴(kuò)展器的內(nèi)部尺寸應(yīng)當(dāng)能夠接收用于磁性地影響錨固部件14的可移除的磁性設(shè)備 60。再次參考圖1-圖4，示出靶向部件通過栓系裝置42連接至生物相容設(shè)備44。靶 向部件具有第一端部52和第二端部54。當(dāng)靶向部件在活體內(nèi)行進(jìn)時(shí)，第一端部被設(shè)計(jì)成刺 穿組織并且被定型成擴(kuò)大開口和建立穿過組織的通路。下面將描述，靶向部件的至少第一 端部由能夠被磁性影響的引向(steering)材料構(gòu)成。如在圖7a_圖7e的非限制性實(shí)施方式中示出的，靶向部件20可以由撓性、半剛性 或剛性的材料制成，每種材料包括位于第一端部的引向材料84。圖7a示出了形狀為棒狀部 件的半剛性靶向部件的實(shí)施方式，引向材料84布置在其第一端部52上。棒的第一部分78 由撓性材料制成，撓性材料能夠無傷害地碰撞骨性或者神經(jīng)阻礙物，而不會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷。圖7b 示出了由多個(gè)剛性的連續(xù)節(jié)段80形成的另一撓性棒，栓系裝置42通過剛性的連續(xù)節(jié)段80 延伸到第一端部(沒有示出)。當(dāng)外科醫(yī)生拉動(dòng)第二端部處的系栓部件時(shí)，多個(gè)節(jié)段被迫靠 近，在多個(gè)節(jié)段之間幾乎不允許有移動(dòng)。在圖7c的實(shí)施方式中，整個(gè)靶向部件由第二生物 相容引向材料86組成或者涂有第二生物相容引向材料86。圖7d示出了另一實(shí)施方式，其 中靶向部件包括連接至栓系裝置的球形接頭88。正如圖7b的實(shí)施方式一樣，栓系裝置中的 張力控制球形接頭處的樞轉(zhuǎn)量。因此，當(dāng)張力釋放時(shí)，棒變得具有撓性，靶向部件的第一端 部繞著球轉(zhuǎn)動(dòng)?？蛇x地，當(dāng)再次向栓系裝置施加張力時(shí)，棒再次變硬。以此方式，當(dāng)靶向部 件穿過身體移動(dòng)時(shí)，外科醫(yī)生能夠無傷害地引導(dǎo)靶向部件繞過神經(jīng)和骨性阻礙物。最后，圖 7e示出了由實(shí)心的生物相容材料90制成的剛性棒狀部件。栓系裝置42可以由任何撓性或者半撓性的生物相容材料制成，撓性或半撓性的 生物相容材料能夠允許設(shè)備繞過神經(jīng)和骨性阻礙物而不傷害它們。合適的栓系裝置的例子 可以是線纜、繩或帶的形式。此外，栓系裝置可以由管狀(carmulated)部件或者實(shí)心部件 構(gòu)成。如上所述，栓系裝置的第一端部92通過本領(lǐng)域已知的任何連接方式連接至靶向部件 的第二端部M。類似地，栓系裝置的第二端部94通過本領(lǐng)域已知的任何可移除的連接方式 連接至生物相容設(shè)備44。例如，生物相容設(shè)備和栓系裝置可包括對(duì)應(yīng)的螺紋，使得外科醫(yī)生 能夠旋轉(zhuǎn)螺紋，以使栓系裝置脫離生物相容設(shè)備。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，生物相容設(shè)備被顯示為可植入的互連棒。棒可以是剛性、半
10剛性或者撓性的。通常優(yōu)選使用剛性棒以在康復(fù)過程和融合期間提供必要的穩(wěn)定性，但是， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可提供撓性棒用于融合，并且允許骨性結(jié)構(gòu)——已經(jīng)被相互連接以保持某些運(yùn) 動(dòng)——之間的某種移動(dòng)。此外，與栓系裝置類似，生物相容設(shè)備也可以是實(shí)心或者管狀的。雖然在圖1-圖4中示出互連棒相互連接兩個(gè)椎弓根螺釘，但外科醫(yī)生可以使用任 何合適大小的棒，所述合適大小的棒具有能夠相互連接沿著多根椎骨共線植入的三個(gè)或更 多緊固裝置的長度尺寸。也在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，可以使用具有各種寬度或者直徑的任 何大小的棒，只要它們能夠?yàn)榱斯切匀诤隙€(wěn)定骨性結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明例示了棒狀部件，但 是還可以使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它這種生物相容設(shè)備，例如，板、夾子等等。圖4示出了與管狀的栓系裝置流體連通的中空或者管狀的撓性生物相容設(shè)備。 根據(jù)該實(shí)施方式，一旦已經(jīng)把棒適當(dāng)?shù)夭迦肫谕奈恢茫瑒t外科醫(yī)生可以使用注入裝置 96(注射器等)以使生物相容硬化材料(例如，粘固劑、碳、骨基質(zhì))通過栓系裝置并且進(jìn)入 中空棒的內(nèi)部。雖然不要求，但還可以把生物相容設(shè)備制成可滲透的并且用于將由注入裝 置提供的組分遞送到目標(biāo)區(qū)域(例如，骨生長/融合材料、藥物、愈合材料等)。如在圖1-圖4中所示，擴(kuò)展器12a_12c的每一個(gè)近端通過經(jīng)皮膚切口 22突出到 病人皮膚外面，使得外科醫(yī)生能夠?qū)⑵餍荡┻^擴(kuò)展器的內(nèi)部插進(jìn)，以到達(dá)被固定到目標(biāo)區(qū) 域(椎骨)的螺釘。擴(kuò)展器還使外科醫(yī)生能夠?qū)⒋判栽O(shè)備或者棍60插入所選擇的擴(kuò)展器 內(nèi)，直到鄰近相應(yīng)錨14的位置。磁性設(shè)備包括近端64和遠(yuǎn)端66。磁性材料62連接在設(shè)備 的遠(yuǎn)端，設(shè)備的近端可以包括把手100(不是必需的)，以使外科醫(yī)生握住磁性設(shè)備。