具体实施方式
在以下具体描述中,参考通过举例说明实施例的一些实例示出的附图,其中本发明可通过所述实施例来实施。应当理解,也可使用其它实施例,并且可在不脱离本发明范围的前提下作出结构或逻辑变化。就这一点而言,定向术语,诸如“外部”、“内部”、“更高”、“更低”、“第一”、“第二”等,可结合所描述的图的取向使用。因为本发明的组件或实施例可以多个不同的取向定位或操作,定向术语的使用仅出于举例说明的目的,而不是以任何方式限制。因此,以下描述并不具有限制意义,并且本发明的范围由所附权利要求限定。
如本文所用,关于毛发移植的术语“工具”、“采集工具”或“植入工具”是指任何数量的能够产生植入位点、切割、从身体表面采集或植入毛囊单位(“FU”)的工具或末端执行器。此类工具可具有多种不同的形式和构造。在多个实施例中,工具包括中空管轴,因此可标记例如插管、针或冲子。此类工具(例如,冲子、取芯设备、切割和/或切边设备、针)的顶端通常在各种程度上是尖锐的,以帮助产生植入位点或采集或植入毛囊单位。适用于从本发明受益的可供选择过程的其它工具可包括,例如激光或纹身移除工具、外科手术刀、钳子、止血钳、外科器械、收缩器、电外科工具、射频消融工具、缝合设备、眼睑撑或钻子。
本发明的方法的实施例可使用计算机软件、固件或硬件实施。各种编程语言和操作系统可用于实施本文所述的发明。
应当理解,本文所述的各种发明构思可施用于多种过程和应用。为了便于描述,以下说明将参考毛发移植过程的实例讨论。使用自动化(包括机器人)系统或计算机控制系统进行的毛发移植过程,例如在共同转让的专利公开No.US2007/0106306中有所描述,该专利公开以引用的方式并入本文。机器人毛发移植系统通常需要在机器人的控制下对工具进行精确定位。当实施半自动化或全自动化过程时,可能需要修改某些参数。根据本文所公开的一个方面,本发明提供了能够对参数值,例如毛发移植过程相关的参数作出修改的方法,使得修改可以轻松地作出,而不必中断过程本身。
自动化毛发移植系统的有益效果之一是在执行与毛发采集和/或毛发移植过程相关的重复和繁琐步骤时,基本上减少过程的时间。然而,使用自动化毛发移植系统的后果之一是自动化毛发移植过程进行的速度对医生而言过快,所述医生控制自动化系统,从而轻松地观察其运行,识别某些参数,并且对采集或植入过程的参数作出任何必要的调整。由于皮肤张力或毛囊的密度、厚度以及多个其它参数可因患者而有所差异,甚至在相同患者的不同头皮区域内也有差异,需要外科医生的输入,例如调整工具插入的深度或角度,以确保移植的成功(例如,采集毛囊单位而无需截断或者损坏它们)。自动化系统的运行如此之快,以至于除非医生希望暂时停止该过程,否则可能无法告知,如果对过程的任何调整是必需的,需要趁早进行,否则过程已完成或正在进行。在毛发移植过程的实例中,除系统要求和考虑之外,还需要处理涉及患者各方面的考虑。例如,并非所有身体表面的弹性均与其它的相同,一些表面可由过采集工具可轻松地穿入的组织形成,而其它组织可能更难穿入,即使在穿入皮肤时给表面施加类似的力达类似的时间期。因此,调整患者间或供区的部分间毛发移植过程参数的需要是所期望的,尤其是自动化工具或机器人系统执行时。如果任何调整是必要的,当中断自动化过程以查看是否需要调整,或实际作出必要的调整时,通常会损失一定量的时间。如果初始调整未解决问题,还需要另外的中断直到问题解决。利用自动化系统和方法进行毛发移植,因此在试图提高自动化过程的速度和效率时会产生其它问题。
根据本文所述的各种实施例,已经开发出能够提取关于过程的定量信息的多种系统和方法,而无需中断该过程。此外,这些系统和方法用于提供关于过程的一个或多个参数的信息,如果需要,可借此例如结合毛发采集对它们进行修改,以改善毛发采集过程或该过程的结果。在一个构造中,例如,系统允许用户目视检查所采集毛发的放大图像,并且用户可基于检查来批准或修改一个或多个参数,以提高系统的性能或该过程的结果。在另一个构造中,例如,系统可以自动进行所采集毛发“图像”的此类“目视”检查,以及自动修改一个或多个参数以提高系统的性能或该过程的结果。目视检查可基于之前采集或植入尝试的定量参数的捕获进行,此类参数包括但不限于工具的角度、工具穿入的深度、穿入期间施加到工具的力、切割的毛囊单位是否保留在采集工具中、毛囊单位在切割期间是否截断和/或工具的转速。例如,图像处理可用于识别毛囊单位是否保留在采集工具中。系统可被配置来在工具从身体表面缩回的情况下拍摄快照,图像处理器可配置或编程为检查毛囊单位的缺乏(毛囊单位移除后身体表面是否存在空腔),或毛囊单位是否在某些程度上仍然存在。基于结果,然后处理器可自动确定(无需用户的输入)是否需要对一个或多个相关参数进行任何修改,相应地自动指导所需的修改。以此方式,系统能够自动进行所采集毛发的“图像”的“目视”检查,并且自动修改一个或多个参数以提高系统的性能。在某些实施例或构造中,本文所述的系统和方法可使用相关过程参数的用户检查和用户输入与自动化检查和自动化修改的组合。各种参数相关值的识别及其修改,使用户(或系统,或二者的组合)能够例如修改工具插入身体表面的角度,其插入的深度,插入所施加的力,工具尺寸的选择,和/或工具的转速,从而使过程期间的损伤最小化,例如移除毛囊单位的任何损伤,和/或提高所移除样品的质量,优选地维持其完整性。这些系统和方法也可用于减小切割过程期间毛囊单位的截断率。这些系统和方法可结合作为自动化或半自动化系统部分,和/或计算机或机器人控制系统部分的使用。可及时进行上述识别的修改,以避免在不期望的参数下连续运行,它们的进行不必中断或基本上延迟自动化移植过程。
虽然出于描述本发明各种方面的目的,本文所述的各种实例和实施例将使用毛囊单位或毛发,但应显而易见的是,所讨论的各种概念通常理解可更广泛地施用至其它适当应用。应当理解,虽然本文所述的方法尤其适于使用机器人系统进行毛发采集和/或植入,但也可施用于其它应用。这些附加应用可包括例如自动化纹身放置或移除、或自动化毛发移除、各种消融过程、美容注射过程、眼科过程、治疗各种皮肤疾病或可从本文所述的发明受益的任何其它过程。应注意,本文给出的实例仅用于说明和例证目的,所作出的描述并非是详尽的或限制性的。
图1是用于采集和/或将毛囊单位植入身体表面(例如头皮)的机器人系统100实例的示意性透视图。系统100包括机器臂105,采集或植入工具110连接至所述机器臂。可结合各种马达和其它移动设备,使工具110的运行顶端能够在多个方向精确运动。机器人系统100还包括至少一个(且对于立体显示优选地两个)图像获取设备115,该设备可安装到固定位置,或(直接或间接)连接到机器臂105或其它可控制运动设备。工具110的运行顶端示出定位于身体表面120上,在这种情况下为其上具有毛囊的患者头皮部分。
图1的处理器125包括用于处理从图像获取设备115获得的图像的图像处理器130。图像处理器130可以是单独的设备,或可以结合作为处理器125的部分。处理器125也可指导机器臂105的各种移动设备,包括工具110和动作,例如通过图1中示意性示出的控制器135的进行动作。控制器135可操作地连接到机器臂,并且被配置来控制机器臂的运动,包括基于通过图像获取设备获得的图像或数据的运动。或者,控制器135可结合作为处理器125的部分,使得所有工具,机器臂和组件的任何其它可移动部分,包括基于通过图像获取设备获得的图像或数据的那些部分的所有移动的所有处理和控制集中于一个位置。系统100还可包括监视器140、键盘145和鼠标150。身体表面120的放大图像可在成像显示器或监视器140上示出。此外,系统100可包括用于毛囊采集和/或植入,或毛发处理计划的其它工具、设备和组件。系统还包括适于接收图像数据的接口(未示出),该系统的各种部分允许操作者按需要监视条件,并且提供指导。处理器125可通过接口与成像设备115相互作用。接口可包括硬件端口、线缆、导线和其它数据传输装置,或可包括计算机程序。
