CN108378915A - 一种寰枢椎前路固定板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种寰枢椎前路固定板制备方法，包括获取患者寰枢椎CT数据；通过阈值设置和区域增长操作，得到寰枢椎三维模型；3D打印寰枢椎模型并对其进行复位；制作寰枢椎前路固定板模型，CT扫描后，创建寰枢椎前路固定板三维模型和曲面模型；将曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；对曲面模型进行翻模操作，再加工出实体的模具；将矿化胶原基复合材料倒入模具中成型，得到寰枢椎前路固定板。本发明还涉及一种寰枢椎前路固定板。本发明中的寰枢椎前路固定板根据患者自身数据制成，能够与寰枢椎实现很好的嵌入式匹配，在术中只需调整寰枢椎前路固定板与寰枢椎复位后相对位置即可安装，操作简单，避免了术中二次塑形的繁琐过程。

Description

一种寰枢椎前路固定板及制备方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种寰枢椎前路固定板及制备方法。
背景技术
寰枢椎脱位多为颅颈交界外伤、先天性畸形、炎症以及肿瘤等因素引起，易引起并发病，且致残和病死率较高。目前手术多采用内固定法，然而该方法经口咽入路，并发症较多，如：损伤颈动脉、脊髓风险。若采用后路减压法，枕颈内固定寰枢椎，则难以达到完全复位，且非功能性的枕颈融合固定使枕颈及颈椎功能损失较多，减压效果不理想。
现有的针对寰枢椎脱位的固定装置多采用金属制成，且其结构较为复杂，并且无法很好的与使用者自身的寰枢椎相匹配，可能在使用的过程中影响颈椎活动，或者引起新生骨变型，给使用者造成额外的负担，甚至可能产生二次伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种与使用者自身的寰枢椎相匹配的寰枢椎前路固定板及制备方法，减少寰枢椎手术对使用者自身的寰枢椎骨骼造成的不良影响，有效减少前路固定板与自体骨不匹配给使用者造成的负担。
为实现上述目的，本发明提供了一种寰枢椎前路固定板制备方法，包括如下步骤：
S1、对使用者的寰枢椎进行CT薄层扫描，获得CT数据；
S2、将获得的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值工具以选中寰枢椎且排除寰枢椎周围的软组织，阈值的最小值为230～245，最大值为2093～2193，并通过区域增长操作排除未与寰枢椎相连的骨组织，得到寰枢椎的三维重建模型；
S3、采用3D打印技术以1:1的比例打印寰枢椎的三维重建模型，得到寰枢椎3D模型；
S4、在寰枢椎3D模型上操作，将脱位/骨折的寰枢椎复位到正常状态；
S5、采用模型胶制作出枕型的初步模型，将所述初步模型设置在寰椎与枢椎之间，根据寰枢椎3D模型的形状对所述初步模型进行调整，将复位的寰枢椎3D模型固定；
S6、取下步骤S5中调整后的所述初步模型，得到寰枢椎前路固定板模型，对所述寰枢椎前路固定板模型进行CT扫描，得到CT数据；
S7、将步骤S6得到的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值工具以选取所需的寰枢椎前路固定板，阈值的最小值为215～225，最大值为1950～1983，并通过区域增长操作排除扫描干扰，获得所述寰枢椎前路固定板三维重建模型；
S8、将步骤S7得到的所述寰枢椎前路固定板三维重建模型导入逆向工程软件中，创建出寰枢椎前路固定板的曲面模型；
S9、将步骤S8中得到的曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；
S10、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，对所述曲面模型进行翻模操作，创建模具模型，得到用于刀路编程的上模具与下模具加工数据，通过五轴数控加工中心加工出实体的模具；
S11、将聚甲基丙烯酸甲酯组分与甲基丙烯酸甲酯单体以比例范围为1～2g/ml混合均匀，向混合物中加入矿化胶原颗粒搅拌均匀；在混合物达到面团期后，将所述混合物灌入步骤S10中加工好的模具中，将模具连同其中的混合物一起用压力机加压至10Mpa，保压10min，然后卸掉模具，得到寰枢椎前路固定板，并在用于安装骨钉的位置打孔。
