Автоматическое обнаружение поражений кожи

Изобретение относится к вторичной профилактике неоплазм, возникающих в системе пигментации кожи, а также к наблюдению за воспалительными и/или дегенеративными кожными заболеваниями. Способ и устройство осуществляют сбор цифровых изображений поверхности тела обследуемого субъекта после выделения на этой поверхности, по меньшей мере, одного участка, положение которого точно определяют на основании пространственных координат в системе координатных осей, зафиксированных относительно предварительно определенных неизменяемых контрольных точек на теле субъекта, указанные изображения сохраняют в соответствующей базе данных и впоследствии автоматически сравнивают их с соответствующими изображениями, собранными по прошествии промежутка времени, получая таким образом сигнал о любых изменениях числа и/или морфологии/цвета поражений. Данные изобретения позволяют осуществлять анализ поражений с большей воспроизводимостью и точностью. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

 

Данное изобретение относится к вторичной профилактике неоплазм, возникающих в системе пигментации кожи, а также к наблюдению за воспалительными и/или дегенеративными кожными заболеваниями. Более конкретно, изобретение относится к способу, при выполнении которого любые изменения числа очагов поражений кожи пациента и/или изменения морфологии этих поражений можно обнаружить автоматически путем автоматической регистрации состояния поверхности кожи пациента во время последовательных обследований, а также путем сравнения результатов последнего обследования с результатом предыдущего обследования.

Кроме того, изобретение относится к устройству, предназначенному для осуществления вышеуказанного способа. Задача изобретения заключается в создании такого устройства, которое позволяет привлекать внимание врача ко всем очагам поражения кожи, носящим дерматологический характер, причем исключительно к таким очагам поражения. К ним относятся поражения, обследование которых должен осуществлять врач, например невус, псориаз, витилиго, разные виды опухолей и/или лимфом кожи и т.п. В этой связи следует заметить, что в данной заявке при пояснении предмета изобретения чаще всего упоминается такое заболевание, как невус, однако данное обстоятельство нельзя расценивать как ограничение патентных притязаний, поскольку изобретение можно без каких-либо изменений применять к любым видам поражений дерматологического характера.

Меланома кожи представляет собой злокачественную неоплазму, возникающую в пигментных клетках (меланоцитах) эпидермиса. Процент заболеваемости в Италии, как следует из официального реестра опухолей, зависит от возраста и имеет следующие срезы распределения: 5,04 на 100 тыс. жителей в возрасте до 44 лет; и 27,3 на 100 тыс. жителей в возрасте от 65 до 77 лет.

К показателям риска, свидетельствующим о появлении болезни, относятся: наследственность (семейная меланома, синдром диспластического невуса, пигментная ксеродерма), фенотип (цвет глаз и волос, фототипия, лентигиноз, количество обычных и атипических родинок), окружающая среда (ультрафиолетовое и солнечное облучение, пестициды, загрязнение окружающей среды).

Факты показывают, что в большинстве случаев меланомы возникают не из клеток невусов. И хотя природа болезни не вполне ясна, неоплазма, по-видимому, развивается в две фазы - после относительно быстрого роста меланома в течение нескольких лет может оставаться стабильной в отношении морфологии и роста. Во время этой фазы как врач, так и пациент с трудом могут предположить, что присутствующее образование является именно меланомой, поскольку по внешнему виду она не отличается от обычной родинки. Быстрые изменения, свидетельствующие, как правило, о необходимости удаления поражений кожи и о целесообразности проведения гистологических исследований, проявляются позже.

Прогноз течения болезни полностью определяется толщиной неоплазмы в момент удаления - если ее толщина не превышает 0,4 мм, то в 98 процентах случаев пациент может прожить еще 10 лет, однако при толщине более 1,5 мм указанный срок могут прожить только 10 процентов пациентов.

Таким образом, не удивительно, что в данной области техники специалисты прикладывают все усилия для того, чтобы выявлять описываемую болезнь на как можно более ранней стадии.

Один из принципов медицины заключается в диагностике заболевания как отклонения от нормального состояния. Следовательно, первостепенное значение для индивидуации и каталогизации состояния альтерации (патологии) имеет отображение структуры и функций организма здорового человека (нормальной анатомии и физиологии).

Тем не менее, определить типичную морфологию доброкачественного меланоцитного невуса очень трудно, поскольку она, в сущности, очень изменчива. Размер, цвет, контур, оси симметрии могут быть довольно различными как для разных индивидуумов, так и для одного конкретного индивидуума. Более того, последние исследования в медицине показали, что не существует связи между макроскопическими и гистологическими аспектами невуса, поскольку признаки дисплазии могут быть замечены как в отношении морфологически атипичных невусов, так и в отношении так называемых обыкновенных невусов, которые являются обнадеживающими с точки зрения медицины.

Кроме того, в данной области техники случайно удаленные или заблаговременно не распознанные меланомы описываются как поражения морфологии, которые довольно похожи на невусы или, напротив, довольно сильно отличаются от пигментных структур.

