一种颈椎枕及其设计方法、设计装置、计算机可读存储介质与流程

本发明涉及枕头技术领域，特别是涉及一种颈椎枕及其设计方法、设计装置、计算机可读存储介质。

背景技术：

正常情况下，人的颈椎具有一定的向前的弧度即生理弯曲，现代人使用电脑及手机的频率不断增高，长期低头往往导致颈椎生理曲度的减小、消失甚至反弓，常随时间发展为颈椎病和椎孔外神经卡压。患者常表现为头颈及肩背部酸痛，颈部活动受限，严重者还可出现上肢无力、手指发麻、头晕等症状，严重影响生活质量。常可使用颈椎枕进行治疗，在每日的睡眠中即可完成矫正，具有良好便捷性。

目前常见的颈椎枕多为两种，一种通过在枕套中填充荞麦或中药，另一种是通过切割海绵制作的波浪形颈椎枕。前者往往存在高度不够，难以矫正颈椎曲度的问题，而后者由于是批量化生产，无法针对患者不同需求进行设计，不能与针对不同患者的生理曲线进行个性化矫正，导致治疗效果不佳或矫枉过正。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种颈椎枕及其设计方法、设计装置、计算机可读存储介质，用于解决现有技术中枕头未能因人而异矫正颈椎的曲度。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种颈椎枕设计方法，所述方法包括：

1)获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

2)将步骤1)得到的颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件，经测量获得原有颈椎曲度，当原有颈椎曲度为正常时，依据原有颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；当原有颈椎曲度为异常时，一步调整或分阶段调整原有颈椎曲度至正常颈椎曲度，依据调整后的颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；

3)将颈部枕区的颈椎弧度沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸，形成凹陷构造出头部枕区的头部曲线；将头部枕区的头部曲线沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸至定制者的头部不会对枕头有垂直方向作用处，形成限制枕区的限制曲线；

4)根据颈椎枕的高度构造出枕区底部直线线段；

5)将颈部枕区的颈椎弧度、头部枕区的头部曲线、限制枕区的限制曲线和枕区底部直线线段形成闭合曲线，再经过建模处理获得颈椎枕三维模型，以供采用柔性材料3d打印而成。

优选地，步骤2)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)当步骤1)得到的颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件时，将颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件进行配准，调整透明度，以使透过颈椎头部x光片看到包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

2)测量原有颈椎曲度的方法为borden测量法、harrison测量法或cobb角测量法。

更优选地，特征2)中，borden测量法：自枢椎齿状突后上缘到第七椎体后下缘画一直线为a线,沿颈椎各椎体后缘作一弧线为b线,在a、b线间最宽处的垂直横交线为c线，c线的距离即为颈椎生理曲线的深度，正常颈椎曲度的颈椎生理曲线的深度为12±5mm；harrison测量法：作第二椎体及第七椎体后缘的平行线，其相交所成的锐角为颈椎角，正常颈椎曲度的颈椎角≥34°；cobb角测量法：测量第二椎体与第七椎体下缘延长线,再作下缘延长线的垂线，相交所成锐角为颈椎角，正常颈椎曲度的颈椎角为22±5°。

进一步更优选地，依据颈椎曲度确定圆心的方法如下：

1)当测量原有颈椎曲度的方法为borden测量法时：

当原有颈椎曲度为正常时，利用原有颈椎曲度对应的弧线确定圆心；

当原有颈椎曲度为异常时，利用调整后的颈椎曲度对应的弧线确定圆心；

2)当测量原有颈椎曲度的方法为harrison测量法或cobb角测量法时：

当原有颈椎曲度为正常时，利用原有颈椎曲度，然后做第二椎体后缘的平行线的垂线，及第七椎体后缘的平行线的垂线，以两条垂线产生的交点为圆心；

当原有颈椎曲度为异常时，利用调整后的颈椎曲度，然后做调整后的第二椎体后缘的平行线的垂线，及第七椎体后缘的平行线的垂线，以两条垂线产生的交点为圆心。

优选地，所述建模处理包括：放样、对称、标定参数、及渲染中任意一种或多种组合。

本发明第二方面提供一种颈椎枕设计装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

处理模块，用于将颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件，经测量获得原有颈椎曲度，当原有颈椎曲度为正常时，依据原有颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；当原有颈椎曲度为异常时，一步调整或分阶段调整原有颈椎曲度至正常颈椎曲度，依据调整后的颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；将颈部枕区的颈椎弧度沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸，形成凹陷构造出头部枕区的头部曲线；将头部枕区的头部曲线沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸至定制者的头部不会对枕头有垂直方向作用处，形成限制枕区的限制曲线；根据颈椎枕的高度构造出枕区底部直线线段；将颈部枕区的颈椎弧度、头部枕区的头部曲线、限制枕区的限制曲线和枕区底部直线线段形成闭合曲线，再经过建模处理获得颈椎枕三维模型，以供采用柔性材料3d打印而成。

