[0001]
技术领域
[0002] 本
发明涉及一种正畸治疗方案演示系统及方法，特别涉及一种便捷、高效的正畸治疗方案演示系统及方法，属于正畸治疗方案演示领域。
[0003]
背景技术
[0004] 牙科正畸治疗是一个缓慢的过程，有时需要多年才能完成治疗过程。在进入治疗过程之前，医生需要和病患沟通具体的治疗方案，介绍治疗成功后的实际效果。当前通常采用口头描述的方式进行沟通，或者用预先录制的模型动画进行模拟。演示内容和实际病人
口腔情况可能不一致，演示方法不直观，不能基于需要即时调整图形信息，难以准确表达患者需求与医生方案，容易造成沟通误差，严重时可能造成医疗纠纷。口述不够直观形象，预先录制的模拟不够准确。牙科正畸有很强的专业要求，包含比较复杂的专业知识，同时正畸过程比较漫长，如果在诊疗初期医生和患者不能充分有效沟通，治疗过程可能不让人满意，甚至需要重新调整。
[0005]
发明内容
[0006] 本发明正畸治疗方案演示系统及方法公开了新的方案，采用基于智能化三维全息投影展示的方案，解决了现有方案沟通效率低导致纠纷的问题。
[0007] 本发明正畸治疗方案演示系统包括服务端、演示投影装置、三维全息显示装置、外部指令交互装置，服务端与演示投影装置通信连接，演示投影装置与三维全息显示装置通信连接，外部指令交互装置与服务端通信连接，服务端包括外部指令接受模
块、牙颌信息管理模块、演示数据信息发送模块，牙颌信息管理模块包括牙颌三维信息
数据库，服务端通过外部指令接受模块接受外部指令交互装置发送的外部指令，服务端通过演示数据信息发送模块向演示投影装置发送演示数据信息。
[0008] 本方案还公开了一种正畸治疗方案演示方法，演示方法基于演示系统实现，演示系统包括服务端、演示投影装置、三维全息显示装置、外部指令交互装置，服务端与演示投影装置通信连接，演示投影装置与三维全息显示装置通信连接，外部指令交互装置与服务端通信连接，服务端包括外部指令接受模块、牙颌信息管理模块、演示数据信息发送模块，牙颌信息管理模块包括牙颌三维信息数据库，包括过程：演示者通过外部指令交互装置发送指令给服务端，外部指令接受模块将收到的外部指令处理后发送给牙颌信息管理模块，牙颌信息管理模块根据收到的外部指令按照设定的
算法调取牙颌三维信息数据库内的牙颌数据模型信息进行计算得到演示模型信息后通过演示数据信息发送模块发送给演示投影装置，演示投影装置将收到的演示模型信息处理后通过三维全息显示装置展示。
[0009] 进一步，本方案的方法的外部指令接受模块包括语音指令接受管理模块，语音指令接受管理模块包括语音信息采集接受模块、语音指令分析模块，语音指令分析模块包括正畸术语语音库、语音指令映射表，演示者发出语音指令，语音信息采集接受模块将采集接受到的语音指令信息处理后发送给语音指令分析模块，语音指令分析模块将收到的语音指令信息与正畸术语语音库内的信息进行对比后通过语音指令映射表得到语音指令映射的操作指令信息后发送给牙颌信息管理模块。
[0010] 本发明正畸治疗方案演示系统及方法采用基于智能化三维全息投影展示的方案，具有直观展示，沟通效率高的特点。
[0012] 图1是本发明正畸治疗方案演示系统的原理图。
[0013] 其中，100是服务端，200是演示投影装置，300是三维全息显示装置，400是外部指令交互装置。
[0014]
具体实施方式
[0015] 本发明正畸治疗方案演示系统包括服务端、演示投影装置、三维全息显示装置、外部指令交互装置，服务端与演示投影装置通信连接，演示投影装置与三维全息显示装置通信连接，外部指令交互装置与服务端通信连接，服务端包括外部指令接受模块、牙颌信息管理模块、演示数据信息发送模块，牙颌信息管理模块包括牙颌三维信息数据库，服务端通过外部指令接受模块接受外部指令交互装置发送的外部指令，服务端通过演示数据信息发送模块向演示投影装置发送演示数据信息。上述方案采用基于智能化三维全息投影展示设备，直观、生动、形象的展示数字模型，大幅提升了沟通效率，提高了智能化
水平，有效避免了因沟通问题产生的纠纷。
