CN106214302B - 一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法，包括步骤：采集患者矫正前的体表数据；采用脊柱侧弯矫形模拟工具给患者提供支撑力，对患者进行临时矫正，以得到矫正后的姿态；采集患者临时矫正后的体表数据；根据临时矫正后的体表数据，通过计算机辅助设计确定矫形方案。本发明方法首先对患者脊柱进行临时矫正，扫描得到矫正后的体表数据，再来设计矫形支具，矫形效果更精准，支具与体表贴合度高。

Description

一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法

技术领域

本发明涉及一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法。

背景技术

脊柱侧弯矫形支具的制备，一般都是先取患者身体石膏阴模，再灌成石膏阳模，对石膏阳模进行调整，最后采用热塑成形的方式制作支具。

近年来，支具师开始采用计算机辅助设计制作脊柱侧弯矫形支具。现有的计算机辅助设计支具方案有两大类，一类是计算机辅助设计石膏阳模方法，先采用3D扫描技术获取患者体表数据，在计算机上对体表数据进行调整得到石膏阳模的数据，采用机床加工身体石膏模型，然后采用热塑成型的方式制作支具；一类是计算机辅助设计矫形支具，先获取患者体表数据后，以体表数据为参考，在计算机上直接设计支具，再采用3D打印技术生产制造。无论哪种方案，都是获取患者正常站姿或卧姿的体表数据，作为支具制备的参照。虽然计算机辅助设计数据相对准确，但扫描的是人体矫正前的体表数据，设计师根据经验在计算机上对石膏模型或支具进行调整，穿戴后支具与体表贴合度一般。

此外，计算机辅助设计石膏阳模方法中，医生与支具师是对着石膏模型现场沟通，很少与患者沟通；而计算机辅助设计矫形支具时，医生与支具师是对着体表数据沟通，也很少与患者沟通。因而，现有这两大类方法对支具师的经验，依赖性都高。

发明内容

为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明提出一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法，该方法首先对患者脊柱进行临时矫正，扫描得到矫正后的体表数据，再来设计矫形支具，矫形效果更精准，支具与体表贴合度高。

本发明采用如下技术方案来实现：一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、采集患者矫正前的体表数据；

步骤2、采用脊柱侧弯矫形模拟工具给患者提供支撑力，对患者进行临时矫正，以得到矫正后的姿态；

步骤3、采集患者临时矫正后的体表数据；

步骤4、根据临时矫正后的体表数据，通过计算机辅助设计确定矫形方案；

步骤2所述脊柱侧弯矫形模拟工具设有用于容纳人体的扫描空间，包括体表数据采集工具及矫形组件；所述体表数据采集工具固定在扫描空间的周围，所述矫形组件设置在扫描空间周围以临时矫正人体脊柱。

所述步骤4采用以下方法1或方法2：

方法1：基于患者的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据及临时矫正后的体表数据，对临时矫正后的体表数据进行修改优化，绘制出阳模模型；然后采用机床加工模型，将加热后的热塑塑料裹在模型上，采用热塑塑料成型的方式制作支具；

方法2：基于患者的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据及临时矫正后的体表数据，采用计算机辅助设计矫形支具模型，并采用3D打印机技术生产制造。

优选地，所述矫形组件包括支撑杆及机械手，支撑杆设置在扫描空间的周围，机械手与人体接触并固定在支撑杆上。

所述矫形组件包括两根或多根支撑杆，每根支撑杆上设有三个机械手；所述机械手与人体接触的一端延伸成一弧面状结构，所述弧面状结构与机械手的杆体垂直；所述机械手通过万向转向器固定在支撑杆上，机械手上设有刻度。

优选地，所述矫形组件包括支撑杆及固定在支撑杆上的矫形带，支撑杆设置在扫描空间的周围，矫形带以支撑杆为支点，向患者提供拉力以临时矫正脊柱。

所述矫形带通过用于调节矫形带长度的调节扣固定在支撑杆上；矫形带的两端均与调节扣连接，从而形成一闭合带。

所述矫形组件包括固定在扫描空间上方的悬吊件；所述悬吊件为悬吊环或悬吊横杆。

所述体表数据采集工具为扫描仪或照相机。所述扫描仪包括固定在扫描空间上方的旋转盘、连接杆和3D扫描器；3D扫描器通过连接杆悬挂在旋转盘上，随旋转盘的转动围绕待矫正人体360度转动。

