用于脊柱矫形的方法和装置与流程

本公开涉及脊柱矫形方法和包括可扩展试验植入物的脊柱矫形系统，以及用于监测所实现的神经间隙量并且任选地监测椎间盘空间牵张量以及椎骨终板上的力的技术。

背景技术：

人体脊柱是通过被称为“椎间盘”的柔性盘分隔的一系列骨椎体。椎间盘包含可压缩的柔性胶状中心，称为髓核。这种柔性允许脊柱弯曲和扭曲。纤维环是一种更坚韧的纤维材料，它围绕并包含髓核，否则髓核可能被挤出到人体的其他部分中。

人体骨骼为人体提供架构性结构。人体脊柱不仅提供用于支撑人体重量的机械结构，而且还为神经系统的“经线”提供通道。脊柱为神经从脑到人体其他部分的行进提供间隙。大部分这种间隙是包含并保护脊髓的椎管。脊柱还在脊柱的每个层级上限定用于神经根从脊髓分支并且行进到人体的其他部分的间隙。椎体之间的椎间盘在椎体之间提供适当的间隙量来为这些神经根留出空间方面起着关键作用。如果椎间盘开始从其正常高度塌缩，神经根可能受到压迫并导致疼痛。

椎间盘还有助于提供椎体的对齐，使椎管保持为用于脊髓的相对平滑的通道。如果椎间盘变得不对齐，椎管可能脱开并且在多个部分中变得极窄。如果它变得过窄，脊髓可能受到压迫并导致疼痛。椎骨脱离就是可能影响椎管中的间隙的一种情况的示例。在椎骨脱离中，一个椎体相对于另一个椎体向前滑动。这可以导致椎管变窄和脊髓压迫。

其他脊柱病症也可以导致神经压迫。例如，椎间盘退变性疾病(DDD)可以导致椎间盘突出。在髓核的一部分从椎间盘空间挤出时，会发生椎间盘突出。这种挤出可能冲击到神经并导致疼痛。另外，髓核的过多挤出可能导致椎间盘高度的减小，并且导致神经根可用的间隙变窄。

一种管理这些问题的常用方法是移除有问题的椎间盘并将其替换成恢复椎间盘高度并且允许骨穿过其生长的装置。这就导致两个或更多个相邻椎骨的融合。该过程中使用的装置通常被称为“融合装置”或“融合笼”。

在融合过程中，外科医生首先触及椎间盘空间。接下来，外科医生清理掉椎间盘空间的一部分以为融合装置(或笼)腾出空间。外科医生可通过使用试验植入物并经由触觉和视觉评估“测试”其贴合性(通常通过荧光镜透视检查)来确定适当尺寸的融合笼。也可使用神经监测来确认神经结构未受到显著伤害或损坏。例如，可使用神经监测来测试神经的反应和延迟，这可以给出对神经健康程度的指示。然而，神经监测不会确定过程是否已构建了足够的“空间”(称为神经释放)来缓解神经上的压迫。

技术实现要素：

一种可扩展试验物可包括下部部分、上部部分、和中间扩展部分以及用于监测试验物上的负荷的负荷传感器。试验物还可在其横向侧上包括凹陷部以提供容纳椎间盘移除工具的间隙，以便可以在监测负荷的同时清理组织。此外，可监测神经孔间隙以在椎间盘被清理并且脊柱被定位和重新定位时提供有关已实现多少神经释放的信息。

附图说明

图1a为用于使用可扩展试验植入物进行脊柱矫形并监测所实现的神经间隙量的方法的示例性实施方案的流程图。

图1b为用于脊柱矫形的可与图1a的方法结合使用的系统的示例性实施方案的系统示意图。

图2a示出了可与图1a的方法结合使用的图像引导式外科系统的示例性实施方案。

图2b示出了可与图1a的方法结合使用的肌电图跟踪系统(mylogram tracking system)的示例性实施方案。

图2c示出了可与图1a的方法结合使用的直接可视化系统的示例性实施方案。

图2d示出了可与图1a的方法结合使用的超声检测系统的示例性实施方案。

图2e示出了可与图1a的方法结合使用的直接可视化系统的示例性实施方案。

图2f示出了可与图1a的方法结合使用的基于染料的肌电图跟踪系统的示例性实施方案。

图3a和图3b示出了可与图1a的方法结合使用的可扩展试验植入物的示例性实施方案。

图4a、4b和4c示出了提供来自可扩展试验植入物的负荷信息的顶视图的视觉显示系统的示例性实施方案，该可扩展试验植入物可与图1a的方法结合使用。

图5a至图5h示出了可与图1a的方法结合使用的可扩展试验植入物的另一示例性实施方案的示例性实施方案。

图6a至图6h示出了可与图1a的方法结合使用的可扩展试验植入物的另一示例性实施方案。

具体实施方式

图1a为用于使用可扩展试验植入物进行脊柱矫形并且包括监测所实现的神经间隙量的方法10的示例性实施方案的流程图。虽然示出了各个方法步骤，但不是每个步骤都必须执行，例如在一些情况下，可以不确定术中基线。其他步骤也可省略。

