光動力治療中投光方向的優化方法
2023-09-17 18:18:00
光動力治療中投光方向的優化方法
【專利摘要】本發明涉及一種投光方向優化的方法，尤其是用於鮮紅斑痣等光動力治療中投光裝置的控制，該方法在獲得三維病灶區域的前提下，根據病灶三維曲面塊對應的法向量加權優化照光方向，減小入射光與病灶三維曲面塊之間形成的照光角度。此外，該方法利用視覺系統參數得到優化後投光裝置的位置坐標，可控制投光裝置以優化後的方向進行照光，提高投光裝置單次照光的效率，進而改善單次光動力治療療效。
【專利說明】光動力治療中投光方向的優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種光動力投光方向優化的方法，尤其是用於鮮紅斑痣等光動力治療 中投光裝置的控制，該方法在獲得三維病灶區域的前提下，根據病灶三維曲面塊對應的法 向量加權優化照光方向，減小入射光與病灶三維曲面塊之間形成的照光角度，提高投光裝 置單次照光的效率，進而改善單次光動力治療鮮紅斑痣的療效。
【背景技術】
[0002] 鮮紅斑痣（Port Wine Stains，PWS)，俗稱"紅胎記"，是一種先天性的皮膚性疾病， 由真皮淺層毛細血管畸形和異常擴張所致，其鮮紅斑痣的發病率在人口出生率中佔千分之 三到五，我國現有患者達600多萬，且每年不斷增長。臨床實踐中，光動力療法以其治療光 斑大、治療後紅斑消退均勻、適合大面積及病變部位集中的病例治療等優勢成為治療鮮紅 斑痣的首選。目前，研究數據表明光動力治療鮮紅斑痣的有效率達90 %以上，但治癒率一般 為20%左右。其治療過程中，光劑量是影響治療效果的一個關鍵性因素。人體皮膚表面的 形態特徵複雜，即使採用平面光源照射，也難以保證病灶區域接收到到的最大光輻照度均 達到治療劑量的要求。
[0003] 因此，根據各個曲面塊的法向量和照光角度對照光方向進行優化，使接受到的最 大光輻照度滿足治療要求的曲面塊的數量增加，對提高投光裝置的照光效率具有現實的意 義。
【發明內容】
[0004] 本發明目的是提供一種照光方向的優化方法，根據所述的優化方法可優化出理想 的照光方向並能得到優化後投光裝置的位置信息，可改善鮮紅斑痣等光動力治療中病灶區 域受光不均勻、光輻照度低的情況。
[0005] 本發明具體採用以下技術方案：
[0006] -種照光方向優化方法。首先對病灶三維點雲進行濾波移除噪聲點，基於三維 Delaunay三角化對病灶區域進行曲面重建,計算三角形面片的重心Pp面積Si和法向量Iii, 其中1彡i彡N，N為三角形面片數。
[0007] 投光方向向量的優化，包括以下部分：
[0008] 三角形面片重心處的入射光線的方向向量di，計算該曲面塊的照光角度0 i :
[0009]
【權利要求】
1. 一種光動力治療中照光方向優化方法，其特徵在於，實施步驟如下： 第一步：建立立體視覺系統，獲得病灶區域的三維位置信息，並確定投光裝置與病灶區 域之間的空間位置關係； 第二步：根據病灶點雲分布特點，對其進行平滑、濾波處理； 第三步：對病灶點雲進行三角化處理，病灶區域並分為多個曲面塊，各個三角面片作為 入射光線的照光區域，面片重心作為光線入射點坐標，計算三角形面積和曲面法向量。 第四步：投光裝置在初始位置對病灶區域進行照光，計算各個曲面塊所對應的光輻照 角度。計算光輻照角度的餘弦值，光輻照度與其成正比例關係。 第五步：按照曲面塊對應的照光角度的餘弦值，繪製各三角面片對應的餘弦值分布直 方圖； 第六步：各個區間曲面塊對應的法向量進行擬合得到法向量n，同一區間的曲面塊面 積在病灶區域面積中佔得比例w作為n在照光方向優化函數中的權重係數； 第七步：各個區間對應的w*n進行累加，得到一個三維向量，單位化後得到優化後的照 光方向； 第八步：根據投光裝置與病灶區域之間的空間位置關係以及優化得到的照光方向，計 算優化後投光裝置的位置信息； 第九步：投光裝置以優化後的照光方向對病灶區域進行照光，計算各個曲面塊所對應 的光輻照角度及其餘弦值，對優化效果進行評價。
2. 根據權利要求1所述的一種光動力治療中照光方向優化方法，其特徵在於，提出了 一種帶權重的照光方向優化方法。以同一將病灶區域按光輻照角度劃分為多個小區域，依 據各個區域面積的大小設置權重參數，作為法向量在優化函數中的係數。
3. 根據權利要求1所述的一種光動力治療中照光方向優化方法，其特徵在於，以曲面 塊對應的光輻照度的餘弦值作為其面積在照光效果評價函數中的權重係數。
【文檔編號】G06T15/50GK104331919SQ201410602863
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月2日 優先權日:2014年11月2日
【發明者】胡曉明, 張鳳娟, 曹群, 李勤 申請人:北京理工大學