本发明专利技术公开了用于形成非织造纤维植入物的增材制造系统。所述增材制造系统可包括机器人子系统和模架，所述机器人子系统具有配置成扫描患者的解剖结构的扫描和成像设备，所述模架包括配置成选择性地分配至少一种材料的至少一个分配喷嘴。所述系统还可包括控制器器械，所述控制器器械配置成发送控制信号以控制所述扫描和成像设备来确定患者脊柱的目标对准，并且配置成基于所述患者脊柱的所述目标对准而制定增材制造打印计划，所述增材制造打印计划包括增材制造材料选择计划。所述控制器可执行所述增材制造打印计划以：分配所述至少一种材料以形成非织造纤维部件。所述非织造纤维部件可限定多个随机取向纤维，所述多个随机取向纤维还限定相邻纤维之间的多个开孔空间，所述多个开孔空间配置成有利于相邻纤维之间的骨质内生长。骨质内生长。骨质内生长。
【技术实现步骤摘要】
增材制造非织造纤维植入物、系统和相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请为提交于2019年12月17日的美国申请系列No.16/716,697、提交于2019年12月17日的美国申请系列No.16/716,771、提交于2020年6月22日的美国申请系列No.16/907,341、提交于2020年8月6日的美国申请系列No.16/986,869，以及提交于2020年8月13日的美国申请系列No.16/992,432的部分延续案。每个申请的内容全文并入本文。
[0003]本技术整体涉及用于形成包括纤维和/或基于多个纤维的层的患者植入物的增材制造系统和过程。在一些实施例中，患者植入物或其部分可原位形成于手术中心(其中将安装患者植入物)、安装之前的制造中心，和各种位置和/或其组合。本技术的这些技术可讨论为“原位”形成患者植入物，并且应当理解，此类技术同样适用于在手术中心和制造中心等处形成患者植入物，无论这些技术是否在技术上“原位”执行。当使用术语“原位”时，除非上下文另行清楚地指示，其意指至少一个部分或制造步骤在邻近患者手术的时间和位置的手术中心处执行。
技术介绍
[0004]增材制造过程已越来越多地用于制造广泛种类的零件，包括医疗植入物。一种实例植入物为脊柱椎间体或保持架。
[0005]增材制造技术和材料科学的进步已扩展了可打印的零件的类型和配置，包括具有之前不可能的内部或其它复杂特征的零件。
[0006]常规增材制造植入物可具有各种缺点。
[0007]一些缺点可与它们通常大批量预制造的事实有关。因此，例如针对特定患者解剖结构，它们为非定制的。相反，它们为单一尺寸/形状适合多者的。
[0008]一些产品线提供多种尺寸选项。即便如此，产品几何形状仍可为通用的。
[0009]作为另一个缺点，由于进入问题，常规零件可能难以或不可能植入。可存在部分地阻止植入物递送至目标植入物位置的患者组织。其它进入相关问题可出现于塌缩或部分塌缩相邻脊椎中，该塌缩相邻脊椎阻碍进入相邻脊椎之间的区域。
[0010]作为又一个缺点，存在与异地制造相关的不期望成本。这些成本包括包装、运输、追踪、存储以及检索和准备植入的成本。
[0011]在某些医疗规程中，可植入多个零件。在这些情况的一些中，零件在手术之前或期间进行连接以形成构建体。在一些常规脊柱手术中，例如，预制造部件的构建体进行组装以将相邻患者脊椎固定在一起，来限制脊椎之间的相对移动。固定所选脊椎之间的相对位置减轻或消除了诸如神经撞击或问题椎间接触的影响。此类影响可源于创伤或受损的椎间盘。固定还可引起相邻脊椎融合或生长在一起。
[0012]除了预制植入物的所述及潜在缺点外，植入物组件特有的缺点还可包括与手动地装配和连接部件相关联的额外劳动力。
[0013]不论常规植入物的类型，在确保患者内的精确定位方面，可存在挑战。
[0014]常规患者植入物的一个额外挑战在于，它们通常由固体材料块、注射模制材料或顺序堆叠的一致固体材料层来形成或加工。因此，为形成多孔或半多孔患者植入物，材料必须从材料的固体块和/或固体层移除，例如，通过加工技术。尽管这些技术可产生多孔或半多孔患者植入物，但是它们本质上受限于加工技术的能力，例如钻孔、切割、弯曲等，从而导致孔和开放空隙空间的规则计划图案。
[0015]对于脊柱手术、需要植入物的其它医疗规程，以及涉及一些装置类别(无论是否称为植入物)的其它行业(包括医疗行业之外)，对于上述挑战的解决方案为期望的。
技术实现思路
[0016]本公开的技术的系统和过程整体涉及用于原位形成零件或装置的增材制造系统和过程，诸如在手术期间的患者内，或在医疗中心或制造中心处的手术/安装之前。本公开提出了例如制造具有多孔组合物的椎间植入物，该多孔组合物包括随机大小和隔开的孔(空隙空间和/或开放空间)。前述植入物的至少一个优点在于，人体可更容易地使骨质结构生长至随机空隙空间(与空隙空间的规则计划图案相对)中。
[0017]例如，本申请的至少一个目标为患者植入物的形成，该患者植入物包括多孔间隙，该多孔间隙通过将基于纤维的材料随机地重叠至期望高度或厚度来产生重叠纤维之间的随机隔开和大小的多孔间隙来产生。相比于常规患者植入物的孔和开放空隙空间的规则计划图案，此类随机隔开和大小的多孔间隙可提供促进其间的骨质内生长的增加能力。此外，此类多孔间隙可向运动节省植入物提供支架基板，其中此类孔可选择性地填充有非刚性材料。
