CN116467896B - 一种口腔正畸疗效模拟系统及方法 - Google Patents

一种口腔正畸疗效模拟系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及口腔正畸技术领域，并公开了一种口腔正畸疗效模拟系统及方法，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。所述系统能够对正畸数据完成云上计算，无需在本地主机内进行数值模拟，利用云终端机的高算力特点，在获取正畸数据后快速计算结果并返回，有效地降低了正畸治疗过程中的计算负担和时间成本，在口腔正畸疗效模拟过程实现远程交互，加快数据的计算速度，大幅节省正畸疗效模拟过程中的等待时间。

Description

一种口腔正畸疗效模拟系统及方法
技术领域
本发明涉及口腔正畸领域，特别涉及一种口腔正畸疗效模拟系统。
背景技术
传统的口腔正畸治疗方案评估通常依赖于临床医生的经验和直观判断，缺乏客观、定量的依据。临床医生在制定正畸治疗方案时，通常需要依据患者的口腔情况、X光片和面部照片等影像资料，结合自身经验和专业知识来评估患者的疾病情况，并提出治疗方案。然而，这种评估方法存在一定的主观性和局限性，往往会导致治疗方案不准确或效果不理想。
现有的一些口腔正畸模拟系统通常只能提供二维的疗效模拟，无法全面反映患者口腔结构的三维变化情况，如基于患者的口腔扫描数据或X光片等影像资料，通过软件模拟牙齿的移动和矫治器的应用，进而展示患者在正畸治疗过程中的预期效果。然而，这种二维的模拟往往无法准确地模拟牙齿的三维移动和矫治器的精确应用，对于复杂的正畸情况，模拟结果可能与实际情况存在较大差异，同时，模拟计算所带来的算力消耗较大，常规的本地医疗设备难以完成对正畸疗效的实时模拟过程，而现场就诊往往对建模速度有着较高需求，因此，需要一种口腔正畸疗效模拟系统，结合三维重建技术和通信优化技术，实现口腔结构的全面模拟和疗效评估。
发明内容
本发明的目的在于提出一种口腔正畸疗效模拟系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明涉及口腔正畸技术领域，并公开了一种口腔正畸疗效模拟系统及方法，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。所述系统能够对正畸数据完成云上计算，无需在本地主机内进行数值模拟，利用云终端机的高算力特点，在获取正畸数据后快速计算结果并返回，有效地降低了正畸治疗过程中的计算负担和时间成本，在口腔正畸疗效模拟过程实现远程交互，加快数据的计算速度，大幅节省正畸疗效模拟过程中的等待时间。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种口腔正畸疗效模拟系统，所述系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行的模块包括：
数据写入模块，用于在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
数据读取模块，用于远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
数值模拟模块，用于在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
结果推送模块，用于通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内；
其中，本地主机连接有显示终端，且本地主机内部署有DBMS，DBMS用于对数据库进行建立、使用和维护；
所述系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中。
进一步地，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中的步骤具体为：在本地主机内的DBMS中，新建一个空白的数据库，获取正畸数据，将正畸数据写入该空白的数据库中，将写入了正畸数据后的数据库的端口设置为开放。
进一步地，正畸数据的获取步骤为：
S101，每隔T天，通过口内扫描仪对患者的牙齿进行一次扫描，共进行N次，从而得到N个牙齿模型，所述牙齿模型为三维数字模型；T设置为区间[3,5]中的任意一个数，N设置为区间[30,60]中的任意一个数，转至S102；
S102，将N个牙齿模型组成牙齿模型序列TSn，以TSn(i)代表牙齿模型序列TSn中的第i个牙齿模型，i为序号，i的取值范围为i=1,2,…,N；设置变量j，变量j的取值范围与序号i的取值范围相同，以TSn(j)表示变量j的值在TSn中所对应的第j个牙齿模型，转至S103；
S103，将TSn(j)进行网格划分，得到TSn(j)的网格结构模型Gri(j)，Gri(j)内含有多个网格，通过有限元分析软件中的应力分析计算Gri(j)内每个网格受到的应力大小，以M(j)表示Gri(j)内所有网格的数量，以ups(j,k)表示Gri(j)内的第k个网格受到的应力大小（ups(j,k)中的j即为变量j，用以对应Gri(j)内的j），k为序号，k的取值范围为k=1,2,…,M(j)；
