原位增材可扩张植入物的制作方法

原位增材可扩张植入物
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是2019年12月17日提交的美国申请序列号16/716,697和2019年12月17日提交的美国申请序列号16/716,771以及2020年6月22日提交的美国申请序列号16/907,341的部分继续申请。各申请的内容全文并入本文。
技术领域
3.本技术整体涉及用于原位形成患者植入物的增材制造系统和过程。


背景技术：

4.增材制造过程已经越来越多地用于制造广泛多种零件，包括医学植入物。示例性植入物是脊柱椎间体或融合器。
5.增材制造技术和材料科学的进步已经扩展可打印零件的类型和配置，包括以前不可能的具有内部或复杂特征的零件。
6.常规增材制造植入物会具有各种缺点。
7.这些缺点中的一些可与它们通常被批量预制造的事实有关。因此，它们不是定制的，例如，并不特定于特定患者解剖结构。相反，它们是一个尺寸/形状适应多种情况。
8.一些产品系列提供多个尺寸选项。即使如此，产品几何结构也仍可能在一定程度上是通用的。
9.作为另一个缺点，常规零件因为进入问题而可能难以植入或不可能植入。可存在部分地阻断将植入物递送到目标植入物位置的患者组织。其他与进入相关的问题可由于塌缩或部分塌缩的相邻椎骨而发生，这些椎骨阻断进入到相邻椎骨之间的区域。
10.作为又一个缺点，存在与场外制造相关的所不期望的成本。这些成本包括包装、装运、跟踪、存储、取出和准备用于植入的成本。
11.在一些医学规程中，可植入多个零件。在这些情况的一些情况下，在手术之前或期间连接零件以形成构建体。在一些常规脊柱手术预制造部件的构建体以将相邻患者椎骨固定在一起，以限制椎骨之间的相对移动。固定选定椎骨之间的相对位置减轻或消除诸如神经卡压或有问题的椎间接触的影响。此类影响可由创伤或椎间盘受损造成。固定还可引起相邻椎骨融合或生长到一起。
12.除了预制植入物的所提及潜在缺点之外，特定于植入物组件的缺点可包括与手动装配和连接部件相关联的另外劳力。
13.而且不管常规植入物的类型如何，确保在患者体内的精确定位都可能是一项挑战。
14.在其中患者的相邻椎骨可能塌缩、部分塌缩和/或受损从而使得常规可扩张植入物无法装配在相邻椎骨之间的那些情况下，存在安装机械操作的可扩张植入物的特定挑战。在这些情况下，利用常规可获得的机械操作的植入物具有挑战性。
15.上述挑战的解决方案是脊柱手术、需要植入物的其他医学规程以及涉及某种装置
(不论是否称为植入物)的其他行业(包括医学行业之外的行业)所期望的。


技术实现要素：

16.本公开的技术的系统和过程整体涉及用于(诸如在手术期间在患者体内)原位形成零件或装置的增材制造系统和过程。
17.一方面，本公开提供一种用于原位打印脊柱植入物的方法。所述方法可包括：在第一定位步骤中，将分配部件定位在允许进入由患者的第一椎骨和第二椎骨限定的椎间盘空间的椎间体进入空间内或其附近。所述方法还可包括：在第一打印步骤中，在所述椎间体进入空间内或其附近打印第一融合器。所述方法还可包括：在第二定位步骤中，将所述第一融合器定位在位于所述椎间盘空间内且与所述椎间体进入空间相邻的第一位置中。所述方法还可包括：在第二打印步骤中，在所述椎间体进入空间内或其附近打印第二融合器，并且在第三定位步骤内，将所述第二融合器定位在位于所述椎间盘空间内且与所述椎间体进入空间相邻的第二位置中。在一些实施方案中，所述第三定位步骤将所述第一融合器向所述椎间盘空间中更远处推动到第三位置中，并且所述第一融合器的尺寸对应于所述椎间体进入空间的尺寸。
18.另一方面，本公开提供一种用于提供增材制造系统的方法，所述增材制造系统包括机器人子系统和控制器设备，所述控制器设备具有处理器和存储原位形成指令的非暂时性计算机可读介质，并且执行原位形成指令以控制所述机器人子系统执行所述定位和打印步骤。
19.另一方面，本公开提供一种增材制造系统，所述增材制造系统还包括：供给部件，所述供给部件影响到达或通过所述分配部件的打印材料的流动；以及控制器设备，在所述打印步骤中，所述控制器设备基于分配部件移动数据控制所述供给部件以控制分配所述打印材料的速率。
20.另一方面，本公开提供，每个打印步骤可包括沉积第一层的第一类型的打印材料并且在所述第一层上沉积第二层的第二类型的打印材料。
21.另一方面，本公开提供，所述第一融合器是楔形的，并且在所述第三定位步骤中，所述第二融合器抵靠所述第一椎骨推动所述第一融合器以调整所述第一椎骨与所述第二椎骨之间的倾斜角。
22.另一方面，本公开提供一种方法，其用于：在第三打印步骤中，在所述椎间体进入空间内或其附近打印第三融合器，并且在第四定位步骤中，将所述第三融合器定位在位于位于所述椎间盘空间内且与所述椎间体进入空间相邻的第四位置中。在一些实施方案中，所述第四定位步骤将所述第一融合器和所述第二融合器向所述椎间盘空间中更远处推动，并且所述椎间盘空间基本上由所述第一融合器、所述第二融合器和所述第三融合器填充。
23.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，所述第二融合器是楔形的，并且在所述第三定位步骤中，所述第二融合器将所述第一椎骨和所述第二椎骨推动远离彼此以调整所述第一椎骨与所述第二椎骨之间的倾斜角。
24.另一方面，本公开提供一种方法，其用于：在第三打印步骤中，在所述椎间体进入空间内或其附近打印第三融合器，并且在第四定位步骤中，将所述第三融合器定位在位于位于所述椎间盘空间内且与所述椎间体进入空间相邻的第四位置中。另外，在一些实施方
案中，所述第四定位步骤将所述第一融合器和所述第二融合器向所述椎间盘空间中更远处推动，并且所述椎间盘空间基本上由所述第一融合器、所述第二融合器和所述第三融合器填充。
25.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，所述第三融合器是楔形的，并且在所述第四定位步骤中，所述第三融合器和所述第二融合器将所述第一椎骨和所述第二椎骨推动更加远离彼此以进一步调整所述第一椎骨与所述第二椎骨之间的所述倾斜角。
26.另一方面，本公开提供一种方法，其用于：将所述第一融合器从所述椎间盘空间移除，并且在第三打印步骤中，在所述椎间体进入空间内或其附近打印第三融合器。所述方法还可包括：在第四定位步骤中，将所述第三融合器定位在位于所述椎间盘空间内且与所述椎间体进入空间相邻的第四位置中。在一些实施方案中，所述第四定位步骤推动将所述第二融合器向所述椎间盘空间中更远处推动，并且所述椎间盘空间基本上由所述第二融合器和所述第三融合器填充。
27.另一方面，本公开提供一种使用外科增材制造系统在患者体内原位形成的脊柱植入物，所述外科增材制造系统具有分配部件并且被配置来形成多个融合器。外科增材制造系统可包括：第一融合器，所述第一融合器由所述分配部件形成并且具有对应于椎间体进入空间的尺寸；以及第二融合器，所述第二融合器由所述分配部件形成并且具有对应于所述椎间体进入空间的尺寸。在一些实施方案中，所述第一融合器和所述第二融合器基本上填充所述患者的由第一椎骨和第二椎骨限定的椎间盘空间。
28.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，所述第一融合器和所述第二融合器中的至少一者是楔形的，并且被配置来增大所述第一椎骨与所述第二椎骨之间的间距。
29.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，所述第一融合器和所述第二融合器中的至少一者是楔形的，并且被配置来调整所述第一椎骨与所述第二椎骨之间的倾斜角。
30.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，第三融合器可由所述分配部件形成并且具有对应于所述椎间体进入空间的尺寸，并且所述第一融合器是由柔性材料形成并且被配置来移除的牺牲融合器，所述第二融合器和所述第三融合器由刚性材料形成，并且在移除所述第一融合器之后，所述椎间盘空间基本上由所述第二融合器和所述第三融合器填充。
31.另一方面，本公开提供一种用于在患者体内原位打印脊柱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，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被配置来扫描患者的解剖结构；以及支架，所述支架包括被配置来分配至少一种打印材料的分配部件。所述增材制造系统还可包括控制器设备，所述控制器设备具有处理器和存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时致使所述控制器：控制所述扫描和成像设备来确定患者脊柱的目标对准，并且基于所述患者脊柱的所述目标对准、椎间体进入空间以及所述患者脊柱的相邻椎骨之间的盘空间开发原位形成指令，包括原位再定位计划。所述控制器还可执行所述原位形成指令以控制所述支架来分配所述至少一种打印材料以形成至少一个椎间体融合器，所述至少一个椎间体融合器对应于所述椎间体进入空间，并且控制所述支架来将所述至少一个椎间体融合器定位和/或重定位在所述盘空间内。
32.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，可提供供给部件，所述供给部件用于
影响通过所述分配部件的打印材料的流动速率和打印材料的类型，并且所述控制器可进一步被配置来基于所述原位形成指令控制所述供给部件。
33.另一方面，本公开提供，在一些实施方案中，计算机可执行指令进一步被配置来在由所述处理器执行时，致使所述控制器由多种不同打印材料形成所述至少一个椎间体融合器。
34.另一方面，本公开提供，所述计算机可执行指令进一步被配置来在由所述处理器执行时，致使所述控制器形成被配置来基本上填充所述盘空间的第一椎间体融合器和第二融合器。
35.另一方面，本公开提供，所述计算机可执行指令进一步被配置来在由所述处理器执行时，致使所述控制器形成被配置来调整所述盘空间以与所述目标对准对应的第一椎间体融合器和第二椎间体融合器。
36.另一方面，本公开提供，所述计算机可执行指令进一步被配置来在由所述处理器执行时，致使所述控制器形成第一椎间体融合器、第二椎间体融合器和第三椎间体融合器。在一些实施方案中，所述第一椎间体融合器由柔性材料形成，并且所述第二椎间体融合器和所述第三椎间体融合器由刚性材料形成，并且所述控制器进一步被配置来在所述支架初始地将所述第一椎间体融合器定位在所述盘空间内之后，控制所述支架来将所述第一椎间体融合器从所述盘空间移除，并且所述第二椎间体融合器和所述第三椎间体融合器被配置来在所述支架将所述第一椎间体融合器从所述盘空间移除之后基本上填充所述盘空间。
37.附图及以下描述中陈述本公开的一个或多个方面的细节。根据说明书和附图以及权利要求，将明白本公开所描述技术的其他特征、目标和优点。
附图说明
38.图1是根据本公开的通用实施方案的外科增材制造系统的定位在患者椎骨附近的分配部件的轴向视图。
39.图2是根据本公开的第一示例性实施方案的增材制造系统的定位在患者椎骨附近的第一基底分配模式下的多分配布置的轴向视图。
40.图3是根据本公开的第一示例性实施方案的定位在患者椎骨附近的第二催化剂分配模式下的另一多分配布置的轴向视图。
41.图4是根据本公开的第二示例性实施方案的增材制造系统的定位在患者椎骨附近的第一基底分配模式下的多分配布置的轴向视图。
42.图5是根据本公开的第二示例性实施方案的定位在患者椎骨附近的第二催化剂分配模式下的多分配布置的轴向视图。
43.图6是根据本公开的第三示例性实施方案的增材制造系统的将基底材料沉积到患者椎骨的第一基底分配模式下的多分配布置的轴向视图。
44.图7是根据本公开的第三示例性实施方案的在患者椎骨附近的在从第一模式到第二催化剂分配模式的转变期间的多分配布置的轴向视图。
45.图8是转变到处于第二催化剂分配模式下的多分配布置的轴向视图。
46.图9是根据第三示例性实施方案的将催化剂沉积到患者椎骨的第二催化剂分配模式下的多分配布置的轴向视图。
47.图10是定位在手术室中以用于患者的增材制造系统的透视图。
48.图11是图1的轴向视图，其中增材制造系统的分配部件朝向患者的原位位置移动。
49.图12是根据本技术的第一通用实施方案的图1的轴向视图，其中分配部件移动到患者的原位位置。
50.图13示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件通过将第一行第一基底材料分配到患者的原位位置而开始原位形成第一椎间体植入物。
51.图14示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件继续将基底材料分配到患者的原位位置。
52.图15示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件完成将第一行基底材料沉积在患者的原位位置处。
53.图16示出示例性根据本技术的第一通用实施方案的分配部件在患者的原位位置处的第一行基底材料之上或向其分配催化剂。
54.图17示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件在患者的原位位置处的第一行基底之上完成第一行催化剂。
55.图18示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件将随后行基底材料分配到患者的原位位置。
56.图19示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件完成将随后行基底材料沉积在患者的原位位置处。
57.图20示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件在患者的原位位置处的随后行基底材料之上沉积催化剂。
58.图21示出根据本技术的第一通用实施方案完成的增材原位植入物的示例性第一层。
59.图22示出根据本技术的第一通用实施方案的分配部件开始在患者的原位位置处的第一层之上形成随后层的基底材料。
60.图23是在第一患者椎骨和第二相邻椎骨附近原位形成的第一增材原位植入物的侧向视图。
61.图24是示出根据可在执行第一通用实施方案之后实现的本技术的第二通用实施方案的处于另一原位位置的分配部件的透视图。
62.图25示出根据本技术的第二通用实施方案的开始在第二原位位置处原位形成呈椎间板形式的另外的第二增材植入物，第二增材植入物连接到第一增材原位植入物并且位于患者的第二椎骨处。