應(yīng)當(dāng)把 棍的大小設(shè)置成延長擴(kuò)展器的長度。本發(fā)明使用的“磁性材料”62指的是永磁體(如在圖9中所示)或者電磁體(在 圖1-圖4中所示)，它們產(chǎn)生能夠在活體中影響靶向部件的引向材料的磁場(chǎng)。如本領(lǐng)域已 知的，電磁體是由電流的流動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體。合適的永磁體的一個(gè)例子是釹鐵硼(NdFeB) 磁體，因?yàn)槠浯帕?qiáng)并且已經(jīng)由美國食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)用于美國國內(nèi)使用。另 一個(gè)例子是使用近來開發(fā)的生物相容非金屬磁體或者塑料磁體，它們由聚合物PANiCNQ制 成，聚合物PANiCNQ是本征態(tài)聚苯胺(PANi)和四氰醌二甲烷(TCNQ)的組合。本發(fā)明使用的靶向部件中的“引向”材料指的是能夠被磁性材料62影響的任何材 料。例如，引向材料可以包括任何磁性吸引的材料或者合金(例如，鋼、鐵等等)。引向材料 可以與用于磁性材料62的材料相同，也可以不同，只要引向材料能夠被影響，例如被吸引 或者被排斥。此外，磁性材料和引向材料兩者之一可以或者兩者都可以涂有任何適合的生 物相容成分，例如塑料。磁性材料和引向材料的類型、形狀和大小應(yīng)當(dāng)適合于在病人體內(nèi)使 用，并且提供最佳的磁場(chǎng)。在本發(fā)明中，磁場(chǎng)用于在活體內(nèi)導(dǎo)航，因?yàn)檫@些磁場(chǎng)可以與χ射 線類似地沒有歪曲地穿透人體組織和骨骼，但是沒有輻射和生理損害的危險(xiǎn)。根據(jù)在圖1-圖4中示出的優(yōu)選實(shí)施方式，磁性材料使用電磁體，該電磁體具有位 于手柄或把手100中的控制器。控制器至少應(yīng)當(dāng)包括允許外科醫(yī)生開啟電磁體的按鈕102 和關(guān)閉電磁體的按鈕104以及相關(guān)電路。優(yōu)選地，控制器還包括能夠增大106或者減小108 由電磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和/或在極性(南極和北極)之間切換的按鈕和電路。眾所周知， 磁體的極性允許其吸引或者排斥其磁場(chǎng)內(nèi)的磁性材料。控制器還可以包括用于指示施加的 磁場(chǎng)強(qiáng)度的顯示器110。依照?qǐng)D1-圖4中描述的實(shí)施方式描述本發(fā)明的使用磁性靶向系統(tǒng)10的方法。首先，如外科領(lǐng)域中已知的，錨固部件14(這里示出為多軸向椎弓根螺釘)被插入期望的目標(biāo) 區(qū)域(這里示出為椎骨)。在將螺釘連接至所選的椎骨之前或者之后，可以將螺釘可移除 地連接至擴(kuò)展器的遠(yuǎn)端。一旦完成連接，外科醫(yī)生把靶向部件插入擴(kuò)展器的近端內(nèi)，所述擴(kuò) 展器的近端突出到經(jīng)皮膚暴露22的外部。磁性設(shè)備被插入下一根椎骨V2內(nèi)，椎骨V2包括 錨固部件(擴(kuò)展器和螺釘)，這里示出為12b。磁性材料62通過棍60布置于靠近目標(biāo)區(qū)域 處。根據(jù)該實(shí)施例，磁性材料置于螺釘?shù)倪B接器部分內(nèi)，這可以在將靶向部件插入擴(kuò)展器之 前、期間或者之后完成。如果使用電磁體，則外科醫(yī)生將開啟電流，以開始在活體中的適當(dāng) 位置上產(chǎn)生吸引磁場(chǎng)。如果永磁體用于磁性材料62，則外科醫(yī)生簡單地將其置于螺釘?shù)倪B 接器部分內(nèi)，參見圖9。由于吸引磁場(chǎng)的原因，靶向部件中的引向材料被牽引穿過擴(kuò)展器槽63。由磁性材 料產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)能夠朝向磁性部件牽引靶向部件(包括連接的栓系裝置)，以至于 當(dāng)靶向部件朝向磁性材料前進(jìn)時(shí)，尖的第一端部刺穿組織并且建立穿過組織的通路。與現(xiàn) 有技術(shù)中公開的用力推送靶向部件相比，使用磁場(chǎng)引導(dǎo)靶向部件降低了傷害神經(jīng)結(jié)構(gòu)或者 破壞沿著靶向部件的路徑遇到的骨性阻礙物的可能性。一旦靶向部件已經(jīng)到達(dá)置于螺釘?shù)倪B接器部分內(nèi)的磁性材料62，外科醫(yī)生將磁性 材料從錨固部件中取走，并且將磁性材料放置在下一個(gè)錨固部件(擴(kuò)展器和螺釘)處，下一 個(gè)錨固部件在這里示出為連接到椎骨V3的錨固部件12c。然后在錨固部件12c內(nèi)重復(fù)上述 操作。如果使用電磁體，則啟動(dòng)沿著磁性部件的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度牽引靶向部件穿過 在V2上固定的螺釘?shù)耐?0并且朝向位于在V3上固定的螺釘內(nèi)部的磁性部件運(yùn)動(dòng)，參見 圖2。如果使用永磁體，則外科醫(yī)生簡單地將遠(yuǎn)端放置在錨的連接器部分內(nèi)。如上所述，當(dāng)靶向部件朝向磁性材料運(yùn)動(dòng)時(shí)，靶向部件的尖的第一端部刺穿組織 并且建立通過組織的通路。穿過螺釘?shù)倪@項(xiàng)技術(shù)不要求外科醫(yī)生嘗試沿著棒的固定路徑對(duì) 準(zhǔn)多個(gè)椎弓根螺釘。此外，靶向部件朝向椎弓根螺釘?shù)倪B續(xù)磁性吸引降低了靶向部件被解 剖構(gòu)造中的結(jié)構(gòu)偏向的可能性，這種偏向可能使靶向部件刺穿不期望的區(qū)域。而且，本發(fā)明 允許外科醫(yī)生避開給定的錨固部件。在這種情況下，外科醫(yī)生可以將磁性材料插入到與待 避開的錨固部件連接的擴(kuò)展器內(nèi)。