创建一个空白的集合UPSj{}，将M(j)个值ups(j,1),ups(j,2),…,ups(j,M(j))依次加入集合UPSj{}内，转至S104；
S104，在S103中将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，将这N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}作为正畸数据。
进一步地，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据的方法具体为：在云终端机中，通过远程访问数据库，读取并将保存于数据库中的正畸数据复制至云终端机内，等待正畸数据复制完成后，终止云终端机与数据库的访问。
进一步地，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果的步骤具体为：
读取正畸数据中的N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，记N个集合中的第j个集合为UPSj{}，j=1,2,…,N；以UPSj(x)表示集合UPSj{}内的第x个元素，以UPSj(x+1)表示集合UPSj{}内UPSj(x)的下一个元素，x为序号，x的取值范围为x=1,2,…,M(j)-1，M(j)为UPSj{}内所有元素的数量；
定义第一算法为：如果UPSj(x)的值大于UPSj(x+1)的值，则将UPSj(x)减去UPSj(x+1)所得到的值记为第一数值；通过第一算法计算出所有第一数值，创建一个空白的集合indj{}，以集合indj{}存储所有第一数值，以indj(i1)表示集合indj{}内的第i1个元素，i1为序号，i1的取值范围为i1=1,2,…,N1(j)，N1(j)为集合indj{}内所有元素的数量；其中，所有第一数值的计算方法为：在第一算法中将序号x从x=1遍历至x=M(j)-1，得到多个第一数值；
通过第二算法得到集合retj{}；记retj{}内所有元素的数量为N2(j)，以retj(i2)表示集合retj{}内的第i2个元素，以retj(i2+1)表示集合retj{}内retj(i2)的下一个元素，i2为序号，i2的取值范围为i2=1,2,…,N2(j)；
定义第三算法为：创建一个空白的集合ridj{}，在数组UPSj{}中，将UPSj(retj(i2))以及UPSj(retj(i2+1))之间的所有元素加入集合ridj{}中（即在数组UPSj{}中位于UPSj(retj(i2))之后、且位于UPSj(retj(i2+1))之前的所有元素）；UPSj(retj(i2))代表序号retj(i2)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2)个元素，UPSj(retj(i2+1))代表序号retj(i2+1)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2+1)个元素；在第三算法中将序号i2从i2=1遍历至i2=N2(j)，从而得到集合ridj{}；定义第二等式为：
式中，i3为序号，ridj(i3)为集合ridj{}内的第i3个元素，N3(j)为集合ridj{}内所有元素的数量，i3的取值范围为i3=1,2,…,N3(j)；
Posi(TSn(j))为通过第二等式计算得到TSn(j)对应的第二数值；
将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到牙齿模型序列TSn中N个牙齿模型TSn(1),TSn(2),…,TSn(N)所对应的第二数值Posi(TSn(1)),Posi(TSn(2)),…,Posi(TSn(N))；
通过下式计算第三数值PosiL：
在牙齿模型序列中筛选出所有正态子模型，基于ICP算法将所有正态子模型进行模型融合，得到第一模型TSn(Tail)，将第一模型TSn(Tail)作为模拟结果；
其中，正态子模型的定义为：对于牙齿模型序列TSn内的任意一个牙齿模型TSn(x)，记TSn(x)对应的第二数值为Posi(TSn(x))，如果Posi(TSn(x))满足第一条件，则称该牙齿模型TSn(x)为正态子模型；其中，第一条件为Posi(TSn(x+1))－Posi(TSn(x))<PosiL，Posi(TSn(x+1))为TSn(x)在TSn中的下一个牙齿模型TSn(x+1)所对应的第二数值。
本步骤的有益效果为：在口腔正畸的过程中，由于正畸器具的压力大小和方向设置，牙齿的位移在时刻产生微小变化，这些微小变化难以通过肉眼观测，同时，正畸调整方案往往受前一阶段的正畸效果的决定，仅仅通过牙齿在人工观察的层面上难以得知每个正畸疗程中的正畸效果如何，因此，本步骤的方法通过模拟牙齿在正畸过程的应力受力情况，计算牙齿模型序列中每个牙齿模型的第二数值，在正畸过程中，当每个牙齿发生小位移时，整个牙齿的应力变化主要集中体现在牙齿的边缘部分，即边缘部分的应力变化较敏感，通过筛选出部分的敏感数据进而整合得到第三数值，利用第三数值能够量化牙齿的位移和变形程度，同时，由于组成牙齿模型序列中的每个牙齿模型都是以均衡的间隔采集生成的，其对应的第二数值也是有序排列的，当牙齿模型序列出现了前后子模型的第二数值差值过大时，说明该牙齿模型的应力分布存在异常，即该牙齿模型的数据对疗程预测结果的计算过程是负向影响因子，会导致疗程预测结果产生偏离或错误，因此，本步骤的方法通过在牙齿模型序列中进一步地筛选，得到所有正态子模型，同时通过模型融合的结果修正牙齿序列，消除个别子模型的偏差或误差，确保正畸治疗方案数据支撑来源的科学性和有效性。
