本公開涉及脊柱矯形方法和包括可擴展試驗植入物的脊柱矯形系統(tǒng)，以及用于監(jiān)測所實現(xiàn)的神經(jīng)間隙量并且任選地監(jiān)測椎間盤空間牽張量以及椎骨終板上的力的技術(shù)。

背景技術(shù)：

人體脊柱是通過被稱為“椎間盤”的柔性盤分隔的一系列骨椎體。椎間盤包含可壓縮的柔性膠狀中心，稱為髓核。這種柔性允許脊柱彎曲和扭曲。纖維環(huán)是一種更堅韌的纖維材料，它圍繞并包含髓核，否則髓核可能被擠出到人體的其他部分中。

人體骨骼為人體提供架構(gòu)性結(jié)構(gòu)。人體脊柱不僅提供用于支撐人體重量的機械結(jié)構(gòu)，而且還為神經(jīng)系統(tǒng)的“經(jīng)線”提供通道。脊柱為神經(jīng)從腦到人體其他部分的行進提供間隙。大部分這種間隙是包含并保護脊髓的椎管。脊柱還在脊柱的每個層級上限定用于神經(jīng)根從脊髓分支并且行進到人體的其他部分的間隙。椎體之間的椎間盤在椎體之間提供適當?shù)拈g隙量來為這些神經(jīng)根留出空間方面起著關(guān)鍵作用。如果椎間盤開始從其正常高度塌縮，神經(jīng)根可能受到壓迫并導致疼痛。

椎間盤還有助于提供椎體的對齊，使椎管保持為用于脊髓的相對平滑的通道。如果椎間盤變得不對齊，椎管可能脫開并且在多個部分中變得極窄。如果它變得過窄，脊髓可能受到壓迫并導致疼痛。椎骨脫離就是可能影響椎管中的間隙的一種情況的示例。在椎骨脫離中，一個椎體相對于另一個椎體向前滑動。這可以導致椎管變窄和脊髓壓迫。

其他脊柱病癥也可以導致神經(jīng)壓迫。例如，椎間盤退變性疾病(DDD)可以導致椎間盤突出。在髓核的一部分從椎間盤空間擠出時，會發(fā)生椎間盤突出。這種擠出可能沖擊到神經(jīng)并導致疼痛。另外，髓核的過多擠出可能導致椎間盤高度的減小，并且導致神經(jīng)根可用的間隙變窄。

一種管理這些問題的常用方法是移除有問題的椎間盤并將其替換成恢復椎間盤高度并且允許骨穿過其生長的裝置。這就導致兩個或更多個相鄰椎骨的融合。該過程中使用的裝置通常被稱為“融合裝置”或“融合籠”。

在融合過程中，外科醫(yī)生首先觸及椎間盤空間。接下來，外科醫(yī)生清理掉椎間盤空間的一部分以為融合裝置(或籠)騰出空間。外科醫(yī)生可通過使用試驗植入物并經(jīng)由觸覺和視覺評估“測試”其貼合性(通常通過熒光鏡透視檢查)來確定適當尺寸的融合籠。也可使用神經(jīng)監(jiān)測來確認神經(jīng)結(jié)構(gòu)未受到顯著傷害或損壞。例如，可使用神經(jīng)監(jiān)測來測試神經(jīng)的反應和延遲，這可以給出對神經(jīng)健康程度的指示。然而，神經(jīng)監(jiān)測不會確定過程是否已構(gòu)建了足夠的“空間”(稱為神經(jīng)釋放)來緩解神經(jīng)上的壓迫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種可擴展試驗物可包括下部部分、上部部分、和中間擴展部分以及用于監(jiān)測試驗物上的負荷的負荷傳感器。試驗物還可在其橫向側(cè)上包括凹陷部以提供容納椎間盤移除工具的間隙，以便可以在監(jiān)測負荷的同時清理組織。此外，可監(jiān)測神經(jīng)孔間隙以在椎間盤被清理并且脊柱被定位和重新定位時提供有關(guān)已實現(xiàn)多少神經(jīng)釋放的信息。

附圖說明

圖1a為用于使用可擴展試驗植入物進行脊柱矯形并監(jiān)測所實現(xiàn)的神經(jīng)間隙量的方法的示例性實施方案的流程圖。

圖1b為用于脊柱矯形的可與圖1a的方法結(jié)合使用的系統(tǒng)的示例性實施方案的系統(tǒng)示意圖。

圖2a示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的圖像引導式外科系統(tǒng)的示例性實施方案。

圖2b示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的肌電圖跟蹤系統(tǒng)(mylogram tracking system)的示例性實施方案。

圖2c示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的直接可視化系統(tǒng)的示例性實施方案。

圖2d示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的超聲檢測系統(tǒng)的示例性實施方案。

圖2e示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的直接可視化系統(tǒng)的示例性實施方案。

圖2f示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的基于染料的肌電圖跟蹤系統(tǒng)的示例性實施方案。

圖3a和圖3b示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的可擴展試驗植入物的示例性實施方案。

圖4a、4b和4c示出了提供來自可擴展試驗植入物的負荷信息的頂視圖的視覺顯示系統(tǒng)的示例性實施方案，該可擴展試驗植入物可與圖1a的方法結(jié)合使用。

圖5a至圖5h示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的可擴展試驗植入物的另一示例性實施方案的示例性實施方案。

圖6a至圖6h示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用的可擴展試驗植入物的另一示例性實施方案。

具體實施方式

圖1a為用于使用可擴展試驗植入物進行脊柱矯形并且包括監(jiān)測所實現(xiàn)的神經(jīng)間隙量的方法10的示例性實施方案的流程圖。雖然示出了各個方法步驟，但不是每個步驟都必須執(zhí)行，例如在一些情況下，可以不確定術(shù)中基線。其他步驟也可省略。

