技术领域
本发明属于矫正类医疗器械领域，特别是针对颈部受到伤害后或颈椎手术后稳定的一种矫正类医疗器械领域，具体涉及为一种3D打印个体化颈托及其制备方法。
背景技术
颈托是颈部受到伤害、颈椎术后固定或者颈椎病辅助治疗时使用的一种医疗器具，能起到制动和保护颈部，减少神经的磨损，减轻椎间关节创伤性反应，并有利于组织水肿的消退和巩固疗效、防止复发的作用。颈托可应用于各型颈椎病及颈部损伤，对急性发作期患者，尤其对颈椎间盘突出症、交感神经型及椎动脉型颈椎病的患者更为适合。
现有的颈托不具有个体化的设计，只有很少的型号(如大、中、小)通过患者的自我调节来实现不同患者的需要，但是对一些颈部短粗的患者往往不合适，起不到固定、维持生理前凸和术后稳定的疗效。再者，目前颈托的设计大多为封闭式，且材料多为塑料、乳胶等，往往因为不透气造成患者使用时舒适度低。
随着3D打印技术在医学领域的发展，针对患者自身的个体化治疗器械开始出现并开始广泛应用，个体化的治疗器械因针对患者本人，使用时安装操作简单，吻合性很高，患者使用时舒适度高。将3D打印技术应用到颈托的个体化制备中来，一定会起到很好的技术效果。
本发明的目的是针对现有的颈托个体化不强，稳定性差，舒适性差等技术问题，利用3D打印技术制备一种针对患者自己的个体化颈托并提供其制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的颈托个体化不强，稳定性差，舒适性差等技术问题，本发明的目的是提供一种能解决上述问题的3D打印个体化颈托及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种3D打印个体化颈托的制备方法，具体包括以下步骤：
1)通过3D扫描的方式获得患者颈部皮肤的个体化数据；
2)对扫描数据进行反向拟合并设计颈托，将整体的颈托结构分割成数块分块结构，并对各分块结构进行编号，并在各分块结构上设计固定片结合孔，并对应设计固定片，其上设置固定片钉，其用于与固定片结合孔结合；另外在其中两分块结构间设计卡扣；
3)将设计数据导入3D打印机中将各分块结构及固定片进行打印；
4)将打印出的各分块结构利用胶贴及弹性条带进行组合拼装，对各分块结构进行组合。
进一步，所述扫描方式可为任意可获得人体数据的扫描方式，其中优选采用的医学图像采集设备为Creaform HandySCAN 700手持三维激光扫描仪或其他型号的便携激光扫描仪等。
进一步，颈托个体化扫描数据的扫描部位为上前部扫描至下颌处，可以拖住下颌，下前部扫描经锁骨处延伸至胸骨处，上后部扫描至头部枕骨下方，下后部扫描至颈胸交界向外至肩锁关节处。
进一步，扫描时，手术状态下，患者处于平躺体位(去枕)时直接进行扫描，扫描得到颈椎生理前凸时的状态。非手术状态下，要求患者颈椎处在生理前凸时的状态(即头部仰至嘴角和耳垂的连线与地面垂直，鼻尖与肚脐呈一直线)，以得到最佳的扫描效果，此种状态得到的反向拟合颈托能更好地治疗患者。
进一步，将扫描获取的颈部图像数据导入扫描仪自带的数据采集软件，建立人体颈部的三维模型；将颈部三维模型以STL格式输入到3D打印系统中，生成运动轨迹代码；
进一步，将扫描STL数据导入到逆向工程软件geomagic design x当中，反向拟合处颈托结构，结果以STL格式输出；
3D打印个体化颈托的制备方法的优选方式为：
1)在患者颈椎处于生理前凸状态下，通过加拿大Creaform HandySCAN 700手持激光扫描仪进行扫描，扫描精度0.03mm。在颈部皮肤每间隔2-5cm随机粘贴定位标点，采集区域最少要5个点以上，通过自带采集软件vxelement进行数据采集，保存为STL格式文件。
2)将扫描STL数据导入到逆向工程软件geomagic design x当中，进行颈部结构反向拟合，将点云数据转化成cad编辑的数据，并进行进一步编辑，将整体 的颈托结构分割成数块分块结构，并对各分块结构进行编号，并在各分块结构上设计固定片结合孔，并对应设计固定片，其上设置固定片钉，其用于与固定片结合孔结合；另外在其中两分块结构间设计卡扣。
3)将设计完成的cad数据导入到3d打印切片软件中，进行支撑设计，然后切片输出。
4)将切片数据导入到3d打印机中进行打印。
5)将打印完成的结构取出，除支撑，打磨支撑痕，再次固化；
6)将打印出的各分块结构利用胶贴及弹性条带进行组合拼装，对各分块结构进行组合。
进一步，设计2-8块分块结构，其中优选设计为2-4块。
进一步，在设计颈托时，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现。
进一步，所述颈托外侧对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构。
进一步，将所述颈托设计为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。此种设置可以既保证颈部的固定，又保证患者的舒适程度。
进一步，所述颈托设计为镂空结构。镂空设置可以保证颈托很好的通气性，防止使用时因颈部出汗给患者带来很大的不适感。
进一步，所述3D打印材料为X射线可透过的医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，缓冲层的材料为较软的高分子材料。
进一步，所述X射线可透过的医用非金属材料为具有弹性的非金属材料。
