一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法及颈椎枕

本发明涉及医疗康复辅具，具体涉及一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法及颈椎枕。

背景技术：

1、颈椎的正常生理曲度是前凸的弧线形状，被称为颈椎生理弯曲或颈椎曲度。正常情况下，颈椎向前凸出，形成一个c形的曲线。这种曲线起到了支撑头颈部、缓冲冲击力和保护脊髓神经的作用。颈椎异常生理曲度的形成，与长时间坐卧姿势不当、劳损、外伤等因素有关，一般表现为变直或反弓情况，引起颈部僵硬、酸痛，影响颈椎的正常活动，严重干扰其正常生活活动。

2、医治颈椎病人的方案，当今国内外主要分为手术治疗和非手术治疗两种方式。其中手术治疗是用来治疗颈椎病症状严重的病人，手术治疗虽然效果明显，但是术后创伤大，恢复时间长且有容易复发的副作用，故颈椎病的前期医治宜采用非手术治疗的方式。北京汉琨中医医院通过实验发现在颈椎异常生理曲度的临床治疗中，根据患者颈椎曲度的变直或反弓程度，选择合适的颈椎牵引角度，能够有效提高纠正效果，使患者的颈椎尽快恢复为正常的生理状态。所以，非手术治疗方式治疗颈椎异常生理曲度是非常可行的。

3、目前颈椎牵引一般是在专业指导下用专业的牵引设备进行，是一个长期的治疗过程，而且根据颈椎曲度的恢复情况，牵引角度也要做相应的变化。枕头对每个人来讲都是必不可少的用品，人们日常生活中有三分之一的时间要与枕头共眠，使用不当的枕头很容易降低颈椎的治疗恢复效果，拉长治疗时间。

4、所以颈椎病患者在日常的生活中选择合适的枕头，适时的匹配当前颈椎曲度，更有利于异常颈椎的恢复。目前市场上的颈椎枕仅仅涉及到颈椎病患者当前状态使用的舒适性，并未考虑到后期辅助治疗的过程。

5、而且，随着有限元理论的发展，颈椎有限元模型的完善度和精确程度越来越接近实际，为患者定制合适的颈椎枕成为了可能。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明型提出了一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法及颈椎枕，可以根据不同患者在不同治疗阶段更换适合颈椎曲度的颈椎枕，提高了颈椎枕的适配度，更有利于颈椎病的辅助治疗。

2、为实现上述目的。本发明采用的方案如下：

3、一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法，包括以下步骤：

4、步骤一：获取定制者颈椎ct和颈椎mri的图像数据；

5、步骤二：将所述颈椎ct和颈椎mri的图像数据以dicom格式导入mimics软件，根据所述颈椎ct数据识别骨骼信息建立c0-c7颈椎骨骼模型，根据所述颈椎mri的图像数据建立肌肉及皮脂层模型，将两个所述模型整合成现状全颈椎模型；

6、步骤三：将所述现状全颈椎模型导入有限元分析软件进行计算，获得所述定制者包括健康颈椎曲度数据以及健康状态下的肌肉和皮脂层及椎骨数据的健康全颈椎模型；

7、步骤四：以现状全颈椎模型的后方外轮廓曲面作为0度基础曲面，根据定制者的颈椎情况分别将所述0度基础曲面后驱两个度数获得两个颈椎曲面，作为颈椎枕的第一曲面和第二曲面，以健康全颈椎模型的后方外轮廓曲面作为颈椎枕的第三曲面；

8、步骤五：构建颈椎枕模型，基于所述的第一曲面、第二曲面和第三曲面分别构建颈椎枕第一曲度模块模型、第二曲度模块模型和第三曲度模块模型；基于枕高预测值及枕宽值获得颈椎枕枕高模块模型；

9、步骤六：通过3d打印设备打印出第一曲度模块、第二曲度模块、第三曲度模块和枕高模块；

10、步骤七：所述枕高模块下方装配若干层充气结构；

11、步骤八：所述带有充气结构的枕高模块上方可拆卸的连接所述第一曲度模块组成所述颈椎枕，根据定制者治疗过程颈椎曲度的变化，所述第二曲度模块更换所述第一曲度模块直至更换到第三曲度模块。

12、进一步的，所述步骤三中获得健康全颈椎模型的方法为：模拟不同睡姿颈椎，即模拟不同形态曲度的骨骼和肌肉状态，然后在每个状态中的骨骼施加力，得到不同状态下受力云图，获得曲度受力最小最均匀颈椎状态下的颈椎模型即为健康全颈椎模型。

