申请/专利权人：西安增材制造国家研究院有限公司

申请日：2019-02-01

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109700517B

主分类号：A61B17/70

分类号：A61B17/70;A61B17/56

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.05.03#公开

摘要：本发明公开了一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械及其制作方法，该复位器械包括寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部以及调节部；调节部包括支撑桥、调节柱以及螺母；支撑桥的一端与头颅贴合部固连，另一端与枢椎贴合部固连；支撑桥中部插装调节柱，调节柱一端与螺母螺纹连接，调节柱另一端与寰椎贴合部固定连接；寰椎贴合部的内表面与病患的寰椎骨面完全适配；头颅贴合部的内表面与病患的头颅骨面完全适配；枢椎贴合部的内表面与病患的枢椎骨面完全适配；寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部采用3D打印方式加工成型。采用该器械可安全可靠的实现患者寰枢椎的精准复位，且不影响寰枢椎后续固定。

主权项：1.一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：包括寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部以及调节部；调节部包括支撑桥、调节柱以及螺母；支撑桥的一端与头颅贴合部固连，另一端与枢椎贴合部固连；支撑桥中部插装调节柱，调节柱一端与螺母螺纹连接，调节柱另一端与寰椎贴合部固定连接；寰椎贴合部的内表面与病患的寰椎骨面完全适配；头颅贴合部的内表面与病患的头颅骨面完全适配；枢椎贴合部的内表面与病患的枢椎骨面完全适配；所述寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部采用3D打印方式加工成型；所述调节部中的调节柱的调节方向与人体矢状面之间具有夹角α；90°≥α≥0°。