进一步，本发明使用的天然高分子材料可以是胶原、明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸钠、海藻酸钠、硫酸葡聚糖、肝素钠、硫酸软骨素或硫酸角质素中的一种或几种。所述生物医用高分子材料为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种；
本发明还提供了一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈椎生理前凸状态下的颈部吻合的分块结构，各分块结构上设置编号，并在各分块结构上设置固定片结合孔，并对应设置固定片及固定片钉；各分块结构上还设置将各分块结构连接的胶贴及弹性条带。
进一步，所述颈椎的生理前凸状态为：手术状态下，患者处于平躺体位(去枕)。非手术状态下，患者颈椎处在生理前凸时的状态为：头部仰至嘴角和耳垂的连线与地面垂直，鼻尖与肚脐呈一直线，此种吻合状态得到的颈托能更好地治疗患者。
进一步，设置2-8块分块结构，其中优选设计为2块或4块。
进一步，在颈托外侧对应设置胶贴位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带；
进一步，所述各分块结构其中两块间设置用于固定的卡扣结构。
进一步，所述颈托上前部吻合至下颌处(下颌垫上有小圆点与下颌吻合)，可以拖住下颌，下前部吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部吻合至头部枕骨下方，下后部吻合至颈胸交界向外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
进一步，所述颈托为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。
进一步，所述颈托前部设置气管开口；
进一步，所述固定层与缓冲层都为弹性材质。
进一步，所述颈托材料为X射线可透过的医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，缓冲层的材料为较软的高分子材料。
进一步，本发明使用的天然高分子材料可以是胶原、明胶、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸钠、海藻酸钠、硫酸葡聚糖、肝素钠、硫酸软骨素或硫酸角质素中的一种或几种。所述生物医用高分子材料为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种。
进一步，所述颈托为镂空结构。
与现有技术相比，本发明3D打印个体化颈托针对患者颈部自身情况进行个体化分析设计并制备，吻合性高，患者使用时舒适度好，各分块结构上设置双面胶贴与弹性条带的方式可以在患者佩戴时进行拉伸防止佩戴不方便，卡扣的设置可以方便佩戴后的闭合；固定孔及固定结构的设置可以在佩戴后对颈托进行固定，防止固定不牢固，双层结构中外层结构可以有效起到固定作用，缓冲层的设置可以带给患者更好的舒适感；镂空设置可以保证颈托的通气性。
附图说明
图1为本发明含2块分块结构整体结构示意图；
图2为本发明含4块分块结构的整体结构示意图；
图3为本发明含4块分块结构的透视结构示意图；
图4为本发明带气管开口的整体结构示意图；
图5为本发明固定片结构示意图；
图中，1、分块结构；2、固定片；21、固定片结合孔；22、固定片钉；3、弹性条带；4、卡扣结构；5、上前部；6、下前部；7、上后部；8、下后部；9、气管开口。
具体实施方式
实施例1一种3D打印个体化颈托的制备方法
一种3D打印个体化颈托的制备方法，具体包括以下步骤：
1)通过扫描的方式获得患者颈部皮肤的个体化数据，具体采用Creaform HandySCAN 700手持三维激光扫描仪或其他型号的便携三维激光扫描仪等图像采集设备；颈部个体化扫描数据的扫描部位上前部5扫描至下颌处，可以拖住下颌，下前部6扫描经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7扫描至头部枕骨下方，下后部8扫描至颈胸交界向外至肩锁关节处，最后结果以STL格式输出。
2)对颈部皮肤的扫描数据进行反向拟合并设计颈托，具体为：将扫描STL数据导入到逆向工程软件geomagic design x等软件中，进行颈部皮肤反向拟合，设计将整体的颈托结构分割成数块，并对各分块结构1进行编号，并在各分块结构1上设计固定片结合孔21，并对应设计固定片2，其上设置固定片钉22，其用于与固定片钉22结合；设计颈托时，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构；颈托设计为镂空结构；
3)将设计数据导入3D打印机中将各分块结构1及固定片2进行打印；
4)将打印出的各分块结构1利用胶贴及弹性条带3进行组合拼装，并在其中两分块结构1较平的位置设置一卡扣结构4，用于对各分块结构1进行组合。
3D打印材料为X射线可透过的医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，缓冲层的材料为较软的高分子材料，打印出的固定层与缓冲层材质都为具有弹性的材质。
实施例2一种3D打印个体化颈托的制备方法
一种3D打印个体化颈托的制备方法，具体包括以下步骤：