进一步地，所述通过第二算法得到集合retj{}，其中第二算法的执行步骤具体为：
S201，创建一个空白的集合retj{}，分别初始化变量k1和k2，变量k1的取值范围与序号x的取值范围相同，变量k2的取值范围与序号i1相同，从k1=1开始遍历变量k1，从k2=1开始遍历变量k2，转到S202；
S202，以UPSj(k1)表示当前变量k1的值在集合UPSj{}内所对应的第k1个元素，以indj(k2)表示当前变量k2的值在集合indj{}内所对应的第k2个元素；
如果UPSj(k1)的值小于|indj(k2)|的值，则将当前k1的值加入集合retj{}中，并转至S203；
如果UPSj(k1)的值大于或等于|indj(k2)|的值，则转至S204；其中，|indj(k2)|表示对indj(k2)取绝对值；
S203，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，同时将变量k2的值增加1，并转至S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S204，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，变量k2的值保持不变，并转到S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S205，结束第二算法，保存集合retj{}。
本步骤的有益效果为：由于牙齿模型中存在较多的单个牙齿个体，而每个牙齿个体在受应力的分布数据上只有牙齿边缘部分的变化较大，同时引入过多数据会降低第三数值与牙齿模型的关联精度，因此，本步骤的方法通过筛选出所有应力数据中的部分关键数据，并以保存网格序号的方式生成集合retj{}，为第二数值及第三数值的计算提供有效数据，同时提高第三数值的量化精度。
进一步地，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内的步骤具体为：通过云终端机远程访问本地主机，将模拟结果发送至本地主机内。
本发明还提供了一种口腔正畸疗效模拟方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
S200，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
S300，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
S400，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。
可选地，步骤S400中，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内，还包括：以模拟结果TSn(Tail)作为患者的牙齿模拟模型，根据牙齿模拟模型对患者的牙齿进行调整；所述牙齿模拟模型，即患者在完成多次牙齿取模后，经过T天，模拟患者的牙齿在T天后由于正畸效果发生的变化的模型。
本发明的有益效果为：所述系统能够对正畸数据完成云上计算，无需在本地主机内进行数值模拟，利用云终端机的高算力特点，在获取正畸数据后快速计算结果并返回，有效地降低了正畸治疗过程中的计算负担和时间成本，在口腔正畸疗效模拟过程实现远程交互，加快数据的计算速度，大幅节省正畸疗效模拟过程中的等待时间。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种口腔正畸疗效模拟方法的流程图；
图2所示为一种口腔正畸疗效模拟系统的系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
如图1所示为根据本发明的一种口腔正畸疗效模拟方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种口腔正畸疗效模拟方法。
本发明提出一种口腔正畸疗效模拟方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
S200，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
S300，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
S400，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内；
其中，本地主机连接有显示终端，且本地主机内部署有DBMS，DBMS用于对数据库进行建立、使用和维护；