脊柱矫形方法10可用图1b所示的脊柱矫形系统50来实施。如图1b所示，脊柱矫形系统50包括神经释放系统70。神经释放系统70包括神经间隙监测系统72，该神经间隙监测系统确定表示所实现的神经间隙量的信息。神经间隙监测系统72可以各种实施方案来实施，这些实施方案诸如将结合图2a至图2f所讨论的实施方案。神经释放系统70还包括显示装置74和数据存储器76。神经释放系统70还可与聚合并评估医疗数据的数据聚合系统80通信。数据聚合系统80可为各自以引用方式全文并入本文的以下专利申请中的任一个中所述的系统：2012年9月17日提交的名称为“Systems and Methods for Surgical Planning，Support，and Review”的美国专利申请序列号61/702,073；2012年12月19日提交的名称为“Svstems and Methods for Surgical Planning，Support，and Review”的美国专利申请序列号61/739,514；以及2013年3月14日提交的名称为“Svstems and Methods for Surgical and Interventional Planning，Support，Postoperative Follow-Up，and Functional Recovery Tracking”的美国专利申请序列号13/803,763。数据聚合系统80可存储来自神经间隙监测系统72和神经释放系统70的数据以及其他术后数据，并使用数据的组合来预测具体患者的未来手术的融合和/或疼痛缓解的成功可能性。对成功可能性的预测可基于对其他患者的手术的过往效果并且基于与该具体患者有关的信息。数据聚合系统80可使用本文所述的任一种技术和算法来进行此类预测。

脊柱矫形系统50包括可以下文进一步讨论的各种实施方案来实施的术前计划系统60。脊柱矫形系统50还包括负荷与接触系统65，该负荷与接触系统在可扩展试验植入物的各个部分处确定该植入物上的负荷并且还确定该试验植入物的已接触椎体的终板的部分。虽然示出了各种部件，但脊柱矫形系统50不是必须包括每个部件/系统。此外，虽然脊柱矫形系统50被示出为包括独立的物理部件，但系统50可以一个物理部件来实施或者可以与所示不同的方式分布在各种部件之间。

回到图1a的方法10，如步骤100所示，术前计划使用术前计划系统60来执行。术前计划系统60可包括成像系统(例如，磁共振成像(MRI)系统、X射线系统、荧光镜透视检查系统、计算断层摄影(CT)系统等)以估计现有(术前)神经间隙和现有神经压迫的量以及可扩展植入物所实现的椎间盘空间量。该信息可传送到神经释放系统70以用于确定计划脊柱矫形量和计划神经释放量。计划脊柱矫形量和计划神经释放量可基于数据聚合系统80中的数据聚合，该数据聚合包括脊柱手术的历史数据以及脊柱手术的疼痛缓解效果。

现有脊柱异常量和计划脊柱矫形量可使用各种参数来描述。术前计划系统60可计算现有术前椎间盘空间高度(其可包括椎间盘各个部分处的椎间盘空间高度，所述各个部分例如为后部、前部、侧部、中心等)。术前计划系统60还可计算现有术前椎间盘空间角度(其可包括上终板沿各平面的角度、下终板沿各平面的角度、上终板与下终板之间的角度，等等)。该角度可以表示脊柱前凸、脊柱后凸、矢状面平衡和冠状位平衡的现有术前量。现有术前参数可基于来自CT、MRI或其他非入侵技术的图像来计算。

神经释放系统70(或者，术前计划系统60或数据聚合系统80)可计算计划术后椎间盘空间高度，或高度的变化，以及计划术后椎间盘空间角度，或角度的变化(以及其他参数，诸如一个椎体相对于另一个椎体的为了矫正椎骨脱离而进行的所需或计划矢状面和/或前后部调整)。计划术前参数可基于来自CT、MRI等的图像以及基于先前脊柱手术的经验数据来计算。经验数据可包括术前的和术后的椎间盘空间高度和角度(以及其他参数)，还包括表示先前手术的效果的数据。所述效果可包括术后疼痛数据、融合数据等。所述计算可以通过术前计划系统60在利用或不利用来自数据聚合系统80的信息的情况下执行。

