CN116981394A - 用于工效学地远程监测医疗或美容皮肤状况的多功能装置及多功能系统 - Google Patents

用于工效学地远程监测医疗或美容皮肤状况的多功能装置及多功能系统 Download PDF

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Abstract

一种多功能装置(100)允许对皮肤状况进行符合工效学地远程监测。多功能装置(100)捕捉三维图像信息、荧光信息、温度信息以及语音信息。在一个优选的实施例中，多功能装置(100)通过安装在多功能装置(100)的相机(20)上的校准管(10)来校准不同的光照条件、该相机与该皮肤上的感兴趣区域(200)之间的距离以及角度。

Description

用于工效学地远程监测医疗或美容皮肤状况的多功能装置及 多功能系统
技术领域
本发明涉及一种用于远程监测医疗或美容皮肤状况的多功能方法、多功能系统以及多功能装置。
背景技术
本发明涉及一种用于远程监测医疗或美容皮肤状况的多功能方法、多功能系统以及多功能装置。用于多个参数的医疗或美容皮肤状况的远程监测需要携带成像系统、温度传感器以及数据传输系统的多个设备。管理多个设备非常麻烦。它们意味着多个成本、多个充电系统以及多个数据传输系统。被捕捉的传感器和图像数据必须进行传输和校正。此外，医疗或美容皮肤状况的多个图像可能会有很大的差别。主要的变化因素包括亮度、距离和图像角度。因此，本发明旨在为医疗和美容从业者提供一个结合多个传感器和多个成像系统以及多个数据传输系统的集成解决方案。在一个优选的实施例中，多功能装置旨在提供医疗或美容皮肤状况的校准图像重建，以尽管存在这些恼人的变化，仍允许以一种符合工效学的方式进行远程监测和监视。
现有技术
Esthetic Visual Analytics的EP3559741公开了一种包括两个成像系统的相机，各成像系统包括对应于物体的不同视角的不同光路。该相机还包括两个掩模，该两个掩模包括多个孔径、检测器以及处理器，该处理器被配置为生成物体的多层三维重建。但是该该文件中既没有温度测量也没有校准的描述。
Moleculight的WO2020148726描述了一种便携式模块化手持成像系统。该模块化系统包括第一壳体部和第二壳体部。该第一壳体部包括至少一个激发光源。第一滤波器被配置为检测并允许响应于用激发光照射选择的光学信号通过第一图像传感器。第二滤波器被配置为检测并允许响应于用白光照射目标表面选择的光学信号通过第二图像传感器。该第二壳体部被配置为可释放地接收该第一壳体部。该第二壳体部包括显示器和处理器，该处理器被配置为接收检测的荧光和白光光学信号，并基于检测的光学信号将目标表面的表示输出到该显示器。在形成目标的三维荧光图像的过程中获取和创建的图像。公开了包括紫/蓝LED的示例性的激发光源，该紫/蓝LED具有约400nm至约450nm之间的波长，且在一个示例中，该紫/蓝LED具有约405nm的波长。为了进行校准，在伤口成像过程中将荧光条放置到视野中。温度被建议以用于监测LEDs的温度。然而，该文件没有公开用于测量皮肤的感兴趣区域的温度的温度传感器。
Moleculight的EP3747022公开了一种用于伤口分析的计算机实现的方法。基于色度掩模来确定图像中的至少一个感兴趣区域。该色度掩模是基于像素值的直方图。确定一个或多个伤口特征。该多个伤口特性包括伤口边界、伤口大小、伤口深度、细菌存在、细菌负荷、伤口温度、结缔组织存在、血液存在、骨存在、组织或细胞伤口成分的改变、血管化、或坏死。还建议使用紫外、可见、近红外以及红外光源。该设备具有数字图像获取装置，如数码相机、视频记录器、摄像机、具有内置数码相机的蜂窝电话、具有数码相机的“智能”手机、个人数字助理(PDA)、具有数码相机或网络摄像头的膝上型计算机/PC。然而，该文件没有公开将紫光发射、三维成像系统、声音系统和数据传输系统重新组合在一起的独特设备。
Lasarow Healthcare的US2014126787公开了一种用于生成黑色素瘤风险评估的装置和计算机实现的方法。测量一个痣的不对称性、边界和颜色(ABC)。将该痣的直径信息用于确定特定痣的估计直径是否超过预定阈值，以提供直径(D)分析数据。生成至少基于该ABC分析数据和该D分析数据的特定痣的黑色素瘤风险评估。然而，该文件既没有公开温度传感器，也没有公开校准。
Welch Allyn的US10674953公开了一种用于监测皮肤特征的成像装置，该成像装置包括相机、至少一个处理器和存储器。该成像装置显示身体区域导览，接收对身体区域的选择，启动该身体区域的图像序列，该图像序列包括使用相机捕捉多个图像，确定是否所有的身体区域都已成像，分析该图像，并将分析后的图像提供给临床医生。该成像装置可以是包括服务器的系统的一部分，该服务器与监视器通信，其中该临床医生在该监视器上查看该图像。此外，每个皮肤特征可以按照风险顺序排列，并按照该顺序呈现给该临床医生。多光谱系统可以使用多个离散源，每个源以不同的波长照射皮肤，例如分别用于蓝光、黄光、红光以及红外线的470nm、591nm、631nm和850nm。宽带光源可以与仅允许感兴趣的波长通过的滤波器一起使用。可以为每个感兴趣的波段人工地或自动地选择滤波器。冷却式探测器使系统的离散源可以扩展到中红外和远红外波长。然而，该成像装置不包括温度传感器、紫光发射源和滤波器。
