EP3768157A1

EP3768157A1 - Vorrichtung und verfahren zur aufnahme und analyse von bildern der haut

Info

Publication number: EP3768157A1
Application number: EP19713735.9A
Authority: EP
Inventors: Heiko Redtel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2021-01-27
Also published as: US20210068670A1; WO2019180065A1; CN112218576A; US12011250B2

Abstract

Offenbart werden eine Vorrichtung und ein Verfahren für die berührungsfreie Analyse von Veränderungen des Hautkolorits bei lebenden Organismen, insbesondere bei Menschen. Mittels einer oder mehrerer Kameras werden Bilder von einem zu untersuchenden Hautbereich aufgenommen, die –in digitaler Form anschließend von einer Rechnereinheit analysiert werden. Es können insbesondere in einer zeitlichen Abfolge auftretende Intensitätsveränderungen einer oder mehrerer Farben oder eines oder mehrerer Spektralbereiche erkannt und daraus Rückschlusse auf Vitalfunktionen gezogen werden, insbesondere auf den Herzpuls, die Pulswelle und deren zeitlichen und räumlichen Verlauf. Hierüber können dann Daten abgeleitet werden, die auf einen Gesundheitszustand der untersuchten Person schließen lassen können.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildern der Haut

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren für die berüh rungslose Aufnahme und Analyse von Bildern der Haut eines lebenden Organis mus, insbesondere eines Menschen. Mittels stationärer oder mobiler Fernmes sung, Messung unter Einsatz einer Kamera oder aus einer Analyse von anderwei tig gewonnenen stationären Bildern oder Bewegtbildern eines lebenden Organis mus, wie bspw. eines Menschen, können Veränderungen des Hautkolorits er kannt werden. Aus diesen Veränderungen können dann wiederum Rückschlüsse gezogen werden, z.B. auf die physischen Leistungen des Organismus. Die Vor richtung und das Verfahren können insbesondere auch eingesetzt werden, um die damit gewonnenen Daten im Rahmen einer medizinischen Diagnose und ins besondere auch frühzeitigen Erkennung von Erkrankungen zu verwenden.

Heutige Kameratechnik ist derart fortgeschritten, dass diese dem menschlichen Vermögen hinsichtlich räumlicher, farblicher und zeitlicher Auflösung, sowie im Farbbereich weit überlegen ist. Werden diese fortschrittlichen Eigenschaften ge zielt und in Kombination mit modernen Analysemethoden eingesetzt kann die Welt in einer Art und Weise erkannt und in Fakten dargestellt werden, wie es bisher nicht möglich war. Gerade auch im medizinischen Umfeld kann eine umfassende Analyse von Standaufnahmen, aber gerade auch von Bewegtbildern hilfreich und zugleich für den Patienten schonend sein.

Der Vorteil einer berührungslosen Bildaufnahme und deren Auswertung, auch als Grundlage für eine später darauf gerichtete durchzuführende Diagnostik von Er krankungen besteht in der Einfachheit und zugleich einer möglichen Mobilität ei ner entsprechenden Vorrichtung.

1 . Theoretische Hintergründe

Als Hautkolorit bezeichnet man die Färbung der Haut, die unter anderem von der Pigmentierung, der aktuellen Durchblutung und der Sauerstoffversorgung ab hängt.

Unter anderem verändern Erkrankungen das Hautkolorit, wie auch die zeitlich beständige Durchblutung der Gefäße und Gewebe eines lebenden Organismus.

Im Takt eines Herzschlags werden z.B. beim Menschen durch die Pulsdruckwel len Gefäße, Gewebe und Organe versorgt. Die pulsierende Durchblutung von Ge fäßen und Gewebe erzeugt ebenfalls eine zeitliche Farbänderung im Hautkolorit im Takt des jeweiligen Pulses.

Bei einem lebenden Organismus, wie bei Menschen, erfolgt die Versorgung durch die Pulsdruckwelle nach einem Prinzip der physikalischen Notwendigkeit und dem jeweiligen Aufbau. Ausgehend vom Herzen wird Blut in die Peripherie gepumpt. Die arteriellen Verzweigungen bringen somit auch das beladene Blut in die oberen Schichten der Haut. Dies geschieht mit jedem Pulsschlag.

2. Stand der Technik

2. 7 Stand der Bewegtbildanalysetechniken

Vorhandene Softwarelösungen zur Vorrichtung und Verfahren für die Bildanalyse von Hautaufnahmen beruhen auf der Analyse von Farbveränderungen mittels Spektralanalyse oder bedienen sich des Konzepts der sog. Videomagnifikation, wobei kleinste Bewegungen vergrößert dargestellt werden. Ein Beispiel für eine solche Umsetzung ist die Software Vital sign camera von Philips.