除计算计划或所需术后几何尺寸之外，神经释放系统70(或者，术前计划系统60或数据聚合系统80)可计算所需或计划术后神经释放量。取决于术中要使用的神经释放监测系统的类型，计划神经释放量可呈现多种形式。计划术后神经释放量可基于来自CT、MRI等的图像来计算，并且可以基于先前脊柱手术的经验数据，例如使用来自数据聚合系统80的信息。经验数据可包括术前和术后的椎间盘空间高度和角度以及对齐，还包括表示先前手术的效果的数据。所述效果可包括术后疼痛指示、融合指示等。

如步骤110所示，由神经释放系统70获取和接收术中基线测量。例如，在患者被定位之后，外科医生可获得实际神经间隙(例如，实际神经孔尺寸，或者表示神经孔尺寸的信息，诸如基于直接可视化的压力、尺寸计算等)的基线。这可使用神经间隙监测系统72来实现。由于该信息是术中确定的，因此它可能比步骤100中获得的在术前确定的信息更准确。神经间隙监测系统72还可确定实际神经压迫(例如，神经的尺寸减小、神经压迫下的流体压力差、或者表示实际神经压迫的其他信息)。神经释放系统70使用术中基线测量来确定更新的计划神经释放量。

神经释放系统70可基于神经间隙监测系统72提供的术中信息并且可能地基于存储在例如数据聚合系统80中的历史和/或经验信息，使用各种算法来计算孔间隙。神经释放系统70可使用孔高度测量和孔宽度测量来计算孔间隙。神经释放系统70可基于测得的高度和宽度来计算孔面积。神经释放系统70还可基于可被平均化并且可提供更准确的孔面积确定的多个测得高度和宽度来计算孔面积。神经释放系统70还可基于测得的高度和宽度以及测得的深度来计算孔体积。神经释放系统70还可基于可被平均化并且可提供更准确的孔体积测定的多个测得高度、宽度和深度来计算孔面积。另选地，仅将孔高度用作神经释放的表示。

神经释放系统70可基于从成像系统接收的几何尺寸信息，例如借助于超声检测系统240(下文更详细地描述)，来计算孔面积和/或体积，或者所述测量可基于不提供与孔面积和/或体积有关的几何尺寸信息的测量来推断。例如，神经释放系统70可从压力系统220(下文更详细地描述)接收压力信息。神经释放系统70可基于将压力与孔面积或体积相关联的历史和/或经验信息来计算或估计孔面积或体积。该信息可存储在例如数据聚合系统80中。神经释放系统70可以仅使用可表示孔几何尺寸信息的压力信息，而不是将压力信息转换成面积和/或体积信息。如下文更详细地讨论，神经释放系统70可将来自压力系统220的测得压力与压力阈值进行比较，而不是转换成孔面积并将该孔面积与面积阈值进行比较。

神经释放系统70还可将术前和术中信息包括到对孔面积和/或孔体积或者对表示孔面积和/或孔体积的其他信息(例如，压力)的计算中。例如，神经释放系统70可基于术中信息来调节术前测量。这种调节可为对术前信息的比率调节或增或减调节，并且可包括对总体调节的大小的限制，例如以避免错误的术中测量。

神经释放系统70还可接收椎间盘高度的测量，并使用这些测量来确定是否已实现计划或所需的神经释放。神经释放系统70可将椎间盘高度包括到表示神经孔间隙的总体计算中，或者可将椎间盘高度用作具有自己的独立阈值的独立参数。神经释放系统70可单独地使用孔高度、宽度和深度，它们各自具有自己的独立阈值。神经释放系统70还可另选地使用比率，诸如孔高度与椎间盘高度的比率，该比率同样具有自己的独立阈值。

神经间隙监测系统72可以多种实施方案来实施。例如，神经间隙监测系统72可为图像引导式外科系统210。如图2a所示，图像引导式外科系统210包括以与脊柱结构的已知定义关系在已知定义位置处放置在脊柱上的标记物212。图像引导式外科系统210还包括从标记物212接收信号的图像引导式外科系统接收器214。图像引导式外科系统210处理信号并计算标记物的空间位置。图像引导式外科系统210基于标记物的空间位置以及表示脊柱结构的术前计划信息来确定脊柱的估计模型。图像引导式外科系统210然后基于脊柱的估计模型和标记物的位置来确定对在插入植入物之前的现有神经孔间隙的表示的可用作基线(而不是术前估计的神经压迫量)的信息。

神经间隙监测系统72可为压力系统220。如图2b所示，压力系统220包括压力传感器222，该压力传感器放置在神经压迫的相对侧上的脊柱上。压力系统220还包括从压力传感器222接收信号的接收器224。压力系统220处理信号并计算神经压迫下的压力差。压力差可用作对在插入植入物之前的神经孔间隙的表示的可用作基线的信息(例如，较小的差表示较大的神经孔间隙)。压力系统220还可监测局部硬膜外压力变化和/或压力脉冲或波以在术中检测神经释放量。

