专利名称：用于整形手术应用的超声波系统和方法用于脊柱固定的外科技术根据使用的外科设备的类型而广泛地变化，但是现代的外科实践相当大地依赖于由普通椎弓根螺钉提供的强度和稳定性。然而，在椎弓根螺钉放置期间必须要注意的是，保护神经不受损害。例如，在椎弓根的骨组织中形成钉道之后但在进行椎弓根螺钉植入之前，外科医生典型地将乘此机会检查钉道的轴向延伸的侧壁从而查找缺陷。随着对于解剖结构仅提供了有限视野的微创手术操作的使用的出现和增加，错误放置椎弓根螺钉的风险增大。如果外科医生查出了邻近脊柱的皮质骨中的任一显著尺寸的破裂，他或她将很大可能选择重新定向螺钉从而避免如疼痛、麻痹和出血的并发症的危险。外科医生常规使用的一种用于查找所述皮质破裂的方法是借助普通的触觉触角探头的组织触诊法。虽然所有的外科医生都意识到这种方法具有其局限性，包括关于在相对小的破裂情形下的灵敏度，以及关于假阳性，在触觉触角探头的使用中大多数人会变得不舒服。在技术和工具能够发展到便于在微创脊柱手术操作的背景下持续有效地使用触觉诊断技术的意义上来说，在目前的医生之中很可能还存在较大的相关市场。超声波技术在手术应用中的使用的目前发展已经显示为是很有前途的。电子设备越来越微型化使得能够定位超声波传感器到越来越小的有益效果，但至少到目前为止，较难到达解剖部位。然而，尽管到目前为止仍在努力，但依然存在对用于在椎弓根螺钉植入之前定位钉道骨组织缺陷的方便、卫生、低成本且有效的设备和相关技术的需求。特别是当结合本文随附的附图阅读时通过下面的详细描述将会显而易见的是，这些和其它的需求通过此处公开的器械、系统和方法得到了满足。
本公开提供一种用于获得和/或确定解剖信息的有利的仪器、系统和方法，例如在椎弓根螺钉植入之前定位钉道骨组织缺陷。在示例性实施例中，提供了一种医疗诊断仪器，包括(i)近侧手柄，其被配置和定尺寸为允许操作员用手抓握所述仪器；(ii)超声波探头，其包括纵轴和超声波传感器，所述纵轴自所述手柄向远侧延伸并终止于远端；超声波传感器相对于纵轴邻近所述纵轴的远端安装，超声波传感器包括超声波能量产生元件的阵列；以及(iii)触觉触角探头(tactile feeler probe)，其相对于所述超声波探头安装，所述触觉触角探头包括纵轴和触角探头末端(例如球形末端)，所述触觉触角探头的纵轴相对于所述超声波探头的纵轴安装并且向远侧延伸得超出超声波探头的纵轴的远端，所述触角探头末端被限定在触觉触角探头的纵轴的远端。所述超声波传感器和所述远端通常被协同地配置、定向和定尺寸为允许操作员将超声波传感器和所述远端插入期望的解剖部位中，从而允许操作员于此获得用于由操作员视觉检查的解剖部位的相应的二维图像，以达到检测超声波可检测的解剖特性的目的。超声波能量产生元件的阵列可以是侧面发射式的，并且可以以线性阵列和相控阵列来定向。 此外，所述触觉触角探头的纵轴和所述触角探头末端通常被协同地配置和定尺寸为允许操作员将所述触觉触角探头的纵轴和触角探头末端插入期望的解剖部位中，从而允许操作员于此执行对选择的解剖部位的触觉检查。本公开的医疗诊断仪器可以有利地与形成在人类患者的脊柱中的椎弓根螺钉钉道结合使用。此外，所述超声波传感器的超声波能量产生元件的阵列可以沿所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部轴向延伸，并且面向所述选择部定位。所述触觉探头末端可以面向所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部定位。所述医疗诊断仪器还可以包括至少一个通道，所述通道被配置和定尺寸为容纳基尔希纳氏钢丝(K-Wire)以允许所述仪器滑动地安装在基尔希纳氏钢丝上，从而达到相对于期望的解剖部位轴向地引导超声波探头和触觉触角探头的目的。于是，所述通道可以形成在手柄中并且延伸通过所述手柄，和/或形成在手柄的延伸部中并且延伸越过所述手柄。所述手柄和超声波探头的纵轴可以是整体式构造，或者所述超声波探头可以相对于所述手柄安装为使得所述超声波探头的纵轴由手柄的壳体悬臂式支承。此外，所述触觉触角探头可以相对于所述超声波探头安装为使得所述触觉触角探头的纵轴由超声波探头的纵轴悬臂式支承。