Alle bisherigen Systeme ermitteln nur die Pulsfrequenz und zwar als Mittelwert über die Gesamtfläche der Haut. Auch die Ermittlung der Frequenz der Atmung wird durchgeführt, allerdings unabhängig vom Puls durch die Bewegung der Brust bei der Atmung.

2.2 Stand der Kameratechniken

Heutige Kameras nehmen Bewegtbilder auf. Dabei ist ein Bewegtbild eine Abfol ge von Einzelbildern und jedes Einzelbild ist eine Matrix aus Pixeln, wobei ein Pi xel mehrere Datenkomponenten oder Farbanteile aufweist.

Bei heutigen für den Konsumenten vorgesehenen Kameras besteht jeder Pixel aus vier sog. Subpixeln. Jeder Subpixel ist eine lichtsensitive Fläche, welche mit einem Farbfilter abgedeckt ist. Diese Farbfilter lassen typischerweise das rote, das grüne oder das blaue Licht hindurch. In vielen Bilddatenformaten werden die Intensitäten dieser Subpixel direkt als Rot-, Grün- bzw. Blauwert abgespeichert.

Jedoch existieren nicht nur Kameras für den für den Menschen sichtbaren Be reich. Technisch kann ein bedeutend größerer Bereich des elektromagnetischen Spektrums bildlich abgebildet werden. Dieser Bereich reicht von der Terrahertz- strahlung bis hin zur Röntgenstrahlung.

2.3 Stand der Analysetechniken von Gefäßerkrankungen

Heutige Systeme, wie der Arteriograph von Tensiomed, dienen der Detektion von Blutdruck und Pulswellengeschwindigkeit. Damit soll die Gefäßsteifigkeit ermit telt werden um Gefäßerkrankungen zu erkennen. Der Augmentationsindex (Aix) liefert Informationen über den Gefäßtonus (Vasolidation) der kleinen Arterien und Arteriolen. Je niedriger der Aix, desto mehr sind die kleinen Arterien und Arterio- len erweitert. Ein aktuelles System von boso misst gleichzeitig an mehr als einer Extremität den Blutdruck. Mit dem PAVK-Screening des bosos ABI-System werden neben dem Blutdruck auch die Pulswellengeschwindigkeiten ermittelt, aufgezeichnet und für eine Diagnostik verarbeitet. Diese beiden Systeme stellen derzeit in der medizini schen Anwendung von nichtinvasiver Diagnostik von Gefäßerkrankungen laut Herstellerangeben den Goldstandard dar.

2.4 Stand der Analysetechniken von Hautveränderungen

Heutige Anwendungen von Klara (früher Goderma) ermöglichen die Analyse von Hautveränderungen. Diese Systeme können nur die Größe einzelner Naevi oder anderer Hautveränderungen erkennen und diese mit zeitlich späteren Aufnahmen vergleichen.

In der WO 2014/072461 A1 wird ein Verfahren und wird eine Vorrichtung be schrieben zur auf Bildaufnahmen basierenden Bestimmung von Vitaldaten, wie insbesondere Herzpuls und Pulswelle. Das dort offenbarte Vorgehen konzentriert sich auf eine hoch zeitaufgelöste Analyse eines örtlich eng begrenzten Bereichs der Hautoberfläche, bietet vor allem keine Möglichkeit einer hoch ortsaufgelösten Analyse eines großflächigen Bereichs der Hautoberfläche.

2.5 Erweiterung von beschriebenen Verfahren

Die Pulsfrequenz und die Ausbreitung der Pulswelle kann heutzutage bereits mit tels Dopplersonographie ermittelt und dargestellt werden. Hierbei handelt es sich um eine sehr lokal begrenzte Untersuchungsmethode, bei der Ultraschall ins Ge webe ausgesendet wird. Der Ultraschall wird unter anderem an den Blutzellen reflektiert. Da sich die Blutzellen mit dem Herzpuls bewegen, sind diese mal schneller und mal langsamer. Die zurückgeworfene Ultraschallfrequenz hängt nun von der Geschwindigkeit der Blutzellen ab und verändert sich minimal mit der Geschwindigkeit der Blutzellen. Dieser Effekt wird Doppler-Effekt genannt. Durch die Analyse der zurückgeworfenen Schallfrequenz kann die Geschwindigkeit der Blutzellen ermittelt und anschließend graphisch dargestellt werden. Die Doppler- Sonographie ist teuer in der Anschaffung und nur von geschultem Fachpersonal verwendbar.