神经间隙监测系统72可为直接可视化系统230。如图2c所示，直接可视化系统230包括放置在器械236中的可转向相机232。器械236具有包括相机转向控件(未示出)的近侧端部以及包括可转向相机的远侧端部。器械236的远侧端部设计有用于可视化脊柱的敞开区域。如图所示，器械236包括被配置成邻接上椎体的相对平坦的上部231a以及被配置成邻接下椎体的相对平坦的下部231b(另选地，上部和下部可成形有弯曲部，该弯曲部被设计成匹配一般椎体终板的形状)。上部231a与下部231b之间的间隙相当于椎间盘空间的高度。可为多种器械提供不同的间隙以适应各种椎间盘空间高度。上部231a和下部231b可为锥形或斜面以促进在椎间盘空间内移动。上部231a和下部231b通过壁233互连。壁233通常较窄以增大观察区域。

直接可视化系统230还包括从相机232接收信号的图像引导式外科系统接收器234。直接可视化系统230基于来自相机的信号以及表示脊柱结构的术前计划信息来确定脊柱的估计模型。直接可视化系统230还基于视频信号和脊柱的术前模型来确定表示神经孔间隙的信息。该信息可被神经释放系统72用作基线，而不是术前估计的神经压迫量。

神经间隙监测系统72可为超声检测系统240。如图2d所示，超声检测系统230包括超声探头242。超声探头242定位在轨道241上以提供探头242的受控移动。超声探头还可被手持或由各种其他的运动控制系统控制。超声检测系统240还包括从超声探头242接收信号的超声接收器244。超声检测系统240基于来自超声探头242的信号以及表示脊柱结构的术前计划信息来确定脊柱的估计模型。超声检测系统240还基于超声探头242和脊柱的术前模型来确定表示神经孔间隙的信息。该信息可被神经释放系统72用作基线，而不是术前估计的神经压迫量。

神经间隙监测系统72可为可适形球囊系统250。如图2e所示，可适形球囊系统250包括可适形球囊252。可适形球囊系统250还包括从可适形球囊252接收信号的压力接收器254。可适形球囊系统250基于可适形球囊252中的压力来确定表示神经孔间隙的信息。该信息可被神经释放系统72用作基线，而不是术前估计的神经压迫量。

神经间隙监测系统72可为肌电图系统260。如图2f所示，肌电图系统260包括荧光镜262。肌电图系统260还包括从荧光镜262接收信号的荧光检查接收器264。为了提高荧光检查信号的质量，可为患者注射造影剂以帮助确定神经压迫和/或收缩。肌电图系统260基于来自荧光镜262的信号以及表示脊柱结构的术前计划信息来确定脊柱的估计模型。肌电图系统260还基于荧光镜262和脊柱的术前模型来确定表示神经孔间隙的信息。该信息可被神经释放系统72用作基线，而不是术前估计的神经压迫量。

如步骤120所示，外科医生执行初始椎间盘清理。执行椎间盘清理是为了为融合笼留出空间并且暴露椎体的据信有助于融合过程的终板。外科医生还可将试验物放置在已清理的椎间盘空间中以获得针对椎间盘空间清理效果的触感。试验物还可用于确定特定尺寸的植入物是否将适配在椎间盘空间中。

在步骤130处，外科医生将可扩展试验植入物插入已清理的椎间盘空间中并调节可扩展试验植入物，同时监测负荷和/或接触面积。图3a中示出了用于监测负荷和/或接触面积的示例性可扩展试验植入物300。如在图3a中可见，可扩展试验植入物300具有位于该植入物的横向侧上的凹陷部310。凹陷部310允许外科医生插入附加椎间盘清理工具以选择性地移除靠近植入物的任一或两个横向侧的更多组织。此外，外科医生还可选择性地移除靠近植入物的远侧和/或近侧部分的组织。脊柱矫形系统50可有助于确定要移除哪个区域的组织以便实现计划神经释放量。

根据所执行的手术的类型，植入物的横向侧可进入椎间盘的不同部分。例如，在采用侧路的脊柱手术(诸如图3a所示)中，试验植入物的横向侧将面向椎间盘的前部部分和后部部分。在采用前路的脊柱手术(未示出)中，试验植入物的横向侧将面向椎间盘的前部部分和后部部分。

图3b为可扩展试验植入物300的顶视图。如图3b所示，可扩展试验植入物300包括被配置成邻接上椎体的相对平坦的上表面305。可扩展试验植入物300还包括被配置成邻接下椎体的相对平坦的下表面(未示出)。上表面305和下表面可为锥形或轮廓形成为与典型的椎体终板适形。同样为了匹配典型的椎体构型，上表面305和下表面可彼此大致平行或者可以大致前凸或大致后凸的构型成角度。