进一步地，步骤S100中，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中的方法具体为：在本地主机内的DBMS中，新建一个空白的数据库，获取正畸数据，将正畸数据写入该空白的数据库中，将写入了正畸数据后的数据库的端口设置为开放。
进一步地，步骤S100中，正畸数据的获取方法为：
S101，每隔T天，通过口内扫描仪对患者的牙齿进行一次扫描，共进行N次，从而得到N个牙齿模型，所述牙齿模型为三维数字模型；T设置为区间[3,5]中的任意一个数，N设置为区间[30,60]中的任意一个数，转至S102；
S102，将N个牙齿模型组成牙齿模型序列TSn，以TSn(i)代表牙齿模型序列TSn中的第i个牙齿模型，i为序号，i的取值范围为i=1,2,…,N；设置变量j，变量j的取值范围与序号i的取值范围相同，以TSn(j)表示变量j的值在TSn中所对应的第j个牙齿模型，转至S103；
S103，将TSn(j)进行网格划分，得到TSn(j)的网格结构模型Gri(j)，Gri(j)内含有多个网格，通过有限元分析软件中的应力分析计算Gri(j)内每个网格受到的应力大小，以M(j)表示Gri(j)内所有网格的数量，以ups(j,k)表示Gri(j)内的第k个网格受到的应力大小（ups(j,k)中的j即为变量j，用以对应Gri(j)内的j），k为序号，k的取值范围为k=1,2,…,M(j)；
创建一个空白的集合UPSj{}，将M(j)个值ups(j,1),ups(j,2),…,ups(j,M(j))依次加入集合UPSj{}内，转至S104；
S104，在S103中将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，将这N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}作为正畸数据。
进一步地，步骤S200中，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据的方法具体为：在云终端机中，通过远程访问数据库，读取并将保存于数据库中的正畸数据复制至云终端机内，等待正畸数据复制完成后，终止云终端机与数据库的访问。
进一步地，步骤S300中，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果的方法具体为：
读取正畸数据中的N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，记N个集合中的第j个集合为UPSj{}，j=1,2,…,N；以UPSj(x)表示集合UPSj{}内的第x个元素，以UPSj(x+1)表示集合UPSj{}内UPSj(x)的下一个元素，x为序号，x的取值范围为x=1,2,…,M(j)-1，M(j)为UPSj{}内所有元素的数量；
定义第一算法为：如果UPSj(x)的值大于UPSj(x+1)的值，则将UPSj(x)减去UPSj(x+1)所得到的值记为第一数值；通过第一算法计算出所有第一数值，创建一个空白的集合indj{}，以集合indj{}存储所有第一数值，以indj(i1)表示集合indj{}内的第i1个元素，i1为序号，i1的取值范围为i1=1,2,…,N1(j)，N1(j)为集合indj{}内所有元素的数量；其中，所有第一数值的计算方法为：在第一算法中将序号x从x=1遍历至x=M(j)-1，得到多个第一数值；
通过第二算法得到集合retj{}；记retj{}内所有元素的数量为N2(j)，以retj(i2)表示集合retj{}内的第i2个元素，以retj(i2+1)表示集合retj{}内retj(i2)的下一个元素，i2为序号，i2的取值范围为i2=1,2,…,N2(j)；
定义第三算法为：创建一个空白的集合ridj{}，在数组UPSj{}中，将UPSj(retj(i2))以及UPSj(retj(i2+1))之间的所有元素加入集合ridj{}中（即在数组UPSj{}中位于UPSj(retj(i2))之后、且位于UPSj(retj(i2+1))之前的所有元素）；UPSj(retj(i2))代表序号retj(i2)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2)个元素，UPSj(retj(i2+1))代表序号retj(i2+1)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2+1)个元素；在第三算法中将序号i2从i2=1遍历至i2=N2(j)，从而得到集合ridj{}；定义第二等式为：
式中，i3为序号，ridj(i3)为集合ridj{}内的第i3个元素，N3(j)为集合ridj{}内所有元素的数量，i3的取值范围为i3=1,2,…,N3(j)；
Posi(TSn(j))为通过第二等式计算得到TSn(j)对应的第二数值；
将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到牙齿模型序列TSn中N个牙齿模型TSn(1),TSn(2),…,TSn(N)所对应的第二数值Posi(TSn(1)),Posi(TSn(2)),…,Posi(TSn(N))；
通过下式计算第三数值PosiL：