Ein anderes System, das auf dem Effekt der veränderlichen Hautfärbung auf grund des Blutflusses basiert, ist die Plethysmographie. Hierbei wird Licht in das Gewebe eingestrahlt, dies passiert typischerweise an einem Finger, und das re flektierte Licht oder das durch den Finger scheinende Licht wird analysiert. Dabei zeigt das reflektierte oder das durch den Finger scheinende Licht eine Helligkeits schwankung mit dem Herzpuls. Diese Methode ist sehr empfindlich gegenüber Fremdlicht; daher muss eine entsprechende Anordnung eingehaust werden.

3. Erfindung

Mit der Erfindung soll eine gegenüber bekannten Systemen verbesserte Methodik und eine verbesserte Vorrichtung angegeben werden, um in einer berührungslo sen optischen Vermessung der Hautoberfläche eines zu untersuchenden leben den Organismus, insbesondere eines Menschen, verbessert Daten über Farbver änderungen der Haut zu erhalten und daraus weitergehende Rückschlüsse ziehen zu können.

Ziel dieser Erfindung ist es insbesondere, eine Vorrichtung und ein Verfahren vor zustellen, die bzw. das grundlegende Daten zum Herzkreislaufsystem aus Stand bildern oder - vorzugweise - aus Bewegtbildern, ermitteln kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An spruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 ange geben. Ein die Aufgabe lösendes Verfahren ist in Anspruch 13 bezeichnet. Vor teilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 14 bis 41 aufgezeigt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere - basierend auf aufgenommenen Daten des Hautkolorit und dessen Veränderung - Vitaldaten von Lebewesen, insbesondere von Menschen, erfasst werden. So können die hier vorgestellte Vorrichtung und das Verfahren insbesondere auch zunächst den Herzpuls, diesen zum einen ortsaufgelöst auf der Hautoberfläche und zeitlich sehr akkurat ermitteln. Zum anderen berücksich tigt die Erfindung insbesondere auch die Intensität der Farbänderung des Hautko lorit mit.

Dabei besteht die Besonderheit der Erfindung zum einen darin, dass die aus der Analyse des Hautkolorits ermittelten Daten zum Herzkreislaufsystem räumlich aufgelöst erfasst werden können. Besonders an der Erfindung ist zum anderen die besonders einfache und leicht umsetzbare Möglichkeit die gezeigte Menge an unterschiedlichen Vitaldaten gleichzeitig zu erfassen. Um den Nutzen dieser Da ten und der zugrundeliegenden Verfahren, sowie die gleichzeitige Erhebung von verschiedenen Daten hervorzuheben werden durch die Verfahren ermöglichte diagnostische Vorgehensweisen beschrieben.

Diese erweiterten Möglichkeiten der Vermessung eines lebenden Organismus, insbesondere eines Menschen erlauben es, auf Basis der ermittelten Messwerte weitgehende medizinisch relevante Analysen durchzuführen, welche in Kapitel 4 aufgelistet werden und deren Realisierung in Kapitel 6 vorgestellt wird.

Die Abgrenzung zu bisherigen Verfahren zur Analyse eines Bewegtbildes bezüg lich des Pulses ist insbesondere, dass eine ortsaufgelöste Messung der Pulswel- le(n) mittels Kacheln ermöglicht wird. Des Weiteren ist das Prinzip dieser Mes sung nicht auf die Verwendung von Licht im für das menschliche Auge sichtba ren Bereich begrenzt, sondern insbesondere auch in anderen Farbbereichen an wendbar z.B. im Infrarotbereich.

Diese Erweiterungen über die bestehenden Technologien hinweg erlauben insbe sondere, basierend auf den erfassten Daten eine tiefer gehende Beurteilung des Herzkreislaufsystems eines Menschen. Es kann bspw. die Pulswellenlaufzeit bzw. Pulswellengeschwindigkeit ortsbezogen am Körper ermittelt werden. Ein Unterschied zwischen einer rechten und einer linken Gliedmaße kann hierbei z.B. einen Verschluss von Arterien aufzeigen. Ein Unterschied zwischen der Pulswel lengeschwindigkeit zwischen Armen und Beinen kann auf bereits beginnende Verschlüsse hinweisen, so dass rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Neben diesen Daten können auch Daten zum Verlauf von Arterien und Venen ermittelt werden, bei weitergehender Analyse sind auch Aussagen zu den Zu ständen von inneren Organen möglich.

Die Pulswelle, die um ein Vielfaches schneller als das Blut selbst den arteriellen Blutstrom durchläuft, erzeugt eine Helligkeitsveränderung an der Hautoberfläche. Mit dem menschlichen Auge als blickdiagnostisches Verfahren, ist diese Verän derung nicht sichtbar. Mit einer Kamera in spezieller Auflösung und mit einer speziellen Frame- oder Bilderrate pro Sekunde kann diese Veränderung allerdings erkannt und gemessen werden. Die Messung des Herzpulses als Frequenz, ist so an jeder geeigneten Körperstelle möglich. Je leistungsfähiger die Kamera ist, um so mehr diagnostische Möglichkeiten bestehen.

