CN109123867B - 一种颅脑安全帽及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种颅脑安全帽及其制备方法，颅脑安全帽包括帽体，其中，帽体的形状与患者的颅脑形状相匹配，帽体内设有内膜层，帽体与内膜层的下沿密闭连接，帽体上与患者减压窗相对应的位置设有气孔连接件，气孔连接件与所述帽体和内膜层连通。本发明设置有与患者头颅配合的帽体，对出现脑组织塌陷或者膨出的患者，通过对帽体的负压操作以及帽体本身的结构密封性，实现患者塌陷脑组织的复原或者对患者膨出的脑组织进行防护，同时限制脑组织的继续膨出，对脑组织进行保护。

Description

一种颅脑安全帽及其制备方法

技术领域

本发明涉及颅脑防护技术领域，更具体地，涉及一种颅脑安全帽及其制备方法。

背景技术

颅内压，即颅腔内脑脊液的压力，又称脑压。由于存在于蛛网膜下腔和脑池内的脑脊液介于颅腔壁和脑组织之间，并于脑室和脊髓腔内蛛网膜下腔相通，所以脑脊液的静水压就可代表颅内压，通常以侧卧位时颅脑脊液压力为代表。维持正常的颅内压对于人体的生命体征有着重要作用。

颅内容物增加：如脑组织体积增大（脑水肿等）、脑脊液增多（脑积水等），颅内占位性病变：如血肿、肿瘤、脓肿、等，颅腔狭小：如狭颅症、颅底陷入症等均会引起颅内压异常，因此需要通过颅脑手术开减压窗来降低颅内压。但是，通过颅脑手术开减压窗来降低颅内压的过程中，减压窗处的脑组织可能会出现塌陷、膨出的情况，现有的对脑组织进行防护的保护帽中，仅能实现防止脑组织膨出，而无法实现同一保护帽既可恢复脑组织塌陷又可防止脑组织膨出。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种颅脑安全帽，能够在患者出现脑组织塌陷或者膨出时，有效地对脑组织进行保护。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种个性化的颅脑安全帽，包括帽体，其中，帽体的形状与患者的颅脑形状相匹配，帽体内设有内膜层，帽体与内膜层的下沿密闭连接，帽体上与患者减压窗相对应的位置设有气孔连接件，气孔连接件与所述帽体和内膜层连通。

本发明中，帽体的形状与颅脑形状匹配，在患者出现脑组织塌陷或者膨出时，通过帽体与患者头部的结合，对患者的脑组织进行保护，避免脑组织受到伤害。帽体内设有内膜层，内膜层的下沿与帽体密闭连接，通过帽体与内膜层的配合对患者的头部进行保护，防止脑组织膨出；本发明中，为了对脑组织起到防护作用，帽体通常都是采用较硬的材质制成的，当脑组织膨出时，为防止减压窗皮瓣直接抵触到帽体产生损伤，因此，本发明在帽体中设置了内膜层，防止减压窗皮瓣与帽体的直接接触；帽体上与患者减压窗相对应的位置设有气孔连接件，气孔连接件与帽体和内膜层连通，通过气孔连接件与负压吸引器连接实现对塌陷的脑组织进行复原；另外，气孔连接件具有通气流通作用，还可通过气孔连接件实现对帽体内部的环境调节。

优选地，帽体与内膜层之间设有间隙，起到缓冲的作用，防止脑组织膨出时脑组织皮瓣接触到硬质材料的帽体；优选地，所述间隙内设置有压力传感装置。当进行负压吸引时，为了防止过度吸引使脑组织膨出，在帽体与内膜层之间设置压力传感装置来监测内膜层与减压窗皮瓣之间的压力，操作人员可根据压力值控制负压吸引操作的启停，防止过度吸引使脑组织膨出。同时，在患者出现脑组织膨出时，脑组织膨出挤压内膜层，内膜层触发压力传感装置，压力传感装置告警，实现对脑组织膨出的监测。

优选地，帽体的边沿设有与患者头部配合的过渡结构，过渡结构设有与患者头部接触的防护面。帽体边沿设有过渡结构，过渡结构设有与患者皮肤接触的防护面，在帽体与患者头部结合时，防护面可有效地避免帽体边沿对患者的头部造成伤害。当患者需要进行负压吸引操作时，可在帽体外侧的下沿用医用贴膜缠绕一周密闭封上，使颅脑安全帽与患者头部之间形成密闭空间，进行负压吸引。