在牙齿模型序列中筛选出所有正态子模型，基于ICP算法将所有正态子模型进行模型融合，得到第一模型TSn(Tail)，将第一模型TSn(Tail)作为模拟结果；
其中，正态子模型的定义为：对于牙齿模型序列TSn内的任意一个牙齿模型TSn(x)，记TSn(x)对应的第二数值为Posi(TSn(x))，如果Posi(TSn(x))满足第一条件，则称该牙齿模型TSn(x)为正态子模型；其中，第一条件为Posi(TSn(x+1))－Posi(TSn(x))<PosiL，Posi(TSn(x+1))为TSn(x)在TSn中的下一个牙齿模型TSn(x+1)所对应的第二数值。
进一步地，所述通过第二算法得到集合retj{}，其中第二算法的执行步骤具体为：
S201，创建一个空白的集合retj{}，分别初始化变量k1和k2，变量k1的取值范围与序号x的取值范围相同，变量k2的取值范围与序号i1相同，从k1=1开始遍历变量k1，从k2=1开始遍历变量k2，转到S202；
S202，以UPSj(k1)表示当前变量k1的值在集合UPSj{}内所对应的第k1个元素，以indj(k2)表示当前变量k2的值在集合indj{}内所对应的第k2个元素；
如果UPSj(k1)的值小于|indj(k2)|的值，则将当前k1的值加入集合retj{}中，并转至S203；
如果UPSj(k1)的值大于或等于|indj(k2)|的值，则转至S204；其中，|indj(k2)|表示对indj(k2)取绝对值；
S203，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，同时将变量k2的值增加1，并转至S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S204，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，变量k2的值保持不变，并转到S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S205，结束第二算法，保存集合retj{}。
进一步地，步骤S400中，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内的方法具体为：通过云终端机远程访问本地主机，将模拟结果发送至本地主机内。
可选地，步骤S400中，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内，还包括：以模拟结果TSn(Tail)作为患者的牙齿模拟模型，根据牙齿模拟模型对患者的牙齿进行调整；所述牙齿模拟模型，即患者在完成多次牙齿取模后，经过T天，模拟患者的牙齿在T天后由于正畸效果发生的变化的模型。
所述一种口腔正畸疗效模拟系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种口腔正畸疗效模拟方法实施例中的步骤，所述一种口腔正畸疗效模拟系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、移动电话、手提电话、平板电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群。
本发明的实施例提供的一种口腔正畸疗效模拟系统，如图2所示，该实施例的一种口腔正畸疗效模拟系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种口腔正畸疗效模拟方法实施例中的步骤，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的模块中：
数据写入模块，用于在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
数据读取模块，用于远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
数值模拟模块，用于在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
结果推送模块，用于通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。
所述一种口腔正畸疗效模拟系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中。所述一种口腔正畸疗效模拟系统包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种口腔正畸疗效模拟方法及系统的示例，并不构成对一种口腔正畸疗效模拟方法及系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种口腔正畸疗效模拟系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立元器件门电路或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种口腔正畸疗效模拟系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种口腔正畸疗效模拟系统的各个分区域。