图1中示出的图像获取设备115的一些非限制性实例包括一种或多种摄像机,例如任何可商购获得的摄像机。图像获取或成像设备可以例如通过机器臂,或通过任何其它机构或装置保持。当然,各种图像获取设备或多个设备的组合可用于本文所述系统和方法的任何实施例。图像获取设备115可包括拍摄静止图像的设备,其还可包括能够实时成像的设备(例如,能够连续流动实时信息的网络摄像头),和/或其还可具有录像能力(诸如摄像机)。虽然立体或多视图成像设备在本发明中非常有用,但不必采用此类几何形状或构造,本发明并不限于此。同样,虽然图像获取设备为数字设备是优选的,但不是必要的。例如,图像获取设备可以是获取初始图像的模拟TV摄像机,然后初始图像被加工为数字图像(例如,通过模数转换设备,如商用现成帧接收器),以进一步用于本发明的方法。图像获取设备可连接到处理系统125,该系统在图1中示出为结合图像处理器130,以控制成像运行以及处理图像数据。
通常,处理器125作为数据处理设备运行,诸如其可以结合到计算机。处理器125可包括中央处理单元或并行处理器以及输入/输出接口、具有程序的存储器,其中所有组件可通过总线连接。另外,计算机可包括输入设备、显示器,也可包括一个或多个二级存储设备。总线可以在计算机的内部,并且可包括用于接收键盘或输入设备的适配器,或可包括外接头。
处理器125可执行可被配置来包括预定运行的程序。处理器可访问存储器,其中可存储至少一条代代码指令序列,该序列包括用于执行预定运行的程序。存储器和程序可位于计算机内,或可位于其外部。以举例的方式,但非限制性的,合适的图像处理器130可以是数字处理系统,该系统包括一个或多个处理器或其它类型的设备。例如,处理器和/或图像处理器可以是控制器或任何类型的个人计算机(“PC”)。或者,处理器可以包括特定应用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。本领域普通技术人员将会理解,本发明使用的处理器和/或图像处理器被编程和被配置来执行各种已知的图像处理技术,例如程序分段、边缘检测、物体识别和选择。这些技术通常是已知的,此处不必单独描述。本文所述的方法可在各种通用或专用计算系统上实施。在某些实施例中,本发明的方法可在特别配置的个人计算机或工作站上实施。在其它实施例中,方法可在通用工作站,包括连接至网络的工作站上实施。作为另外一种选择或除此之外,本发明的方法可以至少部分地在用于网络设备或通用计算设备的卡上实施。处理器/图像处理器也可包括存储器、存储设备以及本领域通常已知的其它组件,所以此处不必对它们详细描述。图像处理器可结合各种人工、部分自动化和全自动化(包括机器人)毛发移植系统和设备使用,包括但不限于用于毛发采集或毛发移植的系统。
成像显示设备140可包括高分辨率计算机监视器,该监视器可任选地为触摸屏。成像显示器可允许图像(诸如视频或静止图像)为可读取的,并且允许毛囊单位及其部分为可视的。或者,成像显示设备140可为其它触摸传感设备,包括平板、掌上PC以及其它等离子屏幕。触摸屏可用于直接通过图像显示设备修改毛发移植过程的参数。
符合本发明的方法、装置和系统可通过提供修改接口或用户修改接口进行,包括可点击图标、菜单中的选择按钮、对话框或可提供用于送入计算机的接口的下滚窗口。根据另一个实施例,成像显示设备140可显示选择窗口以及用于输入选择的触笔或键盘,例如直接在显示器本身上输入。根据一个实施例,命令可经由可编程触笔、键盘、鼠标、语音处理系统、激光指针、触摸屏、平板计算机、个人数字助理(PDA)、远程输入设备(例如相应物)或其它输入机构经由修改接口输入。远程输入设备可包括可点击图标、选择按钮、对话框或下滚窗口,它们与用户修改接口上存在的那些相同或相似,为用户提供了便捷的方式,以便从它们患者侧的位置控制通用用户接口功能。或者,远程输入设备只可适应,例如此类修改控制的子集,形成更紧凑的相应物。在又一个实施例中,远程输入设备可被配置来适应另外的修改控制。此外,远程输入设备或任何其它输入机构之一可具有允许用户控制机器臂的图标,以允许用户移动机器臂远离患者,或包括停止按钮,使用户能够在发生紧急情况时停止机器臂或毛发移植工具的运行。或者,修改接口可包括专用硬件块。在一些实施例中,通过修改接口作出的选择或调整可通过代码指令执行,所述代码指令可在计算机处理器上执行。
运行方法和系统的程序可包括单独的程序代码,其包括用于执行所需运行的指令集合,或可包括执行此类运行的子运行的多个模块,或可以是提供运行的大程序的单个模块的部分。模块构造有利于添加、删除、更新和/或修改其中的模块和/或模块内的结构。
程序可包括电子检查功能,能够捕获作为装置或系统的部分以及包含在装置或系统内的选择性数据。例如,捕获的数据可包括毛发移植过程,执行过程的装置或系统,和/或患者相关的参数值。在一些实施例中,电子检查功能可被配置来捕获系统在毛发移植的毛发采集或毛发植入过程期间执行的单个步骤或其部分。电子检查系统也可被配置来捕获毛发移植过程相关的参数值,所述毛发移植过程从捕获的单个步骤或其部分的处理确定。
程序可接收唯一标识符信息和/或附加信息,并且可访问例如具有唯一标识符信息和/或附加信息相关的数据的存储设备。
在一些实施例中,用户可选择该应用的具体方法或实施例,处理器将运行所选择方法相关的程序或算法。例如,用户可选择(诸如,通过点击和拖动或点击用户接口图标,或通过输入命令、语音命令等)包括尖锐刺针和钝取芯针二者的运行的毛发采集程序。或者,用户可选择运行仅控制取芯针一段时间的程序,以评估和调整(如果需要)取芯针运行的一个或多个参数;或运行仅控制植入/部位形成针的程序,以评估和调整例如其插入深度或角度。
可操作地连接到处理器的控制器可允许机器人工具(诸如,毛发采集工具)的速度、角度和/或驱动器的方向(仅作为实例)基本上自动控制。在某些实施例中,可使用各种类型的位置传感器。例如,在某些实施例中,非光学编码器可用于电压水平或极性可随编码器信号反馈的变化而调整之处,以实现所需的角度、速度或力。
为了帮助理解本申请的发明,方法的实例将参考毛发采集过程描述和解释。显而易见的是,教导内容可等同地施用至毛发移植过程,或其它适当的过程,其适应性适于此类过程的要求。为此,在根据本发明的实施例描述毛发采集过程之前,将简要描述采集工具的实例,以便有助于后续讨论。
可用于基本上自动化,包括机器人系统的毛发移植工具,例如在共同转让的美国专利公布No.2008/0234699中有所描述。就单个尖锐冲子或针用于采集而言,有时如果尖锐冲子刺入或穿入身体表面太深,会增加毛囊单位截断的几率,从而损坏毛囊单位或使其无法使用。因此,在一些实施例中,使用包括两个同心针或冲子的毛发采集或毛发移除工具,其中一个用于深入切割,但尖锐程度较低,以减少毛囊单位截断的几率可为期望的。在某些实施例中,内针可为尖锐或半尖锐的,外针可为相对迟钝的或尖锐程度比内针低。内针可用于初始刺入皮肤,形成例如0.5mm至2.0mm深的切口。然后,外针可跟随内针进入内针产生的切口,并且继续穿过更深的组织达到例如5-8mm的深度。外针相对迟钝的边缘切割毛囊单位,以将其从周围组织分离,并且引导毛囊单位进入外针的腔,而不截断或换言之损坏毛囊单位。这能够在维持完整性的同时移除或采集毛囊单位。外针体的尺寸和构造能够至少部分围绕或封装毛囊单位。内针和外针中的一者或二者可彼此相对轴向移动,内针和外针中的一者或二者也可任选地旋转或摆动。然而,对于本文所述发明的实施方式,内针尖锐、外针更迟钝不是必须的,应当理解,在各种实施例中,这些针的位置可反向,或可使用针的各种不同构造,包括使用单个切割或采集针(代替两个共轴针)。
