光动力治疗中投光方向的优化方法
【专利摘要】本发明涉及一种投光方向优化的方法，尤其是用于鲜红斑痣等光动力治疗中投光装置的控制，该方法在获得三维病灶区域的前提下，根据病灶三维曲面块对应的法向量加权优化照光方向，减小入射光与病灶三维曲面块之间形成的照光角度。此外，该方法利用视觉系统参数得到优化后投光装置的位置坐标，可控制投光装置以优化后的方向进行照光，提高投光装置单次照光的效率，进而改善单次光动力治疗疗效。
【专利说明】光动力治疗中投光方向的优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光动力投光方向优化的方法，尤其是用于鲜红斑痣等光动力治疗 中投光装置的控制，该方法在获得三维病灶区域的前提下，根据病灶三维曲面块对应的法 向量加权优化照光方向，减小入射光与病灶三维曲面块之间形成的照光角度，提高投光装 置单次照光的效率，进而改善单次光动力治疗鲜红斑痣的疗效。
【背景技术】
[0002] 鲜红斑痣（Port Wine Stains，PWS)，俗称"红胎记"，是一种先天性的皮肤性疾病， 由真皮浅层毛细血管畸形和异常扩张所致，其鲜红斑痣的发病率在人口出生率中占千分之 三到五，我国现有患者达600多万，且每年不断增长。临床实践中，光动力疗法以其治疗光 斑大、治疗后红斑消退均匀、适合大面积及病变部位集中的病例治疗等优势成为治疗鲜红 斑痣的首选。目前，研究数据表明光动力治疗鲜红斑痣的有效率达90 %以上，但治愈率一般 为20%左右。其治疗过程中，光剂量是影响治疗效果的一个关键性因素。人体皮肤表面的 形态特征复杂，即使采用平面光源照射，也难以保证病灶区域接收到到的最大光辐照度均 达到治疗剂量的要求。
[0003] 因此，根据各个曲面块的法向量和照光角度对照光方向进行优化，使接受到的最 大光辐照度满足治疗要求的曲面块的数量增加，对提高投光装置的照光效率具有现实的意 义。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是提供一种照光方向的优化方法，根据所述的优化方法可优化出理想 的照光方向并能得到优化后投光装置的位置信息，可改善鲜红斑痣等光动力治疗中病灶区 域受光不均匀、光辐照度低的情况。
[0005] 本发明具体采用以下技术方案：
[0006] -种照光方向优化方法。首先对病灶三维点云进行滤波移除噪声点，基于三维 Delaunay三角化对病灶区域进行曲面重建,计算三角形面片的重心Pp面积Si和法向量Iii, 其中1彡i彡N，N为三角形面片数。
[0007] 投光方向向量的优化，包括以下部分：
[0008] 三角形面片重心处的入射光线的方向向量di，计算该曲面块的照光角度0 i :
[0009]
【权利要求】
1. 一种光动力治疗中照光方向优化方法，其特征在于，实施步骤如下： 第一步：建立立体视觉系统，获得病灶区域的三维位置信息，并确定投光装置与病灶区 域之间的空间位置关系； 第二步：根据病灶点云分布特点，对其进行平滑、滤波处理； 第三步：对病灶点云进行三角化处理，病灶区域并分为多个曲面块，各个三角面片作为 入射光线的照光区域，面片重心作为光线入射点坐标，计算三角形面积和曲面法向量。 第四步：投光装置在初始位置对病灶区域进行照光，计算各个曲面块所对应的光辐照 角度。计算光辐照角度的余弦值，光辐照度与其成正比例关系。 第五步：按照曲面块对应的照光角度的余弦值，绘制各三角面片对应的余弦值分布直 方图； 第六步：各个区间曲面块对应的法向量进行拟合得到法向量n，同一区间的曲面块面 积在病灶区域面积中占得比例w作为n在照光方向优化函数中的权重系数； 第七步：各个区间对应的w*n进行累加，得到一个三维向量，单位化后得到优化后的照 光方向； 第八步：根据投光装置与病灶区域之间的空间位置关系以及优化得到的照光方向，计 算优化后投光装置的位置信息； 第九步：投光装置以优化后的照光方向对病灶区域进行照光，计算各个曲面块所对应 的光辐照角度及其余弦值，对优化效果进行评价。
2. 根据权利要求1所述的一种光动力治疗中照光方向优化方法，其特征在于，提出了 一种带权重的照光方向优化方法。以同一将病灶区域按光辐照角度划分为多个小区域，依 据各个区域面积的大小设置权重参数，作为法向量在优化函数中的系数。
3. 根据权利要求1所述的一种光动力治疗中照光方向优化方法，其特征在于，以曲面 块对应的光辐照度的余弦值作为其面积在照光效果评价函数中的权重系数。
【文档编号】G06T15/50GK104331919SQ201410602863
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月2日 优先权日:2014年11月2日
【发明者】胡晓明, 张凤娟, 曹群, 李勤 申请人:北京理工大学