Pixience的EP3000394公开了一种色度定标装置，该装置包括一组预定颜色的色度区和位于该组色度区附近的至少一个第一定位目标。病人用自己电脑上的摄像机拍摄自己手臂上出现的皮肤异常。来自该摄像机的视频流较佳地被传输给皮肤科医生，该皮肤科医生能够远距离观察该皮肤异常并作出诊断。然而，该装置没有公开温度传感器。
Barco的WO2020240047公开了一种用于执行光源的色彩校准并针对色彩目标(例如，白点目标)进行校正的方法和系统。该校准和校正考虑了环境温度，并且投影仪输出具有任意调光水平。该校正可以是自动执行的，也可以由操作员在现场通过按压按钮来执行。然而，该系统既没有公开具有相机的装置，也没有公开紫光发射源。
Digimark的US20140316235A1公开了一种皮肤成像应用。用户将未知皮肤状况的新图像上传到库中。采用图像分析技术来识别上传图像的特征与该参考库中图像的特征之间的显著相似性。
发明内容
本发明人意外地发现多功能装置(100)允许对皮肤状况进行符合工效学的远程监测。多功能装置(100)捕捉三维图像信息、荧光信息、温度信息以及语音信息。在一个优选的实施例中，多功能装置(100)通过安装在多功能装置(100)的相机(20)上的校准管(10)来校准不同的光照条件、该相机与该皮肤上的感兴趣区域(200)之间的距离以及角度。
因此，本发明的第一方面是一种用于对医疗或美容皮肤状况进行符合工效学的远程监测的多功能装置(100)，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取该皮肤上的感兴趣区域(200)的多个图像；
可适配光源；
温度传感器，用于测量该皮肤的温度；
录音系统(40)；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获取的图像信息生成该皮肤上的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，被配置为显示该图像信息并通过触摸屏接收用户的指令；
无线通信系统，用于传输该检测器获取的该图像信息；以及
电源。
在另一个实施例中，多功能装置(100)被配置为：
通过校准管(10)在校准距离处配准感兴趣区域(200)附近的校准区域(55)的校准图像(50)；
在全景距离处配准全景区域(65)的全景图像(60)；
在近距离处配准感兴趣区域(200)的近距离图像(70)；
融合校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建；
通过云(300)中的安全连接(305，315，325，335)将感兴趣区域(200)的该校准后的叠加的多层重建传输给用户(310，320，330)；
其中，全景区域(65)包括感兴趣区域(200)和校准区域(55)；以及
其中，近距离图像(70)完全或部分不包括校准区域(55)。
在另一个实施例中，多功能装置(100)的校准管(10)是不透明或部分或完全透明的中空体。
在另一个实施例中，校准图像(50)是感兴趣区域(200)周围的组织的图像。
在另一个实施例中，全景图像(60)包括对应于校准图像(50)和感兴趣区域(200)的皮肤组织。
在另一个实施例中，校准管(10)的长度为等于或大于1厘米(cm)，优选地等于或大于2.5厘米，甚至于更优选地等于或大于5厘米。
在另一个实施例中，校准管(10)的长度为等于或小于15厘米，优选地等于或小于10厘米，甚至于更优选地等于或小于7.5厘米。
在另一个实施例中，多功能装置(100)中的所述可适配光源是LED。
在另一个实施例中，该一个或多个光源是红外线或紫光发射源。
在另一个实施例中，多功能装置(100)还包括录音系统(40)。
在另一个实施例中，多功能装置(100)还包括一个或多个包括多个孔径的滤光器。
在另一个实施例中，多功能装置(100)还包括用于测量感兴趣区域(200)中的温度或细菌或任何其他物体的存在和数量的传感器。
本申请的另一个方面是一种用于工效学地远程监测医疗或美容皮肤状况的系统，包括：
如前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)；
基于云的数据传输系统(300)，被配置为通过安全连接将多功能装置(100)获取的信息传输给接收器(310，320，330)；
一个或多个接收器(310，320，330)，被配置为接收由多功能装置(100)获取的信息。
在本发明的该系统的另一个实施例中，多功能装置(100)还被配置为：
通过校准管(10)在校准距离处对感兴趣区域(200)附近的校准区域(55)的校准图像(50)进行配准；
在全景距离处对全景区域(65)的全景图像(60)进行配准；
在近距离处对感兴趣区域(200)的近距离图像(70)进行配准；
将校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)进行融合，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建；
通过云(300)中的安全连接(305，315，325，335)将感兴趣区域(200)的该校准后的叠加的多层重建传输给接收器(310，320，330)；
