本發(fā)明涉及醫(yī)用器械領域，具體來說，涉及一種用于微創(chuàng)介入手術中的骨組織的在體修復和重建的醫(yī)用3d打印裝置。

背景技術：

1、在骨組織的微創(chuàng)治療中，傳統(tǒng)的方法是將由不可降解的金屬材料制成的器械植入到人體內來進行治療。但是，當這些不可降解的金屬材料被植入人體后，某些金屬可能會引起過敏反應導致局部的炎癥疼痛等，同時雖然大多數金屬具有良好的生物相容性，但在一些罕見情況下患者的身體可能會產生免疫反應，排斥植入物。隨著時間的推移在長期使用后，這些不可降解金屬植入物還有可能會出現磨損或金屬疲勞，并且在植入期間需要進行定期的醫(yī)學隨訪以確保植入物的功能正常且無發(fā)炎。

2、對此，近年來，在現有的骨組織的微創(chuàng)治療中，代替金屬材料而越來越多地使用骨粉、骨水泥來植入到人體內。骨粉、骨水泥是一種應用于醫(yī)學領域的材料，常用于骨修復和重建手術中，作為一種骨移植材料(骨填充材料)它可以用于填補骨缺損部位，促進新骨的生成和整合。生物活性的骨粉可以作為自體骨(患者自身的骨頭)的替代品，用于治療骨折、骨缺損和其他骨組織相關疾病。一些特定處理的骨粉具有骨誘導性，能夠引導并促進骨生成，這對于骨組織的再生和修復非常有用。

3、但是，在現有的使用骨粉、骨水泥來進行骨組織的修復和重建的手術中，首先，需要在人體外預先進行骨粉混合漿料的3d打印來制作預成型的植入物，之后，再通過開放手術或大切口來將制作完的預成型的植入物植入到人體內，這會發(fā)生手術創(chuàng)傷大、恢復周期長、與患者解剖結構匹配度有限等問題。盡管3d打印技術在骨科中逐步應用于術前規(guī)劃、導板設計和定制化假體制造(如髖臼假體、椎體重建等)，但這些技術仍局限于體外制作，無法實現在手術過程中實時、精準的在體打印。此外，現有技術中缺乏對關節(jié)腔內的動態(tài)封閉環(huán)境的有效控制，導致打印材料易受組織液的干擾，從而影響成型的穩(wěn)定性和生物相容性。

技術實現思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種用于骨組織的在體修復和重建的新型的醫(yī)用3d打印裝置，其能夠實現手術創(chuàng)傷小，與患者解剖結構匹配度高，且能夠排除體內的組織液等的干擾，實現在手術過程中實時、精準的在體打印。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明的醫(yī)用3d打印裝置包括：打印材料供給裝置，其供給包含骨粉和骨水泥的打印材料；第一通道管，其構成為前端能夠插入至骨組織；第二通道管，其以可移動的方式設置于所述第一通道管內，并且其前端連接有自膨脹覆膜支架，所述自膨脹覆膜支架具有支架主體和覆蓋在所述支架主體上的覆膜，所述支架主體構成為可被壓縮并裝載于所述第一通道管中，當從所述第一通道管中伸出時可恢復為預先設定的形狀，將所述覆膜撐開；打印導管，其以可移動的方式設置于所述第二通道管內，具有與所述打印材料供給裝置連接的用于輸送所述打印材料的輸送管和設置于所述輸送管的前端的打印噴頭；和穿刺部件，其構成為能夠將所述覆膜支架的覆膜刺破。

3、在一些實施方式中，醫(yī)用3d打印裝置還包括用于拍攝所述骨組織的關節(jié)鏡，所述關節(jié)鏡的鏡頭以可移動的方式設置于所述第一通道管內，基于所述關節(jié)鏡的拍攝結果，來進行所述支架主體的前端所圍成的圓的圓心與所述骨組織的三維重建模型的原點的對準。

4、在一些實施方式中，所述支架主體由金屬合金材料制成。

5、在一些實施方式中，所述覆膜由高分子聚合物制成。

6、在一些實施方式中，所述打印導管還具有用于調節(jié)所述打印噴頭的彎曲角度和方向的調彎機構，所述調彎機構包括設置于所述打印噴頭的拉線，通過控制所述拉線的牽拉和釋放來調節(jié)所述打印噴頭的彎曲角度和方向。

