椎间体插入的三维规划的制作方法

1.本发明技术整体涉及机器人外科手术领域，尤其是用于规划脊椎外科手术中对工具或硬件的插入。


背景技术：

2.脊柱退行性疾病是造成老年人口功能障碍的主要原因。诸如退行性椎间盘疾病、椎间盘突出或脊柱节段相对于彼此的异常运动等脊椎病理学通常导致虚弱性疼痛，在20％-30％的保守治疗失败的病例中需要外科手术干预。为给定的患者选择适当的干预可以减轻大量的术前疼痛和功能障碍。若干选项可用于手术疗法，这取决于适应症和疼痛来源。这些选项包括：椎板切除术或椎板切开术，其用于减轻由椎管狭窄或可能已经突出并压迫脊髓或脊髓神经的椎间盘引起的疼痛；人工椎间盘置换(aidr)，其允许运动范围以取代退化的椎间盘；或通过插入椎间体笼代替退化的椎间盘来融合相邻椎骨，其使脊柱在经融合的椎骨处稳定处于刚性构造。没有融合的腰部aidr具有保持脊柱屈曲的潜力，并且可以指示患有继发于椎间盘退化或突出的显著的轴向背部疼痛和/或神经根(radicular或nerve root))疼痛的患者，这些患者没有通过非手术治疗。可替代地，脊柱节段的异常运动可能引起疼痛，该疼痛可以通过融合所涉及的节段来缓解。
3.存在多种外科手术入路，并且市场上有许多用于置换椎间盘的假体椎间体。这种多样性给外科医生在对任何给定患者进行手术时提供了从中进行选择的许多选项。因此，正确程序的选择是至关重要的。不管选择哪种外科手术疗法，到达所关注区域的手术程序是类似的：在所有情况下，必须通过从皮肤穿过必须被保护免受损伤的各种软组织来到达内部脊柱，并且为了插入椎间体或人工椎间盘(aid)，必须去除一定量的骨或韧带。
4.下面列出了关于规划脊柱融合或人工椎间盘置换的外科手术入路的资源。
5.脊柱外科手术中的人工椎间盘置换(artificial disc replacement in spine surgery.)othman ya,verma r,qureshi sa.《转化医学年鉴(annals of translational medicine)2019；7(增刊5):s170。
6.《脊柱秘密(spine secrets)》[电子书],devlin vj.爱思唯尔健康科学出版社(elsevier health sciences),2020年10月13日。2020年7月8日访问线上内容。
[0007]
椎骨端板：椎间盘退化、椎间盘再生(the vertebral endplate:disc degeneration,disc regeneration.)moore rj；《欧洲脊柱杂志(eur spine j)》(2006)15(增刊3):s333-337。
[0008]
腰全椎间盘置换的适应症：选择对合适的全椎间盘具有合适的适应症的合适的患者(indications for lumbar total disc replacement:selecting the right patient with the right indication for the right total disc.)b
ü
ttner-janz k,guyer rd,ohnmeiss dd.《国际脊柱外科手术杂志(intl j of spinal surgery.)》2015，第8卷，第12章。
[0009]
如何选择何时具有相邻高度的植入物都在单节段颈椎人工椎间盘置换中适当地
配合椎间盘空间(how to choose when implants of adjacent height both fit the disc space properly in single-level cervical artificial disc replacement.)rong x,lou j,huibo li h,meng y,liu h.《药物(medicine)》(2017)96:29(e6954)。
[0010]
https://spinenation.com/treatment/lumbar-artificial-disc-replacement/6-lumbar-artificial-discs
[0011]
本部分和本说明书的其他部分中提及的出版物中的每个出版物的公开内容均以引用方式全文并入本文。


技术实现要素：

[0012]
在本公开中描述的各个实施方案的技术总体上涉及规划待植入的外科手术器械或硬件(另外被称为植入物)的机器人控制插入的方法。
[0013]
考虑脊柱病理学的手术矫正的情况，初始步骤是确定所需的手术类型。虽然在一些情况下该决定是明确的，但是对于其他患者，可能会考虑多于一种类型的程序。本公开的各实施方案被配置为访问来自先前手术的结果的大型数据库，并且根据具有类似病理学和特性的病例对正在考虑的患者进行分类。使用人工智能算法来比较数据库中患者的结果，以便选择最可能产生所讨论的患者的积极结果的手术类型。一旦选择了要进行的手术类型，对于确定哪种外科手术入路可能提供最小风险水平、最快恢复时间和实现最高长期成功结果几率来说很重要。在一些实施方案中，该确定可以考虑通常在本领域中使用的五种外科手术入路。在其他实施方案中，所考虑的外科手术入路的数量可以更多或更少。考虑需要进入椎间盘空间的脊柱外科手术的五种常用入路，这些入路可以分为两个主要类别：前路，其通过腹部的软组织进入脊柱并且直接到达椎间空间；和后路，其需要解剖后脊柱旁肌肉并去除椎板和/或棘突以进入椎间盘空间。在本公开的实施方案中公开的方法和系统的实施方式总体上涉及规划来自后方向的入径和骨去除，而规划来自前方向的入径在本技术人的具有与本发明申请相同的发明人并且具有案卷号a0005235us01的名称为“使用人工智能进行特征检测的外科手术路径规划(surgical path planning using artificial intelligence for feature detection)”的申请中的另一申请中公开。
[0014]
当使用后方入路时，在脊柱程序中插入椎间体以置换退化的或滑动的椎间盘通常通过去除椎板并且清除穿过筋膜和结缔组织的路径使得椎间体可以被插入来进行。要去除的骨的量取决于椎间体的大小、骨形态和疾病以及椎骨在插入期间的位置。目前，该过程通常由外科医生通过经验和术中计算来手动进行。
[0015]