其中，全景区域(65)包括感兴趣区域(200)和校准区域(55)；以及
其中，近距离图像(70)完全或部分不包括校准区域(55)。
在另一个实施例中，多功能装置(100)被配置为在校准距离处获取具有特定成像条件的校准图像(50)。校准图像(50)是校准区域(55)的图像。校准区域(55)位于感兴趣区域(200)的附近。但是，校准图像(50)不包括感兴趣区域(200)。
在另一个实施例中，多功能装置(100)还被配置为获取全景区域(65)的全景图像(60)。全景区域(65)是在足以配准校准区域(55)和感兴趣区域(200)的距离处获得的。近距离图像(70)是在近距离处获得。近距离图像(70)不包括或仅部分包括校准图像(50)对应的校准区域(55)。近距离图像(70)包含与近距离区域(75)对应的信息。该图像数据可被用于重建感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层图像。
附图说明
图1示出了本发明中的包括用于获取校准图像(50)的校准管(10)的多功能装置(100)的示意图。
图2示出了多功能装置(100)以及包括与校准图像(50)对应的皮肤的区域的感兴趣区域(200)的全景图像(60)的示意图。
图3示出了多功能装置(100)以及但不包括，或仅部分包括校准区域(55)的感兴趣区域(200)的近距离图像(70)的示意图。
图4示出了本发明中的包括安装在相机(20)上以用于获取校准图像(50)的校准管(10)的多功能装置(100)的侧视图。
图5示出了无校准管(10)的本发明中的多功能装置(100)的正视图，其中示出了示例性的传感器(90)。
图6示出了本发明中的具有图形用户界面(30)和录音系统(40)的多功能装置(100)的后视图。
图7示出了包括校准管(10)的本发明中的多功能装置(100)的斜视图。
图8示出了本发明中的远程监测系统(400)的示意性流程图，该系统包括本发明中的包括校准管(10)的多功能装置(100)，基于云的安全数据传输系统(300，305，315，325，335)以及一个或多个用户(310，320，330)。
具体实施方式
多功能装置(100)
图1、图2以及图3示出了本发明中的一种示例性的多功能装置(100)，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取该皮肤上的感兴趣区域(200)的多个图像；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获取的图像信息生成该皮肤上的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，用于显示该图像信息；
无线通信系统，用于传输该检测器获取的图像信息；以及
电源。
校准管(10)被安装在多功能装置(100)的相机(20)上。多功能装置(100)被配置为通过校准管(10)在校准距离处获取感兴趣区域(200)附近的校准区域(55)的校准图像(50)，如图1所示。校准区域(55)通常覆盖感兴趣区域(200)的周围皮肤组织的一部分。然而，它不包括感兴趣区域(200)。
多功能装置(100)还被配置为在全景距离处获取全景区域(65)的全景图像(60)，如图2所示。
多功能装置(100)还被配置为在近距离处获取感兴趣区域(200)的近距离图像(70)，如图3所示。近距离图像(70)完全或部分不包括校准区域(55)。
多功能装置(100)还被配置为融合图1中的校准图像(50)、图2中的全景图像(60)以及图3中的近距离图像(70)，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建。
图7示出了本发明中的多功能装置(100)的斜视图，该装置包括安装在相机(20)上的校准管(10)。
多功能装置(100)有助于远程监测该皮肤上的感兴趣区域(200)，优选地为损伤、病理组织或伤口、或该周围组织。
相机(20)
相机(20)可以是任何合适的相机。在一个实施例中，该相机能够对感兴趣区域(200)的三维图像进行配准。
用于可控环境的校准管(10)
校准管(10)使得用于校准图像(50)的配准的可控环境成为可能。可控环境被理解为校准管(10)下方的一个区域，该区域中的亮度可调节，以下称之为校准区域(55)。
校准管(10)可以是不透明的或者完全或部分透明的。将在校准管(10)下方被配准的图像用作用于近距离图像(70)的校准的参考。校准依赖于所使用的测试模式的类型或数字重建。校准图像(50)在校准距离、校准角度以及校准照明条件下被获取。
校准管(10)被以形成从该相机中的光学元器件朝向该皮肤的校准区域(55)的通道的方式固定在多功能装置(100)的相机(20)上。校准管(10)在多功能装置(100)的相机上的这种固定可以是永久的、可旋转的或可拆卸的。在一个实施例中，校准管(10)是可拆卸的、可清洗的以及可重复使用的。
在一个实施例中，校准管(10)的长度与该校准距离对应。在一个实施例中，该校准距离为1cm或者更大，优选地为2.5cm或者更大，甚至于更优选地为5cm或者更大。在另一个实施例中，该校准距离为15cm或者更小，优选地为10cm或者更小，甚至于更优选地为7.5cm或者更小。
