本发明涉及数字孪生，具体为一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法。
背景技术：
1、在当今的医疗领域，3d打印技术的应用已经逐渐引起了广泛关注。3d打印技术以其快速、灵活、个性化的特点，为医疗器械的设计和制造带来了全新的可能性。通过3d打印技术，医疗器械可以根据患者的个体特征进行定制，实现个性化医疗，提高治疗效果和患者的生活质量。随着云计算技术的发展，云服务在医疗领域的应用也日益普及。云服务不仅能够提供强大的数据存储和管理能力，还能够实现医生、患者和设计师之间的远程协作和访问，为医疗器械的设计和制造提供了便利。
2、然而，传统的医疗器械设计和制造过程仍然存在一些问题和挑战。首先，传统的医疗器械设计往往缺乏个性化，难以充分考虑患者的个体差异，导致器械的适应性和舒适度有限。其次，医疗器械的设计和制造过程通常需要耗费大量时间和人力成本，效率较低。此外，由于医学数据的复杂性和多样性，传统的医疗器械设计往往缺乏准确的数据支持，设计结果可能存在偏差。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，解决了背景技术中提到的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，包括以下步骤：
5、步骤一：从各种来源采集医疗数据，包括身体扫描数据、医学影像数据以及相关参数所需的数据，形成医学影像信息组、数据多样化信息组和生理信息组，并将采集到的通过云服务进行存储；
6、步骤二：将数据采集模块中数据质量信息组、数据多样化信息组和生理信息组进行处理和清洗，对医学影像数据进行图像处理和分析，去除噪声和伪影，对身体扫描数据进行重建和校准，形成第一数据组、第二数据组和第三数据组；
7、步骤三：利用处理后的第一数据组、第二数据组和第三数据组，建立患者的数字孪生模型，计算后获取：3d打印数字孪生指数dyls，模拟患者的生理结构和运动特征，包括骨骼结构和肌肉组织，进行生物力学分析和模拟，通过3d打印数字孪生指数dyls与预设标准阈值z和预设标准阈值x相匹配，获取等级评估方案，评估医疗器械的实用性；
8、步骤四：基于数字孪生模型，设计义肢和假体的医疗器械，考虑患者的生理特征和个性化需求；
9、步骤五：利用3d打印技术，将设计好的医疗器械模型转化为3d打印文件，选择材料和参数打印生产；
10、步骤六：建立云服务平台，存储和管理医疗数据和设计文件，提供协作工具和平台，实现医生、设计师和患者之间的远程协作和访问。
11、优选的，通过医学影像设备采集，并由专业技术人员进行处理和分析，采集医学影像数据，包括ct扫描图像和mri图像，形成医学影像信息组；
12、通过整合不同医疗机构和不同设备记录的数据，采集医疗数据的多样性信息，包括不同类型的医学数据、采样密度和数据更新频率，形成数据多样化信息组；
13、通过3d扫描仪或其他影像设备，采集患者身体扫描数据，包括残肢形态和生理特征，形成生理信息组，并将采集到的通过云服务进行存储。
14、优选的，通过对采集的医学影像数据进行图像处理和分析去除噪声和伪影，对采集的医疗数据多样性信息进行处理和整合，对采集的患者身体扫描数据进行处理和三维重建；
15、通过将经过预处理的医学影像信息组、数据多样化信息组和生理信息组，整理后形成第一数据组、第二数据组和第三数据组；
16、所述第一数据组包括：医疗影像分辨率yxfb、信噪比xzb、数据完整度sjwz和校准精度值jzjd，第二数据组包括：数据类型数量sjsl、采样密度值cymd、数据更新频率sjgx和打印建模速度dysd，第三数据组包括：身体扫描精度stsm、残肢形态复杂度czxt、生理特征匹配度tzpp和材料与皮肤的接触度cljc。
17、优选的，根据处理后的第一数据组和第三数据组，构建患者的数字孪生模型，包括骨骼结构和肌肉组织生理特征的建模，通过利用医学影像数据和身体扫描数据，进行三维重建和模型构建，形成患者的数字化解剖模型，通过曲面算法计算后获取：3d打印数字孪生指数dyls、数据质量系数sjzl、数据多样性系数sjdy和适配性系数spxs；
18、所述3d打印数字孪生指数dyls通过以下公式计算获取：
19、
20、式中，dyls表示3d打印数字孪生指数，sjzl表示数据质量系数，sjdy表示数据多样性系数，spxs表示适配性系数，q、w和e分别表示数据质量系数sjzl、数据多样性系数sjdy和适配性系数spxs的比例系数；
21、其中，0.12≤q≤0.28，0.23≤w≤0.35，0.22≤e≤0.37，且q+w+e≤1.0，r表示第一修正常数。