所述3D扫描器还包括外壳及可升降平台，所述可升降平台设置在外壳的底部；所述扫描空间位于外壳内，外壳顶部为扫描空间的上方。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

1、先采用脊柱侧弯矫形模拟工具给患者提供悬吊和/或支撑，对患者脊柱进行临时矫正，使患者处于矫正后的姿态，以便扫描患者矫正后的体表数据。以该矫正后的体表数据为参照，来设计脊柱侧弯矫形支具，矫形效果更精准，支具与体表更贴合，穿戴更舒适，对支具师的经验依赖性低。

2、医生与支具师能借助三维体表数据及三维图像与患者充分沟通，患者对支具的形态和功能以及穿戴后的状态有充分了解。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为一个实施方式中脊柱侧弯矫形模拟工具的结构示意图；

图3为矫形组件的结构示意图；

图4为悬吊件及扫描组件的结构示意图；

图5为另一实施方式中脊柱侧弯矫形模拟工具的结构示意图；

图6是支撑杆与矫形带的结构示意图；

图7是支撑杆与矫形带的局部放大图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明脊柱侧弯矫形支具的制备方法，包括：对患者矫形前的站姿或卧姿进行3D扫描或影像学检查，同时给患者提供支撑力，得到患者矫形后的站姿并进行3D扫描；得到患者矫正前和矫正后的体表数据；根据患者的体表数据导出贴合体表的支具曲面；结合医学影像数据对支具曲面进行修改优化，绘制石膏阳模模型或矫形支具；最后采用热塑塑料成型方式或者3D打印方式生产出支具。流程如图1，具体包括如下步骤：

步骤1、采集患者矫正前的体表数据；该数据可通过3D扫描仪或照相机获取，也可以通过医学影像三维后处理来获得。矫正前的体表数据，一般为正常站姿或卧姿的体表数据。

步骤2、采用脊柱侧弯矫形模拟工具给患者提供支撑力，对患者进行临时矫正，以得到矫正后的姿态。借助脊柱侧弯矫形模拟工具给患者临时矫正时，其矫正可能不是一步到位的，需要结合患者的体验，反复多次调整脊柱侧弯矫形模拟工具，直至最佳为止。

步骤3、采集患者临时矫正后的体表数据，可借助3D扫描仪或照相机来采集。

步骤4、根据临时矫正后的体表数据，通过计算机辅助设计确定矫形方案。矫形方案的设计，可进一步结合患者拍摄的X光片，以及影像学检查所得到的脊柱骨骼模型和体表模型来设计。本步骤4可采用两种方法来实现：

方法1：基于获得的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据临时矫正后的体表数据，对临时矫正后的体表数据进行修改优化，绘制出阳模模型；然后采用机床加工模型，将加热后的热塑塑料裹在模型上，采用热塑塑料成型的方式制作支具。

方法2：基于获得的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据临时矫正后的体表数据，采用计算机辅助设计矫形支具模型，并采用3D打印机技术生产制造。

步骤2所述的脊柱侧弯矫形模拟工具，其结构如图2所示，包括外壳1、可升降平台2、体表数据采集工具及矫形组件，扫描空间位于外壳1内。可升降平台2设置在外壳的底部，体表数据采集工具固定在外壳的顶部11。采集工具可以是3D扫描仪或照相机，数量可以是一个，也可以是多个；多个采集工具可以沿扫描空间的竖直方向分布，也可以在扫描空间的水平方向分布。此外，采集工具可以是旋转式的，扫描时患者不需要转动；采集工具也可以是非旋转式的，扫描时患者站在可升降平台上转动。