Следовательно, попытки отличить доброкачественный невус от зарождающейся злокачественной меланомы исключительно по клиническим критериям являются ненадежными, поскольку не подкреплены научно. Учитывая описанную ситуацию, нетрудно понять, что врачи предпочитают осуществлять биопсию поражений, имеющих ненормальный внешний вид (руководствуясь по меньшей мере одним из следующих критериев: А = асимметричность, В = неровный контур, С = разноцветность, D = размер, превышающий 5 мм), причем прежде всего тех поражений, историю развития которых (например, время возникновения, рост, стабильность морфологических характеристик во времени) восстановить невозможно.

Один из способов, позволяющий врачу повысить точность диагностики зарождающейся меланомы, заключается в наблюдении за субъектами, находящимися в опасном положении, посредством фотографического контроля пигментированных поражений. Другой подход предполагает дифференциацию невусов и меланом с помощью технологии анализа цифровых изображений (цифровая эпилюминесценция).

Важную роль в ранней диагностике меланомы играет проверка кожи самим пациентом, осуществляемая для определения изменений кожи или отклонений от нормы [1, 2].

Однако эффективность такой практики обеспечивается только при условии информирования людей об опасности "меланомы", а также при наличии индивидуальных социально-экономических условий и локализации неоплазмы.

Эпидемиологические экспериментальные исследования [3, 4] показали, что, даже если пациенты тщательно следят за изменениями состояния кожи, они с трудом обнаруживают изменения в аспекте пигментных поражений. Прежде всего, это связано с тем, что с течением времени воспоминание пациента о предыдущем морфологическом состоянии своей родинки становится неясным и фрагментарным.

В дерматологии широко распространена практика наблюдения за пациентами, подверженными риску меланомы, путем собирания вручную фотографической документации, отражающей состояние всего тела пациента или тех его поражений, в отношении которых существует подозрение на неоплазму. На практике было доказано, что зарождающиеся меланомы гораздо достовернее и проще обнаруживать у субъектов, которых обследуют врачи, использующие фотографические средства для того, чтобы убедиться в стабильности морфологии поражений, а не у субъектов, обследуемых только путем обычных клинических проверок.

Фотографические обследования можно осуществлять разными способами, например, с использованием аналоговых и цифровых камер с помощью систем сбора и хранения цифровых изображений, в частности, таких, которые известны на рынке и в литературе под следующими названиями: "Dermagraphix", "Mole Max II" Catia (Computer-Aided Topodermatographic image Analysis - компьютерная обработка изображений поверхности кожи). Некоторые из упомянутых аппаратов позволяют также обследовать отдельные поражения путем эпилюминесцентной микроскопии. Для этого необходимо привлекать целую команду: врачей, техников, санитаров, профессиональных фотографов.

Следует заметить, что последующее сравнение собранных изображений специалисты осуществляют "с листа" на базе собственного опыта. При этом специалисты принимают во внимание любые значительные изменения морфологических характеристик наблюдаемых поражений.

Ограничения, связанные с такой практикой, изучены плохо. Однако бесспорным является то, что стандартизация режимов сбора изображений (т.е. стандартизация осветительных устройств; ракурсной съемки; расстояния, с которого производится съемка; характеристик фотоаппаратов, используемых во время различных сеансов; режимов разделения фотографируемого тела на участки) повышает эффективность данного способа контроля.

К тому же визуальное сравнение изображений пигментированных поражений в случае пациентов с большим количеством невусов является чрезвычайно сложным и дорогостоящим.

Для осуществления идентификации соответствующих контрольных точек, необходимых для получения аналитических данных, накапливаемых различными способами, заявителями были рассмотрены все возможные варианты источников света (видимый свет, когерентный свет, поляризованный свет, интерферометрия, флуоресценция, эпилюминесценция).

Полученные результаты рассмотрения различных источников света в отношении функциональных возможностей изобретения привели к заключению о целесообразности применения устройства, использующего стабильный нормализованный видимый свет.

Аналитические исследования известных устройств, используемых для тех же целей, что и настоящее изобретение, в частности, для способов цифрового анализа, способов анализа изображений, а также доступности инструментов, которые могут быть использованы в изобретении, привели к выводу о том, что для указанных целей подходят только системы, в которых для того, чтобы определить злокачественность или доброкачественность отдельных поражений (в отношении которых возникают подозрения в ходе клинического анализа), применяется способ эпилюминесценции.

Результаты анализа систем для сбора трехмерных цифровых изображений вынудили авторов настоящего изобретения отказаться от применения в настоящем изобретении основанных на них способов, поскольку эти способы имеют неоправданно сложный механизм реализации по сравнению с незначительными преимуществами, которые могут быть достигнуты в случае использования указанных систем.

В медицинской литературе сообщается о следующем:

- пациенты с более чем 50 невусами подвержены риску меланомы и зачастую склонны к пигментированным поражениям вследствие загара (веснушки), а также к другим поражениям кожи не меланоцитного происхождения;

- меланома сочетается с ранее существовавшим невусом только в 15% случаев, остальные 85% меланом возникают на непораженной коже;

- изменение только цветовых характеристик ранее существовавшего поражения может являться ранним сигналом о развитии раковой опухоли;

- меланоцитный характер пигментированного поражения с диаметром менее 2 мм является клинически неопределенным.