在用于脊柱融合程序的方法和系统的示例性实施方式中，至少部分地在自动化系统的辅助下确定使得能够插入硬件的要去除的骨的量以及工具路径和从后部或后外侧入路途径穿过软组织的移动。基于处理器的系统计算工具到脊柱的所关注区域的入路角和进入点，以使对介入软组织的破坏，特别是对神经根的破坏最小化。基于经处理的图像，系统可以识别被禁止进入或去除的地标或区域，工具或硬件因此被拒绝进入这些地标或区域。然而，这些禁止区域可能在手术期间移动。因此，该系统不仅考虑了椎间体的最终期望位置，而且还考虑了植入物和工具在递送期间可能引起的解剖学几何形状(尤其是骨几何形状)的任何变化，并且为机器人引导的工具规划路径，该路径避免禁止性结构并且使所去除的骨的量最小化。
[0016]
因此，根据本公开中描述的装置的示例性实施方式，提供了一种规划外科手术入径的系统，该外科手术入径用于进入受试者的椎间盘空间以实现对假体硬件的机器人插入，由此产生骨-硬件组件，该系统包括：
[0017]
至少一个处理器，该至少一个处理器执行存储在至少一个非暂时性存储介质上的指令，以使该至少一个处理器：
[0018]
i)分析关于该受试者的收集到的临床数据，以检测可能影响脊柱强度或该骨-硬件组件的预期使用寿命的状况；
[0019]
ii)使用路径寻找算法，使用该假体硬件的叠加在该受试者的该椎间盘空间的区域的三维术前图像集上的虚拟表示来规划该外科手术入径的路径；以及
[0020]
iii)使用所检测到的状况中的任何状况和所规划的路径来确定要去除的椎骨的最小量，以允许：(a)对该椎间盘的去除；以及
[0021]
(b)沿着所规划的路径对该假体硬件的机器人插入，
[0022]
使得有利的临床结果的可能性或该骨-硬件组件的该预期寿命中的至少一者的增加得以实现。
[0023]
在系统的各个示例性实施方式中，特定因素可以改变，如下文所指定的。要去除的椎骨的最小量可以使用路径寻找算法来确定。假体硬件的类型可以包括人工椎间盘或椎间体笼。先前外科手术程序的结果可以包括关于可能影响脊柱强度的状况的信息；可能影响脊柱强度的状况包括质量、骨质疏松症、高龄和先前椎骨骨折史中的至少一者。可能影响骨-硬件组件的预期寿命的状况包括先前外科手术、术前不稳定性、骨质量差、退行性骨病、脊椎前移和脊柱后凸畸形中的至少一者。所收集的临床数据可以包括年龄、性别、身高、体重、bmi、z评分、椎间盘高度、吸烟史、受影响的椎骨节段的数量和身份、潜在的健康状况、椎间盘或脊柱病理学的来源以及在弯曲位置的脊柱分析中的至少一些。该三维术前图像集可以是mri图像、ct图像或重建的二维x射线图像中的一者。易受损害的结构可以包括神经、硬膜囊、血管、肌肉或淋巴管中的任一种。
[0024]
有利的外科手术结果可以由以下中的至少两项定义：a)该骨-硬件组件的长期生存；b)该受试者的疼痛或功能丧失的消退；以及c)由外科手术程序引起的导致易受损害的结构的损伤的次要并发症的缺乏。使该骨-硬件组件的失效风险最小化可以考虑对脊柱对齐参数的计算和优化。规划要去除的椎骨的最小量可以考虑对该椎骨端板的保护和对易受损害的结构的避开。
[0025]
该系统还可以包括对外科手术机器人系统进行编程以在提供进入椎间盘空间的外科手术入径之后执行对该椎间体的机器人插入的步骤。该处理器可以被进一步配置为确定将该椎间体安全地插入在椎骨之间需要多少力。该系统还可以包括外科手术机器人，该外科手术机器人具有控制器，该控制器被配置为从该处理器接收输入，使得该外科手术机器人执行所规划的外科手术入径。
[0026]
该系统可以被配置为使得该至少一个处理器进一步使用训练和推断逻辑来进行以下中的至少一项：
[0027]
i)分析关于该受试者的该所收集临床数据；
[0028]
(ii)使用路径寻找算法来规划该外科手术入径的该路径；或者
[0029]
(iii)使用所检测到的状况中的任何状况和所规划的路径来确定要去除的椎骨的
最小量，
[0030]
使得有利的临床结果的可能性或该骨-硬件组件的该预期寿命中的至少一者的较大增加得以实现。
[0031]
该系统可以被配置为使得该骨-硬件组件包括所插入的假体椎间盘及其相邻椎体；或者脊柱椎间体融合所需的至少一个椎间体和相关联硬件。
[0032]
根据本公开中描述的装置的示例性实施方式，还提供了一种规划外科手术入径的方法，该外科手术入径用于进入受试者的椎间盘空间以实现对假体硬件的机器人插入，由此产生硬件-骨组件，该方法包括：
[0033]
a)分析关于该受试者的收集到的临床数据，以检测可能影响脊柱强度或假体硬件-骨组件的预期寿命的状况；
[0034]
b)使用该假体硬件的虚拟表示和该受试者的外科手术区域的三维术前图像集，应用路径规划算法以实现该假体硬件的插入和定位；
[0035]
以及
[0036]
c)考虑所检测到的状况中的任何状况，通过机器人系统来确定要去除的椎骨的最小量，以允许：(a)对该椎间盘的去除；以及(b)沿着所规划的路径对该假体硬件的插入，
[0037]
使得有利的临床结果的可能性或该假体硬件-骨组件的该预期寿命中的至少一者的增加得以实现。
[0038]
在所公开方法的各个示例性实施方式中，特定因素可以改变，如下文所指定的。要去除的椎骨的最小量可以使用路径寻找算法来确定。假体硬件的类型可以包括人工椎间盘或椎间体笼。可能影响脊柱强度的状况可以包括骨质量差、骨质疏松症、高龄和先前椎骨骨折史中的至少一者，并且可能影响假体硬件-骨组件的状况包括先前的外科手术、退行性骨病、脊椎前移和脊柱后凸畸形中的至少一者。
[0039]
所收集的临床数据可以包括年龄、性别、身高、体重、bmi、z评分、椎间盘高度、吸烟、椎骨节段、潜在的健康状况、受试者的椎间盘或脊柱病理学的来源以及在弯曲位置的脊柱分析中的至少一些。该三维术前图像集可以是mri图像、ct图像或重建的二维x射线图像中的一者。有利的外科手术结果由以下中的至少两项定义：a)该假体硬件-骨组件的长期生存；b)该受试者的疼痛或功能丧失的消退；以及c)由外科手术程序引起的次要并发症的缺乏。
[0040]
增加假体硬件-骨组件的预期寿命可以考虑对脊柱对齐参数的计算和优化。该处理器可以被进一步配置为确定将该椎间体安全地插入在椎骨之间需要多少力。
[0041]
该方法还可以包括对外科手术机器人系统进行编程以在提供进入椎间盘空间的外科手术入径之后执行对该椎间体的机器人插入的步骤。易受损害的结构可以包括神经、硬膜囊、血管、肌肉或淋巴管中的任一种。
[0042]
根据本公开中描述的装置的示例性实施方式，还提供了一种用于确定患有脊柱疼痛的受试者对于用于对椎间盘进行减压或置换椎间盘的外科手术程序的适合性的系统，该系统包括：
[0043]
至少一个处理器，该至少一个处理器执行存储在至少一个非暂时性存储介质上的指令，以使该至少一个处理器：
[0044]
i)分析包括先前经历过针对脊柱疼痛的外科手术程序的患者的参考群体的病史