63.图26示出根据本技术的第二通用实施方案的继续形成第二增材原位植入物，这包括围绕预固定到患者的第二椎骨的第一骨锚且与之接触地形成第二植入物。
64.图27示出根据本技术的第二通用实施方案的继续在第二椎骨处形成第二增材原位植入物。
65.图28示出在患者的第一椎骨处完成第二增材原位植入物，这包括围绕预固定到患者的第一椎骨的第二骨锚形成且与之接触地形成第二植入物。
66.图29是根据本公开的第三通用实施方案的增材制造系统的定位在位于患者椎骨附近的示例性起始位置处的分配部件的侧向视图。
67.图30是根据本公开的第三通用实施方案的分配部件开始在患者椎骨之间分配基底材料的侧向视图。
68.图31是根据第三通用实施方案的重定位到总体上起始位置以用于开始在患者椎骨之间沉积催化剂的分配部件的侧向视图。
69.图32是根据第三通用实施方案的分配部件在患者椎骨之间分配催化剂的侧向视图。
70.图33是根据第三通用实施方案的分配部件继续在患者椎骨之间分配打印材料(例如，基底和粘合剂)以用于原位形成椎间体植入物的侧向视图。
71.图34是根据第三通用实施方案的分配部件继续在椎间体部分和椎骨附近沉积基底和催化剂以形成连接到椎间体部分的面板部分、从而原位形成组合式椎间体/板植入物的侧向视图。
72.图35是根据本技术的第四通用实施方案的分配部件面向椎骨且在椎骨之间沉积打印材料、从而原位形成将椎骨固定在一起的板植入物的侧向视图。
73.图36是两个相邻患者椎骨的侧视图，这两个相邻患者椎骨间隔开成使得无法轻易将所示椎间体植入物传递到期望椎间位置。
74.图37示出根据本技术的第六通用实施方案的开始原位形成第六椎间体植入物。
75.图38示出继续原位形成第六椎间体植入物。
76.图39示出用于形成第六椎间体植入物的最终原位步骤。
77.图40示出根据第六通用实施方案的在患者体内完成的第四原位形成的椎间体。
78.图41示出根据第六通用实施方案的开始原位形成第六多部件椎间体植入物的第一部件。
79.图42示出根据第六通用实施方案的开始增材形成第六多部件椎间体植入物的第二部件。
80.图43示出椎间体植入物的第六实施方案的定位用于插入到第一部件附近的原位位置的第二部件。
81.图44示出根据第六通用实施方案的已经将第二部件椎间体植入物推动到与第一部件直接相邻的期望位置，从而形成第六示例性椎间体。
82.图45示出根据本技术的第七通用实施方案的示例性基准螺钉的透视图。
83.图46示出待连结的患者椎骨的侧向视图。
84.图47示出患者椎骨的侧向视图，患者椎骨各自具有锚定到其前面(例如，椎弓根)部分的图45的基准螺钉。
85.图48是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统的分配部件的侧向视图，分配部件定位在与基准螺钉之一相邻或至少与患者椎骨之一相邻的示例性起始位置处，以用于开始沉积打印材料以便原位生长融合植入物。
86.图49是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统的分配部件在椎骨之间施加基底材料以用于原位打印植入物、从而连接螺钉并因此连接椎骨的侧向视图。
87.图50是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统的分配部件的侧向视图，分配部件被重定位到起始位置以用于在椎骨之间施加基底材料，从而连接螺钉并因此连接椎骨。
88.图51是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统的分配部件施加催化剂、从而连接螺钉并因此连接椎骨的侧向视图。
89.图52是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统的分配部件完成打印材料的施加、从而连接螺钉并因此连接椎骨以形成原位植入物的侧向视图。
90.图53示出根据本公开的第七通用实施方案的连接椎骨的打印原位植入物的透视斜视图。
91.图54示出待由原位打印的可扩张融合器支撑和/或操纵的患者椎骨的侧向视图。
92.图55示出待由原位打印的可扩张融合器支撑的患者椎骨在操纵之后的侧向视图。
93.图56是第一原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
94.图57是图56的第一原位打印的可扩张融合器在盘空间中重定位的轴向视图。
95.图58是图57的第一原位打印的可扩张融合器及第二原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
96.图59是在于盘空间中重定位之后的图58的第一和第二原位打印的可扩张融合器及第三原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
97.图60是第一原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
98.图61是图60的第一原位打印的可扩张融合器和第二原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
99.图62是图61的第一和第二原位打印的可扩张融合器在盘空间中重定位的轴向视图。
100.图63是图62的第一和第二原位打印的可扩张融合器及第三原位打印的可扩张融合器在盘空间中重定位的轴向视图。
101.图64是第一柔性原位打印的可扩张融合器及第二和第三刚性原位打印的可扩张融合器的轴向视图。
102.图65是图64的第一柔性原位打印的可扩张融合器的第一部分通过对侧开口被移除的轴向视图。
103.图66是图64的第一柔性原位打印的可扩张融合器的第二部分通过对侧开口被移除的轴向视图。
104.图67是图64的第一柔性原位打印的可扩张融合器的第三部分通过对侧开口被移除的轴向视图。
105.图68是已经完全移除第一柔性原位打印的可扩张融合器、已经打印第三刚性原位打印的可扩张融合器并且已经在盘空间中重定位第一、第二和第三刚性原位打印的可扩张融合器之后的轴向视图。
106.图69是处于第一位置的一对相邻椎骨和两对原位打印的可扩张融合器的后视图。
107.图70是图69的实施方案在这对相邻椎骨和这两对原位打印的可扩张融合器移动到第二位置、从而打开盘空间之后的后视图。
108.图71是图70的实施方案在于盘空间的开口中形成另外的原位打印的可扩张融合器之后的后视图。
109.图72是图69的实施方案在这对相邻椎骨和这两对原位打印的可扩张融合器移动到第三位置、从而打开盘空间并调整相邻椎骨之间在冠状面中的倾斜角之后的后视图。
110.图73是图72的实施方案在于盘空间的开口中形成另外的原位打印的可扩张融合器之后的后视图。
具体实施方式
111.虽然本技术主要在脊柱植入物的上下文中描述，但所述技术并不限于与脊柱外科手术一起使用，甚至不限于用于医学规程。所述技术可用于制造其他行业(诸如例如建筑或汽车)的装置，无论是否称为植入物。
112.因此，本文提供的关于医学规程的描述可类推到其他行业。因此，描述应被理解为固有地包括此类其他类似实现方式的公开内容。本文对以常规完全预制脊柱植入物由于例如进入、装配或几何挑战而无法完成的方式在两个椎骨之间或邻近两个椎骨打印独特部件的描述因此包括用于至少部分地原位打印非医学植入物以克服类似进入、装配或几何挑战的类似方法的公开内容。所述技术可易于用于在连接任意数量椎骨的多级规程中连接多于两个椎骨(单级规程)。
113.作为从脊柱规程到其他医学规程和其他行业规程的公开内容的类似解释的另一示例，结合脊柱行业或医学行业实现方式描述的财政或劳力成本的消除涉及在可在其中使用本技术的任何其他行业中可实现的财政或劳力节约。
114.脊柱植入物通常用于将两个或更多个椎骨固定在一起。固定选定椎骨之间的相对位置缓解或免于诸如神经卡压或有问题椎间接触的影响。这种影响可源于创伤或椎间盘受损。虽然将椎骨融合在一起限制患者灵活性，但固定选定椎骨之间的相对位置促进所述影响的持续缓解。
115.使用本技术的益处包括定制特定于受试者-患者解剖结构的诸如脊椎植入物的植入物的能力。益处还包括制造具有其他方式制造不可能或受限的几何形状的患者特定植入物的能力。
116.来自根据本技术原位生长植入物的有利几何形状包括可在患者体内实现特定期望最终定位的那些几何形状。这些优点包括源自免于将完整预制植入物在患者体内操纵就位方面的挑战的优点。
117.优点包括允许或改进与进入、装配和零件放置(包括取向)相关的问题。关于例如进入，本技术在许多实现方式中允许在具有空隙挑战如而使得常规预制植入物的植入变得困难、受限或不可能的空间中打印植入物。装配优点包括实现邻近患者诸如在患者椎骨之间或邻近患者椎骨的高度准确定位和取向的能力。
118.来自本技术的益处还包括免于或减少各种成本因素中的任一种，诸如包装、装运、跟踪、存储以及取出和准备用于植入的成本。
119.本技术还可消除常规植入所涉及的一些或全部手动步骤，这取决于本公开所采用的实现方式。
120.如所提及的，来自本技术的益处还可包括适用于其他行业的那些益处中的任一种。这些益处可包括本文提及的用于脊柱或医学植入物的那些中的任一种，诸如生长定制装配植入物的能力，以及各种成本节约(免于分散装运、存储和跟踪)。
121.医学行业应用与其他行业应用之间的另一共同益处可包括进入，或将零件递送到原本将难以或不可能使零件获得的位置或取向的能力。
122.原位生长植入物的能力还提供生长植入物以具有多于一种材料的能力，所述材料在植入物的部分中选择和打印并且具有确定根据需要最适合在患者体内执行的几何形状。例如，原位生长或形成的植入物可具有不同的机械性质，诸如强度、延展性、硬度、柔韧性、抗冲击性和断裂韧性。此外，所公开的原位可扩张融合器可以是各向异性的，因为其材料性质可随取向而变化。在一些应用中，原位可扩张融合器可以是各向同性的，因为其材料性质可以是相同的而无论取向如何。
123.在一些实施方案中，生长、形成或添加的另外的材料是骨生长促进材料(bgm)。所述材料也可诸如在植入物仅部分地生长或形成时原位注入到植入物中，并且bgm可最佳沉积到期望植入物内位置。
124.本技术可与各种增材制造技术一起实现。所选方法将至少部分地原位、邻近患者组织(诸如一个或多个椎骨)执行。
125.在材料准备(例如，加热)并且在一些情况下材料沉积(例如，沉积的位置或时间)应注意患者组织所暴露的温度。
126.对于初始施加到原位视线必须处于较高温度的材料(诸如金属)应策略性地使用，或者应使用本公开的不同实现方式。在预期实施方案中，施加第一层或多层的较冷粉末或液化材料，之后将较热液化材料(诸如金属)层小心地施加在第一层之上并且因此不与患者接触。应考虑在这种情况下仍通过第一层传递给患者的热量的量。在一些实现方式中，在引入第二材料之前，第一材料应充分冷却或固化，并且在任何情况下都具有足够的绝缘性质。
127.在一些实施方案中，诸如粉末的材料由分配元件放置就位，然后诸如化学地或通过加热进行实质性更改。一些材料可通过化学处理有效地熔化。对于这些实施方式，应注意确保患者组织不暴露于非期望影响，包括不限于非期望热量水平。
128.可使用各种打印材料中的任一种，包括生物相容性材料，以及在患者体内实现期望活性的材料，诸如促进在原位生长或形成的植入物上、穿过其、围绕其或邻近其进行的骨生长的材料。
129.关于增材技术，通常可使用任何合适的打印方法。合适的打印技术允许植入物原位、至少部分地在患者体内生成，而不非期望地伤害患者。示例性增材技术通常包括立体光刻(sla)、数字光处理(dlp)、熔融沉积建模(fdm)、选择性激光烧结(sls)、选择性激光熔化(slm)、电子束熔化(ebm)、层压物体制造(lom)和粘结剂喷射(bj)。
130.现在描述示例性原位打印技术。在粉末技术中，通过邻近患者组织(例如，患者椎骨)以期望配置和位置放置粉末层，至少部分地在患者体内构建植入物。粉末可包括刚性热塑性塑料，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。此层可称为基底。
131.在施加基底之后，将催化剂施加到基底。示例性催化剂包括粘合剂(诸如医学级胶水、化学添加剂、固化材料)或能量(诸如热量、电子束、辐射)。
132.此打印层过程选择性地按位置和量重复，以邻近患者组织生长期望的植入物几何形状。
133.在另一技术中，使用了珠。分配部件(诸如喷嘴)在期望位置和量上引入珠或颗粒层。然后，同一喷嘴或另一分配器械施加催化剂(诸如粘合剂、固化添加剂或能量(例如，热量以熔化珠))，以转换珠的状态，诸如硬度、刚性、柔韧性和形状。
134.在预期实施方案中，喷嘴包括能量施加元件，诸如加热元件。
135.可使用具有相对低熔化温度的聚合物或其他材料，以避免伤害组织。
136.在一些固定端实施方案中，系统100(包括一个或多个分配部件110和任何其他期望的端部执行器，诸如所提及的热量施加器)被配置成使得所选端部执行器固定地附接(即，易于移除/可附接)到机器人支架。
137.分配部件110可通过多种术语提及，诸如喷嘴、分配器和施加器。
138.在其他模块化实施方案中，系统100(包括一个或多个分配部件110和任一个或多个其他期望端部执行器)可被配置成使得端部执行器可易于附接到机器人支架并且易于从其移除。支架和端部执行器具有用于选择性地彼此接合的配对特征，诸如配对螺纹、突片/狭槽、其他互锁特征等。所述特征为了简单起见考虑在附图中由附图标号111示意性地示出，其仍可以是允许分配部件110(和/或任何其他端部执行器)与臂或支架112之间的相对关节运动的接头。连接节点111和臂112可包括任何数量的节点和臂，但在本文中一个或多个节点和臂有时通过示例描述。
139.系统100的任何部件可在制造中组合成套件，或进行销售或分配。
140.为了在本文中简单地概括对各种两步打印实施方案的描述，首先放置在患者组织上的材料或颗粒在本文中有时称为衬底。而且施加在基底上的能量(例如，热量)、粘合剂、化学品、固化添加剂等在本文中有时通常称为催化剂。在预期实施方案中，使用单一打印材料，或使用多于一种基底材料和/或多于一种催化剂。
141.为了允许患者体内进行期望术后运动，或仅允许进行一个或多个期望运动，打印材料可包括非刚性材料。材料可以是例如粘性的，以形成运动保留或运动允许的植入物。
142.现在转向附图并且更具体地转向第一图，图1示意性地示出根据本技术的各种实施方案的外科增材制造系统100的喷嘴或分配部件110。
143.部件110以轴向视图示意性地示出为邻近第一患者椎骨120。椎骨包括具有围绕松质端板150的皮质边沿140的主体130。