在一个实施例中，校准管(10)是可延伸的。
在另一个实施例中，校准管(10)被可拆卸地或可旋转地附接在多功能装置(100)上。图4示出了本发明中的多功能装置(100)的侧视图，其中校准管(10)与相机(20)分离以为了清洗的目的。
校准管(10)的形式是可变的。在一个实施例中，校准管(10)是圆形或者圆管的形式。但是，校准管(10)可以是任何其他合适的中空体。例如，校准管(10)可以具有多边形、四边形或矩形横截面。校准管(10)可以具有对称的横截面或不对称的横截面。该横截面可以逐渐变窄或可以变宽。
校准
多功能装置(100)还被配置为将校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)进行融合，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建。可以在多功能装置(100)中或者远程地，例如在云系统中，或者例如在受保护的医疗云系统中，执行该融合步骤。
在一个实施例中，通过机器学习来执行该校准，其中校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)中的一个或多个经过了变形。
在另一个实施例中，将卷积神经网络用于校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)的变形。在一感兴趣区域(200)的校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)上对该网络进行训练。通常，出于训练目的，该感兴趣区域(200)是长期监测的伤口或损伤。
传感器(90)
多功能装置(100)可以具有一个或多个传感器(90)，以用于测量感兴趣区域(200)的其他参数，例如荧光，温度，或者用于测量细菌或其他物体的存在、类型或数量。示例性的多个传感器如图5所示。
在一个实施例中，通过多个磁性连接器来检测传感器的使用情况。
在另一个实施例中，通过加速计来检测多功能装置(100)的位置。
紫光发射和多个滤光器
多功能装置(100)还包括紫光发射源。在另一个实施例中，该紫光为100nm(纳米)至600nm，优选地为200nm至500nm，甚至于更优选地为350nm至450nm。紫光被用于检测细菌以及其他感兴趣的特征，例如，感兴趣区域(200)中的潮湿、血液、污垢或外部物体。
在另一个实施例中，相机(20)上安装有一滤光器。图形用户界面(30)
图形用户界面(30)可以是能够显示图像信息的任何系统。该图形用户界面被配置为通过触摸屏接收来自用户的指令。
录音系统(40)
多功能装置(100)具有录音系统(40)。录音系统(40)使得可被通过该无线通信系统传输的语音消息的重现成为可能。因此，医疗和美容专业人员们以及从业者们可以基于由多功能装置(100)获取和传输的该图像和该语音信息提供关于医疗或美容皮肤状况的远程会诊。
图6示出了本发明中的具有图形用户界面(30)和录音系统(40)的多功能装置(100)的后视图。
无线通信系统
该无线通信系统可以是能够传输该图像信息的任何无线通信系统。该无线通信系统允许例如医疗和美容专业人员们以及从业者们远程地获取感兴趣区域(200)，特别是医疗或美容皮肤状况的校准图像。
皮肤损伤的三维成像与重建
多功能装置(100)对于皮肤损伤或伤口的三维成像与图像重建格外有用。
图像重建方法
本发明中的图像重建方法包括以下步骤：
提供本发明中的多功能装置(100)；
通过校准管(10)在校准距离处获取感兴趣区域(55)附近的校准区域(55)的校准图像(50)；
在全景距离处获取全景区域(65)的全景图像(60)；
在近距离处获取感兴趣区域(200)的近距离图像(70)；
将校准图像(50)、全景图像(60)以及感兴趣区域(200)的近距离图像(70)进行融合，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建；
其中，全景区域(75)包括感兴趣区域(200)和校准区域(55)；并且
其中，近距离图像(70)被配置为完全或部分不包括校准区域(55)。
在另一个实施例中，该图像重建方法还包括通过多功能装置(100)中的温度传感器获取感兴趣区域(200)的温度的步骤。
在另一个实施例中，该图像重建方法还包括通过安装在多功能装置(100)的相机(20)上的紫光发射源和多个滤光器获取滤光后的图像的步骤。
该图像重建方法使得医疗与美容专业人员们能够远程且实时地获取感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层图像、温度以及关于医疗或美容皮肤状况的语音信息。
远程监测医疗或美容皮肤状况
图8示出了本发明中的示例性的远程监测系统(400)，该系统包括本发明中的包括校准管(10)的多功能装置(100)，基于云的安全数据传输系统(300，305，315，325，335)以及一个或多个用户(310，320，330)。
因此，该多功能装置(100)、图像重建方法以及图像重建系统可被用于远程监测感兴趣区域(200)，特别是医疗或美容皮肤状况。监测医疗或美容皮肤状况意味着在不同的时间点提供愈合过程，医疗或美容皮肤状况的发展或进展情况，或者医疗或美容皮肤状况的治疗的有效性的相关信息。示例性的医疗或美容皮肤状况包括皮肤损伤、伤口或任何其他病理状况。它还可以被用于支持治疗决策。