22、优选的，所述数据质量系数sjzl通过以下公式计算获取：
23、sjzl＝[(yxfb*t)+(xzb*y)+(sjwz*u)+(jzjd*i)]+o；
24、式中，yxfb表示医疗影像分辨率，xzb表示信噪比，sjwz表示数据完整度，jzjd表示校准精度值，t、y、u和i分别表示医疗影像分辨率yxfb、信噪比xzb、数据完整度sjwz和校准精度值jzjd的比例系数；
25、其中，0.16≤t≤0.32，0.13≤y≤0.22，0.17≤u≤0.26，0.15≤i≤0.20，且t+y+u≤1.0，o表示第二修正常数。
26、优选的，所述数据多样性系数sjdy通过以下公式计算获取：
27、sjdy＝[(sjsl*p)+(cymd*a)+(sjgx*s)+(dysd*d)]+f；
28、式中，sjsl表示数据类型数量，cymd表示采样密度值，sjgx表示数据更新频率，dysd表示打印建模速度，p、a、s和d分别表示数据类型数量sjsl、采样密度值cymd、数据更新频率sjgx和打印建模速度dysd的比例系数；
29、其中，0.17≤p≤0.25，0.22≤a≤0.35，0.12≤s≤0.20，0.15≤d≤0.20，且p+a+s+d≤1.0，f表示第三修正常数。
30、优选的，所述适配性系数spxs通过以下公式计算获取：
31、hzzt＝[(stsm*g)+(czxt*h)+(tzpp*j)+(cljc*c)]+k；
32、式中，stsm表示身体扫描精度，czxt表示残肢形态复杂度，tzpp表示生理特征匹配度，cljc表示材料与皮肤的接触度，g、h、j和c分别表示身体扫描精度stsm、残肢形态复杂度czxt、生理特征匹配度tzpp和材料与皮肤的接触度cljc的比例系数；
33、其中，0.27≤g≤0.30，0.22≤h≤0.35，0.12≤j≤0.20，0.07≤c≤0.15，且g+h+j+c≤1.0，k表示第四修正常数；
34、通过3d打印数字孪生指数dyls与预设标准阈值z和预设标准阈值x相匹配，获取等级评估方案：
35、3d打印数字孪生指数dyls≤预设标准阈值z时，获取第一等级评估方案，表示医疗器械的数字孪生模型与患者的生理结构高度匹配，设计和制造过程达到了预期标准，医疗器械具有适应性和舒适度；
36、预设标准阈值z＜3d打印数字孪生指数dyls＜预设标准阈值x时，获取第二等级评估方案，表示医疗器械的数字孪生模型符合患者的生理结构，设计和制造过程满足标准要求，医疗器械的适应性和舒适度不需要调整；
37、3d打印数字孪生指数dyls≥预设标准阈值x时，获取第三等级评估方案，表示医疗器械的数字孪生模型与患者的生理结构匹配度低于标准阈值10％，设计和制造过程存在10％的偏差，医疗器械的适应性和舒适度同时低于标准10％，需要进行改进和优化，加强身体扫描数据的重建和校准过程。
38、优选的，基于数字孪生模型和个性化需求，制定医疗器械的设计方案和规划，考虑患者的解剖结构和个性化需求，确定医疗器械的整体设计理念和功能布局；
39、根据设计规划，进行医疗器械的具体设计，包括外形设计和结构设计方面，结合数字孪生模型的信息和个性化需求，设计出满足患者解剖特征和个性化要求的医疗器械模型。
40、优选的，将设计好的医疗器械模型转化为适用于3d打印机的打印文件stl或obj格式，以便进行后续的打印生产，将设计好的模型进行修复和优化，以确保其与特定的3d打印机和打印材料兼容，并能够顺利进行打印生产，根据医疗器械的具体用途和环境要求进行选择，并根据所选材料的特性和打印设备的要求，调整打印参数，参数包括：层高、打印速度和温度，以确保打印过程的稳定性和打印质量的可控性。
41、一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，建立云服务平台，用于存储和管理医疗数据和设计文件，医疗数据包括患者的医学影像数据、身体扫描数据以及相关参数，设计文件则包括医疗器械的设计图纸和3d模型文件，建立安全可靠的数据存储系统，确保医疗数据和设计文件的完整性和保密性，并采取相应的数据备份和恢复措施，以应对意外情况和数据丢失风险；
42、提供协作工具和平台，实现医生、设计师和患者之间的远程协作和访问，协作工具包括即时通讯工具、在线会议工具、共享文档和文件的功能，通过协作工具和平台，医生、设计师和患者实时交流和讨论医疗数据和设计文件，共同参与医疗器械的设计和优化过程，提出意见和建议，以确保医疗器械的设计符合患者的需求和期望。
43、(三)有益效果
44、本发明提供了一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，具备以下有益效果：