144.分配部件110可采用任何合适的形状或形式。虽然分配部件110在附图中示意性地示出为大体锥形喷嘴，但各种实施方案中的部件具有其他形状，诸如截锥形、圆柱形、管状、棱形、针状以及非描述形状，诸如适应患者进入的人体工程学或定制形状的形状。部件110在各种部分中可以是刚性或柔性的或刚柔并存的。
145.分配部件110通过至少一个定位或控制臂112连接到系统100的上游部件。在各种实施方案中，在图1中示意性地示出的连接结构111连接分配部件110和控制臂112。连接结构110还可连接系统支架112的不同部件，如通过图10中的示例所示。
146.如下文结合图10进一步描述，控制臂112被致动为根据需要定位一个或多个分配部件110以用于将一个或多个材料原位沉积到患者体内的选定位置。系统移动在各种实施方案中由机器人控制。在预期实施方案中，任何或全部控制臂移动可诸如由外科医生手动地控制或辅助。
147.在预期实施方案中，系统100被配置来使得远程定位的外科医生能够控制系统100的方面。系统100可被配置来例如允许外科医生从远程位置控制诸如分配部件110的位置和取向以及材料分配速率的操作特性。为此，控制器1050的计算部件1060被配置来与致动控件通信。远程致动控件可包括(a)机械控件，诸如一个或多个控键、控制条等；(b)自动化控件，诸如用于(b)(i)将来自患者-手术室控制器1050的图像或其他数据呈现给外科医生并
且(b)(ii)将指示外科医生移动的数据从机械致动控件传递到系统控制器1050应用于相应地致动现场系统部件(例如，一个/多个泵1040、机器人1030)的计算机。
148.在各种实施方案中，任何或所有此类远程部件是系统100的一部分。
149.泵1040可通过各种术语中的任一种体积，所述术语诸如供给部件、材料供给部件、材料供应器、材料致动系统或子系统等。
150.控制臂112可包括单个臂或多个臂或子零件。控制臂112可采用任何合适的形状或形式。虽然控制臂112在附图中示意性地示出为大体圆柱形，但在各种实施方案中部件可具有任何合适的形状，并且在各种部分上可以是刚性、柔性或刚柔并济的。
151.分配部件110在各种实施方案中的尺寸、形状、材料等被构造为实现小心地递送打印材料，诸如粉末、颗粒或材料流或材料线，诸如凝胶或其他液体或部分或半液体材料。例如，在一些实现方式中，以一致层施加材料是期望的。
152.期望分配部件110被配置来将精确量的打印材料(例如，基底和催化剂)分配到患者体内的具体位置。
153.本技术的此类特征允许原位生长、原位打印或原位形成具有期望强度以及精确患者体内定位和几何形状的植入物。例如，适当的形状、构成和定位确保植入物将根据需要在患者体内起作用，并且不冲击患者体内的植入物非预期的区域。分配部件110可例如包括用于记录或感测部件110处的力的至少一个应变计或其他装置(未详细示出)。虽然此类感测装置未在附图中明确示出，但分配部件110通过其示出视为包括示出应变计被示出，因为其可大体或完全设计成无缝的，或以其他方式在部件110的表面之上和/或之下，以便不会不利地影响部件110移动，例如，以便不会在外科规程期间非期望地冲击患者组织或任何邻近外科器械。下文进一步所述的计算控制器1050可适于部分地基于此喷嘴应变计输出来控制喷嘴。
154.当喷嘴(应变计)碰撞到周围解剖结构时，在分配部件接近、定位移动或打印移动中，喷嘴可相应地移动，以限制或避免碰撞。在预期实施方案中，应变计对检测在接触之前不应接触的物体敏感。因此，可操纵喷嘴以避免接触。这可称为接近子系统、接近避免子系统等。在预期实施方案中，系统100包括在一定程度上基于应变计反馈调整喷嘴移动的电路或开关。在此情况下，计算控制器1050可基于应变计反馈进行较少或不进行校正。
155.在一个实施方案中，一个或多个应变计被配置并且使用来促进记录患者骨质量并相应地调整植入物。例如，如果应变计邻近分配部件110感测到弱的或相对较弱的骨材料，则系统100(例如，计算控制器1050)可诸如以较高体积或以特殊配置相应地施加材料以诸如通过覆盖较弱区域处、较弱区域中或邻近较弱区域更多表面积的配置来更佳地应对弱点。相反情况也成立。也就是说，当检测到强骨时，可使用更少材料或特殊配置，诸如使用更少材料，这可节省材料和时间，从而节省成本，并且具有较小侵入性。下文提及形成定制邻近患者组织条件的定制内部配置(诸如空隙或隧道)。
156.如所提及，分配部件110包括多个喷嘴或其他实现方式，诸如能量施加元件，以实现本技术的目标。
157.对于其中邻近患者组织施加多种材料的实现方式，分配部件110可包括(a)多个对应分配部件110的布置或(b)可通过其选择性地分配多种材料的单个分配部件110。下文结合图2至图3、图4至图5和图6至图9描述三种示例性多材料分配布置。虽然布置被描述为多
材料的，但如所提及，被描述为催化剂的布置可不是材料，诸如是能量，诸如热量、电子束或辐射。
158.在各种实施方案中，第一材料2201通过第一输送部件(诸如导管、通道、管道或管)递送到第一分配部件1101。而且第二材料2202通过第二输送部件递送到第二分配部件1102。输送部件2101、2102在图2至图10中示意性地指示。
159.各种导管、通道等在本文中诸如结合喷嘴或分配部件、系统臂等来描述。虽然这些各种元件在一些情况下分开描述，诸如喷嘴中的一个元件连接到邻近臂中的一个元件，但描述意图包括其中两个邻近元件可以是单个元件的实施方案，包括在权利要求中也是如此。当描述或要求保护两个连接通道或例如通道和输送部件时，可使用单个通道。
160.图2是具有至少两个分配部件1101、1102的第一示例性多材料分配布置200的轴向视图。分配部件1101、1102通过连接结构111连接。连接结构111可包括任何合适数量的连接点或节点1110、1111、1112。节点1110、1111、1112中的任一者可以是例如邻近结构(喷嘴和/臂)可围绕其相对于彼此移动的接头。
161.入口节点1110例如允许入口臂1120相对于第一递送臂1121和第二递送臂1122进行关节运动。或者，反之亦然—即，允许控制臂相对于入口臂进行关节运动。第一节点1112允许第一递送臂1121相对于第一分配部件1101进行关节运动，并且反之亦然。而且第二节点1112允许第二递送臂1122相对于第二分配部件1102进行关节运动，并且反之亦然。
162.位于分配部件110上游的部件可称为定位部件。图2的视图示出处于第一模式的多材料分配布置，其中定位部件(例如，臂1120、1121)被布置成使得第一分配元件1101定位成将第一打印材料230原位分配给患者，并且特别地在此示例中分配到或分配到并且邻近第一椎骨120的端板150。
163.第一分配部件1101通过至少一个输送部件2101接收第一原位植入物生长材料2201。
164.通过以用于准备分配和根据需要分配第一材料2201的任何合适的方式使控制臂(例如，臂1120、1121)和任何连接部件(例如，连接器1110、1111)来操纵分配部件1101。动作由图2中的示例性箭头指示。
165.对于一些实施方案，如所提及，第一材料2201可称为基底材料。材料可包括pmma或另一热塑性塑料，并且呈粉末形式，如所提及。在预期实施方案中，基底材料以诸如液体、半液体(例如，凝胶)、浆料或另一形式的各种其他形式中的任一种分配。
166.在预期实施方案中，仅第一材料2201应用于第一层，并且第二和后续层包括相同材料。
167.如所提及，在各种实施方案中，在施加第一层的第一材料2201之后，原位施加第二层的第二植入物打印或生长材料2202，如图3所示。
168.通过以用于准备分配和分配第二材料2202的任何合适的方式使控制臂(例如，臂1120、1122)和任何连接部件(例如，连接器1110、1112)来操纵分配部件1102。动作由图3中的示例性箭头指示。
169.在一些情况下，从使用第一分配部件转变到第二分配部件需要从患者体内移除第一分配部件以为插入第二部件腾出空间。在从第二分配部件转变到第一分配部件的那些情况也是如此。
170.在预期实施方案中，相关系统部件(尤其包括分配部件)被设定尺寸、设定形状并连接到其他系统部件(例如，支架112、一个/多个连接器111)，使得可在不将它们从患者体内完全移除或甚至根本不从患者体内移除分配部件的情况下实现转变。
171.在图3中，第二分配部件1102被示出为在分配第二材料2202。第二材料2202施加到第一材料2201或施加在其上。
172.第二分配部件1102通过至少一个输送部件2102接收第二原位植入物生长材料2202。
173.包括上游源和致动部件(例如，泵)的系统100选择性地推动或拉动第一材料2201和第二材料2202通过分配部件1101、1102，下文结合图10进一步描述选择性位于上游的部件。
174.如上所提及，第二材料2202可以是催化剂。示例性催化剂是粘合剂或胶水，但不限于这些。催化剂还可包括引起反应诸如第一材料2201的固化的能量、化学、添加剂或其他材料。喷嘴或其他器具可被配置来施加例如热量、电子、光子、激光、辐射等。
175.图4和图5示出用于提供基底2201和催化剂2202的第二示例性多材料分配布置400。所述布置包括分配部件1101、1102连接到的任何数量的连接结构，诸如所示的示例连接结构1110、1113。
176.如在其他实施方案中一样，可使用任何数量的具有任何大小、形状或材料(包括柔性和/或刚性)的连接结构。第一输送部件2101和第二输送部件2102将第一材料2201和第二材料2202递送到分配部件1101、1102。
177.包括上游源和致动部件(例如，泵、螺钉钻、螺钉、输送机等)的系统100选择性地推动或拉动第一材料2201和第二材料2202通过分配部件1101、1102。下文结合图10进一步描述上游部件。
178.图6至图9示出用于分配第一材料230和第二材料330的第三示例性多材料分配布置600。布置600包括单个分配部件1103所连接的任何数量的连接结构，诸如所示的示例性连接结构1110、1114。如在本文所述的其他实施方案中一样，可使用任何合适或期望数量的具有任何大小、形状或材料(包括柔性和/或刚性)的连接结构。
179.包括上游源和致动部件(例如，泵)的系统100选择性地推动或拉动第一材料2201和第二材料2202选择性地通过分配部件1103。下文结合图10进一步描述上游部件。
180.在预期实施方案中，系统部件中的任一者(诸如连接部件111、输送部件210或上游源1020或致动部件1030)包括流量控制部件(未详细示出)(诸如阀)，以调节将哪种材料馈送到或通过分配部件1103以及在一些情况下以什么量或速率馈送。
181.在各种实施方案中，第一材料2201或第二材料2202随时被推动通过输送部件210，从而迫使该材料通过和离开分配部件1103并进入患者体内。当材料(2101或2102)中的一者被推动通过分配部件1103时，此时驻留在分配部件1103中的足够量的另一种材料(2101或2102)被迫离开分配部件，直到所推动的材料(2101或2102)开始分配为止。
182.在预期实施方案(未详细示出)中，分配部件1103被配置成使得当系统100从第一材料分配模式改变到第二材料分配模式时，第二材料不需要置换太多或任何第一材料。在这种情况下，分配部件1103的导管、通道或管件延伸到分配部件1103的尖端或邻近所述尖端，从而在从部件1103分配之前使材料保持分离或基本分离。
183.在预期实施方案中，通过分配部件1103同时向患者递送多种材料，诸如基底/催化剂混合物。这两种材料可在各种位置中的任一个处合并，诸如(i)在填充一个/多个贮存器1020的设施处，(ii)在规程前的手术设施处—在室外、在后工作台处或在外科手术室中，(iii)在系统基座1010中的贮存器(1020等)中，(iv)在贮存器10201、10202下游，诸如(iv)(a)在基座1010内或在基座1010附近和外部，(iv)(b)在支架112中的任何一者中，诸如在基座1010或分配部件110中、在它们处或邻近它们，(iv)(c)在喷嘴的任何零件中或(iv)(d)分配时的位置(例如，分离地从喷嘴分配材料之后在喷嘴尖端处或在尖端外部)。贮存器可用诸如储存器、供应器或源的各种术语来提及。
184.在另一预期实施方案中，仅一种合适植入物形成材料从分配部件110递送。在此实施方案中，例如，不存在基底和催化剂的分开施加。
185.图6至图9还示出示例性操作。图6示出正在分配第一材料2201。
186.图7示出第一材料2201随着第二材料2202开始被推动通过分配部件1103而继续从分配部件1103分配。此时，引起或推动第二材料2202的致动由此作用于仍然定位在分配部件1103中的第一材料2201。此时的第一材料因第二材料2202被推动通过分配部件1103的力而被迫离开分配元件1103。分配部件1103的示例性移动同样由箭头指示。
187.在图8中，第二材料2202已被推动到分配元件1103的远侧端部或尖端，使得现在可从分配元件1103分配第二材料2202。分配部件1103的示例性移动同样由箭头指示。
188.在图9中，第二材料2202现在正从分配部件1103分配。
189.现在结合图10进一步描述系统100的部件。
190.附图提供定位在手术室中以用于患者1000的增材制造系统100的透视图。
191.分配部件110从控制臂或支架112和连接部件或节点111延伸。控制臂112、连接部件111和分配部件110可以各种方式中的任一种、包括本文诸如结合图1至图9所述的方式中的任一种来配置(编号、设定大小、材料等)。
192.臂112的结构可包括例如一个或多个刚性部分1125和一个或多个柔性部分1126。柔性和刚性位置可沿着支架112定位在任何位置。虽然设想到在更接近一个/多个端部执行器(110等)的地方更大的灵活性将是有用的，但柔性部分可位于那里、一个/多个其他位置或两者。
193.任何支架部分可通过示意性示出的接头111连接到相邻系统零件，诸如其他臂或分配部件110(如图10所示)或系统基座1010。
194.基座1010包括至少一个贮存器1020，用于容纳增材打印材料120。在各种实施方案中，贮存器1020无论是否在基座1010中都定位成邻近或靠近端部执行器。
195.臂112包括或连接到用于根据需要操纵分配部件110以用于原位形成本技术的增材植入物的部件。
196.一个/多个控制臂112、一个/多个连接部件111和一个/多个分配部件110被致动到期望位置，以用于准备分配并将植入物生长材料原位分配到邻近患者1000的组织的选定区域。在各种实施方案中，系统移动由合适的机器人控制。
197.机器人可包括由附图标号1030示意性地指示的任何合适的致动和控制部件。
198.在各种实施方案中，基座1010包括机器人部件中的一些或全部，包括控制和致动子系统(未详细示出)。