如图3b所示，上表面305包括多个负荷传感器320。下表面也可包括多个负荷传感器(未示出)。负荷传感器可为压力传感器、负荷传感器或能够感测压力或负荷的任何其他装置。负荷传感器320布置在顶部表面上并且沿可扩展试验植入物300的横向侧设置。负荷传感器320还可靠近植入物的远侧端部和近侧端部定位。虽然负荷传感器320被示出为成行和列地定位，但负荷传感器320可位于上表面305和下表面上的各个位置处。负荷传感器的间隙可以是一致的或者可以在外科医生较关注的区域中较密，例如，在周边周围，而不是在上表面和下表面的中心区中，间隙可以较密。

负荷传感器320与负荷与接触系统65通信以在可扩展试验植入物300正扩展时提供与其上的负荷有关的信息。负荷与接触系统65可确定是否以及何时与椎体接触。负荷与接触系统65可将大于某个阈值负荷的负荷解译为对已与椎体接触的指示。负荷与接触系统65可向外科医生指示接触何时发生(以视觉方式、听觉方式或这两种方式指示，并且可经由神经释放系统70和显示器74来指示)。

另选地，上表面305和下表面可包括接触开关或传感器以指示何时与椎体接触。另选地，上表面305和下表面可包括传感器的膜或片材以用于确定上表面和下表面上各位置处的接触面积/负荷。

图4a至图4c示出了显示器74可如何示出可扩展试验植入物300上的负荷和接触的示例性实施方案。如图4a所示，图形视图400(其可由负荷与接触系统65和/或神经释放系统70生成并且在显示器74上显示)示出了可扩展试验植入物300的上部表面上的负荷和接触。如图形视图420所示，区域402指示高负荷，区域403指示中度负荷，并且区域404指示低负荷。这些指示可用颜色、值、颜色和值来实施，可包括缩放图形显示器以实现更多或更少分辨率的能力等。视图420中还示出了可扩展试验植入物300的下部表面上的负荷。如图所示，区域422指示高负荷，区域423指示中度负荷，并且区域424指示低负荷。

如图4b所示，图形视图430示出了可扩展试验植入物300的上部表面上的负荷。如图形视图430所示，区域432指示高负荷，区域433指示中度负荷，并且区域434指示高负荷。视图440中还示出了可扩展试验植入物300的下部表面上的负荷。如图所示，区域442指示高负荷，区域443指示中度负荷，并且区域444指示高负荷。

如图4c所示，图形视图450示出了可扩展试验植入物300的上部表面上的负荷。如图形视图450所示，区域452指示低负荷，区域453指示低负荷，并且区域454指示低负荷。视图460中还示出了可扩展试验植入物300的下部表面上的负荷。如图所示，区域462指示低负荷，区域463指示低负荷，并且区域464指示低负荷。

仍然在步骤130处，外科医生使可扩展试验植入物300扩展但是在负荷增加至超过预定义阈值之前停止，该预定义阈值可为例如为了考虑对终板的损坏而已示出的阈值。神经释放系统70从负荷与接触系统65接收用于表示可扩展试验植入物300的上部表面和下部表面上的负荷和接触面积的信息。

神经释放系统70可经由显示器74指示可扩展试验植入物300的上部表面和下部表面与椎体的终板之间何时发生首次接触。神经释放系统70还可经由显示器74以图形方式显示可扩展试验植入物300的上部表面和下部表面上的每个负荷传感器何时接触椎体的终板。神经释放系统70还可经由显示器74指示可扩展试验植入物300的上部表面和下部表面的四个拐角中的每个拐角何时接触椎体的终板。

神经释放系统70将负荷信息与预定义阈值进行比较。该阈值可向外科医生警告可能即将发生的终板损坏。预定义阈值可为应用于每个负荷传感器的单个负荷阈值、可为表示可扩展试验植入物300的一个或两个表面上的每个负荷传感器的平均值的平均负荷阈值，或者预定义阈值可为单个阈值和平均阈值的组合，所述单个阈值和平均阈值中的任一者都将向外科医生触发信号。在达到或超过预定义阈值时，显示器74或神经释放系统70可以视觉方式和/或听觉方式向外科医生指示。

在步骤140处，外科医生测量神经孔释放。外科医生用图2a至图2f中更具体地示出的多种神经间隙监测系统72中的任一个来执行该操作。神经间隙监测系统72将信息发送到神经释放系统70以供处理。如果神经释放系统70确定所测得的神经孔释放等于或大于计划神经孔释放，则在步骤150处，神经释放系统70经由显示器74指示孔被充分释放，并且外科医生前进至步骤170并将融合植入物置于椎间盘空间中。上文讨论了用于确定是否已实现所需或计划神经释放的示例性算法。