全文数据：一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械及其制作方法技术领域本发明涉及数字医疗与医疗器械领域，具体为一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械及其制作方法。背景技术寰枢关节脱位或称为寰、枢椎脱位，是指颈椎的第一节寰椎、第二节枢椎之间的关节失去正常的对合关系。寰枢椎脱位类型包括前脱位、后脱位、双侧不对称脱位和旋转脱位。寰枢椎脱位可直接或间接刺激、压迫脊髓、神经和血管，引发一系列疾病，典型症状有：1枕部及颈部疼痛；2斜颈及颈部运动受限；3上位脊髓损害可表现为全身肌肉紧张，手握物不稳或无力；行走无力；大小便无力；四肢肌肉萎缩；严重者可出现全身瘫痪；4眩晕、耳鸣、视物模糊、胸闷、心悸和血压升高等。寰枢椎脱位甚至可能因头颈部轻微伤或颈椎过度屈伸而压迫上颈髓，病人可突然出现硬瘫，甚至呼吸肌瘫痪而死亡，需及时诊断治疗。治疗寰枢椎脱位，首先需要对寰枢椎进行复位，解除脊髓压迫，然后稳定颈椎关节，防止再脱位。寰枢椎脱位分型可分为牵引复位型、手术复位型和不可复位型三种。寰枢椎部位手术风险极大、难度高，近年来针对寰枢椎脱位的临床研究取得了一系列成果，但寰枢椎脱位仍有难以复位和的无法复位的情况。在手术复位中，传统的寰枢椎手术复位器械存在以下问题：1传统的头颅牵引装置固定在患者颅骨上，通过重物外拉去牵引，该方式头颅受力面积狭窄，显得笨重、原始，且存在安全隐患；2颅牵引方式的复位效果并不十分理想，无法实现精准复位。发明内容针对背景技术中的传统牵引式复位器械所存在的问题，本发明提出的一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械及其制作方法，该复位器械结合数字医学仿真分析以及3D打印技术，针对患者个体寰枢椎脱位分型特性和周围韧带肌肉等生物力学分布设计出复位器械，从而安全可靠的实现了患者寰枢椎的精准复位，且不影响寰枢椎后续固定。本发明的具体技术方案是：本发明提供了一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械：包括寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部以及调节部；调节部包括支撑桥、调节柱以及螺母；支撑桥的一端与头颅贴合部固连，另一端与枢椎贴合部固连；支撑桥中部插装调节柱，调节柱一端与螺母螺纹连接，调节柱另一端与寰椎贴合部固定连接；寰椎贴合部的内表面与病患的寰椎骨面完全适配；头颅贴合部的内表面与病患的头颅骨面完全适配；枢椎贴合部的内表面与病患的枢椎骨面完全适配；所述寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部采用3D打印方式加工成型。使用时旋转螺母，从而使得调节柱在支撑桥内滑动，从而寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部受力对寰枢椎脱位进行复位。进一步地，为了节省制作步骤，并且确保制作的精度，上述调节部中支撑桥、调节柱也采用3D打印的方式与寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部一体加工成型。进一步地，上述调节部中支撑桥、调节柱还可采用机加工的方式加工成型。进一步地，针对一些旋转脱位的患者，所述调节部中的调节柱的调节方向与人体矢状面之间具有夹角α；90°≥α≥0°。该角度根据患者实际的脱位角度确定。其中，人体矢状面为人体解剖学专业术语，即就是将人体分成左右两部分，左右切面就是人体矢状面。进一步地，针对一些旋转脱位的患者，还提供了另外一种复位器械的方案，即就是制作两组调节部；其中，两组调节部中调节柱之间的夹角为锐角。一组调节部用于进行前后脱位复位，一组调节部用于进行旋转脱位复位。进一步地，当调节部中支撑桥、调节柱采用机加工的方式制作时，支撑桥采用螺纹连接的方式分别与头颅贴合部、枢椎贴合部固连；调节柱采用螺纹连接的方式与寰椎贴合部固连，且调节柱和螺母的螺纹旋向与调节柱和寰椎贴合部螺纹连接的旋向相反。进一步地，为了使医生操作更加便利，上述螺母可选择六角螺母也可选择带手柄的螺母。基于上述对用于寰枢椎脱位的辅助复位器械的结构描述，现对复位器械的制作方法进行介绍，具体包括以下步骤，步骤A1，建立患者头颅和脊椎的三维模型；采集寰枢椎脱位患者患处医学影像数据，利用医学影像数据处理软件对所采集医学影像数据进行降噪、阈值分割、三维重建，重建患者头颅和脊椎三维模型，还原寰枢椎脱位状态和位置信息；步骤A2、利用所述三维模型，设计所述复位器械模型；将所述三维模型导入3-matic软件，基于患者头颅、寰枢椎的骨面以及实际的脱位症状特征，利用3-matic软件，设计能与患者头颅、寰椎骨面、枢椎骨面完全贴合的头颅贴合部、寰椎贴合部、枢椎贴合部，并同时设计支撑桥以及调节柱；步骤A3、利用选择性激光熔融技术或选择性激光烧结技术或熔融沉积技术对步骤A2所设计寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部、支撑桥以及调节柱进行3D打印制作，随后进行表面抛磨、螺纹加工工艺；步骤A4、将经过A3步骤制作的零件进行消毒灭菌处理。本发明的有益效果是：1、本发明采用3D打印的方式制作寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部与人体骨面完全贴合，宽阔的接触面积使得骨面受力均匀而分散，大大降低了骨受力不均匀和局部应力过大而受损的风险，提高了器械的可靠性和安全性。2、本发明的调节部在手术应用中旋转螺母即可使得寰枢椎复位后，螺母与螺柱可实现自锁，固定当前复位状态后可即时实施寰枢椎固定术，复位操作简单方便，并且不会对后续的寰枢椎固定术产生影响，进一步地提升手术的安全性和可靠性。3、本发明采用两组调节部的方式或者采用调节柱的调节方向与寰枢椎前后脱位的方向之间设置夹角的方式，不仅适用于寰枢椎前脱位和旋转脱位中的任意一种情况单独发生，也适用于寰枢椎前脱位和旋转脱位两种情况同时发生，提高了器械的适用性。4、本发明的复位器械在进行手术复位的过程中，不占用手术床及其周边空间，不影响临床医生正常手术作业，大大节省了操作空间。附图说明图1为复位器械的结构示意图。图2为复位器械第一种优化结构示意图。图3为复位器械第二种优化结构示意图。附图标记如下：1-寰椎贴合部、2-头颅贴合部、3-枢椎贴合部、4-调节部5-支撑桥、6-调节柱、7-螺母。具体实施方式下面通过实施例以及附图对本发明的复位器械及制作方法做进一步的描述：实施例：结构如图1所示，一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，包括寰椎贴合部1、头颅贴合部2、枢椎贴合部3以及调节部4；调节部4包括支撑桥5、调节柱6以及螺母7；支撑桥5的一端与头颅贴合部2固连，另一端与枢椎贴合部3固连；支撑桥5中部插装调节柱6，调节柱6一端与螺母7螺纹连接，调节柱6另一端与寰椎贴合部1固定连接；寰椎贴合部1的内表面与病患的寰椎骨面完全适配；头颅贴合部2的内表面与病患的头颅骨面完全适配；枢椎贴合部3的内表面与病患的枢椎骨面完全适配；其中，寰椎贴合部1、头颅贴合部2、枢椎贴合部3采用3D打印方式加工成型，调节部中支撑桥、调节柱采用机加工的方式加工成型。或者寰椎贴合部1、头颅贴合部2、枢椎贴合部3、调节部4中支撑桥5以及调节柱6均采用3D打印的方式一体成型。基于上述结构，本实施例还提供了一下优化设计：针对一些既有前后脱位又有旋转脱位的患者，同时为了制作方便，提供两种器械结构：如图2所示，1、调节部中调节柱6的调节方向与人体矢状面之间具有夹角α；90°≥α≥0°。该角度根据患者实际的脱位角度确定。如图3所示，2、复位器械包括两组调节部4；其中，两组调节部4中调节柱6之间的夹角为锐角。一组调节部用于进行前后脱位复位，一组调节部用于进行旋转脱位复位。3、进一步地，当调节部中支撑桥5、调节柱6采用机加工的方式制作时，支撑桥5采用螺纹连接的方式分别与头颅贴合部2、枢椎贴合部3固连；调节柱6采用螺纹连接的方式与寰椎贴合部1固连，且调节柱6和螺母7的螺纹旋向与调节柱6和寰椎贴合部1螺纹连接的旋向相反。4、为了使医生操作更加便利，上述螺母7可选择六角螺母也可选择带手柄的螺母。制作方法步骤A1，建立患者头颅和脊椎的三维模型；采集寰枢椎脱位患者患处医学影像数据包括但不限于CT数据，利用医学影像数据处理软件包括但不限于Mimics软件对所采集医学影像数据进行降噪、阈值分割、三维重建等操作，重建患者头颅和脊椎至少包含寰椎和枢椎三维模型，还原寰枢椎脱位状态和位置等信息；步骤A2、利用所述三维模型，设计所述复位器械模型；将步骤A1重建的三维模型导入3-matic软件，基于患者头颅、寰枢椎的骨面以及实际的脱位症状特征，利用3-matic软件，设计能与患者头颅、寰椎骨面、枢椎骨面完全贴合的头颅贴合部、寰椎贴合部、枢椎贴合部，并同时设计支撑桥以及调节柱；步骤A3、利用选择性激光熔融技术SLM、选择性激光烧结技术SLS或熔融沉积技术FDM对步骤2所设计个性化支撑桥和寰椎连接件进行3D打印制作，随后进行表面抛磨、螺纹加工等后处理；步骤A4、将经过A3步骤制作的零件进行消毒灭菌处理。使用方法步骤B1、手术中，首先利用头架调整头颅与颈椎位置状态，使得经过步骤A4处理的复位器械能分别与患者的头颅骨面、枢椎骨面和寰椎骨面完全贴合；步骤B2、当复位器械需要固定时，在患者头颅骨合适位置钻孔，利用钢丝穿孔缠绕固定支撑桥和头颅贴合部，利用钢丝缠绕固定支撑桥和枢椎贴合部、寰椎贴合部；步骤B3、待复位器械各部分贴合、固定好后，拧紧螺母，继续旋转，带动寰椎移动和旋转，待寰椎复位后，实施寰枢椎固定术，对患者的寰枢椎脱位进行治疗。