199.机器人设备1030包括臂112、连接到臂112或者是臂112的一部分，用于诸如根据预建立的手术计划实现期望臂移动。所述计划可基于来自具有分配部件110的或患者外部的传感器的感测数据实时调整。例如，感测数据可指示患者组织以计划未预料到的方式成形或正在成形或定位。而且下文进一步描述的系统控制器可被配置(例如，编码)成因此在具有或不具有外科医生或外科工作人员干预的情况下对计划进行必要调整。
200.机器人设备1030可包括或连接到由附图标号1040示意性地指示的一个或多个泵。泵1040被配置和定位成选择性地从贮存器10201、10202推动打印材料2201、2202。
201.在预期实施方案中，一个/多个泵1040或另外的泵定位在基座1010的上游，诸如在机器人支架112中或在分配部件110中或在分配部件110处或其附近。如果除了一个或多个下游泵之外还提供一个/多个上游泵，则一个/多个上游泵可称为增压泵、放大泵等。
202.机器人设备1030包括或连接到在图10中由附图标号1050示意性地指示的控制部件，诸如计算设备。
203.控制器1050与机器人装置1030和泵1040之间的数据通信连接可以是无线的或有线的，并且由标号1080指示。
204.附图标号1060指示控制器1050的部件。这些部件可包括任何合适的自动化部件、计算部件或控制部件。示例性部件包括：(i)通信总线，(i)存储器部件，所述存储器部件存储计算机可读数据、或指令、这种原位形成计划(可以是或包括计算机辅助设计(cad)数据)，和(iii)处理器，所述处理器用于接收并执行所存储数据以控制和/或接收来自系统部件(诸如泵1040和机器人设备1030)的数据。
205.在各种实现方式中，控制器1050控制和/或接收来自一件或多件扫描设备的数据，在一些实施方案中，所述扫描设备中的任一个被视为系统的一部分。
206.控制器1050的计算部件1060的存储器部件可由诸如计算机可读介质、计算机可读子系统、存储器、存储设备或存储部件的多种术语中的任一种来指代，并且在各种实施方案中是非暂时性的。存储器部件可包括任何格式或部件，诸如随机存取存储器(ram)和只读存储器(rom)。
207.控制器1050还可包括或被配置用于易于连接到至少一个接口以用于进和/或出控制器1050的通信。接口由附图标号1070示意性地指示。接口1070可包括任何可用接口设备，诸如视觉或音频输入/输出设备、键盘等。视觉输入和/或输出设备可包括触敏显示器，诸如显示患者1000的一部分脊柱的图像的显示屏，所述图像是自诸如来自感测设备1093的感测数据呈现的。在各种实施方案中，感测设备是系统100的一部分或连接到系统100。视觉部件可包括可穿戴视觉部件，诸如一个或多个ar或vr部件，诸如至少一个头盔、护目镜或眼镜等，并且视为在附图中由i/o设备1070的所示指示示出。感测设备无论是ar/br部件的一部分还是所示远程传感器1093都可感测外科医生移动。系统还可包括一个或多个相机或视觉感测装置，诸如分配部件上相机、机器臂上相机或一个/多个其他选择性定位的相机。可视化设备和这种视觉感测设备可连接到控制器1050，使得(i)向外科医生提供相关视觉，并且(ii)通过机器人将外科医生移动(例如，手移动)转换成分配部件110的移动或其他功能。在预期实施方案中，控制器1050在这些功能中的任一个中作用有限或没有作用—例如，可穿戴视觉部件可无线连接到一个/多个源视觉传感器。作为一个示例，除了分配部件移动、外科医生将手指向一起移动或挤压诸如从而握成拳头之外，外科医生可以此方式产生影响的
其他控制可在挤压的程度上影响分配打印材料220的量和/或速率。
208.控制器1050通过有线或无线方式与各种设备通信地连接，所有这些由附图标号1080示意性地指示。示例性设备包括受控部件，诸如一个/多个泵1040、机器人部件1030和与控制器1050通信的任何其他设备，诸如扫描或成像机1092。成像机1092可包括单独的计算系统，如图10的视图左侧所示。
209.在预期实施方案中，任何或所有致动、包括用于材料泵送(1020)、或支架112或分配部件110定位的那些致动都可由外科工作人员手动地实现或辅助。
210.对于手动操纵分配部件110的实施方案中的一些，预期系统100可包括致动器，诸如触发器、或按钮、或分配部件110或臂112的可压下部分。图10中由附图标号1085示意性地指示的致动器还可包括或连接到阀或可根据需要影响材料流动的其他结构。
211.术语供给部件通常可用于影响打印材料或能量到一个/多个分配部件1050和原位位置的供给的任何系统部件，诸如泵1040、引起材料流动的致动器1085、影响流动的可控阀或其他合适的供给元件或设备。
212.在各种实施方案中，控制器1050可被配置来控制泵1040。无论泵1040位于何处(例如，在基座中或在基座下游)并且无论分配部件110是由机器人控制还是由外科医生手动控制，控制器部件1050的软件(自动化部件1060的一部分)都可被配置来基于各种因素中的任一种致动泵送，即，例如控制打印材料进给定时和/或速率。
213.示例性因素包括(a)规程所处的预建立的计划的阶段、时期或时间，所述计划可在系统控制器1050的软件中编程，这种编程包括计算机辅助设计(cad)文件，(b)分配部件110的位置或取向，和(c)分配部件110的移动。
214.关于后一因素(c)，为了例如更一致、更均匀地沉积，可有利的是：在分配部件110移动比较缓慢(通过机器人或手动地)时每次分配较少打印材料(较低速率供给)或较少材料(速率)，并且在分配部件110移动比较快速时分配较多材料(较高速率供给)。
215.对于材料进给速率是基于喷嘴移动或位置的实施方案，系统100可包括向控制器1050提供喷嘴位置或运动指示数据的位置或运动感测部件。来自臂中的的传感器、连接到臂的传感器或房间感测导航部件(参见例如部件1094)中的远程传感器(参见例如传感器1093)的数据还可指示臂112位置或取向。下文进一步描述远程特征1093、1094。
216.为了附图的简单起见，位于支架或分配部件110中或与其连接的感测部件也可被视为由附图标号1085示意性地指示。
217.控制器1050(并且更特别地控制器部件1060的存储器)可存储广泛多种数据。示例性数据包括程序、患者身份或解剖数据、原位打印计划、机器学习或人工智能代码或实际外科规程信息，诸如所执行的步骤、步骤的结果、患者的被感测特征或打印过程等。任何数据(诸如手术计划)都可以是部分或完全由外科医生创建的。
218.在各种实施方案中，系统100被配置成使得数据可由用户或另一控制器或计算系统经由控制器接口1070或通信连接1080访问或生成。数据可通过任何合适的硬件或方法从控制器1050传输或传输到控制器1050，诸如通过有线、蓝牙、wi-fi、便携式驱动器、电子邮件或任何可用通信技术。
219.在一些实施方案中，控制器1050通过控制器部件1060控制患者定位设备，诸如手术台控制系统1090。控制器1050通过有线或无线方式连接到手术台控制系统1090，这些都
由附图标号1091示意性地指示。
220.在预期实施方案中，在手术期间、在原位打印的第一阶段之后调整手术台控制系统1090至少一次，以改进原位打印的随后阶段的定位、间距、动力学等。
221.在各种实施方案中，患者1000可相对于水平面成一定角度地定位，诸如通过手术台控制系统1090展开手术台。这样做可具有以下益处：使得能够以有利方式定位或定向患者组织(例如，椎体端板150)的同时在所述组织上进行打印。示例性有利方式可包括例如以下方式：(a)更好地允许分配部件110装配到患者体内或在患者体内移动，(b)控制、驾驭或利用材料特性，诸如以在沉积在成角度表面上时迁移或传开(例如，一些粉末或液体基底，在施加催化剂之前)，以及(c)避免或驾驭重力。
222.如上所提及，在预期实施方案中，控制部件1050控制和/或接收来自感测设备的信息以促进原位植入物打印。示例性感测设备包括扫描或成像机1092。扫描机1092被定位来在准备原位打印(isp)规程时和/或在isp规程期间获得患者的图像。
223.规程前扫描可包括配准过程和手术计划或者是它们的一部分。配准、手术计划以及配准和计划存储可由控制器1050和/或其他计算装置执行。
224.手术计划可以是部分或完全由外科医生创建的。
225.扫描数据可由控制器1050用于识别和记录期望患者手术位置，包括患者解剖结构(包括受伤或受损区域)的位置。可在规程前(通常在规程前一天)一次或多次地进行重复扫描，并且再次为手术做准备、休息，从而确保患者是根据需要定位的。如上所提及，配准可包括患者针对手术计划在多个位置中的配准数据。
226.如所提及的，系统100可包括导航感测系统1093或与其一起使用。导航感测系统1093感测附连到导航仪器1095的目标1094，诸如被导航导件、手术钻或接接骨螺钉旋凿。
227.在各种实施方案中，导航部件1093、1094、1095中的任一者都是系统100的一部分。
228.导航设备1095可针对其目的由外科医生1096和/或由控制器部件1050和机器人1030基于从导航感测系统1093接收的数据来操纵。关于机器人控制，导航仪器1095可以是例如系统100的连接到支架112的端部执行器。导航数据由控制器1050或外科医生用于根据执行外科操纵的需要精确地定位导航设备1095。
229.所促进操纵可包括定位分配部件110以用于打印。为此，分配部件110或远侧支架112可包括例如导航目标1094。
230.无论是否进行导航，机器人设备除打印功能之外还用于手术功能的实施方案都可包括任何相关外科规程。对于例如脊柱手术，系统100可包括或连接到用于牵张或校正的仪器。对于牵张，机器人设备或外科医生将根据需要或视需要施加适当的力来操纵椎体，以便设定椎间空间大小和形状(参考例如图36中由3610指示的空间)或根据需要以其他方式定向脊柱的一个或多个椎骨。使用机器人的牵张可专门用于进入盘空间，或用于在植入物打印之后进行校正。机器人可例如移动椎体，使得所打印植入物(例如，融合器)最初不接触两个相邻端板中的一者或两者，然后移动一个/多个椎体以接触融合器。作为另一示例，植入物可被打印成具有突出部，诸如尖刺，使得使一个或多个相邻椎体移动以接触植入物会将突出部驱动到一个/多个椎体中，从而促进植入物固定在适当位置。下文进一步描述此类
‘
正’特征(对比
‘
负’特征，如孔、通道等)。
231.在各种实施方案中，外科医生或机器人1030在植入物形成之后移动或以其他方式
调整植入物。
232.现在将进一步描述一些示例性规程。
233.图11是图1的轴向视图，其中增材制造系统100的分配部件110朝向患者1000的邻近患者椎体130的期望或预计划的原位打印位置移动。在各种实施方案中，由箭头1100示意性地示出的分配部件移动由控制器1050和机器人设备1030控制。
234.通过向植入物中或在植入物上制备打印特征和/或以合适方式制备组织，诸如通过粗糙化或开槽，可增强通过原位打印患者形状植入物实现的所生长或所形成的植入物与患者组织120、122之间的稳健固定。
235.促进植入物与组织粘附和/或连接的植入物特征可包括表面粗糙化、表面成形(例如，齿状物、凹槽、通道)和表面涂覆、或穿透患者组织(诸如骨表面，例如椎体)的物理特征或用于附接打印后装置的特征(诸如用于插入螺钉的孔眼)。表面特征无论粗糙度还是光滑度水平和/或其他特征都可被配置成促进或控制在植入物上、在植入物处或其附近的骨生长，或保护相邻解剖结构。通常，较粗糙表面促进骨生长，而较光滑表面限制对相邻解剖结构的影响。
236.此实施方案或本文中任何实施方案的植入物还可被形成为具有促进强度、重量和骨生长中的任一者的几何形状。关于后者，植入物可被形成为具有例如部分或完全穿过植入物以促进向植入物中或穿过植入物的骨生长的至少一个孔、凹陷部或空洞。
237.图12示出根据本技术的第一通用实施方案的移动到患者1000的示例性原位位置的分配部件110。移动由箭头400指示。
238.实施方案称为通用的是因为它们与使用哪种特定分配部件布置(诸如图2至图9的布置200、400、600)无关。
239.图13示出分配部件110通过将第一行第一基底材料2201分配到患者1000的原位位置来开始原位形成第一椎间体植入物。
240.如上所述，分配部件110可包括本文所示和所述的那些中的任一者。施加第一材料2201的分配器110可以是例如通过布置200、400、600描述的第一材料分配喷嘴1101、1103中的任一者。
241.图14示出分配部件110继续将基底材料1101分配到患者1000的原位位置。
242.图15示出分配部件110完成将基底材料2201分配到患者1000的原位位置处。
243.图16示出分配部件110在患者1000的原位位置处的第一行基底材料2201之上分配催化剂2202。如以上所提及，催化剂可包括各种施加中的任一种，诸如粘合剂、固化材料或能量(诸如热量、电子束或辐射)。
244.这里同样地，分配部件110可包括本文所示和所述的那些中的任一者。在图16的视图中，施加第二材料2202的分配器110可以是例如通过布置200、400、600描述的第二材料分配喷嘴1102、1103中的任一者。
245.图17示出分配部件110在患者1000的原位位置处的第一行基底2201之上完成第一行催化剂2202。
246.图18示出分配部件110将随后行基底材料2201分配到患者的原位位置。
247.图19示出分配部件110完成将随后行基底2201分配在患者1000的原位位置处。
248.图20示出分配部件110在原位位置处的随后行基底材料2201之上分配催化剂2202。
249.图21示出增材原位植入物的示例性完成的第一层2100。
250.在各种实施方案中，打印不必是严格地逐层的。例如，可开始第一层，然后是第二层，然后是第三层，然后添加到第一层或第二层，之后开始第四层。
251.在各种实施方案中，部件可在其形成之后由系统100(例如，分配部件110或另一端部执行器)或外科医生移动，以装配或更好地装配在期望患者体内位置中。
252.图22示出分配部件110在患者1000的原位位置处的第一行完成层2100之上开始随后行基底材料2201。
253.所述过程逐层或逐部分继续，以完成原位打印的脊柱植入物。特定种类的植入物可称为原位生长或形成的椎间体或融合器
254.图23是邻近第一患者椎骨120和第二相邻椎骨122形成的第一原位生长或形成的植入物2300的侧向视图。
255.植入物2300原位生长或形成为从前端2310延伸到后端2320并且从下端或基座2330延伸到上端或顶部2340。植入物2300可原位打印成具有任何期望配置(例如，尺寸、几何形状)，以在规程期间和规程之后完成所需身体上调整或组织位置维护。在所示示例中，原位生长或形成的植入物2300被创建成具有大体从最大前高度10渐缩到最小后高度12的高度。