本公开的医疗诊断仪器典型地适用于与电缆组件协作，所述电缆组件用于根据所述仪器的使用的超声波成像模式向超声波传感器传送电信号和由超声波传感器传送电信号。所述电缆组件通常包括近端和载流导线，所述近端包括用于将所述仪器连接到相应的超声波控制台的电连接器，所述载流导线自电连接器至少部分地经由相应的内管道向远侧延伸到超声波传感器，所述内管道形成在超声波探头的纵轴中并且沿着超声波探头的纵轴纵向地延伸。所述载流导线通常还通过所述手柄的近端并且通过相应的形成在手柄的纵轴中且沿着手柄的纵轴纵向地延伸的内管道延伸到超声波传感器。所述超声波能量产生元件的阵列通常限定了沿着超声波探头的纵轴的在约8mm 至约12mm之间的轴向长度。此外，所述触觉触角探头典型地向远侧延伸得超出超声波探头的纵轴的远端，使得所述触觉触角探头的所述纵轴和触角探头末端共同限定了触觉触角探头的超出侧面发射式超声波能量产生元件的阵列的在约8mm至约12mm之间的轴向长度。本公开还有利地提供了一种用于与骨组织结合使用的医疗诊断系统，其包括医疗诊断仪器，所述仪器包括(i)手柄，其邻近仪器的操作员布置，所述手柄被配置和定尺寸为允许操作员用手握住所述仪器并且相对于人类患者的脊柱来操纵所述仪器；(ii)超声波探头，其包括纵轴和超声波传感器，所述纵轴自手柄向远侧延伸并且终止于远端，所述超声波传感器在纵轴上邻近所述纵轴的远端安装，所述超声波传感器包括沿着所述纵轴延伸的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列，其中，所述超声波传感器和所述远端被协同地配置、定向和定尺寸为允许操作员将超声波传感器和远端插入期望的解剖部位(例如，形成在人类患者的脊柱中的椎弓根螺钉钉道)中，以使得超声波传感器的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列沿所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部轴向延伸并且面向所述选择部定位；(iii)触觉触角探头，其相对于超声波探头安装，所述触觉触角探头包括纵轴和触角探头末端，所述触觉触角探头的纵轴相对于超声波探头的纵轴安装并且自超声波探头的纵轴向远侧延伸得超出超声波探头的远端，所述触角探头末端被限定在触觉触角探头的纵轴的远端，所述触觉触角探头的所述触角探头末端和纵轴被协同地配置和定尺寸为允许操作员将所述触觉触角探头的纵轴和触角探头末端插入期望的解剖部位(例如，椎弓根螺钉钉道)中，以使得触角探头末端面向所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部定位，并且允许操作员于此执行对期望的解剖部位的触觉检查；以及(iv)第一电缆组件， 其用于根据所述仪器的使用的超声波成像模式向超声波传感器传送电信号和由超声波传感器传送电信号，所述电缆组件包括近端和载流导线，所述近端包括用于将所述仪器连接到相应的超声波控制台的第一电连接器，所述载流导线自电连接器通过超声波探头的纵轴向远侧延伸到超声波传感器。本公开的系统还可以包括超声波控制台和/或适用于用超声波控制台操作，所述超声波控制台包括用于控制医疗诊断仪器的处理器、用于显示由操作员从医疗诊断仪器获得的二维超声波图像的显示器，以及用于容纳相应的电缆连接器的端口 ；以及第二电缆组件，其用于向超声波控制台传送电信号和由超声波控制台传送电信号， 所述第二电缆组件包括联接到与超声波控制台相关联的端口的第二电连接器、联接到第一电连接器的第三电连接器，以及载流导线，所述载流导线在第二电连接器和第三电连接器之间延伸。更进一步地，本公开提供了一种探测期望的解剖部位(例如，探测形成在人类患者的脊柱中的椎弓根螺钉钉道以用于检测位于椎弓根螺钉钉道的轴向延伸的侧壁中的皮质破裂)的有利的方法，所述方法包括提供一种医疗诊断仪器，所述仪器包括(i)手柄；(ii)超声波探头，其包括纵轴和超声波传感器，所述纵轴自所述手柄向远侧延伸并终止于远端，所述超声波传感器在所述纵轴上邻近所述纵轴的远端安装，所述超声波传感器包括沿着所述纵轴延伸的超声波能量产生元件(例如，侧面发射式)的阵列；以及(iii)触觉触角探头，其相对于所述超声波探头安装，所述触觉触角探头包括纵轴和触角探头末端，所述触觉触