13、进一步的，所述步骤四中的获得两个颈椎曲面的方法如下：针对重度反弓定制者将所述0度基础曲面后驱5度和10度获得-5度第一曲面和-10度第二曲面，针对针对颈椎曲度变直或轻度反弓定制者将所述0度基础曲面后驱10度和15度获得-10度第一曲面和-15度第二曲面。

14、进一步的，所述步骤五中的枕高预测值通过y=2.001 +0.726x计算获得，其中y为最佳枕高的预测值，x为肩颧距；所述枕宽值为1.25倍的肩宽。

15、一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕，所述颈椎枕包括枕高模块，所述枕高模块通过魔术贴连接有曲度模块。

16、进一步的，所述枕高模块底部设有充气结构，所述充气结构包括多层气囊单元，多层所述气囊单元彼此不连通，每层所述气囊单元均设有充气孔。

17、进一步的，所述曲度模块上设有加热件，所述曲度模块包括第一曲度模块、第二曲度模块和第三曲度模块。

18、进一步的，所述颈椎枕采用树脂、硅胶、橡胶、尼龙、海绵等柔性材料。

19、本发明具有的有益效果为：本发明通过构建多个颈椎曲面作为颈椎枕曲度模块的曲面，使定制者可以根据不同恢复阶段的颈椎曲度进行更换，更好的适配当前的颈椎，提高颈椎治疗的效果，进而提高颈椎枕的辅助性。

20、而且，本发明采用了全颈椎模型：不仅建立c0-c7颈椎骨骼模型，还建立了肌肉及皮脂层模型，将两个模型整合起来共同为颈椎枕提供数据支持，提高了数据的精确度，提高了颈椎枕的辅助效果。

技术特征：

1.一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法，其特征在于：所述步骤三中获得健康全颈椎模型的方法为：模拟不同睡姿颈椎，即模拟不同形态曲度的骨骼和肌肉状态，然后在每个状态中的骨骼施加力，得到不同状态下受力云图，获得曲度受力最小最均匀颈椎状态下的颈椎模型即为健康全颈椎模型。

3.根据权利要求1所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法，其特征在于：所述步骤四中的获得两个颈椎曲面的方法如下：针对重度反弓定制者将所述0度基础曲面后驱5度和10度获得-5度曲面和-10度曲面，针对针对颈椎曲度变直或轻度反弓定制者将所述0度基础曲面后驱10度和15度获得-10度曲面和-15度曲面。

4.根据权利要求1所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法，其特征在于：所述步骤五中的枕高预测值通过y=2.001 +0.726x计算获得，其中y为最佳枕高的预测值，x为肩颧距；所述枕宽值为1.25倍的肩宽。

5.如权利要求1-4任一所述颈椎枕设计方法的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕，其特征在于：所述颈椎枕包括枕高模块（2），所述枕高模块（2）通过魔术贴（4）连接有曲度模块（1）。

6.根据权利要求5所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕，其特征在于：所述枕高模块（2）底部设有充气结构（3），所述充气结构（3）包括多层气囊单元，多层所述气囊单元彼此不连通，每层所述气囊单元均设有充气孔。

7.根据权利要求5所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕，其特征在于：所述曲度模块（1）上设有加热件（5），所述曲度模块（1）包括第一曲度模块、第二曲度模块和第三曲度模块。

8.根据权利要求5所述的一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕，其特征在于：所述颈椎枕采用树脂、硅胶、橡胶、尼龙、海绵等柔性材料。

技术总结
本发明涉及医疗康复辅具技术领域，提供了一种辅助恢复颈椎曲度的颈椎枕设计方法及颈椎枕，包括以下步骤：步骤一：获取定制者颈椎CT和颈椎MRI的图像数据；步骤二：构建现状全颈椎模型；步骤三：获得健康全颈椎模型；步骤四：获得颈椎枕的第一曲面、第二曲面和第三曲面；步骤五：构建颈椎枕第一曲度模块模型、第二曲度模块模型、第三曲度模块模型和枕高模块模型；步骤六：打印第一曲度模块、第二曲度模块、第三曲度模块和枕高模块；步骤七：所述枕高模块下方装配若干层充气结构；步骤八：组合适合的颈椎枕。本方案可以根据不同患者在不同治疗阶段更换适合颈椎曲度的颈椎枕，提高了颈椎枕的适配度，更有利于颈椎病的辅助治疗。

技术研发人员：韩影,郑枫,张冰,巩会平,宋雪,裴仕泽,张书奇,宋广飞
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7