一种椎骨处理器，被设计用于收集和解释来自多个手术植入的加速度计的数据。利用一个骨螺钉将每一加速度计手术植入患者的椎骨中。其他的加速度计被植入到相邻椎骨中。通过一个算法比较来自加速度计的数据，从而确定植入相邻椎骨中的加速度计的相对移动。经由该算法生成数据，并且所述数据与如同被连接至一个刚性主体的手术植入的加速度计的期望行为进行比较，从而确定那些相邻节段的脊柱融合术的成功水平。该装置可与或者不与脊柱稳定硬件一起使用，与或者不与融合笼或人造盘一起使用。该椎骨处理器用患者所佩戴的外部系统来增补，该外部系统提供感应充电功率源和数据传递。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可植入生物传感器系统的领域，具体地涉及为了确定脊柱融合术(spinal fusion procedure)的成功而手术植入相邻椎骨(vertebrae)的远程供电和受控的加速度计设备。
技术介绍
背疼是当今美国最常见的医疗病情，是仅次于普通感冒的最常见的医生出诊原因。背疼不仅对患者具有很深的影响，而且具有极其高的社会成本。背疼是由于疼痛症(pain disorder)而损失生产时间的第二最常见病因，导致最大量的总损失时间。已有声明，在所有的医疗病情中，背疼导致最大的生产カ损失。已估计，仅仅在美国，与该症相关联的直接和间接成本约为每年五百亿美元。尽管背疼是多因素的，但是盘退变(degenerativedisc)疾病通常与下背部疼的发病和随后的蔓延有夫。盘空间由盘和周围的环纤维化(annulus fibrosus)构成。随着盘退变,肥厚增大来支撑身体重量，最终导致背疼。实现骨融合对于骨再生和骨愈合是必要的，并且对于许多整形外科术的成功是关键的。已估计，仅仅在美国，毎年都执行多于300，000例的脊柱融合术。当前，脊柱手术由两个 主要方面构成:减压(decompression)和重建(reconstruction)。减压移除了可能在脊髄或神经根上造成压カ的韧带、骨或肿瘤组织。重建由畸形矫正和椎骨融合构成。融合通过用于将脊柱夹持在某一位置的多个仪器来执行。然而，骨融合的实际过程是生物的，包括从ー个骨到另ー个骨的成骨细胞交叉，形成称为融合块的骨桥。可经由外部途径来执行骨融合，涉及诸如体间(interbody)融合和椎体切除(corpectomy)的过程。后部融合(posterior fusion)—般涉及椎弓根螺钉(pediclescrew)和连接杆，来将该融合部夹持就位。在这两种情形中，该仪器在此用于加速以及实现骨生物融合。在传统上，通过如下方式来执行骨融合:剥去宿主骨，放下来自髂骨的自体移植物，以实现原位骨融合。随着用于脊柱融合的多种仪器(例如，椎弓根螺钉)的出现以及普及，现在可将相邻节段(adjacent segments)夹持在一起使它们不移动，从而增大融合速度。然而，即使通过使用髂骨自体移植物和脊柱固定，生物融合(即，新的骨在融合位置处的形成)的发展也不是一致的。脊柱固定允许短期内的机械稳定，但是缺少产生一致的生物融合的能力。此外，对脊柱固定术的短期成功和长期成功的确定还受到一般涉及不经常出现的X射线技术的非最佳的测试过程的妨碍。在执行该手术之后，患者通常佩戴外部支架(brace)三个月。佩戴该外部支架用来提醒患者不要过度弯曲或者扭曲，同时还给予患者额外的支撑。常规的X射线通常在手术之后一个月和三个月进行。如果在三个月之后表明有融合块，则允许患者去除支架，并且开始物理治疗。进行物理治疗，是为了強壮和再发展背部和椎旁(paraspinous)肌肉，这些肌肉已经被手术以及术后在固定支架中的不活动所弱化。如果患者在融合术之后的几个月发展成疼痛，则必须研究所存在的多种可能性。不同的诊断包括:I)残余压カ(residual compression) ;2)假关节；3)相邻节段效应；以及，4)慢性感染/亚急性感染。通常可通过解剖学研究诸如MRI扫描或CT脊髄X射线片来排除残余压力。亚急性/慢性感染是罕见的，但是可通过温度升高、白细胞(WBC)数高或红细胞沉降率(ESR)高来显示。假关节通过证实缺少骨融合的普通X射线和CT扫描来确定。相邻节段效应被认为自脊柱的已融合节段已经存在，用作下一自由节段上的杠杆臂，造成増大的应カ和疼痛。