45、(1)系统运行时，从各种来源采集医疗数据，并通过云服务进行存储后处理和清洗，对医学影像数据进行图像处理和分析，形成第一数据组、第二数据组和第三数据组，建立患者的数字孪生模型，计算后获取：3d打印数字孪生指数dyls，模拟患者的生理结构和运动特征，通过3d打印数字孪生指数dyls与预设标准阈值z和预设标准阈值x相匹配，获取等级评估方案，设计义肢和假体的医疗器械，考虑患者的生理特征和个性化需求，利用3d打印技术，将设计好的医疗器械模型转化为3d打印文件，建立云服务平台，存储和管理医疗数据和设计文件，提供协作工具和平台。
46、(2)通过从各种来源采集医疗数据，并将其存储在云服务中，确保了数据的安全性和可靠性。这使得医疗数据可以随时随地访问，并为后续步骤提供了充分的数据支持。对采集的医疗数据进行处理和清洗，能够提高数据的质量和准确性。通过图像处理和分析去除噪声和伪影，以及对身体扫描数据进行重建和校准，确保了数据的可靠性，为后续建模和设计提供了可靠的基础。
47、(3)利用处理后的数据组建立患者的数字孪生模型，能够精确模拟患者的生理结构和运动特征。这样的模型不仅可以用于医疗器械的设计和优化，还可以进行生物力学分析和模拟，评估器械的实用性。基于数字孪生模型，设计义肢和假体的医疗器械，考虑患者的生理特征和个性化需求。这种个性化设计能够提高医疗器械的适应性和舒适度，满足患者的个体需求。
48、(4)利用3d打印技术，将设计好的医疗器械模型转化为3d打印文件，选择合适的材料和参数进行打印生产。这种快速制造方式能够缩短制造周期，提高生产效率。建立云服务平台，实现医生、设计师和患者之间的远程协作和访问。这种协作方式不仅提高了工作效率，还能够促进多方之间的沟通和交流，共同参与医疗器械的设计和优化过程。
1.一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：通过医学影像设备采集，并由专业技术人员进行处理和分析，采集医学影像数据，包括ct扫描图像和mri图像，形成医学影像信息组；
3.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：通过对采集的医学影像数据进行图像处理和分析去除噪声和伪影，对采集的医疗数据多样性信息进行处理和整合，对采集的患者身体扫描数据进行处理和三维重建；
4.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：根据处理后的第一数据组和第三数据组，构建患者的数字孪生模型，包括骨骼结构和肌肉组织生理特征的建模，通过利用医学影像数据和身体扫描数据，进行三维重建和模型构建，形成患者的数字化解剖模型，通过曲面算法计算后获取：3d打印数字孪生指数dyls、数据质量系数sjzl、数据多样性系数sjdy和适配性系数spxs；
5.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：所述数据质量系数sjzl通过以下公式计算获取：
6.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：所述数据多样性系数sjdy通过以下公式计算获取：
7.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：所述适配性系数spxs通过以下公式计算获取：
8.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：基于数字孪生模型和个性化需求，制定医疗器械的设计方案和规划，考虑患者的解剖结构和个性化需求，确定医疗器械的整体设计理念和功能布局；
9.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：将设计好的医疗器械模型转化为适用于3d打印机的打印文件stl或obj格式，以便进行后续的打印生产，将设计好的模型进行修复和优化，以确保其与特定的3d打印机和打印材料兼容，并能够顺利进行打印生产，根据医疗器械的具体用途和环境要求进行选择，并根据所选材料的特性和打印设备的要求，调整打印参数，参数包括：层高、打印速度和温度，以确保打印过程的稳定性和打印质量的可控性。
10.根据权利要求1所述的一种基于云服务的3d打印数字孪生系统构建方法，其特征在于：建立云服务平台，用于存储和管理医疗数据和设计文件，医疗数据包括患者的医学影像数据、身体扫描数据以及相关参数，设计文件则包括医疗器械的设计图纸和3d模型文件，建立安全可靠的数据存储系统，确保医疗数据和设计文件的完整性和保密性，并采取相应的数据备份和恢复措施，以应对意外情况和数据丢失风险；