脊柱矯形方法10可用圖1b所示的脊柱矯形系統(tǒng)50來實施。如圖1b所示，脊柱矯形系統(tǒng)50包括神經(jīng)釋放系統(tǒng)70。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70包括神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72，該神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)確定表示所實現(xiàn)的神經(jīng)間隙量的信息。神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可以各種實施方案來實施，這些實施方案諸如將結(jié)合圖2a至圖2f所討論的實施方案。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還包括顯示裝置74和數(shù)據(jù)存儲器76。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可與聚合并評估醫(yī)療數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80通信。數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80可為各自以引用方式全文并入本文的以下專利申請中的任一個中所述的系統(tǒng)：2012年9月17日提交的名稱為“Systems and Methods for Surgical Planning，Support，and Review”的美國專利申請序列號61/702,073；2012年12月19日提交的名稱為“Svstems and Methods for Surgical Planning，Support，and Review”的美國專利申請序列號61/739,514；以及2013年3月14日提交的名稱為“Svstems and Methods for Surgical and Interventional Planning，Support，Postoperative Follow-Up，and Functional Recovery Tracking”的美國專利申請序列號13/803,763。數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80可存儲來自神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72和神經(jīng)釋放系統(tǒng)70的數(shù)據(jù)以及其他術(shù)后數(shù)據(jù)，并使用數(shù)據(jù)的組合來預測具體患者的未來手術(shù)的融合和/或疼痛緩解的成功可能性。對成功可能性的預測可基于對其他患者的手術(shù)的過往效果并且基于與該具體患者有關(guān)的信息。數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80可使用本文所述的任一種技術(shù)和算法來進行此類預測。

脊柱矯形系統(tǒng)50包括可以下文進一步討論的各種實施方案來實施的術(shù)前計劃系統(tǒng)60。脊柱矯形系統(tǒng)50還包括負荷與接觸系統(tǒng)65，該負荷與接觸系統(tǒng)在可擴展試驗植入物的各個部分處確定該植入物上的負荷并且還確定該試驗植入物的已接觸椎體的終板的部分。雖然示出了各種部件，但脊柱矯形系統(tǒng)50不是必須包括每個部件/系統(tǒng)。此外，雖然脊柱矯形系統(tǒng)50被示出為包括獨立的物理部件，但系統(tǒng)50可以一個物理部件來實施或者可以與所示不同的方式分布在各種部件之間。

回到圖1a的方法10，如步驟100所示，術(shù)前計劃使用術(shù)前計劃系統(tǒng)60來執(zhí)行。術(shù)前計劃系統(tǒng)60可包括成像系統(tǒng)(例如，磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、X射線系統(tǒng)、熒光鏡透視檢查系統(tǒng)、計算斷層攝影(CT)系統(tǒng)等)以估計現(xiàn)有(術(shù)前)神經(jīng)間隙和現(xiàn)有神經(jīng)壓迫的量以及可擴展植入物所實現(xiàn)的椎間盤空間量。該信息可傳送到神經(jīng)釋放系統(tǒng)70以用于確定計劃脊柱矯形量和計劃神經(jīng)釋放量。計劃脊柱矯形量和計劃神經(jīng)釋放量可基于數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80中的數(shù)據(jù)聚合，該數(shù)據(jù)聚合包括脊柱手術(shù)的歷史數(shù)據(jù)以及脊柱手術(shù)的疼痛緩解效果。

現(xiàn)有脊柱異常量和計劃脊柱矯形量可使用各種參數(shù)來描述。術(shù)前計劃系統(tǒng)60可計算現(xiàn)有術(shù)前椎間盤空間高度(其可包括椎間盤各個部分處的椎間盤空間高度，所述各個部分例如為后部、前部、側(cè)部、中心等)。術(shù)前計劃系統(tǒng)60還可計算現(xiàn)有術(shù)前椎間盤空間角度(其可包括上終板沿各平面的角度、下終板沿各平面的角度、上終板與下終板之間的角度，等等)。該角度可以表示脊柱前凸、脊柱后凸、矢狀面平衡和冠狀位平衡的現(xiàn)有術(shù)前量?，F(xiàn)有術(shù)前參數(shù)可基于來自CT、MRI或其他非入侵技術(shù)的圖像來計算。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70(或者，術(shù)前計劃系統(tǒng)60或數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80)可計算計劃術(shù)后椎間盤空間高度，或高度的變化，以及計劃術(shù)后椎間盤空間角度，或角度的變化(以及其他參數(shù)，諸如一個椎體相對于另一個椎體的為了矯正椎骨脫離而進行的所需或計劃矢狀面和/或前后部調(diào)整)。計劃術(shù)前參數(shù)可基于來自CT、MRI等的圖像以及基于先前脊柱手術(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來計算。經(jīng)驗數(shù)據(jù)可包括術(shù)前的和術(shù)后的椎間盤空間高度和角度(以及其他參數(shù))，還包括表示先前手術(shù)的效果的數(shù)據(jù)。所述效果可包括術(shù)后疼痛數(shù)據(jù)、融合數(shù)據(jù)等。所述計算可以通過術(shù)前計劃系統(tǒng)60在利用或不利用來自數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80的信息的情況下執(zhí)行。

除計算計劃或所需術(shù)后幾何尺寸之外，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70(或者，術(shù)前計劃系統(tǒng)60或數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80)可計算所需或計劃術(shù)后神經(jīng)釋放量。取決于術(shù)中要使用的神經(jīng)釋放監(jiān)測系統(tǒng)的類型，計劃神經(jīng)釋放量可呈現(xiàn)多種形式。計劃術(shù)后神經(jīng)釋放量可基于來自CT、MRI等的圖像來計算，并且可以基于先前脊柱手術(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，例如使用來自數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80的信息。經(jīng)驗數(shù)據(jù)可包括術(shù)前和術(shù)后的椎間盤空間高度和角度以及對齊，還包括表示先前手術(shù)的效果的數(shù)據(jù)。所述效果可包括術(shù)后疼痛指示、融合指示等。