优选地，所述步骤S5中的所述初步模型为板状结构，长度范围为5～30mm，宽度范围为5～25mm，厚度为5～10mm；所述初步模型包括两个寰椎固定部和两个枢椎固定部，两个所述寰椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°；两个所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°；相邻的所述寰椎固定部和所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑。
优选地，所述步骤S2中，阈值的最小值为235～245，最大值为2093～2189。
优选地，所述步骤S5中的模型胶可选用硅胶、ABS胶或CA胶。
优选地，所述步骤S11中，加入到混合物中搅拌的矿化胶原颗粒的粒径为0.1～0.3mm，且矿化胶原颗粒与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为3:20。
优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯组分中，聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰和硫酸钡的质量比为9.3:0.23:5.5。
优选地，所述步骤S11中的矿化胶原颗粒的制备方法包括：
S11-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL；
S11-2、持续搅拌步骤S11-1所得的溶液，向溶液中缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克矿化胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol；
S11-3、持续搅拌步骤S11-2所得溶液，向溶液中缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S11-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1；
S11-4、持续搅拌步骤S11-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液；
S11-5、将步骤S11-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻；
S11-6、将步骤S11-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉；
S11-7、将步骤S11-6中得到的矿化胶原原粉用粉碎机粉碎5～10秒，得到细小颗粒；
S11-8、将步骤S11-7中得到的细小颗粒放入圆柱型模具中，用不锈钢杆压实后，用压力机向矿化胶原粉体加压至20Mpa，保压90～100秒，脱模得到矿化胶原块；
S11-9，将步骤S11-8中得到的矿化胶原块经粉碎机粉碎3次，每次5～10秒，进行筛分得到所需粒径的矿化胶原颗粒。
优选地，所述步骤S8中的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、AUTCAD、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。
本发明还提供了一种寰枢椎前路固定板，采用如上述任一项所述的寰枢椎前路固定板制备方法制成。
优选地，所述寰枢椎前路固定板为带有弧形曲面的板状结构，与使用者的寰枢椎相匹配，长度范围为5～30mm，宽度范围为5～25mm，厚度为5～10mm；所述寰枢椎前路固定板包括两个寰椎固定部和两个枢椎固定部，两个所述寰椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°，用于贴合使用者的寰椎；两个所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°，用于贴合使用者的枢椎；相邻的所述寰椎固定部和所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑；两个所述寰椎固定部和两个所述枢椎固定部均设有用于固定的骨钉孔。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种寰枢椎前路固定板及制备方法，在获得使用者寰枢椎的CT扫描数据技术上，通过三维重建得到寰枢椎的结构数据，经过3D打印技术将病态的寰枢椎按照1:1的比例打印出来，在体外复位使得寰枢椎回复正常状态，并用模型胶填充修复，得到与使用者自身相匹配的寰枢椎前路固定板模型。