优选地，内膜层相对于帽体边沿向外延伸形成凸出部，凸出部嵌设有弹性件，用于调节凸出部与患者颅脑的贴合度。当患者进行负压吸引操作时，调节凸出部与患者头部密闭贴合，使颅脑安全帽与患者头部之间形成密闭空间，并通过气孔连接件与负压吸引器连接，进行负压吸引；当患者需要取下或戴上颅脑安全帽时，可完全放松弹性件，方便患者的摘戴颅脑安全帽。

优选地，气孔连接件的上端内径值为4.5mm-5.5mm，外径值为5.5mm-6.5mm，气孔连接件的下端外径值为7 mm-9mm，高度值为11 mm-13mm；气孔连接件配合连接有密封件，通过密封件对气孔进行密封。当患者没有出现脑组织膨出或对塌陷的脑组织复原完成后，通过密封件对气孔连接件进行密封，以在保持帽体内部负压。

优选地，颅脑安全帽设有温湿探测系统，温湿探测系统设有探头，探头穿过气孔连接件置于颅脑安全帽内，用于监测颅脑安全帽内部的温度和湿度，探头包括温度感应装置和湿度感应装置。当患者不进行负压吸引操作时，为保持帽体内部负压，需要通过密封件对气孔连接件进行密封，使内膜层与患者颅脑之间形成密闭空间，在这样的密闭空间中，由于不通风不透气，使患者产生闷热感，本发明通过温湿探测系统的探头穿过气孔连接件置于颅脑安全帽内，对颅脑安全帽内部的环境进行监测，以适时的进行排湿和通风。

优选地，颅脑安全帽还包括设置于帽体上方的空气循环系统，空气循环系统设有出风口和进风口，出风口和进风口分别与气孔连接件连接。颅脑安全帽设有空气循环系统，空气循环系统通过出风口和进风口分别与气孔连接件连接，实现颅脑安全帽内的空气流动，降低颅脑安全帽内部的温度并带走颅脑安全帽中的湿气。

需要说明的是，在接入温湿探测系统或空气循环系统的过程中，其他不设置探头的气孔连接件以及不连接出风口和入风口的气孔连接件依然通过密封件进行密封，以维持帽体内部负压。

优选地，帽体的厚度值为1.7mm-2.3mm。

本发明提供一种颅脑安全帽的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1:根据患者术前的影像信息进行三维重建，获得患者颅脑模型；

S2：将所述颅脑模型导入工程设计软件，根据患者颅脑模型进行颅脑安全帽的设计，获得其三维结构图；

S3：将所述颅脑安全帽的三维结构图导入3D打印软件进行3D打印，获得实体的颅脑安全帽。

优选地，步骤S2具体包括以下步骤：

S21：选择患者颅脑模型正常的一侧作为颅脑安全帽形状设计的参考结构并镜像，形成完整的患者颅脑模型；

S22：在工程设计软件中，在患者颅脑模型的耳根和眉毛上标记曲线，曲线的位置经过双侧眉弓上沿、颧弓、耳根上沿、乳突到枕外隆突，曲线上方为颅脑安全帽覆盖范围；

S23：从标记的曲线至颅顶范围表面生成曲面，该曲面完全与患者颅脑模型结构吻合，作为颅脑安全帽的帽形，再由曲面向外生成一定厚度的壳体，形成颅脑安全帽。

本发明与现有技术相比，不同之处在于：

1.设置有与患者头颅配合的帽体，防止患者减压窗脑组织膨出，并在帽体上设置气孔连接件，可通过气孔连接件与负压吸引器连接，进行负压操作，实现患者塌陷脑组织的复原。

2.帽体内设置有内膜层，内膜层与帽体之间设置有压力传感装置，可以保证在负压吸引时减压窗皮瓣刚接触到内膜层的时候就停止负压操作，防止过度吸引使脑组织膨出。

3. 内膜层下端的凸出部嵌设有弹性件，可以调节凸出部与患者颅脑的贴合度，方便患者摘戴颅脑安全帽以及在负压吸引的时候使颅脑安全帽与患者头部之间形成密闭空间。

4.设置了温湿探测系统和空气循环系统，可以监测颅脑安全帽内部的温度和湿度，并通过空气循环系统实现对颅脑安全帽内的空气流动，降低颅脑安全帽内部的温度并带走颅脑安全帽中的湿气。