信息的数据库，以根据临床和人口统计学参数对这些外科手术程序的结果进行分类；
[0045]
ii)使用所分析的数据库，基于该受试者的这些临床和人口统计学参数对该受试者进行分类；以及
[0046]
iii)基于对该受试者的该分类确定以下中的至少一项：
[0047]
a)该受试者对于外科手术治疗的适合性；
[0048]
b)要对该受试者执行的外科手术程序的类型；或者
[0049]
c)用以执行该外科手术程序的外科手术入路；
[0050]
其中该确定使该外科手术程序对该受试者的预期结果得到优化。
[0051]
在用于确定患有脊柱疼痛的受试者对于用于对椎间盘进行减压或置换椎间盘的外科手术程序的适合性的所公开的示例性系统的另外的示例性实施方式或修改中，对外科手术程序的结果进行分类可以包括根据数字量表对患者在术前和术后的脊柱疼痛和肢体功能障碍的程度进行排序。该数字量表可以是颈部功能障碍指数(ndi)或oswestry功能障碍指数(odi)中的任一者。对外科手术治疗的适合性的确定可以基于对临床和人口统计学因素、潜在的骨病或预先存在状况中的至少一者来进行。外科手术程序的类型可以包括椎间孔切开术、椎板切除术、椎板切开术、人工椎间盘置换或脊柱融合中的一者。用于执行外科手术程序的外科手术入路可以包括前方入路、斜外侧入路、外侧入路、横向入路或后方入路中的一者。外科手术程序的预期结果可以由以下中的至少两项定义：a)骨-硬件构建体的长期生存；b)该受试者的疼痛或功能丧失的消退；或者c)由外科手术程序引起的次要并发症的减少。对受试者的临床和人口统计学参数进行分类可以包括将受试者的脊柱疼痛的临床表现、并发医学状况和人口统计学数据中的至少一些与参考群体的显示外科手术程序的结果的经分析的病史信息匹配。
[0052]
根据本公开中描述的装置的示例性实施方式，还提供了一种用于规划用于置换椎间盘的人工假体的选择的系统，该系统包括：
[0053]
a)存储器，该存储器被配置为存储用于对受试者执行人工椎间盘假体插入的所选外科手术程序和外科手术入路，
[0054]
b)通道，该通道实现对关于以下中的至少一些的信息的访问：可用人工椎间盘假体的尺寸、形状、所指示的外科手术用途、所指示的椎骨节段、材料组成和成功率，和
[0055]
c)控制器，该控制器访问人工智能算法，以i)分析关于这些可用人工椎间盘假体的该信息；以及ii)为该受试者选择人工椎间盘假体，
[0056]
使得该外科手术程序对该受试者的长期结果得到优化。
[0057]
在用于规划用于置换椎间盘的人工假体的选择的所公开的示例性系统的另外的示例性实施方式或修改中，人工假体可以包括人工椎间盘或椎间体中的一者。要进行的外科手术程序可以包括人工椎间盘置换或脊柱融合中的一者。外科手术入路可以包括前方、外侧、斜外侧、横向或后方中的一者。这些算法中的至少一个算法可以考虑要被人工假体置换的椎间盘的最佳高度和脊柱前凸角度。优化该外科手术的预期结果可以由以下中的至少两项定义：a)该人工假体的长期生存；b)该受试者的功能障碍的消退；以及c)由该外科手术程序引起的次要并发症的缺乏。
[0058]
用于规划选择人工假体的系统还可以包括关于使用可用人工椎间盘假体的先前外科手术程序和外科手术入路的结果的训练数据。训练数据可以由算法用于预测以下中的
至少一个：a)人工假体的长期生存；b)受试者的功能障碍的消退；以及c)由外科手术程序引起的次要并发症的缺乏。
[0059]
根据本公开中描述的装置的示例性实施方式，还提供了一种用于规划用于置换椎间盘的人工假体的选择的方法，该方法包括：
[0060]
a)选择外科手术程序和用于对受试者执行人工椎间盘假体的插入的外科手术入路；
[0061]
b)将包括以下的信息输入到处理器中：关于可用人工椎间盘假体的尺寸、形状、外科手术指示、椎骨节段、材料组成和成功率中的至少一些；以及
[0062]
c)使用该处理器，选择人工椎间盘假体，该人工椎间盘假体优化该外科手术程序对该受试者的长期结果的可能性，该长期结果由以下中的至少两项定义：a)该人工假体的长期生存；b)该受试者的功能障碍的消退；或者c)由该外科手术程序引起的次要并发症的缺乏。
[0063]
在用于规划用于置换椎间盘的人工假体的选择的所公开的示例性方法的另外的示例性实施方式或修改中，用于置换椎间盘的人工椎间盘假体可以包括人工椎间盘或用于脊柱融合的椎间体中的一者。要进行的外科手术程序可以包括人工椎间盘置换或脊柱融合中的一者。外科手术入路可以包括前方入路、外侧入路、斜外侧入路、横向入路或后方入路中的一者。该方法还可以考虑要被人工假体置换的椎间盘的最佳高度和脊柱前凸角度。
[0064]
应了解，本文中所描述的任何特征可与如本文中所描述的任何其他特征组合来要求保护，而不管特征是否来自同一所描述的实施方案。
[0065]
短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中具有连接性和分离性两者的开放式表述。例如，表述“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”以及“a、b和/或c”意指仅a、仅b、仅c、a和b一起、a和c一起、b和c一起，或a、b和c一起。当上述表述中的a、b和c中的每一个都指代诸如x、y和z的一个元素或诸如x
1-xn、y
1-ym和z
1-zo的一类元素时，短语意指选自x、y和z的单个元素、选自同一类的元素(例如x1和x2)的组合以及选自两个或更多类的元素(例如y1和zo)的组合。
[0066]
术语“一(a/an)”实体指所述实体中的一个或多个。如此，术语“一(a/an)”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以可互换地使用。还应当注意，术语“包括(comprising/including)”、和“具有”可以可互换地使用。
[0067]
前述内容是本公开的简化概述以提供对本公开的一些方面的理解。本发明内容既不是对本公开和其各个方面、实施方案和配置的广泛性概述也不是详尽性概述。其既不旨在识别本公开的关键或重要要素，也不旨在描绘本公开的范围，而是以简化形式呈现本公开的所选概念，作为对下文呈现的更详细描述的介绍。如应了解，本公开的其他方面、实施方案和配置可能单独或以组合方式利用上文所阐述或下文所详细描述的特征中的一个或多个。在考虑下文提供的实施方案描述、附图和权利要求后，本发明的许多另外的特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
