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CN110167472A - 脊椎固定装置 - Google Patents

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CN110167472A
CN110167472A CN201780082813.1A CN201780082813A CN110167472A CN 110167472 A CN110167472 A CN 110167472A CN 201780082813 A CN201780082813 A CN 201780082813A CN 110167472 A CN110167472 A CN 110167472A
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Abstract

用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板，包括钩形本体及引导脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部。所述本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长，所述本体部分地包围所述椎骨。用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板的制造方法包括：在医院准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描；利用网络将CT数据传输到制造设施；在所述设施中处理所述计算机断层扫描，生成所述患者特异性钻孔模板的三维重建模板；基于所述三维重建模板而制造患者特异性钻孔模板；包装所述模板，对所述患者特异性钻孔模板杀菌。

Description

脊椎固定装置
本发明主张2017年1月9日申请的韩国专利申请第10-2017-0002908号的优先权，上述申请正如在本申请中充分说明的那样，为了所有目的而统合作为参照。
背景技术
技术领域
本发明涉及用于脊椎螺钉配置(spine screw placement)的钩形患者特异性钻孔模板(hook type patient-specific drill template)及用于其制造及使用的中央集中系统(centralization system)。
现有技术的讨论
1963年，罗伊-卡米尔(Roy-Camille)等率先报告了椎弓根螺钉(pedicle screw)的使用。之后，椎弓根螺钉固定术成为普遍使用的微创方法。另外，生物力学研究结果报告了稳定性及骨愈合率优于其他后方固定术。
但是，不同于其他椎骨，胸椎的椎弓根更小，椎弓根螺钉固定术的使用由于诸如周边血管、神经、肌肉、韧带等的软组织损伤风险而受限。因此，在需要手术的部位准确地插入椎弓根螺钉是困难的。当椎弓根螺钉插入不准确时，经常发生软组织、周边血管、神经、肌肉及韧带的损伤。因此，需要准确地插入椎弓根螺钉。
发明内容
在一个具体例中，本发明提供一种用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板。所述患者特异性钻孔模板包括钩形本体及引导脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部。所述钩形本体包括贴紧部(tight contact portion)及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长，所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板包括多个挂接凸起(protrusion)，所述多个挂接凸起位于所述钩部的内侧表面。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
在又一具体例中，所述插入引导部具有中空圆柱形状(hollow cylinder shape)。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁包括螺纹(thread)。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
在一个具体例中，提供一种患者特异性钻孔模板套件(kit)。所述患者特异性钻孔模板包括患者特异性钻孔模板及多个脊椎螺钉。所述患者特异性钻孔模板包括钩形本体及引导所述脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部。所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长，所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
在又一具体例中，所述多个脊椎螺钉由钛合金或不锈钢合金构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
在又一具体例中，所述插入引导部具有中空圆柱形状。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁包括螺纹，所述脊椎螺钉包括螺纹。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
在又一具体例中，所述脊椎螺钉包括位于其端部的防止脱离部。
在一个具体例中，本发明提供用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板的制造方法。所述方法包括：准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描(three-dimensional computedtomography)；通过特定网络，将患者的CT数据传输到制造设施；处理所述三维计算机断层扫描，生成所述患者特异性钻孔模板的三维重建模板；基于所述三维重建模板而制造患者特异性钻孔模板；对所述患者特异性钻孔模板杀菌；包装所述钻孔模板，为了使用而运送到各个医病。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板包括钩形本体及引导所述脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部。所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长，所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板追加包括多个挂接凸起，所述多个挂接凸起位于所述钩部的内侧表面。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