角探头的纵轴相对于所述超声波探头的纵轴安装并且自超声波探头的纵轴向远侧延伸得超出超声波探头的纵轴的远端，所述触角探头末端被限定在所述触觉触角探头的纵轴的远端；利用手柄用手握住医疗诊断仪器并相对于期望的解剖部位(例如，人类患者的脊柱)操纵所述医疗诊断仪器包括将所述超声波探头的纵轴的远端和超声波传感器以及所述触觉触角探头的纵轴和触角探头末端插入期望的解剖部位中；使所述超声波传感器的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列相对于期望的解剖部位定位；使用所述超声波传感器的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列来获得期望的解剖部位的二维图像；使所述触觉触角探头的触角探头末端相对于期望的解剖部位定位；使用所述触觉触角探头的触角探头末端来执行对期望的解剖部位的触觉检查；以及执行上述两个定位步骤和两个使用步骤，而不用从所述期望的解剖部位移除所述触觉触角探头的纵轴的远端或超声波传感器或触觉触角探头的纵轴的触角探头末端中的任何一个。特别是当结合附图阅读时通过下面的详细描述，本公开的额外的特征、功能和益处将会是显而易见的。可以结合附图使得具有本主题公开所属领域的普通技术的技术员更容易理解如何构造和使用本主题公开的系统、装置和方法，在附图中图1是根据本公开的医疗诊断系统的侧视示意图，所述系统包括医疗诊断仪器、 超声波控制台和用于在它们之间建立通信的关联的电缆组件；图2至图7是根据本公开的示例性医疗诊断仪器的侧视图；图7A是根据本公开的可选的示例性医疗诊断仪器的部分侧视图；图8和图9分别是根据本公开的医疗诊断仪器的又一实施例的侧视图和特写细节侧视图；图10和图11分别是根据本公开的医疗诊断仪器的又一示例性实施例的侧视图和细节侧视图；图12、图13和图14分别是根据本公开的医疗诊断仪器的另一示例性实施例的俯视平面图、侧视图和仰视平面图；图15是在微创脊柱手术期间根据本公开的与基尔希纳氏钢丝结合使用的医疗诊断仪器的示例性实施例的侧视图；图15A是和图15中的在微创脊柱手术期间根据本公开的与基尔希纳氏钢丝(其可以通过可选的通道而被引入)结合使用的医疗诊断仪器相类似的医疗诊断仪器的示例性实施例的侧视图；图16是在微创脊柱手术期间根据本公开的与基尔希纳氏钢丝结合使用的医疗诊断仪器的另一示例性实施例的侧视图；图17、图18和图19图示了各种已知的脊柱植入物的应用；图20至图25图示了对于不同脊柱高度使用的各种已知的螺钉放置技术；图沈至图洲(L2/3滑移)、图四至图31 (L2爆裂性骨折)、图32至图34 (Li爆裂性骨折)、图35至图37(骨转移疾病)以及图38至图39 (微创手术)图示了为了患有各种脊柱疾病、变性状况和/疾病的患者的利益可以使用本公开的系统、装置和方法的各种仪器化脊柱手术的实例；图40和图41图示了用于脊柱椎弓根的皮质骨组织中的破裂的术中定位的现有技术；图42至图50显示了根据本公开的实施例的与利用超声波探头对动物椎骨体进行的测试相关联的信息；以及图51至图55显示了与根据本公开的实施例的对人类尸体进行的测试相关联的信息；图56至图57是在椎弓根螺钉植入之前根据本公开的医疗诊断仪器在活体内用于定位潜在的钉道骨组织缺陷的连续视图；以及图58和图59是根据本公开的实施例的视图，其中，变型的Jamshidi型针与超声波探头结合使用。
如图2所示在附图标记223处，触觉触角探头121向远侧延伸得超出超声波探头 113的纵轴115的远端117，其包括其中，触觉触角探头121的纵轴123和触角探头末端 125可以共同限定触觉触角探头121的超出侧面发射式超声波能量产生元件的阵列的在约 8mm至约12mm之间的轴向长度。例如，触觉触角探头121的触角探头末端125可以共同限定触觉触角探头121的超出侧面发射式超声波能量产生元件的阵列的约IOmm的轴向长度。如图2所示在附图标记225处，超声波传感器119和远端117被协同地配置、定向和定尺寸为允许操作员将超声波传感器119和远端117插入形成在人类患者(未示出)的脊柱中的椎弓根螺钉钉道中，其包括其中，超声波传感器119和远端117限定了在约2mm 至4mm之间的横向宽度或直径。