如果神经释放系统70确定所测得的神经孔释放未达到计划神经孔释放，则在步骤150处，神经释放系统70指示孔未被充分释放，并且外科医生前进至步骤160并基于由神经释放系统70和负荷与接触系统65提供的反馈来清理更多的椎间盘空间。神经释放系统70可向外科医生指示应进一步清理椎间盘的哪些区域。神经释放系统70可基于所测得的神经释放量以及可扩展试验植入物300上所测得的负荷，并且基于所测得的负荷的变化与所测得的神经释放的所得变化之间的已确定的相关性来确定所述区域。所述相关性可针对单个患者确定，可基于关于多个患者的历史数据(例如，来自数据聚合系统80)，或者这两者的组合。神经释放系统70可向外科医生提供对要在何处从椎间盘空间移除更多组织的图形指示，类似于图4a至图4c中的那些。例如，神经释放系统70可通过上位视图、侧位视图和前位视图以图形方式示出椎体并且用颜色指示外科医生应从椎间盘的哪些区域移除更多组织来实现计划神经释放。

在完成步骤160后，方法10回到步骤130，在该步骤中，外科医生将再次将可扩展试验植入物300置于椎间盘空间中并使试验物扩展同时监测负荷和接触面积。重复该过程，直到实现计划神经孔释放量，或者直到达到其他限制，诸如最大椎间盘空间收缩量、最长手术时间、神经病痛测量结果、或其他此类项目(流程图中未示出)。

图5a至图5h示出了可与图1a的方法结合使用而不是与可扩展试验植入物300组合使用的另一可扩展试验植入物500的示例性实施方案。可扩展试验植入物500包括上部部分510、下部部分530、以及位于上部部分510与下部部分530之间的扩展部分550。

上部部分510的形状为大致矩形，具有大致平坦的上表面511(但其形状可为大致中凸或其他形状，并且被配置成与具有典型形状的椎体终板配合)，并且被配置成接触靠上定位的椎体。上部部分510包括位于上表面511上的负荷传感器502。

上部部分510包括远侧部分514和近侧部分515。上部部分510的远侧部分514可为锥形和/或斜面的以允许更容易地插入椎间盘空间中。上部部分510的近侧部分515同样可为锥形和/或斜面的以允许更容易地从椎间盘空间中移除并且将通常具有比远侧部分514小的锥度/斜度。

下部部分530的形状为大致矩形，具有大致平坦的下表面531(但其形状可为大致中凸或其他形状，并且被配置成与具有典型形状的椎体终板配合)，并且被配置成接触靠下定位的椎体。下部部分530包括位于下表面531上的负荷传感器502。

上部部分530包括远侧部分534和近侧部分535。上部部分530的远侧部分534可为锥形和/或斜面的以允许更容易地插入椎间盘空间中。上部部分530的近侧部分535同样可为锥形和/或斜面的以允许更容易地从椎间盘空间中移除并且将通常具有比远侧部分534小的锥度/斜度。

上部部分510包括从上表面511大致向下延伸并且位于远侧部分514与近侧部分515之间的横向侧壁520。下部部分530包括从下表面531大致向上延伸并且位于远侧部分534与近侧部分535之间的横向侧壁540。

侧壁520，540不是大致平坦的，而是包括凹形区段并且共同形成可扩展试验植入物500的横向部分中的C形，如图5f的视图中充分展示。该C形在植入物的每个侧上都提供了用于插入和使用椎间盘清理工具的区域517。虽然可扩展试验植入物500一般来讲包括镜像以及对称的上部部分510和下部部分530，但植入物500也可以是不对称的。此外，不是每个侧壁都必须包括凹形区段；凹陷可以仅包括在一个部分中。此外，凹形区段可以是为椎间盘移除工具(下文更详细地描述)提供凹陷区域的任何形状，诸如矩形凹陷部、正方形凹陷部或其他形状。

侧壁520包括从近侧部分515延伸到远侧部分514的沟槽516(但沟槽516不一定一直延伸到远侧部分514)。侧壁540还包括从近侧部分535延伸到远侧部分534的沟槽516(但沟槽536不一定一直延伸到远侧部分534)。沟槽516具有矩形横截面并且其尺寸和构造使得其与椎间盘清理工具的一部分配合以导向和保持下文更详细描述的椎间盘清理工具。虽然沟槽516被示出为具有矩形横截面，但横截面可具有各种形状以配合椎间盘清理工具，诸如圆形、正方形、燕尾形等。

设置在上部部分510与下部部分530之间的扩展部分550包括螺纹杆部分554、两个楔形件552(其具有内螺纹并且与杆部分554的螺纹配合)、以及连接到杆部分554以旋转杆部分554的轴部分570。在轴部分570旋转时，螺纹杆部分554也旋转。扩展部分还可包括用于扩展的其他机构，包括球囊、活塞、千斤顶、垫片等。