附图说明

图1是本发明实施例中颅脑安全帽的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中气孔连接件结构示意图。

图3是本发明实施例中过渡结构的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

本发明的颅脑安全帽可运用于脑水肿、血肿、肿瘤切除等需要降低颅内压而开减压窗的颅脑手术；还可运用于脑外伤致使颅骨缺损、颅骨骨折等情况。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种颅脑安全帽，包括有帽体1，帽体1的形状与患者的颅脑形状匹配，帽体1能够与患者颅脑契合。

如图3所示，帽体1边沿设有过渡结构，过渡结构为设置在帽体1边缘的直角三角形，直角三角形的第一接触面3与患者的头部贴合，第二接触面4与帽体的边沿连接，第一接触面3在帽体1与患者头部接触时，能够与患者头部贴合，避免佩戴过程中帽体1边沿伤害患者头部。

本实施例中，帽体1内设有内膜层，帽体1为硬质外壳，材质为塑料，硅胶等，内膜层为软质材料，优选为医用薄膜。

帽体1和内膜层之间设有间隙，间隙为0.5 mm -1mm，可起到缓冲的作用，防止脑组织膨出时脑组织皮瓣接触到硬质材料的帽体。

本实施例中，在帽体1和内膜层之间的间隙中设有压力传感装置，压力传感装置为压力传感器，用于检测减压窗皮瓣与内膜层之间的压力；当脑组织复原到位时，减压窗皮瓣接触内膜层，压力传感装置发出警告，提示脑组织复位完成，停止对帽体内部抽真空，防止过度吸引。当脑组织膨出时，脑组织膨出挤压内膜层，内膜层形变挤压压力传感装置，压力传感装置告警，提示脑组织膨出需要降低颅内压。

如图1和如图2所示，在帽体1上设有气孔连接件2，气孔连接件2设有三个，锥台状的气孔连接件2能够与负压吸引器连接，负压吸引器能够对帽体1内部进行抽真空，对塌陷的脑组织进行复原。

本实施例中，气孔连接件2为锥台结构，气孔连接件2的上端内径值为4.5mm-5.5mm，外径值为5.5mm-6.5mm，气孔连接件2的下端外径值7 mm-9mm，气孔连接件2的高度值为11 mm-13mm。气孔连接件2设置在帽体1外侧，帽体1、内膜层与气孔连接件2连接的部位设有孔，以保证气孔连接件2与帽体1和内膜层的连通。

气孔连接件2配合连接有密封件，密封件对气孔连接件2进行密封，在对患者进行塌陷脑组织复原后或者对涨出的脑组织进行保护时，通过密封件密封气孔连接件2，使帽体内部维持负压。

本实施例中，颅脑安全帽设有与气孔连接件2连接的温湿探测系统，温湿探测系统设有探头，探头与气孔连接件2连接。

探头包括温度感应装置和湿度感应装置，当温湿探测系统探测到颅脑安全帽内部的湿度过大或温度过高，发出报警信号，提示需要对颅脑安全帽进行散热排湿，实现对颅脑安全帽内环境条件的监测。

帽体的上方设有空气循环系统，空气循环系统设有微型抽风机，微型抽风机包括有出风口和进风口，出风口和进风口分别与气孔连接件2连接，微型抽风机可通过进风口将颅脑安全帽内部的空气抽出，同时通过出风口向颅脑安全帽内部送入新的风，完成颅脑安全帽内部的空气流动，达到对颅脑安全帽散热排湿的功能。

本实施例中，温湿探测系统和空气循环系统内部均置放了蓝牙芯片，当温湿探测系统探测到颅脑安全帽内部温度≥32℃，湿度≥90%，温湿探测系统发出报警信号，通过蓝牙芯片发送数据，微型空气循环系统内的蓝牙芯片接收数据，启动空气循环过程，进行散热排湿。