[0068]
本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。应当理解，在本公开中揭示的方法的范围具有比可以整体描述更多的应用。因此，详细地描述了一个示例性实施方式，其中简要提出了其他可能性。根据说明书和附图以及权利要求，这些技术的另外的特征、目标和优点将是显而易见的。
[0069]
定义
[0070]
人工椎间盘(aid)：与椎间体(参见下文)相反，aid是旨在以再现由天然椎间盘提供的正常运动范围中的至少一些的方式置换天然椎间盘的植入物。若干模型当前是可用的，并且新模型正在开发和测试中。
[0071]
椎间体笼：用于骨移植物的具有中空空间的假体间隔物。用于在脊柱融合手术中置换椎间盘的植入物与诸如融合棒等硬件组合以固定经融合的关节；也称为脊柱植入物、椎间体和椎间体假体。
[0072]
脊柱椎间体融合：在需要在被融合的两个椎骨的本体之间插入椎间体笼与融合棒的组合以固定相邻椎骨的程序中融合两个或更多个椎骨的外科手术。
[0073]
外科手术入路：为了进入椎间空间以进行人工椎间盘置换或椎间体融合，外科医生必须解剖通向位于内部的组织的路径。已经开发了五种主要的外科手术入路来进行这些程序。这些入路是前腰椎间体融合(alif)、斜腰椎间体融合(olif)、侧腰椎间体融合(llif)、后腰椎间体融合(plif)和经椎间孔腰椎间体融合(tlif)入路。
附图说明
[0074]
图1是图示了所公开方法的实施方式的概况的流程图；
[0075]
图2是描述了选择特定手术、外科手术入路和脊柱硬件选择中的步骤的流程图；
[0076]
图3是示出了在骨去除过程和椎间体或aid插入的示例性实施方式中涉及的步骤的流程图；
[0077]
图4是图示了选择可能对患者具有最大益处的程序的外科手术前规划的流程图；
[0078]
图5是具有图示了选择各种类型的aid和椎间体进行插入的示例性方法的决策树的流程图；
[0079]
图6a至图6d示意性地图示了所公开方法的示例性实施方式中的外科手术骨去除和椎间体插入；并且
[0080]
图7是图示了包括用于执行所公开方法的一些实施方式的系统的结构部件的框图/概念图。
具体实施方式
[0081]
参考图1，其示出了用于评估和治疗呈现慢性背部疼痛的受试者以确定是否指示外科手术程序的所公开方法的示例性实施方式以及在指示外科手术治疗的情况下决定实施哪个外科手术程序的示例性方法的概述。虽然本公开的一些实施方案使用腰椎融合或aidr作为所公开方法的示例性实施方式，但是相同程序的变型适用于脊柱的其他部分(诸如颈椎)中的椎间盘程序。
[0082]
在步骤101中，收集来自患者的临床和人口统计学信息。这些数据包括既往病史、成像研究、物理发现、物理疗法建议、绘制疼痛点的疼痛评估以及可能已经进行的任何其他相关测试，诸如肌电图。在步骤102中，使用诸如机器学习、深度学习、神经网络或其他类型的数据分析等人工智能算法对在步骤101中收集的数据进行分析。该分析基于具有结果和长期随访的先前病例的数据库。在图2中更详细地描述了该过程的另外的细节。在步骤103中，基于步骤102的输出，系统评估患者对于外科手术干预的适合性。如果个体被认为不适
于侵入性程序，则在步骤104中，将他/她转交到非外科手术干预。
[0083]
如果患者是外科手术的候选者，则确定腰椎融合或aidr是否有可能为该患者提供最佳结果。该决定取决于多种因素，诸如年龄、功能障碍程度和经历修复的椎骨的运动范围的显著恢复的可能性。例如，aidr的理想患者优选地小于45岁，背部疼痛严重到足以影响日常生活和/或工作的活动。aidr的主要临床适应症是伴有或不伴有根性疼痛的症状性退行性椎间盘疾病。可能指示aidr的病例的示例包括：由骨软骨病引起的椎间盘源性腰痛；与退行性脊椎前移相关的坐骨神经痛，缺乏显著的心理问题以及证实椎间盘是疼痛产生器的诊断研究。优选地不存在所有主要的禁忌症。在所公开方法的其他实施方式中，这些选项中可以包括另外的外科手术程序，诸如椎板切开术或椎板切除术。
[0084]
在决定外科手术之后，在步骤106中，选择最佳植入物：如果手术是aidr，则选择合适的人工椎间盘(aid)；如果程序是脊柱融合，则选择适当的椎间体。该选择还基于对先前病例的结果的人工智能分析。大多数aidr病例使用前方入路进行，而大多数脊柱融合病例使用后方入路中的一种后方入路进行。用于aid的许多构型是当前可用的，预期未来会有另外的类型。本文描述的各个实施方案具有结合关于任何新型人工椎间盘的信息的能力，这些新型人工椎间盘在将来可能变得临床相关。每种类型的aid适合于一种或多种外科手术入路来进行椎间盘置换。通常，aid在前方插入，但是使用中的还有到脊柱的后入路和其他标准外科手术入路。该分析结合了为所选装置提供全面的适应症和禁忌症的资源。如果所选手术是腰椎融合，则选择合适的椎间体笼。对于aidr和融合两者，选项将结合关于多个因素的信息，这些因素包括手术的椎体节段、外科手术入路、患者临床和来自步骤101的其他数据。
[0085]
在步骤107中，系统评估哪种外科手术入路将具有为该患者提供最佳结果的最高概率。该确定是通过评估既往病例的结果的数据分析来进行的，其中受试者的临床病史和特性尽可能接近地与先前的患者病史和特性相匹配。在该方法的示例性实施方式中，对于aidr或融合，椎间盘空间的标准外科手术入路是相同的；如在步骤108a至108e中列出的，它们是前方、后方、外侧、斜外侧和横向。在步骤109中，外科医生或系统基于步骤108a至108e的所选外科手术入路规划对所选硬件的机器人插入，如在图3和下文中更详细地描述的。
[0086]
现在参考图2，其示出了规划在一些外科手术入路中所需的外科手术路径的另外的部件，以及关于图1中的初始步骤的更多细节。应当注意，附图中呈现的选项是用于一些可能的临床场景的示例性方法例程，并且本公开的范围决不意味着受这些示例限制。在步骤201中，对应于步骤101，获取患者临床病史和肢体特性。病史和特性不限于但包括年龄、性别、身高、体重、bmi、z评分(或dexa t评分)、椎间盘高度、吸烟史、社会心理学和心理学病史、受疾病影响的椎骨节段、潜在的健康状况以及先前的外科手术和非外科手术干预史中的至少一些。在步骤202中，将患者数据与至少一个数据库中的临床数据进行比较，该至少一个数据库包括关于每个椎骨节段和临床表现的过去临床结果的信息。该数据库或另一数据库还可以包括从科学和医学文献中挑选的关于实验模型的发现、患者结果和其他相关发现的详细信息。在步骤203中，使用机器学习、深度学习或应用人工智能以基于先前经治疗的病例学习疼痛来源的其他形式的数据分析来分析来自步骤202的数据。在任选步骤204中，可以在沿着各个方向弯曲的条件下进行有限元分析(fea)，以选择期望的运动水平和可允许的力。在步骤205中，基于由步骤201至203提供的信息，确定疼痛来源。该步骤可以由系