Таким образом, факты появления нового пигментного поражения диаметром не менее 2 мм, и/или увеличения диаметра одного или нескольких ранее существовавших невусов по меньшей мере на один миллиметр, и/или изменения их морфологии/цвета в отношении подверженных риску меланомы пациентов представляют собой весьма полезную информацию. Эта информация побуждает пациентов обращаться к врачам для проведения ранних диагностических инструментальных исследований (эпилюминесценции) или исследований природы поражения (гистологической пробы), что дает преимущества при диагностике в случае положительного результата (т.е. при зарождении меланомы).

Итак, основной задачей данного изобретения является создание способа и соответствующего ему устройства, которые обеспечивают возможность всего за несколько десятков минут достоверно, просто и автоматическим образом определять и отображать возможные изменения числа очагов поражений кожи пациентов, а также их морфологии/цвета.

Заявитель провел тщательный анализ существующего уровня техники и обнаружил несложное устройство (производится в США), которое может быть использовано при решении следующих трех задач.

1. Картирование невусов на определенных участках (подсчет и нумерация невусов).

2. Предоставление врачу точной и полной картины кожи обследуемого пациента.

3. Занесение в файл данных общего характера наряду с данными, на которые обратил внимание врач во время обследования пациента вместе со специалистом по сбору видеоизображений, осуществляющим макросъемку определенного (подозрительного) невуса, попадающего в конкретный квадрант.

Во время каждой последующей проверки этот американский аппарат снова подсчитывает невусы и находит новые, если они появились (однако минимальный порог по размеру не определен).

Затем специалист по сбору видеоизображений под контролем врача делает новый макроснимок невуса или невусов, этот снимок используется врачом при следующем анализе. Следовательно, данное устройство позволяет осуществлять лишь визуальное сравнение предыдущего и текущего состояния невуса (невусов), а не автоматическое графическое сравнение двух изображений одного или нескольких невусов, регистрируемых через некоторое время.

Таким образом, это рассмотренное устройство не полностью удовлетворяет существующим требованиям в отношении мониторинга и быстрого распознавания любого отклонения или подозрительного поражения кожи. На практике с помощью этого устройства невозможно определить рост любого клинически несущественного невуса.

С одной стороны, характеристики этого известного устройства обнадеживают, так как оно позволяет получать данные о возникающих невусах и сравнивать два изображения одного и того же подозрительного невуса, получаемые через определенный временной интервал. С другой стороны, нельзя не обратить внимание на большие расходы, связанные с его эксплуатацией, так как использование данного устройства предполагает присутствие специалиста по сбору видеоизображений, выполняющего необходимую макросъемку. Кроме того, это устройство не позволяет автоматически обнаруживать клинически малозаметный первоначальный рост, который наиболее существенен для лучшего прогноза.

Вторая задача изобретения заключается в преодолении упомянутых выше недостатков с одновременным сохранением существующих преимуществ.

Третьей задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность сбора стандартизированных цифровых изображений всего тела и/или отдельного поражения; автоматического сравнения указанных цифровых изображений одного и того же участка тела одного и того же пациента, обследуемого через последовательные промежутки времени, с последующей демонстрацией оператору (который не обязательно должен быть врачом или специалистом по сбору видеоизображений) новых поражений или изменений ранее существовавших поражений тела; статистического оценивания вероятности того, что обнаруженные изменения существуют на самом деле или что они обусловлены небольшими случайными изменениями режима, при котором осуществлялось обследование.

Преимущества изобретения заключаются в возможности анализа цифровых изображений подсвеченной структуры и изменений размера или очертаний пигментированных поражений, слежение за которыми осуществляется с большей воспроизводимостью и точностью, чем при визуальном сравнении. Кроме того, сокращаются время и расходы, необходимые для сравнения во времени изображения каждого отдельного пигментированного поражения для пациентов с многочисленными невусами. Еще одним преимуществом является то, что обследуемый пациент получает базовую документацию о пигментированных поражениях, к которой всегда можно обратиться для более эффективного самоконтроля.

Указанные преимущества достигаются посредством автоматического средства, которое для того, чтобы сравнить изображения одного и того же субъекта, собранные через последовательные промежутки времени, а также для того, чтобы автоматически выделить любые различия в морфологии/цвете контролируемых поражений, собирает и сравнивает следующие данные:

- количество известных / количество обнаруженных невусов;

- размеры невуса, причем минимальные размеры, которые могут быть обнаружены, составляют 3 мм²;

- изменения размеров невуса, причем минимальные изменения размеров невуса, которые могут быть обнаружены, составляют 1 мм.

Далее изобретение описано более подробно на примере предпочтительных вариантов его выполнения, которые приведены со ссылкой на прилагаемые чертежи и не ограничивают объем его правовой охраны. На чертежах показано следующее.