如步驟110所示，由神經(jīng)釋放系統(tǒng)70獲取和接收術(shù)中基線測量。例如，在患者被定位之后，外科醫(yī)生可獲得實際神經(jīng)間隙(例如，實際神經(jīng)孔尺寸，或者表示神經(jīng)孔尺寸的信息，諸如基于直接可視化的壓力、尺寸計算等)的基線。這可使用神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72來實現(xiàn)。由于該信息是術(shù)中確定的，因此它可能比步驟100中獲得的在術(shù)前確定的信息更準確。神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72還可確定實際神經(jīng)壓迫(例如，神經(jīng)的尺寸減小、神經(jīng)壓迫下的流體壓力差、或者表示實際神經(jīng)壓迫的其他信息)。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70使用術(shù)中基線測量來確定更新的計劃神經(jīng)釋放量。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72提供的術(shù)中信息并且可能地基于存儲在例如數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80中的歷史和/或經(jīng)驗信息，使用各種算法來計算孔間隙。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可使用孔高度測量和孔寬度測量來計算孔間隙。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于測得的高度和寬度來計算孔面積。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可基于可被平均化并且可提供更準確的孔面積確定的多個測得高度和寬度來計算孔面積。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可基于測得的高度和寬度以及測得的深度來計算孔體積。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可基于可被平均化并且可提供更準確的孔體積測定的多個測得高度、寬度和深度來計算孔面積。另選地，僅將孔高度用作神經(jīng)釋放的表示。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于從成像系統(tǒng)接收的幾何尺寸信息，例如借助于超聲檢測系統(tǒng)240(下文更詳細地描述)，來計算孔面積和/或體積，或者所述測量可基于不提供與孔面積和/或體積有關(guān)的幾何尺寸信息的測量來推斷。例如，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可從壓力系統(tǒng)220(下文更詳細地描述)接收壓力信息。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于將壓力與孔面積或體積相關(guān)聯(lián)的歷史和/或經(jīng)驗信息來計算或估計孔面積或體積。該信息可存儲在例如數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80中。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可以僅使用可表示孔幾何尺寸信息的壓力信息，而不是將壓力信息轉(zhuǎn)換成面積和/或體積信息。如下文更詳細地討論，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可將來自壓力系統(tǒng)220的測得壓力與壓力閾值進行比較，而不是轉(zhuǎn)換成孔面積并將該孔面積與面積閾值進行比較。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可將術(shù)前和術(shù)中信息包括到對孔面積和/或孔體積或者對表示孔面積和/或孔體積的其他信息(例如，壓力)的計算中。例如，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于術(shù)中信息來調(diào)節(jié)術(shù)前測量。這種調(diào)節(jié)可為對術(shù)前信息的比率調(diào)節(jié)或增或減調(diào)節(jié)，并且可包括對總體調(diào)節(jié)的大小的限制，例如以避免錯誤的術(shù)中測量。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可接收椎間盤高度的測量，并使用這些測量來確定是否已實現(xiàn)計劃或所需的神經(jīng)釋放。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可將椎間盤高度包括到表示神經(jīng)孔間隙的總體計算中，或者可將椎間盤高度用作具有自己的獨立閾值的獨立參數(shù)。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可單獨地使用孔高度、寬度和深度，它們各自具有自己的獨立閾值。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可另選地使用比率，諸如孔高度與椎間盤高度的比率，該比率同樣具有自己的獨立閾值。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可以多種實施方案來實施。例如，神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為圖像引導式外科系統(tǒng)210。如圖2a所示，圖像引導式外科系統(tǒng)210包括以與脊柱結(jié)構(gòu)的已知定義關(guān)系在已知定義位置處放置在脊柱上的標記物212。圖像引導式外科系統(tǒng)210還包括從標記物212接收信號的圖像引導式外科系統(tǒng)接收器214。圖像引導式外科系統(tǒng)210處理信號并計算標記物的空間位置。圖像引導式外科系統(tǒng)210基于標記物的空間位置以及表示脊柱結(jié)構(gòu)的術(shù)前計劃信息來確定脊柱的估計模型。圖像引導式外科系統(tǒng)210然后基于脊柱的估計模型和標記物的位置來確定對在插入植入物之前的現(xiàn)有神經(jīng)孔間隙的表示的可用作基線(而不是術(shù)前估計的神經(jīng)壓迫量)的信息。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為壓力系統(tǒng)220。如圖2b所示，壓力系統(tǒng)220包括壓力傳感器222，該壓力傳感器放置在神經(jīng)壓迫的相對側(cè)上的脊柱上。壓力系統(tǒng)220還包括從壓力傳感器222接收信號的接收器224。壓力系統(tǒng)220處理信號并計算神經(jīng)壓迫下的壓力差。壓力差可用作對在插入植入物之前的神經(jīng)孔間隙的表示的可用作基線的信息(例如，較小的差表示較大的神經(jīng)孔間隙)。壓力系統(tǒng)220還可監(jiān)測局部硬膜外壓力變化和/或壓力脈沖或波以在術(shù)中檢測神經(jīng)釋放量。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為直接可視化系統(tǒng)230。如圖2c所示，直接可視化系統(tǒng)230包括放置在器械236中的可轉(zhuǎn)向相機232。器械236具有包括相機轉(zhuǎn)向控件(未示出)的近側(cè)端部以及包括可轉(zhuǎn)向相機的遠側(cè)端部。器械236的遠側(cè)端部設計有用于可視化脊柱的敞開區(qū)域。如圖所示，器械236包括被配置成鄰接上椎體的相對平坦的上部231a以及被配置成鄰接下椎體的相對平坦的下部231b(另選地，上部和下部可成形有彎曲部，該彎曲部被設計成匹配一般椎體終板的形狀)。上部231a與下部231b之間的間隙相當于椎間盤空間的高度?？蔀槎喾N器械提供不同的間隙以適應各種椎間盤空間高度。上部231a和下部231b可為錐形或斜面以促進在椎間盤空間內(nèi)移動。上部231a和下部231b通過壁233互連。壁233通常較窄以增大觀察區(qū)域。