螺纹杆部分554包括中心圆形凸缘556以及位于中心凸缘的任一侧上的两个具有相对螺纹的部分558和559。中心凸缘556分别与位于上部部分510下侧和下部部分530上侧的弓形凹陷部525，545配合。螺纹杆部分554的旋转使楔形件552在相反的方向上移动，即，朝向彼此，或者远离彼此。在楔形件552朝向彼此移动时，它们沿位于上部部分510下侧和下部部分530上侧的斜坡移动，从而使上部部分510和下部部分530扩展开。

轴部分570包括驱动轴571、植入物配合部分573和工具导向部分580。如图5f充分展示，工具导向部分580包括轴配合区段582和工具配合区段584。轴配合区段582沿驱动轴571纵向延伸并且具有C形横截面，该C形横截面的尺寸和构造使得其扣合到驱动轴571上。工具配合区段584沿轴配合区段582纵向延伸并且具有C形横截面，该C形横截面的尺寸和构造使得其与椎间盘清理工具配合。轴部分570还包括位于轴配合区段582与工具配合区段584之间的相机586。相机586与负荷与接触系统65或神经释放系统70电连通，该负荷与接触系统或神经释放系统继而向显示器74提供信息以显示椎间盘空间的相机图像并帮助外科医生执行椎间盘移除。

可扩展试验植入物500可与椎间盘移除工具590机械地协作以允许外科医生移除椎间盘的区段。这可例如在神经释放系统70确定应移除椎间盘的特定区域之后发生，如上所述。

椎间盘移除工具590包括轴591和切割工具594。切割工具594被示出为具有形成正方形的四个壁的美工刀，该正方形具有圆角以及穿过该正方形的孔。所述臂具有锋利边缘以切割椎间盘材料。切割工具594可呈常用于椎间盘切割或移除的任何其他常规切割工具的形状。

切割工具594在铰链592处可枢转地连接到轴591。铰链592允许切割工具594围绕枢转点进行关节运动并从椎间盘空间切割椎间盘。切割工具594可通过互连的驱动轴或滑轮或通过用于机械地产生枢转移动的任何其他常规方法来进行关节运动。椎间盘移除工具590包括手柄(未示出)和触发机构(未示出)，供外科医生在移除椎间盘材料时控制关节运动角度。切割工具594也可以是非关节运动切割元件，该元件的尺寸和构造使得其与下文更详细描述的可扩展试验植入物500配合。

椎间盘移除工具590的轴591设置在可扩展试验植入物500的工具配合区段584的C形横截面中，如图5h所示。这允许椎间盘移除工具590相对于可扩展试验植入物500纵向移动。轴591包括沿轴591的长度延伸的纵向突起部596。如图所示，纵向突起部596在横截面上为大致矩形，并且其尺寸和构造使得其与可扩展试验植入物500的横向凹陷部545中的沟槽516配合并被接收在该沟槽中。它们之间的配合通过将轴591的运动限制为纵向运动并且阻止旋转运动来稳定椎间盘移除工具590。这可为外科医生提供增加的稳定性以帮助移除椎间盘材料。另选地，轴591可不包括纵向突起部596，从而允许外科医生能够在适当的时候旋转轴591。可提供一种具有多个切割工具的套件，每个切割工具具有和不具有纵向突起部596，从而使外科医生能够在适当的时候选择增加的稳定性并且在适当的时候选择增加的灵活性。

图6a至图6h示出了可与图1a的方法结合使用而不是与可扩展试验植入物300或可扩展试验植入物500组合使用的可扩展试验植入物600的替代示例性实施方案。可扩展试验植入物600包括上部部分610、下部部分630、以及位于上部部分610与下部部分630之间的扩展部分650。

上部部分610的形状为大致矩形，具有大致平坦的上表面511(但其形状可为大致中凸或其他形状，并且被配置成与具有典型形状的椎体终板配合)，并且被配置成接触靠上定位的椎体。上部部分610包括位于上表面611上的负荷传感器602。

上部部分610包括远侧部分614和近侧部分615。上部部分610的远侧部分614可为锥形和/或斜面得以允许更容易地插入椎间盘空间中。上部部分610的近侧部分615同样可为锥形和/或斜面的以允许更容易地从椎间盘空间中移除并且将通常具有比远侧部分614小的锥度/斜度。

下部部分630的形状为大致矩形，具有大致平坦的下表面631(但其形状可为大致中凸或其他形状，并且被配置成与具有典型形状的椎体终板配合)，并且被配置成接触靠下定位的椎体。下部部分630包括位于下表面631上的负荷传感器602。