磁性材料可以是與靶向部件的磁極具有相同極性的永磁 體或者電磁體。這將從那個(gè)目標(biāo)區(qū)域排斥靶向部件的引向材料。一旦達(dá)到最后一根椎骨，磁性部件被用于牽引靶向部件穿過椎弓根螺釘?shù)纳喜块_ 口 43中的槽并且沿著擴(kuò)展器的內(nèi)部長度，直到靶向部件到達(dá)突出到切口外部的近端。然后 外科醫(yī)生可以抓住靶向部件和連接的栓系裝置，參見圖3。然后，外科醫(yī)生利用位于病人體 外的栓系裝置，沿著由靶向部件穿過組織并且穿過椎弓根的連接器部分形成的路徑輕輕地 牽引所連接的生物相容部件(棒)，直到生物相容部件到達(dá)最后一根椎骨，如圖4所示。如果栓系裝置和互連棒是中空的，則使用者可以斷開靶向部件并且將注入裝置96 可釋放地連接至栓系裝置。注入裝置可以用于將任何適合的、易流動(dòng)的、生物相容的材料注 入棒內(nèi)。合適的生物相容材料的一個(gè)例子包括將使棒變硬的至少一種硬化材料。除此以外，可以在引入硬化材料之前填充棒。例如，棒可以包含鐵電材料，鐵電材 料允許在插入過程期間保持棒的撓性，直到被施加電流。如果鐵電材料與上面描述的電磁 體的實(shí)施方式結(jié)合使用，則這是特別適合的。一旦撓性棒置于最終期望的位置(固定至椎 弓根螺釘)，則可以通過把磁性裝置插入擴(kuò)展器內(nèi)使棒暴露至電磁體中的電流。電流使鐵電材料硬化，以制造基本上剛性的棒。因此，棒的外形對(duì)應(yīng)于周圍解剖結(jié)構(gòu)的自然曲率。如上所述，螺釘?shù)倪B接器部分被構(gòu)造和設(shè)置成在其內(nèi)接納緊定螺釘32。緊定螺釘 被插入每一個(gè)擴(kuò)展器內(nèi)，通過置于擴(kuò)展器內(nèi)并且插入到螺釘?shù)墓ぞ呷笨谥械男龜Q工具(沒 有示出)螺紋地連接?；ミB棒44被夾在頭的上部與緊定螺釘之間。這起到把棒固定至螺 釘上的作用。然后將擴(kuò)展器從螺釘?shù)倪B接器部分中移走，閉合暴露處。參考圖8中示出的可選實(shí)施方式，本發(fā)明的靶向系統(tǒng)不要求使用用于在活體中插 入靶向部件的擴(kuò)展部件?？梢灾踩脲^固部件并且閉合暴露處，而沒有到暴露處的入口。所 植入的錨固部件的近端可以包括本領(lǐng)域已知的永磁體或者遠(yuǎn)程控制的電磁體。因此，可以 使靶向部件20穿過由外科醫(yī)生創(chuàng)建的切口直接插入或者送入身體內(nèi)。正如前面的實(shí)施方 式一樣，錨固部件的磁性部分能夠吸引或者排斥置于病人體內(nèi)的靶向部件。本發(fā)明的系統(tǒng)和技術(shù)的上述實(shí)施方式中的任何一個(gè)可以使用任何類型的已知成 像系統(tǒng)，以確定和定位任何一種上述結(jié)構(gòu)在活體中的放置。例如，把錨固部件插入到骨性結(jié) 構(gòu)內(nèi)可以通過CT掃描、X射線或者本領(lǐng)域已知的成像裝置預(yù)先計(jì)劃。本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包括具有至少一個(gè)檢測(cè)元件120(在圖1中示出了兩個(gè))的 反饋系統(tǒng)，該至少一個(gè)檢測(cè)元件120置于病人體外并且靠近病人，以實(shí)時(shí)地確定靶向部件 和/或生物相容部件的位置。根據(jù)一個(gè)雖然是非限制性的實(shí)施方式，檢測(cè)元件是音頻接收 機(jī)或者拾音器，其能夠可聽見地檢測(cè)靶向部件和磁性裝置何時(shí)連接在一起或者“咔噠”在一 起。以這種方式，外科醫(yī)生能夠無圖像地確定靶向部件已經(jīng)到達(dá)錨固部件的磁化部分。這 可以與當(dāng)靶向部件和磁性裝置連接時(shí)產(chǎn)生的觸感感覺結(jié)合使用。兩個(gè)元件碰到一起的這種 觸感感覺將被握住栓系裝置的人感覺到。圖10示出了磁性設(shè)備或棍160以及位于棍160遠(yuǎn)端處的可轉(zhuǎn)動(dòng)磁性捕捉器162。 磁性棍160和磁性捕捉器的大小被設(shè)置為適合擴(kuò)展器112的內(nèi)部腔室114。磁性捕捉器162 由上述磁性材料中的任何一種構(gòu)成。磁性捕捉器162包括與棍162的縱軸重合設(shè)置的第一 圓柱部164。磁性捕捉器162的第一圓柱部164的直徑大于棍160的直徑，但小于擴(kuò)展器 112的內(nèi)部腔室114的直徑。磁性捕捉器包括直徑小于第一圓柱部的第二圓柱部166。第 二圓柱部166通常呈“L”形并包括通過90度轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)變?yōu)樗浇孛娴拇怪苯孛?。如圖10所 示，可轉(zhuǎn)動(dòng)磁性捕捉器162的第二圓柱部能夠移動(dòng)至穿過連接器128的連接器通路130以 及擴(kuò)展器112中的通路132向內(nèi)部腔室114外延伸并進(jìn)入身體的位置。磁性捕捉器162隨 后位于優(yōu)選位置以吸引靶向部件20并使其對(duì)準(zhǔn)通路132和130。如圖11所示，磁性捕捉器162的第一部和第二部的大小被設(shè)置，以使得磁性設(shè)備 或棍160和磁性捕捉器162能夠向下插至擴(kuò)展器112的底部，在擴(kuò)展器112的底部處，磁性 捕捉器162的第二圓柱部166對(duì)準(zhǔn)通路130和132。同樣地，如圖12所示，通過在擴(kuò)展器 112的內(nèi)部腔室114內(nèi)向上拉棍160和磁性捕捉器162能夠?qū)⒐?60和磁性捕捉器162移 除。第一圓柱部164的直徑以及第二圓柱部166的幾何形狀和大小可以是這樣的，即磁性 捕捉器162能夠被輕易地插入并從擴(kuò)展器112移除。圖13示出了當(dāng)正確對(duì)準(zhǔn)時(shí)磁性捕捉 器162與靶向部件20之間的關(guān)系。