直接可視化系統(tǒng)230還包括從相機232接收信號的圖像引導式外科系統(tǒng)接收器234。直接可視化系統(tǒng)230基于來自相機的信號以及表示脊柱結(jié)構(gòu)的術(shù)前計劃信息來確定脊柱的估計模型。直接可視化系統(tǒng)230還基于視頻信號和脊柱的術(shù)前模型來確定表示神經(jīng)孔間隙的信息。該信息可被神經(jīng)釋放系統(tǒng)72用作基線，而不是術(shù)前估計的神經(jīng)壓迫量。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為超聲檢測系統(tǒng)240。如圖2d所示，超聲檢測系統(tǒng)230包括超聲探頭242。超聲探頭242定位在軌道241上以提供探頭242的受控移動。超聲探頭還可被手持或由各種其他的運動控制系統(tǒng)控制。超聲檢測系統(tǒng)240還包括從超聲探頭242接收信號的超聲接收器244。超聲檢測系統(tǒng)240基于來自超聲探頭242的信號以及表示脊柱結(jié)構(gòu)的術(shù)前計劃信息來確定脊柱的估計模型。超聲檢測系統(tǒng)240還基于超聲探頭242和脊柱的術(shù)前模型來確定表示神經(jīng)孔間隙的信息。該信息可被神經(jīng)釋放系統(tǒng)72用作基線，而不是術(shù)前估計的神經(jīng)壓迫量。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為可適形球囊系統(tǒng)250。如圖2e所示，可適形球囊系統(tǒng)250包括可適形球囊252?？蛇m形球囊系統(tǒng)250還包括從可適形球囊252接收信號的壓力接收器254?？蛇m形球囊系統(tǒng)250基于可適形球囊252中的壓力來確定表示神經(jīng)孔間隙的信息。該信息可被神經(jīng)釋放系統(tǒng)72用作基線，而不是術(shù)前估計的神經(jīng)壓迫量。

神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72可為肌電圖系統(tǒng)260。如圖2f所示，肌電圖系統(tǒng)260包括熒光鏡262。肌電圖系統(tǒng)260還包括從熒光鏡262接收信號的熒光檢查接收器264。為了提高熒光檢查信號的質(zhì)量，可為患者注射造影劑以幫助確定神經(jīng)壓迫和/或收縮。肌電圖系統(tǒng)260基于來自熒光鏡262的信號以及表示脊柱結(jié)構(gòu)的術(shù)前計劃信息來確定脊柱的估計模型。肌電圖系統(tǒng)260還基于熒光鏡262和脊柱的術(shù)前模型來確定表示神經(jīng)孔間隙的信息。該信息可被神經(jīng)釋放系統(tǒng)72用作基線，而不是術(shù)前估計的神經(jīng)壓迫量。

如步驟120所示，外科醫(yī)生執(zhí)行初始椎間盤清理。執(zhí)行椎間盤清理是為了為融合籠留出空間并且暴露椎體的據(jù)信有助于融合過程的終板。外科醫(yī)生還可將試驗物放置在已清理的椎間盤空間中以獲得針對椎間盤空間清理效果的觸感。試驗物還可用于確定特定尺寸的植入物是否將適配在椎間盤空間中。

在步驟130處，外科醫(yī)生將可擴展試驗植入物插入已清理的椎間盤空間中并調(diào)節(jié)可擴展試驗植入物，同時監(jiān)測負荷和/或接觸面積。圖3a中示出了用于監(jiān)測負荷和/或接觸面積的示例性可擴展試驗植入物300。如在圖3a中可見，可擴展試驗植入物300具有位于該植入物的橫向側(cè)上的凹陷部310。凹陷部310允許外科醫(yī)生插入附加椎間盤清理工具以選擇性地移除靠近植入物的任一或兩個橫向側(cè)的更多組織。此外，外科醫(yī)生還可選擇性地移除靠近植入物的遠側(cè)和/或近側(cè)部分的組織。脊柱矯形系統(tǒng)50可有助于確定要移除哪個區(qū)域的組織以便實現(xiàn)計劃神經(jīng)釋放量。

根據(jù)所執(zhí)行的手術(shù)的類型，植入物的橫向側(cè)可進入椎間盤的不同部分。例如，在采用側(cè)路的脊柱手術(shù)(諸如圖3a所示)中，試驗植入物的橫向側(cè)將面向椎間盤的前部部分和后部部分。在采用前路的脊柱手術(shù)(未示出)中，試驗植入物的橫向側(cè)將面向椎間盤的前部部分和后部部分。

圖3b為可擴展試驗植入物300的頂視圖。如圖3b所示，可擴展試驗植入物300包括被配置成鄰接上椎體的相對平坦的上表面305?？蓴U展試驗植入物300還包括被配置成鄰接下椎體的相對平坦的下表面(未示出)。上表面305和下表面可為錐形或輪廓形成為與典型的椎體終板適形。同樣為了匹配典型的椎體構(gòu)型，上表面305和下表面可彼此大致平行或者可以大致前凸或大致后凸的構(gòu)型成角度。