图2a示出了可用于采集工具的针或冲子200的远侧部分的实例。冲子200包括具有尖锐顶端205的细长主体。如本文所用,术语“尖锐”顶端205意指,尖锐程度足以刺入或切割皮肤或身体表面(未示出)。细长主体可推入皮肤,以使得其尖锐顶端切割或刺入组织或皮肤层达到期望深度(例如,穿过表皮或上部真皮)。细长主体的下部,靠近顶端的部分可在其外表面上具有刻度标记210。此类标记有助于识别冲子200插入身体表面的深度,如后面参考图3更详细地解释。冲子220代表替代的冲子的实例,例如可用于实施两针构造采集工具的实施例的切割针,或可以是单针采集工具。此类冲子220可包括标记210和/或还可包括阻挡件225,如图2(b)所示。应当理解,虽然标记210在本文中作为带示出和描述,但标记210可包括任何数量的不同形状、形式或符号,其格式不限于该方面。阻挡件225是限制冲子220的顶端插入身体表面的深度的结构的实例。随着顶端刺入身体表面达到期望深度,刻度标记提供了顶端205进入身体表面深度的视觉指示。应当理解,在其中利用阻挡件的一些构造中,刻度标记可从阻挡件的远侧或近侧,远离阻挡件而被设置或移除。
已从周围组织切割毛囊单位后,采集工具从身体或皮肤表面取出。取决于所用采集工具的具体构造,可从皮肤移除采集工具,同时切割的毛囊单位可仍然留在身体表面,随后例如在钳子或真空或其它适当工具或机构额外帮助下移除。其它采集工具能够切割毛囊单位,同时能够在采集工具从皮肤移除时移除。例如,保持元件(未示出)可结合到采集工具的内针和/或外针,以帮助移除毛囊单位。
工具200的近端可被配置来结合适当的套管、可滑动轴或其它此类结构,以便轴向移动一个或多个细长主体(针/冲子),并且任选地彼此相对径向移动。在替代的实施例中,工具的近端可操作地连接到机械系统、电动机械系统、气动系统、液压系统或磁力系统,该系统被被配置来影响工具200的控制移动(诸如,内针和外针彼此相对移动),并且有利于半自动化或全自动化工具的利用。在又一个替代的实施例中,内针和外针中的一者或二者可操作地连接到偏置机构,例如弹簧机构,或其它此类释放机构,以促进针在轴向上以迅速或缓慢或换言之控制的方式移动。
图3示出了成像显示器或监视器300上的视图,其体现了本发明的多个结构,并且有利于自动化过程,在该具体实例中为毛发采集过程的参数的验证或修改。监视器300示出了若干结构,其一些或所有可用于本文所述方法的各种实施例,例如用于毛发采集、毛发移除或毛发移植过程。监视器300包括主要部分,其在所示出的实例中占据约三分之二的可视空间,并且显示正在经历毛发采集过程的身体表面310的实时图像305。如本文所用,实时图像意指显示图像获取设备捕获的实时信息的图像,所述图像获取设备例如一个或多个摄像机,如高倍率摄像机(此类实时图像旨在包括例如具有大约最多250毫秒,或在一些实例中大约20毫秒至约230毫秒的短暂延迟的显示图像)。可用于获得实时图像的设备的一些实例包括各种摄像机(例如,网络摄像头、监视摄像机、线性摄像机)或超声传感器。在流动实时图像中,用户能够在围绕当前采集的(正在移除,或正在植入)毛囊单位的即时区域中查看单个毛囊单位315,以及工具插入皮肤以及从皮肤取出的运行。除这种大型特写实时视图305之外,监视器也可任选地显示更全局的视图320(例如,使用一对低倍率摄像机),该全局视图可以作为补充实时图像显示在监视器300的另一个部分上,如图3所示出,该视图显示了更大的实时图像,例如毛发在过程的此部分被采集的边界区域。用户接口的工具条可允许用户选择需要显示的一个或多个视图(立体、高倍率或低倍率等)。为了便于描述,单个毛囊单位(可包括一个或多个毛囊)的切割或采集将称为采集事件,单个毛囊单位的植入将称为植入事件。对于其中本发明可实施的其它过程,相关事件可以是,例如组织移除或组织切割、消融、皮肤、眼科或纹身移除事件。任选地,全局视图320在示出的基准或标记物325可以例如直接置于身体表面上,或可以连接到可用于毛发移植过程或其它适当过程的皮肤张紧器,在该过程中皮肤张紧是所期望的。在这个更全局的视图320中,识别了虚拟框330,该框对应于实时图像305中示出的身体表面区域。以此方式,通过同时显示主要实时图像305和全局实时视图320,用户能够获得毛囊单位仍需要采集之处、毛囊单位已经采集之处的总体视图和更好理解,以及随着过程的继续可能产生的问题的总体告知。可能产生的问题的实例是,例如工具可偏心运行,即实际定心点不同于处理器和/或控制单元指示的毛囊单位靶点;或可能用户被告知切割/采集的毛囊单位的截断率增加。本专利申请的装置、系统和方法,使用户或自动化装置/系统本身,或上述的组合能够利用所显示的信息,使得如果必要,可以验证或修改至少部分过程期间的过程参数,并且其进行不必中断过程,或长时间中断。
如图3所示,可使用已知图像处理技术来组合实时信息的视觉表示,例如,所采集的毛囊单位的位置的视觉表示335。此类视觉表示有助于区分已切割的毛囊单位,例如,通过形成围绕切割/采集的毛囊单位的彩色圆圈或其它构造,以便在视觉上更清晰地表示该区域中发生了采集。各种视觉表示的实例在代理人案卷号为RR-034、名称为“用于引导毛发移植过程中工具的移动的方法和系统”的共同转让的专利申请No.13/174,721中有所描述。上述视觉表示的彩色选择可使得这些已采集的区域更容易与例如亦可在图像305中示出的血液区340区分。在其它实施例中,例如实时图像可与毛囊单位已植入位置的视觉表示组合。
流动实时图像305用于做出某些决定,例如用户需要超驰控制系统做出的下一个待采集毛囊单位的自动化选择。例如,通过观察自动化运行,用户希望避开毛发移植物已经采集的区域,或避开伤疤附近的采集区域或任何其它不期望的采集部位,因此,需要立即超驰控制系统在该区域中自动作出的选择。在其它情况下,因为工具的自动化运行可能太快,实时图像的流动可导致用户没有足够的时间观察某些参数,并且及时做出适当的选择。因此,除主要实时图像305(以及任选地全局实时视图320)之外,如下面所述,也可同时提供一个或多个补充快照或图像。在图3中,以举例的方式示出了两个另外的补充图像/快照,每个快照在实时图像流动期间的不同瞬间拍摄,但与相同的被采集毛囊单位,或相同的采集事件相关。换言之,此类快照即使基于实时成像,也不是实时图像,而是表示实时图像流动期间的具体瞬间或间隔的过程状态的历史信息。在该具体实例中,每个第一补充图像345和第二补充图像355是静止图像。然而,除静止图像之外,在一些实施例中,快照345和355可以是视频,例如0.5至3秒持续时间的短视频,或只是记录此前拍摄的以慢速运动或节奏(诸如,小于30帧/秒)运行或循环的实时图像,以允许用户观察细节,并且识别是否需要或保证任何调整。例如,当采集针350刺入或穿入身体表面,以使穿入的指定深度最大化时,可捕获第一补充图像345,并且皮肤基本上从采集针的快速运动,或在针启动后的预定的时间间隔,例如十分之一秒后稳定、恢复或固定。如果利用具有刻度标记210的冲子200,用户将能够查看该第一补充图像345中冲子200刺入身体表面的深度。使用合适的放大率,用户将能够至少查看各种标记,并且确定刺入身体表面的内针或冲子200的近似长度。或者,与程序中采集过程相关的电子检查功能可被配置来捕获定量信息、冲子200插入深度相关的值,且也许将该信息保留在存储器中以用于后续检索或使用。