Als einfaches diagnostische Verfahren wird der Puls messbar. Je nach Bildrate und deren Steigerung wird die Genauigkeit der Pulsmessung verbessert. Mit In dustriekameras sind 1000 Bilder pro Sekunde und mehr möglich. Somit kann mit medizinischer Genauigkeit gemessen werden. Aber auch mit einer weit geringe ren Bildrate ist es möglich einen Puls zu messen und daraus abgeleitet z.B. eine periphere arterielle Verschlusskrankheiten pAVK und ein diabetisches Fußsyn drom (DFS) festzustellen.

Verwendet man die Pulsmessung an unterschiedlichen Körperteilen und Extremi täten gleichzeitig, werden Pulswellengeschwindigkeiten messbar. Die so gemes senen Pulswellengeschwindigkeiten stellen im Vergleich ein weiteres diagnosti sches Mittel dar.

Aus der Pulsdruckkurve, bzw. der Pulswellenanalyse, sowie aus der Pulswellen variabilität sind Erkrankungen und Belastungszustände ermittelbar.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Verwendung einer Kamera, welche im sichtbaren Licht oder im nahen infrarot Bereich aufnimmt, vorteilhaft.

Neben den Farbaufnahmefähigkeiten einer Kamera weisen heutige Kameras, wel che für den Konsumenten vorgesehen sind, teilweise interne Farbverbesserungs algorithmen auf. Diese erzeugen zwar ein für den Betrachter schöneres Bild, je- doch sind diese Farbverbesserungen schädlich für das erfindungsgemäße Verfah ren. Daher sind sog. Industriekameras oder Kameras für die professionelle Video aufnahme für eine Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft.

Für das Verfahren sind neben der Farbauflösung bzw. genauen Farbwiedergabe die Parameter der räumlichen Auflösung und der zeitlichen Auflösung bzw. der Bildwiederholungsfrequenz wichtig und sollten vorteilhafterweise den besten Möglichkeiten des heutigen Stands der Technik entsprechen.

Für eine Erkennung des Herzpulses über den zu erwartenden Maximalbereich hinweg, also insbesondere von 25-300 Schlägen pro Minute und bei einer gefor derten Auflösung von 5 im Bereich um 300 Schlägen pro Minuten, wird eine mi nimale Bildwiederholungsrate von 300 benötigt. Da in den meisten Fällen nicht eine derart hohe Pulsfrequenz vorliegt, können auch Kameras mit niedrigeren Bildwiederholungsraten Verwendung finden.

Die Anforderungen an die örtliche Auflösung hängen mit dem Anwendungsfall zusammen. Sollen nur einzelne Bereiche der Haut z.B. im Rahmen einer medizini schen Untersuchung erfasst werden, reichen Auflösungen im HD Bereich aus, also 1920 x 1080 Pixel. Soll jedoch der gesamte Körper erfasst werden, werden entsprechend höhere Auflösungen benötigt.

Werden HD-Auflösungen und entsprechende Optiken verwendet so kann nicht nur eine großflächige Analyse durchgeführt werden, sondern es ist auch eine Analyse von sehr kleinen Stellen möglich. Das Verfahren muss sich dabei nicht nur auf die Analyse einer einzigen kleine Stelle beschränken, sondern es können auch mehrere solche kleinen Stellen in einem Gebiet gleichzeitig erfasst werden. Dies ist bspw. bei der Erkennung von bösartigen Leberflecken oder der Beurtei lung von Mikroangiopathien vorteilhaft.

Für Überwachungsaufgaben z.B. an öffentlichen Plätzen muss eine Kombination von zwei Kameras bzw. muss eine Kamera mit verschiedenen Zoomeinstellungen verwendet werden. Eine Zoomeinstellung verfolgt die zu beobachtende Person und nimmt daher die gesamte Person auf. Die zweite Zoomeinstellung ist auf ei- ne Hautoberfläche eingestellt und wird anhand der ermittelten Bewegungen der ersten Zoomeinstellung nachbewegt. Auch hier werden für die Ermittlung der Vitaldaten nur HD Auflösungen benötigt, jedoch ist es bautechnisch vorteilhaft bei Witterung höhere Auflösungen zu verwenden.