将模型胶制成的模型经过CT扫描，经过三维重建、细节修饰、雕刻、翻模、制模、灌料、加压、脱模等工序，得到实际的寰枢椎前路固定板。本发明所提供的寰枢椎前路固定板根据使用者自身的数据制成，能够与寰枢椎实现很好的嵌入式匹配，在术中只需调整寰枢椎前路固定板与寰枢椎复位后相对位置即可安装，操作简单，避免了术中二次塑形的繁琐过程，可缩短手术时间并有效降低手术风险；嵌入式的匹配方式也保证了寰枢椎周围的软组织不会受到寰枢椎前路固定板的刺激而造成损伤，且采用与自体骨强度相当的矿化胶原基复合材料，有效减少强度不匹配对使用者产生的二次伤害，并且矿化胶原基复合材料在保证抗压、抗弯强度的同时，具有良好的成骨活性，材料通过细胞的爬行替代作用逐渐被动降解，在寰枢椎缺损处能够引导新骨生长，保证了术后痊愈的效果。
附图说明
图1是本发明实施例中的寰枢椎前路固定板制备方法流程图；
图2是本发明实施例中的脱位的寰枢椎结构示意图；
图3是本发明实施例中复位后的寰枢椎与寰枢椎前路固定板结构示意图；
图4是本发明实施例中寰枢椎前路固定板的上模具结构示意图；
图5是本发明实施例中寰枢椎前路固定板的下模具结构示意图；
图6是本发明实施例中寰枢椎前路固定板立体结构示意图；
图中：1：寰椎固定部；2：枢椎固定部；3：骨钉孔；4：寰椎；5：枢椎；6：上模具；7：下模具。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种寰枢椎前路固定板制备方法，包括：
S1、对使用者的寰枢椎进行CT薄层扫描，获得CT数据。
优选地，通过电子计算机断层扫描技术(CT)获取使用者寰枢椎的整体数据时，为保证获取的数据可以清晰的反映出缺损部位的形状特征，要求采集数据的扫描层厚范围在0.5～1.0mm之间。可从CT室的PACS系统中获取使用者的寰枢椎CT薄层扫描数据，并将获得的医学图像标准格式Dicom文件数据存储在诸如光盘等计算机可读介质中。
S2、将获得的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值工具以选寰枢椎且排除寰枢椎周围的软组织，并通过区域增长操作排除未与寰枢椎相连的骨组织，得到寰枢椎的三维重建模型。
医学逆向软件可以为Mimics软件或者其它同类型软件，本实施例中所用的医学逆向软件为Mimics软件，在文件菜单栏中单击“新项目向导(new project wizard)”选项打开步骤S1中获得的CT数据所在的文件夹，将数据导入后，得到寰枢椎CT的三视图。
首先进行元数据确认，证实点云数据符合目标要求后，即点云数据能够完整地体现出表面的曲率变化后，使用阈值计算工具进行阈值的选取。先选择系统自带的“骨性结构”获得骨性结构的划分，若此时结构划分不清楚，即出现杂乱的假骨结构，与所选骨结构上有大量的交叉或重叠成分，则返回阈值计算工具手动选择所需要的阈值。
选择“阈值(Threshold)”按钮，手动选择所需要的阈值，使所需部位颜色深，其他与所需部位不相连部位无显影。调整阈值的最小值为230～245，最大值为2093～2193，优选地，阈值的最小值为235～245，最大值为2093～2189。软件中的阀值相当于物质真实密度的大小，阀值越大实际密度越大，阀值越小则实际密度越小。上述的阀值范围可以将整个寰枢椎包括在内，而且除去周围软组织的干扰。
选择“区域增长(Region growing)”按钮，点击主体寰枢椎上的任意一点，把以此点为中心扩散的连续面全部选中，将未连续的部分，例如未与寰枢椎连接的骨组织排除在外，为后续的三维重建模型排除干扰。
选择“三维重建(Calculate 3D)”按钮，通过mimics软件计算重建功能输出STL格式的脱位寰枢椎的三维重建模型。
S3、采用3D打印技术以1:1的比例打印寰枢椎的三维重建模型，得到寰枢椎3D模型。
优选地，打印所用的材料为聚乳酸材料或者树脂类材料。用3D打印技术得到脱位寰枢椎骨折/脱位处的等大模型，能够直观的体现寰枢椎的脱位/骨折实际情况，为后续的操作提供可靠的参照。
S4、在寰枢椎3D模型上操作，将脱位/骨折的寰枢椎复位到正常状态。
这一步骤中，在体外修复脱位寰枢椎的等大模型，能够准确得知修复的情况，使修复达到最佳效果。
当使用者的寰枢椎发生脱位，将寰枢椎3D模型中脱位部分旋转和/平移，使得寰枢椎3D模型中的寰椎4与枢椎5中心线对齐，且无相对旋转；当使用者的寰枢椎发生骨折，将寰枢椎3D模型中骨折部分移动，复位到正常生长位置。