例如，超声波传感器119和远端117限定了约3mm的横向宽度或直径。如图1和图2所示，触角探头末端125可以是球形末端。与超声波传感器119相关联的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列可以是线性阵列。可选择地，17。与超声波传感器119相关联的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列可以是相控阵列。其它类型的阵列也是可能的。现在转到图3，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器301。仪器301可以在结构和功能上类似于上文参照图1和图2讨论的仪器103，但存在一些不同。仪器301包括触觉触角探头303，触觉触角探头303相对于超声波探头305安装为使得触觉触角探头303 的纵轴307由超声波探头305的纵轴309悬臂式支承。同样如图所示，在触觉触角探头303 的纵轴307和超声波探头的纵轴309之间存在至少一些纵向的重叠。在图3示出的实施例中，触觉触角探头303的纵轴307不包括较大的弯曲部并且安装在超声波探头305的纵轴 309的上面。现在转到图4，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器401。仪器401可以在结构和功能上类似于上文参照图1和图2讨论的仪器103，但存在一些不同。仪器401包括触觉触角探头403，触觉触角探头403相对于超声波探头405安装为使得触觉触角探头403 的纵轴407由超声波探头405的纵轴409悬臂式支承。同样如图所示，在触觉触角探头403 的纵轴407和超声波探头的纵轴409之间存在至少一些纵向的重叠。在图3示出的实施例中，触觉触角探头403的纵轴407不包括较大的弯曲部。触觉触角探头403的纵轴407的近端411嵌入形成在超声波探头405的纵轴409中并邻近于其远端415的辅助腔413内。现在参照图5，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器501。仪器501可以在结构和功能上类似于上文参照图1和图2讨论的仪器103，但存在一些不同。仪器501不包括触觉触角探头。此外，仪器501被配置和定尺寸为与仪器103基本相同。在图6中示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器601。仪器601被配置和定尺寸为与仪器103基本相同，但如下面讨论的，仪器601的手柄603与仪器103的手柄111 相比存在不同。手柄603的纵轴605限定了布置在图6的平面内的另一纵轴线607并且手柄603的纵轴605沿着纵轴线607向近侧延伸到手柄603的近端609，并且在纵轴线607与纵轴线613之间形成有弯曲部611，使得在纵轴线607与纵轴线615之间限定的角度比在纵轴线613与纵轴线615之间限定的角度大，并且使得手柄603相对于超声波探头617和触角探头619起到卡口手柄的作用。
现在转到图7，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器701。仪器701可以在结构和功能上类似于上文参照图6讨论的仪器601，但存在一些不同。仪器701不包括触觉触角探头。此外，仪器701被配置和定尺寸为与仪器601基本相同。值得注意的是，所述超声波能量产生元件可以定向在超声波探头的相反两侧，这对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。此外，图7A示出了本公开的医疗诊断仪器701A的可选择变型的远端，其中， 超声波能量产生元件的阵列与超声波探头轴向对准，使得来自超声波探头的超声波能量是基本轴向朝向的，g卩，沿基本向前的方向。图8和图9包括根据本公开的实施例的医疗诊断仪器801的相关侧视图和特写剖视侧视图。仪器801可以在结构和功能上类似于上文参照图1和图2讨论的仪器103，但存在一些不同。医疗诊断仪器801的手柄803包括壳体805。超声波探头807相对于手柄 803安装为使得超声波探头807的纵轴809由手柄壳体805悬臂式支承。