[发明专利]三维机器人生物打印机

权利要求书

1.一种用于根据基于至少三维术前图像组的术前外科手术计划在受试者体内形成三维组织元件的系统，所述系统包括：

插管，所述插管被配置成用于通过表面开口插入所述受试者体内，所述表面开口具有与所述插管的横向尺寸相同量级的横向尺寸，所述插管被配置成用于被附接至外科手术机器人，并且包括在其远侧端处的喷嘴，所述喷嘴被适配以用于喷射一种或多种生物墨水以用于在所述受试者体内形成至少一层生物材料；

至少一个生物墨水挤出机制，所述至少一个生物墨水挤出机制被配置成用于从所述插管向远侧喷射所述一种或多种生物墨水；以及

控制器，所述控制器被适配以用于：

(i)指令所述外科手术机器人根据所述术前外科手术计划调整在所述受试者体内的所述插管的纵向位置以及取向；并且

(ii)控制所述挤出机制，使得根据在所述受试者体内的所述插管的所述纵向位置以及所述取向来喷射所述生物墨水，

其中所述系统使得能够在所述受试者体内形成具有大于所述插管的所述横向尺寸的三维组织元件，

其中，所述外科手术机器人被配置成用于使用所述表面开口作为所述插管的所述取向的枢转点，来执行在所述受试者体内的所述插管的所述取向的所述调整，并且

其中，所述插管被配置成用于容纳沿着所述插管的长度以层布置的至少两种生物墨水，所述层具有预先确定的量、成分以及顺序。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被适配以用于获得所述外科手术机器人的协调系统到所述三维术前图像组的配准。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述术前外科手术计划包括所述三维组织元件的至少(i)几何形式、(ii)成分、(iii)位置、以及(iv)尺寸。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，至少部分地由所述控制器使用以下各项中的至少一项来确定所述术前外科手术计划：(i)所述三维术前图像组的图像处理、以及(ii)来自外科医生的输入。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述术前外科手术计划的所述确定进一步利用对来自医疗数据库的数据的分析。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述层的所述预先确定的量、成分以及顺序是由所述控制器根据所述术前外科手术计划确定的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述三维组织元件的整体是在不需要所述插管从所述受试者的移除的情况下形成的。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述三维组织元件是通过下述形成的：(a)结合所述插管的递增纵向移动在第一深度处执行所述插管的所述取向的调整，以形成第一层生物材料，并且(b)后续地将所述插管移动至所述受试者体内的第二深度，并且结合所述插管的递增纵向移动在所述第二深度处执行所述插管的所述取向的调整以形成第二层生物材料，并且重复(b)直至所述三维组织元件被形成。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述表面开口能被利用以提供到所述受试者的膝关节的入口。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述生物墨水挤出机制是活塞、外部压力应用设备、气压设备或生物墨水喷射打印头中的任一个。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述插管的直径小于1mm。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述插管的直径小于3mm。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述生物材料的各层中的至少一个层包括软骨、骨培养基、肌肉、血管或韧带材料。