S5、采用模型胶制作出枕型的初步模型，将所述初步模型设置在寰椎4与枢椎5之间，根据寰枢椎3D模型的形状对所述初步模型进行调整，将复位的寰枢椎3D模型固定。
优选地，模型胶可选用硅胶、ABS胶、CA胶或其他同类型的模型胶。枕型的初步模型为板状结构，包括两个寰椎固定部1和两个枢椎固定部2，两个寰椎固定部1之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°，用于贴合使用者的寰椎；两个枢椎固定部2之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°，用于贴合使用者的枢椎；相邻的寰椎固定部1和枢椎固定部2之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑。
此外，为了使最终得到的寰枢椎前路固定板便于安装固定，且不影响术后恢复，寰枢椎前路固定板模型的长度(两个寰椎固定部1/或枢椎固定部2之间的最大距离)范围为5～30mm，宽度(相邻的寰椎固定部1和枢椎固定部2之间的最大距离)范围为5～25mm，厚度为5～10mm。
制作出初步模型后，将初步模型贴在寰枢椎3D模型中的寰椎4与枢椎5之间，挤压初步模型，使得模型胶根据寰椎4与枢椎5的具体情况发生形变，优选地，将当使用者的寰枢椎发生小部分缺少时，使初步模型的模型胶填补上寰枢椎的空缺处。
S6、取下步骤S5中调整后的所述初步模型，得到寰枢椎前路固定板模型，对所述寰枢椎前路固定板模型进行CT扫描，得到CT数据。
优选地，此步骤依然要求采集数据的扫描层厚范围在0.5～1.0mm之间。
S7、将步骤S6得到的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值计算工具选取阈值，并通过区域增长操作排除扫描干扰，获得所述寰枢椎前路固定板三维重建模型。
此步骤同样为通过医学逆向软件生成三维重建模型，与步骤S2基本相同，不同之处在于：阈值的最小值为215～225，最大值为1950～1983。以上的阀值范围可以排除CT扫描中的干扰数据，将整个寰枢椎前路固定板模型包括在内。
选择“区域增长”按钮后，点击寰枢椎前路固定板主体上的任意一点，把以此点为中心扩散的连续面全部选中，排除其他因素干扰。
S8、将步骤S7得到的所述寰枢椎前路固定板三维重建模型导入逆向工程软件中，创建出寰枢椎前路固定板的曲面模型。
步骤S8中应用的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、AUTCAD、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。具体到本实施例中，以Geomagic Studio为例，将步骤S7中得到的STL格式文件导入Geomagic studio软件中。
选择曲线工具，在寰枢椎前路固定板三维重建模型厚度1/2处，沿外部边缘创建曲线，将寰枢椎前路固定板模型分成内、外两部分，此处的内指的是贴近寰枢椎的一面，外指的是远离寰枢椎的一面。曲线的创建沿着边缘形成封闭的圆滑曲线。选择“转为”工具，将创建的曲线转为边界。
根据边界创建寰枢椎前路固定板的曲面模型，将原文件复制后，选取内曲面并删除，保留外曲面，在另一个文件中选取外曲面并删除，保留内曲面。并将内曲面和外曲面分别保存成OBJ格式。
S9、将步骤S8中得到的曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理。
优选地，将步骤S8中的曲面模型导入到数字模型雕刻软件如Zbrush中，对曲面表面进行细节处理，将不平整部位处理呈现为光滑曲面，将转角处处理成光滑圆角，使得整体的变化更加平滑。由于前期在Geomagic studio软件中创建出的内曲面是通过寰枢椎周围的自体骨拟合出来的，能实现与周围骨的衔接，但可能存在锐角或小刺，而进行细节处理后，将尖锐部分去除，可以使得最后制备的寰枢椎前路固定板既保证与使用者的自体骨贴合，起到很好的支撑与固定作用，又避免损伤使用者的组织。细节处理后，将曲面模型导出为STL格式。
S10、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，对所述曲面模型进行翻模操作，创建模具模型，得到用于刀路编程的上模具6与下模具7的加工数据，通过五轴数控加工中心加工出实体的模具。