触觉触角探头811 相对于超声波探头807安装为使得触觉触角探头811的纵轴811由超声波探头807的纵轴 809悬臂式支承。根据本公开的一些实施例，包括图8和图9所示的实施例，在超声波探头的纵轴809与触觉触角探头811的纵轴813之间没有重叠。替代地，触觉触角探头811经由触觉触角探头813的近侧肩部817直接地安装到超声波探头807的纵轴809的远端815 上。现在转到图10和图11，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器1001。仪器 1001可以在结构和功能上类似于上文参照图4讨论的仪器401，但存在一些不同。根据本公开的一些实施例，包括图10和图11所示的实施例，在超声波探头1005的纵轴1003与触觉触角探头1009的纵轴1007之间没有重叠。替代地，触觉触角探头1009经由触觉触角探头100的近侧肩部1013直接地安装到超声波探头1005的纵轴1003的远端1011上。现在参照图12、图13和图14，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器1201。 仪器1201可以在结构和功能上类似于上文参照图5讨论的仪器501，但存在一些不同。与超声波探头1207的纵轴1205相关联的纵轴线1203可以自与超声波探头1213的纵轴1211 相关联的纵轴线1209径向地偏移。现在转到图15，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器1501。仪器1501可以在结构和功能上类似于上文参照图6讨论的仪器601，但具有一些额外的特征。医疗诊断仪器1501的手柄1503包括壳体1505。在手柄1503的壳体1505中形成有通道1507，所述通道被配置和定尺寸为容纳基尔希纳氏钢丝1509以允许仪器1501滑动地安装在基尔希纳氏钢丝上，从而达到相对于椎弓根螺钉钉道轴向地引导超声波探头1511和触觉触角探头 1513的目的，包括在微创手术操作中，通道1507形成在手柄1503的壳体1505中并且延伸通过手柄1503。参照图15A，示出了可选择的医疗诊断仪器1501A，其中，手柄1503A包括限定第一通道1507A和第二通道1508A的壳体1505A。通道1507A和1508A均被配置和定尺寸为容纳基尔希纳氏钢丝(如基尔希纳氏钢丝1509A和/或基尔希纳氏钢丝1512A)以允许仪器1501A滑动地安装在基尔希纳氏钢丝上，从而达到相对于椎弓根螺钉钉道轴向地引导超声波探头1511A和触觉触角探头1513A，包括在微创手术操作中。于是，通道1507A和通道 1508A形成在手柄1503A的壳体1505A中并且延伸通过手柄1503A。在使用中，操作员/外科医生可以自由选择用于基尔希纳氏钢丝引入的通道，例如，基于操作员/外科医生是否期望看到基尔希纳氏钢丝通过超声波探头来选择。现在转到图16，示出了根据本公开的实施例的医疗诊断仪器1601。仪器1601可以在结构和功能上类似于上文参照图6讨论的仪器601，但具有一些额外的特征。医疗诊断仪器1601的手柄1603包括壳体1605。通道1607被配置和定尺寸为容纳基尔希纳氏钢丝1609以允许仪器1601滑动地安装在基尔希纳氏钢丝上，从而达到相对于椎弓根螺钉钉道轴向地引导超声波探头1611和触觉触角探头1613的目的，包括在微创手术操作中，通道 1607形成在手柄1603的壳体1605的延伸部1615中并且延伸越过手柄1603。根据本公开的实施例，上述医疗诊断仪器的变型和改进是可能的。根据这样一些变型和改进(未示出)，超声波探头的纵轴和手柄相对于彼此是整体式构造。每一个上述的医疗诊断仪器可以装配有电缆组件，电缆组件用于根据所述仪器的使用的超声波成像模式向超声波传感器传送电信号和由超声波传感器传送电信号，所述电缆组件包括近端和载流导线，所述近端包括用于将所述仪器连接到相应的超声波控制台的电连接器，所述载流导线自电连接器至少部分地经由相应的内管道向远侧延伸到超声波传感器，所述内管道形成在超声波探头的纵轴中并且沿着超声波探头的纵轴纵向地延伸。其它的变型和改进也是可能的。