在又一具体例中，所述插入引导部具有中空圆柱形状。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁包括螺纹。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
在又一具体例中，所述准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描，是在医师的办公室执行。
在又一具体例中，所述方法在所述准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描后，追加包括将所述三维计算机断层扫描传输到制造现场。
在又一具体例中，所述处理三维计算机断层扫描，是在所述制造现场执行。
在又一具体例中，所述基于三维重建模板而制造所述患者特异性钻孔模板，是在所述制造现场执行。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板由生物相容性丙烯酸树脂构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
在又一具体例中，所述方法在所述基于三维重建模板而制造所述患者特异性钻孔模板后，追加包括将所述患者特异性钻孔模板传输到所述医师的办公室。
在一个具体例中，本发明提供一种执行脊椎螺钉配置的方法。所述方法提供患者特异性钻孔模板，作为具有钩形本体及插入引导部的患者特异性钻孔模板，所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长；所述方法包括：使所述患者特异性钻孔模板位于椎骨，使得所述钩形本体部分地包围所述椎骨；提供脊椎螺钉；通过所述患者特异性钻孔模板，将所述脊椎螺钉插入于所述椎骨；去除所述患者特异性钻孔模板。
在又一具体例中，所述插入引导部具有中空圆柱形状。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁包括螺纹。
在又一具体例中，所述脊椎螺钉包括螺纹。
在又一具体例中，所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板基于腰椎或胸椎的三维重建模板而制造。
在又一具体例中，所述患者特异性钻孔模板在制造现场制造。
前述一般性说明及下面的详细说明均为示例性、说明性的，应理解为用于提供如申请内容所示的本发明的追加说明。
附图说明
附图是为了提供对本发明的进一步理解而包括的，统合于本说明中并构成其一部分，示例性图示本发明的具体例，与该说明一同发挥说明本发明原理的作用。
在图中，
图1是脊椎及本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的侧视图。
图2是脊椎及本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的又一侧视图。
图3是椎骨及本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的俯视图。
图4图示本发明一个具体例的用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板套件。
图5是本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的立体图。
图6是本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的剖面图。
图7是本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板的底部立体图。
图8是本发明一个具体例的用于尺寸较小的椎骨的患者特异性钻孔模板的立体图。
图9是本发明一个具体例的用于尺寸较大的椎骨的患者特异性钻孔模板的立体图。
图10是本发明一个具体例的具备用于尺寸较小的椎骨的防止脱离部的患者特异性钻孔模板的立体图。
图11是本发明一个具体例的具备用于尺寸较大的椎骨的防止脱离部的患者特异性钻孔模板的立体图。
具体实施方式
下面详细说明在附图中示例了其示例的本发明的具体例。
如果参照图1至图11，本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板10可以包括钩形本体100及插入引导部130。所述钩形本体100可以由手术者置于椎骨20的棘突(spinousprocess)21与横突(transverse process)22之间。
所述钩形本体100可以包括贴紧部110及钩部120。所述贴紧部110可以同椎骨20的棘突21与横突22之间的区域贴紧。所述贴紧部110可以根据对患者椎骨20的另外的3D建模作业、3D打印方法等而制造。所述贴紧部110设计得符合椎骨20的棘突21与横突22之间的区域的形状。在图3中，还图示了椎板(lamina)23及椎弓24。
所述患者特异性钻孔模板10只覆盖椎骨20的棘突21与横突22之间的较小区域，小于以往的钻孔模板。由此，可以节省制作患者特异性钻孔模板10所需的时间及费用，软组织、血管、神经、肌肉、韧带等的损伤可以实现最小化。
所述患者特异性钻孔模板10虽然只覆盖椎骨20的棘突21与横突22之间的较小区域，但所述患者特异性钻孔模板10包括构成得挂接于棘突21与横突22之间区域四周的钩部120。所述钩部120将患者特异性钻孔模板10坚固地附着于椎骨20上。
至少一个的挂接凸起121可以在所述钩部120的内侧表面上形成。所述挂接凸起121使椎骨20的棘突21与横突22之间的区域同钩部120的内侧表面之间的接触面积增加。由此，可以进一步防止所述患者特异性钻孔模板10从椎骨20脱离。
所述插入引导部130可以决定脊椎螺钉200的插入起始点与插入方向，可以引导脊椎螺钉200的进入，以便脊椎螺钉200连结于椎骨20。所述脊椎螺钉200例如可以为腰椎或胸椎螺钉。
所述插入引导部130可以与贴紧部110连接，可以从贴紧部110的外侧面向椎骨20的后方凸出。此时，椎骨20的后方意味着朝向被手术者的背的方向。所述插入引导部可以具有中空圆柱形状。在所述插入引导部130的内侧表面上形成有螺纹131。所述脊椎螺钉在其外侧表面上具有螺纹211。所述螺纹131在脊椎螺钉200螺合于插入引导部130后，与螺纹211螺合，以便能够插入于椎骨20。