优选地，将细节处理后的曲面导入到逆向工程软件Geomagic studio后，通过“偏移”工具将外曲面向外偏移3mm，形成具有厚度实体模型，保留厚度的情况下选取外侧面并删除，向下伸出最外边界，填充伸出最外边界底面生成下底面平整的下模具模型。
对内曲面进行相似的操作，将内曲面向内偏移3.5～4mm，删除内侧面，再进行向上伸出最外边界，得到上顶面平整的上模具模型。
将下模具文件导入上模具文件中，同时选中上模具和下模具，选中布尔工具，下模具进行布尔减，得到与上模具完全贴合的上下模具。
选中上模具，同时选用精确曲面工具，将上模具进行精确曲面命令，精确曲面后选择转化工具，转换成CAD对象。对下模具也进行同样的操作，将下模具也转换成CAD对象。
将转换成CAD对象的数据保存为IGES格式，得到用于刀路编程的上模具与下模具加工数据。利用传统的工业设计软件将IGS格式文件进行刀路的模拟进而转化成数控加工中心能够识别的刀路代码，从而加工出实体的上模具6和下模具7。该刀路的编程可以使用Pro/E、UG、Mastercam等软件完成。优选地，该上模具6和下模具7为不锈钢模具，可进行氧化、喷砂处理。
上模具6和下模具7合模后所形成的型腔与步骤S6中的寰枢椎前路固定板模型的形状一致。如图4和图5所示，上模具6的上表面为平面，下表面与寰枢椎前路固定板模型的内侧面相同。下模具7的上表面与寰枢椎前路固定板模型的外侧面相同，下表面为平面，且与上模具6的上表面平行。这样可以保证生产时对上模具6和下模具7所加的压力可以有效的作用在原材料上。并且，上模具6和下模具7的接触面应完全吻合，保证加压后形成封闭的型腔不溢料。
需要说明的是，图4和图5中采用线条表示曲面分割，是为显示上模具6和下模具7表面具有个性化的起伏，其曲面连接处平滑过渡，并非具有棱角的结构，并且，为便于显示上模具6下表面和下模具7上表面的形态，图4中的上模具6为颠倒放置状态，即具有起伏的下表面朝上，图5中的下模具7具有起伏的上表面朝上。
S11、将聚甲基丙烯酸甲酯组分与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀，向混合物中加入矿化胶原颗粒搅拌均匀；在混合物达到面团期后，将所述混合物灌入步骤S10中加工好的模具中，经过加压、保压、脱模以及打孔，得到寰枢椎前路固定板。
优选地，寰枢椎前路固定板的形状与步骤S6中的寰枢椎前路固定板模型基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于寰枢椎前路固定板更为平滑，不易于使用者自身组织发生刮蹭，且寰枢椎前路固定板中，两个寰椎固定部1和两个枢椎固定部2上均设有骨钉孔3，用于通过骨钉将寰枢椎前路固定板固定在使用者的寰椎和枢椎之间，优选地，骨钉孔3为通孔，直径范围为3～6mm。
优选地，所述步骤S11中，聚甲基丙烯酸甲酯组分与甲基丙烯酸甲酯单体混合的比例为1～2g/ml，加入到混合物中搅拌的矿化胶原颗粒的粒径为0.1～0.3mm，且矿化胶原颗粒与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为3:20。
将所述混合物灌入S10中加工好的模具后，将复合物灌入下模具7中，盖上上模具6，将模具连同其中的混合物一起用压力机加压至10Mpa，保压10min，然后卸掉模具，得到如图6所示的寰枢椎前路固定板，并在用于安装骨钉的位置打孔。
所述聚甲基丙烯酸甲酯组分中，聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰和硫酸钡的质量比为9.3:0.23:5.5。
所述步骤S11中的矿化胶原颗粒的制备方法包括：
S11-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL；
S11-2、持续搅拌步骤S11-1所得的溶液，向溶液中缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克矿化胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol；
S11-3、持续搅拌步骤S11-2所得溶液，向溶液中缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S11-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1；
S11-4、持续搅拌步骤S11-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液；