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种口腔正畸疗效模拟方法及系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card ,SMC)，安全数字(SecureDigital ,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明公开了一种口腔正畸疗效模拟系统及方法，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。所述系统能够对正畸数据完成云上计算，无需在本地主机内进行数值模拟，利用云终端机的高算力特点，在获取正畸数据后快速计算结果并返回，有效地降低了正畸治疗过程中的计算负担和时间成本，在口腔正畸疗效模拟过程实现远程交互，加快数据的计算速度，大幅节省正畸疗效模拟过程中的等待时间。尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (7)

1.一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，所述系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行的模块包括：
数据写入模块，用于在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
数据读取模块，用于远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
数值模拟模块，用于在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
结果推送模块，用于通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内；
其中，本地主机连接有显示终端，且本地主机内部署有DBMS，DBMS用于对数据库进行建立、使用和维护；
所述系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中；
其中，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果的步骤具体为：
读取正畸数据中的N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，记N个集合中的第j个集合为UPSj{}，j=1,2,…,N；以UPSj(x)表示集合UPSj{}内的第x个元素，以UPSj(x+1)表示集合UPSj{}内UPSj(x)的下一个元素，x为序号，x的取值范围为x=1,2,…,M(j)-1；M(j)为UPSj{}内所有元素的数量；
定义第一算法为：如果UPSj(x)的值大于UPSj(x+1)的值，则将UPSj(x)减去UPSj(x+1)所得到的值记为第一数值；
通过第一算法计算出所有第一数值，创建一个空白的集合indj{}，以集合indj{}存储所有第一数值，以indj(i1)表示集合indj{}内的第i1个元素，i1为序号，i1的取值范围为i1=1,2,…,N1(j)，N1(j)为集合indj{}内所有元素的数量；
其中，所有第一数值的计算方法为：在第一算法中将序号x从x=1遍历至x=M(j)-1，得到多个第一数值；
通过第二算法得到集合retj{}；记retj{}内所有元素的数量为N2(j)，以retj(i2)表示集合retj{}内的第i2个元素，以retj(i2+1)表示集合retj{}内retj(i2)的下一个元素，i2为序号，i2的取值范围为i2=1,2,…,N2(j)；
定义第三算法为：创建一个空白的集合ridj{}，在数组UPSj{}中，将UPSj(retj(i2))以及UPSj(retj(i2+1))之间的所有元素加入集合ridj{}中；UPSj(retj(i2))代表序号retj(i2)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2)个元素，UPSj(retj(i2+1))代表序号retj(i2+1)在数组UPSj{}中所对应的第retj(i2+1)个元素；在第三算法中将序号i2从i2=1遍历至i2=N2(j)，从而得到集合ridj{}；
定义第二等式为：
式中，i3为序号，ridj(i3)为集合ridj{}内的第i3个元素，N3(j)为集合ridj{}内所有元素的数量，i3的取值范围为i3=1,2,…,N3(j)；
Posi(TSn(j))为通过第二等式计算得到的TSn(j)对应的第二数值；
将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到牙齿模型序列TSn中N个牙齿模型TSn(1),TSn(2),…,TSn(N)所对应的第二数值Posi(TSn(1)),Posi(TSn(2)),…,Posi(TSn(N))；
通过下式计算第三数值PosiL：