Die hier vorgestellte Erfindung ermöglicht durch die Verwendung von ausgewähl ten Kameras und die Verwendung von Logiken zur Erkennung von Farbverände rungen eine bessere Erkennung von Hautveränderungen auch von sehr kleinen Bereichen. Darüber hinaus kann die Verwendung von Bewegtbildern weitere Hautveränderungen sichtbar machen. So zeichnen sich z.B. sog. Feuermale durch einen veränderte Durchblutung aus. Mit der Erfindung kann die wahre Größe sol cher Feuermale aufgrund der Unterschiede in der Durchblutung kenntlich ge macht werden.

Die hier vorgestellte Erfindung kann insbesondere vorstehend erwähnte Methode der Dopplersonographie für die oberflächennahen Gewebepartien ersetzen und erweitert die Methode um ein großflächiges Untersuchungsgebiet. Dabei ist die apparative Ausrüstung der hier vorgestellten Erfindung deutlich kostengünstiger und kann die Erfindung auch von nicht in einem Umfang geschulten Personal eingesetzt werden, wie dies für die Durchführung der Dopplersonographie erfor derlich ist.

Da die hier vorgestellte Erfindung großflächig arbeitet können Helligkeitsschwan kungen erkannt werden, wodurch diese nicht zu Fehlmessungen führen.

4. Anwendungen

Der Vorteil der erfindungsgemäßen, berührungslosen Messung zur Diagnostik von Erkrankungen besteht in ihrer Einfachheit und der möglichen Mobilität. Durch die berührungslose Diagnostik werden bspw. keine Einwegmaterialen für ein hy gienisches Arbeiten benötigt und somit eine Entsorgung solcher Einwegmateria lien nach Verwendung überflüssig. Auch die Sterilisation von Mehrwegmaterialen entfällt. Die mobile diagnostische Fernmessung / beabstandete Messung gestat tet ein barrierefreies Arbeiten. 4. Ί Analyse des menschlichen Herzkreislaufsystems

Die Erfindung erkennt aufgrund einer Veränderung des Hautkolorits Erkrankun gen, wie periphere arterielle Verschlusskrankheiten (pAVK) . Beispiel für pAVK sind das diabetische Fußsyndrom (DFS), Raucherbeine, Krampfadern, Atheroskle rose, Makroangiopathien oder Mikroangiopathien.

Diese Krankheiten äußern sich durch das nicht Vorhandensein oder die Reduktion des arteriellen Pulses in einer Geweberegion. Dies kann zum Absterben des Ge webes führen und sollte daher rechtzeitig erkannt werden, damit wirksame Ge genmaßnahmen unternommen werden können.

Die beschriebene Erfindung analysiert dazu Bewegtbildaufnahmen einer Haut oberfläche und erkennt die Pulsierung des Blutes im Gewebe. Die Analyse der Pulsierung erfolgt im Vergleich zu nicht erkrankten Partien, dies sind in der Regel die größeren Blutgefäße. Auch büßen größere Blutgefäße aufgrund einer mögli chen Erkrankung weniger in ihrer sichtbaren Pulsierung ein und können daher für den Vergleich herangezogen werden.

Da die beschriebene Erfindung auch eine ortsaufgelöste Messung durchführen kann, kann der Puls an unterschiedlichen Stellen ermittelt werden, insbesondere auch gleichzeitig. Da eine hohe zeitliche Auflösung möglich ist, insbesondere mit 300 fps oder mehr, kann der Puls als Welle der Veränderung der Intensität einer Farbe abgebildet werden und zwar an jedem untersuchten Punkt der zu untersu chenden Fläche.

Die Welle an einem durchbluteten bzw. nicht erkrankten Punkt zeigt eine Welle, welche lokale Minima und Maxima im Takt mit dem Herzpuls aufweist. Der zeitli che Unterschied zwischen zwei aufeinanderfolgender Maxima bzw. Minima ergibt das RR-Interval und der Kehrwert ist die Frequenz des Herzpulses.

Wird die Frequenz des Herzpulses für jeden Herzschlag ermittelt, kann auch die Pulswellenvariabilität ermittelt werden. Diese kann bspw. aus der Standartab weichung zum Mittelwert der bestimmten Frequenzen des Herzpulses abgeleitet werden. Die Frequenz des Herzpulses variiert aufgrund der Aktivitäten des Körpers. Im Ruhezustand ist daher ein wesentlicher Faktor die Atmung. Werden die ermittel ten Frequenzen des Herzpulses zeitlich in einem Graphen dargestellt, so ergibt sich wiederum eine Welle mit lokalen Minima und Maxima, diese erscheinen nun im Takt der Atmung und eine Analyse der lokalen Minima und Maxima ergibt die Atemfrequenz.