Claims (14)

1.一种用于医疗或美容皮肤状况的符合工效学的远程监测的多功能装置(100)，其特征在于，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取所述皮肤上的感兴趣区域(200)的多个图像；
可适配光源；
温度传感器，用于测量所述皮肤的温度；
录音系统(40)；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获取的图像信息生成所述皮肤上的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，被配置为显示所述图像信息并通过触摸屏接收所述用户的指令；
无线通信系统，用于传输所述检测器获取所述的图像信息；以及
电源。
2.根据权利要求1的多功能装置(100)，其特征在于，所述多功能装置被配置为：
通过校准管(10)在校准距离处配准感兴趣区域(200)附近的校准区域(55)的校准图像(50)；
在全景距离处配准全景区域(65)的全景图像(60)；
在近距离处配准感兴趣区域(200)的近距离图像(70)；
融合校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建；
通过所述云(300)中的安全连接(305，315，325，335)将感兴趣区域(200)的所述校准后的叠加的多层重建传输给用户(310，320，330)；
其中，全景区域(65)包括感兴趣区域(200)和校准区域(55)；以及
其中，近距离图像(70)完全或部分不包括校准区域(55)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，校准管(10)是不透明或部分或完全透明的中空体。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，校准图像(50)是感兴趣区域(200)周围的组织的图像。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，全景图像(60)包括对应于校准图像(50)和感兴趣区域(200)的皮肤组织。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，校准管(10)的长度为等于或大于1厘米，优选地等于或大于2.5厘米，甚至于更优选地等于或大于5厘米。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，校准管(10)的长度为等于或小于15厘米，优选地等于或小于10厘米，甚至于更优选地等于或小于7.5厘米。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，多功能装置(100)中的所述可适配光源是LED。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，所述一个或多个光源是红外线或紫光发射源。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，多功能装置(100)还包括录音系统(40)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，多功能装置(100)还包括一个或多个包括多个孔径的滤光器。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)，其特征在于，多功能装置(100)还包括用于测量感兴趣区域(200)中的所述温度或细菌或任何其他物体的所述存在和数量的传感器。
13.一种用于工效学地远程监测医疗或美容皮肤状况的系统，包括：
a、如前述权利要求中的任一项所述的多功能装置(100)；
b、基于云的数据传输系统(300)，被配置为通过安全连接将多功能装置(100)获取的所述信息传输给接收器(310，320，330)；
c、一个或多个接收器(310，320，330)，被配置为接收由多功能装置(100)获取的所述信息。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，多功能装置(100)被配置为：
通过校准管(10)在校准距离处对感兴趣区域(200)附近的校准区域(55)的校准图像(50)进行配准；
在全景距离处对全景区域(65)的全景图像(60)进行配准；
在近距离处对感兴趣区域(200)的近距离图像(70)进行配准；
将校准图像(50)、全景图像(60)以及近距离图像(70)进行融合，以得到感兴趣区域(200)的校准后的叠加的多层重建；
通过所述云(300)中的安全连接(305，315，325，335)将感兴趣区域(200)的所述校准后的叠加的多层重建传输给接收器(310，320，330)；
其中，全景区域(65)包括感兴趣区域(200)和校准区域(55)；以及
其中，近距离图像(70)完全或部分不包括校准区域(55)。
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