因此，为了这样的外科医生和他们的患者的利益，本公开尤其提供了有利的一体化医疗诊断仪器、包含这样的仪器的系统以及使用这样的仪器和系统的方法。医生可以采用本公开的与各种各样的手术应用相关的技术，包括对于可以插入螺钉的人体中的任意骨头。例如和/或特别地，外科医生为了脊柱患者的利益可以有利地应用本公开的技术，包括关于椎弓根螺钉内植入的特定应用。在下文中提供本公开的关于椎弓根螺钉内植入的特定应用的技术的使用的进一步细节。至少部分地基于与本公开的技术相关地执行的测试的结果，能够看出本公开的所公开的仪器、系统和方法针对的是外科医生长期以来感兴趣的各种需求。例如，本公开的技术针对的是持续增长的对用于与如颈椎手术、胸椎手术、腰椎手术以及骶椎手术的这些应用连同使用的有效的仪器、系统和相关的手术方法的这部分专业人员的要求，上述应用包括为了患有脊柱创伤、脊柱肿瘤、变性脊柱病变、脊柱侧弯以及其它疾病和状况的患者的利益而执行的手术。现在转到图17、图18和图19，图示了各种已知的脊柱植入物的应用。在图17中示出了脊柱植入物1701的侧视图，其包括至少一个脊柱支承杆1703，脊柱植入物1701放置得邻近多个脊柱高度并且横跨多个脊柱高度(包括L3、L2、L1、T12、T11以及T10)从而补偿Ll椎弓根的变质或对Ll椎弓根的损伤。在图18中示出了另一种脊柱植入物1801的后视图，其包括成角度且交叉连接的脊柱支承杆1803、1805，其中每一个支承杆横跨多个脊柱高度(spinal level)的相应一侧。在图19中示出了又一种脊柱植入物1901的侧视图，其包括脊柱支承杆1903，支承杆1903放置得邻近脊柱高度L4、L3以及L2并且横跨脊柱高度 L4、L3以及L2从而补偿L3椎弓根的变质或对L3椎弓根的损伤，这种脊柱植入物1901包括各个固定到邻近的L2椎弓根和L4椎弓根的椎弓根螺钉。本公开的技术可以与任意一个或所有的脊柱植入物应用以及与其相似的脊柱植入物应用共同使用。现在参照图20、图21、图22、图23、图M和图25，示出了各种已知的对于不同脊柱高度使用的螺钉放置技术，包括对于分别在图20、图21和图22中以后视图、俯视平面图和侧视图示出的第一椎弓根2001，分别在图23和图M中以后视图和俯视平面图示出的第二椎弓根2301，以及在图25中以俯视图示出的第三椎弓根2501。本公开的技术可以与任意一个或所有的椎弓根螺钉放置技术以及与其相似的椎弓根螺钉放置技术共同使用。在图沈至图39中示出了为了患有各种脊柱疾病、变性状况和疾病的脊柱患者的利益可以应用本公开的技术的各种仪器化脊柱手术的案例。由图沈、图27和图观示出了脊柱植入物沈01，所述植入物是为了患有L2/3滑移的患者的利益而植入的。由图四、图30 和图31示出了脊柱植入物四01，所述植入物是为了患有L2爆裂性骨折的患者的利益而植入的。如图32、图33和图34所示，患有Ll爆裂包括进行性脊柱后凸、脊柱疼痛和下肢轻瘫的患者可以从脊柱植入物3201的植入中获益。如图35、图36和图37所示，被诊断患有骨转移疾病的患者可以用脊柱手术装置3501来治疗。在图38和图39 (其中图示了微创手术的实例)中示出了脊柱手术装置3801、3803及3805的图像和相关联的脊柱植入物3901。 正如所论述的，本公开的技术可以与所述脊柱植入物应用以及与其相似的脊柱植入物应用共同使用。现在参照图40和图41，图示了用于定位脊柱椎弓根的皮质骨组织中的破裂的现有技术。更特别地，诊断装置如装置4001可以与集成显示技术(如屏幕显示器4101) —起使用以实现用于术中监视具有预定阈值的电流的方案，其中，观察到的超出预定阈值的电流被作为存在不适当的皮质破裂的明显指示。然而，本公开的系统、装置和方法与现有技术相比提供了优良的结果和临床益处。现在参照在图42至图50中示出和描述的信息，使用根据本公开的实施例的直径为2. 7mm的超声波探头对动物的椎骨体进行测试。在图42中示出了相关联的测试材料，在图43中示出了相关的解剖构造并且在图44中图示了相关联的测试方法。在由图45所包含的图像中对大的和小的椎弓根破裂进行了举例说明。在由图46所包含的图像中示出了展示整个椎弓根(即，在椎弓根入口的侧壁中没有破裂从而导致椎弓根入口与脊柱管相通的椎弓根)的测试材料的实例。