通過磁性捕捉器與靶向部件之間的重復(fù)的能觸知的“啪 嗒(snap) ”或“咔噠”感覺到的明確接合來指示棒144與通路130和132的正確對(duì)準(zhǔn)。如圖14所示，連接器部件1 被構(gòu)造和設(shè)置為形成通路130，通路130被設(shè)計(jì)為 可移除地接收各種大小的植入物。連接器1 包括被構(gòu)造和設(shè)計(jì)為接收緊定螺釘138的開口 143。開口 143包括被設(shè)計(jì)為與形成于緊定螺釘138上的外螺紋139配合的帶螺紋的內(nèi) 側(cè)壁146。擴(kuò)展器112包括具有螺紋116的內(nèi)部腔室114。擴(kuò)展器112與連接器128并列 放置(juxtapose)并且與連接器1 機(jī)械地接合。擴(kuò)展器122的內(nèi)螺紋116與連接器1 的螺紋146吻合(index)。因此，緊定螺釘138能夠沿著擴(kuò)展器管螺紋地下降，直至到達(dá)在 連接部件1 的開口 143內(nèi)形成的螺紋146。由于螺紋116和146彼此吻合，因此緊定螺釘 138能夠繼續(xù)螺紋地下降至連接器128。當(dāng)兩個(gè)以上螺釘與棒或其它生物相容材料連接時(shí)， 在擴(kuò)展器內(nèi)提供與連接器螺紋吻合的螺紋特別有用。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)連接兩個(gè)以上螺釘時(shí)，諸如 棒的生物相容材料傾向于在第三連接器即隨后的連接器128的腔室143中向上翹。因此， 這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，在到達(dá)連接器128的上端之前，就開始緊定螺釘138的螺紋接合。隨著 緊定螺釘?shù)南陆?，通?30變窄，直至生物相容設(shè)備144(這里顯示為互連棒，見圖1-4)的 外表面被夾在螺釘頭124的上部與緊定螺釘138之間。如同螺釘114的頭部，緊定螺釘138 配置有接收旋擰工具的工具缺口 140。該工具能夠旋擰緊定螺釘138，使其穿過擴(kuò)展器112 并進(jìn)入開口 143，從而到達(dá)連接器部件128內(nèi)的期望位置。圖15A至150示出了安裝外科植入物的各個(gè)步驟，在這些步驟中，緊固部件之間的 連接部件被拉動(dòng)就位。圖15A示出了被引入近尾部的(caudal)或向頭部的(c印halad)切 口的手動(dòng)(freehand)插入器170。第一緊固部件、螺釘114A靠近關(guān)節(jié)軸承下方，在該處，外 科醫(yī)生將感覺到明確的阻力。隨著手動(dòng)插入器170前端所承載的靶向部件176靠近磁性捕 捉器162，外科醫(yī)生將通過重復(fù)的能觸知的“啪嗒”或“咔噠”來感覺明確的接合，如圖15B 所示。當(dāng)靶向部件176對(duì)準(zhǔn)連接器通路130和擴(kuò)展器通路132時(shí)，捕捉器磁體162和棍160 在擴(kuò)展器112A內(nèi)向上移動(dòng)，如圖15C所示。圖15D描述了朝著第二緊固件114B向前移動(dòng)的 手動(dòng)引導(dǎo)器170，其中捕捉器磁體162從第一擴(kuò)展器管112A中被移除并且置于第二擴(kuò)展器 管112B中。圖15E、F和G示出了第二緊固件114B的相關(guān)過程。因?yàn)榈谝痪o固件和第二緊 固件之間極為貼近，該過程與第一緊固件的相關(guān)過程相同，并且更加簡單。手動(dòng)插入器170 隨后使尖端176朝著鄰近第三緊固件114C設(shè)置的磁體捕捉器162前進(jìn)，如圖15H所示。隨 后將手動(dòng)插入器170上的旋鈕(knob) 172松開，從而釋放出連接至磁性尖端176的栓系裝 置174。磁性尖端176隨后跟隨磁性捕捉器從第三擴(kuò)展器管即最后的擴(kuò)展器管112C中離 開，如圖151和15J所示。如圖1 所示，磁性尖端176跟隨磁性捕捉器離開擴(kuò)展器112C， 手動(dòng)引導(dǎo)器被移除。至此，栓系裝置進(jìn)入最初的切口和全部三個(gè)螺釘連接器U8A、128B和 U8C，并且從最后的擴(kuò)展器112C離開，如圖15L、15M和15N所示。通過將軟棒或硬棒與手動(dòng) 插入器170設(shè)置在一起并拉動(dòng)栓系裝置174穿過全部三個(gè)螺釘連接器U8A、128B和U8C， 能夠?qū)⒃摪衾瓌?dòng)就位。利用斷開(break away)連接168(見圖1 和150)將棒從線纜174 上釋放。圖16A至16L示出了安裝外科植入物所需的各個(gè)步驟，在這些步驟中，緊固部件之 間的連接部件被推動(dòng)就位。圖16A示出了使用管狀棒180的設(shè)置，通過利用栓系裝置174、 靶向部件176將管狀棒180組裝為手動(dòng)引導(dǎo)器170的一部分，栓系裝置將旋鈕172固定在 手動(dòng)引導(dǎo)器170上。在這種設(shè)置中，管狀硬棒180的前端承載靶向部件176并且管狀棒進(jìn) 而設(shè)置在手動(dòng)插入器170的前端。第一緊固部件、螺釘114A靠近關(guān)節(jié)軸承下方，在該處，外 科醫(yī)生將感覺到明確的阻力。隨著管狀棒180前端所承載的靶向部件176靠近磁性捕捉器 162，外科醫(yī)生將通過重復(fù)的能觸知的“啪嗒”或“咔噠”來感覺明確的接合，如圖16B、16C、16D和16E所示。當(dāng)靶向部件176對(duì)準(zhǔn)連接器通路130和擴(kuò)展器通路132時(shí)，捕捉器磁體 162和棍160在擴(kuò)展器112A內(nèi)向上移動(dòng)。圖16F描述了朝著第二緊固件114B向前推動(dòng)的 手動(dòng)引導(dǎo)器170、管狀硬棒180和磁性尖端176，其中捕捉器磁體162從第一擴(kuò)展器管112A 被移除并且置于第二擴(kuò)展器管112B中。