[0016] 本方案还公开了一种正畸治疗方案演示方法，演示方法基于演示系统实现，演示系统包括服务端、演示投影装置、三维全息显示装置、外部指令交互装置，服务端与演示投影装置通信连接，演示投影装置与三维全息显示装置通信连接，外部指令交互装置与服务端通信连接，服务端包括外部指令接受模块、牙颌信息管理模块、演示数据信息发送模块，牙颌信息管理模块包括牙颌三维信息数据库，包括过程：演示者通过外部指令交互装置发送指令给服务端，外部指令接受模块将收到的外部指令处理后发送给牙颌信息管理模块，牙颌信息管理模块根据收到的外部指令按照设定的算法调取牙颌三维信息数据库内的牙颌数据模型信息进行计算得到演示模型信息后通过演示数据信息发送模块发送给演示投影装置，演示投影装置将收到的演示模型信息处理后通过三维全息显示装置展示。为了进一步提高系统的智能化水平，使得输入指令变得更加便捷，本方案的方法的外部指令接受模块包括语音指令接受管理模块，语音指令接受管理模块包括语音信息采集接受模块、语音指令分析模块，语音指令分析模块包括正畸术语语音库、语音指令映射表，演示者发出语音指令，语音信息采集接受模块将采集接受到的语音指令信息处理后发送给语音指令分析模块，语音指令分析模块将收到的语音指令信息与正畸术语语音库内的信息进行对比后通过语音指令映射表得到语音指令映射的操作指令信息后发送给牙颌信息管理模块。
[0017] 本方案公开了一种可以方便医生向病患演示三维数字化治疗方案的系统及方法。本方案由牙科治疗方案三维动画演示模块，PC
硬件(服务端)，全息显示设备，外设控制组合而成。本方案可以生成基于病患自己的三维
牙齿数据生成的三维动画，以三维全息方式展示病患牙齿在正畸过程的变化过程。实际演示讲解过程中，医生和病人可以同时观察全息显示设备展示的三维立
体模型，医生可以通过外设设备和PC上安装的演示模块通信，对立体展示模型进行放大缩小平移旋转等操作，以从多个侧面观察。也可以控制所展示模型对应治疗过程的某一个时间点，方便讲解随时间变化病患牙齿可能发生的预期变化。也可以控制设备以动画的方式播放具体治疗过程。通过外设设备，医生可以选择任意一颗或者多颗牙齿，单独改变其
位置(包括旋转，平移等)，获得改变后的病患牙颌三维立体模型，模拟的面部变化情况等。从而使患者更加明确治疗过程与可能的治疗效果。对于医生来说，可以更加准确的了解患者需求，并针对患者需求及时设定治疗方案，并获取患者确认。
[0018] 如图1所示，三维全息治疗方案演示系统由正畸治疗全系演示模块、电脑控制设备(服务端)，演示投影设备，三维全息设备，外设交互设备组成，整体可放置于医患沟通诊室，用于医生和患者沟通确认相关治疗方案。正畸治疗全息演示模块为系统核心部分，为数据内容的输出端，可以获取并显示病患牙颌及牙齿的三维立体模型，并可通过外设交互调整演示内容(包括整体
牙颌模型或者部分牙齿的位置、
角度）。电脑控制设备(服务端)为任意可运行演示模块并可输出相关影像的设备，可以是PC机，
平板电脑，智能手机等。演示投影设备为电脑控制设备的显示输出端，是三维全息显示设备的输入端。电脑控制设备的运行结果发送到投影设备显示。按照三维显示全息设备的要求，投影设备可以是高
亮度显示器，也可以是投影仪。三维全息显示设备是由透明材料制成的锥体，通过表面镜射和反射，光
信号汇集到一起后形成具有真实维度空间的立体影像。三维全息显示设备是指基于此原理实现的设备，可以接收投影设备发出的
光信号，从而以立体影像方式显示生成的牙颌或牙齿模型。外设交互设备是指可以和控制设备(服务端)连接，从而控制操作的设备。可以是Kinect, LeapMotion等
体感交互设备，也可以是无线键鼠等传统PC输入设备，其特点是方便使用者与全息显示保持比较舒适的距离和角度，不像传统PC一样，在沟通过程中需要受到到设备牵制。如果是体感设备，使用者可以直接用手势完成对演示内容的控制，使得沟通过程更加自然舒适。