256.在各种实施方案中，高度沿另一方向(从最大后端向下)渐缩，如图23所示，不一致地渐缩(例如，在一个或多个部分中而不是跨越整体渐缩，并且可能不是直接在相同方向上渐缩)，或者不渐缩。反向渐缩(从最大路端向下)可以是有用的，例如，当患者解剖结构或外科策略需要较大后部分时，如图36的情况中所需所示。下文进一描述图36。
257.在本实施方案中，并且对于所提供实施方案中的任一者，原位生长或形成的植入物2300的几何形状可具有益于促进植入物上、穿过植入物、围绕植入物或邻近植入物的骨生长的任何特征。在预期实施方案中，材料可包括或涂覆有任何有益材料。示例性材料包括药用材料、抗生素材料和细菌或病毒耐性或抗性材料。材料可如上所论述由分配部件110引入，或由另一喷组或分配部件引入。
258.植入物2300几何形状可被设定形状以避免存在任何剩余骨结构，诸如局部截骨规程中可能发生的。在预期实施方案中，打印材料包括被配置来影响患者组织的材料。
259.植入物2300几何形状可包括促进手术的特征，诸如可用作钻导件或用于解剖固持的那些特征。作为后者(解剖固持)的示例，植入物2300可被设定形状来(a)阻止或移动患者1000的硬脑膜，(b)屏蔽离开神经根，或(c)阻止任何血管在手术中受伤。(硬脑膜、根和血管未详细示出)。促进特征可以是暂时的，在它们达到其目的后可移除的，这可在打印步骤结束之前或规程结束之前的任何时间进行。
260.在各种实施方案中，系统控制器1050控制其他系统100部件以形成具有与患者解剖结构对应的几何形状的植入物。控制器1050可通过例如控制机器人1030和泵1040在正在形成的植入物中形成植入物凹坑或凹陷部来做到这一点。例如，此类特征可与实际患者解剖结构对齐或偏离。这可帮助避免或限制非期望植入物/解剖结构接触。作为另一潜在益处，将植入物打印成具有此类解剖学相关的或解剖学定制的特征可允许形成植入物的优选壁厚或其他尺寸设定，同时仍然允许植入物装配在患者1000体内的期望位置中。
261.图24是示出根据第二通用实施方案的在患者1000的椎骨120、122附近的另一原位
位置的分配部件110的透视图。患者的介于第一椎骨120与另一个下椎骨2430之间的天然椎间盘由附图标号2430指示。
262.第二通用实施方案可包括以上结合图11至图23所描述的第一通用实施方案下的步骤，或者在所述步骤的执行、进行之后实现。分配部件110可从前入路和/或后入路打印椎间体2300。从完成从后入路进行分配的步骤开始，部件110可移动到前入路以例如开始或继续打印板部件2500(图25至图28)。
263.在预期实施方案中，患者椎骨120、122之间的椎间体并非原位打印的或并非完全原位打印的(参见例如以下结合图41至图44所描述的实施方案)。椎间体可以是例如在制造设施处预制造的。
264.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物2300是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在主要示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
265.此实施方案或本文的任何实施方案的植入物2300还可包括用于促进打印材料与组织粘附和/或连接和/或强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗糙化、表面成形(例如，齿状物)和表面涂覆、或穿透患者组织(诸如骨表面，例如椎体)的物理特征或用于附接打印后装置的特征(诸如用于插入螺钉的眼孔)。
266.图24示出处于适当位置的植入物，诸如图23的原位生长或形成的椎间体。图还示出附连到患者1000的上椎骨122和前椎骨120的相应前面的锚定部件2410、2420。示例性锚定部件或锚定件是接骨螺钉。在一些实施方案中，锚定件包括在脊柱手术中常规使用的任何类型的接骨螺钉。在预期实施方案中，锚定件2410、2420被定制成有利于植入物生长或植入物质量(例如，形状、强度)。
267.在各种实施方案中，锚定件2410、2420被打印在适当位置。所述技术包括：在椎骨122、120的前面中预形成孔；以及在所述孔中且从所述孔生长锚定件。
268.在一个实施方案中，锚定件诸如通过使用驱动器仪器来机械驱动或推动(即，与打印相比，通过力、扭转等)到骨中。锚定件可以是例如金属螺钉。锚定件可由系统部件(未详细示出)驱动或推动，所述系统部件诸如连接到机器人支架的端部的锚定件驱动器，或者在模块化实施方案中，诸如选择性地替代分配部件的驱动器端部执行器，在这种情况下它是可容易移除的端部执行器。
269.预期用于此目的的镗孔设备(未详细示出)可以是系统100的部分。一个或多个镗孔端部执行器可附接到机器人支架，诸如图2至图9的视图中的具有喷嘴的附加执行器。或者镗孔端部执行器可选择性地连接到支架，如在一些实施方案中分配部件能够的那样，如上所述。镗孔设备可以是以上所提及的套件的部分。出于例示的目的，镗孔设备(无论是否是模块化的)被视为由图24的端部执行器110例示。
270.图25示出根据本技术的第二通用实施方案的呈椎间板形式的第二附加的增材植入物在连接到第一增材原位植入物的第二原位位置处和患者的第二椎骨处的原位形成的开始。虽然图25被引用为形成的开始，但是取决于实施方式，实际开始可能更早。如果椎间体2310被首先打印，则打印可被视为开始，或如果第一原位打印涉及生长骨锚定件2410、2420，则打印可被视为开始。
271.附加的原位打印的植入物形成由标号2500指示。另外椎间体部分可由多种术语
(诸如板、表面部分或表面连接器)中的任一种指代。
272.在预期实施方案中，预形成或预存在的植入物2300包括位于附加的原位打印的植入物2300形成或连接到的接口2510处的一个或多个连接特征。连接接口2510由图25中的引线示意性地指示为位于形成在附加的原位打印的植入物2500与预植入的椎间体2300之间的拐角处。然而，连接接口2510可位于附加的原位打印的植入物2500被形成为与预植入的椎间体2300接触的任何一个或多个位置处。示例性接口特征位置包括例如椎间体2300的面2310、椎间体的前顶部边缘以及椎间体的前底部表面。
273.在各种实施方案中，椎间体/板组合在相同外科规程中构建，或所述组合可通过在第一规程中打印两者中的一者并且在第二手术(诸如在与第一规程不同的日子、月份或年份)中结合第一者打印另一者来产生。
274.首先构建的植入物(例如，椎间体2300)可用作用于产生密切地连接到第一组织和第二组织(例如，骨)的第二者(例如，板2500)的引导件，无论这两者是在相同还是不同手术中构建。
275.接口特征2310可包括突出部、粗化、压痕、凹槽、挂钩、上悬或下垂元件等或其他中的任一者以有利于椎间体2300与结合椎间体2300形成的附加的原位打印的植入物2500之间的鲁棒连接。
276.并且如在本文所述的其他实施方案中，可通过根据需要制备组织(诸如通过粗化或开槽)来增强椎间体部分与患者组织120、122之间以及板部分与患者组织之间的鲁棒附连，从原位打印、针对患者解剖结构进行定制以及直接到患者解剖结构。
277.图26示出继续形成第二增材原位植入物2500，包括围绕第一骨锚定件2410并且与所述第一骨锚定件2410接触地形成第二植入物。原位打印可包括本文所述的技术中的任一种技术，包括仅用一种材料打印或用两种材料打印。
278.在其中骨锚定件2410被打印的所提及的实施方案中的一个实施方案中，可在此步骤中、在相邻附加的原位打印的植入物2500的主体的打印之前或与所述打印一起打印锚定件2410。同理结合也在图26中示出并且以下结合图28进一步描述的第二骨锚定件2420是可能的。
279.图27示出根据本技术的第二通用实施方案的继续在患者100的第二椎骨122处形成第二增材原位植入物2500。
280.图28示出根据本技术的第二通用实施方案的完成在患者100的第一椎骨120处形成第二增材原位植入物2500的步骤，包括紧密地围绕附连到第一椎骨的第二骨锚定件2420形成第二植入物。
281.在各种实施方案中，系统100将附加的原位打印的植入物2500移动并打印成具有任何期望的尺寸—例如，厚度、高度、宽度和形状。
282.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物2500是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在此示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
283.此实施方案或本文的任何实施方案的植入物2500还可包括用于促进打印材料与组织粘连和/或连接和/或强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆。接口特征可包括例如位于板上的用于接收骨锚定件(例如，
螺钉)(如果未预锚定)的孔眼。
284.图29至图33示出用于通过原位打印形成椎间体植入物的另一种技术。植入物还可被形成为包括板部分，如图33所示。
285.从图29开始，提供根据本公开的第三通用实施方案的定位在与患者1000的椎骨120、122相邻的示例性起始位置处的增材制造系统100的分配部件1010的侧视图。
286.图30示出根据本公开的第三通用实施方案的开始在患者椎骨120、122之间分配基底材料2201的分配部件110。
287.图31示出根据第三通用实施方案的重定位到起始位置(图29)或与第三位置相邻以开始在患者椎骨120、122之间分配第二催化剂材料2202的分配部件110。
288.图32示出向患者椎骨120、122之间的基底材料2201、在所述基底材料2201之上或之处分配催化剂材料2202的分配部件110。
289.图33是根据第三通用实施方案的完成用于形成原位打印的植入物3300的材料打印的分配部件的侧视图。
290.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物3300是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在此示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
291.图34是根据第三通用实施方案的分配部件110的侧视图，所述分配部件110继续与先前原位生长或形成的椎间体3300相邻地并且与患者1000的椎骨120、122相邻并接触地分配基底2201和催化剂2202，以形成连接到椎间体部分3300的面部板部分3400，由此原位打印组合的椎间体/板植入物3410。
292.虽然使用了术语“面部”，但术语并非对于所有实施方案都是限制性的。另外椎间体部分在椎间体空间外部并且结合至少两个椎骨的外表面形成。另外椎间体部分可由多种术语(诸如板、表面部分或表面连接器)中的任一种指代。
293.板部分可由多种术语(诸如板、表面部分或表面连接器)中的任一种指代。
294.如在本文所述的其他实施方案中，可通过根据需要制备组织(诸如通过粗化或开槽)来增强椎间体部分3300与患者组织120、122之间以及板部分与患者组织之间的鲁棒附连，从原位打印、针对患者解剖结构进行定制以及直接到患者解剖结构。
295.而且，同样如本文结合其他实施方案所描述，两个连接植入物3300、3400或植入物3410的部分3300、3400中的任一者或两者可被形成为包括接口特征2310，诸如突出部、粗化、压痕、凹槽、挂钩、上悬或下垂元件等或其他以有利于它们之间的鲁棒连接。
296.此实施方案或本文的任何实施方案的植入物3400还可包括用于促进打印材料与组织粘连和/或强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆，或穿透患者组织的物理特征诸如骨表面(例如，椎体)，或用于附接打印后装置的特征(诸如用于插入螺钉的眼孔)。
297.图35是由系统100的机器人1030和支架112定位成用于分配的分配部件110的侧视图。根据本技术的第四通用实施方案，系统100借助于分配部件110将打印材料(例如，基底和催化剂)沉积到椎骨120、122的面3510、3520或所述面3510、3520之间，从而原位形成将椎骨固定在一起的板植入物3500。
298.实施方案可包括板植入物3500生长或形成到的骨锚定件(图35未示出)的预植入
或原位打印。以上与图26的实施方案一起描述了锚定件预植入和打印。
299.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物3500是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在此示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
300.而且如所描述的其他实施方案中，可通过根据需要制备组织(诸如通过粗化或开槽)来增强原位生长或形成的板3500与患者组织之间的鲁棒附连，从原位打印、针对患者解剖结构进行定制以及直接到患者解剖结构。
301.而且此实施方案或本文的任何实施方案的植入物3500还可包括用于促进打印材料与组织粘连和/或连接并且强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆。
302.一些实施方案解决与具有挑战性的患者组织间隔相关的问题。有时到患者100的目标植入物区域的进入开口太小而无法穿过其装配预制成的植入物。以上所描述的本公开的各种技术可用于补救这些情形。作为其他示例性解决方案，图37至图40示出进行补救的一种方式，并且图41至图44示出另一种方式。
303.作为此类装配挑战的示例，图36示出患者椎骨120、122的侧视图，所述患者椎骨120、122间隔开成使得无法轻易将针对特定椎间体空间3610设定大小的预打印或以其他方式预制成的椎间植入物3600传递到空间中的位置。患者1000的位于开口3620处的前椎间体间距11小于植入物3600的进入高度13。
304.作为图36的上下文所呈现的挑战的所提及解决方案中的第一种解决方案，图37示出根据本技术的第五通用实施方案的开始原位形成第五椎间植入物3700。
305.分配部件110被设定尺寸、设定形状并且操纵以容易地适应穿过图36的前开口3620，并且延伸到组织间空间3610中并且到达椎骨120、122之间的后区域3710。
306.图38示出继续原位形成第五椎间植入物3700(以举例的方式后至前)。