第二补充图像355可以在采集事件,例如毛囊单位的切割基本上完成时的情况下捕获。通常,一旦采集针的顶端从身体表面缩回就会发生。例如,就两个共轴针构造而言,图像可在内针和外针均从身体表面缩回时,或两个针中的第二个移除后的预定时间捕获。捕获该第二补充图像355的有益效果之一是,用户能够观察毛囊单位是否从身体表面提升,以及任选地如何提升。例如,如果毛囊单位或其部分被发现以异常取向位于表面上,则可能是毛囊单位在采集期间截断的指示。在另一个方面,如果毛囊单位看上去至少部分从表面提升,这可能是切割成功的指示,并且毛囊单位现在已准备好从身体表面移除,例如通过钳子或一些其它装置移除。此外,用户能够观察在毛囊单位周围作出的切口图像360,并且能够确定采集的毛囊单位是否相对于切口的图像360保持居中,或采集工具是否相对于目标毛囊单位偏心运行。或者,工具居中的评估可自动实现。例如,程序中采集过程相关的电子检查功能可被配置来捕获定量信息,毛囊单位从图像360中心偏移的量相关的值,且也许将该信息保留在存储器中以用于后续检索或使用。
虽然第一和第二补充图像345和355以具体毛发毛囊单位的采集相关的基本上历史信息显示,但实时图像305和更全局的实时图像320继续显示正在进行的毛囊单位采集过程的实时成像。对于每个事件,即对于每个毛囊单位采集尝试,可捕获补充图像集(可以只包括一个补充快照,例如图像345,或任何所需数量的补充快照图像,例如3个、4个或5个快照)。在图3的实例中,对于每个毛囊单位采集尝试,捕获第一补充图像345和第二补充图像355,其提供冲子针200刺入身体表面的深度相关的信息记录、针的角度以及采集毛囊单位的数量和/或采集过程的数量。
当查看第一补充图像345时,用户是否认识到与预期或需求的偏差,例如是否识别到穿入的深度太深,用户是否能够减少穿入的深度。如果穿入深度太深,则切口可能切入表皮和真皮进入皮下脂肪。冲子200的穿入深度太深引起的毛囊损伤的典型图案为毛囊上部的截断。用户是否意识到该问题,可以例如通过使用鼠标点击面板370上的箭头365进行,其与冲子200的穿入或刺入深度(PD)相关。一旦用户点击该箭头365,则修改刺入深度(PD)相关的值V,并且计算机的程序能够执行该指令,将该修改传达到控制器,以修改冲子200的刺入深度PD。取决于程序进行该修改请求所需的时间(或根据实施修改延迟的具体设置),下一个毛囊单位采集尝试可在该修改的穿入或刺入深度PD下进行,或者修改的刺入深度PD可应用于后续尝试。同样,如果用户认识或识别穿入或刺入的深度太浅,可选择利用面板370上的适当编程箭头增加穿入深度,其类似地为控制单元提供必要的指令,使得穿入深度增加。在一些实施例中,除面板370上的箭头之外,用户可使用远程控制输入设备的对应箭头或按钮。以此方式,如果在自动化毛发移植过程期间发现参数值不是最佳的、非所期望的或在一个或多个可接受的限制外部,用户可得到修改的机会,而不必停止采集过程。应当理解,虽然可能不一定要停止采集过程,但从用户的角度和/或系统的角度(取决于程序和相关软件和硬件配置的性质)而言,系统至少暂停,使用户有更长的机会查看第一补充图像345和/或对系统作出必要的改变可为所期望的。一旦进行修改,用户即可重启过程,使修改得到执行。用户将有机会查看修改的穿入或刺入深度相关的第一补充图像345,并且确保修改足以达到其目的。如果未达到,则可以类似的方式请求另外的修改。或者,成像处理可用于自动识别是否需要修改刺入深度。例如,系统可被配置来在皮肤固定后的最大穿入深度的瞬间指示拍摄快照或第一补充图像345。图像处理器可被配置来自动识别(无需用户的输入)冲子上的标记,以及识别相对于标记的身体表面。此类识别可基于捕获的数据,而不是实际“目视图像”。例如,如果预定皮肤表面上可见的冲子上应有三个标记,但图像处理仅识别两个此类标记,基于这些结果,处理器可配置或编程为相应地自动修改刺入深度。例如,修改可确保后续的采集工具刺入身体表面,在将来的补充图像,例如图像345中产生三个标记。在上述实例中,处理器可自动减少穿入/刺入深度基本上相对于第二和第三标记之间的间距的量,或者必须确保达到所需结果(在这种情况下可见到三个标记)。本领域的技术人员将会理解,存在各种方法可使处理器可被配置来自动进行“图像”的“目视”检查,使得系统可自动修改,例如冲子或针刺入身体的深度,以提高系统的性能。一种此类方法在本文中有所描述,但多个变型和选择可用于实现相同或类似的目标。结合图2a的实例,针或冲子200包括其上具有刻度带标记210的部分,该标记提供了针的顶端205进入身体表面或组织深度的视觉指示。各种数量的刻度标记可涂覆在针或冲子200上。
如上所述,拍摄的补充图像345捕获了穿入深度。如果需要,可增强该图像以提供整齐和清晰的图像。此类图像增强可包括使用多个滤镜,例如锐化滤镜、直方图均衡化、灰阶修正和伪色映射。
方法可始于处理冲子或针图像,以查找针轴。该处理可人工或通过校正进行,校正通常提供针的顶端205以及所识别针的近端方向215上的轴。已确定针轴后,针图像的强度轮廓沿着方向215上的轴生成。强度轮廓通常是沿着针200的长度的图像像素强度变化的量度。强度量度可包括评估像素的实际强度水平,或仅仅是评估像素的强度大于还是小于某些阈值,从而有利于例如将二进制值分配给像素。以此方式,强度轮廓识别冲子或针200的外表面上刻度标记的来回过渡。在减少强度量度的错误的尝试中,不仅仅是评估图像中单个像素的强度,任选地可测量基本上垂直于方向215的方向上两个或更多个像素的强度,计算两个或更多个像素的平均值,并且可计算沿着轮廓的标准偏差。从计算强度的平均值和沿着轮廓的标准偏差,可对轮廓分段并且识别冲子或针外表面上的刻度标记。用于该计算的像素数可变化,最佳数量是提供最佳分辨率的数量,例如对于各种应用数量可在3和10之间变化,或(由于带标记可置于工具周围)像素数可提供最多大约50%工具直径的覆盖。任选地,在利用立体视觉成像系统的事件中,可测量左右图像结果的一致性,提供移除未配对标记的装置并且通过左右图像二者中标记的存在来确认刻度标记的存在。
在一些实施例中,修改这些强度值计算的方式,或调谐结果以实现与先前知识或预期更好的匹配也是可能的。例如,标记宽度可以微调,缩放标记宽度以满足先前知识,例如刻度标记的已知设计,如图2c的实例中示出。在该实例中,针200示意性地示出刺入身体表面230,实线表示身体表面230上的元件,虚线表示身体表面下的元件,因此通常对用户不可见。实例中示出的刻度带标记的设计如下。第一标记始于例如距离针顶端205为0.5至2mm的位置,其具有1mm的宽度235;第二标记具有0.5mm的宽度240,并且第一和第二标记彼此分开例如1.0mm的距离245。第一标记的放置、标记的数量和每个标记的宽度以及标记之间的距离在上文仅以实例的方式提供。例如,在一些实施例中,每个标记的宽度可以是相同的或不同的;各种标记之间的距离可以是相同的或不同的;并且第一标记的位置可基于过程和具体实施而变化。基于此先前知识,可处理获得的图像,并且对强度轮廓进行适当校正和计算,以便为用户和/或系统提供针上和身体表面上全部或部分刻度标记数量的指示。了解针上刻度标记的实际设计与针上刻度标记图像的关系,也可使处理器计算恰好位于身体表面上任何部分暗带210的宽度或任何部分间隔245的宽度。以此方式,系统可确定针是否刺入身体表面的期望深度,或是否需要使刺入身体表面更深或更浅的深度。在全自动化系统中,系统可利用在身体表面上的全部或部分刻度标记上获得的信息,连同它们表示的实际物理距离的知识一起,为针刺入深度提供必要的指令,如果需要将其调整为等于、大于或小于下一个或后续的针刺入深度。