Фиг.1 и 2 изображают два аксонометрических вида устройства, на которых также показаны координатные оси и углы относительного вращения средства сбора изображений.

Фиг.3 изображает функциональную структурную схему предложенного устройства.

Фиг.4 и 5 изображают структурные схемы, относящиеся к процессу сканирования (т.е. передаче обработанных входных данных), а также к сканированию параметров в соответствии с фиг.3.

Фиг.6, 9 и 10 иллюстрируют примеры выполнения кадров тела пациента.

Фиг.7 и 8 иллюстрируют модификацию перекрытия кадров для случая изменения размера (роста) очага поражения по сравнению с предыдущим сеансом.

Фиг.11 схематично изображает средство сбора изображений, оснащенное дистанционными датчиками и лазерным проектором.

Фиг.12 является трехмерным видом, на котором проиллюстрированы три положения показанного на фиг.11 средства сбора изображений относительно тела обследуемого пациента.

Фиг.13 дает вид, аналогичный предыдущему чертежу. Однако здесь схематично показаны базисные плоскости, по которым размещают кадры собираемых изображений, представленные на фиг.6, 9 и 10.

Фиг.14 изображает структурную схему, иллюстрирующую основные этапы предложенного способа.

На основании вышеизложенного становится очевидным, что согласно данному изобретению фотографическое документирование состояния кожи следует осуществлять в отношении всего тела пациента, а не только в отношении участков, выбранных врачом во время приема больного. Для того чтобы сравнить фазы изменяющегося во времени поражения, изображения при последовательных обследованиях собирают таким образом, чтобы сегментация тела, регистрируемого на отдельных изображениях, была легко воспроизводима, а небольшие неизбежные изменения положения обследуемого субъекта были минимизированы в такой степени, чтобы они не выходили за допустимые пределы существующей технологии.

Кроме того, сравниваемые изображения часто содержат различные "объекты", например участки заднего плана, участки кожи, а в некоторых случаях и части нижнего белья. К тому же изображения кожи помимо представляющих интерес пигментных поражений могут включать и другие "объекты": веснушки, ангиомы, волосы, себорейный кератоз и т.д. Поэтому автоматическое сравнение изображений следует выполнять таким образом, чтобы исключить любой источник изменения изображения, не связанный с поставленной задачей (изменение заднего плана, снятие нижнего белья, различная ориентация волос и т.д.).

Необходимо заметить, что даже незначительные изменения освещенности могут сильно повлиять на колориметрические характеристики представляющих интерес поражений, регистрируемых на изображениях, вследствие чего возникает источник ложной тревоги.

Необходимым условием для автоматического сравнения изображений является устранение или минимизация любых изменений за исключением исследуемого изменения, например изменения во времени пигментных поражений кожи одного и того же субъекта.

Для того чтобы устранить ложные изменения состояния вышеупомянутых поражений, в данном изобретении предложено следующее.

1. Каждый участок кожи одного и того же субъекта обследуют через последовательные промежутки времени с заранее определенной точки, положение которой относительно обследуемой поверхности кожи не меняется.

2. Положение и ориентацию камеры в пространстве (определяемые тремя декартовыми координатами по ортогональным осям X, Z и Y, а также значением угла вращения вокруг осей Y (альфа) и Z (бета)) можно проконтролировать и связать с соответствующим кадром в соответствующем регистровом файле.

3. Обследуемый пациент принимает позу, которая, по существу, не должна меняться в процессе дальнейших обследований.

4. Сегментирование тела на отдельные изображения осуществляют таким образом, чтобы сравнения были возможны даже в случае, если между следующими друг за другом обследованиями происходят изменения тела обследуемого субъекта.

Для решения указанных выше задач в изобретении приняты следующие условия: количество изображений, получаемых в отношении определенного пациента, не меняется при последующих накоплениях изображений; для того чтобы компенсировать любые изменения в отношении метрических данных пациента, изображения частично перекрывают друг друга.

Расстояние от поверхности тела пациента до средства сбора изображений, по существу, является постоянным, при этом ориентацию указанного средства сбора изображений определяют для каждого изображения предварительно.

Для повышения эффективности изобретения необходимо постоянно отображать количественные или морфологические/колориметрические изменения пигментных поражений (устранение ошибочных отрицательных результатов), при этом регистрацию любых изменений прочих объектов, включаемых в сравниваемые изображения, необходимо сводить до минимума (устранение ошибочных положительных результатов).

Если сегментирование тела пациента, производимое средством сбора изображений, является абсолютно воспроизводимым (два изображения, полученные через некоторый промежуток времени, точно или почти точно воспроизводят один и тот же участок кожи) и изображения не включают другие структуры за исключением тех, которые представляют интерес, а также прочие объекты, являющиеся источниками вводящих в заблуждение изменений, то сравнение осуществляют путем сопоставления с вычитанием изображений.

Во всех остальных случаях, прежде чем сравнивать изображения, их необходимо обработать.