当温湿探测系统探测到内部温度≤28℃，湿度≤65%时，温湿探测系统发出报警信号，温湿探测器内的蓝牙芯片发送数据，空气循环系统内的蓝牙芯片接收数据，关闭空气循环系统的运转。

本实施例中，安全帽与患者接触时，为了提高安全帽与患者接触的稳定性，帽体1的边沿经过患者眉弓上沿、颧弓、耳根上沿及乳突到枕外隆突。帽体1的边沿设置在眉弓上沿上方4.7mm-6.3mm处，设置在耳根上沿上方4.5mm-5.5mm。通过适当的数值范围限定，提高帽体1与患者头部接触的稳定性。

本实施例中，安全帽的厚度值为1.7mm-2.3mm，安全帽的厚度值与患者颅骨厚度值接近，适当的厚度值提高患者佩戴安全帽的舒适性。

本实施例的工作过程为：

1.用于患者脑组织塌陷的情况

让患者呈仰卧位平躺，通过连接管将气孔连接件2与负压吸引器连接，在颅脑安全帽与患者头部的接触部位用医用贴膜缠绕一周进行密封，使颅脑安全帽内部与患者头部之间形成密封空间。

负压吸引器缓慢吸引，颅内外产生压强差，脑组织逐渐膨起直至减压窗皮瓣接触到内膜层，压力传感装置发出报警信号，停止负压吸引，此时脑组织恢复正常。解除负压吸引器，重新接入空气循环系统和温湿探测系统，其他气孔连接件2使用硅胶软塞封密封。

2.用于患者脑组织膨出的情况

当患者脑组织膨出时，减压窗皮瓣挤压内膜层，压力传感装置发出报警信号，解除颅脑安全帽与患者头部的连接，采用腰穿引流脑脊液降低颅内压，随着颅内压的下降，脑组织逐渐归位，待减压窗的皮瓣恢复到正常的解剖部位，将颅脑安全帽与患者头部连接。颅脑安全帽的限制使得脑组织局限在正常解剖范围内，不会继续膨出。

本发明的一个实施例中，压力传感器发出的停止负压吸引的报警信号与脑组织膨出的报警信号可以是不同的。

3.用于日常佩戴颅脑安全帽情况

当温湿探测系统探测到内部湿度过大或温度过高时（温度≥32℃，湿度≥90%）发出报警信号，通过空气循环系统往内部缓慢送风和向外排风的远转，达到散热排湿的功能。待温湿探测系统探测到颅脑安全帽内部温度≤28℃、湿度≤65%时，温湿探测系统发出报警信号，空气循环系统内的蓝牙芯片接收数据，关闭空气循环系统的运转。当探头探测到内部湿度过大或温度过高时（温度≥32℃，湿度≥90%）发出报警信号，通过空气循环系统向颅脑安全帽内部缓慢送风和向外排风，达到散热排湿的功能。待温湿探测系统探测到颅脑安全帽内部温度≤28℃、湿度≤65%时，温湿探测系统发出报警信号，空气循环系统内的蓝牙芯片接收数据，关闭空气循环系统的运转。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，不同之处在于，本实施例中，帽体1和内膜层在帽体的边沿位置贴合密闭连接，同时内膜层设有相对于帽体边沿的凸出部，凸出部为内膜层超出与帽体1贴合位置的结构。

凸出部连接有弹性件，弹性件为弹力绳，通过对弹力绳进行收紧和放松，调节凸出部与头部的连接状态。

当颅脑安全帽用于患者脑组织塌陷情况时，将弹力绳收紧，使弹力绳与患者头部密闭贴合，然后通过连接管将气孔连接件与负压吸引器进行连接，使颅脑安全帽与患者头部之间形成密闭空间，进行负压吸引；当颅脑安全帽用于日常佩戴时，患者需要取下或戴上颅脑安全帽，可完全放松弹性件，方便患者的摘戴。

实施例3：

本发明提供一种颅脑安全帽的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1：对患者颅脑三维立体模型进行重建，获取患者颅脑模型的影像数据资料并进行保存；