在图47中示出了测试控制的实例，包括关于探头在空气和水中的响应。图48的图像示出了在没有破裂的完整的椎弓根的实例中，使用测试探头未检测到可用信号。如图49所示，与存在有大的椎弓根破裂的测试材料结合的测试探头的使用导致所述测试探头检测到所述大的破裂。如图50所示，与存在有小的椎弓根破裂的测试材料结合的测试探头的应用导致测试探头检测到所述小的破裂。现在参照在图51至图55中示出和描述的信息，对于人类尸体进行了进一步的测试。图51图示了相关的测试设备。如由图52所包含的图像所示，所述测试包括根据本公开的与可拆卸的椎弓根触头/探测器配合的3. 18mm的侧面发射式超声波探头的使用。在由图53所包含的图像中示出了与人类尸体测试相关联的各种方法和技术。在由图M所包含的图像中示出了与金属椎弓根触头(顶部)相对根据本公开的技术和装置的椎弓根超声波的使用而收集和比较出的数据相对应的一些结果。在由图阳所包含的图像中示出了举例说明本公开的技术和装置的诊断能力的进一步的结果，并且所述结果分别对应于1)没有破裂的正常的椎弓根，2) 2. 5mm的椎弓根破裂，以及；3)4. Omm的椎弓根破裂。对2. 5mm和4. Omm的椎弓根破裂的测试结果和相关的说明信息陈列在下面的表格中。为了表格说明的目的，对下面的术语进行定义 灵敏度=(#真阳性)/[(#真阳性)+ (#假阴性)]
特异度=(#真阴性)/[(#真阴性)+ (#假阳性)]·阳性预测值(PPV) = (#真阳性)/[(#真阳性)+ (#假阳性)]·阴性预测值(NPV) = (#真阴性/ [ (#真阴性)+ (#假阴性)]表一测试结果；2. 5mm椎弓根破裂
椎弓根触头椎弓根超声波#1椎弓根超声波#2灵敏度66.7%85.7%85.7%特异度80%80%80%PPV85.7%85.7%85.7%NPV57%80%80%表 2测试结果；4. Omm椎弓根破裂
椎弓根触头椎弓根超声波#1椎弓根超声波#2灵敏度85.7%100%100%特异度100%100%100%PPV100%100%100%NPV80%100%100%基于前述测试结果，特别地包括值得注意的人类尸体测试，可以得出下面的结论 与“典型的”椎弓根触头相比，本公开的装置、系统和方法(椎弓根超声波)具有更高的灵敏度和阴性预测值。·在相当小的破裂(2. 5mm相对4. Omm)的情况下，明显的区别更大·在更大的破裂(4. Omm)的情况下，使用椎弓根超声波系统，破裂检测的灵敏度和特异度接近100%。·本公开的装置、系统和方法便于筛选测试和/或相关的诊断以当将椎弓根螺钉放置到脊柱中时确定/检测皮质骨中是否存在破裂。·本公开的装置、体统和方法使得外科医生和其它的医护人员减少在脊柱手术中将椎弓根螺钉错置的可能性，因此使得医疗变得更加有效。在操作中，如图56和图57所示，上述诊断仪器可以用于探测形成在人类患者的脊柱中的椎弓根螺钉钉道以检测位于椎弓根螺钉钉道的轴向延伸的侧壁中的皮质破裂。如图 56和图57所示，展示了根据本公开的医疗诊断仪器6001。所述仪器包括手柄、超声波探头和触觉触角探头。超声波探头包括纵轴，其自所述手柄向远侧延伸并终止于远端；以及超声波传感器，其在纵轴上邻近纵轴的远端安装。所述超声波传感器包括沿着所述纵轴延伸的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列。
触觉触角探头相对于超声波探头安装并且包括相对于超声波探头的纵轴安装的纵轴，触觉触角探头的纵轴自超声波探头的纵轴向远侧延伸得超出超声波探头的纵轴的远端。所述触觉触角探头包括触角探头末端，所述触角探头末端被限定在所述触觉触角探头的纵轴的远端。利用手柄用手握住医疗诊断仪器和相对于人类患者的脊柱操纵所述医疗诊断仪器包括将所述超声波探头的纵轴的远端和超声波传感器以及所述触觉触角探头的纵轴和触角探头末端插入形成在人类患者的脊柱中的椎弓根螺钉钉道中。使所述触觉触角探头的触角探头末端相对于所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部定位，以使得所述触角探头末端面向所述椎弓根螺钉钉道的侧壁定位。使用所述触觉触角探头的触角探头末端来执行对侧壁的选择部的触觉检查，以达到检测人工可检测的位于所述选择部中的皮质破裂的目的。