Процесс этой обработки преследует следующие две цели:

- обнаружение объектов, которые имеются на изображении, но не относятся к коже пациента (нижнее белье, задний план и т.д.), а также структур, которые могут стать причиной ошибочных положительных результатов (волосы, пятна от естественных отверстий или тени, татуировки и т.д.). Это обнаружение осуществляют для того, чтобы не учитывать указанные объекты и структуры в процессе последующего сравнения изображений;

- обнаружение поражений, которые представляют интерес и подлежат сравнению.

Как было упомянуто выше, задачей изобретения является автоматическое определение факта появления даже одного нового невуса или поражения кожи, представляющих интерес с точки зрения дерматологии, на всех заранее определенных участках тела, например, начиная с минимального диаметра 2 миллиметра.

Кроме того, изобретение позволяет определять (также автоматически) увеличение, например, на 1 миллиметр диаметра одного или нескольких ранее закартированных невусов.

Поставленная задача решена посредством способа, включающего следующие этапы:

- разделение поверхности тела на квадранты подходящего размера (фиг.1);

- выбор заранее определенных контрольных или "реперных" точек таким образом, чтобы в ходе последующего обследования имелись контрольные точки для коллимации квадрантов тела одного и того же субъекта;

- сбор изображений высокой четкости, относящихся к указанным квадрантам;

- определение местоположения, пересчет и измерение всех невусов или поражений кожи, имеющихся в каждом квадранте;

- выделение новых поражений кожи в каждом квадранте и/или выделение морфологических/колориметрических изменений одного или нескольких предварительно обнаруженных поражений кожи.

К таким анатомическим контрольным точкам относятся, например, надпереносье, ротовая щель, яремная ямка, лопаточно-плечевое сочленение, средняя точка медианы локтевой ямки, средняя точка медианы подмышечной ямки, начало второго межпальцевого пространства на руке, средняя точка паховой складки, нижняя ягодичная складка, остистый отросток седьмого шейного позвонка.

С практической точки зрения в изобретении предлагается ориентированное на пользователя устройство, с помощью которого в течение короткого промежутка времени (несколько десятков минут по сравнению с несколькими часами при применении известных способов) можно очень просто обследовать пациента, подверженного риску меланомы. При этом достигается высокий коэффициент достоверности (например, +10% ошибочных положительных результатов и почти полное отсутствие ошибочных отрицательных результатов).

Чтобы достичь этого, устройство для осуществления описываемого способа содержит автоматическое средство, которое приводит в действие средство сбора изображений и управляется дистанционно с обеспечением соответствующей точности и воспроизводимости его перемещений.

Кроме того, такое автоматическое средство или аппарат для приведения в действие средства сбора изображений может обследовать все участки тела пациента, который в предпочтительном случае должен лежать на носилках в горизонтальном положении.

С помощью программного обеспечения, предназначенного для обработки собранных изображений, можно определить форму, цвет и величину роста (предпочтительно не менее 1 мм) поражений кожи, определить зарождение новых поражений (например, начиная с 2 мм), а также сравнить морфологические и размерные показатели каждого поражения, полученные в разное время на участках тела одного и того же пациента, что возможно даже в случае незначительных изменений положения обследуемого субъекта и/или изменений его тела.

Говоря более конкретно, в изобретении предложено устройство, включающее в себя следующее (фиг.1-5):

- прикладное программное обеспечение для обработки высококачественных графических данных (поражений кожи), алгоритм которого позволяет получать дискретное множество изображений (вычислительных матриц);

- базу данных для статистического анализа представляющей интерес информации;

- блок обработки клинических персональных данных о пациенте, предназначенный для хранения и распечатки изображений каждого пациента при посещении им врача (режим истории болезни);

- базовую поверхность S для обследуемого субъекта с антропометрическими контрольными точками;

- средство равномерного освещения, способное исключать тени исследуемых участков поверхности тела пациента;

- средство 1 сбора изображений;

- средство 2 для удержания и/или для управляемого перемещения средства 1 сбора изображений относительно тела пациента;

- интерфейсное средство для управления сбором данных и передачи данных в соответствующее запоминающее средство и/или средство обработки данных;

- по меньшей мере один компьютер, соединенный с указанным интерфейсным средством;

- по меньшей мере один монитор высокого разрешения, видеомонитор или средство визуального отображения другого известного вида;

- средство контроля точного положения субъекта.

Ссылаясь, в частности, на фиг.3, 4 и 5, следует заметить, что упомянутое программное обеспечение содержит часть, выполняющую обработку персональных данных обследуемых субъектов, которая в силу понятных причин должна осуществляться с соблюдением конфиденциальности. Результатом этой обработки являются антропометрические данные, необходимые для определения и вычисления координат выбранных кадров: лица, передней части туловища и т.д. Оператор получает эти данные и принимает или изменяет их до начала сбора данных в автоматическом режиме.

Упомянутая выше часть, относящаяся к конфиденциальным данным о пациенте, подробно не описывается. Очевидно, что она предполагает использование пароля.

