鲜红斑痣光动力治疗中光剂量的控制和优化

发布时间：2017-09-27 23:34

  本文关键词：鲜红斑痣光动力治疗中光剂量的控制和优化

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【摘要】：光动力疗法以其高度选择性、无瘢痕褪色、疗效稳定可靠、操作安全简便等特点,已逐渐成为鲜红斑痣(Port wine stains,PWS)临床治疗的重要方法之一。然而,目前其临床治疗过程中仍面临众多临床操作问题,如依赖医生主观评价、手持设备操作照光、难以实现客观、准确、智能地进行疾病评价与光剂量控制等。因此,建立客观量化的疾病评估与光照治疗控制方法是实现鲜红斑痣光动力治疗个性化的必由之路。本文将借助计算机立体视觉系统和图像处理技术建立鲜红斑痣光动力治疗与评价方案,并采用摄像机和投影仪搭建了一套三维数字化光动力治疗控制验证系统。首先,本文通过对该系统进行标定,建立了以摄像机坐标系为参考坐标系的三维空间,基于格雷码编码结构光对鲜红斑痣的头部仿真模型进行三维重建,确定病灶、投影仪相对于摄像机的位置,提取了具有毫米精度的病灶三维点云,为光照治疗、光剂量优化控制及疗效评价提供了三维数字量化模型。其次,本文利用三维重建获取的视觉系统坐标转换关系,实现了投影仪仿真治疗光自动对准病灶治疗,获得了治疗光照与病灶区域的良好匹配,解决了光动力治疗光照区域的曲面控制问题;同时,根据病灶三维特征提出了一种基于病灶表面法线的加权投光方向优化算法,解决了单次光动力治疗时病灶区域接受到的光功率优化分配问题,有利于提高单次光照效率及辅助医生完成治疗规划。最后,考虑到鲜红斑痣皮损分布的非均匀性特点,本文采用超像素聚类算法对海姆泊芬临床II期的7位患者多疗程病灶图像进行精细化划分,借助患者粘贴的比色卡实现了病灶局部区域细化评级,完成了不同疗程的治疗效果评估,为解决光动力治疗的量效评价提供了一种量化解决方法。本文基于病灶三维数字化信息和图像导航控制为鲜红斑痣光动力治疗过程中的病灶定位、投光控制和病灶评估等问题提供了解决思路,为鲜红斑痣光动力治疗的个性化、精准化治疗奠定了工程实践基础。
【关键词】：鲜红斑痣 光动力治疗 光剂量控制 照光优化 病灶评估
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R758.51
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 光动力疗法治疗机制13-14
• 1.3 鲜红斑痣光动力治疗的临床实践14-16
• 1.4 国内外研究现状16-20
• 1.4.1 光动力治疗中投光方式的研究16-18
• 1.4.2 鲜红斑痣病灶评估方法的研究18-20
• 1.5 研究内容20-21
• 第2章 三维数字化投光控制系统21-27
• 2.1 系统设计21-24
• 2.1.1 研究方案21-22
• 2.1.2 系统构成22-24
• 2.2 系统实现24-26
• 2.2.1 系统功能模块24-25
• 2.2.2 系统流程25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 病灶三维重建27-41
• 3.1 三维重建流程27-28
• 3.2 三维重建系统28-34
• 3.2.1 实验系统28
• 3.2.2 摄像机-投影仪视觉系统标定28-31
• 3.2.3 实验系统标定结果31-34
• 3.3 格雷码编码结构光三维重建34-38
• 3.3.1 格雷码编码解码原理34-36
• 3.3.2 三维点云坐标计算36-38
• 3.4 实验结果38-40
• 3.4.1 三维重建和精度分析38-39
• 3.4.2 病灶三维点云提取39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 治疗光照的优化41-56
• 4.1 投光方向的控制41-44
• 4.1.1 投影仪对准照光41-42
• 4.1.2 投光方向优化流程42-44
• 4.2 病灶点云处理44-48
• 4.2.1 病灶点云预处理44-46
• 4.2.2 病灶表面法向量46-48
• 4.2.3 病灶治疗单元48
• 4.3 投光方向的优化48-51
• 4.3.1 照光分布评估值49
• 4.3.2 优化函数49
• 4.3.3 投影仪位置更新49-51
• 4.4 实验结果51-55
• 4.4.1 照光方向优化51-52
• 4.4.2 优化结果分析52-54
• 4.4.3 优化后调制照光54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 病灶评估56-76
• 5.1 病灶评估方案56-57
• 5.2 超像素分割57-62
• 5.2.1 超像素聚类算法57-58
• 5.2.2 颜色空间选择58-59
• 5.2.3 病灶图像分割59-62
• 5.3 病灶区域提取和分析62-66
• 5.4 病灶客观评估66-75
• 5.4.1 病灶级别评定66-69
• 5.4.2 病灶疗效评估69-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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本文编号：932578