如图3、4，矫形组件包括悬吊件、支撑杆5及机械手6；其中悬吊件固定在外壳的顶部11，且位于可升降平台2的上方。支撑杆5设置在可升降平台2的周围。机械手6通过万向转向器固定在支撑杆5上，机械手固定在支撑杆的位置可调，支撑杆的高度可调。支撑杆可以如图中所示采用两根，也可以采用多根。每根支撑杆上设有三个机械手，机械手通过万向转向器固定在支撑杆上。机械手6的一端延伸成一弧面状结构61，弧面状结构61与机械手的杆体62垂直；该弧面状结构与待矫正人体相接触，从而在临时矫正人体脊柱时，能有良好的贴合度，提供舒适、有力的支撑。机械手上设有刻度，可记录机械手从支撑杆伸出的长度，便于调整长度，使侧弯的脊柱得到更精准的临时矫正。不使用的时候，支撑杆可移除。而悬吊件可采用悬吊环4，悬吊环4成对设置在外壳1的顶部，方便患者双手抓取；悬吊件也可以采用悬吊横杆来实现。悬吊件与机械手可以一起使用，同时给脊柱矫形；也可以分开使用。

如图4，可旋转3D扫描仪包括固定在外壳顶部的旋转盘33、连接杆32和3D扫描器31；3D扫描器31通过连接杆32悬挂在旋转盘33上，随旋转盘的转动围绕待矫正人体360度转动。3D扫描器33的悬挂高度是可调的。

脊柱侧弯矫形模拟工具除了采用图2所示结构外，还可以采用图5所示结构。图5的脊柱侧弯矫形模拟工具与图2大体是相同的，只是所采用的矫形组件不同。如图6所示，矫形组件包括悬吊件、支撑杆5和固定在支撑杆5上的矫形带7，其中悬吊件和支撑杆5的结构与图2所示脊柱侧弯矫形模拟工具的相同。矫形带7以支撑杆为支点，向患者提供拉力以临时矫正脊柱。如图7，矫形带的长度通过调节扣71调节，以适合不同患者的体型。矫形带7的两端均与调节扣71连接，从而形成一闭合带。

Claims (9)

1.一种脊柱侧弯矫形支具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集患者矫正前的体表数据；

步骤2、采用脊柱侧弯矫形模拟工具给患者提供支撑力，对患者进行临时矫正，以得到矫正后的姿态；

步骤3、采集患者临时矫正后的体表数据；

步骤4、根据临时矫正后的体表数据，通过计算机辅助设计确定矫形方案；

步骤2所述脊柱侧弯矫形模拟工具设有用于容纳人体的扫描空间，包括体表数据采集工具及矫形组件；所述体表数据采集工具固定在扫描空间的周围，所述矫形组件设置在扫描空间周围以临时矫正人体脊柱。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4采用以下方法1或方法2：

方法1：基于患者的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据及临时矫正后的体表数据，对临时矫正后的体表数据进行修改优化，绘制出阳模模型；然后采用机床加工模型，将加热后的热塑塑料裹在模型上，采用热塑塑料成型的方式制作支具；

方法2：基于患者的X光片数据、医学影像数据、临时矫正前的体表数据及临时矫正后的体表数据，采用计算机辅助设计矫形支具模型，并采用3D打印机技术生产制造。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矫形组件包括支撑杆及机械手，支撑杆设置在扫描空间的周围，机械手与人体接触并固定在支撑杆上。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述矫形组件包括两根或多根支撑杆，每根支撑杆上设有三个机械手；所述机械手与人体接触的一端延伸成一弧面状结构，所述弧面状结构与机械手的杆体垂直；所述机械手通过万向转向器固定在支撑杆上，机械手上设有刻度。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矫形组件包括支撑杆及固定在支撑杆上的矫形带，支撑杆设置在扫描空间的周围，矫形带以支撑杆为支点，向患者提供拉力以临时矫正脊柱。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述矫形带通过用于调节矫形带长度的调节扣固定在支撑杆上；矫形带的两端均与调节扣连接，从而形成一闭合带。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述矫形组件包括固定在扫描空间上方的悬吊件；所述悬吊件为悬吊环或悬吊横杆。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述体表数据采集工具为扫描仪或照相机；所述扫描仪包括固定在扫描空间上方的旋转盘、连接杆和3D扫描器；3D扫描器通过连接杆悬挂在旋转盘上，随旋转盘的转动围绕待矫正人体360度转动。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述3D扫描器还包括外壳及可升降平台，所述可升降平台设置在外壳的底部；所述扫描空间位于外壳内，外壳顶部为扫描空间的上方。