圖16F和16G示出第二緊固件114B的相關(guān)過程。 因?yàn)榈谝痪o固件和第二緊固件之間極為貼近，該過程與第一緊固件的相關(guān)過程相同，并且 更加簡單。隨后，手動(dòng)插入器170使管狀棒180和尖端176朝著鄰近第三緊固件114C設(shè)置 的磁體捕捉器162前進(jìn)，如圖16H所示。隨后將手動(dòng)插入器170上的旋鈕172松開，從而釋 放出連接至磁性尖端176的栓系裝置174。磁性尖端176隨后跟隨磁性捕捉器從第三擴(kuò)展 器管即最后的擴(kuò)展器管中離開，手動(dòng)引導(dǎo)器被移除，如圖161所示。手動(dòng)引導(dǎo)器170隨后將 管狀棒在第三緊固件128C上推動(dòng)就位，磁性靶向部件通過斷開連接器從栓系裝置174上被 釋放。隨后將栓系裝置174從身體中移除。在圖16J、16K和16L中安裝的管狀棒180被顯 示為處于組裝位置。圖17A和17B示出了如圖10所示的具有位于棍160遠(yuǎn)端的可轉(zhuǎn)動(dòng)磁性捕捉器 162的磁性設(shè)備或棍160的可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，棍260包括手持握把(hand holding grip) 264和樞轉(zhuǎn)地連接至手持握把沈4的扳機(jī)狀組件沈6。握把部件264包括細(xì) 長的棒狀部件266。附加的棒狀部件268與細(xì)長的棒部件266相鄰設(shè)置并且通過位于一端 的樞軸276和274與扳機(jī)266鉸鏈連接，并且通過位于另一端的樞軸272與磁性捕捉器262 鉸鏈連接。磁性捕捉器262還在樞軸270處樞轉(zhuǎn)地連接至細(xì)長的棒部件。懸臂式片狀彈簧 280和282被設(shè)置為使握把264和扳機(jī)266在沒有受到操作者的手施加的力的情況下彼此 遠(yuǎn)離。在操作中，操作者的手指將緊握扳機(jī)部件266并樞轉(zhuǎn)地朝握把264移動(dòng)。當(dāng)彈簧觀0 和282抵靠扳機(jī)和握把時(shí)，彈簧280和282將與由操作者的手指所施加的力相反作用。扳 機(jī)266相對(duì)于握把沈4的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將引起棒狀部件266相對(duì)于附加的棒狀部件沈8的相對(duì) 軸向位移。該相對(duì)位移將通過樞軸270相對(duì)于樞軸272的位移引起磁性捕捉器262的樞轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，如圖17B所示。磁性棍260和磁性捕捉器沈2的大小被設(shè)置以適合擴(kuò)展器112的內(nèi) 部腔室114。磁性捕捉器沈2由上述磁性材料中的任何一種構(gòu)造。圖18A和18E示出了如圖10所示的具有位于棍160遠(yuǎn)端的可轉(zhuǎn)動(dòng)磁性捕捉器 162的磁性設(shè)備或棍160的另一個(gè)可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，棍360包括手持(hand held)棒368和磁性捕捉器362。棍360包括上部圓柱形殼體372和按鈕致動(dòng)器366。按鈕 致動(dòng)器366的按下將引起磁性捕捉器362的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下按鈕致動(dòng)器366時(shí)，磁性捕捉 器可以從內(nèi)部腔室114外的一個(gè)位置轉(zhuǎn)動(dòng)至擴(kuò)展器112外的一點(diǎn)上。圖19A至19E示出了用于在插入病人之前確定棒180的曲率的設(shè)備。該設(shè)備提供 一種將擴(kuò)展器通路和相關(guān)椎弓根螺釘?shù)奈恢棉D(zhuǎn)移到身體外部的位置的方法。這種直觀化允 許外科醫(yī)生在插入身體之前為棒180提供最佳配置。圖19A示出了將在外科手術(shù)過程中使 用的擴(kuò)展器112A至112D和設(shè)備400的立體側(cè)視圖。設(shè)備400包括板402，板402包括沿 著板402的長度延伸的軌道404。安裝塊406可滑動(dòng)地安裝在軌道402內(nèi)。所使用的安裝 塊406的數(shù)量對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展器管112和相關(guān)椎弓根螺釘?shù)臄?shù)量。雖然已經(jīng)示出了四個(gè)安裝塊 406，但應(yīng)理解，可以使用盡可能少的兩個(gè)安裝塊，并可以使用多于四個(gè)安裝塊。每個(gè)安裝塊 406承載一對(duì)支撐棒。每對(duì)支撐棒406又連接至擴(kuò)展器管支撐塊410。每個(gè)擴(kuò)展器管支撐 塊410包括孔412，孔412的大小被設(shè)置以接收擴(kuò)展器管112。在使用中，每個(gè)擴(kuò)展器管112被置于對(duì)應(yīng)的支撐塊410內(nèi)。與每個(gè)擴(kuò)展器管相關(guān)聯(lián)的支撐塊和安裝塊可沿著軌道404在 板402內(nèi)自由移動(dòng)以使管正確對(duì)準(zhǔn)。一旦每個(gè)管被如此設(shè)置，就將鎖定螺釘420通過軌道 404插入板402并插入每個(gè)安裝板406內(nèi)。當(dāng)如圖19A所示的擴(kuò)展器管112A至112D被正 確地設(shè)置并由螺釘420鎖定就位時(shí)，隨后外科醫(yī)生能夠繼續(xù)將棒180的形狀定型為圖19A 所示的擴(kuò)展器管112A至112D的上表面所呈現(xiàn)的樣式。在插入病人之前使棒180預(yù)成型以 允許外科醫(yī)生更容易地將棒180穿過位于擴(kuò)展器管112A至112D中的擴(kuò)展器通路132，這些 擴(kuò)展器管已被植入病人體內(nèi)并且對(duì)外科醫(yī)生來說是不可見的。