Aus dem Vergleich von mindestens zwei Wellen an unterschiedlichen Orten kann ein zeitlicher Versatz der Wellen untereinander festgestellt werden. Dieser zeitli che Versatz ist die Pulswellenlaufzeit zwischen den Punkten, welche auch quan tifiziert werden kann.

Im Bild kann auch der Abstand zwischen den mindestens zwei Punkten ermittelt werden. Dies kann näherungsweise durch das Messen von typischen Proportio nen am Körper passieren, welche dann als Maßstab dienen. Diese typischen Pro portionen sind bspw. der Abstand der Augen zueinander. Für eine genauere Er zeugung eines Maßstabes können Markierungen auf der Haut mit einem bekann ten Abstand zueinander angebracht werden. Ist ein Maßstab bekannt und somit auch der Abstand zwischen den mindestens zwei Punkten, so kann aus der Pulswellenlaufzeit auch die Pulswellengeschwindigkeit ermittelt werden. Die Pulswellengeschwindigkeit kann vorteilhafterweise für jeden Punkt der zu unter suchenden Fläche ermittelt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Puls wellengeschwindigkeit im Wesentlichen von zwei Parametern abhängt: Zum ei nem ist dies der Durchmesser der Arterien und zum Anderen die Steifigkeit der Arterienwände. Da die Größe von größeren Arterien im Bild sichtbar wird, sind typische Pulswellengeschwindigkeiten aus einer Tabelle für Alter und Arterie entnehmbar und mit der gemessenen Geschwindigkeit vergleichbar. Typische Pulswellengeschwindigkeiten für bspw. die A. femoralis liegen bei jungen Men schen bei 8-9 m/s.

Überhöhte Pulswellengeschwindigkeiten sind ein bekannter Indikator für eine vor liegende Gefäßsteifigkeit. Lokale Veränderungen der Pulswellengeschwindigkei ten, wie Seitendifferenzen, können auf Stenosen hinweisen. Die Messung von Pulswellenankunftszeiten, ausgehend von jeder Herzaktion, jeder einzelnen Region von Hautbereichen, spiegeln das kardiovaskuläre System, wie z.B. die Blutdruck-Einzelwerte an Armen und Beinen, die Blutdruck- Seitendifferenz (bspw. Art. Subclavia Stenose), Puls, Pulsdruck, arterielle Pulskontur, Venendruck, venöse Pulskontur und Hinweise auf eventuelle Herz rhythmusstörungen bei kritischen Werten.

Weiterhin ist insbesondere die Messung keiner arteriellen Pulsdruckkonturen, bzw. Pulswellen ein Merkmal für vorliegende Erkrankungen an entsprechenden Körper- bzw. Hautbereichen.

Die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) ist eine Makroangiopathie und Folge einer progressiven Atherosklerose der Bein- und Fußgefäße. Das Dia betische Fußsyndrom (DFS) dagegen ist eine Mikroangiopathie, die zu typischen Veränderungen der Fußstatik, der Gewebeperfusion und der Schutzfunktionen des Fußes führt.

Die der pAVK zugrunde liegende Makroangiopathie lässt sich mittels revaskulari- sierender Maßnahmen behandeln. Für die Makroangiopathie des DFS gibt es bis her keine kausale Therapiemöglichkeit. In Deutschland werden derzeit ca.

80.000 Amputationen jährlich durchgeführt, die auf diese Erkrankungen zurück zuführen sind. Durch die Steigerung diabetischer Erkrankungen, steigen auch die Zahlen der Amputationen jährlich.

Die bisher vorgestellten Vorgehensweisen und Analysen können mit herkömmli chen Kameras unter der Verwendung von natürlichem Licht durchgeführt wer den. Durch die Verwendung von Lichtfarben, welche nicht für das menschliche Auge sichtbar sind, und Einsatz entsprechender Kameras können weitere medizi nisch interessante Anwendungen ermöglicht werden.

Interessant ist die Verwendung von Licht in zwei unterschiedlichen spektralen Regionen, welche auch bei der Pulsoxymetrie Verwendung finden. Die typsi cherweise verwendeten Wellenlängen sind 760nm und 950nm. Bei diesen Wel lenlängen ist das Lichtabsorptionsverhalten von Hämoglobin abhängig von der Sauerstoffsättigung. Wird eine Aufnahme erzeugt, bei der für beide Farben ein Farbkanal vorliegt, so sind in beiden die Arterien und die Venen sichtbar und die Subtraktion des eine Farbkanals vom anderen ergibt ein Bild der Arterien bzw. der Venen. Es können folgende Messwerte ermittelt werden:

• Lokale Verteilung der Sauerstoffsättigung im Blut

• Puls in den Arterien

• Puls in den Venen

Der Puls in den Venen ist ein bisher kaum genutzter Faktor zur Beurteilung des Herzkreislaufsystems. Das Herz saugt während eines Pulses mittels der Vorhöfe Blut aus den Venen an, um es in einer zweiten Phase mittels der Kammern in die Arterien zu drücken.