在两种情形中，运动都被假设在静态膜例如X射线、CT扫描或MRI扫描的基础上。用于检测椎骨间(intervertebral)融合成功的当前技术限于x射线、CT扫描、MRI扫描，以及最近的附接至连接两个椎弓根螺钉的杆的机械应变传感器。针对失败的融合术的X射线和CT扫描检测方法不是最优的，因为它们提供了不经常出现且受控的数据。患者必须到医院进行这些过程，并且成像只是当时的某ー时刻。机械应变传感器可提供连续的反馈。然而，它们位于稳定螺钉(例如，椎弓根螺钉)之间的连接杆上，而非位于需要传感器数据的椎骨上。有关安放在用于稳定脊柱融合治疗的硬件植入物方面上的机械应变的数据，不会直接告知医师关于患者椎骨的相对移动。这可能造成来自应变传感器的不精确的数据，例如如果椎弓根螺钉破裂。
技术实现思路
提供了对本专利技术的下列概括，以便于理解本专利技术的ー些独特的新颖特征，且本专利技术的下列概括不意在是完整描述。本专利技术的各个方面的完整理解，将通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要整体考虑来获得。本领域普通技术人员在阅读了说明书之后，将明了本专利技术的其他目的和优势。本文描述的本专利技术的示例性实施方案具体针对脊柱融合治疗。不同的设备将根据不同的安放位置(例如，后 部脊柱(posterior spinal column)与前部脊柱(anteriorspinal column)，或者椎间盘)而被定制用于不同的仪器。此外，根据待治疗的疾病进程，椎体运动传感器在椎骨上的安放将不同。例如，在正在退变的盘中，传感器可连同脊柱稳定硬件使用，从而检测椎弓根螺钉的松弛。在手术期间移除体间盘的病例中，它可连同体间融合泵一起安放。它还可単独安放在前部脊柱或后部脊柱上。为了检测脊柱假关节，对取向的变化的跟踪不是必需的。仅需要加速度计来确定两个脊柱节段是否仍融合在一起。该方法包括至少两种情形。对于患者快速移动例如快步走的情形，我们使用振动监控来检测两个已融合椎骨之间的相对加速度的变化。如果椎骨已融合，则它们形成一个刚性主体，而传感器之间的相对加速度为零。对于患者缓慢移动例如弯曲的情形，我们使用倾斜监控来检测关于重力的相对角度变化。如果椎骨已融合，则这两个传感器之间的相对倾斜角度为零。已植入的加速度计允许将关于仪器的信息传达到治疗外科医生或者物理治疗师。目的是创建可植入邻近于该仪器的骨中的仪器。加速度计可通知医师，该融合内存在运动。如果不存在骨融合，则所植入的仪器将弱化，螺钉将变得松弛，患者会形成假关节。然而，当存在完整的坚固融合时，该仪器将保持就位。所述节段的上方和下方的加速度计将使医师随着时间推移而知晓是否存在可导致相邻小关节段上的应カ和压カ増大的运动(疼痛的原因)。该加速度计被植入，使得它形成可用于确定患者的位置的几何结构。这将允许物理治疗师能够为患者提供最佳的弯曲运动，从而增强背部，而不会对该融合的其余部分产生应力。事实上，通过该已植入的加速度计，物理治疗师和医师现在是人类骨骼系统的生物机械师。所公开的专利技术的说明性实施方案能够传输关于该融合设备和邻近于该仪器的脊柱节段的信息。该设备能够提供关于该融合的即时反馈，并且将“哑”钛固定件(fixation)转换成智能的传感器设备。本公开内容还描述了ー种包括用于远程监控椎骨移动的架构的装置。另外，所示例性的设备为医师提供了ー种确保该融合和仪器使用(instrumentation)的成功的工具，而不需要进行由差别运动所表征的重复成像。已融合的骨节段意在作为ー个刚性主体，而加速度參数中的差应当可忽略。本专利技术的示例性实施方案采用了ー种用外部感应功率和通信带来实现体内检测的数学模型，以及采用通过将该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶赫沙·沙查尔，托马斯·陈，温斯顿·吴，布雷特·乔丹，海尔文·陈，帕拉丁·卢波夫，凯尔·齐默曼，
申请(专利权)人：药物代谢动力公司，叶赫沙·沙查尔，托马斯·陈，温斯顿·吴，布雷特·乔丹，海尔文·陈，帕拉丁·卢波夫，凯尔·齐默曼，
类型：
国别省市：
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