如圖3b所示，上表面305包括多個負荷傳感器320。下表面也可包括多個負荷傳感器(未示出)。負荷傳感器可為壓力傳感器、負荷傳感器或能夠感測壓力或負荷的任何其他裝置。負荷傳感器320布置在頂部表面上并且沿可擴展試驗植入物300的橫向側(cè)設置。負荷傳感器320還可靠近植入物的遠側(cè)端部和近側(cè)端部定位。雖然負荷傳感器320被示出為成行和列地定位，但負荷傳感器320可位于上表面305和下表面上的各個位置處。負荷傳感器的間隙可以是一致的或者可以在外科醫(yī)生較關(guān)注的區(qū)域中較密，例如，在周邊周圍，而不是在上表面和下表面的中心區(qū)中，間隙可以較密。

負荷傳感器320與負荷與接觸系統(tǒng)65通信以在可擴展試驗植入物300正擴展時提供與其上的負荷有關(guān)的信息。負荷與接觸系統(tǒng)65可確定是否以及何時與椎體接觸。負荷與接觸系統(tǒng)65可將大于某個閾值負荷的負荷解譯為對已與椎體接觸的指示。負荷與接觸系統(tǒng)65可向外科醫(yī)生指示接觸何時發(fā)生(以視覺方式、聽覺方式或這兩種方式指示，并且可經(jīng)由神經(jīng)釋放系統(tǒng)70和顯示器74來指示)。

另選地，上表面305和下表面可包括接觸開關(guān)或傳感器以指示何時與椎體接觸。另選地，上表面305和下表面可包括傳感器的膜或片材以用于確定上表面和下表面上各位置處的接觸面積/負荷。

圖4a至圖4c示出了顯示器74可如何示出可擴展試驗植入物300上的負荷和接觸的示例性實施方案。如圖4a所示，圖形視圖400(其可由負荷與接觸系統(tǒng)65和/或神經(jīng)釋放系統(tǒng)70生成并且在顯示器74上顯示)示出了可擴展試驗植入物300的上部表面上的負荷和接觸。如圖形視圖420所示，區(qū)域402指示高負荷，區(qū)域403指示中度負荷，并且區(qū)域404指示低負荷。這些指示可用顏色、值、顏色和值來實施，可包括縮放圖形顯示器以實現(xiàn)更多或更少分辨率的能力等。視圖420中還示出了可擴展試驗植入物300的下部表面上的負荷。如圖所示，區(qū)域422指示高負荷，區(qū)域423指示中度負荷，并且區(qū)域424指示低負荷。

如圖4b所示，圖形視圖430示出了可擴展試驗植入物300的上部表面上的負荷。如圖形視圖430所示，區(qū)域432指示高負荷，區(qū)域433指示中度負荷，并且區(qū)域434指示高負荷。視圖440中還示出了可擴展試驗植入物300的下部表面上的負荷。如圖所示，區(qū)域442指示高負荷，區(qū)域443指示中度負荷，并且區(qū)域444指示高負荷。

如圖4c所示，圖形視圖450示出了可擴展試驗植入物300的上部表面上的負荷。如圖形視圖450所示，區(qū)域452指示低負荷，區(qū)域453指示低負荷，并且區(qū)域454指示低負荷。視圖460中還示出了可擴展試驗植入物300的下部表面上的負荷。如圖所示，區(qū)域462指示低負荷，區(qū)域463指示低負荷，并且區(qū)域464指示低負荷。

仍然在步驟130處，外科醫(yī)生使可擴展試驗植入物300擴展但是在負荷增加至超過預定義閾值之前停止，該預定義閾值可為例如為了考慮對終板的損壞而已示出的閾值。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70從負荷與接觸系統(tǒng)65接收用于表示可擴展試驗植入物300的上部表面和下部表面上的負荷和接觸面積的信息。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可經(jīng)由顯示器74指示可擴展試驗植入物300的上部表面和下部表面與椎體的終板之間何時發(fā)生首次接觸。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可經(jīng)由顯示器74以圖形方式顯示可擴展試驗植入物300的上部表面和下部表面上的每個負荷傳感器何時接觸椎體的終板。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70還可經(jīng)由顯示器74指示可擴展試驗植入物300的上部表面和下部表面的四個拐角中的每個拐角何時接觸椎體的終板。

神經(jīng)釋放系統(tǒng)70將負荷信息與預定義閾值進行比較。該閾值可向外科醫(yī)生警告可能即將發(fā)生的終板損壞。預定義閾值可為應用于每個負荷傳感器的單個負荷閾值、可為表示可擴展試驗植入物300的一個或兩個表面上的每個負荷傳感器的平均值的平均負荷閾值，或者預定義閾值可為單個閾值和平均閾值的組合，所述單個閾值和平均閾值中的任一者都將向外科醫(yī)生觸發(fā)信號。在達到或超過預定義閾值時，顯示器74或神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可以視覺方式和/或聽覺方式向外科醫(yī)生指示。

在步驟140處，外科醫(yī)生測量神經(jīng)孔釋放。外科醫(yī)生用圖2a至圖2f中更具體地示出的多種神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72中的任一個來執(zhí)行該操作。神經(jīng)間隙監(jiān)測系統(tǒng)72將信息發(fā)送到神經(jīng)釋放系統(tǒng)70以供處理。如果神經(jīng)釋放系統(tǒng)70確定所測得的神經(jīng)孔釋放等于或大于計劃神經(jīng)孔釋放，則在步驟150處，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70經(jīng)由顯示器74指示孔被充分釋放，并且外科醫(yī)生前進至步驟170并將融合植入物置于椎間盤空間中。上文討論了用于確定是否已實現(xiàn)所需或計劃神經(jīng)釋放的示例性算法。