本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的颈椎枕设计方法。

本发明第四方面提供一种颈椎枕，所述颈椎枕通过上所述的颈椎枕设计方法获得。

优选地，包括依次连续的颈部枕区、头部枕区和限制枕区，所述颈椎枕为3d打印而成，所述3d打印的材料采用柔性材料。

更优选地，所述柔性材料选自tpu、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、abs塑料、pvc塑料、有机硅树脂和丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。

本发明提供的一种颈椎枕及其设计方法、设计装置、计算机可读存储介质，通过获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；导入三维建模软件，经测量获得原有颈椎曲度，当原有颈椎曲度为正常时，依据原有颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；当原有颈椎曲度为异常时，一步调整或分阶段调整原有颈椎曲度至正常颈椎曲度，依据调整后的颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度等；经过建模处理获得颈椎枕三维模型，以供采用柔性材料3d打印而成。本发明至少包括如下有益效果中的至少一项：

1)能够根据不同定制者的颈椎情况进行个性化设计，使其完全贴合患者生理曲度，实现个性化、精准化和定制式的治疗；

2)在定制者可接受范围内，使得调整后的颈椎曲度至正常颈椎曲度或分阶段至正常颈椎曲度，而且可以在正常颈椎曲度范围内选择更优的颈椎曲度，比如cobb角测量法正常颈椎曲度的颈椎角为22±5°，在定制者可接受范围内可趋向选择27°，即适当增加一定角度(即大于正常角度)，避免使用时3d打印颈椎枕受压变形影响治疗效果，充分缓解颈椎压力，使颈椎各椎体排列恢复正常生理弯曲，消除对神经丛的压迫。

附图说明

图1为本发明颈椎枕的剖面图。

图2为本发明颈椎枕的立体图。

图3至图7为本发明颈椎枕设计方法示意图。

附图标记：

1-颈部枕区；

2-头部枕区；

3-限制枕区。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

一种颈椎枕设计方法，所述方法包括：

1)获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

x光片为颈椎正位侧位x光片；

包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件通过便携式三维光学扫描仪扫获得，如为structuresensor与便携式平板的组合，通过数据线连接，进入scannerapp扫描界面后选取合适的扫描范围，一般从头顶到乳头上方平面，恰好的包裹住全部的所选身体部分，最后手持扫描仪稳定的环绕几周，扫描完全；

2)将步骤1)得到的颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件(如solidworks，rhino)，经测量获得原有颈椎曲度，当原有颈椎曲度为正常时，依据原有颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；当原有颈椎曲度为异常时，一步调整或分阶段调整原有颈椎曲度至正常颈椎曲度，依据调整后的颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；

3)将颈部枕区的颈椎弧度沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸，形成凹陷构造出头部枕区的头部曲线；将头部枕区的头部曲线沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸至定制者的头部不会对枕头有垂直方向作用处，形成限制枕区的限制曲线；

4)根据颈椎枕的高度构造出枕区底部直线线段；

5)将颈部枕区的颈椎弧度、头部枕区的头部曲线、限制枕区的限制曲线和枕区底部直线线段形成闭合曲线，再经过建模处理获得颈椎枕三维模型，以供采用柔性材料3d打印而成。

在一个优选的实施例中，步骤2)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)当步骤1)得到的颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件时，将颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件进行配准，调整透明度，以使透过颈椎头部x光片看到包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

2)测量原有颈椎曲度的方法为borden测量法、harrison测量法或cobb角测量法。

在一个优选的实施例中，特征2)中，borden测量法：自枢椎齿状突后上缘到第七椎体后下缘画一直线为a线,沿颈椎各椎体后缘作一弧线为b线,在a、b线间最宽处的垂直横交线为c线，c线的距离即为颈椎生理曲线的深度，正常颈椎曲度的颈椎生理曲线的深度为12±5mm；harrison测量法：作第二椎体及第七椎体后缘的平行线，其相交所成的锐角为颈椎角，正常颈椎曲度的颈椎角≥34°；cobb角测量法：测量第二椎体与第七椎体下缘延长线,再作下缘延长线的垂线，相交所成锐角为颈椎角，正常颈椎曲度的颈椎角为22±5°。

