专利名称：一种智能光照射治疗仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种光学医疗设备，尤其是采用光照射原理治疗患者疾病的医疗设备，系统通过获取患病区域的三维结构信息，按照预设治疗方案控制光源照射到患病区域的光剂量，可实现准确地光照射治疗与评价。
背景技术：
光照射治疗是指利用日光或是以特定波长的光(例如激光)为光源治疗某些疾病的方法。如光动カ治疗是利用光化学反应，将某种光敏剂静脉注射入患者体内，该光敏剂选择性地亲和病变细胞，在病变细胞中积聚后经过特定波长和能量的光照射后，发生化学反应生成单态激发态氧，从而能迅速杀死病变细胞，达到治疗目的。
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影响光照射治疗的因素很多，其中对光剂量(照射功率及能量)的研究是目前人们研究的焦点，也是影响治疗效果的重中之重。临床表明，在一定范围内有效吸收光剂量和疗效成强正相关。目前常见的光动カ治疗鲜红斑痣中，往往采用激光扩束光斑直接照射病患区域，由于激光光源的辐射出射度存在中心强、边缘弱的特点，医生需要人工晃动激光器以实现相对均匀的光照射。这种操作费时费力，而且由于人的操作存在主观性，光照均匀性完全得不到保证。此外，由于不同患者及同一患者不同病患区域之间的病患差异性，实际所需照射的光剂量也不同，更使得这种方案难以控制。因此，根据病患区域的严重程度智能控制光剂量大小，实现按需治疗，不仅有利于严重病患区域的治疗效果，也有利于降低非病患区域光照射造成的不良作用，并可为治疗效果的评价与治疗方案优化奠定基础。
发明内容
本发明目的是提供ー种光照射治疗的精确定位和智能调整光剂量的治疗仪，以解决目前临床上存在的上述问题。为实现上述目的，本发明所采用方案的基本流程是利用双目或者多目摄像机对患者的病患区域进行图像采集，实现对病患区域的定位和形状、顔色深度获取，通过图像预处理、摄像机校正、立体匹配等得到病患区域相对治疗系统的三维位置信息、病患区域的三维结构信息及病患区域的患病情况，在医生指导下确定病患区域的光照射功率及能量的大小，然后控制光投影系统按照预设位置、功率及能量照射病患区域。本发明所采用方案结构包括多路摄像机与图像采集系统、光照射系统及计算处理単元。计算处理单元的作用是为系统提供必要的校正、计算、人机交互、处理与监测平台，包括系统工作前需要进行系统标定时的计算平台，用以获得摄像机畸变系数、摄像机与光照射系统的三维旋转与平移关系；术前根据上述坐标关系计算病患区域的三维位置信息和三维结构信息，并将医生制定治疗方案转化为光照射方案；治疗中控制光照射系统完成预定的照射治疗方案，并利用摄像机监测患病区域的实际光照射剂量，及监测患者可能的移动并调整光照射方案。工作时，多路摄像机的作用是治疗前获取病患区域的图像，治疗中监测实际的光照射剂量与监测患者的移动。光照射系统的作用是调制光照射的空间位置及照射时间，实现预定的光照射治疗方案。摄像机及图像采集系统的作用是获得患者病患信息的图像采集，并将数字化结果传递给计算处理単元。光照射系统的作用是根据计算处理单元的控制參数，将治疗光投射到治疗区域；也可与单路或多路摄像机与图像采集系统相结合，并将特定的标识图像如棋盘格、圆环、光点及条纹等投射到病患区域，以获得病患区域的三维数字结构信息。本发明的主要贡献和优点在干以智能投光方式完成光照射治疗中光照射的精确定位和剂量准确调整，可针对不同患者、不同病灶情况调整至最佳光照射方案，以达到最好疗效。
为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举ー实施例，并配合附图，详细说明如下 图I为系统结构图。概要说明本发明的装置及使用示例。其中(I)是计算处理单元，(2)是双目摄像机及图像采集系统，(3)是患者，(4)是待治疗区域，(5)是光照射系统。图2为系统校正流程图。用于获取双目摄像机及图像采集设备(2)和光照射系统
(5)的校正參数。图3为系统操作流程图。用于示范该装置如何操作。