统执行，或者基于由医务人员的成员执行的临床检查，或者通过对所呈现数据进行人工智能分析来执行。在步骤206a至步骤206c中，疼痛来源被分类为最可能是椎间盘源性的，即，由于椎间盘本身的崩解(206a)、由于突出或狭窄引起的神经或脊髓压迫(206b)或由于小面关节的异常移动(206c)。在步骤207中，大致对应于步骤106至108，并且使用步骤203和步骤206a至206c的输出作为输入，系统为个体受试者选择最适当的手术，在aidr(208a)、椎板切除术或椎板切开术(208b)或脊柱融合(208c)中进行选择。在图2的步骤206a至206c中，每个选项通常适合于位于其正上方的对应的疼痛来源，但是其他交叉屏障选项可以被选择为最适当的。
[0087]
应注意，所公开方法不限于本文描述的方法的典型实施方式中公开的程序和步骤，而是通常适用于多种状况，例如，颈部疼痛和颈椎的外科手术治疗。
[0088]
如果所选外科手术程序是aidr(208a)或脊柱融合(208c)，则系统确定使用哪种外科手术入路，如步骤108a至108e中所示，并且如在与本发明申请具有共同发明人的名称为“使用人工智能进行特征检测的外科手术路径平移(surgical path panning using artificial intelligence for feature detection)”的上述共同未决的专利申请中更详细描述的。在所公开方法的一些实施方式中，系统还评估选项，诸如在椎板切除术或椎板切开术之间进行选择。如上文步骤107中所述，一旦系统选择被确定为对于受试者具有最高成功可能性的外科手术入路，则该方法在aidr的情况下前进至步骤209，或者在脊柱融合的情况下前进至步骤210。在步骤209中，基于外科手术入路、患者的需要、潜在病理学和其他因素选择最合适的aid。
[0089]
在步骤210中，执行脊柱融合程序的进一步规划。脊柱融合需要植入硬件。因此，在选择外科手术入路之后或与选择外科手术入路组合，系统可以利用在wo2018/131044动态运动全局平衡(dynamic motion global balance)、wo2016/088130用于椎骨固定棒的成形器(shaper for vertebral fixation rod)、wo2017/064719全局脊柱对齐方法(global spinal alignment method)、wo2018/131044动态运动全局平衡以及与本技术具有共同受让人的其他公开中公开的方法。这些其他方法是外科手术规划程序的一部分，并且用于帮助外科医生决定要对哪些和多少椎骨节段进行器械操作、如何使硬件弯曲和所规划的程序的其他方面。基于患者的潜在病理学、受疾病影响且规划被融合的椎骨节段以及外科手术入路，进一步考虑了相对于患者的预期寿命的骨-硬件组件的预期使用寿命，选择最好的一个或多个椎间体。取决于选择了哪个外科手术程序，在步骤209、208b和210中的任一个步骤之后，该方法前进至图3。
[0090]
现在参考图3，其示出了规划外科手术程序的机器人执行中涉及的步骤。在步骤301中，如果所选入路是plif或需要从后路方向进入椎间空间的外科手术入径以便允许插入椎间体的另一种入路，则系统必须确定去除多少椎板是必要且安全的。去除椎板和下面的韧带为假体椎间体的减压和插入提供了更多的空间；然而，取决于所去除的组织的量以及脊柱是否已经因退行性变化或先前的外科手术而被弱化，脊柱的强度可能因破坏该区域中的骨和韧带而受损。因此，为了确保个体患者的解剖结构的约束内的最佳结果，需要对这两个可能相反的因素进行评估：为了提供进入椎间空间的最佳入径，去除更多的骨更好，而为了保持脊柱的强度，去除更少的骨更好。
[0091]
该系统使用路径寻找算法并且结合以下来确定要去除多少椎板：
[0092]
a)来自步骤201的患者临床数据，
[0093]
b)来自步骤109的外科手术入路，以及
[0094]
c)从步骤210或步骤211中选择的aid或椎间体笼。
[0095]
在步骤303中，系统规划对椎间盘的髓核的机器人去除，避开禁止性结构。实际程序的执行可以通过在共同转让给本技术人的us 62/952,958“超声波内视镜机器人引导(endoscopic ultrasound robotic guidance)”或wo 2010/064234“机器人引导的倾斜脊柱稳定(robot guided oblique spinal stabilization)”中公开的系统和方法来辅助。在步骤304中，系统规划对椎骨端板的外科手术清洁，注意不要损害骨表面。这可能是至关重要的步骤，因为端板的厚度仅为1mm至2mm，并且对于椎骨保存而言至关重要，并且容易损坏。此外，需要完全椎间盘切除以使融合表面积最大化。在步骤305中，系统在aidr的情况下规划对所选aid的机器人插入，或者在脊柱融合的情况下规划对至少一个椎间体的机器人插入。在步骤306中，进一步确定需要多少牵引来提供用于将椎间体插入椎骨之间的空间。在步骤307中，系统确定将椎间体或aid安全地插入在椎骨之间需要多少力。在机器人执行该程序的情况下，必须仔细评估要施加的力的大小。在人插入硬件期间通常遇到并用作反馈的电阻可以由传感器自动感测，该传感器被配置为感测施加到硬件插入中涉及的马达的功率。可替代地，为了提供反馈并防止在组织上使用过高水平的力，可以将力传感器结合到机器人臂中或结合到用于插入硬件的外科手术工具中。
[0096]
现在参考图4，其是概述了在所公开方法的一个实施方式中采取的用于评估腰痛的来源并且确定最可能实现治疗成功的入路的基本步骤的流程图。对于由颈椎疾病引起的颈部疼痛，将遵循一组类似的规则，其中基于受疾病影响的脊柱的节段或区域评估这些参数的具体调整。每个主要步骤包括用于评估另外的细节的多个子步骤。
[0097]
步骤401在图2的步骤205a之后，即，一旦正在评估的受试者的腰痛的病因被鉴定为机械的或椎间盘源性的，则该方法开始。该确定是通过机器学习算法或深度学习算法来进行的，这些算法鉴于先前病例从大型信息数据库中评估患者的数据。数据库信息可以从先前的病例文档、从来自健康保险公司的匿名数据、从已公开的医学文献中挑选的数据或其他健康数据库来源中导出。