1)通过扫描的方式获得患者颈部的个体化数据，具体采用Creaform HandySCAN700手持三维激光扫描仪或其他型号的便携激光扫描仪等图像采集设备；具体扫描数据的扫描部位为上前部5扫描至下颌处，可以拖住下颌，下前部6扫描经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7扫描至头部枕骨下方，下后部8扫描至颈胸交界向外至肩锁关节处，最后结果以STL格式输出；。
2)对扫描数据进行反向拟合并设计颈托，具体为：将扫描STL数据导入到逆向工程软件geomagic design x等软件中，进行颈部皮肤反向拟合，设计将整体的颈托结构分割成数块，并对各分块结构1进行编号，并在各分块结构1上设计固定片结合孔21，并对应设计固定片2，其上设置固定片钉22，其用于与固定片钉22结合；设计颈托时，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构；将颈托设计为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。此种设置可以既保证颈部的固定，又保证患者的舒适程度；颈托设计为镂空结构；
3)将设计数据导入3D打印机中将各分块结构1及固定片2进行打印；
4)将打印出的各分块结构1利用胶贴及弹性条带3进行组合拼装，并在其中两分块结构1较平的位置设置一卡扣结构4，用于对各分块结构1进行组合。
3D打印材料为X射线可透过的医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，缓冲层的材料为较软的高分子材料，打印出的固定层与缓冲层材质都为具有弹性的材质。
实施例3一种3D打印个体化颈托的制备方法
1)通过加拿大Creaform HandySCAN 700手持三维激光扫描仪进行颈部皮肤的扫描，扫描精度0.03mm。在颈部皮肤每间隔2-5cm随机粘贴定位标点，采 集区域最少要5个点以上，
通过自带采集软件vxelement进行数据采集，保存为STL格式文件，具体扫描数据的扫描部位为上前部5扫描至下颌处，可以拖住下颌，下前部6扫描经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7扫描至头部枕骨下方，下后部8扫描至颈胸交界向外至肩锁关节处。
2)将扫描STL数据导入到逆向工程软件geomagic design x当中，进行颈部皮肤反向拟合，将点云数据转化成cad编辑的数据，并进行进一步编辑，设计将整体的颈托结构分割成数块，并对各分块结构1进行编号，并在各分块结构1上设计固定片结合孔21，并对应设计固定片2，其上设置固定片钉22，其用于与固定片钉22结合；设计颈托时，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构；将颈托设计为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。此种设置可以既保证颈部的固定，又保证患者的舒适程度；颈托设计为镂空结构。
3)将设计完成的cad数据导入到3d打印切片软件中，进行支撑设计，然后切片输出。
4)将切片数据导入到3d打印机中进行打印。
5)将打印完成的件取出，除支撑，打磨支撑痕，再次固化；
6)将打印出的各分块结构1利用胶贴及弹性条带3进行组合拼装，对各分块结构1进行组合。并在其中两分块结构1较平的位置设置一卡扣结构4，用于对各分块结构1进行组合。
3D打印材料为X射线可透过的医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，缓冲层的材料为较软的高分子材料，打印出的固定层与缓冲层材质都为具有弹性的材质。
实施例4一种3D打印个体化颈托
一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈部皮肤吻合的分块结构1，设置2块分块结构1，各分块结构1上设置编号，并在各分块结构1上设置固定片结合孔21，并对应设置固定片2；各分块结构1上还设置将各分块结构1连接的胶贴及弹性条带3。在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D 打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带3，各分块结构1中的两块上设置用于固定的卡扣结构4。
颈托上前部5吻合至下颌处，可以拖住下颌，下前部6吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7吻合至头部枕骨下方，下后部8吻合至颈胸交界向外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
颈托材料为X射线可透过的材料医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，具体为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种，缓冲层的材料为较软的高分子材料，具体为：明胶，胶原等。且打印出的固定层及缓冲层材料为弹性材质的。颈托为镂空结构。
实施例5一种3D打印个体化颈托
一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈部皮肤吻合的分块结构1，设置2块分块结构1，各分块结构1上设置编号，并在各分块结构1上设置固定片结合孔21，并对应设置固定片2，固定片2上设置固定片钉22；各分块结构1上还设置将各分块结构1连接的胶贴及弹性条带3，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带3，各分块结构1中的两块上设置用于固定的卡扣结构4。