Посредством блока СКАНИРОВАНИЯ, алгоритм которого показан на фиг.4, подготавливаются все данные, необходимые для осуществления следующего этапа - эффективного ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ (фиг.5).

Согласно изобретению все данные и изображения, относящиеся к операциям СКАНИРОВАНИЕ и ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ СКАНИРОВАНИЕ, хранятся таким образом, что являются доступными для последующей обработки и/или сравнения с данными и изображениями, собранными раньше или, наоборот, позже.

Блок АНАЛИЗА (фиг.3) предназначен для "очистки" изображений, которые получены с объектов, не относящихся к произведенному сканированию. К таким объектам относятся, например, нижнее белье, волосы, татуировки и другие, не связанные с предметом исследования объекты, которые могут препятствовать корректному сопоставлению изображений для определения местоположения всех различий на коже обследуемого субъекта по сравнению с предыдущим состоянием. В предпочтительном случае операцию очистки осуществляют путем вычислительных операций известного вида в поле обработки графического изображения.

Следует также заметить, что та часть программного обеспечения, которая относится к обработке персональных данных пациента в режиме истории болезни, сама по себе для реализации изобретения не нужна, однако она важна для защиты приватной информации об испытуемом субъекте. В сущности, для достижения целей изобретения было бы достаточно идентифицировать каждого пациента с помощью однозначного кода (например, номера налогоплательщика), с этим кодом база данных ассоциирует всю информацию и изображения, относящиеся к обследуемому субъекту.

Согласно представленному примеру осуществления изобретения посредством блока АНАЛИЗА выполняются следующие операции:

- распознавание пикселей, не относящихся к человеку;

- удаление волосконосных включений с помощью программы параметризации;

- создание шкалы уровней серого, которая привязана к весу голубого;

- создание фона (сглаживание);

- создание уровней идентификации пигментированных участков (пораженных объектов);

- математическое вычисление порога доказательности;

- распознавание пигментированных участков (пораженных объектов);

- характеризация пигментированных участков в терминах, отражающих их специфические свойства (пораженных объектов);

- дифференциация пигментированных участков (пораженных объектов) и фонового шума (волосы, нижнее белье, татуировки, естественные отверстия и другие подобные объекты).

Кроме того, согласно представленному примеру осуществления изобретения посредством блока СРАВНЕНИЯ осуществляются следующие операции:

- коллимация кадров (алгоритм 1);

- вращение/перемещение по шкале;

- вычисление известных связей;

- перемещение пигментированных участков (пораженных объектов) в соответствующий диапазон для минимизации нерелевантной информации;

- вычисление различий (уменьшение и/или увеличение размера - изменение внутреннего цвета);

- оптимизация: если количество ошибочных связей превышает три или если вторичное перемещение пигментированных участков (пораженных объектов) выходит за заданные пределы (например, 100 пикселей), то осуществляют способ вторичной коллимации (алгоритм 2).

Следует заметить, что антропометрические контрольные точки, размещаемые на базовой плоскости для привязки субъекта (в представленном примере в качестве этой плоскости предпочтительно использовать носилки), применяют для размещения реперных точек, которые важны как для различных соматических типов, так и для одного и того же пациента, обследовать которого предполагается несколько раз. Таким образом, получают определенные важные участки тела, которые могут перекрываться (коллимация полученных изображений).

В предпочтительном случае перекрытие краев смежных изображений изменяют от максимального значения, равного половине высоты и половине ширины изображения, до минимального значения, которое может доходить до нуля (изображения с совпадающими краями).

Фиг.6-10 иллюстрируют несколько возможных способов разделения на квадранты поверхности тела обследуемого субъекта.

В приведенной ниже таблице 1 расшифровываются обозначения, используемые на упомянутых чертежах.

Остальные таблицы представляют собой распечатку координат и углов для каждого изображения со ссылкой на обозначения из вышеупомянутой таблицы 1. Эти таблицы приведены для того, чтобы лучше объяснить перемещения приводного устройства во время сбора изображений.

Как видно из таблиц, собирается один или несколько комплектов изображений, каждое из которых характеризуется точным положением (координаты х, y, z) и точной ориентацией средства сбора изображений (углы альфа и бета). Расстояние до поверхности тела поддерживают почти постоянным, что обеспечивается с помощью соответствующих бесконтактных датчиков. Таким образом, фокусное расстояние и перекрываемый при этом участок для каждого изображения остаются неизменными.

Следует принять во внимание, что указанные в таблицах значения действительны только для представленного примера выполнения изобретения. В общем случае они могут меняться в зависимости от конструктивного исполнения.

В описываемом предпочтительном примере бесконтактные датчики содержат радиочастотные (ультразвуковые) чувствительные элементы, размещаемые с правой и левой стороны средства сбора изображений (фиг.11).

Согласно изобретению, если расстояние между средством сбора изображений и поверхностью тела обследуемого субъекта становится меньше заданного значения, то аппарат немедленно блокируется, при этом для того чтобы определить причину неисправности и перезапустить систему, необходимо вмешательство оператора.

