CN103692087B - 一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其包括以下步骤，一、计算机计算需要消融的角膜总量，分成多个等扫描点数的平行的扫描区域；二、在平行的扫描区域间，以等间隔方式进行扫描，从首扫描区域开始，以间隔相等区域顺序扫描，扫描到头后再回到首扫描区域用同样的方法顺序扫描；三、在其中任一扫描区域内选择扫描点时，采用分层并用沿逆风方向顺序选点，使同扫描区域内的两个激光脉冲产生一定间隔并逆风向进行扫描，采用本扫描方法使时间连续的激光脉冲作用在有一定间距的扫描点上，使光斑重叠度降到最低，使两个坐标相邻扫描点作用拉开一定的时间间隔，使散热充分。

Description

一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法
技术领域
本发明涉及一种激光加工方法，具体涉及一种用于感温材料或离体角膜的激光加工方法。
背景技术
传统的准分子激光消融感温材料或离体角膜时，在某一消融层上，对该层的所有扫描点进行随机抽点消融的方式，这虽然能一定程度上，减少消融的不均匀性，但这种方法可能使两个连续的激光脉冲在治疗区中是彼此相邻的，前一个扫描点产生的粉尘很可能对下一个扫描点产生干扰，降低了到达待消融物体表面的激光能量，并且相邻两点之间重叠部分因热量未能完全发散，导致过热现象。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，使时间连续的激光脉冲作用在有一定间距的扫描点上，使光斑重叠度降到最低；使两个坐标相邻扫描点作用拉开一定的时间间隔，使散热充分。
本发明所采用的技术方案是：一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其包括以下步骤，
一、计算机计算需要消融的待消融点的总数，将需要消融的带消融点的总数分成多个等扫描点数的平行的扫描区域；
二、在平行的扫描区域间，以等间隔方式进行扫描，从首扫描区域开始，以间隔相等区域顺序扫描，扫描到头后再回到首扫描区域用同样的方法顺序扫描，依次类推，直到扫描完所有扫描区域；
三、在其中任一扫描区域内选择扫描点时，采用沿逆风方向顺序选点，使同扫描区域内的两个激光脉冲产生一定时间间隔并逆风向进行扫描，扫描完成后用同样的方法扫描该扫描区域的下一层。
扫描区域间隔的选取以光斑的大小和划分区域数量为参考，光斑越大间隔区域越多；扫描区域数量越多，间隔越大。
扫描区域的划分是以相同数量的扫描点作为划分原则，切分方向与风向平行，以此方法，把扫描面上所有的扫描点都划分为扫描点数相同的区域。
任一扫描区域内的扫描点数的扫描方向是以风速的反方向，进行扫描，以最远离风源的点开始扫描，然后是次远离风源的点，以此规律，逐渐向风源靠近。
该发明具有以下的功能及优点：
优点一，各扫描区域内扫描点数都相同，保证所有区域依次扫描一遍。
优点二，扫描区域内的扫描方向与风速是相反的。以最远离风源的点开始扫描，然后是次远离风源的点，以此规律，逐渐向风源靠近。已消融过的角膜产生的粉尘被吹向已处理区，不影响未处理区的治疗。
优点三，扫描区域上两个连续的激光脉冲在彼此相距一段距离的不同区域位置上，减少前一个扫描点对后一个扫描点的影响。
优点四，本方法扫描过程中等间隔扫描和逆风向扫描交替进行，同时又对区域进行了分层处理，增加了区域内的选点坐标间距，极大限度地减少光斑部分重叠的情况，拉大了位置相邻光斑间的作用的间隔时间。
附图说明
附图1本发明的设计流程图。
附图2为本发明的激光脉冲的条区域划分（俯视图）。
附图3为本发明的激光脉冲的层区域划分（侧视图）。
附图4为本发明的扫描顺序示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
参见图1，本发明通过计算机控制激光器以及扫描器对离体的角膜或感温材料进行扫描，检测需要消融的待消融点的总数。其包括以下步骤，
一、计算机计算需要消融的待消融点的总数，将需要消融的待消融点的总数分成多个等扫描点数的平行的扫描区域；
二、在平行的扫描区域间，以等间隔方式进行扫描，从首扫描区域开始，以间隔相等区域顺序扫描，扫描到头后再回到首扫描区域用同样的方法顺序扫描，依次类推，直到扫描完所有扫描区域；
三、在其中任一扫描区域内选择扫描点时，采用分层并用沿逆风方向顺序选点，使同扫描区域内的两个激光脉冲产生一定时间间隔并逆风向进行扫描，扫描完成后用同样的方法扫描该扫描区域的下一层。
实施例：一种消融角膜组织的扫描方法，包括以下步骤：
第一阶段：计算机通过扫描器计算需要消融的待消融点的总数，得到每个需要消融的点的坐标，然后对坐标点进行扫描区域划分，每个扫描区域内的扫描点数相同。
扫描区域的划分：首先是计算机根据光斑参数将计算所得到所有点数a均分成n份，标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ......有余数部分分别按顺序分配给前几个扫描区域，这样就得到了每个扫描区域的扫描点数。再根据扫描点横坐标x（与风向垂直方向）按从小到大顺序排列，按次顺序数取相应个数的扫描点作为第一块区域，扫描区域的边界线横坐标即是选取的最后一个扫描点横坐标，同理划分其他所有扫描区域。
如图2所示，扫描区域划分边界线依据扫描点横坐标确定。
第二阶段：对扫描区域内层进行划分和排序。由于扫描区域划分后各扫描区域内得到a/n或a/n+1个点，所以计算时都以a/n点来划分m层，余数部分做最后一层，部分区域在最后一层补上多出的一个扫描点。层以等步距为原则划分：确定一点后寻找距离等于或近似等于r的扫描点作为下一点，扫描点选过后就排出选择范围。确定分层后开始对层内扫描点进行排序，根据扫描点纵坐标方向y（与风向平行方向相反）按从小到大顺序排列，
第一块区域第一层序列记为Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3，Ⅰ4，Ⅰ5，Ⅰ6，Ⅰ7，Ⅰ8......
第二块区域第一层序列记为Ⅱ1，Ⅱ2，Ⅱ3，Ⅱ4，Ⅱ5，Ⅱ6，Ⅱ7，Ⅱ8......
第三块区域第一层序列记为Ⅲ1，Ⅲ2，Ⅲ3，Ⅲ4，Ⅲ5，Ⅲ6，Ⅲ7，Ⅲ8......
以次类推。
如图3所示，先对扫描区域条划分后，再在扫描区域中对层进行划分和排序。
第三阶段：确定扫描间隔并进行扫描。
确定扫描间隔，根据光斑参数和区域划分数由计算机优化计算出最佳间隔k。然后从首区域第一点Ⅰ1开始扫描，扫描完一点跨k个区域在k+1区域内扫描。
依次将所有的划分区域扫描一遍后，重新回到首区域，这时从首区域第二点开始重复第一阶段中的扫描。依次类推，直到完成所有的扫描点。具体扫描顺序如下：
如图4所示，比如划分区域数为8，间隔数为2的方案扫描顺序为：Ⅰ1、Ⅳ1、Ⅶ1、Ⅱ1、Ⅴ1、Ⅷ1、Ⅲ1、Ⅵ1、Ⅰ2、Ⅳ2、Ⅶ2、Ⅱ2、Ⅴ2、Ⅷ2、Ⅲ2、Ⅵ2......，当后端扫描区域少于间隔数2时，扫描点继续向前移动2个间隔，循环到首端与末端相差2个间隔的扫描区域继续扫描，即扫描区域循环扫描。