例如,结合图2c,假设所需的针穿入在第一标记大约一半的宽度可见于上述表面230时实现。结合图2c,宽度为0.5mm(255),表示第一暗带210全部长度235的一半,暗带210的该部分直到虚线250必须位于身体/皮肤表面230上,并且是可见的。然而,如图2c的实例中所示出,在针的初始穿入后,仅有小部分260第一暗带210的宽度可见于上述表面230上。因此,其表明工具刺入组织的深度比期望深度更深。基于这些可通过补充图像345确定的结果,可调整针200的穿入深度,以使得针200刺入身体表面230较浅的深度,使所需一半的第一标记可见于表面230上,其中捕获刺入深度从所述补充图像获得。在一些实施例中,可以一个或多个增量作出调整,例如0.1mm的小调整和0.25mm的大调整。本领域的技术人员将会知道,任何数量任何所需增量的调整(或连续调整)均可实施。基于图像处理的结果,不同的反馈调整政策均可实施和施加。在图2c的实例中,完整的第二标记是可见的,并且取代第一标记0.5mm(255)的所需可见部分,该标记仅有约0.1mm部分(260)可见于表面上(0.4mm差值)。按照如上所述,系统能够确定工具刺入深度的减少仅需要相对较小的调整,并且能够被配置来相应地自动调整深度,以及任选地操作针以减小调整的深度刺入。在不同的情况下,其中初始穿入仅第二暗带210可见,穿入深度需要大量减少,并且需要施加更大的调整将是显而易见的。在一些实施例中,处理器可被配置来使得如果可见标记的所需值和实际测量值之间的绝对差值相等或小于某些预定值,则在深度增加或减少的适当方向上自动作出小增量调整(例如,0.1mm)。在一些情况下,如果对于具体应用差值相对较小或无意义,则不必实施调整。相似地,处理器可被配置来使得如果可见标记的所需值和实际测量值之间的差值大于某些预定值,则自动作出较大增量的调整(例如,0.25mm或0.5mm)。应当理解,由于皮肤弹性以及通常对压力的非线性响应,所需穿入深度调整以及刻度标记的所需和实际可见宽度之间的测量或观察差值之间的相关性不一定是1∶1。这将基于身体表面的性质而变化,例如类型、年龄、身体表面的位置和条件以及其它因素。在给出的实例中,即使0.4mm差值也在图2c中示出,对于设置于身体表面上的第一暗带的所需部分255,实际的针调整仅需要例如0.2mm。
上文描述了自动化实施例的一些实例,其中图像处理能够提供使针穿入深度自动调整必要的信息。在其它实施例中,用户通过图像,例如补充图像345获得的信息,使用户能够自行调整穿入深度。在一些实施例中,图像例如图2(d)中示出的图像可结合到补充图像345。该图像可用于给用户显示刻度标记或暗带210,从而使用户能够决定是否需要针穿入深度调整。如果调整是所期望的,用户可使用任何合适的接口实行调整。另外,通过图2d中示出的另外的可选显示,用户可以例如通过265第一远侧标记的实际可见宽度值,通过箭头270其中任何调整当前正在作出或需要作出的方向,以及通过275正在作出或需要作出的深度调整值查看。此外,在一些实施例中,指示灯280AUTO可通知用户系统是否正在自动作出调整,或可能系统以人工模式MAN(未示出)运行,使用户能够人工控制针穿入深度。用户接口可有利于任何或所有上述参数的调整。
替代地或此外,可使用可视装置,例如图2(e)中所示出。在该具体实施例中,用户不需要知道穿入深度的实际值或应调整的量,但可通过使针示意图上的条棒285向适当的方向移动至所需位置来表示调整。在这种情况下,例如条棒可以是身体表面的代表,因此使条棒285置于基本上第一暗带210的中间表示用户希望针刺入深度必须使得基本上一半第一暗带210可见于身体表面上。替代地或此外,箭头290可用于移动条棒285。作为深度指示的针和可移动的条棒的示意图可以例如结合到参考图3示出的用户接口的右底部。
虽然,每次穿入或刺入深度单独调整是可能的,但基于例如下一次刺入相对于前一次刺入的位置和/或在身体表面的各个区域中作出的前一次调整的先前知识,控制以及仅仅周期性调整工具刺入深度可为更有效的。例如,施加到当前采集的穿入或刺入深度调整也可施加到下一次或未来采集。例如,如果下一次采集的毛囊单位的位置接近当前采集的毛囊单位(例如,在5mm内),系统可配置为将基本上相同的穿入深度施加到下一个毛囊单位。如果下一个采集的毛囊单位远离当前采集的毛囊单位(例如,大于5mm),则穿入深度可基于该毛囊单位的需要调整。然而,在一些实施例中,用于从身体表面上的各种位置采集毛囊单位的具体先前穿入深度和调整,可被系统保存,并且该历史信息可用于未来采集。在这种情况下,如果将工具从此前已经采集至少一些毛囊单位的位置移动到新位置是所期望的,则系统可将保存的穿入深度和相关调整信息用于这些一个或多个先前采集,或在一些实施例中,可计算具体区域中这些穿入深度和调整的平均值,使得另外的自动化可以更有效的方式实现。
在上述实例的方式中,系统能够自动进行“图像”的“可视”检查,并且自动修改一个或多个参数(在这种情况下为穿入或刺入的深度),以提高系统的性能。应当理解,本文结合工具的刺入或穿入深度的修改讨论的实例和实施例适用于各种过程。例如,参考毛发移植,它们不仅适用于毛发的切割或采集(如上所述),而且适用于植入位点形成过程和/或毛发移植过程本身。在其它应用中,穿入深度的自动修改可施加到对应过程的各种方面。
可进行有关毛发采集过程或本文所述发明的范围内的其它过程相关的其它参数的类似修改。例如,可从自动化或半自动化修改受益的另一个参数为过程中所用工具的角度或取向。如共同转让的美国专利8,048,090(其说明以引用方式并入本文)中所详细描述,与上述皮肤相比,毛发方向或角度变化基本上在皮肤之下。据观察,毛囊从皮肤的出射角通常小于其皮下过程/比皮下过程更敏锐,然而,在某些情况下,可以是其它方式。应注意,基于毛发移植实例的说明是指作为一个或多个毛囊(通常1个至4个)的天然存在聚集体的毛囊单位。虽然毛囊单位内的每个毛囊通常具有其皮肤表面之上和之下的自身的轴和方向,但出于简洁目的,我们是指毛囊单位整体的轴(其表示毛囊单位中所有毛囊的可见部分的平均或中轴)。因此,使工具(例如,毛发采集工具)与皮肤上毛囊单位的可见轴对准,以及基于皮肤上毛发的可见部分推进工具可导致毛囊单位截断、损坏或使其无法使用。因此,确定毛发从身体表面(诸如,头皮、皮肤)的出射角,以及确定相对于身体表面的正确工具取向(称为“工具的接近角”)是重要的。结合毛发移植过程,毛发采集和植入二者中正确的工具取向是重要的。工具取向的正确角度减少了采集期间的截断率,还防止了工具(采集或植入针,或部位形成工具)在表面上滑动,刮擦皮肤或组织,或由于工具(诸如,针)接近表面的无效小角度而导致的不完全穿入身体/皮肤。另外,在植入期间,工具的正确角度使得与现有毛发的角度正确匹配,使得新植入的毛囊单位更自然地共混。
本领域的技术人员将会理解,存在各种方法可使处理器可被配置来自动或半自动修改工具参数的角度值。此类方法的多个实例在本文中有所描述,但多个变型和选择可用于实现相同或类似的目标。基于一个方法,以下角夹自动化方法可参考图5所描述实施。通过关于毛发移植的讨论将会理解,工具的取向可包括在各种应用中使工具取向。
根据各种因素和某些特性,包括毛囊单位的一个或多个之前或现有数据、经历、特性,其中毛囊单位存在的身体表面或区域的特性,过程中使用的工具或机构的几何形状和设计,促进所需皮肤表面穿入所需的力,可用于过程的任何皮肤张紧器的尺寸,相关区域中现有毛发的出射角或平均/中数出射角的测量,可确定存在切断工具接近角(也称为工具或角夹的最小接近角),小于该角度工具不能取向,例如小于该角度工具不能与相关毛囊单位对齐。可确定最小接近角度值,例如身体表面具体区域上的该值。例如,头皮顶部的最小接近角可以不同于头皮侧面或背面的最小接近角。可基于具体毛囊单位及其出射角,或基于“虚拟毛发”的所需角度,例如计划毛发移植时,选择不同的最小接近角。通常,具体毛囊单位的出射角越小,该毛囊单位的出射角和最小工具接近角之间的差值越大。