S11-5、将步骤S11-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻；
S11-6、将步骤S11-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉；
S11-7、将步骤S11-6中得到的矿化胶原原粉用粉碎机粉碎5～10秒，得到细小颗粒；
S11-8、将步骤S11-7中得到的细小颗粒放入圆柱型模具中，用不锈钢杆压实后，用压力机向矿化胶原粉体加压至20Mpa，保压90～100秒，脱模得到矿化胶原块；
S11-9，将步骤S11-8中得到的矿化胶原块经粉碎机粉碎3次，每次5～10秒，进行筛分得到所需粒径的矿化胶原颗粒。筛分时，将40目和100目的不锈钢筛上下叠放，40目不锈钢筛在上，100目不锈钢筛在下，将矿化胶原颗粒倒入40目不锈钢筛中，进行筛分直至无颗粒筛出，留在100目不锈钢筛的颗粒即为0.1～0.3mm的矿化胶原颗粒。
本实施例还提供了一种寰枢椎前路固定板，采用上述方法制成，所述寰枢椎前路固定板为带有弧形曲面的板状结构，长度范围为5～30mm，宽度范围为5～25mm，厚度为5～10mm。如图6所示，寰枢椎前路固定板上表面与使用者的寰枢椎部分相匹配，包括两个寰椎固定部1和两个枢椎固定部2，两个所述寰椎固定部1之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°，用于贴合使用者的寰椎；两个所述枢椎固定部2之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°，用于贴合使用者的枢椎；相邻的所述寰椎固定部1和所述枢椎固定部2之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对使用者的寰枢椎进行CT薄层扫描，获得CT数据；
S2、将获得的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值工具以选中寰枢椎且排除寰枢椎周围的软组织，阈值的最小值为230～245，最大值为2093～2193，并通过区域增长操作排除未与寰枢椎相连的骨组织，得到寰枢椎的三维重建模型；
S3、采用3D打印技术以1:1的比例打印寰枢椎的三维重建模型，得到寰枢椎3D模型；
S4、在寰枢椎3D模型上操作，将脱位/骨折的寰枢椎复位到正常状态；
S5、采用模型胶制作出枕型的初步模型，将所述初步模型设置在寰椎与枢椎之间，根据寰枢椎3D模型的形状对所述初步模型进行调整，将复位的寰枢椎3D模型固定；
S6、取下步骤S5中调整后的所述初步模型，得到寰枢椎前路固定板模型，对所述寰枢椎前路固定板模型进行CT扫描，得到CT数据；
S7、将步骤S6得到的CT数据导入到医学逆向软件中，使用阈值工具以选取所需的寰枢椎前路固定板，阈值的最小值为215～225，最大值为1950～1983，并通过区域增长操作排除扫描干扰，获得所述寰枢椎前路固定板三维重建模型；
S8、将步骤S7得到的所述寰枢椎前路固定板三维重建模型导入逆向工程软件中，创建出寰枢椎前路固定板的曲面模型；
S9、将步骤S8中得到的曲面模型导入数字模型雕刻软件中进行细节处理；
S10、将细节处理后的曲面模型导入逆向工程软件中，对所述曲面模型进行翻模操作，创建模具模型，得到用于刀路编程的上模具与下模具加工数据，通过五轴数控加工中心加工出实体的模具；
S11、将聚甲基丙烯酸甲酯组分与甲基丙烯酸甲酯单体以比例范围为1～2g/ml混合均匀，向混合物中加入矿化胶原颗粒搅拌均匀；在混合物达到面团期后，将所述混合物灌入步骤S10中加工好的模具中，将模具连同其中的混合物一起用压力机加压至10Mpa，保压10min，然后卸掉模具，得到寰枢椎前路固定板，并在用于安装骨钉的位置打孔。
2.根据权利要求1所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的所述初步模型为板状结构，长度范围为5～30mm，宽度范围为5～25mm，厚度为5～10mm；所述初步模型包括两个寰椎固定部和两个枢椎固定部，两个所述寰椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°；两个所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°；相邻的所述寰椎固定部和所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑。