如果神經(jīng)釋放系統(tǒng)70確定所測得的神經(jīng)孔釋放未達到計劃神經(jīng)孔釋放，則在步驟150處，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70指示孔未被充分釋放，并且外科醫(yī)生前進至步驟160并基于由神經(jīng)釋放系統(tǒng)70和負荷與接觸系統(tǒng)65提供的反饋來清理更多的椎間盤空間。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可向外科醫(yī)生指示應進一步清理椎間盤的哪些區(qū)域。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可基于所測得的神經(jīng)釋放量以及可擴展試驗植入物300上所測得的負荷，并且基于所測得的負荷的變化與所測得的神經(jīng)釋放的所得變化之間的已確定的相關(guān)性來確定所述區(qū)域。所述相關(guān)性可針對單個患者確定，可基于關(guān)于多個患者的歷史數(shù)據(jù)(例如，來自數(shù)據(jù)聚合系統(tǒng)80)，或者這兩者的組合。神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可向外科醫(yī)生提供對要在何處從椎間盤空間移除更多組織的圖形指示，類似于圖4a至圖4c中的那些。例如，神經(jīng)釋放系統(tǒng)70可通過上位視圖、側(cè)位視圖和前位視圖以圖形方式示出椎體并且用顏色指示外科醫(yī)生應從椎間盤的哪些區(qū)域移除更多組織來實現(xiàn)計劃神經(jīng)釋放。

在完成步驟160后，方法10回到步驟130，在該步驟中，外科醫(yī)生將再次將可擴展試驗植入物300置于椎間盤空間中并使試驗物擴展同時監(jiān)測負荷和接觸面積。重復該過程，直到實現(xiàn)計劃神經(jīng)孔釋放量，或者直到達到其他限制，諸如最大椎間盤空間收縮量、最長手術(shù)時間、神經(jīng)病痛測量結(jié)果、或其他此類項目(流程圖中未示出)。

圖5a至圖5h示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用而不是與可擴展試驗植入物300組合使用的另一可擴展試驗植入物500的示例性實施方案?？蓴U展試驗植入物500包括上部部分510、下部部分530、以及位于上部部分510與下部部分530之間的擴展部分550。

上部部分510的形狀為大致矩形，具有大致平坦的上表面511(但其形狀可為大致中凸或其他形狀，并且被配置成與具有典型形狀的椎體終板配合)，并且被配置成接觸靠上定位的椎體。上部部分510包括位于上表面511上的負荷傳感器502。

上部部分510包括遠側(cè)部分514和近側(cè)部分515。上部部分510的遠側(cè)部分514可為錐形和/或斜面的以允許更容易地插入椎間盤空間中。上部部分510的近側(cè)部分515同樣可為錐形和/或斜面的以允許更容易地從椎間盤空間中移除并且將通常具有比遠側(cè)部分514小的錐度/斜度。

下部部分530的形狀為大致矩形，具有大致平坦的下表面531(但其形狀可為大致中凸或其他形狀，并且被配置成與具有典型形狀的椎體終板配合)，并且被配置成接觸靠下定位的椎體。下部部分530包括位于下表面531上的負荷傳感器502。

上部部分530包括遠側(cè)部分534和近側(cè)部分535。上部部分530的遠側(cè)部分534可為錐形和/或斜面的以允許更容易地插入椎間盤空間中。上部部分530的近側(cè)部分535同樣可為錐形和/或斜面的以允許更容易地從椎間盤空間中移除并且將通常具有比遠側(cè)部分534小的錐度/斜度。

上部部分510包括從上表面511大致向下延伸并且位于遠側(cè)部分514與近側(cè)部分515之間的橫向側(cè)壁520。下部部分530包括從下表面531大致向上延伸并且位于遠側(cè)部分534與近側(cè)部分535之間的橫向側(cè)壁540。

側(cè)壁520，540不是大致平坦的，而是包括凹形區(qū)段并且共同形成可擴展試驗植入物500的橫向部分中的C形，如圖5f的視圖中充分展示。該C形在植入物的每個側(cè)上都提供了用于插入和使用椎間盤清理工具的區(qū)域517。雖然可擴展試驗植入物500一般來講包括鏡像以及對稱的上部部分510和下部部分530，但植入物500也可以是不對稱的。此外，不是每個側(cè)壁都必須包括凹形區(qū)段；凹陷可以僅包括在一個部分中。此外，凹形區(qū)段可以是為椎間盤移除工具(下文更詳細地描述)提供凹陷區(qū)域的任何形狀，諸如矩形凹陷部、正方形凹陷部或其他形狀。

側(cè)壁520包括從近側(cè)部分515延伸到遠側(cè)部分514的溝槽516(但溝槽516不一定一直延伸到遠側(cè)部分514)。側(cè)壁540還包括從近側(cè)部分535延伸到遠側(cè)部分534的溝槽516(但溝槽536不一定一直延伸到遠側(cè)部分534)。溝槽516具有矩形橫截面并且其尺寸和構(gòu)造使得其與椎間盤清理工具的一部分配合以導向和保持下文更詳細描述的椎間盤清理工具。雖然溝槽516被示出為具有矩形橫截面，但橫截面可具有各種形狀以配合椎間盤清理工具，諸如圓形、正方形、燕尾形等。

設置在上部部分510與下部部分530之間的擴展部分550包括螺紋桿部分554、兩個楔形件552(其具有內(nèi)螺紋并且與桿部分554的螺紋配合)、以及連接到桿部分554以旋轉(zhuǎn)桿部分554的軸部分570。在軸部分570旋轉(zhuǎn)時，螺紋桿部分554也旋轉(zhuǎn)。擴展部分還可包括用于擴展的其他機構(gòu)，包括球囊、活塞、千斤頂、墊片等。