通过仔细检查相对较小区域,例如头皮或另一种身体表面中的毛发,可观察到毛囊单位不能确切指向相同的方向。因此,在选择邻域(诸如,100个毛发移植物或更多;用户显示器屏幕上的可见毛发,或在选择毛囊单位的25mm半径内等)中对毛囊单位的出射角取平均值可为有利的。平均化消除了个别噪声、发型差别,或其结合机器人系统提高了过程的速度和效率,因为其需要较少的工具重新取向和移动。因此,在一些实施例中,最小接近角的确定可基于具体相关区域中多个现有毛发出射角的平均或中数值。无论最小接近角如何确定,虽然可适当用于该具体区域中大多数毛囊单位,但仍不适用于具体毛囊单位。例如,其不可用于位于相关区域中的某些毛囊单位,所述毛囊单位的出射角基本上不同于该区域中毛囊单位的确定平均出射角。对于此类毛囊单位,调整建议的默认最小接近角可为所期望的。例如,如果所关注的毛囊单位(诸如,旨在被采集的毛囊单位)的出射角小于预选的最小接近角,使工具以最小接近角,而不是毛囊单位的出射角取向可为所期望的。如果所关注的毛囊单位的出射角大于或等于最小接近角,则使工具基本上取向所关注的毛囊单位的出射角可为所期望的。然而,已经发现的是,通常工具的接近角不同于所关注的毛囊单位的出射角是所期望的。在某些应用中,基于具体毛囊单位和/或其位置,对于上述原因,给具体毛囊或毛囊单位的出射角增加大约15°-25°,以确定所需的最小接近角可为所期望的。例如,如果毛发出射角为35°,则可将约50°至55°的最小接近角用于产生可接受的采集结果。然而,如果具体患者上毛囊单位的实际出射角相对较高,则平均出射角和最小接近角之间的差值可设置为更小,例如仅为10°。
在一个实施例中,可实施以下角度调整逻辑。将当前最小接近角与所关注的毛囊单位的出射角比较,并且以下逻辑可基于此类比较结果施用:
a)如果当前最小接近角大于所关注的毛囊单位的出射角,则当前最小接近角可用作具体的毛囊单位实际工具接近角。然而,例如以下修改可叠加于该初始逻辑。例如,如果最小接近角和所关注的毛囊单位的出射角之间的差值小于选择的度数(诸如,5°或10°),选择基本上等于选择的度数和所关注的毛囊单位的出射角的总和的工具接近角可为所期望的。
b)如果当前最小接近角等于或小于所关注的毛囊单位的出射角,则所关注的毛囊单位的出射角可用作工具接近角。然而,以下修改可再次叠加于该初始逻辑。例如,选择基本上等于选择度数和所关注的毛囊单位的出射角的总和的工具接近角可为所期望的。在另一个实例中,如果所关注的毛囊单位的出射角大于最小接近角超过预定值,则工具可取向不超过最小接近角和预定值总和,并且大于最小接近角的角度。
下面是上述具体实施的一些实例。假设用户希望任何具体毛囊单位的出射角和实际工具接近角之间的差值应永远为至少5°。在这种情况下,如果角夹设置为55°,并且具体毛囊单位具有52°的稍小出射角(两个角度之间的差值小于5°),则工具接近角由系统自动设置为57°(52°+5°=57°)。或者,如果角夹相同(55°),但具体FU具有更大的出射角(诸如58°),则工具接近角由系统自动设置为63°(58°+5°=63°)。
本文所述的方法和系统允许自动或半自动选择和改变工具参数的角度。基于一个方法,以下角夹自动化方法可参考图5所描述实施。
图5示出了毛囊单位的具体平均出射角对应的建议角夹(最小工具接近角)的图示。该图线505示出了自动选择毛囊单位的对应出射角的默认角夹的方式,其可以基于以下方法建立。用户或处理器(例如,基于保存的信息、统计数据或其它)选择第一最小接近角A1(40°)和第二最小接近角A2(65°),所述第一最小接近角A1对应于多个毛囊单位的平均出射角,其具有第一相对较浅的出射角(诸如,20°),所述第二最小接近角A2对应于另外多个毛囊单位的平均出射角,其具有第二相对较大的出射角(诸如,60°)。处理器可内插,在该实例中线性地内插到这两个值A1和A2之间,生成图线505,其提供了介于第一和第二最小接近角(分别为20°和60°)之间的毛囊单位平均出射角的建议最小接近角。虽然该内插在图5的实例中示出为线性的,但可为二次的、三次的或任何其它类型或内插类型的组合,除两点A1和A2之外,可选择高平均或中数出射角相关的角度和低平均或中数出射角相关的角度,或不同数量的初始点。这些最小接近角可以是用户指定的或基于历史数据的。另外,如果需要,可实施默认图线的建议最小接近角的附加调整。例如,建议最小接近角可增加或减少具体度数,该调整可叠加于默认角夹的自动化计算。该图示生成后,处理器能够查找任何毛囊单位平均出射角的相关最小接近角,并且在与所关注的实际毛囊单位的出射角比较时使用该值。基于该值的比较,处理器可自动或半自动改变工具参数的角度,甚至在某些实施中指示对应的工具取向。如果取向不符合用户的喜好,可修改取向或图示以满足其要求。
根据本文所述的发明,最小接近角或角夹可基于以下认识自动选择多种患者:这些患者在头皮或其它身体表面的各种区域可具有多种毛囊单位出射角。例如,在同一患者中,取决于毛囊单位的位置,毛囊单位出射角可从小于25度的小角度变化到60度的相对较大角度甚至更大。然而,任何自动化算法,包括上述算法,无论适用范围如何,均不能在一些特殊情况下工作,因此需要调整。可以例如通过以下不同的方式实现默认自动化算法的此类调整。
根据一个实施方式,系统可允许从自动最小接近角计算切换为人工模式,并且返回自动化模式。例如,用户可选择暂时或永久终止负责自动确定角夹的程序(或自动取向工具),并且切换到人工选择,在其中用户选择工具取向的角度,或者例如其刺入身体表面采集所关注的毛囊单位的角夹。根据另一个实施,用户可交互式调整上述默认自动化算法。在该实施例中,用户可具有用户接口,通过该用户接口可直接或间接修改工具的取向。例如,用户接口可包括图示,其中示出了平均毛囊单位出射角与最小工具接近角的图线,用户可交互式调整图示上的一个或多个值,继而调整工具取向的运行。该实施需要精通计算机的高级用户。或者,根据又一个实施,可按如下所述实施人工和自动化调整的组合。特别地,自动化算法的调整可基于具体毛囊单位的用户输入,如参考图6所描述。
根据一个实施,可调整用户输入,例如最接近用于内插的点之一(诸如,图5的点A1或A2)的一个建议角夹,而保持其余的相同或适当调整。在一个实施例中,用户希望改变具体选择毛囊单位的最小接近角,使得根据该输入调整图5的图线,然后系统继续提供该参数的自动化。相对于具体毛囊单位的典型用户输入将为以下二者之一:
1.对于具体毛囊单位最小接近角(角夹)需要较小或较浅,或
2.对于具体毛囊单位最小接近角需要更大。
这两种情况均可以类似的方式处理。当用户希望具体毛囊单位的角夹更小/更精确/更浅时,通常是指该具体毛囊单位的角夹需要小量(诸如,5度)减少,对于所有其它毛囊单位,系统可自动减少角夹适当的量,相应地重建图线。这在图6中示出,其中默认实线605表示一系列毛囊单位平均出射角的建议最小接近角图线,默认图线605例如参考图5所述生成。例如,用户提供具有35°出射角的毛囊单位输入,比默认更精确/更浅,例如5°,如图6中的点610所示出。点610现在表示毛囊单位的新调整最小接近角(在该实例中为45°,而不是默认的50°),出射角为35°。用户可利用用户接口或远程控制输入点610的变化,或可以指示系统从默认值减去(在该实例中)几度。当然,在其它实例中,除减去之外,用户可通过增加所需度数来增加默认值,或仅仅是在图线上拖动所关注的点,或通过任何其它适当方式。然后,处理器能够自动调整其它最小接近角,并且基于该新调整的点610以及保持60°的FU平均出射角的初始默认65°角夹重建图线。该新调整的图线以虚线615示出,其中最小接近角值对于新输入点610和65°角夹的初始输入之间的所有出射角值适当调整。
反之,如果用户希望将具体毛囊单位的最小接近角调大,例如比默认大5°,该情况以图6中的供选择的虚线625示出。在该实例中,用户提供最小接近角调整的新输入,对于具有50°出射角的毛囊单位,最小接近角提高到65°-参见点620。然后,处理器能够自动调整其它最小接近角,并且基于该新调整的点620以及保持20°的FU平均出射角的初始默认40°角夹重建图线。该新调整的图线以虚线625示出,其中最小接近角值对于新输入点620和40°角夹的初始输入之间的所有出射角值适当调整。
