[发明专利]一种基于3D打印机打印颈椎牵引支具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种基于3D打印机打印颈椎牵引支具的方法。

背景技术

颈椎牵引是治疗寰枢椎半脱位、颈椎生理曲度改变、颈椎间盘突出等颈椎病的有效方法，在牵引治疗的过程中，颈椎牵引支具是必不可以的协助器具。目前，常用的颈椎牵引支具包括枕颌带。图1为临床中常用的一种枕颌带的结构示意图，如图1所示，枕颌带包括颌带1和枕带2，颌带1和枕带2上相对于耳朵部位处设有一横向的耳带3，颌带1与枕带2的上部连为一体，并连接一吊带4，吊带4的自由端绕过滑轮与挂锤5连接。

临床使用时，将枕颌带套于患者头部，具体为，颌带1托住患者下颌、枕带2托住患者的枕骨粗隆部。根据患者病情，选择合适重量的挂锤5悬挂于吊带4的自由端，在挂锤5的重力作用下，患者的颈部受到一个朝向头顶方向的牵引力。在牵引力的作用下，颈椎与颈部肌肉得到拉伸，解除了颈部肌肉的痉挛，增大了椎间隙和椎间孔，调整了关节错位和椎体滑落，调节颈椎内外的平衡，从而使颈椎恢复正常的生理功能。

但是，采用现有技术的枕颌带进行颈部牵引存在不便携及治疗效果不确定等问题。现有技术的枕颌带与患者头颈部贴合，但其自身并不能向患者头颈部施加牵引力，需要与挂锤、牵引轨道的共同作用(挂锤提供牵引力，牵引轨道限定牵引方向)才可实现颈椎牵引，从而造成牵引过程复杂、牵引医疗器械繁琐。在牵引过程中，为了防止牵引方向偏离原定牵引方向，患者需长时间的卧床或静坐，严重限制了患者正常的身体活动，给患者的日常生活与工作带来极大的不便。

同时，目前使用的枕颌带多为批量化生产，具有较为固定的尺码，而人体的头、颈部尺寸因人而异，且存在较大的个性化差异。因此，在实际临床中，许多患者佩戴不适宜的枕颌带，给患者带来不适感，同时也影响了牵引效果。例如，枕颌带过紧，则造成患者呼吸、张口困难，或损伤皮肤；枕颌带过松，颌带发生下滑压迫气管或颈部动脉，若不及时发现，将危及生命。

此外，现有技术的枕颌带的牵引效果难以精确的预算。目前，医者主要依靠经验对患者的牵引效果进行估算，这常造成矫正效果不佳或影响诊疗的有效性。

例如，牵引力的大小是影响牵引效果的关键因素，而牵引力的大小受多个因素的影响，例如，挂锤的质量、枕颌带与人体的接触面积、人体受力点的位置等，因此，很难精确的计算患者颈部实际的受力大小。若牵引力过大则引起过度牵引，轻者造成椎间盘、关节囊的损伤，重者引起神经根、椎动脉的牵拉刺激，加重颈椎病。若牵拉力过小，则在治疗颈椎错位或骨折时，将达不到复位和固定的目的，造成骨折处畸形愈合。

发明内容

本发明实施例中提供了一种基于3D打印机打印颈椎牵引支具的方法，以解决现有技术中的无法制备佩戴便携、舒适、具有最佳矫正效果的颈椎牵引支具的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种基于3D打印机打印颈椎牵引支具的方法，其特征在于，包括：

采集患者颈部的影像学数据；

根据所述影像学数据，建立患者的颈部3D模型；

根据所述颈部3D模型，建立颈椎牵引支具模型，所述颈椎牵引支具模型与颈部3D模型相匹配；模拟颈椎牵引支具模型对颈部3D模型的牵引过程，具体为，将所述颈椎牵引支具模型卡套于颈部3D模型上，使颈椎牵引支具模型的内侧与颈部3D模型的外侧相抵触并发生相互作用；

通过有限元分析法计算颈椎牵引支具模型与颈部3D模型的接触面上每个接触区域的大小及压力值，并判断是否存在接触区域的压力值超出预设的压力阈值范围；

若存在接触区域的压力值超出预设的压力阈值范围，则根据所述接触区域的压力值对所述颈椎牵引支具模型的相应参数进行修正，重新进行有限元分析；

若不存在接触区域的压力值超出预设的压力阈值范围，则通过3D打印机打印所述颈椎牵引支具模型。

优选地，所述采集患者颈部的影像学数据，具体为，采集患者颈部骨骼及颈部表面的影像学数据。

优选地，所述根据所述影像学数据，建立患者的颈部3D模型，具体为，根据所述颈部骨骼的影像学数据，建立患者颈部骨骼的3D模型；根据所述颈部表面的影像学数据，建立患者颈部表面的3D模型，将所述颈部骨骼的3D模型与颈部表面的3D模型一体设计，得到颈部3D模型。

优选地，所述通过有限元分析法计算颈椎牵引支具模型与颈部3D模型的接触面上每个接触区域的大小及压力值之前，包括将颈部3D模型进行网格化分处理，形成颈部有限元分析模型。