使所述超声波传感器的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列相对于所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部定位，以使得所述侧面发射式超声波能量产生元件的阵列沿所述椎弓根螺钉钉道的侧壁的选择部轴向延伸并且面向所述选择部定位。使用所述超声波传感器的侧面发射式超声波能量产生元件的阵列来获得用于视觉检查的侧壁的选择部的二维图像，以达到检测超声波可检测的位于所述选择部中的皮质破裂的目的。执行上述两个定位步骤和两个阵列使用步骤，而不用从所述椎弓根螺钉钉道移除所述触觉触角探头的纵轴的远端或超声波传感器或触觉触角探头的纵轴的触角探头末端中的任何一个。在微创手术操作中，可以使所述医疗诊断仪器沿着基尔希纳氏钢丝(未具体示出)安装和滑动从而相对于椎弓根螺钉钉道轴向地引导超声波探头和触觉触角探头。可选择地，和/或此外，所述仪器可以相对于除了基尔希纳氏钢丝外的一根或多根导线安装。结合图58至图59，示出了根据本公开的又一个实施方式。于是，改进的Jamshidi 型针组件7001可以与超声波探头组件一起用于临床应用，例如，用于检测/确定与椎弓根螺钉放置相关联的皮质骨中的破裂。Jamshidi型针组件7001通常采取在其远端具有锥形切边的长中空针7006的形式。手柄7004相对于针7006安装并且限定了用于容纳内部针 (未示出)和辅助元件(一个或多个)的孔。在Jamshidi型针的传统使用中，一旦到达期望的解剖部位，所述内部针可以被移除，并且注射器可以通过形成在手柄中的所述孔而被引入以用于取样组织例如骨髓。然而，在这里公开的示例性实施方式中，在移除所述内部针 (未示出)之后，形成在Jamshidi形针组件7001的手柄7004中的孔被配置和定尺寸为容纳与超声波组件7002相关联的细长的超声波探头7010。在示例性实施方式中，超声波组件 7002包括手柄构件7008，所述手柄构件限定了用于连接到传统电缆的接头(fitting)。在使用中，Jamshidi型针组件7001被引入到期望的临床部位，如引入为了容纳椎弓根螺钉而已经被预先钻孔的皮质骨内，并且内部针(未示出)被移除。为了相关信息(例如所述皮质骨的破裂)的有利的超声波检测，超声波探头7010随后通过形成在Jamshidi 型针组件7001的手柄7004中的孔而被引入。在示例性实施方式中，针7006的长度约有 7. 5cm并且针7006的内径约有3mm。在不偏离本公开的精神或范围的情况下可以使用可选择的尺寸。
尽管已经于此对系统、装置和方法的示例性实施例进行了描述，但是显而易见的是，可以在不偏离如由随附的权利要求限定的本发明的精神或范围内的情况下做出改进、 变型、改变和/或增强。例如，作为如上文描述的侧面发射式超声波传感器的使用的可选方案，和/或除此之外，也可以根据外科医生期望的使用而采用一个或多个端射式超声波传感器和/或360°超声波传感器，它们相对于关联的超声波探头的纵轴的远端安装、邻近该远端安装，或安装在其它位置。根据本公开的超声波探头和系统可以采用或包括超声波的各种模式中的一个或多个，包括但不必限于超声波模式A、超声波模式B、超声波模式M、超声波DM模式，以及颜色和三维模式。此外其它仪器可以被模块化地联接，和/或代替触觉触角探头，包括但不限于刮匙、神经钩、Woodson和/或Murphey Ball。因此，本公开明显地包括了所有这样的改进、变型、变化和/增强。


本发明提供了医疗诊断仪器和系统，其包括(i)近侧手柄，其被配置和定尺寸为允许操作员用手抓握仪器；(ii)超声波探头，其包括纵轴和超声波传感器，所述纵轴自手柄向远侧延伸并终止于远端；超声波传感器相对于纵轴邻近纵轴的远端安装，超声波传感器包括超声波能量产生元件的阵列；以及(iii)触觉触角探头，其相对于超声波探头安装，触觉触角探头包括纵轴和触角探头末端(例如球形末端)，触觉触角探头的纵轴相对于超声波探头的纵轴安装并且向远侧延伸得超出超声波探头的纵轴的远端，触角探头末端被限定在触觉触角探头的纵轴的远端。还提供了本公开的仪器和系统的使用的有利方法，例如用于检测与椎弓根螺钉放置相关的皮质骨中的破裂。