在牙齿模型序列中筛选出所有正态子模型，基于ICP算法将所有正态子模型进行模型融合，得到第一模型TSn(Tail)，将第一模型TSn(Tail)作为模拟结果；
其中，正态子模型的定义为：对于牙齿模型序列TSn内的任意一个牙齿模型TSn(x)，记TSn(x)对应的第二数值为Posi(TSn(x))，如果Posi(TSn(x))满足第一条件，则称该牙齿模型TSn(x)为正态子模型；其中，第一条件为Posi(TSn(x+1))－Posi(TSn(x))<PosiL，Posi(TSn(x+1))为TSn(x)在TSn中的下一个牙齿模型TSn(x+1)所对应的第二数值。
2.根据权利要求1所述的一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中的步骤具体为：在本地主机内的DBMS中，新建一个空白的数据库，获取正畸数据，将正畸数据写入该空白的数据库中，将写入了正畸数据后的数据库的端口设置为开放。
3.根据权利要求1所述的一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，正畸数据的获取步骤为：
S101，每隔T天，通过口内扫描仪对患者的牙齿进行一次扫描，共进行N次，从而得到N个牙齿模型，所述牙齿模型为三维数字模型，转至S102；
S102，将N个牙齿模型组成牙齿模型序列TSn，以TSn(i)代表牙齿模型序列TSn中的第i个牙齿模型，i为序号，i的取值范围为i=1,2,…,N；设置变量j，变量j的取值范围与序号i的取值范围相同，以TSn(j)表示变量j的值在TSn中所对应的第j个牙齿模型，转至S103；
S103，将TSn(j)进行网格划分，得到TSn(j)的网格结构模型Gri(j)，Gri(j)内含有多个网格，通过有限元分析软件中的应力分析计算Gri(j)内每个网格受到的应力大小，以M(j)表示Gri(j)内所有网格的数量，以ups(j,k)表示Gri(j)内的第k个网格受到的应力大小，k为序号，k的取值范围为k=1,2,…,M(j)；
创建一个空白的集合UPSj{}，将M(j)个值ups(j,1),ups(j,2),…,ups(j,M(j))依次加入集合UPSj{}内，转至S104；
S104，在S103中将变量j从j=1遍历至j=N，从而得到N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}，将这N个集合UPS1{},UPS2{},…,UPSN{}作为正畸数据。
4.根据权利要求1所述的一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据的方法具体为：在云终端机中，通过远程访问数据库，读取并将保存于数据库中的正畸数据复制至云终端机内，等待正畸数据复制完成后，终止云终端机与数据库的访问。
5.根据权利要求1所述的一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内的步骤具体为：通过云终端机远程访问本地主机，将模拟结果发送至本地主机内。
6.根据权利要求1所述的一种口腔正畸疗效模拟系统，其特征在于，所述通过第二算法得到集合retj{}，其中第二算法的执行步骤具体为：
S201，创建一个空白的集合retj{}，分别初始化变量k1和k2，变量k1的取值范围与序号x的取值范围相同，变量k2的取值范围与序号i1相同，从k1=1开始遍历变量k1，从k2=1开始遍历变量k2，转到S202；
S202，以UPSj(k1)表示当前变量k1的值在集合UPSj{}内所对应的第k1个元素，以indj(k2)表示当前变量k2的值在集合indj{}内所对应的第k2个元素；
如果UPSj(k1)的值小于|indj(k2)|的值，则将当前k1的值加入集合retj{}中，并转至S203；
如果UPSj(k1)的值大于或等于|indj(k2)|的值，则转至S204；其中，|indj(k2)|表示对indj(k2)取绝对值；
S203，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，同时将变量k2的值增加1，并转至S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S204，如果当前变量k1的值小于M(j)-1且当前变量k2的值小于N1(j)，则将变量k1的值增加1，变量k2的值保持不变，并转到S202；如果当前变量k1的值等于M(j)-1或者当前变量k2的值等于N1(j)，则转至S205；
S205，结束第二算法，保存集合retj{}。
7.一种应用于如权利要求1-6中任一项所述的口腔正畸疗效模拟系统的口腔正畸疗效模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
S100，在本地主机上创建新的数据库，将正畸数据写入至数据库中；
S200，远程连接数据库和云终端机，通过云终端机读取数据库中的正畸数据；
S300，在云终端机中，基于正畸数据对正畸疗效进行数值模拟，得到模拟结果；
S400，通过云终端机将模拟结果返回至本地主机内。
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