螺紋桿部分554包括中心圓形凸緣556以及位于中心凸緣的任一側(cè)上的兩個具有相對螺紋的部分558和559。中心凸緣556分別與位于上部部分510下側(cè)和下部部分530上側(cè)的弓形凹陷部525，545配合。螺紋桿部分554的旋轉(zhuǎn)使楔形件552在相反的方向上移動，即，朝向彼此，或者遠離彼此。在楔形件552朝向彼此移動時，它們沿位于上部部分510下側(cè)和下部部分530上側(cè)的斜坡移動，從而使上部部分510和下部部分530擴展開。

軸部分570包括驅(qū)動軸571、植入物配合部分573和工具導向部分580。如圖5f充分展示，工具導向部分580包括軸配合區(qū)段582和工具配合區(qū)段584。軸配合區(qū)段582沿驅(qū)動軸571縱向延伸并且具有C形橫截面，該C形橫截面的尺寸和構(gòu)造使得其扣合到驅(qū)動軸571上。工具配合區(qū)段584沿軸配合區(qū)段582縱向延伸并且具有C形橫截面，該C形橫截面的尺寸和構(gòu)造使得其與椎間盤清理工具配合。軸部分570還包括位于軸配合區(qū)段582與工具配合區(qū)段584之間的相機586。相機586與負荷與接觸系統(tǒng)65或神經(jīng)釋放系統(tǒng)70電連通，該負荷與接觸系統(tǒng)或神經(jīng)釋放系統(tǒng)繼而向顯示器74提供信息以顯示椎間盤空間的相機圖像并幫助外科醫(yī)生執(zhí)行椎間盤移除。

可擴展試驗植入物500可與椎間盤移除工具590機械地協(xié)作以允許外科醫(yī)生移除椎間盤的區(qū)段。這可例如在神經(jīng)釋放系統(tǒng)70確定應移除椎間盤的特定區(qū)域之后發(fā)生，如上所述。

椎間盤移除工具590包括軸591和切割工具594。切割工具594被示出為具有形成正方形的四個壁的美工刀，該正方形具有圓角以及穿過該正方形的孔。所述臂具有鋒利邊緣以切割椎間盤材料。切割工具594可呈常用于椎間盤切割或移除的任何其他常規(guī)切割工具的形狀。

切割工具594在鉸鏈592處可樞轉(zhuǎn)地連接到軸591。鉸鏈592允許切割工具594圍繞樞轉(zhuǎn)點進行關(guān)節(jié)運動并從椎間盤空間切割椎間盤。切割工具594可通過互連的驅(qū)動軸或滑輪或通過用于機械地產(chǎn)生樞轉(zhuǎn)移動的任何其他常規(guī)方法來進行關(guān)節(jié)運動。椎間盤移除工具590包括手柄(未示出)和觸發(fā)機構(gòu)(未示出)，供外科醫(yī)生在移除椎間盤材料時控制關(guān)節(jié)運動角度。切割工具594也可以是非關(guān)節(jié)運動切割元件，該元件的尺寸和構(gòu)造使得其與下文更詳細描述的可擴展試驗植入物500配合。

椎間盤移除工具590的軸591設置在可擴展試驗植入物500的工具配合區(qū)段584的C形橫截面中，如圖5h所示。這允許椎間盤移除工具590相對于可擴展試驗植入物500縱向移動。軸591包括沿軸591的長度延伸的縱向突起部596。如圖所示，縱向突起部596在橫截面上為大致矩形，并且其尺寸和構(gòu)造使得其與可擴展試驗植入物500的橫向凹陷部545中的溝槽516配合并被接收在該溝槽中。它們之間的配合通過將軸591的運動限制為縱向運動并且阻止旋轉(zhuǎn)運動來穩(wěn)定椎間盤移除工具590。這可為外科醫(yī)生提供增加的穩(wěn)定性以幫助移除椎間盤材料。另選地，軸591可不包括縱向突起部596，從而允許外科醫(yī)生能夠在適當?shù)臅r候旋轉(zhuǎn)軸591?？商峁┮环N具有多個切割工具的套件，每個切割工具具有和不具有縱向突起部596，從而使外科醫(yī)生能夠在適當?shù)臅r候選擇增加的穩(wěn)定性并且在適當?shù)臅r候選擇增加的靈活性。

圖6a至圖6h示出了可與圖1a的方法結(jié)合使用而不是與可擴展試驗植入物300或可擴展試驗植入物500組合使用的可擴展試驗植入物600的替代示例性實施方案?？蓴U展試驗植入物600包括上部部分610、下部部分630、以及位于上部部分610與下部部分630之間的擴展部分650。

上部部分610的形狀為大致矩形，具有大致平坦的上表面511(但其形狀可為大致中凸或其他形狀，并且被配置成與具有典型形狀的椎體終板配合)，并且被配置成接觸靠上定位的椎體。上部部分610包括位于上表面611上的負荷傳感器602。

上部部分610包括遠側(cè)部分614和近側(cè)部分615。上部部分610的遠側(cè)部分614可為錐形和/或斜面得以允許更容易地插入椎間盤空間中。上部部分610的近側(cè)部分615同樣可為錐形和/或斜面的以允許更容易地從椎間盤空間中移除并且將通常具有比遠側(cè)部分614小的錐度/斜度。

下部部分630的形狀為大致矩形，具有大致平坦的下表面631(但其形狀可為大致中凸或其他形狀，并且被配置成與具有典型形狀的椎體終板配合)，并且被配置成接觸靠下定位的椎體。下部部分630包括位于下表面631上的負荷傳感器602。