雖然參照相鄰的脊柱椎骨的固定和融合對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但需要在此說明的 是，本發(fā)明公開的設(shè)備和方法能夠用于在人或動(dòng)物身體中找到的所有類型的關(guān)節(jié)(踝關(guān) 節(jié)、指間關(guān)節(jié)等等)。雖然本發(fā)明例示了棒狀部件，但也可考慮應(yīng)用本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知 的其它這類生物相容設(shè)備，例如，板、夾子等等。本說明書中提到的所有專利和公開指示本發(fā)明涉及的本領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí) 程度。所有專利和公開通過引用并入本發(fā)明的程度如同每個(gè)單獨(dú)的公開已特定地和單獨(dú)地 被指出通過引用并入本發(fā)明。應(yīng)理解，盡管說明了本發(fā)明的某種形式，但本發(fā)明不限于這里描述和示出的特定 形式或者設(shè)置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不背離本發(fā)明的范圍的條件下可以進(jìn)行多 種變化，不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受限于本說明書和本發(fā)明的附圖中示出的和描述的內(nèi)容。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明非常適合于執(zhí)行目標(biāo)并且得到提及的以及本 發(fā)明的那些固有的結(jié)果和優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明描述的實(shí)施方式、方法、操作和技術(shù)目前代表優(yōu)選的 實(shí)施方式，被認(rèn)為是例示性的而不被理解為對(duì)保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠得 知其變化和其它應(yīng)用，這些變化和其它應(yīng)用被包含在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)并且由權(quán)利要求 的范圍限定。雖然已經(jīng)連同特定的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，如權(quán)利 要求限定的本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)過分地限制于這種特定實(shí)施方式。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員 顯而易見的、用于執(zhí)行本發(fā)明的所描述的模式進(jìn)行的多種修改將落入權(quán)利要求的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性靶向系統(tǒng)，適合于促進(jìn)朝著位于活體中的目標(biāo)區(qū)域?qū)Ш剑鱿到y(tǒng)包括靶向部件，具有第一端部和第二端部，所述第二端部被構(gòu)造和設(shè)置成用于連接至生物相容設(shè)備，至少所述第一端部包括受磁場(chǎng)影響的引向材料；和至少一個(gè)錨固部件，具有近端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端被構(gòu)造和設(shè)置成用于固定至位于活體 內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域，所述近端被構(gòu)造和設(shè)置成包括磁性材料，所述磁性材料有效地用于影響所 述引向材料在活體中的穿行；和擴(kuò)展器，具有第一開放端、第二開放端、以及位于所述第一開放端與第二開放端之間 的腔室，所述擴(kuò)展器的第一開放端可移除地連接至所述至少一個(gè)錨固部件的近端，所述擴(kuò) 展器包括通路，所述通路與所述第一開放端鄰近并位于所述腔室與所述擴(kuò)展器的外表面之 間，并且，所述擴(kuò)展器的第二開放端在由病人的外層皮膚產(chǎn)生的經(jīng)皮膚暴露的外部突出一 段距離；所述磁性材料被設(shè)置大小并被定型為在所述第二開放端處進(jìn)入所述擴(kuò)展器并在所述 腔室內(nèi)移動(dòng)至與所述擴(kuò)展器的第一開放端鄰近的位置，并且穿過所述通路移動(dòng)，以使得所 述磁性材料的至少一部分延伸至所述擴(kuò)展器外部的位置，由此，所述錨固部件的受磁性影響的近端與所述靶向部件的第一端部相互作用，以使 得所連接的生物相容設(shè)備能夠相對(duì)于所述目標(biāo)區(qū)域放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)錨固部件包括多個(gè)錨固 部件，每個(gè)錨固部件能夠通過包括所述磁性材料而單獨(dú)地影響所述靶向部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)反饋機(jī)構(gòu)，以驗(yàn)證所 述生物相容設(shè)備在活體中的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述實(shí)時(shí)反饋機(jī)構(gòu)包括觸覺反饋，以驗(yàn) 證所述生物相容設(shè)備在活體中的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述磁性材料是永磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述磁性材料安裝在棍的遠(yuǎn)端，所述磁 