上部部分630包括远侧部分634和近侧部分635。上部部分630的远侧部分634可为锥形和/或斜面的以允许更容易地插入椎间盘空间中。上部部分630的近侧部分635同样可为锥形和/或斜面的以允许更容易地从椎间盘空间中移除并且将通常具有比远侧部分634小的锥度/斜度。

上部部分610包括从上表面611大致向下延伸并且位于远侧部分614与近侧部分615之间的横向侧壁620。下部部分630包括从下表面631大致向上延伸并且位于远侧部分634与近侧部分635之间的横向侧壁640。

侧壁620，640不是大致平坦的，而是包括凹形区段并且共同形成可扩展试验植入物600的横向部分中的C形，如图6g的视图中充分展示。该C形在植入物的每个侧上都提供了用于插入和使用椎间盘清理工具的区域617。虽然可扩展试验植入物600一般来讲包括镜像以及对称的上部部分610和下部部分630，但植入物600也可以是不对称的。此外，不是每个侧壁都必须包括凹形区段；凹陷可以仅包括在一个部分中。此外，凹形区段可以是为椎间盘移除工具(下文更详细地描述)提供凹陷区域的任何形状，诸如矩形凹陷部、正方形凹陷部或其他形状。

侧壁620包括从近侧部分615延伸到远侧部分614的沟槽616(但沟槽616不一定一直延伸到远侧部分614)。侧壁640还包括从近侧部分635延伸到远侧部分634的沟槽616(但沟槽636不一定一直延伸到远侧部分634)。沟槽616具有矩形横截面并且其尺寸和构造使得其与椎间盘清理工具的一部分配合以导向和保持下文更详细描述的椎间盘清理工具。虽然沟槽616被示出为具有矩形横截面，但横截面可具有各种形状以配合椎间盘清理工具，诸如圆形、正方形、燕尾形等。

设置在上部部分610与下部部分630之间的扩展部分650包括由纵向构件652连接的远侧铰链651和近侧铰链653。远侧铰链651的形状大致为正方形，但可以呈任何形状，并且包括从远侧铰链651的相对侧横向延伸的两个横向突起部655。近侧铰链653的形状大致为环形，并且围绕杆654设置。近侧铰链653包括从近侧铰链653的相对侧横向延伸的两个横向突起部655。

扩展部分650通过一系列四个千斤顶660连接至上部部分610和下部部分630，但可以存在任何数量的千斤顶660。如图6c所示，每个千斤顶660包括被示出为660a和660b的至少两个纵向构件，所述纵向构件在枢转点处彼此枢转地互连并且枢转地互连到远侧铰链651的突起部655(或者近侧铰链653的突起部655)。

杆654从手柄(未示出)朝向近侧铰链653延伸并且穿过近侧铰链。杆654止于两个延伸凸缘670。第一延伸凸缘670朝向上部部分610的凹陷部向上延伸并且穿过该凹陷部。第二延伸凸缘670朝向下部部分630的凹陷部向下延伸并且穿过该凹陷部。延伸凸缘670还可作为过插止挡件，从而阻止外科医生将可扩展试验植入物600过远地过插入椎间盘空间中。

在相对于杆654纵向推动近侧铰链653时，千斤顶660被迫使将可扩展试验植入物600从压缩位置(诸如图6a所示)枢转移动并进入扩展位置(诸如图6b和6c所示)。

与可扩展试验植入物500一样，可扩展试验植入物600可包括如图5b和图5c所示的工具导向部分580。椎间盘移除工具590的轴591设置在可扩展试验植入物600的工具配合区段584的C形横截面(未示出)中。这允许椎间盘移除工具590相对于可扩展试验植入物600纵向移动。轴591包括沿轴591的长度延伸的纵向突起部596。如图所示，纵向突起部596在横截面上为大致矩形，并且其尺寸和构造使得其与可扩展试验植入物600的横向凹陷部645中的沟槽616配合并接收在该沟槽中。它们之间的配合通过将轴591的运动限制为纵向运动并且阻止旋转运动来稳定椎间盘移除工具590。这可为外科医生提供增加的稳定性以帮助移除椎间盘材料。另选地，轴591可不包括纵向突起部596，从而允许外科医生能够在适当的时候旋转轴591。

上述方法可以在每个步骤都要求操作员干预的手动分步方式实施，或者某些步骤可自动执行。自动步骤可由经由有线或无线通信通道与神经释放系统70通信的机械手装置执行。自动步骤可以是完全自动的并且可实施为闭环系统，其中神经释放系统确定要发送至可控制可扩展试验植入物300和切割工具594的机械手装置的命令。自动步骤可以是半自动的，要求外科医生或操作员在进行某些机械手步骤之前确认。

虽然已经参照优选实施方案描述了本发明，但本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的前提下，可以在形式和结构上做出改变。