[实用新型]基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人。

背景技术

生物3D打印技术，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，运用生物细胞或生物构造块，通过“按需打印”一层层的生物细胞或生物构造块来制造真正的活体组织或人体活器官的技术。

细胞三维受控组装，是将活细胞与生物相容性较好的基质材料共混，装入针管或喷腔，利用离散－堆积成形原理，通过快速成形技术按事先设计的立体网格结构将细胞/基质由针头挤出或喷头喷出，形成特定的三维结构；利用明胶、纤维蛋白等基质材料的物理、化学特性保持成形后的三维结构稳定，细胞在三维结构中继续存活、增殖、连接等，其中三维结构中细胞/基质的粗细度可控制在几微米到几百微米、或更宽的范围内。此技术广泛应用于人体组织与器官的修复和重建(再生)、药物检测、生物体微系统和生物传感器等诸多技术前沿方面。

例如，传统的骨科手术需要主刀医生根据临床经验对患者病变骨骼进行切削或钻铣，部分缺损修补手术更是需要主刀医生从患者身上取骨头，现场粘接、拼合填补缺损部位，修补完善的程度则全靠主刀医生的业务水平。

然而，本申请发明人发现，传统的手术过程存在无法精确定位和修复的问题，即手术过程中的所有切割和修复工作都只能根据主刀医生的临床经验判断，从而对主刀医生的临床经验有极高的要求。

因此，如何提供一种基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人，以既能够实现对骨骼的原位打印再造，又能够用来辅助主刀医生进行高精度定位切割和原位修补，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人，以解决传统的手术过程存在无法精确定位和修复的技术问题。

本实用新型提供一种基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人，包括：控制台；工具头组件；所述工具头组件设置在所述控制台上，且至少包括有手术刀具工具头、三维扫描工具头和生物3D打印工具头；所述手术刀具工具头用于钻孔、切割、打磨及定位持械，所述三维扫描工具头用于扫描手术中的创面和缺损，所述生物3D打印工具头用于挤出生物材料或活细胞以修复、填补、粘合手术中的缺损；机械臂；所述机械臂设置在所述控制台上，所述机械臂用于抓取、切换所述手术刀具工具头、所述三维扫描工具头和所述生物3D打印工具头，并带动所述手术刀具工具头、所述三维扫描工具头和所述生物3D打印工具头沿所需的工作路径移动；控制器；所述控制器与所述机械臂连接，所述控制器用于控制所述机械臂的工作状态及运动路径。

实际应用时，所述基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人还包括：力反馈操作手柄；所述力反馈操作手柄与所述控制器连接，且所述手术刀具工具头上设置有力学传感器。

其中，所述基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人还包括：图像处理器；所述图像处理器与所述三维扫描工具头和所述控制器连接，所述图像处理器用于将所述三维扫描工具头获取的创面信息和缺损信息转换为三维数据，并发送给所述控制器。

具体地，所述基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人还包括：手术台；所述手术台上设置有与所述图像处理器连接的摄像机，所述摄像机用于获取所述手术台上的患者的手术信息和形体信息，并发送给所述图像处理器。

进一步地，所述图像处理器还用于将所述摄像机获取的所述手术信息和所述形体信息转换为三维数据，并发送给所述控制器。

实际应用时，所述基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人还包括：抽吸装置；所述抽吸装置用于清理手术过程中溢出的体液和/或骨粉残渣。

其中，所述手术刀具工具头中内置有电动驱动器。

具体地，所述生物3D打印工具头为气源使能或电动使能。

进一步地，所述机械臂为多臂结构。

更进一步地，所述工具头组件还包括：微创骨科手术工具头。

相对于现有技术，本实用新型所述的基于生物3D打印技术的切割修复一体化手术机器人具有以下优势：