性材料呈磁性捕捉器的形式，所述磁性棍和磁性捕捉器的大小被設(shè)置以適合所述擴(kuò)展器的 通路，所述磁性捕捉器能夠根據(jù)棒的旋轉(zhuǎn)而在所述擴(kuò)展器內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)并且移動(dòng)至向所述通路外 延伸且進(jìn)入所述病人體內(nèi)的位置，從而所述捕捉器隨后位于優(yōu)選位置以吸引并對(duì)準(zhǔn)所述靶 向部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述磁性材料安裝在棍上，所述棍包括 手持握把和樞轉(zhuǎn)地連接至所述手持握把的扳機(jī)狀組件，所述手持握把部件包括第一細(xì)長棒 狀部件，附加的細(xì)長棒狀部件與所述第一細(xì)長棒部件相鄰設(shè)置并且樞轉(zhuǎn)地連接至所述扳機(jī) 狀組件并且還通過位于另一端的樞軸樞轉(zhuǎn)地連接至所述磁性材料，所述磁性材料還樞轉(zhuǎn)地 連接至所述附加的細(xì)長棒，從而扳機(jī)狀組件相對(duì)于所述手持握把的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起所述第一 棒狀部件相對(duì)于所述附加的棒狀部件的相對(duì)軸向位移，而且，所述相對(duì)位移將引起所述磁 性材料的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述磁性材料的一端樞轉(zhuǎn)地連接至手 持棒并且其另一端安裝在圓柱形殼體中，所述殼體包括按鈕致動(dòng)器，按鈕致動(dòng)器的按下引 起所述磁性材料的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以使得所述磁性材料可以擺動(dòng)至所述擴(kuò)展器外部的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述生物相容設(shè)備是植入物或外科手術(shù)器械。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述生物相容設(shè)備由剛性、半剛性或 者撓性的材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述錨固部件是用于連接至骨性結(jié)構(gòu) 的緊固件，所述生物相容設(shè)備被配置為連接多個(gè)錨固部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述靶向部件能夠被設(shè)置并安裝在手 動(dòng)插入器的前端上，所述靶向部件由可釋放地固定至所述手動(dòng)插入器的栓系裝置保持在與 所述手動(dòng)插入器鄰近的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述靶向部件能夠被設(shè)置并安裝在所 述生物相容設(shè)備的前端上，所述生物相容設(shè)備進(jìn)而安裝在手動(dòng)插入器的前端上，所述靶向 部件由穿過所述生物相容設(shè)備并可釋放地固定至所述手動(dòng)插入器的栓系裝置保持就位。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述生物相容材料通過使用斷開裝 置從所述栓系裝置釋放。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述生物相容材料通過使用斷開連 接從所述栓系裝置釋放。
16.一種磁性靶向系統(tǒng)，適合于促進(jìn)朝著位于活體中的目標(biāo)區(qū)域?qū)Ш剑鱿到y(tǒng)包括靶向部件，具有第一端部和第二端部，所述第二端部被構(gòu)造和設(shè)置成用于連接至生物相容設(shè)備，至少所述第一端部包括受磁場(chǎng)影響的引向材料；所述生物相容設(shè)備是管狀棒； 和至少一個(gè)錨固部件，具有近端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端被構(gòu)造和設(shè)置成用于固定至位于活體 內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域，所述近端被構(gòu)造和設(shè)置成包括磁性材料，所述磁性材料有效地用于影響所 述引向材料在活體中的穿行，由此，所述錨固部件的受磁性影響的近端與所述靶向部件的第一端部相互作用，以使 得所述連接的生物相容設(shè)備能夠相對(duì)于所述目標(biāo)區(qū)域放置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁性靶向系統(tǒng)，還包括適于在固定的位置接收多個(gè)擴(kuò)展器 的板塊組合件，以使得延伸的通路的位置投射到所述病人體外的位置，從而外科醫(yī)生隨后 能夠繼續(xù)以所述擴(kuò)展器管上表面所呈現(xiàn)的樣式來定型所述管狀棒，因而允許外科醫(yī)生更容 易地將所述管狀棒穿過位于所述擴(kuò)展器管中的擴(kuò)展器通路。