如图6的调整图线615和625中所示出,在两种情况下,用户输入精密地用于施加适当最小接近角的自动化确定,以及相应地自动或半自动调整角度参数。
应当理解,虽然上述实施例相对于最小接近角描述,但也可确定最大接近角(或最大角夹),并且用于一些实施例中。该最大接近角可用于,例如决定工具角度,所述工具角度应用于以大于最大接近角的角度出现的毛囊单位。例如,如果所关注的毛囊单位的出射角大于最大接近角,则工具可取向最大接近角。作为具体实例,可施加65至70度(例如,67°)的最大夹角,使得对于从身体表面以75度出现的毛囊单位,工具以67度取向,而不是75度,即使75度也大于最小夹角。
应注意,虽然多个上述毛发移植相关的实例和实施例描述了相对于所关注的毛囊单位取向的工具,但在其它实例中,工具可相对于植入位点或毛发移植物植入的受区取向。在自动化或半自动化过程期间控制和调整工具的取向,以及上文提供的各种实例和描述不仅可用以及适用于毛发采集或移除,而且可用于取向生成植入位点的工具,或用于植入毛发将显而易见。还适用于除毛发移植之外的应用,例如说明中已描述的那些应用,包括例如涉及插入身体或器官例如眼的针的取向的过程,或使针或其它器械相对于静脉或动脉取向,以及修改接近角以补偿,例如运动或呼吸。
根据本发明的另一个方面,通过分析一个参数的状态,可确定过程的一些其它参数应当修改。例如,如图3中所示出,可修改取芯深度(CD)的值W,修改例如取芯针刺入身体表面的深度,用于将毛囊单位从其周围组织切割的深度。例如介于8mm和9mm之间的取芯深度范围对于实现皮下脂肪的所需切割水平是常见的。如果取芯深度设置过高,则典型类型损伤为毛囊下部截断。在另一个方面,取芯深度可设置为过低。在这种情况下,例如,如果第二补充图像355表明“采集的”毛囊单位不足以在采集尝试后提升,则可修改该值。因此,通过分析一个参数,例如毛囊单位的提升,可有利地修改另一个参数,例如采集工具的取芯深度(CD)。还可修改采集工具的角度值X。例如,如果第二补充图像355表明采集毛囊单位的尝试截断了毛囊单位,则可修改该值。例如,如果第二补充图像表明身体表面破损,则可修改采集工具旋转速度RPM相关的值Y。迫使采集工具进入身体表面刺入皮肤的力相关的值Z也可以类似的方式修改。然而,除修改值Z之外,用户可利用其获得的信息修改皮肤表面张紧而不是力。即,可借此改变皮肤张紧设备(诸如果使用此类设备)施加的张力大小,或可能采用替代的皮肤张紧设备。因此,显而易见的是,修改不必直接涉及,而是间接涉及识别的参数,以使得修改增强采集过程的结果。在一些情况下,一个参数的修改,也可影响另一个参数的值。修改施加到冲子的力就是一个此类实例,因为响应从补充图像识别信息而修改皮肤张力可更好地穿入,因此具有改变实际所得穿入深度的潜力。此外,不需要显示正在分析的参数值或要修改的参数。
在事件中,使用显示或者确定或计算的参数,修改迫使采集工具刺入或推入皮肤层以切割组织的力FC的值Z,以增加施加的力,但不增加取芯深度CD结果,用户可决定(或系统可建议决定)可能而不是试图再次增加力FC的值,选择另一个采集工具,可能一个具有大直径冲子或不同参数的冲子。
上述实例示出了包括两个采集针(尖锐刺入冲子和取芯/切割冲子)的采集工具。然而,本文所述的方法可同等地施用于单针采集工具。在采集工具的该构造中,用户显示器可提供单冲子,例如针200的选择。此类选择以图3中375的实例示出。如果使用的冲子类似于具有刻度标记210的冲子200,使用如第一补充图像345的快照将允许用户(或如上所述系统本身)确定冲子200刺入身体表面的深度。如果用户确定穿入深度太深,则用户可选择例如使用鼠标点击面板370上的箭头(365)减少穿入深度,其与冲子200的穿入或刺入深度(PD)相关。一旦用户点击该箭头365,则修改刺入深度(PD)相关的值V,并且程序能够执行该指令,将该修改传达到控制器,使得修改冲子200的刺入深度PD。
各种其它结构可结合到用户显示器,以便在确保安全的同时,使毛发的自动化移植成功,并且控制用户的系统。例如,可结合STOP特征380,使用户能够在过程中的任何步骤停止正在进行的毛发移植过程,但应当理解,系统可编程为在某些情况下停止,例如针从患者的身体表面缩回时的点。另外,输入系统的所有参数可在输入新参数集前通过点击“清除”图标385清除。可选择图标390开始毛发移植过程。从图3可以看出,系统可包括多个其它控制图标,其中没有任何、一些或所有可用于任何一个过程。
在一些实施例中,系统的存储器仅可允许保存(至少暂时地或永久地)预定数量图像集,用于后续检索或使用,或可允许保存所有或所有采集尝试的子集。在另一个实施例中,用户可使用鼠标点击显示器上的图标调用最后五个例如图像集,从而使可给用户显示的最后五个采集尝试可视化,以及毛发移植系统或过程的质量相关的参数。在另一个方面,计算机程序可被配置来不仅检索保存的图像,而且列出毛发采集过程相关的参数值。
图4是示出了本发明采用的通用方法400的实例的方框图,其施用到毛发采集实例,但其步骤采取必要的修改后可同等地施用于毛发移植过程或其它适当过程将显而易见。第一,在步骤410,毛发采集过程开始之前,可选择毛发采集过程的参数,该参数可包括(但不限于)施加到冲子针的力、冲子针相关的每分钟转数、冲子针穿入的深度、切割针相关的每分钟转数以及切割针的穿入深度。这些参数可由用户选择,或系统可以,例如基于人口统计的患者数据建议来自存储器的参数集。这些初始参数选择后,自动化毛发采集过程在步骤420中通过进行一个或多个毛发采集尝试或事件开始。随着过程的进行,可获得并且显示过程的实时图像,如步骤430中所示出。应当理解,在一些实施例中,由于基本自动化,不需要给用户显示实时图像,因此该步骤的显示方面可为任选的,但预期实时图像将是给用户提供的可用特征,即使自动化系统的运行功能不是必须的。如此前所解释和描述,除实时图像之外,在步骤440中,对于一些或所有单个毛发采集事件,可获得并且显示一个或多个补充图像或历史快照。补充快照的计时由参数或毛发采集过程的参数指定,快照旨在确定其值,例如采集冲子穿入皮肤的时间。此外,在其中修改由系统自动作出的某些实施例中,给用户显示快照对于自动化系统的运行功能不是必须的,但对于允许用户超驰控制自动化选择仍然是可用的特征。如果在步骤450确定毛发采集过程不需要任何参数修改,则采集过程继续一个或多个毛发采集事件。然而,如果在步骤450中确定毛发采集过程相关的至少一个参数需要修改,以改善过程的结果,无论该修改由用户作出还是自动化修改,方法均返回步骤410,其中在步骤420中的下一个毛发采集事件进行之前,作出毛发采集参数值的修改。如此前所述,取决于所需设置或该方法的速度,即使可在步骤410中修改参数值,也不一定影响毛发采集过程在下一个试图采集的毛发上进行,但影响某些后续的毛发。应注意,通过在快照中识别毛发采集过程参数的状态,可确定这个和/或一些其它参数应修改,如上文参考图3所述。