Из вышеизложенного следует, что заявленное изобретение позволяет обследовать заданный участок поверхности тела в одном и том же положении и с одним и тем же наклоном. Для выполнения этого условия субъект должен во время сеансов принимать одно и то же положение относительно вышеупомянутых контрольных антропометрических точек.

С этой целью в изобретении используется соответствующее контрольное средство, предназначенное для повторного позиционирования субъекта. Указанное средство пояснено в данном описании на иллюстративном примере, не ограничивающем объем правовой охраны изобретения. Это средство содержит лазерные проекторы, которые также выполняют функцию автоматической фокусировки средства сбора изображений. Согласно показанному на фиг.11 примеру лазерные проекторы размещены с верхней и нижней стороны средства сбора изображений. В соответствии с изобретением повторное позиционирование обследуемого субъекта оказывается достаточно точным в том случае, если световые лучи, испускаемые лазерными проекторами, совмещаются в одной определенной контрольной точке.

Данное изобретение описано и проиллюстрировано на примере предпочтительного варианта его осуществления, однако очевидно, что объем правовой охраны изобретения также распространяется на любые вносимые в него изменения при условии, что они не меняют его сущность с точки зрения техники и/или функционирования.

Библиография

1. Oliveira SA, Christos PJ et al.; Clin Epidemiol 1999 Nov; 52:1111-6.

2. Richard MA, Grob JJ et al.; Int J Cancer 2000 May; 20: 280-5.

3. Muhn CY et al.; J Am Acad Dermatol 2000 May; 42: 754-9.

4. Hanrahan PF, Hersey et al: Arch Dermatol 1997 Mar; 133: 301-11.

1. Способ обнаружения и отображения изменений числа и/или морфологии наружных дерматологических поражений кожи, отличающийся тем, что с помощью автоматических средств осуществляют сбор цифровых изображений поверхности тела обследуемого субъекта после выделения на этой поверхности по меньшей мере одного участка, положение которого точно определяют на основании пространственных координат в системе координатных осей, зафиксированных относительно предварительно определенных неизменяемых контрольных точек на теле субъекта, причем указанные изображения передают и сохраняют в соответствующей базе данных и впоследствии автоматически сравнивают их с соответствующими изображениями, собранными по прошествии промежутка времени, получая таким образом сигнал о любых изменениях числа и/или морфологии/цвета поражений, при этом пространственное положение поверхности тела субъекта относительно точек, с которых осуществляют сбор упомянутых изображений, остается неизменным для каждого последующего соответствующего изображения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

А. разделение поверхности тела на квадранты соответствующего размера;

В. выбор заранее определенных контрольных или "реперных" анатомических точек таким образом, чтобы в ходе последующего обследования имелись контрольные точки для коллимации квадрантов тела одного и того же субъекта;

С. сбор и сохранение изображений высокой четкости, относящихся к указанным квадрантам;

D. обработку сохраненных изображений, предполагающую выполнение следующих операций:

определение местоположения, пересчет и измерение всех поражений кожи, имеющихся в каждом квадранте;

хранение в памяти изображений и данных, относящихся к указанным поражениям кожи;

сравнение собранных изображений и соответствующих данных с ранее сохраненными изображениями и данными о том же субъекте, если этот субъект не является новым пациентом;

выделение и/или передачу новых поражений кожи, имеющихся в каждом квадранте, и/или выделение морфологических/колориметрических изменений по меньшей мере одного предварительно обнаруженного поражения кожи;

хранение в памяти данных об обнаруженных различиях.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

a) ввод антропометрических данных обследуемого субъекта;

b) выбор участка (участков) для обследования на поверхности тела;

c) позиционирование субъекта с учетом заранее определенных контрольных и/или реперных точек;

d) вычисление координат центра каждого изображения и вычисление направления, с которого получают каждое изображение;

e) автоматический периодичный сбор указанных изображений и их сохранение;

f) анализ сохраненных изображений для обнаружения представляющих интерес поражений кожи;

g) сравнение проанализированных изображений с предварительно проанализированными и сохраненными изображениями (если таковые имеются) для выделения имеющихся количественных и/или колориметрических различий.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что упомянутая обработка или анализ сохраненных в памяти изображений включает следующие этапы:

обнаружение объектов, которые имеются на изображении, но не относятся к коже пациента;

обнаружение структур, которые могут стать причиной ошибочных положительных результатов;

обнаружение представляющих интерес поражений, которые подлежат сравнению, и игнорирование объектов и/или структур, перечисленных в двух предыдущих абзацах.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для того чтобы устранить или минимизировать любые изменения на полученных изображениях, не имеющие отношения к поражению кожи, каждый участок кожи одного и того же субъекта обследуют через последовательные промежутки времени с заранее определенной фиксированной точки, или не меняют положение средства обнаружения относительно обследуемого субъекта (или участков кожи субъекта).