3.根据权利要求1所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，阈值的最小值为235～245，最大值为2093～2189。
4.根据权利要求1所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于：所述步骤S5中的模型胶可选用硅胶、ABS胶或CA胶。
5.根据权利要求1所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，加入到混合物中搅拌的矿化胶原颗粒的粒径为0.1～0.3mm，且矿化胶原颗粒与聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为3:20。
6.根据权利要求5所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯组分中，聚甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰和硫酸钡的质量比为9.3:0.23:5.5。
7.根据权利要求6所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于，所述步骤S11中的矿化胶原颗粒的制备方法包括：
S11-1、将胶原溶于盐酸、硝酸或醋酸中的任何一种，配制成胶原的酸溶液，其中胶原浓度为5.0×10-5～5.0×10-3g/mL；
S11-2、持续搅拌步骤S11-1所得的溶液，向溶液中缓慢滴加含钙离子的溶液，钙离子的加入量为每克矿化胶原对应加入钙离子0.01～0.16mol；
S11-3、持续搅拌步骤S11-2所得溶液，向溶液中缓慢滴加含磷酸根离子的溶液，磷酸根离子的加入量与步骤S11-2中钙离子加入量的摩尔比为Ca/P＝1/1～2/1；
S11-4、持续搅拌步骤S11-3所得溶液，缓慢滴加NaOH溶液至混合体系pH＝6～8，当pH＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当pH＝7时，混合体系出现白色悬浊液；
S11-5、将步骤S11-4所得混合体系静置24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后对混合体系进行浓缩，直至获得固液比为0.03～0.06g/mL的矿化胶原胶冻；
S11-6、将步骤S11-5获得的矿化胶原胶冻进行冷冻干燥，获得矿化胶原粉；
S11-7、将步骤S11-6中得到的矿化胶原原粉用粉碎机粉碎5～10秒，得到细小颗粒；
S11-8、将步骤S11-7中得到的细小颗粒放入圆柱型模具中，用不锈钢杆压实后，用压力机向矿化胶原粉体加压至20Mpa，保压90～100秒，脱模得到矿化胶原块；
S11-9，将步骤S11-8中得到的矿化胶原块经粉碎机粉碎3次，每次5～10秒，进行筛分得到所需粒径的矿化胶原颗粒。
8.根据权利要求1所述的寰枢椎前路固定板制备方法，其特征在于：所述步骤S8中的逆向工程软件包括Imageware、Geomagic Studio、AUTCAD、CopyCAD和RapidForm中的一种或多种。
9.一种寰枢椎前路固定板，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述的寰枢椎前路固定板制备方法制成。
10.根据权利要求9所述的寰枢椎前路固定板，其特征在于：所述寰枢椎前路固定板为带有弧形曲面的板状结构，与使用者的寰枢椎相匹配，长度范围为5～30mm，宽度范围为5～25mm，厚度为5～10mm；所述寰枢椎前路固定板包括两个寰椎固定部和两个枢椎固定部，两个所述寰椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为25～60mm，对应圆心角范围为60～180°，用于贴合使用者的寰椎；两个所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为50～100mm，对应圆心角范围为60～90°，用于贴合使用者的枢椎；相邻的所述寰椎固定部和所述枢椎固定部之间设有内凹的曲面，曲率半径范围为60～100mm，对应圆心角范围为60～180°，用于提供支撑；两个所述寰椎固定部和两个所述枢椎固定部均设有用于固定的骨钉孔。
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