Eine arterielle Insuffizienz wird durch Verengungen (Atherosklerose) in den Arte rien verursacht und führt zu einer Versteifung der Arterienwände, was wiederum zu einer Erhöhung der Pulswellengeschwindigkeit gegenüber einem gesunden Zustand führt.

Eine venöse Insuffizienz wird durch dauerhaften Bluthochdruck in den Venen (Normalwert 20-30 mmHg; Hochdruckwerte bis zu 60-90 mmHg) verursacht. Gründe hierfür kann eine venöse Abflussbehinderung oder ein Fehler an den ve nösen Klappen sein. Dies hat zur Folge, dass die Venen gedehnt werden. Ein ers tes und bekanntes Anzeichen dafür sind Krampfadern. Außerdem führt ein erhöh ter Venendruck zur Zerstörung der Venenklappen, wodurch sich ein Teufelskreis ergibt. Die Erkennung erfolgt über die sichtbare Veränderung der Venen in ihrer Größe und in ihrer Intensitätsveränderung während eines Pulses. Je geweiteter die Venen sind, umso schwächer fällt die Intensitätsänderung im Vergleich zum gesunden Zustand aus.

Die Erfindung leistet die Aufgabe im arteriellen Bereich eines„Arteriosklerosefin ders". Die Erfindung macht im venösen Rückstrom Verengungen und Verschlüsse sichtbar. Die Erfindung macht den Lymphstrom sichtbar. Die Erfindung ermittelt den nerval trophischen Zustand, wie z.B. Neuropathie, diabetische Mikroangiopa thie, Schweißsekretion

4.2 Analyse der menschlichen Haut und des Gewebes

Die Erfindung misst Hautveränderungen wie z.B. bösartige und gutartige Naevi, systemische Hauterkrankungen, internistischen Erkrankungen, z.B. Ikterus, oder Erkrankungen am Gewebe, wie die Cellulitis. Die Erfindung kann auch Entzün dungen, bspw. Entzündungen an den Schleimhäuten im Mund, Nasen, Darm oder Genital Bereich erkennen.

Die Erkennung erfolgt aufgrund zweier Hintergründe. Die ermittelte zeitliche In tensitätsveränderung des Hautkolorits ist unter Hautveränderungen gemildert im Gegensatz zum umliegenden Gewebe, wodurch die Hautveränderungen erkannt werden können. Bei Entzündungen ist in der Regel eine stärkere Intensitätsver änderung als in der Umgebung erkennbar.

Die hier vorgestellten Algorithmen können nicht nur in der zeitlichen Dimension angewendet werden, sondern auch in der räumlichen Dimension. So können kleinste Farbveränderungen entlang eines Weges auf der Haut bestimmt und dadurch auch eine flächige Veränderung der Farbe auf der Hautoberfläche sicht bar gemacht werden. Eine Kombination aus räumlicher und zeitlicher Messung der Veränderung der Farbintensität des Hautkolorit kann Rückschlüsse auf Stel len geben an denen erhöhte Schweißsekretion auftritt. Diese Gebiete können ei nen Hinweis auf Entzündungen geben.

Bei den Headschen Zonen handelt es sich um Hautareale, die während des emb ryonalen Wachstums mit inneren Organen verbunden waren und im ausgewach senen Zustand immer noch über das vegetative Nervensystem verbunden sind.

Ein beschädigtes Organ sendet einen Schmerzreiz aus, welcher nicht direkt am Organ fühlbar ist, sondern in der entsprechenden Zone. Dieser Reizübertrag wird viszerokutaner Reflex genannt. So weisen Schmerzen auf der rechten Körperseite oder auch im linken Arm auf Probleme mit dem Herzen hin. Diese Übertragungen der Schmerzreize auf die Hautoberfläche hat zur Folge, dass sich schmerztypi- sehe Reaktionen einstellen, z.B. eine Schweißbildung und/oder Temperaturände rung. Die Erfindung kann eine gegenüber einem Normalfall veränderte Schweiß bildung erkennen und somit einen Hinweis auf ein Problem mit einem Organ lie fern. Eine bisher manuell durchgeführte diagnostische Methode, wie z.B. die Thermodiagnostik nach Barral, kann mit der Erfindung also mittels eines automa tisierten Systems durchgeführt werden, sodass auch Mediziner, welche nicht über die notwendige thermische Feinfühligkeit verfügen, diese Diagnosemethode verwenden können.

