[发明专利]通用光纤真实形状插入件

说明书

技术领域

本公开总体涉及手术流程期间的仪器跟踪。本发明尤其涉及一种新颖的、有创造性的通用光纤真实形状^TM(FORS)插入件，其用于在手术流程中对仪器进行跟踪，尤其是在涉及肌肉骨骼系统的矫形外科流程(例如，脊柱固定、椎弓根螺钉植入、外伤手术、肿瘤手术和神经外科手术)期间对矫形仪器(例如，克氏针(Kirschner wire)、针、钻子等)进行跟踪。

背景技术

本领域已知的一种矫形外科仪器是克氏针(k针)，其作为引导、锚定或者用于使骨骼段稳定。更具体而言，k针是一种具有小直径(例如，1-5mm)并且被暂时或者永久性地钻入到骨头中的金属丝。K针可以单独使用，也可以与中空螺钉一起使用，从而使断口稳定或者用于固定脊柱。K针也可以用于骨折固定以及外伤手术。

另一种本领域已知的矫形外科仪器是针(j针)，其为具有可插入到所述针的管腔内的锥形切削尖端的圆柱形针。j针的关键特征是扁平手柄表面，其可以与锤一起使用，从而通过敲击将所述针插到骨头中。在插入到骨头中并从管腔内移除所述切削尖端之后，将k针或者其他工具插入到所述针的管腔内。

本领域已知的示范性椎弓根螺钉植入一般包括：

(1)将患者俯卧定位于桌台上；

(2)定位C型臂以采集患者椎弓根的良好视图；

(3)建立通往患者脊柱的通道；

(4)将j针停靠在横突和小面复合体之间的连接处上；

(5)利用锤轻轻地敲击j针，使其行进穿过椎弓根，所述操作要么是徒手的，要么是借助于荧光成像可视化地进行的；

(6)在j针达到椎骨体的四分之一或者一半深度时，从j针的管腔去掉所述切削尖端，并将k针插入到j针的管腔内；

(7)将k针进一步穿到骨头内，并移除j针；

(8)在k针之上放置中空筒状扩张器；并且

(9)轻敲椎弓根，并置入适当的筒状螺钉。

在上文的脊柱融合术中，重要的是将螺钉准确地放置到椎弓根内，从而使脊柱的两节或者更多脊椎骨融合到一起，尤其是由于紧密邻近活的神经和血管而融合到一起。对于上文描述的徒手放置椎弓根螺钉而言，发生误放和严重破裂的概率高，因而优选针对矫形术图像引导的手术。

具体而言，在脊柱手术中采用成像(例如，CT、MRI、荧光成像、X射线检查等)进行术前规划和评估以及手术中的引导。手术中荧光成像常用于在将钻或螺钉放置就位之前检验j针和/或k针的定位。荧光成像的缺陷在于其给患者和医生都带来了电离辐射，并且其提供三维(3D)位置的二维(2D)投影。

为了解决该缺陷，计算机辅助和图像引导手术包括向术前和术中成像增加导航工具，从而在该流程中相对于解剖学结构提供对矫形仪器的3D引导。光学跟踪器是这样的导航工具的最常见形式，并且要求将其附接到工作中的整形外科仪器上。光学跟踪器的一个缺陷是光学跟踪器必须总是保持在摄像机视线内。此外，光学跟踪器相当大，并且因而必须被附接到任何整形外科仪器的近端。这限制了光学跟踪器跟踪小且柔性的矫形仪器的能力，因为小且柔性的矫形仪器缺乏足够的刚度以从近端附接光学跟踪器推断出尖端位置(例如，k针)。

替代的，己经使用具有线圈的电磁跟踪，所述线圈足够小，以便嵌入到小的且柔性的矫形仪器中。但是，电磁跟踪的准确度受到现场的金属物体的影响，这是矫形外科过程中的常见问题。此外，还需要电磁场发生器，其可能限制被跟踪的矫形仪器的工作空间。

发明内容

本公开提供了一种并入了FORS传感器的通用光纤真实形状(FORS)插入件，其(1)可插入到手术仪器的管腔内，从而在手术流程中对手术仪器进行跟踪，并且(2)可从手术仪器的管腔内缩回，以便插入到另一手术仪器的管腔内，从而在相同或者不同手术流程中对该手术仪器进行跟踪。此外，所述通用FORS传感器可以充当手术仪器。

出于本公开的发明的目的，术语“手术仪器”和“手术流程”应当如本公开的领域内的理解和本文中的示范性描述来解释。

手术流程的大致类别的例子包括但不限于心血管、妇科、腹部、神经外科、产科、眼科、矫形外科、耳鼻喉科、重建、胸部和泌尿科。更具体而言，矫形外科过程的例子包括但不限于脊柱手术、关节/膝盖/髋部/肩部/踝部置换、旋转肌群修复、ACL重建和关节内窥镜手术。

具有手术工具的形式的手术仪器的例子包括但不限于解剖刀、烧灼器、消融设备、针、钳子、k针以及相关联的驱动器、内窥镜、钻子、螺丝刀、凿骨刀、凿子、锤、刮器、夹钳、钳子、骨膜刀和j针。