所述贴紧部110、插入引导部130及钩部120可以由没有毒性、具有与人类骨骼类似弹性及刚性的材料构成。例如，他们可以由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷或生物相容性丙烯酸树脂构成。诸如异物反应及炎症的负作用可以实现最小化。
脊椎螺钉200通过插入引导部130，沿垂直于贴紧部110的方向插入于椎骨20，从而可以连结于椎骨20。所述脊椎螺钉200可以包括在其外周面形成有螺纹211的螺丝部210及与螺丝部210的端部连接的头部220。
螺丝部210可以插入于插入引导部130，连结于椎骨20的椎弓24。插入到椎骨20内的脊椎螺钉200的螺丝部210插入程度，会因每个脊椎上的椎骨而异。
头部220可以根据螺丝部210所连结的椎骨20位置，与插入引导部120的端部接触或从其隔开。例如，在脊椎螺钉200连接于尺寸较小的胸椎(例如，胸椎2号、胸椎3号等)的情况下，头部220可以从插入引导部120的端部隔开。
不同于此，在脊椎螺钉200连接于尺寸较大的胸椎(例如，胸椎5号、胸椎6号、胸椎7号等)的情况下，脊椎螺钉200可以插入于椎骨20，直至头部220及插入引导部120的端部相互贴紧时为止。由此，头部220可以具有与插入引导部120的端部接触的状态。
为了防止脊椎螺钉200从插入引导部130脱离，本发明一个具体例的患者特异性钻孔模板10包括防止脱离部300。
所述防止脱离部300可以覆盖插入引导部130的端部。例如，在脊椎螺钉200连接于尺寸较小的胸椎(例如，胸椎2号、胸椎3号)的情况下，头部220可以插入结合于从插入引导部130的端部露出的螺丝部210的一部分。在脊椎螺钉200连结于尺寸较大的胸椎(例如，胸椎5号、胸椎6号、胸椎7号)的情况下，防止脱离部300可以插入结合于插入引导部130的端部。所述防止脱离部300可以是具有帽形状的帽构件。
下面说明具有如上所述构成的患者特异性钻孔模板10的作用及效果。
首先，为了执行固定患者椎骨20的手术，患者特异性钻孔模板10固定在棘突21与横突22之间的区域。
为此，脊椎20的3D图像可以借助于3D计算机断层扫描装置(LightSpeed VCT，通用电气医疗集团，美国威斯康星州瓦克夏)而获得。所述获得的3D图像可以放入3D建模程序(MIMICS 170，玛瑞斯(Materialise)，比利时鲁汶)，变换成3D建模数据。
钩形本体100的贴紧部110的形状可以对应于棘突21与横突22之间区域进行建模。在此基础上，贴紧部110的至少一部分向附着于棘突21与横突22之间区域的方向弯曲地延长，形成钩部120。连接于所述钩形本体100外侧面的插入引导部130可以由手术者追加建模。
用于插入到插入引导部130的脊椎螺钉200的轨道、直径及长度，在另外的3D建模程序(UG Imageware 121，电子数据系统公司(EDS Corp)，美国得克萨斯州达拉斯)中准备。
如上所述，所述3D建模作业完成后，借助于3D打印机(斯特塔西(Stratasys Co)美国明尼苏达州伊登普雷利而制作患者特异性钻孔模板10。
获得所述患者特异性钻孔模板10后，可以开始使椎骨20充分稳定化的手术。通过后方切开，患者的手术部位露出，通过该露出部位，钩形本体100固定于棘突21与横突22之间的区域。
去除棘突21与横突22之间区域周边的软组织。然后，利用钻，在椎骨20的椎板23内的插入点形成导孔(pilot hole)。
脊椎螺钉200插入所述导孔后，脊椎螺钉200被插入引导部120所引导。防止脱离部300结合于脊椎螺钉200所插入的插入引导部130的端部，使得防止脊椎螺钉200从插入引导部130脱离。
脊椎螺钉200包括头部200。在尺寸较小的胸椎(例如，胸椎2号、胸椎3号)，脊椎螺钉200可以连结至其与插入引导部120的端部完全贴紧之前。
不同于此，当是尺寸较大的胸椎(例如，胸椎5号、胸椎6号、胸椎7号)时，脊椎螺钉200可以连结至其与插入引导部130的端部完全贴紧为止。因此，可以根据椎骨20的位置及尺寸，施加适当大小的连结力而使椎骨20固定。
最后，重新缝合切开部位，从而完成脊椎固定手术。
本发明的发明人通过上述方法，利用所述患者特异性钻孔模板10实施手术，手术完成后，通过胸椎计算机断层扫描判定脊椎螺钉200的位置。其结果，确认了脊椎螺钉200均具有2mm以下的偏差。
所述患者特异性钻孔模板10具有钩形本体100不覆盖棘突21及横突22的结构。因此，去除周边软组织的程序可以比以往方法减小。因此，与以往方法相比，可以减少发生因去除软组织而导致的并发症。
另外，贴紧部110设计得符合棘突21与横突22之间区域的形状，因而可以提供患者特异性钻孔模板。
不仅如此，脊椎螺钉200借助于插入引导部130而插入并连结于椎骨20，因而脊椎螺钉200的插入及连结不全部依赖于手术者的解剖学知识。由此，可以提高脊椎螺钉200的插入准确性。
另外，患者特异性钻孔模板10的制作费用可以降低(约10美元)。因此，患者特异性钻孔模板10的制作费用与以往方法相比可以减少。
另外，插入引导部130的端部被防止脱离部300覆盖，因而可以防止脊椎螺钉200从插入引导部130脱离，预先防止脊椎螺钉200变化。因此，患者特异性钻孔模板10可以坚固地固定于棘突21与横突22之间的区域，即使在患者特异性钻孔模板10固定的位置施加外力，其固定状态也可以稳定地保持。
在不超出本发明精神或范围的前提下，本发明可以进行多样修订及变形，这是从业人员不言而喻的。因此，本发明意在包括属于附带的权利要求书及其均等物范围的本发明的变形及变更。

Claims (39)

1.一种患者特异性钻孔模板，作为用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板，包括：
钩形本体；及
插入引导部，其引导脊椎螺钉插入于椎骨；
所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长,
所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
2.根据权利要求1所述的患者特异性钻孔模板，其中，
追加包括多个挂接凸起，所述多个挂接凸起位于所述钩部的内侧表面。
3.根据权利要求1所述的患者特异性钻孔模板，其中，
所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
4.根据权利要求1所述的患者特异性钻孔模板，其中，
所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
5.根据权利要求1所述的患者特异性钻孔模板，其中，
所述插入引导部具有中空圆柱形状。
6.根据权利要求5所述的患者特异性钻孔模板，其中，
所述插入引导部的内侧壁包括螺纹。
7.根据权利要求6所述的患者特异性钻孔模板，其中，