7、在一些實施方式中，醫(yī)用3d打印裝置還包括用于對要打印的所述三維重建模型進行支承的支承臺，所述支承臺以可伸縮的方式設置于所述打印導管的前端。

8、在一些實施方式中，在所述第二通道管內設置有多個所述打印導管，多個所述打印導管分別被供給不同的打印材料。

9、在一些實施方式中，醫(yī)用3d打印裝置還包括充氣裝置，其與所述第二通道管連接，經由所述第二通道管對所述覆膜內充氣。

10、在一些實施方式中，所述穿刺部件為穿刺鞘或穿刺針，其構成為能夠在刺破所述覆膜支架的所述覆膜之后向所述覆膜中注射生理鹽水，并在打印模型固化后抽出所述生理鹽水。

11、在一些實施方式中，醫(yī)用3d打印裝置還包括控制部，其基于所述骨組織的三維重建模型，來控制所述打印材料供給裝置、所述第一通道管、所述第二通道管、所述打印導管和所述穿刺部件的動作。

12、所述打印材料供給裝置包括多軸機械臂和設置于所述多軸機械臂的前端的打印材料供給口，所述打印材料供給口與所述打印導管的所述輸送管連通，所述控制部通過控制所述多軸機械臂來控制打印材料的供給以及所述第一通道管、所述第二通道管、所述打印導管和所述穿刺部件的動作。

13、本發(fā)明的有益效果如下：

14、本發(fā)明通過具有第一/第二通道管嵌套設計的復合通道系統(tǒng)，將自膨脹覆膜支架和骨組織的打印導管集成于同一工作通道中，從而無需在體外預先進行植入物的預成型，就能夠實現骨組織的在體修復和重建，進而能夠縮小手術創(chuàng)傷，并能夠提高植入物與患者解剖結構匹配度。

15、而且，由于骨材料的打印是在自膨脹覆膜支架的覆膜中進行的，因此能夠利用覆膜來隔絕骨組織中的組織液的干擾，形成動態(tài)的封閉打印環(huán)境，進而能夠實現在手術過程中實時、精準的骨組織的三維重建模型的在體打印。

16、另外，由于關節(jié)鏡可經由第一通道管進入到骨組織的缺損部位附近，因此能夠利用關節(jié)鏡的實時影像來進行三維重建模型的原點的標定，從而能夠提高三維重建模型的打印精度。

17、另外，由于支架主體由金屬合金材料制成，因此具有獨特的形狀記憶特性和良好的生物相容性，在低溫下可以被塑形，便于輸送和釋放。

18、另外，由于覆膜由高分子聚合物制成，因此具有良好的生物相容性、柔韌性和密封性，能夠覆蓋在支架的金屬結構表面，形成有效的物理屏障，更好地隔絕骨組織中的組織液的干擾。

19、另外，由于打印導管還具有調彎機構，因此能夠提高打印導管的自由度，能夠適應復雜結構的打印，并能夠提高打印精度。

20、另外，通過在打印導管的前端設置有支承臺，能夠更穩(wěn)定地進行三維重建模型的在體打印，提高打印精度。

21、另外，通過在所述第二通道管內設置有多個打印導管，能夠進行多種材料(例如骨粉混合漿料和支撐材料)的打印，進而能夠適應復雜結構的打印。

22、另外，通過設置對所述覆膜內充氣的充氣裝置，能夠保持所述覆膜所形成的封閉打印環(huán)境的穩(wěn)定，從而能夠進行良好的三維重建模型的打印。

23、另外，通過使用穿刺鞘或穿刺針來作為穿刺部件，不僅能夠起到在三維重建模型打印之后刺破覆膜的作用，還能夠利用穿刺鞘或穿刺針來向覆膜中注射生理鹽水，有利于模型的成型和固化。

24、另外，通過具有基于所述骨組織的三維重建模型來進行控制的控制部，能夠實現三維重建模型的自動化打印，且能夠提高打印精度。

25、另外，通過多軸機械臂來控制打印材料供給裝置、第一通道管、第二通道管和打印導管的動作，能夠實現三維重建模型的自動化打印，且能夠提高打印精度。