颈托上前部5吻合至下颌处，可以拖住下颌，下前部6吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7吻合至头部枕骨下方，下后部8吻合至颈胸交界向外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
颈托为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。
颈托材料为X射线可透过的材料医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，具体为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种，缓冲层的材料为较软的高分子材料，具体为：明胶，胶原等。且打印出的固定层及缓冲层材料为弹性材质的，颈托为镂空结构。
实施例6一种3D打印个体化颈托
一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈部皮肤吻合的分块结构1，设置2块分块结构1，各分块结构1上设置编号，并在各分块结构1上设置固定片结合孔21，并对应设置固定片2，固定片2上设置固定片钉22；各分块结构1上还设置将各分块结构1连接的胶贴及弹性条带3，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带3，各分块结构1中的两块上设置用于固定的卡扣结构4。颈托前部还设置一个气管开口9.
颈托上前部5吻合至下颌处，可以拖住下颌，下前部6吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7吻合至头部枕骨下方，下后部8吻合至颈胸交界向外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
颈托为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。
颈托材料为X射线可透过的材料医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，具体为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种，缓冲层的材料为较软的高分子材料，具体为：明胶，胶原等。且打印出的固定层及缓冲层材料为弹性材质的，颈托为镂空结构。
实施例7一种3D打印个体化颈托
一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈部皮肤吻合的分块结构1，设置4块分块结构1，各分块结构1上设置编号，并在各分块结构1上设置固定片结合孔21，并对应设置固定片2，固定片2上设置固定片钉22；各分块结构1上还设置将各分块结构1连接的胶贴及弹性条带3，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带3，各分块结构1中的两块上设置用于固定的卡扣结构4。
颈托上前部5吻合至下颌处，可以拖住下颌，下前部6吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7吻合至头部枕骨下方，下后部8吻合至颈胸交界向 外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
颈托材料为X射线可透过的材料医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，具体为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种，缓冲层的材料为较软的高分子材料，具体为：明胶，胶原等。且打印出的固定层及缓冲层材料为弹性材质的。颈托为镂空结构。
实施例8一种3D打印个体化颈托
一种3D打印个体化颈托，包括分割设置的与患者颈部皮肤吻合的分块结构1，设置4块分块结构1，各分块结构1上设置编号，并在各分块结构1上设置固定片结合孔21，并对应设置固定片2，固定片2上设置固定片钉22；各分块结构1上还设置将各分块结构1连接的胶贴及弹性条带3，在颈托外侧对应设置胶贴的位置，且胶贴位置在3D打印时有所体现，具体对应设置胶贴的位置为微微凸出的结构，胶贴位置用于设置胶贴，并连接弹性条带3，各分块结构1中的两块上设置用于固定的卡扣结构4。
颈托上前部5吻合至下颌处，可以拖住下颌，下前部6吻合处经锁骨处延伸至胸骨处，上后部7吻合至头部枕骨下方，下后部8吻合至颈胸交界向外至肩锁关节处。此种颈托可以有效固定颈部。
颈托为双层结构，一层为固定层，一层为缓冲层，固定层设计在外侧，缓冲层设计在内侧。
颈托材料为X射线可透过的材料医用非金属材料，如天然高分子材料或者生物医用高分子材料。其中固定层材料为硬质高分子材料，具体为聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯和聚羟基丁酸酯中的至少一种，缓冲层的材料为较软的高分子材料，具体为：明胶，胶原等。且打印出的固定层及缓冲层材料为弹性材质的，颈托为镂空结构。
上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。