所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
8.一种患者特异性钻孔模板套件，作为患者特异性钻孔模板套件，包括：
患者特异性钻孔模板；及
多个脊椎螺钉；
所述患者特异性钻孔模板包括钩形本体及引导所述脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部；
所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长；
所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
9.根据权利要求8所述的用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述多个脊椎螺钉由钛合金或不锈钢合金构成。
10.根据权利要求8所述的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
11.根据权利要求8所述的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
12.根据权利要求8所述的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述插入引导部具有中空圆柱形状。
13.根据权利要求12所述的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述插入引导部的内侧壁包括螺纹，所述脊椎螺钉包括螺纹。
14.根据权利要求13所述的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
15.根据权利要求8所述的用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板套件，其中，
所述脊椎螺钉包括位于其端部的防止脱离部。
16.一种方法，作为用于脊椎螺钉配置的患者特异性钻孔模板的制造方法，包括：
准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描；
处理所述三维计算机断层扫描而生成所述患者特异性钻孔模板的三维重建模板；
基于所述三维重建模板而制造患者特异性钻孔模板；
对所述患者特异性钻孔模板杀菌。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板包括钩形本体及引导所述脊椎螺钉插入于椎骨的插入引导部；
所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长；
所述钩形本体部分地包围所述椎骨。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板追加包括多个挂接凸起，所述多个挂接凸起位于所述钩部的内侧表面。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述插入引导部具有中空圆柱形状。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，
所述插入引导部的内侧壁包括螺纹。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，
所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，
所述准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描，是在医师的办公室执行。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，
所述准备腰椎或胸椎的三维计算机断层扫描后，追加包括将所述三维计算机断层扫描传输到制造现场。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，
所述处理三维计算机断层扫描，是在所述制造现场执行。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述基于三维重建模板而制造所述患者特异性钻孔模板，是在所述制造现场执行。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板由生物相容性丙烯酸树脂构成。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
30.根据权利要求25所述的方法，其中，
所述基于三维重建模板而制造所述患者特异性钻孔模板后，追加包括将所述患者特异性钻孔模板传输到所述医师的办公室。
31.一种方法，作为执行脊椎螺钉配置的方法，包括：
提供患者特异性钻孔模板，作为具有钩形本体及插入引导部的患者特异性钻孔模板，所述钩形本体包括贴紧部及钩部，所述贴紧部与插入引导部连接，所述钩部从所述贴紧部延长；
使所述患者特异性钻孔模板位于椎骨，使得所述钩形本体部分地包围所述椎骨；
提供脊椎螺钉；
通过所述患者特异性钻孔模板，将所述脊椎螺钉插入于所述椎骨；
去除所述患者特异性钻孔模板。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，
所述插入引导部具有中空圆柱形状。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，
所述插入引导部的内侧壁包括螺纹。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，
所述脊椎螺钉包括螺纹。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，
所述插入引导部的内侧壁的螺纹与所述脊椎螺钉的螺纹螺合。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板由钛合金、不锈钢合金、生物陶瓷、生物相容性丙烯酸树脂或硅构成。
37.根据权利要求31所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板根据3D打印方法制造。
38.根据权利要求31所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板基于腰椎或胸椎的三维重建模板制造。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，
所述患者特异性钻孔模板在制造现场制造。
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