Claims (4)

1.一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其特征在于：其包括以下步骤，
一、计算机计算需要消融的待消融点的总数，将需要消融的待消融点的总数分成多个等扫描点数的平行的扫描区域；
二、在平行的扫描区域间，以等间隔方式进行扫描，从首扫描区域开始，以间隔相等区域顺序扫描，扫描到头后再回到首扫描区域用同样的方法顺序扫描，依次类推，直到扫描完所有扫描区域；
三、在其中任一扫描区域内选择扫描点时，采用沿逆风方向顺序选点，使同扫描区域内的两个激光脉冲产生一定时间间隔并逆风向进行扫描，扫描完成后用同样的方法扫描该扫描区域的下一层。
2.根据权利要求1所述的一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其特征在于，扫描区域间隔的选取以光斑的大小和划分区域数量为参考，光斑越大间隔区域越多；扫描区域数量越多，间隔越大。
3.根据权利要求1所述的一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其特征在于，扫描区域的划分是以相同数量的扫描点作为划分原则，切分方向与风向平行，以此方法，把扫描面上所有的扫描点都划分为扫描点数相同的区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于时空优化的激光消融加工的扫描方法，其特征在于，任一扫描区域内的扫描点数的扫描方向是以风速的反方向，进行扫描，以最远离风源的点开始扫描，然后是次远离风源的点，以此规律，逐渐向风源靠近。
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