[0098]
在步骤402中，基于肢体检查和成像研究中的至少一者的结果，确定受影响的椎骨节段。可能超过一个节段受到影响，例如，l3和l4椎间盘两者都可能患病并需要修复。
[0099]
在步骤403中，系统评估患者是否患有降低椎体强度、或脊椎前移程度、或一个椎体相对于另一个椎体的前-后移位大于1级的病症。该状况可以是骨质疏松症、椎间盘空间感染或全身性感染、在疾病水平下的未愈合的脊柱骨折、脊柱肿瘤、椎体囊肿或其他疾病。如果是，则在步骤408中，可以将患者转交到使用诸如物理疗法等保守方法的非外科手术干预。如果否，则该方法前进至步骤404，在该步骤中，进行评估以确定患者是否具有可能有助于假体aid或椎间体笼失效的以下因素中的任何因素，诸如术前不稳定性、骨质量差或脊柱后凸畸形。如果否，则该方法前进至步骤406，返回至图3的步骤301以规划外科手术程序，如果该入路来自患者的后侧的话。如果该入路是前方入路，则该系统将该过程引导至在与本技术具有共同受让人的上述共同未决的美国专利申请“使用人工智能进行特征检测的外科手术路径规划”中公开的方法。
[0100]
如果在步骤404中，系统确定患者具有可能有助于所植入的aid失效的因素，则该
方法前进至步骤405，在该步骤中，进行另外的分析或规划以确定积极的外科手术结果的可能性。该分析包括进一步将患者的数据与具有更精细水平的细节的临床和外科手术结果的数据库进行比较，并且关注在数据库中表示的一般群体中的长期结果以及短期结果。在步骤407中，系统确定在这种情况下积极结果的可能性是否高于预定百分比，例如，大于70％。如果否，则过程前进至步骤408，在该步骤中，患者接受其他治疗，即非外科手术治疗。如果是，则系统前进至步骤406，用于如上所描述的外科手术程序规划。在规划过程的该阶段可以考虑并且可能影响外科手术程序成功的因素的示例是t评分(反映骨密度)、血清维生素d水平、吸烟史、bmi、脊柱畸形和年龄。
[0101]
现在参考图5，其示出了用于在给定个体中选择用于腰椎融合的最佳椎间体的示例性决策树，考虑了在先前附图中描述的方法中做出的信息和决策。在植入物的选项中要考虑的因素包括以下中的至少一些：选择1)最佳地矫正患者的椎间盘缺陷，2)具有最高长期生存和整合几率，3)允许降低神经损伤和组织创伤的可能性的插入，4)使骨去除最小化，以及5)是成本有效的椎间体。在给定的受试者中，各种因素的重要性顺序可以不同于另一名受试者的重要因素；因此，可以针对每名患者定制图5中的步骤顺序，使得首先考虑最关键的因素。可以通过与本技术具有共同受让人的国际公开专利申请wo 2018/131045“手术后脊柱病理学的基于图像的预测的方法和设备(method and apparatus for image-based prediction of post-operative spinal pathologies)”中公开的方法来帮助上述第2)点的决策过程。
[0102]
所制造的脊柱椎间体植入物的大小和形状的范围很广泛，这取决于制造商和样式(步骤501)。对于给定的椎骨节段和患者特性，理想的椎间体装置是足够刚性以保持稳定性，但具有骨的类似弹性模量以防止下沉和应力屏蔽并且具有良好的骨传导性质的椎间体装置(步骤502)。要考虑的另外的因素是椎间体的相对于所要置换的椎间盘的高度的大小和形状，因为具有较大尺寸的椎骨植入物将需要较大的开口以实现插入(步骤503)。在特定椎间体的选择中还考虑了由制造商提供的关于装置的全面的适应症和禁忌症的信息。应当选择降低给定患者的神经损伤和组织创伤的可能性的椎间体笼选项(步骤504)。所选椎间体笼应当具有用于其所置换的椎间盘的正确高度和前-后脊柱前凸角度(步骤505)。任何其他数量的变量可以包括在用于选择最佳椎间体的范例中，这取决于外科医生或系统确定的进行优化最重要的因素；对于与给定患者不相关的变量可以在选择过程中忽略不计。
[0103]
在最佳椎间体的选择中可以考虑各个因素的组合：基于要置换的椎间盘的高度、脊柱前凸角度和脊柱节段(步骤605)；基于外科手术入路(图1和图2)以及取决于潜在的骨相关疾病(关节炎、小面关节不稳定性、骨质疏松症等)可以在该患者中安全地去除的骨的量(图3、图4和图5)。
[0104]
如图3和共同未决的美国临时申请“使用人工智能进行特征检测的外科手术路径规划”中所述，一旦已经为所选椎间体和给定的外科手术入路规划了外科手术路径，则系统评估来自该路径的预测结果是否将提供令人满意的结果。在此背景下，令人满意的结果将包括以下中的至少一些：1)提供进入外科手术部位的足够入径的能力，2)到达该部位的可接受的解剖时间，以及3)患者耐受外科手术程序的要求的能力。此时，系统然后决定该入路不是理想的并且返回以考虑其他入路，或者继续在控制器的指令下创建用于由外科手术机器人系统执行的术前规划。
[0105]
现在参考图6a至图6d，其示出了规划到单节段脊柱融合或aidr的后路入路的方法的示例性实施方式。基于术前图像，系统测量图6a中所示的距离中的每个距离，以获取包括屏障和潜在空间在内的相关椎骨的三维图。在图6a中，如从上方观察到的腰椎600。椎板501在椎管604之上形成拱形顶部，并且对封闭在硬膜囊605中的神经组织提供保护，以及提供防止进入椎间盘空间608的骨屏障。腰椎椎板的宽度通常为11mm至16mm，如双头箭头603所示；而厚度通常为16mm至22mm，如双头箭头602所示。在典型的成人中，腰椎管604的前后尺寸的范围为大致12mm至29mm，如双头箭头606所示；并且从一侧到另一侧的范围为19mm至43mm，如双头箭头607所示。这些尺寸是在正常成年个体中发现的平均值；在患有脊柱狭窄和需要外科手术减压的其他医学状况的患者中，这些距离可以更小。虚线箭头611指示在plif程序期间获得的到椎间空间的入路。椎管和椎板的大小的相关性在以下图6b、图6c和图6d中变得清楚，因为在椎板中的外科手术开口被规划成使得能够插入椎间假体或人工椎间盘。
[0106]
在图6b和图6c中，从后侧观察脊柱，示出了两个相邻腰椎600a和腰椎600b，其间有介入椎间盘508。为了便于观察，仅在图5c中对相同的特征进行编号；相同的编号适用于图5b。椎间盘608将被假体椎间体置换。为了能够进入椎间空间，进行椎板切开术、半椎板切除术(图5b)或全椎板切除术(图5c)以去除上覆椎板。在半椎板切除术中，所去除的骨的量以及因此脊柱的潜在不稳定性减少，从而产生比全椎板切除术610发生的开口更窄的开口609。在任何情况下，开口必须足够大，以允许神经组织605的轻缓缩回和椎间体的插入。下腰椎区段中的平均椎间盘高度在11mm的范围内。尽管置换椎间体的体积变化很大，但目前可用的一种椎间体植入物的示例在8.5mm宽