S2：将保存好的影像资料导入重建软件中，选定目标区域，调整图像灰度将兴趣区域显示清晰；

S3：把步骤S2中选中的兴趣区域进行修整轮廓、去噪后再把二维图像转化成三维立体模型图像，在三维立体模型上生成曲面，作为安全帽的帽形，进行3D打印。

在步骤S2中，包括有以下步骤：

S21：选择患者颅脑模型正常的一侧作为颅脑安全帽形状设计的参考结构并镜像，形成完整的患者颅脑模型；

S22：在工程设计软件中，在患者耳根和眉毛上标记曲线，曲线的位置经过双侧眉弓上沿、颧弓、耳根上沿、乳突到枕外隆突，曲线上方为颅脑安全帽覆盖范围；

S23：从标记的曲线至颅顶范围表面生成曲面，该曲面完全与患者颅脑模型结构吻合，作为颅脑安全帽的帽形，再由曲面向外生成一定厚度的壳体，形成颅脑安全帽。

步骤21中，因颅骨损伤或者开骨瓣术后，脑组织有塌陷或膨出的情况，以致于颅脑一侧的外形不正常，在影像扫描上也有体现，重建过程中得到的是不正常的颅脑三维模型，此时，需要选择正常的一侧作为安全帽形状设计的参考面，然后堆成到另一不正常的一侧，保证安全帽是与患者的正常的颅脑外形是一致并吻合的。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种颅脑安全帽，包括帽体，其特征在于，所述帽体的形状与患者的颅脑形状相匹配，所述帽体内设有内膜层，所述帽体与所述内膜层的下沿密闭连接，所述帽体上与患者减压窗相对应的位置设有能够与负压吸引器连接并进行负压操作的气孔连接件，所述气孔连接件与所述帽体和内膜层连通；所述帽体与所述内膜层之间设有间隙，所述间隙内设置有压力传感装置。

2.根据权利要求1所述的颅脑安全帽，其特征在于，所述帽体的边沿设有与患者头部配合的过渡结构，所述过渡结构设有与患者头部接触的防护面。

3.根据权利要求1所述的颅脑安全帽，其特征在于，所述内膜层相对于帽体边沿向外延伸形成凸出部，所述凸出部嵌设有弹性件，用于调节凸出部与患者颅脑的贴合度。

4.根据权利要求1所述的颅脑安全帽，其特征在于，气孔连接件呈锥台状，其上端内径值为4.5mm-5.5mm，外径值为5.5mm-6.5mm，下端外径值为7mm-9mm，高度值为11mm-13mm；所述气孔连接件配合连接有密封件，通过密封件对气孔进行密封。

5.根据权利要求1所述的颅脑安全帽，其特征在于，还包括温湿探测系统，所述温湿探测系统设有探头，所述探头穿过所述气孔连接件置于所述颅脑安全帽内，用于监测颅脑安全帽内部的温度和湿度，所述探头包括温度感应装置和湿度感应装置。

6.根据权利要求5所述的颅脑安全帽，其特征在于，还包括设置于帽体上方的空气循环系统，所述空气循环系统设有出风口和进风口，出风口和进风口分别与气孔连接件连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的颅脑安全帽，其特征在于，帽体的厚度值为1.7mm-2.3m，所述帽体采用硬质材料制备和/或所述内膜层采用软质材料制备。

8.一种权利要求1至7任一项所述的颅脑安全帽的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1：根据患者术前的影像信息进行三维重建，获得患者颅脑模型；

S2：将所述颅脑模型导入工程设计软件，根据患者颅脑模型进行颅脑安全帽的设计，获得其三维结构图；

S3：将所述颅脑安全帽的三维结构图导入3D打印软件进行3D打印，获得实体的颅脑安全帽。

9.根据权利要求8所述的颅脑安全帽的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

S21：选择患者颅脑模型正常的一侧作为颅脑安全帽形状设计的参考结构并镜像，形成完整的患者颅脑模型；

S22：在工程设计软件中，在患者颅脑模型的耳根和眉毛上标记曲线，曲线的位置经过双侧眉弓上沿、颧弓、耳根上沿、乳突到枕外隆突，曲线上方为颅脑安全帽覆盖范围；

S23：从标记的曲线至颅顶范围表面生成曲面，该曲面完全与患者颅脑模型结构吻合，作为颅脑安全帽的帽形，再由曲面向外生成一定厚度的壳体，形成颅脑安全帽。

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