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что во время второго и последующих обследований субъекта его располагают в том же положении, что и во время первого обследования.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что поверхность тела обследуемого субъекта сегментируют или подразделяют на изображения таким образом, чтобы края изображений частично перекрывали друг друга, вследствие чего проведение указанного сравнения становится возможным даже в том случае, если в период между двумя следующими друг за другом обследованиями тело обследуемого субъекта претерпевает изменения.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что количество изображений, собираемых для определенного пациента, является неизменным, даже в том случае, если с течением времени увеличивается вес и/или длина тела пациента.

9. Способ по любому из пп.1-3 или 6-8, отличающийся тем, что во избежание затененных участков в обследуемых зонах пациента освещают равномерно и под различными углами.

10. Способ по п.3, отличающийся тем, что этап f) анализа сохраненных изображений для обнаружения представляющих интерес поражений кожи включает следующие операции:

распознавание пикселей, не относящихся к человеку;

удаление волосконосных включений с помощью программы параметризации;

создание шкалы уровней серого, которая привязана к весу голубого;

создание фона (сглаживание);

создание уровней идентификации пигментированных участков (пораженных объектов);

математическое вычисление порога доказательности;

распознавание пигментированных участков (пораженных объектов);

характеризацию пигментированных участков в терминах, отражающих их специфические свойства (пораженных объектов);

дифференциацию пигментированных участков (пораженных объектов) и фонового шума (волосы, нижнее белье, татуировки, естественные отверстия и другие подобные объекты).

11. Способ по п.3, отличающийся тем, что этап g) сравнения проанализированных изображений с предварительно проанализированными и сохраненными изображениями (если таковые имеются) для выделения имеющихся количественных и/или колориметрических различий включает следующие операции:

коллимацию кадров (алгоритм 1);

вращение/изменение масштаба;

вычисление известных связей;

перемещение пигментированных участков (пораженных объектов) в соответствующий диапазон для минимизации нерелевантной информации;

вычисление различий (уменьшение и/или увеличение размера - изменение внутреннего цвета);

оптимизацию: если количество ошибочных связей превышает три, или если вторичное перемещение пигментированных участков (пораженных объектов) выходит за заданные пределы (например, 100 пикселей), то осуществляют способ вторичной коллимации (алгоритм 2).

12. Устройство для регистрации изображений способом по пп.1-11, отличающееся тем, что оно содержит следующее:

a) прикладное программное обеспечение для обработки высококачественных графических данных (поражений кожи), алгоритм которого позволяет получать дискретное множество регистрируемых изображений (вычислительных матриц);

b) базу данных для статистического анализа представляющей интерес информации;

c) блок обработки клинических персональных данных о пациенте, предназначенный для хранения и распечатки изображений каждого пациента при посещении им врача (режим истории болезни);

d) базовую поверхность с антропометрическими контрольными точками, в соответствии с которыми размещают обследуемого субъекта;

e) средство равномерного освещения, способное исключать тени исследуемых участков поверхности тела пациента;

f) средство сбора изображений;

g) средство для удержания и/или для управляемого перемещения средства сбора изображений относительно тела пациента;

h) интерфейсное средство для управления сбором данных и передачи данных в соответствующее запоминающее средство и/или средство обработки;

i) по меньшей мере, один компьютер, соединенный с указанным интерфейсным средством;

j) по меньшей мере, один монитор высокого разрешения или видеомонитор или средство визуального отображения другого известного вида;

k) средство контроля точного положения субъекта; причем указанное средство для удержания и/или перемещения средства сбора изображений управляется таким образом, что пространственное положение поверхности тела субъекта относительно точки, с которой собираются упомянутые изображения, остается неизменным для каждого последующего соответствующего изображения.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что упомянутые антропометрические контрольные точки, размещаемые на базовой плоскости для позиционирования субъекта, позволяют определить реперные точки, которые важны как для случая различных соматических типов, так и для случая одного и того же пациента, в отношении которого проводится несколько обследований, потому что определяют важные участки тела, которые могут перекрываться для обеспечения точной коллимации собранных изображений.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что оно оснащено компьютером, за которым работает ассистент, контролирующий данное устройство и управляющий им в полностью автоматическом режиме.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что указанное средство для удержания и управляемого перемещения средства сбора изображений выполнено с возможностью позиционирования этого средства сбора изображений перпендикулярно обследуемому участку поверхности тела и на неизменном расстоянии от поверхности тела.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно оснащено средством хранения данных, которое для каждого собираемого изображения хранит информацию о положении и ориентации средства сбора изображений во время первого сеанса, вследствие чего сбор соответствующих изображений в ходе последующих сеансов осуществляется точно в этом же положении и при этой же ориентации, что обеспечивает полное соответствие и сравнимость собираемых изображений с изображениями, полученными на предыдущем сеансе.

17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно оснащено вычислительным средством, вычисляющим положение собираемых изображений таким образом, что края смежных изображений частично перекрывают друг друга, образуя нахлестку.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью изменения перекрытия краев смежных изображений от максимального значения, равного половине высоты и половине ширины изображения, до минимального значения, которое для изображения с совпадающими краями является нулевым.