根据本发明的一个总体方面,提供了确定需要修改自动化过程的参数的方法。该方法包括提供和/或显示自动化过程在其上进行的表面的实时图像,以及提供和/或显示表面的至少一个历史快照,该快照识别或允许确定/测定自动化过程的参数。该方法还包括修改自动化过程的相同或不同参数,以改善此类过程的结果,例如,如果快照中的参数值在一个或多个可接受的限制外部或者非所期望。在一些实施例中,可由用户输入修改或调整参数值,在其它实施例中,修改可自动进行。例如,处理器可记录参数值,并且将其与预定或选择的可接受值比较。如果差值大于预定最大阈值,小于预定最小阈值,或超出值的预定指定范围,则处理器可确定必要的调整,自动将必要的修改施用到参数或另一个适当参数。该方法可包括提供允许用户修改自动化过程的一个或多个参数的修改接口。所关注的参数的各种实例参考各种过程进行了描述。例如参考毛发移植参数的修改可涉及改善毛囊单位的切割。所关注的参数可包括采集针的插入深度,或插入的角度,或针相对于毛囊单位的居中,或针移动的力或转速,或针切割以及至少部分地将毛囊单位从皮肤表面提升的能力。参考移除移除彩色纹身,此类所关注的参数可以是例如激光波长和/或强度。在方法的一些应用中,自动化过程是自动化纹身移除过程,并且修改接口允许用户修改光源的强度或波长。在方法的其它应用中,自动化过程是自动化毛发移除过程,并且修改接口允许用户修改光源的强度或波长。
根据另一个方面,提供了确定需要修改自动化过程,例如毛发移植过程的参数的方法。该方法包括提供身体表面的快照,该快照显示例如工具(诸如,毛发移植工具)相对于身体表面的最大穿入或插入深度或角度的指示。该方法还包括将所显示的插入深度或角度的指示与插入的深度或角度的预期值比较,以及基于该比较确定是否需要调整穿入的深度或角度。在一些实施例中,确定由处理器自动进行,该处理器是自动化系统的部分。在其它实施例中,确定由用户输入通过修改接口,或通过用户输入和系统自动的组合实现。该方法还可包括提供身体表面的第二快照,该第二快照在工具的顶端从身体表面缩回时拍摄;以及基于第二快照确定过程事件,例如毛发移植事件是否达到预期的毛发移植标准。在一些实施例中,该标准可以是毛发移植工具相对于毛囊单位的居中。毛发移植工具相对于毛囊单位居中通常减少了切割毛发损坏的几率。为了确定是否达到预期的毛发移植标准(诸如,居中),可将表征居中的实际值或毛发移植工具相对于毛囊单位居中相关值,与毛发移植工具相对于毛囊单位居中的预期或期望值比较。在其它实施例中,标准可以是切割的毛囊单位不截断。在又一个实施例中,标准可以是毛囊单位从身体表面提升,并且确定包括将表征毛囊单位从身体表面提升的参数与毛囊单位从身体表面提升的预期值比较。一旦确定未达到毛发移植标准(通常超出一个或多个可接受或期望的限制),则可修改影响标准的参数,使得毛囊单位的所得切割得以改善。例如,如果发现毛囊单位不足以从身体表面提升(即,未达到提升标准),则可修改刺入深度(例如,使其增加),使得后续的提升深度达到所需标准,或者可基于需要增加或减少采集冲子刺入身体表面的力。可修改以影响毛发移植标准的参数或参数组合可超过一个,对于读者将显而易见。
根据本发明的另一个方面,提供了确定需要修改自动化或部分自动化过程的参数的方法。该方法包括处理信息,以允许识别自动化过程的参数,或允许信息相对于自动化过程的参数确定。该方法还包括修改自动化过程的相同或不同参数,以改善此类过程的结果,例如,如果参数值在一个或多个可接受的限制外部或者非所期望。在一些实施例中,可由用户输入修改或调整参数值,在其它实施例中,修改可自动进行。
本发明还涉及在至少部分自动化过程,例如毛发移植过程中,自动或半自动修改或确定需要修改工具穿入身体表面或组织的深度的方法。如果某些条件未满足,则该方法包括提供或处理信息,以允许修改工具穿入深度。在一些实施例中,工具具有刻度标记,并且如果刺入表面上的刻度标记的数量或部分超出一个或多个可接受的或期望的限制,该方法还包括修改工具穿入或刺入深度。在其它实施例中,方法还包括基于之前工具深度调整的历史保存信息,包括在接近当前建议过程位置的区域中的平均调整,修改工具穿入深度。
本发明还涉及在至少部分自动化过程,例如毛发移植过程中,自动或半自动修改或确定需要修改工具的接近角的方法。如果某些条件未满足,则该方法包括提供或处理信息,以允许修改工具接近角。在一些实施例中,该方法包括选择工具的角夹或最小接近角。该方法还可包括实施内插过程,以提供角夹的建议值,其中内插过程包括内插到至少两个角夹之间。在另外的实施例中,至少两个角夹(或最小接近角)可由用户通过用户接口输入。结合毛发移植,方法可包括选择毛囊单位的至少两个出射角中的每个的角夹,以及例如通过内插确定毛囊单位的多个出射角中的每个的多个附加角夹,以及介于所述至少两个出射角值之间的值。
将显而易见的是,用于此类方法的步骤的数量不限于上述那些数量。另外,方法不需要提供所有描述步骤。虽然方法在上面作为离散步骤描述,但在不脱离本发明实施例的预期功能的前提下,可添加、组合甚至删除一个或多个步骤。步骤可以不同的顺序进行,或使步骤在例如超过一个处理器之间共享。将显而易见的是,上述方法可以部分或基本上自动化方式进行,包括使用机器人系统来进行。
本领域的技术人员将会理解,本发明的方法可以至少部分在软件中实施,以及在计算机系统或其它数据处理系统中进行。因此,在一些示例性实施例中,硬件可与软件指令结合使用来实施本发明。
可用于本发明的处理器可包括任何合适的设备,其被编程和被配置来执行本发明中详细描述的各种方法,包括涉及修改毛发采集或植入过程的参数的方法,以改善过程的结果,例如,如果过程相关的相同或其它识别参数不可接受。在一些实施例中,修改可通过修改接口实现。例如,可用于本发明的处理器可以是包括执行运行的指令集的处理器,指令集包括处理身体表面的一个或多个图像,以识别和/或显示例如毛发移植过程相关的参数(或多个参数)的指令,以及修改或允许修改此类参数(或其它参数)的指令,所述指令对于成功执行该过程可为必须或期望的。除处理器之外,根据本文所述的发明使用的系统还可包括图像获取设备。例如,可提供用于确定需要修改自动化毛发移植过程的参数的系统。该系统可包括具有处理器的用户接口,所述处理器被配置来处理身体表面的快照,以及允许穿入的标示深度或角度与穿入深度或角度的预期值比较,所述快照提供了毛发移植工具相对于身体表面穿入的深度或角度的指示。
在一些实施例中,系统可包括用户输入设备,该用户输入设备被配置来允许用户基于比较交互式修改毛发移植工具的穿入深度或角度。在其它实施例中,处理器被配置来基于比较自动修改毛发移植工具的穿入深度或角度,例如使将来穿入深度或工具角度处于预定偏离预期值的偏差内。
某些实施例涉及机器可读介质(诸如,计算机可读介质)或计算机程序产品,该产品包括用于执行各种计算机实施运行的程序指令和/或数据(包括数据结构)。机器可读介质可用于保存使系统执行本发明方法的软件和数据。上述机器可读介质可包括能够以处理设备例如计算机可访问的形式保存和传递信息的任何合适介质。机器可读介质的一些实例包括(但不限于)磁盘存储器,例如硬盘、软盘、磁带。还可包括闪存设备、光存储器、随机访问存储器等。数据和程序指令也可在载波或其它传输介质上实施。程序指令的实例包括例如编译程序产生的机器代码,以及可使用解释程序执行的包含高级代码的文件二者。
上述各种实施例仅以举例说明的方式提供,并且不应理解为限制受权利要求书保护的本发明。本领域的技术人员将容易地认识到,在不脱离受权利要求书保护的本发明的范围的前提下,可对本发明所公开的实施例作出各种修改和变化。本领域的技术人员通过非限制性实例的方式将认识到,参考一个图或实施例描述的具体结构或特性可与另一个图或实施例中描述的结构或特性合适地组合。另外,本领域的技术人员将认识到本文所公开的设备、系统和方法不限于本发明中的实例描述的领域。因此,说明不应具有限制意义。
本领域的技术人员还将认识到,本发明不限于特定系统的使用,各种自动化(包括机器人)或部分或半自动化系统和装置均可用于定位和致动本文所公开的各自移除工具以及其它设备和组件。
上述图示和描述的本发明的实施例易受各种修改和替代形式影响,应当理解,本发明以及本文所述的具体实施例通常不限于具体形式或本发明所公开的实施例,而是与此相反,涵盖所附权利要求范围内的所有修改、等同物和替代物。申请人认为本发明的主题包括本文所公开的各种元件、特征、功能和/或特性的所有新型和不明显组合和子组合。