[发明专利]一种颅骨3D打印智能数据系统及其打印方法

权利要求书

1.一种颅骨3D打印智能数据系统，其特征在于，包括：一体化数据管理及数据接口子系统和颅骨三维模型重建子系统；

所述颅骨三维模型重建子系统为具有二维图像以及三维点云识别能力且能重构三维信息的机器学习神经网络，用于根据一体化数据管理及数据接口子系统传来的人体颅骨影像学数据重构人体颅骨三维数据，并将人体颅骨三维数据回传给一体化数据管理及数据接口子系统；

所述一体化数据管理及数据接口子系统包括：数据库、数据处理中心、数据监控单元、临床数据采集端口、颅骨三维建模端口、3D打印生产端口和终端网络通信端口；所述数据库、临床数据采集端口、颅骨三维建模端口、3D打印生产端口和终端网络通信端口均与数据处理中心通信连接；

所述数据库用于存储亚洲人颅骨解剖构造资料库、患者人体颅骨影像学数据、医护数据、患者身份数据、3D打印所需医用材料数据、颅骨3D打印订单数据和颅骨3D打印物流数据；

所述数据处理中心用于主控数据存储、人体颅骨影像学数据采集、颅骨三维建模、颅骨3D打印、颅骨3D打印件订单、物流情况跟踪和与医护人员以及患者持有的终端的数据交互；

所述数据监控单元用于监听数据处理中心与临床数据采集端口、颅骨三维建模端口、3D打印生产端口和终端网络通信端口的数据通信，通过身份验证、授权和访问控制的方式，发现和打断非法数据流；

所述临床数据采集端口用于连接CT设备和MRI设备，在数据处理中心的控制下，采集患者人体颅骨影像学数据；

所述颅骨三维建模端口用于连接颅骨三维模型重建子系统，在数据处理中心的控制下，将患者人体颅骨影像学数据发送给颅骨三维模型重建子系统，并将颅骨三维模型重建子系统回传的患者人体颅骨三维数据发回给数据中心；

所述3D打印生产端口用于连接3D打印机，将数据处理中心封装成STL格式的患者人体颅骨三维数据发送给3D打印机，控制3D打印机制造生产患者颅骨的打印件；

所述终端网络通信端口用于与医护人员、患者以及医院的其他数据平台进行网络信息交互。

2.根据权利要求1所述的颅骨3D打印智能数据系统，其特征在于，所述颅骨三维模型重建子系统为CNN卷积神经网络。

3.根据权利要求1所述的颅骨3D打印智能数据系统，其特征在于，所述人体颅骨影像学数据包括：头颅CT照片和头颅MRI照片。

4.根据权利要求1所述的颅骨3D打印智能数据系统，其特征在于，所述3D打印所需医用材料数据为医院的医用PEEK材料的库存数据。

5.根据权利要求1所述的颅骨3D打印智能数据系统，其特征在于，所述终端网络通信端口采用端到端加密机制进行网络通信，并设有网闸，仅获得数据监控单元授权认证的医护终端及账户具有颅骨3D打印权限。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的颅骨3D打印智能数据系统的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于已知人体颅骨三维数据的人体颅骨影像学数据，建立亚洲人颅骨解剖构造资料库，并存储于数据库中；

S2、根据存储于数据库中的亚洲人颅骨解剖构造资料库，训练颅骨三维模型重建子系统，得到训练完成的颅骨三维模型重建子系统；

S3、通过已获数据监控单元授权的医护终端或账户，连接终端网络通信端口，向数据处理中心发起颅骨打印申请；

S4、通过临床数据采集端口连接外部CT设备或MRI设备，根据颅骨打印申请，采集需打印颅骨者的人体颅骨影像学数据；

S5、通过颅骨三维建模端口，向训练完成的颅骨三维模型重建子系统发送需打印颅骨者的人体颅骨影像学数据，并得到训练完成的颅骨三维模型重建子系统运算得出的需打印颅骨者的人体颅骨三维数据；

S6、通过数据处理中心将需打印颅骨者的人体颅骨三维数据封装成STL格式文件，并将该文件通过3D打印生产端口传递给3D打印机，完成颅骨的3D打印。

7.根据权利要求6所述的颅骨3D打印智能数据系统的打印方法，其特征在于，所述步骤S2中颅骨三维模型重建子系统为CNN卷积神经网络，所述CNN卷积神经网络为多层神经网络；

步骤S2中训练颅骨三维模型重建子系统过程，对颅骨三维模型重建子系统中权重参数的更新公式为：

其中，为第i次训练过程第j层神经网络的权重，g为调节参数，D为人体颅骨影像学数据，y_i为第i次训练过程颅骨三维模型重建子系统的预测输出，y_i^*为第i次训练过程颅骨三维模型重建子系统的实际输出，Y_i-1^j为第i-1次训练过程第j层神经网络的输出，Y_i-1^j-1为第i-1次训练过程第j-1层神经网络的输出，e为自然对数，v_i-1为第i-1次训练过程的指数系数，a为微分变元参数。