在一个优选的实施例中，依据颈椎曲度确定圆心的方法如下：

1)当测量原有颈椎曲度的方法为borden测量法时：

当原有颈椎曲度为正常时，利用原有颈椎曲度对应的弧线确定圆心；

当原有颈椎曲度为异常时，利用调整后的颈椎曲度对应的弧线确定圆心；

2)当测量原有颈椎曲度的方法为harrison测量法或cobb角测量法时：

当原有颈椎曲度为正常时，利用原有颈椎曲度，然后做第二椎体后缘的平行线的垂线，及第七椎体后缘的平行线的垂线，以两条垂线产生的交点为圆心；

当原有颈椎曲度为异常时，利用调整后的颈椎曲度，然后做调整后的第二椎体后缘的平行线的垂线，及第七椎体后缘的平行线的垂线，以两条垂线产生的交点为圆心。

在一个优选的实施例中，所述建模处理包括：放样、对称、标定参数、及渲染中任意一种或多种组合。

本发明第二方面提供一种颈椎枕设计装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

处理模块，用于将颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件，经测量获得原有颈椎曲度，当原有颈椎曲度为正常时，依据原有颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；当原有颈椎曲度为异常时，一步调整或分阶段调整原有颈椎曲度至正常颈椎曲度，依据调整后的颈椎曲度确定圆心，结合圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件确定颈部枕区的颈椎弧度；将颈部枕区的颈椎弧度沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸，形成凹陷构造出头部枕区的头部曲线；将头部枕区的头部曲线沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸至定制者的头部不会对枕头有垂直方向作用处，形成限制枕区的限制曲线；根据颈椎枕的高度构造出枕区底部直线线段；将颈部枕区的颈椎弧度、头部枕区的头部曲线、限制枕区的限制曲线和枕区底部直线线段形成闭合曲线，再经过建模处理获得颈椎枕三维模型，以供采用柔性材料3d打印而成。

3d打印时可以打印软硬适合的颈部枕区、头部枕区和限制枕区即设计软硬适合的填充密度，定制者头颈部更好的固定于颈椎枕上，同时增加使用舒适性。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的颈椎枕设计方法。

所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明第四方面提供一种颈椎枕，所述颈椎枕通过上所述的颈椎枕设计方法获得。

在一个优选的实施例中，如图1和图2所示，包括依次连续的颈部枕区1、头部枕区2和限制枕区3，所述颈椎枕为3d打印而成，所述3d打印的材料采用柔性材料。

在一个优选的实施例中，所述柔性材料选自tpu、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、abs塑料、pvc塑料、有机硅树脂和丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。

实施例1

一种颈椎枕设计方法，如图3至图7所示，包括：

1)获取定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；

2)步骤1)得到的颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件导入三维建模软件，将颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件进行配准，调整透明度，以使透过颈椎头部x光片看到包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件；经harrison测量法获得原有颈椎曲度，harrison测量法：作第二椎体及第七椎体后缘的平行线，其相交所成的锐角为颈椎角，正常颈椎曲度的颈椎角≥34°，原有颈椎曲度为异常，调整第二椎体及第七椎体后缘的平行线使颈椎角趋近于34°，使得调整后的颈椎曲度至正常颈椎曲度或分阶段至正常颈椎曲度，然后做调整后的第二椎体及第七椎体后缘的平行线的垂线，产生的交点即为圆心(如图3所示)，通过圆心以及定制者颈椎头部x光片和包含颈椎头部的颈椎头部光学扫描文件，调整半径大小，确定颈部枕区的颈椎弧度(如图4所示)；

3)将颈部枕区的颈椎弧度沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸，形成凹陷构造出头部枕区的头部曲线；将头部枕区的头部曲线沿定制者的头部形状以样条曲线形式继续延伸至定制者的头部不会对枕头有垂直方向作用处，形成限制枕区的限制曲线，如图5所示，通过样条曲线和直线等工具，延扫描文件后缘拟合出枕头的形状；

4)根据颈椎枕的高度构造出枕区底部直线线段；

5)将颈部枕区的颈椎弧度、头部枕区的头部曲线、限制枕区的限制曲线和枕区底部直线线段形成闭合曲线，如图6所示，再经过建模处理获得颈椎枕三维模型(对形状进行拉伸，形成三维实体)，如图7所示，以供采用柔性材料3d打印而成。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。