307.图39示出完成以用于形成第五椎间植入物3700的最终原位步骤。
308.图40示出根据第五通用实施方案的在患者1000中完成的原位生长或形成的椎间体3700。
309.如在本文所述的其他实施方案中，可通过根据需要制备组织(诸如通过粗化或开槽)来增强椎间体部分与患者组织120、122之间以及原位生长或形成的植入物3700与患者组织120、122之间的鲁棒固定，从原位打印、针对患者解剖结构进行定制以及直接到患者解剖结构。
310.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物3700是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在此示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
311.此实施方案或本文的任何实施方案的植入物3700还可包括用于促进打印材料与锚定件粘附和/或连接并且强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆，或穿透患者组织的物理特征诸如骨表面(例如，椎体)，或用于附接打印后装置的特征(诸如用于插入螺钉的眼孔)。
312.作为对由图36指示的适应挑战的另一种解决方案，图41示出根据第六通用实施方案的开始在患者1000的椎骨120、122之间原位形成多部件椎间植入物的第一零件4100。
313.图42示出根据第六通用实施方案的开始增材形成多部件椎间植入物的第二零件4200。所述形成在表格4210诸如手术室中的准备表格上示意性地示出。
314.在预期实施方案中，其上生长或形成第二零件的表面包括患者组织表面，诸如椎骨或其他骨的外部。
315.在预期实施方案中，第二零件4200至少部分地生长或形成在第一部分4100上。这两者之间的连接可以不同方式是轻微的，以允许在第二零件完成之后零件之间的轻易相对移动(诸如以实现最终组合的植入物形状，诸如图44所示)。轻微连接可来自在第一零件4100上仅打印一个或多个小件(诸如突片)并且在小件上打印第二零件。
316.第二零件4200接着可容易在后方向上推送，从而破坏小件，接着达到最终植入物形状。轻微连接的另一示例可来自诸如在第一零件的顶层已固化或凝固足以使打印在其上的第二零件相对于第一零件容易地移动、由此再次允许随后相对移动的量之后第二零件被打印在第一零件上的方式。
317.第二零件在各种实施方案中由系统100实时地生长或形成，如图所示，或是预制造的部件(无论是否打印)。在各种实施方案中，第二零件4200被制成为具有对应于第一零件4100和患者解剖结构(即椎骨120、122)的尺寸和形状的尺寸和形状。同样地，第一零件4100被制成为具有对应于第二零件4200以及患者解剖结构的尺寸和形状的尺寸和形状。
318.图43示出定位用于在组织开口3620附近用于插入的椎间植入物的第六实施方案的第二零件4200。
319.图44示出第二部件4200已被推动到图44所示与第一零件4100相邻的最终位置。所述移动可使第二部件4200楔入第一零件4100与第二椎骨122之间，这可能将一个或两个椎骨远离彼此轻微地推送。推动致使第二零件4200根据需要与第一零件一起基本上填充患者1000的组织间空间3610。根据第六通用实施方案，这原位形成多部件椎间植入物(至少部分地原位生长或形成)。
320.在预期实施方案中，系统100施加或用于施加力以将第二零件4200移动到适当位置。分配部件110可用于例如通过激励外科医生或由系统控制器1050控制的机器人1030来施加力。
321.零件4100、4200之间的间距可具有任何期望的大小或尺寸，或零件可被形成和连接成使得它们之间没有或基本上没有空间。间距在一些情况下可能是期望的，诸如以便在患者在规程之后进展和治愈(例如，椎间融合)时允许零件4100、4200之间的相对移动。
322.零件4100、4200中的一者或两者可具有由参考标号4410示意性地(通过位置)指示的接口特征。接口特征4410可包括突出部、粗化、压痕、凹槽、挂钩、上悬或下垂元件等或其他中的任一者以有利于零件4100、4400之间的鲁棒连接。
323.作为另一示例，零件4100、4200可包括有利于两者的准确相对定位的匹配特征。或者，具有促进这两者之间的连接的匹配的或几何上对应的特征，诸如通过将一者制成为具有一个或多个轨道并且将另一者制成为具有用于接收轨道的一个或多个对应狭槽。或为了促进它们之间的连接，并且可能还为了提供恰当相对定位的指示，诸如通过对系统100的触觉反馈或外科医生将第二零件4200操纵到与第一零件4100相邻的适当位置。
324.在各种实施方案中，第二零件4200可被预制造。在一些情况下，第一零件4100被结构化(例如设定尺寸和形状)以容纳(例如，接收)第二零件4200。第一零件4100可生长或形
成为具有例如第二零件4200可连接到和/或第二零件4200可被放置其中的凹陷部、空洞、空隙或其他间距。
325.第一零件4100可在第二零件4200植入之后打印。第一零件4100可在内部和/或周围打印。第一零件4100及因此所述组合将因此是患者解剖结构优化的。这些实施方案的另一益处可以是省时，并且时常是成本节约以及可能的人力和材料节约。
326.第二零件在按照一这些实施方案预制成时可具有任何期望的形式，包括用于相同或类似目的的任何存在的零件—例如，现有脊柱植入物。一个或多个预制成的零件可包括在出售或提供给外科团队的集合中。
327.如在所描述的其他实施方案中，可通过根据需要制备组织(诸如通过粗化或开槽)来增强椎间体零件4100、4200与患者组织120、122之间以及所得原位生长或形成的植入物4400与患者组织120、122之间的鲁棒固定，从原位打印、针对患者解剖结构进行定制以及直接到患者解剖结构。
328.此实施方案或本文的任何实施方案的植入物4400还可包括用于促进打印材料与锚定件粘附和/或连接并且强化植入物的接口特征。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆，或穿透患者组织的物理特征诸如骨表面(例如，椎体)，或用于附接打印后装置的特征(诸如用于插入螺钉的眼孔)。
329.应了解，正如本文所述的其他原位生长或形成的植入物，此实施方案的所得植入物4400是针对患者解剖结构高度定制的，在患者组织附近以及在患者组织上或患者组织处形成，在此示例中所述患者组织包括但不限于椎骨120、122。
330.转向本公开的最终的第七通用实施方案，图45示出示例性基准骨锚定件植入物4500(诸如接骨螺钉)的透视图。
331.在各种实施方式中，骨锚定件4500可被称为基准锚定件或基准螺钉，并且其功能可包括通过基于植入物的特性对设备进行扫描或成像而轻易可视化的能力。
332.示例性识别特性包括特征的形状。锚定件4500还可包括可检测的特征，而无论就这里所使用的意义而言是否用于识别与否。这些对于眼睛可能是可见的或不可见的。示例包括条形码、qr码、rfid标签、紫外线墨以及表面或嵌入标记物。标记物可包括技术辅助(ta)标记物或具有一种或多种选定材料的其他标记物，所述一种或多种选定材料以独特的方式查看或扫描/成像以用于锚定件标识、锚定件或锚定件部分识别、位置确定或取向确定。
333.在预期实施方案中，识别特征包括植入物的材料。
334.所提及的扫描或成像设备的示例是图10的环绕扫描仪1092或导航系统1093。
335.锚定件4500包括用于将植入物固定到骨的头部4510、轴4520和至少一个螺纹4530。在各种实施方案中，头部4510包括驱动特征4540。驱动特征被配置来由驱动器器械(未示出)接合。示例性驱动特征是六角形状，如图45所示。
336.锚定件植入物4500的任何方面可具有基准的、可轻易识别的特性。头部4510是示例。头部4510出于基准目的可具有多种独特的或特殊的基准形状或几何形状中的任一种。在各种实施方案中，头部4510是大体上球形的。
337.当具有基准特性时，头部4510可被称为锚定件4510的基准头部或基准部分。在各种实施方案中，基准头部4510被配置(例如，基准成型)和/或构成(例如具有基准材料)以促
进通过扫描或成像设备诸如环绕扫描仪1092或导航系统1093传感器的轻易识别。
338.头部形状可通过例如不同于常规螺钉头形状而是独特的或特殊的。而且控制器1050的执行存储在计算部件1060的存储器中的指令的处理器识别扫描数据中的不同形状，并且利用所述不同形状识别头部或锚定件的位置。
339.螺钉的其他部分诸如轴4520或上面的螺纹4530也可使基准特征连同或代替头部为高度基准的。
340.更具体地，锚定件4500的基准头部4510或任何基准部件具有具体几何形状，软件或系统100的控制器1050(参见例如图10)被编程以在扫描仪或图像数据中识别所述具体几何形状。
341.就基准头部4510而言，示例性几何形状可以是例如锥形的、立方的或圆柱形的—诸如包括例如圆柱形柱。
342.作为另一示例性基准几何形状，植入物4500可具有基准特性，所述基准特性不是植入物的主要部件，诸如植入物4500的头部、轴或螺纹。此类特性可能是临时的，可在已经起到目的之后移除(这可在打印步骤结束之前或规程结束之前的任何时间)。
343.示例性附加基准特性是突出部4550。附加特征可诸如通过系统的打印形成或添加到植入物4500，所述系统还可打印整个植入物4500。突出部或其他基准特征可被配置和/或附接到植入物4500以便在规程期间轻易地被移除。移除可包括脱扣或脱去。虽然手术人员可能实现移除，但在预期实施方案中，控制器1050由执行存储在控制器中的指令的处理器配置来操纵器械诸如分配器110以移除基准特征。
344.基准植入物部件诸如基准头部4510或基准附加特征诸如突出部4550可如所提及包括尤其有利于可视化的材料。所述材料被配置来由扫描仪/成像设备和/或由控制器1050的接收图像数据的软件特别感测和/或特别识别。示例性扫描技术包括x射线、mri和相机。
345.在各种实施方案中，基准锚定件4500包括接口特征以促进原位打印材料(参见例如图49至图53中的标号220)与锚定件450的接合。接口特征还可促进打印材料220与锚定件450粘附和/或连接，并且强化锚定件4500。示例性接口特征包括表面粗化、表面成型(例如，齿状物)和表面涂覆。
346.图46示出带融合的患者椎骨120、122的侧视图。
347.图47示出其中骨锚定件4500被锚定到椎骨120、122的前椎弓根部分的侧视图。
348.在各种实施方案中，锚定件4500打印在适当位置。所述技术包括：在椎骨122、120的锚定件位置处预形成孔；以及在所述孔中且从所述孔生长锚定件4500。
349.在一个实施方案中，锚定件4500诸如通过常规驱动器器械(未示出)被机械驱动(通过螺接、扭转或以其他方式推动锚定件)到骨中。
350.锚定件4500可以是例如金属螺钉。在各种实施方案中，锚定件由系统部件(未详细示出)诸如连接到机器人支架112的端部的锚定件驱动器驱动。在模块化实施方案中，驱动器端部执行器是选择性地连接到支架而不是分配部件并且在使用之后可轻易移除的驱动器端部执行器。期望的分配端部执行器110接着连接到支架112以用于打印步骤。
351.预期出于此目的的镗孔设备(未详细示出)还可以是系统100的部分。一个或多个镗孔端部执行器可附接到机器人支架，诸如图2至图9的视图中的具有喷嘴的附加执行器。或镗孔端部执行器可选择性地连接到支架作为可移除端部执行器。
352.此类附加设备(驱动器和镗孔设备)(无论是否是模块化的)被视为由图24所示的端部执行器110例示以简化图式。
353.图48是根据本公开的第七通用实施方案的增材制造系统100的分配部件110的侧视图，所述分配部件110定位在与基准螺钉4500中的一个基准螺钉相邻或至少与患者椎骨中的一个患者椎骨相邻的示例性起始位置处以开始沉积打印材料(例如，基底和催化剂)以用于原位打印连接椎骨120、122的植入物。
354.起始位置可由控制器1050基于通过识别在分配部件110定位之前记录的扫描或图像数据中的锚定件的基准特性确定的锚定件定位来确定。控制器1050接着控制机器人部件1030来相应地定位分配部件110。
355.在各种实施方案中，还用于确定起始位置的控制器1050识别与植入物位置相邻的患者解剖结构。
356.控制器1050可将此类基准植入物和/或患者解剖结构信息并入预制定的原位打印计划中，或基于基准植入物和/或患者解剖结构信息生成所述计划。
357.图49是增材制造系统100的分配部件110的侧视图，所述分配部件110被机器人设备1030或外科医生移动，并且在椎骨120、122之间沉积基底材料2201以用于原位打印连接植入物，从而连接骨锚定件4500并且由此连接椎骨。
358.图50示出增材制造系统100被重定位到起始位置(从图45)或与起始位置相邻以用于施加催化剂的分配部件110。
359.图51示出增材制造系统100的分配部件110被移动并且在基底材料2201之上、向基底材料2201或在基底材料2201处施加催化剂2202、从而连接骨锚定件4500并且由此连接椎骨120、122。
360.图52是增材制造系统100的分配部件110完成打印材料2202、2201的沉积、从而连接骨锚定件4500并且由此连接椎骨120、122的侧视图。
361.图53是根据本公开的第七通用实施方案的连接椎骨120、122的原位打印的连接植入物5200的斜视透视图。
362.本技术的其他实施方案包括原位生长、形成或原位制造的可扩张融合器、可扩张植入物、用于原位打印脊柱植入物的增材制造系统以及用于形成脊柱植入物的方法。在一些实施方案中，原位可扩张融合器可生长或形成在根据迭代过程定位和/或重定位的离散部分中。在其他实施方案中，多个原位可扩张融合器可依序生长或形成以及重定位或以其他方式操纵以便填充相邻椎骨之间的盘空间，并且恢复、支撑或以其他方式校正患者的脊柱的对准。在一些实施方案中，多个原位可扩张融合器可被联接在一起以形成刚性的原位可扩张脊柱植入物。
363.术语原位可扩张融合器或原位可扩张植入物在本文中主要用于描述形成在患者的手术部位内并且移动到盘空间中以由此扩张盘空间的受试者椎间体植入物10000或其离散部件。在一些实施方案中，多个原位可扩张融合器生长或形成并且融合在一起和/或彼此相邻定位，并且被称为单个原位可扩张植入物。示例性使用案例、制造方法及其对应说明并非旨在为限制性的，诸如限制内部间隔的形状或大小，除非本说明书或所附权利要求中另外明确地描述。
364.图54和图55可示出要由一个原位打印的可扩张融合器和/或多个原位打印的可扩
