本發明涉及頸椎矯形器技術領域，具體是一種基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝。
背景技術：
3D打印是一種以數字模型文件為基礎，先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，指導打印機運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。常用材料有塑料、尼龍、光敏樹脂、石膏、鈦合金、橡膠等材料。目前常用的打印方法有熔融沉積造型技術、選擇性激光燒結技術、多噴嘴成型技術等。
1986年，CharlesHull開發了第一臺商業3D印刷機，此技術已經歷近30年的發展。開始在工業設計領域被用于制造模型，之后應用在建筑、汽車，航空航天、醫療產業等領域迅速開展。3D打印的優點是個性化，可以按需、更快、更低成本生產個性化產品。
在醫學方面，2012年11月，蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織。2014年8月，3D打印頭蓋骨、脊椎植入人體。在假肢領域中已有學者應用3D打印技術，制作兒童假手、義指等。3D打印技術在日常生活和臨床治療中得到廣泛開展，但目前3D打印在康復治療輔助器具，如頸椎矯形器中的應用未見報道。
頸椎病常表現為頸痛，伴隨頭痛、惡心等癥狀，常見的病因有：1）先天性頸畸形2）頸椎脊椎炎3）損傷4）腫瘤和感染5）炎性關節炎等。頸椎病變會導致頸椎的結構改變和機能失調，繼而改變頸椎的生物力線，一個節段上的機能失調，會導致其他節段發生紊亂，患者的癥狀會反復和加重。頸椎周圍的肌群會隨者頸椎病變發生麻痹或痙攣，進一步加重頸椎的功能和生物力學方面的紊亂。
頸椎矯形器主要用于減輕頸部的局部疼痛，保護病變部位免受進一部的損傷，支持麻痹的肌肉，預防、糾正畸形。通過對頸部的支持、運動限制和頸椎對線的再調整，達到矯治頸椎病變的目的，其作用如下：1、支撐作用：通過頦部和枕部支撐，支撐了頭部部分重量，減輕了頸椎的負重，對于頸肌肌力下降者，因減少了頸肌負荷，減少了脊柱的不穩定性。2、控制運動：通過減少頸椎的運動，因運動增加而產生的疼痛和痙攣也減輕，當頸痛減輕，伴隨的癥狀相應減退。3、重新對線：將負重從病變關節面轉移到椎體上，利用負重轉移來緩解重力及應力，繼而有效減輕癥狀。4、保溫：減輕因受冷而導致的頸部疼痛。5、觸覺感知：提醒頸部避免過度運動。
目前常用的頸椎矯形器按照材質軟硬分為軟質頸托（如圍領）、硬質及半硬質頸托，硬質及半硬質頸托按照其活動角度范圍又分為活動角度不固定的頸椎矯形器和活動角度固定的頸椎矯形器，活動角度不固定的頸椎矯形器包括費城頸托、邁阿密J-style頸托、Aspen頸托、Malibu頸托及帶金屬支條的頸椎矯形器，活動角度固定的頸椎矯形器包括模塑式頸椎矯形器和索米矯形器。
目前常用的頸椎矯形器存在以下缺陷：1、支撐不足：頸前區軟組織的結構（如喉結、氣管、頸動脈、頸靜脈等）不能接受支具的外力支撐。由于這個原因，現有的頸椎矯形器繞過了這些結構，而將額外力量壓在附近的組織上，期望能達到限制頸椎運動的作用?；颊邥驗轭i部受力不均而感覺佩戴不適。2、皮膚破損和潰瘍：在頭和頸部突出的部位（如下頜、頦、鎖骨、胸骨、枕骨等）易發生壓瘡，據統計有38%-55%的使用者發生壓瘡。頭發、胡須與支具的邊界、內側面摩擦會導致倒毛。盡管在長期需要佩戴頸托的患者中這些問題被非常關注，但由于尺寸不符，壓力不均，這些區域還是會出現不適或炎癥。3、其他長期使用頸托出現的不良問題包括：顎神經麻痹、頸內動脈壓增高、潮氣量降低、吞咽困難、誤吸、安裝不穩導致的損傷等。一般情況下，非定制支具如果支撐效果好，舒適感就會差。許多病人會因為感覺支具過緊、透氣不好而松解固定帶。當支具需要長期佩戴時，舒適感是很重要的，否則會被病人棄用。患者在治療頸椎中多會用軟或半軟的頸托，盡管固定和支撐效果不好，但由于它們提供了舒適感，因此被更多患者所選擇。現有的頸椎矯形器無法在保證支撐性能的基礎上，提供良好的舒適性。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，步驟如下：
