[发明专利]用于确定脊柱减压设备治疗角度的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种将拉力施加至患者的脊柱以对脊柱进行治疗的系统。更具体而言，本发明涉及一种系统，该系统通过一定范围的角度将拉力施加至患者的脊柱，并且该系统动态地基于床/患者的位置对治疗角度进行计算和调节。

背景技术

理疗师利用脊柱减压治疗来治疗各种脊柱疾病，包括椎间盘突出、退变性椎间盘疾病、坐骨神经痛、后小面关节综合症征以及手术后疼痛。减压治疗源自于传统的基于牵引的治疗，其中通过外力(例如理疗师用手或者通过自动过程)将脊柱置于拉力状态中。典型地，在传统的基于牵引的治疗期间，脊柱处于连续的拉力状态。减压治疗与传统牵引治疗的不同之处在于，拉力以特定的角度施加至脊柱。而且，在减压治疗期间，在整个治疗周期中施加各种拉力或者循环使用各种拉力，从而使得脊柱旁肌肉放松和疲劳，允许椎间盘分离。这些功能提供了拉力的不同级别之间的平滑过渡。在传统牵引或者减压治疗中，脊柱拉力都典型地保持30分钟或更长的周期。

由于脊柱置于拉力状态中，所以脊柱椎骨分离，以便允许椎间盘重新对准至其适当位置中。这种作用使得椎间盘突出能够有时间在非负荷状态中治愈。此外，富有营养的脊髓液(髓核)通过由椎骨的分离产生的压降而被引至拉力的位置。脊柱旁肌肉通过与拉力相反进行拉紧可能不自觉地与脊柱的拉伸发生相反作用。而且，有知觉的人(患者)可能会不自觉地和/或下意识地收缩脊柱肌肉，作为对拉力的对抗反应。上述患者反应的其中之一或二者都降低了脊柱牵引或脊柱减压治疗的有效性。

现有的普通脊柱减压治疗治疗系统的一个例子利用了经由患者接口设备(例如拉力带和/或患者固定带)连接至患者的非反馈提供拉力产生驱动器(机电、气动、磁性、液压或化学驱动器的任意类型)。患者仰卧在治疗床上，头部位于施加的拉力源的远端。上身患者固定带将患者上身紧固至床的远端部(床的该端部离产生拉力的源最远)。下身固定带围绕腰部进行紧固，并且用作连接拉力带的点。拉力产生驱动器输出增大或减小以在拉力带连附至患者的点产生合成拉力改变。利用线性驱动器(机电、气动、磁性、液压或化学驱动器的任意类型)从而相对于连附至患者的位置升高和降低拉力带拉动的点(治疗定位器)，从而调节施加的拉力的角度。系统还包括拉力测量设备(例如，称重传感器)，其与拉力产生驱动器和患者共线连接，从而将拉力度量传达至拉力产生驱动器控制设备(例如计算机)。从而，系统作为受控反馈环路进行操作，从而能够将计划的拉力曲线施加至患者，并且能够通过计算机对实际施加的力进行验证。但是在上述例子中，相对于连附至患者的位置的拉力带拉动的点在施加拉力的过程中典型地是固定的。由于拉动的方向是既不平行于患者的脊柱也不垂直于患者的脊柱，并且由于患者仰卧(在本例中)其头部位于施加的拉力源的远端，所以施加的拉力能够被建模为两个力向量，一个力向量与患者的脊柱共线并且远离头部，另一个力向量垂直于患者的脊柱。在患者俯卧的情况下，施加的拉力合力的水平分量的方向将保持相同，然而施加的拉力合力的垂直分量的方向将颠倒。

脊柱减压的拉力以一定角度施加，特定角度(所述角度对于每个设备的设计而言是特定的)会影响特定的椎间盘位置。治疗角度的改变会引起减压应力作用于脊柱的具体部位发生改变，通过三维有限元模拟力学实验的方法，以及在实验中改变角度并观测脊柱受力情况等实验方法，都可以发现，脊柱各个点的最大应力的位置与减压角度有关，减压角度不同，最大应力作用位置不同。减压角度与最大应力位置的关系是，减压角度越小时，最大应力位置越靠近尾骨，相反，随着减压角度的增大，最大应力将向着胸椎的方向上移。因此当治疗时，应该根据病变椎间盘的位置，适当调整减压施力角度，使病变部位获得最有效减压应力。通过调节施加的拉力的角度而对脊柱中脊柱伸长的位置进行定位的能力使得专业医师能够治疗特定位置损伤，以对脊柱伸长的位置进行正确定位才能使每个治疗阶段的治疗益处最大化。