张融合器支撑和/或操纵的患者的椎骨的侧向视图。示例性实施方案可用于校正患者的脊柱例如在冠状面或矢状面中的对准。在一些实施方案中，目标对准可通过由控制器1050执行的数据解析协同扫描数据、导航设备1095、ct图像等预确定，所述控制器1050可评估患者的当前脊柱对准并且计算目标对准。例如，示例性实施方案可包括机器人子系统，所述机器人子系统具有扫描和成像被配置来扫描患者的解剖结构的设备的机器人设备1030。示例性实施方案还可包括支架112，所述支架112包括被配置来分配至少一种打印材料的分配部件110。控制器设备1050可包括处理器和非暂态计算机可读介质。控制器1050可被配置来通知扫描和成像设备来确定患者脊柱的目标对准，并且开发包括原位重新安置计划的原位形成指令。在一些实施方案中，原位形成指令可基于患者脊柱的目标对准、可仅部分地提供对患者脊柱的相邻椎骨之间的盘空间的进入权的椎间体进入空间。控制器1050可控制原位形成指令以由此控制支架112从分配部件110分配至少一种打印材料，以形成具有对应于椎间体进入空间的大小的大小的至少一个椎间融合器。控制器1050可进一步控制支架112来将至少一个椎间融合器定位和/或重定位在盘空间内。
365.在一些实施方案中，控制器1050可包括专有软件，例如像medtronic公司的mazur软件平台的修改版本和/或更新版本，以用于分析并且预操作性地限定患者的盘空间内的几何形状。例如，控制器1050可协同x射线图像和/或ct图像利用mazur软件，所述x射线图像和/或ct图像可被进一步处理以形成患者的盘空间的三维模型。在至少一个实施方案中，控制器1050生成完成的脊柱植入物的最终三维几何形状的计划。完成的脊柱植入物的最终三维几何形状可被控制器1050分解成各种部段或部分。例如，椎间体进入空间可能是有限的，从而使最终三维几何形状被分解成单个部段成为必要。以此方式，控制器1050可开发原位打印计划。在控制器1050已开发原位打印计划之后，控制器可控制各种部段或部分作为单个原位可扩张融合器的打印，如以下将进一步详细解释。
366.在一些实施方案中，控制器1050可开发预制定的原位打印计划，包括预制定的原位重新安置计划。一旦确定目标对准，控制器1050就也可计算用于打印至少一个原位可扩张融合器(例如，图54至图68的原位可扩张融合器)的外科序列和/或安装序列。在其中控制器1050确定多个原位可扩张融合器是必要的那些实施方案中，安装序列可涉及重定位或以其他方式操纵至少一个原位可扩张融合器，然后打印和/或重定位第二原位可扩张融合器。控制器1050还可确定应打印具有不同形状(诸如盘形、楔形等)的多个原位可扩张融合器。多个融合器可依序打印并且被移动到适当位置和/或被重定位，如以下将进一步详细解释。
367.在图54和图55的所公开实施方案中，控制器1050可能已经确定应打印两个原位可扩张融合器以校正特定患者的脊柱对准。然而，应理解，图54和图55的所公开实施方案是示例性的并且控制器1050可仅根据正受治疗的具体患者的特定变量确定用于其他使用案例的替代外科规程或原位打印计划。以此方式，控制器1050可针对每个特定患者确定定制的外科规程。类似地，所公开可扩张融合器可通过任何以上所公开技术并且利用任何以上所公开规程来打印。例如，支架112可分配如上文先前所公开的分配部件110，所述分配可包括通过诸如例如图13至图22所公开的基底和/或催化剂形成椎间植入物的任何序列。
368.图54可例示第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b的打印和安装。第一原位打印的可扩张融合器10000a如可由控制器1050确定可在某种程度上是成角度的或楔形的。例如，术语“楔形”可指代具有大体上三角形横截面的形
状。然而，应理解，术语“楔形”未必需要对称形状并且楔形的边缘也可以是弓形的，例如，一些楔形可在纵向方向上具有三角形横截面，并且当从自顶向下视野观察时具有弧形边缘部分和或弯曲/波状边缘部分。其他形状可由此含义涵盖，条件是它们在至少一个方向上在某种程度上是成角度的。
369.类似地，第二原位打印的可扩张融合器10000b如可由控制器1050确定可以是矩形的、平面的或盘形的。在所公开的实施方案中，应理解，期望的校正可能用单个打印融合器无法实现，如可由如上所解释的控制器1050确定。例如，相关外科规程具有受限椎间体进入开口，从而使多个原位打印的可扩张融合器的打印成为必要。
370.如图54所例示，第一原位打印的可扩张融合器10000a定位在第一患者椎骨120与第二患者椎骨122之间。取决于进入空间的大小以及支架112和分配部件110的运动范围，第二原位打印的可扩张融合器10000b可在盘空间外部或至少部分地在盘空间和/或椎间体进入空间内打印。随后，第二原位打印的可扩张融合器10000b可被推送或插入第一椎骨120与第二椎骨122之间的盘空间中。例如，控制器1050可识别出第二原位打印的可扩张融合器10000b的打印完成并且使用支架112来将第二原位打印的可扩张融合器10000b推送到适当位置。在一些实施方案中，支架可包括附加的多轴机器人臂，所述多轴机器人臂可用于根据需要推送或操纵原位打印的可扩张融合器10000a、10000b。例如，具有抓握部分等的由控制器1050和/或外科医生控制或操纵的六轴伸缩式机器人臂(未例示)。在一些实施方案中，第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b可具有被配置来将它们固定在一起的链接元件。第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b可通过外科医生在外科规程的任何可行时间可操作地将它们链接在一起而被联接在一起。另选地，原位打印的可扩张融合器10000a、10000b可经由链接元件通过支架112和/或其他合适的机器人臂联接在一起。链接第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b的优点在于其可有利于通过外科医生和/或机器人臂进行的组装、定位、校正和/或移除。链接元件可以是与两个零件成一体或者在打印或最终放置等之后被插入的任何机械紧固件，例如，挂钩、凹槽和轨道系统以及用于将部件紧固在一起的螺钉。如由图55中的箭头例示，将第二原位打印的可扩张融合器10000b插入盘空间中由于第一原位可扩张融合器10000a的楔状形状而可能使第一患者椎骨120朝左枢转或旋转(从图55的角度为逆时针)。然后，患者的脊柱的对准可在矢状面、冠状面和/或横向面中校正。此外，椎骨之间的间距或高度可被增加或移位，和/或相邻椎骨之间的倾斜角可被调整，如将结合图69至图73进一步解释。
371.在一些实施方案中，支架112和/或所公开的机器人臂可配备有外科工具以用于钻探导孔和/或在安装第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b之前在相邻椎骨之间安装自攻接骨螺钉。例如，接骨螺钉和扩张/收缩装置可用于在打印之前将相邻椎骨机械地定位在初始期望位置中。在一些实施方案中，接骨螺钉可用于开放/放大盘空间和/或调节相邻椎骨之间的倾斜角。例如，机器人臂可配备有镗孔装置以在第一椎骨中产生赋予对盘空间的进入权的孔(或管腔)，并且销、杆等可被插入孔中并且穿过盘空间以将相邻椎骨推开并且放大盘空间。再例如，机器人臂可将第一接骨螺钉安装在第一椎骨的侧向侧表面上并且将第二接骨螺钉安装在第二椎骨的侧向侧表面上，并且将第一接骨螺钉和第二接骨螺钉与扩张/收缩装置诸如螺丝扣联接以机械地分离第一端板和
第二端板或将所述端板更靠在一起。在相邻椎骨定位在初始位置中之后，原位可扩张融合器可与本文所公开的实施方案一致地定位在盘空间内。另外，任何安装的接骨螺钉和扩张/收缩装置可在打印材料固化之后被移除，并且孔可装填有骨生长促进材料以治愈或闭合孔。替代地，任何安装的接骨螺钉可保持在对应椎骨中以提供附加的支撑。
372.图56至图59例示可操作地用于填充盘空间例如以通过填充盘空间来在相邻椎骨之间提供支撑的多个原位打印的可扩张融合器的各种轴向视图。如图56所例示，第一原位打印的可扩张融合器10000a可被直接打印在盘空间和/或椎间体进入空间内。在一些实施方案和外科情形中，支架112和分配材料110可仅进入盘空间的一部分。因此，第一原位打印的可扩张融合器10000a可仅部分地填充盘空间，然后在被打印之后可随后向盘空间中更远处移动。例如，支架112可将喷嘴的尖端以及分配部件110直接定位在可进入的盘空间内。任选地，环带10010可定位在盘空间中以提供支撑并且进一步有利于各种所公开的原位打印的可扩张融合器的定位。在一些实施方案中，环带10010可包括协助控制器1050开发原位打印指令的各种基准标记物。在一些实施方案中，环带10010还可由打印材料形成，所述打印材料具有与本文相对于原位打印的可扩张融合器所公开相同的或基本上类似的性质。此外，环带10010可用于至少部分地分离相邻椎骨和/或在打印各种原位打印的可扩张融合器之前以其他方式有利于将椎骨定位在期望的取向上。例如，环带10010可由多个离散的和可分离的部件形成，所述多个离散的和可分离的部件可分阶段组装并且联接在一起以形成图56至图59的完工的形状像环湖的环带10010。在至少一个实施方案中，环带10010由若干刚性区段形成，所述刚性的区段在其末端上具有联接部分并且每个区段在对应联接部分处被独立地安装并联接到相邻区段。在一些实施方案中，环带10010由打印材料的多个离散区段形成，所述多个离散区段相对于患者的横向面倾斜并且被独立地安装以沿着相邻椎骨的周边楔入所述相邻椎骨之间并且使相邻椎骨之间的盘空间(类似于如上文相对于图54和图55所解释的楔入概念)通向期望的位置。
373.如图所示，在所公开的示例性实施方案中，环带10010包括孔口10010a和光滑内表面，所述光滑内表面有利于将第一原位打印的可扩张融合器10000a滑动或以其他方式重定位在盘空间中。例如，环带10010可具有光滑弯曲内表面，所述光滑弯曲内表面有利于第一原位打印的可扩张融合器10000a的对应弯曲外表面的滑动。还预期在一些实施方案中，环带10010可包括凹槽、通道或轨道，所述凹槽、通道或轨道可操作地联接到第一原位打印的可扩张融合器10000a的对应部分，使得第一原位打印的可扩张融合器的取向可进行维持和或调整，同时将第一原位打印的可扩张融合器10000a移动/定位在盘空间(未示出)内。在一些实施方案中，环带10010可被打印并且具有以如可由控制器1050确定以执行外科规程的任何合乎期望的取向倾斜的各种凹槽、通道和/或轨道。例如，成角度凹槽可沿着环带10010的内表面延伸并且在相对于延伸方向的方向上成角度，使得当可扩张融合器10000a向盘空间中更远处移动时，可扩张融合器的取向或角度遵循由环带的成角度的凹槽限定的路径。这在其中患者的脊柱在冠状面或矢状面中的角度调整是合乎期望的一些外科规程中可能是有利的。还应了解，在一些外科规程中可能无需外部环带10010，原因是患者的自然解剖结构(即，纤维环带)可提供足够的结构。在那些实施方案中，一个开口或多个开口可由外科医生和/或机器人操作的外科手术刀形成，例如，支架112还可被配置来当且仅当控制器1050确定在执行如与先前所公开的实施方案一致的扫描和成像之后患者现有纤维环带可
提供足够的结构时执行切割和切除。
374.图57是重定位在盘空间中的图56的第一原位打印的可扩张融合器10000a的轴向视图。如图57所示，第一原位打印的可扩张融合器10000a与侧面侧向地进一步延伸到盘空间中并且远离孔10010a。在一些实施方案中，孔10010a可对应于椎间体进入空间。在图58中，第二原位可扩张融合器10000b被打印。第二原位可扩张融合器10000b可根据与以上相对于第一原位打印的可扩张融合器10000a所解释相同的或基本上相同的规程来打印。
375.如图59所示，第一原位打印的可扩张融合器10000a和第二原位打印的可扩张融合器10000b可进一步远离孔10010a侧向重定位在盘空间中。例如，机器人设备1030和/或支架112可推抵(推进或还施加力)第二原位可扩张融合器10000b，继而可推抵第一原位可扩张融合器10000b，由此将原位可扩张融合器10000a、10000b重定位到盘空间中的更远处并且远离孔10010a。另外，在所公开的实施方案中，第三原位可扩张融合器10000c可在盘空间的可进入区域中打印。第三原位可扩张融合器10000c可根据与以上相对于第一原位可扩张融合器10000a和第二原位可扩张融合器10000b所解释相同的或基本上相同的规程来打印。如图所示，第一原位打印的可扩张融合器10000a、第二原位打印的可扩张融合器10000b和第三原位打印的可扩张融合器10000c可共同填充盘空间。应了解，任何数量的原位可扩张融合器10000a、10000b、10000c可根据以上示例性实施方案来打印和重定位。
376.图60至图63示出可根据上文先前公开的技术打印和或重定位的多个原位打印的可扩张融合器的各种轴向视图。图60是第一原位打印的可扩张融合器10000a的轴向视图。类似于先前实施方案，第一原位打印的可扩张融合器10000a可直接在相邻椎骨之间的盘空间内打印，并且第一原位打印的可扩张融合器10000a的尺寸可对应于进入盘空间和/或椎间体进入空间的程度。
377.图61是可处于相同位置和取向的图60的第一原位打印的可扩张融合器10000a及可部分地在盘空间内且部分地在盘空间外打印的第二原位打印的可扩张融合器10000b的轴向视图。应理解，第二原位打印的可扩张融合器10000b可完全在盘空间内或完全在盘空间外打印。在此特定实施方案中，第二原位可扩张融合器10000b可以是楔形的。如图62中的箭头所示，可向第二原位可扩张融合器10000b施加力，从而将其推送到盘空间中并由此将第一原位可扩张融合器10000a向盘空间中更远处推动。在所公开实施方案中，第二原位可扩张融合器10000b的楔形形状的至少一个优点在于：它可促进在期望方向和/或取向上进一步打开盘空间，并且有助于将第一原位可扩张融合器向盘空间中更远处推动。另一优点在于：第二楔形原位可扩张融合器10000b可进一步打开盘空间和或以其他方式增大通向盘空间的入口。在一些实施方案中，第一原位可扩张融合器10000a可具有凹槽，所述凹槽被配置来与第二原位可扩张融合器10000b的对应轨道联接以进一步有助于对准和或定位。
378.图63是第三原位可扩张融合器10000c的轴向视图。第三原位可扩张融合器1000c可与第二原位可扩张融合器1000b相同或基本上类似。在此特定实施方案中，第三原位可扩张融合器10000c与第二原位可扩张融合器1000b基本上相同。由于第一原位可扩张融合器10000a和第二原位可扩张融合器10000b通过重定位到盘空间内更远处而进一步打开和/或以其他方式扩大盘空间，第三原位可扩张融合器10000c可在盘空间内更远处打印。第三原位可扩张融合器也可以是楔形的，并且当向第三原位可扩张融合器施加外力以将其推动到盘空间中时，第一和第二原位可扩张融合器可背离如箭头所示的孔口10010a向盘空间中更