1）3D掃描：使用3D掃描儀對患者的頸部進行掃描，生成頸部掃描文件；
2）建立頸椎矯形器3D模型數字文件：運用軟件對獲得的頸部掃描文件進行處理，生成初步頸椎矯形器3D模型數字文件，按照臨床需求對初步頸椎矯形器3D模型數字文件進行數據修改，獲得最終頸椎矯形器3D模型數字文件；
3）3D打印頸椎矯形器：使用3D打印機器，根據最終頸椎矯形器3D模型數字文件，選擇合適的打印材料及打印方法，打印出頸椎矯形器半成品；
4）細加工：對頸椎矯形器半成品進行細加工，并裝配海綿內襯和扣帶，獲得頸椎矯形器成品。
作為本發明進一步的方案：步驟2）中，對初步頸椎矯形器3D模型數字文件進行的數據修改，包括以下步驟：
2.1）對頸椎矯形器3D模型中對應患者頸前區喉結、氣管及骨突起部位的數據進行修改，以減少頸椎矯形器對喉結、氣管及骨突起部位的壓迫；
2.2）將頸椎矯形器3D模型制成網狀結構；
2.3）判斷患者頸椎是否需要重新對線，若需要，則進行步驟2.4），否則，進行步驟2.5）；
2.4）通過調整頸椎矯形器3D模型的支撐部位及角度，以調整頸椎矯形器3D模型的三點壓力受力點，從而完成頸椎矯形器3D模型的頸椎對線處理；
2.5）對頸椎矯形器3D模型中對應患者下頷、上胸、背部的部位的數據進行處理，以擴大上述各部位的支撐面積，從而增加患者的舒適感。
作為本發明再進一步的方案：步驟2）中采用的軟件為3D Max 、netfabb或geomagic。
作為本發明再進一步的方案：步驟3）中選用的打印材料為ABS、PLA或橡膠。
作為本發明再進一步的方案：步驟3）中所采用的打印方法為熔融擠壓成型、激光燒結式成型或光固化成型。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，通過3D掃描，得到與患者體型相匹配的頸椎矯形器3D模型數字文件，打印出的頸椎矯形器能緊貼患者的頸部皮膚，支撐、固定頸部效果較好，壓力平分，受力面積均勻，佩戴舒適感好；
2、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，通過對頸椎矯形器3D模型數字文件進行修改，避免頸椎矯形器對患者頸前區喉結、氣管、骨突起等重要組織的壓迫，減少吞咽困難、呼吸功能下降等副作用，避免壓瘡形成；
3、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝制成的頸椎矯形器供患者佩戴后，由于患者頸部皮膚受力均勻，減少了骨突起等部位壓迫，既能不影響支撐力，又能避免皮膚潰瘍和破損的發生，提高患者配帶的依從性；
4、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，其制成的頸椎矯形器為網狀結構，透氣好，佩戴舒服，避免傳統頸托壓迫感、悶熱等不適；
5、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝所制成的頸椎矯形器，其與頭部、頸部接觸時的支撐部位的面積可根據病人要求進行擴大，減少支撐部位壓力，故患者配帶時，既感覺穩定性好，又沒有壓迫感，配帶的依從性好；
6、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝能夠根據患者病情及舒適感需求，選擇不同的軟、硬質的材料，調整對頸椎的支撐、控制程度，滿足患者的需求；
7、該基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝對于提高使用者對頸部疾病的治療具有重要意義，隨著3D打印技術和材料的發展，3D打印頸椎矯形器的舒適度、支撐可靠性、個性化效果會提高，成本會降低，將會越來越被人們接受，具有廣闊的市場前景。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