×
22mm至28mm长
×
6mm至17mm高的范围内。这些尺寸要求在椎板中的开口至少与要插入的椎间体的两个较短外部尺寸一样大。由于椎间体在至少一个维度上可能比开口大，因此在所公开方法的一些实施方式中，使用路径寻找方法来优化开口大小和椎间体在患者解剖结构内插入和操纵的取向。该系统将来自图4的步骤403和404的发现考虑在内，使得具有降低的椎体强度、并发炎性疾病、或椎弓根的异常运动的患者对于可以被去除的骨的量具有较低的可允许限制。
[0107]
在图6d中，脊柱以侧向/侧视图显示，在附图的左前方和右后方。封闭神经组织605的硬膜囊已经侧向缩回，如其在工具612后面的位置所示，并且预期生长到中空椎间体中的假体椎间体614和骨移植物613已经通过外科手术工具612插入两个椎骨600a与椎骨600b之间。在一个维度上示意性地示出了椎间体614；可以使用在椎间盘空间的具有中空中心的较大区域之上延伸的椎间体或两个较小椎间体的其他构型。基于椎骨、椎板切除术开口的大小和形状以及椎间体的三维体积之间的三维关系，系统必须计算要去除的椎板骨的最小量，以确保椎间体的安全且成功的插入。在所公开方法的一些实施方式中，通过用有限元分析模拟3d术前图像中的分层椎骨上的力预测来完成计算。该分析还可以使用在与本技术具有共同受让人的wo2018/131044“动态运动全局平衡”以及在上文中提到的其他申请中示出的元素。应当理解，骨移植物和中空椎间体说明了该方法的一个示例性使用，其适用于任何数量的特定外科手术实施方式和方法。在aidr的情况下，aid将代替椎间体插入，并且不使用骨移植物。
[0108]
现在参考图7，其示意性地示出了用于实现本公开中描述的方法中的一些方法的示例性系统700的部件。该系统的示例性实施方式包括处理器702；存储器701；用户界面
705；包括关于腰痛的既往病例的临床信息(来自至少步骤202)的至少一个数据库或通道704；以及任选地包括植入物库以及任选地包括脊柱成像结果、用于特定脊柱节段的理想植入物以及关于假体硬件植入物的制造商的数据的云api或存储装置703。存储器部件701包括用于该方法的处理的输入源(诸如术前ct或mri图像708)以及存储该方法的输出(即，规划的程序路径706、术中成像结果709和从图3输出的骨去除分析707)。处理器包括人工智能算法718、控制器710以及训练和推断逻辑711。系统700被配置为与机器人外科手术系统730通信并且向该机器人外科手术系统提供指令，该机器人手术系统包括控制器731和外科手术机器人732，该外科手术机器人根据所规划的程序路径706根据系统输出执行操作。处理器702整合所有各种输入并且生成输出，这些输出包括被提供给机器人控制器731的外科手术路径规划或指令706，以执行对目标部位的外科手术入径。系统700的其他部件包括用户界面705，外科医生或其他卫生保健提供者通过该用户接口与系统进行交互。
[0109]
应当理解，可将本文所公开的各个方面以与说明书和附图中具体给出的组合不同的组合进行组合。还应该理解，取决于示例，本文描述的过程或方法的任一者的某些动作或事件可以以不同的顺序执行，可以完全添加、合并或省略(例如，执行这些技术可能不需要所有描述的动作或事件)。另外，尽管为清楚起见，本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，应当理解，本公开的技术可以通过与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。
[0110]
在一个或多个示例中，描述的技术可在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。如果在软件中实现，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂态计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，ram、rom、eeprom、闪存存储器，或可用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由计算机访问的任何其他介质)。
[0111]
指令可由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(dsp)、通用微处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程逻辑阵列(fpga)或其他等同的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文所用的术语“处理器”可指前述结构或适于实现所描述的技术的任何其他物理结构中的任一种。另外，本技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。
[0112]
本公开中描述的设备和方法可以部分或全部由一个或多个计算机程序实施，该一个或多个计算机程序由一个或多个处理器执行。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。
[0113]
提供了示例性实施方案，使得本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。阐述了许多具体细节，诸如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用特定细节，示例性实施方案可能以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限制本公开的范围。

技术特征：