18.—種磁性靶向系統(tǒng)，適合于促進(jìn)朝著位于活體中的目標(biāo)區(qū)域?qū)Ш?，所述系統(tǒng)包括靶向部件，具有第一端部和第二端部，所述第二端部被構(gòu)造和設(shè)置成用于連接至生物相容設(shè)備，至少所述第一端部包括受磁場(chǎng)影響的引向材料；和至少一個(gè)錨固部件，具有近端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端被構(gòu)造和設(shè)置成用于固定至位于活體 內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域，所述近端被構(gòu)造和設(shè)置成包括磁性材料，所述磁性材料有效地用于影響所 述引向材料在活體中的穿行；擴(kuò)展器，具有第一開放端、第二開放端、以及位于所述第一開放端與第二開放端之間的 腔室，所述擴(kuò)展器的第一開放端可移除地連接至所述至少一個(gè)錨固部件的近端，所述腔室 具有從所述第一開放端延伸至所述第二開放端的螺紋，所述擴(kuò)展器包括通路，所述通路與 所述第一開放端鄰近并位于所述腔室與所述擴(kuò)展器的外表面之間，并且，所述擴(kuò)展器的第 二開放端在由病人的外層皮膚產(chǎn)生的經(jīng)皮膚暴露的外部突出一段距離；由此，所述錨固部件的受磁性影響的近端與所述靶向部件的第一端部相互作用，以使 得所述連接的生物相容設(shè)備能夠相對(duì)于所述目標(biāo)區(qū)域放置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述錨固部件包括連接器部件，所述 連接器部件包括與所述腔室內(nèi)的螺紋吻合的螺紋部，所述腔室的螺紋和所述連接器的螺紋 為并列放置的關(guān)系。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁性靶向系統(tǒng)，還包括帶螺紋的緊定螺釘，所述帶螺紋的 緊定螺釘具有與所述腔室內(nèi)的螺紋和所述連接器部件的螺紋部吻合的螺紋，所述緊定螺釘 螺紋地接合所述內(nèi)部腔室的螺紋并從所述第二開放端朝著所述第一開放端向下螺紋地穿 過所述擴(kuò)展器的內(nèi)部腔室，直至所述緊定螺釘?shù)竭_(dá)所述連接器部件的螺紋部上的螺紋，所 述腔室內(nèi)的螺紋和所述連接器部件上的螺紋彼此吻合，以使得所述緊定螺釘能夠繼續(xù)螺紋 地下降至所述連接器部件內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁性靶向系統(tǒng)，其中，所述生物相容設(shè)備由所述緊定螺釘 固定至所述連接器部件。
22.一種用于促進(jìn)導(dǎo)航至活體中的目標(biāo)區(qū)域的方法，所述方法包括提供靶向部件，所述靶向部件具有第一端部和第二端部，所述第二端部連接至生物相 容設(shè)備，所述第一端部包括受磁場(chǎng)影響的引向材料；將至少一個(gè)錨固部件連接至活體中的目標(biāo)區(qū)域，所述錨固部件具有近端和遠(yuǎn)端，所述 錨固部件在其遠(yuǎn)端處連接至所述目標(biāo)區(qū)域；以及將磁性材料引入所述錨固部件的近端并使所述材料的至少一部分移動(dòng)至所述錨固部 件外部的位置，從而影響所述引向材料的穿行，并相對(duì)于所述目標(biāo)區(qū)域放置所述生物相容 設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述至少一個(gè)錨固部件包括多個(gè)錨固部件，每 個(gè)錨固部件能夠通過包括所述磁性材料而單獨(dú)地影響所述靶向部件。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)反饋機(jī)構(gòu)，以驗(yàn)證所述生物 相容設(shè)備在活體中的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述實(shí)時(shí)反饋機(jī)構(gòu)包括觸覺反饋，以驗(yàn)證所述 生物相容設(shè)備在活體中的位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述磁性材料是永磁體。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述生物相容設(shè)備是植入物或者外科手術(shù)器械。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述生物相容設(shè)備由剛性、半剛性或者撓性的 材料構(gòu)成。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述錨固部件是用于連接至骨性結(jié)構(gòu)的緊固 件，所述生物相容設(shè)備被配置為連接多個(gè)錨固部件。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述靶向部件由剛性、半剛性或者撓性的材料 構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明描述了磁性靶向系統(tǒng)及其使用方法，該磁性靶向系統(tǒng)適合于把生物相容設(shè)備引導(dǎo)至身體(活體)內(nèi)的目標(biāo)區(qū)域。該系統(tǒng)包括具有引向材料的靶向部件并且連接至生物相容設(shè)備。該系統(tǒng)還包括至少一個(gè)錨固部件，所述至少一個(gè)錨固部件被構(gòu)造和設(shè)置成包括有效地用于影響引向材料在活體中穿行的磁性材料。配置磁性材料并設(shè)置其大小以便能夠放置在活體中的錨固部件外部。受磁性影響的錨固部件與靶向部件相互作用，以使得生物相容設(shè)備能夠相對(duì)于目標(biāo)區(qū)域放置。擴(kuò)展器和連接器具有螺紋，這些螺紋與固定的緊定螺釘吻合以促進(jìn)生物相容設(shè)備的放置和固定。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102098975SQ200980127694
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者克里斯托弗·沃爾什, 懷亞特·德雷克·蓋斯特 申請(qǐng)人:美格羅德公司