[0019] 服务端主要包括以下模块：⑴三维数据管理(牙颌三维信息数据库)：负责管理病患牙颌的三维数据模型，及相关参数，包含每颗牙齿的模型与参数；⑵三维数据演示(演示数据信息发送模块)：负责按照全息显示的技术要求，显示三维数据模型；⑶三维数据操作(牙颌信息管理模块的功能模块)：负责按照用户输入指令，操作三维模型，包括改变牙齿相对于整体牙颌的位置，改变三维模型的显示参数(位置，方向，大小，
颜色，光照等)；⑷命令输入(外部指令接受模块)：包含输入命令的翻译处理功能，负责接收从输入设备获取的操作命令，比如选择某一颗或者多颗牙齿，对选择的牙齿执行治疗所需操作，比如收缝，推磨牙向后，片切处理等，上述命令会被进一步翻译，变成各颗牙齿的位置变化信息，通过上述模块操作对应的三维模型，并显示变化过程。其中涉及的算法指为达成某特定的治疗效果，需要计算场景内三维模型完成的动作。比如针对牙齿中线不齐的情况，“对齐中线”表示在程序中显示中线位置，并移动左右
门牙到中线位置，并序列移动其他牙齿以符合病患生理特征。算法需要计算各个模型针对该方案需要做出的动作。
[0020] 为了让医生和患者以自然的方式进行交流，以直观形象的方式描述治疗过程，以提高沟通效率，确认治疗细节。上面所述输入方法可以是自然语言，也可以是基于其他设备的输入(比如基于手势控制的
人机交互系统，或者传统的
鼠标键盘)。比如，可以采用语音输入的方式。在实际场景中，医生和病患沟通牙齿正畸(或者修复，种植等)治疗方案，全息显示在医生和患者都可以观察到的空间呈现出病患的牙齿模型，此时医生对着模型发出命令，例如对着模型说“选择上颌门牙”，系统接收命令并翻译成操作命令，门牙被选中并用颜色标识。然后医生对这模型继续发出命令，例如对着模型说“对齐中线”，系统接收命令并翻译成操作命令，然后执行操作，并显示操作过程和结果。其中，语音系统可以包括以下几个部分：语音输入模块，正畸语义分析服务，正畸专业语义数据库等。可能的使用说明如下。
[0021] 语音输入模块输入医生的声音信息，并进行识别。正畸语义分析服务根据正畸专业语义数据库的定义，从
声音信号中过滤获取与方案有关的语义。这些语义包含但不限于牙齿编号，牙齿矫正方向术语，单颗牙齿的矫正操作术语，多颗牙齿的预定义矫正操作术语，牙颌模型观察方向术语等。模拟矫正服务基于正畸语义的分析结果，执行模拟矫正服务命令。模型展示服务基于正畸语义的分析结果，以及矫正服务的执行结果，显示牙齿模型的三维效果。比如分析服务过滤获得“33号牙”语言命令，转化为“选择33号牙命令”，则模拟矫正服务按照正畸专业编号法定义的33号牙齿位置选择当前操作牙齿，模型展示服务则显示33号牙齿被选中的效果。又比如分析服务过滤获得“远中移动”语言命令，则模拟矫正服务自动判断当前选中的牙齿并执行该牙齿的“远中移动“动作。模拟矫正智能算法会根据33号牙齿的位置，相邻牙齿的位置，使牙齿移动到合适的位置。然后模型展示服务会展示移动后的效果。通过多次语义分析，完成多个模拟矫正命令，可以完成一个矫正方案。系统可以保存该矫正方案。
[0022] 本方案提供了过程中影像的立体展示，方便医患更加准确的表达和理解治疗方案的细节信息。本方案提供了实时交互方式，方便医患在沟通过程中通过实时调整三维立体影像效果，表达患者需求和变更方案，可以更加及时有效的完成方案设计过程，提高了医生工作效率和医患沟通效率，可有效防止医疗纠纷的产生。本方案还包含了基于体感控制与设备交互的部分，当方案显示和交互控制在一定程度上脱离了空间的限制，医生和患者可以在更加舒适的位置上，更加自然的进行沟通。本方案应用了
语音识别，语义分析，三维图形处理，三维图形显示等算法，在沟通过程中，用户可以与系统进行自然语言的沟通，系统可以以三维图形的方式展示矫正过程，提高了沟通效率。基于以上特点，本方案的正畸治疗方案演示系统及方法相比现有方案具有突出的实质性特点和显著的进步。
[0023] 本方案的正畸治疗方案演示系统及方法并不限于具体实施方式中公开的内容，
实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。