一種基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，步驟如下：
1）3D掃描：
使用3D掃描儀對患者的頸部進行掃描，生成頸部掃描文件；
2）建立頸椎矯形器3D模型數字文件：
運用軟件對獲得的頸部掃描文件進行處理，生成初步頸椎矯形器3D模型數字文件，按照臨床需求對初步頸椎矯形器3D模型數字文件進行數據修改，獲得最終頸椎矯形器3D模型數字文件，軟件可以采用3D Max 、netfabb或geomagic；
其中，對初步頸椎矯形器3D模型數字文件進行的數據修改，包括以下步驟：
2.1）對頸椎矯形器3D模型中對應患者頸前區喉結、氣管及骨突起部位的數據進行修改，以減少頸椎矯形器對喉結、氣管及骨突起部位的壓迫；
2.2）將頸椎矯形器3D模型制成網狀結構；
2.3）判斷患者頸椎是否需要重新對線，若需要，則進行步驟2.4），否則，進行步驟2.5）；
2.4）通過調整頸椎矯形器3D模型的支撐部位及角度，以調整頸椎矯形器3D模型的三點壓力受力點，從而完成頸椎矯形器3D模型的頸椎對線處理；
2.5）對頸椎矯形器3D模型中對應患者下頷、上胸、背部的部位的數據進行處理，以擴大上述各部位的支撐面積，從而增加患者的舒適感。
3）3D打印頸椎矯形器：
使用3D打印機器，根據最終頸椎矯形器3D模型數字文件，選擇合適的打印材料及打印方法，打印出頸椎矯形器半成品，打印材料可以選擇ABS、PLA或橡膠，具體可以根據使用者的需求或喜好進行選擇，打印方法可以選擇熔融擠壓成型、激光燒結式成型或光固化成型；
4）細加工：
對頸椎矯形器半成品進行細加工，并裝配海綿內襯和扣帶，獲得頸椎矯形器成品。
所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，通過3D掃描，得到與患者體型相匹配的頸椎矯形器3D模型數字文件，打印出的頸椎矯形器能緊貼患者的頸部皮膚，支撐、固定頸部效果較好，壓力平分，受力面積均勻，佩戴舒適感好；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，通過對頸椎矯形器3D模型數字文件進行修改，避免頸椎矯形器對患者頸前區喉結、氣管、骨突起等重要組織的壓迫，減少吞咽困難、呼吸功能下降等副作用，避免壓瘡形成；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝制成的頸椎矯形器供患者佩戴后，由于患者頸部皮膚受力均勻，減少了骨突起等部位壓迫，既能不影響支撐力，又能避免皮膚潰瘍和破損的發生，提高患者配帶的依從性；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝，其制成的頸椎矯形器為網狀結構，透氣好，佩戴舒服，避免傳統頸托壓迫感、悶熱等不適；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝所制成的頸椎矯形器，其與頭部、頸部接觸時的支撐部位的面積可根據病人要求進行擴大，減少支撐部位壓力，故患者配帶時，既感覺穩定性好，又沒有壓迫感，配帶的依從性好；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝能夠根據患者病情及舒適感需求，選擇不同的軟、硬質的材料，調整對頸椎的支撐、控制程度，滿足患者的需求；所述基于3D打印的頸椎矯形器的制造工藝對于提高使用者對頸部疾病的治療具有重要意義，隨著3D打印技術和材料的發展，3D打印頸椎矯形器的舒適度、支撐可靠性、個性化效果會提高，成本會降低，將會越來越被人們接受，具有廣闊的市場前景。
上面對本發明的較佳實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。