1.一种规划外科手术入径的系统，所述外科手术入径用于进入受试者的椎间盘空间以实现对假体硬件的机器人插入，由此产生骨-硬件组件，所述系统包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器执行存储在至少一个非暂时性存储介质上的指令，以使所述至少一个处理器：i)分析关于所述受试者的收集到的临床数据，以检测可能影响脊柱强度或所述骨-硬件组件的预期使用寿命的状况；ii)使用路径寻找算法，使用所述假体硬件的叠加在所述受试者的所述椎间盘空间的区域的三维术前图像集上的虚拟表示来规划所述外科手术入径的路径；以及iii)使用所检测到的状况中的任何状况和所规划路径来确定要去除的椎骨的最小量，以允许：(a)对所述椎间盘的去除；以及(b)沿着所规划的路径对所述假体硬件的机器人插入，使得有利的临床结果的可能性或所述骨-硬件组件的所述预期寿命中的至少一者的增加得以实现。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述要去除的椎骨的最小量是使用路径寻找算法来确定的。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述三维术前图像集是mri图像、ct图像或重建的二维x射线图像中的一者。4.根据权利要求1所述的系统，其中有利的外科手术结果由以下中的至少两项定义：a)所述骨-硬件组件的长期生存；b)所述受试者的疼痛或功能丧失的消退；以及c)由外科手术程序引起的导致易受损害的结构的损伤的次要并发症的缺乏。5.根据权利要求1所述的系统，其中使所述骨-硬件组件的失效风险最小化考虑了对脊柱对齐参数的计算和优化。6.根据权利要求1所述的系统，其中假体硬件的类型包括椎间体笼，并且其中所述处理器被进一步配置为确定将椎间体安全地插入在椎骨之间需要多少力。7.根据权利要求1所述的系统，其中假体硬件的所述类型包括椎间体笼，并且其中所述处理器被进一步配置为生成指令以使外科手术机器人系统在提供进入所述椎间盘空间的外科手术入径之后执行对所述椎间体的机器人插入。8.根据权利要求1所述的系统，其中规划所述要去除的椎骨的最小量考虑了对椎骨端板的保护和对易受损害的结构的避开。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器进一步使用训练和推断逻辑来进行以下中的至少一项：i)分析关于所述受试者的所述收集到的临床数据；(ii)使用路径寻找算法来规划所述外科手术入径的所述路径；或者(iii)使用所检测到的状况中的任何状况和所规划的路径来确定要去除的椎骨的最小量，使得有利的临床结果的可能性或所述骨-硬件组件的所述预期寿命中的至少一者的较大增加得以实现。10.根据权利要求1所述的系统，还包括外科手术机器人，所述外科手术机器人具有控制器，所述控制器被配置为从所述处理器接收输入，使得所述外科手术机器人执行所规划
的外科手术入径。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述骨-硬件组件包括：(i)插入的假体椎间盘及其相邻椎体；或者(ii)脊柱椎间体融合所需的至少一个椎间体和相关联硬件。12.一种用于确定患有脊柱疼痛的受试者对于用于对椎间盘进行减压或置换椎间盘的外科手术程序的适合性的系统，所述系统包括：至少一个处理器，所述至少一个处理器执行存储在至少一个非暂时性存储介质上的指令，以使所述至少一个处理器：i)分析包括先前经历过针对脊柱疼痛的外科手术程序的患者的参考群体的病史信息的数据库，以根据临床和人口统计学参数对所述外科手术程序的结果进行分类；ii)使用所分析的数据库，基于所述受试者的所述临床和人口统计学参数对所述受试者进行分类；以及iii)基于对所述受试者的所述分类确定以下中的至少一项：a)所述受试者对于外科手术治疗的适合性；b)要对所述受试者执行的外科手术程序的类型；或者c)用以执行所述外科手术程序的外科手术入路；其中所述确定使所述外科手术程序对所述受试者的预期结果得到优化。13.根据权利要求12所述的系统，其中对外科手术程序的结果进行分类包括根据数字量表对患者在术前和术后的脊柱疼痛和肢体功能障碍的程度进行排序。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述数字量表是颈部功能障碍指数(ndi)或oswestry功能障碍指数(odi)中的任一者。15.根据权利要求12所述的系统，其中对外科手术治疗的适合性的所述确定是基于对临床和人口统计学因素、潜在的骨病或预先存在状况中的至少一者的考虑进行的。16.一种用于规划用于置换椎间盘的人工假体的选择的系统，包括：a)存储器，所述存储器被配置为存储用于对受试者执行人工椎间盘假体插入的所选外科手术程序和外科手术入路，b)通道，所述通道实现对关于以下中的至少一些的信息的访问：可用人工椎间盘假体的尺寸、形状、所指示的外科手术用途、所指示的椎骨节段、材料组成和成功率，和c)控制器，所述控制器访问人工智能算法，以i)分析关于所述可用人工椎间盘假体的所述信息；以及ii)为所述受试者选择人工椎间盘假体，使得所述外科手术程序对所述受试者的长期结果得到优化。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述算法中的至少一个算法考虑了要被所述人工假体置换的所述椎间盘的最佳高度和脊柱前凸角度。18.根据权利要求16所述的系统，其中优化所述外科手术程序的所述预期结果由以下中的至少两项定义：a)所述人工假体的长期生存；b)所述受试者的功能障碍的消退；以及c)由所述外科手术程序引起的次要并发症的缺乏。19.根据权利要求16所述的系统，还包括关于使用所述可用人工椎间盘假体的先前外科手术程序和外科手术入路的结果的训练数据。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述训练数据由所述算法用于预测以下中的至少一项：a)所述人工假体的长期生存；b)所述受试者的功能障碍的消退；以及c)由所述外科
手术程序引起的次要并发症的缺乏。

技术总结
各实施方案包括用于确定最可能在患有脊柱疼痛的受试者中产生有利的长期结果的治疗选项的系统和方法。使用各种形式的计算机学习和人工智能，生成数据库并且在这些数据库中挖掘与所关注受试者相匹配的信息。一旦已经为该受试者选择了适当的治疗选项，如果指示了外科手术程序，则采用另外的方法来选择最佳类型的手术，以消除该疼痛来源并且使脊柱稳定。描述了用于在已经确定外科手术程序的类型和到所关注区域的入路之后选择在机器人外科手术系统的控制下插入的最佳椎间体的方法。另外的方法用于规划必须去除的骨的最小量以允许诸如椎间体的椎间硬件的插入。椎间体的椎间硬件的插入。椎间体的椎间硬件的插入。


技术研发人员：I
受保护的技术使用者：马佐尔机器人有限公司
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2023/7/13