上部部分630包括遠側(cè)部分634和近側(cè)部分635。上部部分630的遠側(cè)部分634可為錐形和/或斜面的以允許更容易地插入椎間盤空間中。上部部分630的近側(cè)部分635同樣可為錐形和/或斜面的以允許更容易地從椎間盤空間中移除并且將通常具有比遠側(cè)部分634小的錐度/斜度。

上部部分610包括從上表面611大致向下延伸并且位于遠側(cè)部分614與近側(cè)部分615之間的橫向側(cè)壁620。下部部分630包括從下表面631大致向上延伸并且位于遠側(cè)部分634與近側(cè)部分635之間的橫向側(cè)壁640。

側(cè)壁620，640不是大致平坦的，而是包括凹形區(qū)段并且共同形成可擴展試驗植入物600的橫向部分中的C形，如圖6g的視圖中充分展示。該C形在植入物的每個側(cè)上都提供了用于插入和使用椎間盤清理工具的區(qū)域617。雖然可擴展試驗植入物600一般來講包括鏡像以及對稱的上部部分610和下部部分630，但植入物600也可以是不對稱的。此外，不是每個側(cè)壁都必須包括凹形區(qū)段；凹陷可以僅包括在一個部分中。此外，凹形區(qū)段可以是為椎間盤移除工具(下文更詳細地描述)提供凹陷區(qū)域的任何形狀，諸如矩形凹陷部、正方形凹陷部或其他形狀。

側(cè)壁620包括從近側(cè)部分615延伸到遠側(cè)部分614的溝槽616(但溝槽616不一定一直延伸到遠側(cè)部分614)。側(cè)壁640還包括從近側(cè)部分635延伸到遠側(cè)部分634的溝槽616(但溝槽636不一定一直延伸到遠側(cè)部分634)。溝槽616具有矩形橫截面并且其尺寸和構(gòu)造使得其與椎間盤清理工具的一部分配合以導向和保持下文更詳細描述的椎間盤清理工具。雖然溝槽616被示出為具有矩形橫截面，但橫截面可具有各種形狀以配合椎間盤清理工具，諸如圓形、正方形、燕尾形等。

設置在上部部分610與下部部分630之間的擴展部分650包括由縱向構(gòu)件652連接的遠側(cè)鉸鏈651和近側(cè)鉸鏈653。遠側(cè)鉸鏈651的形狀大致為正方形，但可以呈任何形狀，并且包括從遠側(cè)鉸鏈651的相對側(cè)橫向延伸的兩個橫向突起部655。近側(cè)鉸鏈653的形狀大致為環(huán)形，并且圍繞桿654設置。近側(cè)鉸鏈653包括從近側(cè)鉸鏈653的相對側(cè)橫向延伸的兩個橫向突起部655。

擴展部分650通過一系列四個千斤頂660連接至上部部分610和下部部分630，但可以存在任何數(shù)量的千斤頂660。如圖6c所示，每個千斤頂660包括被示出為660a和660b的至少兩個縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件在樞轉(zhuǎn)點處彼此樞轉(zhuǎn)地互連并且樞轉(zhuǎn)地互連到遠側(cè)鉸鏈651的突起部655(或者近側(cè)鉸鏈653的突起部655)。

桿654從手柄(未示出)朝向近側(cè)鉸鏈653延伸并且穿過近側(cè)鉸鏈。桿654止于兩個延伸凸緣670。第一延伸凸緣670朝向上部部分610的凹陷部向上延伸并且穿過該凹陷部。第二延伸凸緣670朝向下部部分630的凹陷部向下延伸并且穿過該凹陷部。延伸凸緣670還可作為過插止擋件，從而阻止外科醫(yī)生將可擴展試驗植入物600過遠地過插入椎間盤空間中。

在相對于桿654縱向推動近側(cè)鉸鏈653時，千斤頂660被迫使將可擴展試驗植入物600從壓縮位置(諸如圖6a所示)樞轉(zhuǎn)移動并進入擴展位置(諸如圖6b和6c所示)。

與可擴展試驗植入物500一樣，可擴展試驗植入物600可包括如圖5b和圖5c所示的工具導向部分580。椎間盤移除工具590的軸591設置在可擴展試驗植入物600的工具配合區(qū)段584的C形橫截面(未示出)中。這允許椎間盤移除工具590相對于可擴展試驗植入物600縱向移動。軸591包括沿軸591的長度延伸的縱向突起部596。如圖所示，縱向突起部596在橫截面上為大致矩形，并且其尺寸和構(gòu)造使得其與可擴展試驗植入物600的橫向凹陷部645中的溝槽616配合并接收在該溝槽中。它們之間的配合通過將軸591的運動限制為縱向運動并且阻止旋轉(zhuǎn)運動來穩(wěn)定椎間盤移除工具590。這可為外科醫(yī)生提供增加的穩(wěn)定性以幫助移除椎間盤材料。另選地，軸591可不包括縱向突起部596，從而允許外科醫(yī)生能夠在適當?shù)臅r候旋轉(zhuǎn)軸591。

上述方法可以在每個步驟都要求操作員干預的手動分步方式實施，或者某些步驟可自動執(zhí)行。自動步驟可由經(jīng)由有線或無線通信通道與神經(jīng)釋放系統(tǒng)70通信的機械手裝置執(zhí)行。自動步驟可以是完全自動的并且可實施為閉環(huán)系統(tǒng)，其中神經(jīng)釋放系統(tǒng)確定要發(fā)送至可控制可擴展試驗植入物300和切割工具594的機械手裝置的命令。自動步驟可以是半自動的，要求外科醫(yī)生或操作員在進行某些機械手步驟之前確認。

雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的精神的前提下，可以在形式和結(jié)構(gòu)上做出改變。