[0018]在一个方面，本公开提供了例如一种非织造纤维植入物。非织造纤维植入物可包括：第一端盖，该第一端盖由刚性材料形成并且其尺寸对应于第一椎体的尺寸；第二端盖，该第二端盖由刚性材料形成并且其尺寸对应于第二椎体的尺寸；和至少一个非织造纤维部件，该至少一个非织造纤维部件包括多个随机隔开和取向纤维，该多个随机隔开和取向纤维限定了相邻纤维之间的多个开孔空间。在一些实施例中，开孔空间配置成促进相邻纤维之间的骨质内生长。
[0019]在另一个方面，例如，至少一个非织造纤维部件可配置成在位于患者的相邻脊椎之间时至少部分地暴露于患者组织。
[0020]在另一个方面，至少一个非织造纤维部件可涂布有骨生长促进材料。
[0021]在另一个方面，至少一个非织造纤维部件可包括钙和/或磷酸盐。
[0022]在另一个方面，至少一个柔韧材料层可设置于第一端盖和第二端盖之间，该柔韧材料层可配置成提供运动节省效果。
[0023]在另一个方面，第一端盖、第二端盖和柔韧材料的至少一者可在患者的椎间盘空间内，在第一椎体和第二椎体之间原位打印并固化。
[0024]在另一个方面，第一端盖、第二端盖和柔韧材料的每一者可在患者的椎间盘空间内原位打印并固化。
[0025]在另一个方面，至少一个非织造纤维部件可从在湍流气流环境中直接地挤出的一批纤维材料进行切割。
[0026]在另一个方面，第一端盖和第二端盖可由刚性材料形成，该刚性材料通过分配部件来分配。
[0027]在另一个方面，第一端盖和第二端盖可从预成型金属材料来提供。
[0028]在另一个方面，例如，公开了一种用于形成至少一个非织造纤维植入物的增材制造系统。该系统可包括机器人子系统和模架(armature)，该机器人子系统包括配置成扫描患者的解剖结构的扫描和成像设备，该模架包括配置成选择性地分配至少一种刚性材料和至少一种柔韧材料的至少一个分配喷嘴。系统还可包括控制器器械，该控制器器械具有处理器和非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质存储计算机可执行指令。该指令可引起控制器：发送控制信号以控制扫描和成像设备来确定患者脊柱的目标对准；基于患者脊柱的目标对准而制定增材制造打印计划，该增材制造打印计划包括增材制造材料选择计划；和执行增材制造打印计划。打印计划可控制模架来分配从至少一种刚性材料和至少一种柔韧材料所选择的至少一种材料以形成非织造纤维部件。在一些实施例中，非织造纤维部件限定了多个随机取向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非织造纤维植入物，包括：第一端盖，所述第一端盖由刚性材料形成并且其尺寸对应于第一椎体的尺寸；第二端盖，所述第二端盖由刚性材料形成并且其尺寸对应于第二椎体的尺寸；和至少一个非织造纤维部件，所述至少一个非织造纤维部件包括多个随机隔开和取向纤维，所述多个随机隔开和取向纤维限定了相邻纤维之间的多个开孔空间，其中所述开孔空间配置成促进相邻纤维之间的骨质内生长。2.根据权利要求1所述的非织造纤维植入物，其中所述至少一个非织造纤维部件配置成在位于患者的相邻脊椎之间时至少部分地暴露于患者组织。3.根据权利要求1所述的非织造纤维植入物，其中所述至少一个非织造纤维部件涂布有骨生长促进材料。4.根据权利要求1所述的非织造纤维植入物，其中所述至少一个非织造纤维部件包括钙和/或磷酸盐。5.根据权利要求1所述的非织造纤维植入物，包括：至少一个柔韧材料层，所述至少一个柔韧材料层设置于所述第一端盖和所述第二端盖之间，所述柔韧材料层配置成提供运动节省效果。6.根据权利要求5所述的非织造纤维植入物，其中所述第一端盖、所述第二端盖和所述柔韧材料的至少一者在患者的椎间盘空间内，在所述第一椎体和所述第二椎体之间原位打印并固化。7.根据权利要求5所述的非织造纤维植入物，其中所述第一端盖、所述第二端盖和所述柔韧材料的每一者在患者的椎间盘空间内，在所述第一椎体和所述第二椎体之间原位打印并固化。8.根据权利要求5所述的非织造纤维植入物，其中所述至少一个非织造纤维部件从在湍流气流环境中直接地挤出的一批纤维材料进行切割。9.根据权利要求1所述的运动节省脊柱植入物，其中所述第一端盖和所述第二端盖由通过分配部件所分配的刚性材料形成。10.根据权利要求1所述的运动节省脊柱植入物，其中所述第一端盖和所述第二端盖由预成型金属材料来提供。11.一种用于形成至少一个非织造纤维植入物的增材制造系统，所述增材制造系统包括：机器人子系统，所述机器人子系统包括：扫描和成像设备，所述扫描和成像设备配置成扫描患者的解剖结构；和模架，所述模架包括至少一个分配喷嘴，所述至少一个分配喷嘴配置成选择性地分配至少一种刚性材料和至少一种柔韧材料；控制器器械，所述控制器器械具有处理器和非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令配置成当由所述处理器执行时引起所述控制器：发送控制信号以控制所述扫描和成像设备来确定患者脊柱的目标对准；基于所述患者脊柱的所述目标对准而制定增材制造打印计划，所述增材制造打印计划包括增材制造材料选择计划；和
执行所述增材制造打印计划以：控制所述模架来分配从所述至少一种刚性材料和所述至少一种柔...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：华沙整形外科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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