权利要求：1.一种用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：包括寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部以及调节部；调节部包括支撑桥、调节柱以及螺母；支撑桥的一端与头颅贴合部固连，另一端与枢椎贴合部固连；支撑桥中部插装调节柱，调节柱一端与螺母螺纹连接，调节柱另一端与寰椎贴合部固定连接；寰椎贴合部的内表面与病患的寰椎骨面完全适配；头颅贴合部的内表面与病患的头颅骨面完全适配；枢椎贴合部的内表面与病患的枢椎骨面完全适配；所述寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部采用3D打印方式加工成型。2.根据权利要求1所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：所述调节部中支撑桥、调节柱采用3D打印的方式加工成型。3.根据权利要求1所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：调节部中支撑桥、调节柱采用机加工的方式加工成型。4.根据权利要求2或3所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：所述调节部中的调节柱的调节方向与人体矢状面之间具有夹角α；90°≥α≥0°。5.根据权利要求2或3所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：所述调节部为两组；其中，两组调节部中调节柱之间的夹角为锐角。6.根据权利要求3所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：所述支撑桥采用螺纹连接的方式分别与头颅贴合部、枢椎贴合部固连；调节柱采用螺纹连接的方式与寰椎贴合部固连，且调节柱和螺母的螺纹旋向与调节柱和寰椎贴合部螺纹连接的旋向相反。7.根据权利要求5所述的用于寰枢椎脱位的辅助复位器械，其特征在于：所述螺母为六角螺母或带手柄的螺母。8.一种基于权利要求2所述用于寰枢椎脱位的辅助复位器械的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤A1，建立患者头颅和脊椎的三维模型；采集寰枢椎脱位患者患处医学影像数据，利用医学影像数据处理软件对所采集医学影像数据进行降噪、阈值分割、三维重建，重建患者头颅和脊椎三维模型，还原寰枢椎脱位状态和位置信息；步骤A2、利用所述三维模型，设计所述复位器械模型；将所述三维模型导入3-matic软件，基于患者头颅、寰枢椎的骨面以及实际的脱位症状特征，利用3-matic软件，设计能与患者头颅、寰椎骨面、枢椎骨面完全贴合的头颅贴合部、寰椎贴合部、枢椎贴合部，并同时设计支撑桥以及调节柱；步骤A3、利用选择性激光熔融技术或选择性激光烧结技术或熔融沉积技术对步骤A2所设计寰椎贴合部、头颅贴合部、枢椎贴合部、支撑桥以及调节柱进行3D打印制作，随后进行表面抛磨、螺纹加工工艺；步骤A4、将经过A3步骤制作的零件进行消毒灭菌处理。

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