具体实施例方式下面结合附图与实例，对本发明做更进一歩详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不作为对本发明的限定。治疗仪首次工作前需进行系统校正，即获得双目摄像机及图像采集设备(2)之间及其和光照射系统(5)的校正參数。其校正方法可通过如下方法获得将校正标志板如棋盘格标志板放置于双目摄像机及图像采集设备(2)的公共视野内，移动标志板位于不同的位置和姿态，双目摄像机及图像采集设备(2 )记录标志板的图像，当采集足够数目的图像如20张后，通过最优化方法计算摄像机的畸变系数及摄像机间的坐标转换关系；然后将白板置于多目摄像机及图像采集设备(2)和光照射系统(5)的公共视野内，光照射系统(5)投射标志图像如棋盘格、圆环、光点及条纹等，双目摄像机及图像采集设备(2)采集对应标志图像投影时的图像，当采集一定的标志图像时，通过最优化方法计算双目摄像机及图像采集设备(2)和光照射系统(5)之间的坐标关系矩阵及光照射系统(5)的畸变參数。治疗前，双目摄像机及图像采集设备(2)采集患者病患区域图像并转化为数字信号传递给计算处理单元(I)，计算处理单元(I)根据之前双目摄像机及图像采集设备(2 )和光照射系统(5)之间的坐标关系矩阵及光照射系统(5)的畸变參数，完成图像的预处理、立体匹配和三维重建，医生在患者的三维数字化病患区域制定光照射剂量方案，计算处理单元(I)将该方案转化为光照射系统(5)的控制參数，并控制光照射系统(5)完成预定治疗方案。治疗中，计算处理单元(I)通过实时监测双目摄像机及图像采集设备(2)的视频数据，监控治疗方案是否按照预定计划执行，当检测到患者移动等情况时，可动态调整光照射系统(5)的控制參数，实现准确治疗和完整监控。·
权利要求
1.一种智能光照射治疗仪，其中(I)是计算处理单元，(2)是摄像机及图像采集系统，(3)是患者，(4)是待治疗区域，(5)是光照射系统。
2.根据权利要求I所述的一种智能光照射治疗仪，其特征在于通过摄像机及图像采集系统(2)、光照射系统(5)及计算处理单元(I)可获得患者待治疗区域的三维数字化结构，医生可在该三维数据下制定数字化光照射治疗方案，光照射系统(5)可按照所需光照剂量控制光照射的功率及能量。
3.根据权利要求I所述的一种智能光照射治疗仪，其特征在于患者待治疗区域的三维数字化信息可通过双目摄像机及图像采集系统(2)经计算处理单元(I)对待治疗区域(4)进行特征提取与匹配后建立三维数字化信息；也可将单目或多目摄像机及图像采集系统(2)与光照射系统(5)结合使用，由光照射系统(5)在待治疗区域(4)投影特定的标识图像如棋盘格、圆环、光点及条纹等，再由摄像机及图像采集系统(2)采集该特征图像，由计算处理单元(I)进行特征提取与匹配后形成待治疗区域的三维数字化信息。
4.根据权利要求I所述的一种智能光照射治疗仪，其特征在于光照射系统(5)可通过调制调整到患者待治疗区域的光照射功率及能量，其调制方法包括空间调制和时间调制，也包括直接调制照射光源的功率。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能够对患者病患区域精确定位，并针对患病区域的状况投照最适当的光以达到最佳疗效的光照射治疗仪。本发明所涉及的设备由单路或多路摄像机与图像采集设备、光照射系统及计算处理单元组成，其特征在于使用单路或多路摄像机采集患者病患区域的图像，根据多路摄像机间的空间坐标关系或光照射系统投射特征图像建立病患区域的立体匹配，获得患者病变患区域的三维结构和相对摄像机的位置关系；之后，根据医生针对病患区域制定的光照射治疗方案，生成病患区域的所需光照射剂量表；计算处理单元根据该剂量表及光照射系统与摄像机坐标关系建立反投影治疗方案，进而控制光照射系统在病患区域实现预定剂量的照射；单路或多路摄像机同时监测光照射系统实际的光照射剂量。
文档编号A61N5/06GK102784440SQ20121032472
公开日2012年11月21日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者周雅, 曹群, 李勤, 胡卫东, 胡晓明, 董斐 申请人:北京理工大学