远处移动。在一些实施方案中，第二原位可扩张融合器10000b可具有凹槽，所述凹槽被配置来与第三原位可扩张融合器10000c的对应轨道联接以进一步有助于对准和或定位。以此方式，第一原位可扩张融合器10000a、第二原位可扩张融合器10000b和第三原位可扩张融合器10000c可联接为单个一体脊柱植入物。另外，控制器1050可确定每个对应凹槽和轨道的相关尺寸、长度和方向以进一步有助于将盘空间调整到期望目标对准。
379.图64至图68示出可根据上文先前公开的技术(例如，由控制器1050和/或支架112)打印和或重定位的多个原位打印的可扩张融合器的各种轴向视图。在图64至图68的实施方案中，环带10010可包括与上文先前公开的孔口相同或基本上相同的第一孔口10010a。另外，环带10010可包括与第一孔口10010a相同或基本上相同的第二孔口10010b。在所公开实施方案中，孔口10010b略小于第一孔口10010a，尽管在其他实施方案中，孔口10010b可大于或小于第一孔口10010a。
380.图64示出填充或至少部分地填充盘空间的第一原位可扩张融合器10000a’、第二原位可扩张融合器10000b和第三原位可扩张融合器10000c。第一原位可扩张融合器10000a’可以是在第二原位可扩张融合器10000b和第三原位可扩张融合器10000c之前用于打开盘空间的牺牲融合器。例如，第一原位可扩张融合器可由柔性材料(诸如例如智能功能聚合物或水凝胶材料)形成。第二原位可扩张融合器10000b和第三原位可扩张融合器10000c可由刚性材料或至少与用于形成第一原位可扩张融合器10000a的材料相比相对更刚性的材料形成。然而，在一些实施方案中，所有原位可扩张融合器10000a、10000b、10000c可由相同材料形成。
381.如图65所示，柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分可从第二孔口10010b移除。柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分可通过以下方式来移除：由支架112向第三原位可扩张融合器10000c施加力，从而将柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分推送或推动通过第二孔口10010b。在其他实施方案中，机器人设备1030诸如多轴机器人臂可抓住柔性第一原位可扩张融合器10000a’的端部部分并将其通过孔口10010b拉出。另外，在一些实施方案中，柔性第一原位可扩张融合器10000a’可被打印成在其端部部分上具有可促进移除柔性第一原位可扩张融合器10000a’的保持构件，诸如钩、环、槽、磁性材料、内部结网、基准标记物等。例如，机器人设备1030可抓住柔性第一原位可扩张融合器10000a’的保持构件的端部部分并将所述部段拉出。图66示出正在移除柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第二部分，并且图67示出正在移除柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第三部分。柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第二部分和第三部分可以与柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分相同或基本上相同的方式移除。尽管所公开实施方案示出借助于第一部分、第二部分和第三部分移除第一原位可扩张融合器10000a’，但应理解，可将第一原位可扩张融合器10000a’分解成任何数量的部分，或者甚至可将其作为单个单元移除。例如，在一些实施方案中，在第一原位可扩张融合器10000a’是顺应性的并且提供了适当尺寸的开口(即，对应开口a)以供其移除的实施方案中，整个第一原位可扩张融合器10000a’可作为单个单元移除。此外，在一些实施方案中，第一原位可扩张融合器可由像与纱布海绵相同或类似的材料的多孔海绵形成，多孔海绵可吸收体液和/或将体液推送到开口的外侧或充当将体液扫除到环带10010中的对应开口之外的刮扫器。使用牺牲第一原位可扩张融合器来清洁椎间盘空间的外科规程的至少一个优点在于：打印材料的化
学固化过程可不受过量体液阻碍、影响和/或污染地进行。另外的优点在于：在固化过程期间在打印材料已经充分固化到其设计强度之前，使打印材料固化可不污染体液。例如，在打印材料柔软时，体液由于材料的吸取而不会受污染，且反之亦然。
382.图68示出第四原位可扩张融合器10000d的打印。在一些实施方案中，第四原位可扩张融合器10000d的打印可在移除柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分、第二部分和第三部分之后进行。在一些实施方案中，第四原位可扩张融合器10000d的打印可与移除柔性第一原位可扩张融合器10000a’的第一部分、第二部分和第三部分中的任一者至少部分地同时地进行。至少部分地同时地打印第四原位可扩张融合器10000d的至少一个优点在于：这可有助于防止或以其他方式抑制盘空间由于移除第一原位可扩张融合器10000a’而塌缩。在所公开实施方案中，在已经打印第四原位可扩张融合器10000d之后，机器人设备1030和或支架112可向第四原位可扩张融合器10000d施加力以将其定位在盘空间内并将第二和第三原位可扩张融合器定位到盘空间中更远处。
383.图69示出处于第一位置的一对相邻椎骨120、122及第一对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10100和第二对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10200的后视图。在图69的所公开实施方案中，第一对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10100和第二对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10200可通过上文公开的技术且用任何上文公开的规程来打印。例如，支架112可如上文先前公开地分配一分配部件110，这可包括通过基底和/或催化剂形成椎间体植入物的任何顺序，诸如在例如图13至图22中公开，并且可形成具有楔形样特征的原位打印的可扩张融合器，诸如在例如图56至图59中公开。
384.图70是图69的实施方案在这对相邻椎骨120、122及第一对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10100和第二对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10200已经移动到第二位置、从而打开盘空间之后的后视图。例如，如图70所示，支架112可将每对原位打印的可扩张融合器10100、10200的每个中央原位打印的可扩张融合器朝向盘空间的外侧移动(由两个横向箭头表示)，从而使第二椎骨122相对于第一椎骨120分散(升高)(由竖向箭头表示)。这样做时，可在盘空间的中央部分形成空隙空间(未标记)。此后，可重定位支架112和分配部件110以用于在盘空间的中央部分的空隙空间内打印。图71是图70的实施方案在于盘空间的中央部分内的空隙空间中形成第三原位打印的可扩张融合器10300之后的后视图。如图所示，第三原位打印的可扩张融合器10300填充空隙空间以在相邻椎骨120、122之间提供另外的支撑。
385.图72是图69的实施方案在这对相邻椎骨120、122及第一对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10100和第二对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10200移动到第三位置、从而打开盘空间并调整相邻椎骨120、122之间在冠状面中的倾斜角之后的后视图。如图所示，第一对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10100和第二对相对地倾斜的原位打印的可扩张融合器10200已经横向移动不同量以使第二椎骨122相对于第一椎骨120倾斜。例如，支架112可将第一对原位打印的可扩张融合器10100的右侧最中央原位打印的可扩张融合器朝向盘空间的外侧移动(由两个横向箭头中的较大箭头表示)，并且支架112可将第二对原位打印的可扩张融合器10200的左侧最中央原位打印的可扩张融合器朝向盘空间的外侧移动(由两个横向箭头中的较小箭头表示)，从而使第二椎骨122相对于第一椎骨120倾斜(由弯曲箭头表示)。这样做时，可在盘空间的中央部分形成空隙空间(未标记)。此
后，可重定位支架112和分配部件110以用于在盘空间的中央部分的空隙空间内打印。图73是图72的实施方案在于盘空间的中央部分内的空隙空间中形成第三原位打印的可扩张融合器10300之后的后视图。如图所示，第三原位打印的可扩张融合器10300填充空隙空间以在相邻椎骨120、122之间提供另外的支撑，从而促进维持椎骨120、122处于倾斜位置。因此，图72和图73的示例性实施方案可校正患者脊柱在冠状面中的对准。然而，应理解，可使用基本上类似的原位增材制造技术校正患者脊柱在矢状面中的对准。
386.附加示例性方面
387.进一步关于在规程期间保护患者，如以上所提及，在各种实施方案(诸如涉及在植入物形成时施加化学制品和/或热量的那些实施方案)中，应注意确保不将患者组织暴露于不期望的影响，包括但不限于不期望水平的热量。还考虑到所述过程可包括材料的冷融合。这样的一个示例包括利用水泥反应。这些是保护患者免受极端温度或条件影响的其他方式。
388.进一步关于相对于患者解剖结构定制植入物构造和结构，如以上所提及，可使用计量器来促进配准患者骨质量和相应地调整植入物。例如，如果计量器在分配部件110附近感测到弱的或相对较弱的骨材料，则系统100(例如，计算控制器1050)可相应地施加材料，诸如以更高的量或以更好地解决弱度的空间配置，诸如通过在弱区处、弱区中或弱区附近覆盖更多表面区域的配置。而且如所提及的，反之亦然。也就是说，当检测到强骨时，可使用较少的材料或空间配置，诸如通过使用较少的材料，这可节约材料和时间并因此节约成本，允许更多的骨向内生长(因为挡道的植入物较少)，并且具有较低侵入性。另一方面，系统100可响应于计量器记录或其他患者解剖结构数据(通过成像等)而形成或多或少的通道或空隙，以更具选择性地引导骨向植入物中生长，诸如通过促进患者/植入物的某些区域中的更多的骨生长。
389.进一步关于正或突出特征，如所提及的，植入物可被打印成具有突出部，诸如尖刺，使得移动一个/多个相邻椎体以接触植入物会将突出部驱动到一个/多个椎体中，从而促进将植入物固定在适当位置。连同或替代尖刺，这些正特征(对比负特征，像通道、孔等)可包括例如齿状物、凸脊、棘爪、凸面、单向齿状物等或其他特征。如根据本公开，可在所公开原位融合器中提供内腔以用于根据需要插入正特征，诸如螺钉、销钉、螺丝扣、旋转楔子、可扩张垫片等。
390.在所设想实施方案中，正特征和负特征一起形成并起作用。根据本技术的植入物内的通道可具有例如在其一个/多个壁上形成的正特征，诸如突出部。此类负特征内的一个/多个正特征可提供益处，诸如促进更强的骨到植入物连接部的向内生长以及更强的所得植入物构建体。相反地，任何植入物正特征(诸如外表面突出部)可具有形成在其中的负特征(诸如凹窝、孔、微通道等)。益处可包括例如改进的抓持(植入物到患者)或增强的骨到植入物的向内生长。
391.相对于任何实施方案所公开的任何特征可通过本文提供的任何其他实施方案实现。例如，根据一个或多个实施方案的本文所述的打印材料选项可用于实现任何其他实施方案。
392.来自一个或多个实施方案的任何特征可通过相对于任何其他实施方案描述的任何特征实现。
393.应理解，本文所公开的各种方面可以本说明书和附图中特别呈现的组合之外的组合的形式来组合。还应理解，根据示例，可按其他顺序执行、添加、合并、或完全忽视本文所述的任何过程或方法的某些行为或事件(例如，并非所有所描述的行为或事件都是执行技术所必须的)。
394.本文提及方向的任何公开内容或权利要求并不意图限制本公开的解释，除非所述公开内容或权利要求明确要求这种限制。例如，对例如在椎骨表面上沉积材料的引用不限于包括在总体上横向设置的椎骨表面的顶部上进行打印，并且可包括例如在部分或完全竖向设置的椎骨表面上进行打印。作为另一示例，对所生长或所形成植入物的顶部或底部的引用不限于仅指示植入物在站立患者参考系中的的上部表面和下部表面。
395.进一步关于结合包括但不限于分配部件110的部件描述的方向、定位和移动的指示，其不限于通过举例在附图中示出的定位和移动。系统100在使用中的实际位置和移动可由计算控制器1050和/或外科医生或其他外科人员在规程前或规程内确定，并且可不同于所描述或示出的位置和移动。
396.另外，虽然为清楚期间将本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，但是应理解，本公开的技术可由单元或模块的组合执行。而且被描述为由多个模块或单元执行的方面在替代实施方案中可由单个模块或单元执行。
397.除非本文另外具体限定，否则应给予所有术语其最广泛的可能解释，包括本说明书隐含的意义以及本领域技术人员所理解和/或如字典、论文等中限定的意义。还必须注意到，除非另外指明，否则当在本说明书和所附权利要求中使用时，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代物，并且当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises和/或comprising)”指明所陈述特征、元件和/或部件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
398.应理解，可对本文公开的实施方案进行各种修改。因此，上述描述不应被解释为限制性的，而是仅作为各种实施方案的例示。本领域技术人员将设想到在所附权利要求的范围和精神内的其他修改。