Eine Anwendung, die auf einer Analyse von Bewegtbildern basiert, um eine Hautveränderung zu erkennen ist die genaue Abgrenzung eines Feuermals (Nae vus flammeus). In einem solchen Feuermal ist die Durchblutung verändert zum unveränderten Gewebe. Eine Analyse der Durchblutung liefert die genaue Form und Ausbreitung eines Feuermals, was bei Planung und Durchführung entspre chender kosmetischer Operationen vorteilhaft ist.

4.3 Weitere Anwendungen der Naturheilpraxis

In der Naturheilpraxis werden viele diagnostische Methoden verwendet, die auf der Analyse von Farbveränderungen beruhen oder deren Wirkung mittels der Er kennung von Farbveränderungen in ihrer Wirkung eingeschätzt werden können. Diese sind bspw. :

• Augendiagnostik

• Auswirkung von Kneipp Anwendungen

• Untersuchung der Headsche Zonen

Bei der Augendiagnostik bzw. der Irisdiagnostik wird davon ausgegangen, dass sich die Iris durch stoffliche,„informatorische" und psychische Umwelteinflüsse, Nahrung, Lebensweise, Krankheiten, deren Therapie u.a. zeitlebens verändert, indem sie Farbpigmente einlagert oder ihre Fasern örtlich verdichtet.

Durch die Erfindung kann eine farbliche Intensitätsveränderung der Iris örtlich aufgelöst erkennbar gemacht werden. Die zeitlich aufgelöste Intensitätsverände- rung, zeigt hingegen den Herzpuls und dessen Erkennbarkeit auf der Iris. Beide Informationen können im Rahmen der Irisdiagnostik analysiert werden.

Bei der Kneipptherapie finden unter anderen s.g. Hydrotherapien ihre Anwen dung. Dabei wird der Körper kaltem Wasser z.B. durch Wassertreten ausgesetzt. Dies soll die arterielle Durchblutung fördern und den venösen Rückstrom fördern, um z.B. Krampfadern zu lindern oder vorzubeugen. Im Rahmen dieser Erfindung werden Lösungen vorgestellt sowohl die arterielle Durchblutung festzustellen als auch den venösen Rückstrom zu erkennen. Eine Verwendung vor und nach einer Kneipptherapie kann also Aufschluss über die Wirksamkeit geben. Außerdem kann die Größe von Krampfadern und deren Veränderung erkannt werden.

Bei Organleiden versuchen alternativmedizinische Methoden die Headschen Zo nen zu reizen, um eine Verbesserung der inneren Organe herbeizuführen. Durch die Analyse der Auswirkungen dieser Behandlungen kann der Erfolg dieser Be handlungen ermittelt werden.

4.4 Weitere Anwendungen

Die Erfindung ermöglicht es die Durchblutung des Gewebes aus der Entfernung mittels beabstandeter Messung festzustellen. Die automatisierte Überwachung und Auswertung des veränderlichen Hautkolorits ist somit ein nicht nur für die Medizin neues Verfahren. Vielmehr soll es den Menschen ermöglichen, Erkran kungen wie pAVK oder DFS frühzeitig zu erkennen. Daher kann die Erfindung vorbeugend, wie z.B. ein Thermometer oder ein Blutdruckmesssystem, im Haus halt von Patienten oder auch noch als gesund erkannten Menschen Verwendung finden um den Zustand gefährdeter Haut- und Gewebebereiche zu erkennen.

Neben einer Verschlusskrankheit führt auch Sport zu einer Veränderung der Durchblutung. Bei mäßigem Sport erhöht sich die Durchblutung und bei übermä ßigem und somit schädlichen Sport führen Schutzmechanismen des Körpers zur Reduzierung der Durchblutung in den äußeren Extremitäten, es kommt zur Bil dung von kaltem Schweiß. Beide Reaktionen können erkannt werden. Die Erhö hung der Durchblutung bei Beginn einer sportlichen Aktivität und deren Abnahme in einer Pause sind ein Indikator für die Regenerationsfähigkeit eines Sportlers. Somit wird die Regenerationsfähigkeit messbar und für den Sportler auch trai nierbar.

Die Messung des Pulses aus der Entfernung heraus ist ein Anwendungsgebiet für sich und kann in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden. Die Erfindung ermittelt die Herzfrequenz von Herzschlag zu Herzschlag und kann auch die Atemfrequenz messen.

Steht eine Person unter Stress, ist der Herzpuls erhöht und ist die Atmung flach. Bei Freude ist der Puls erhöht und ist die Atmung stark ausgeprägt. Durch den Empfindungszustand kann bei einer Vielzahl von Anwendungen ein Nutzen ge funden werden:

• Videospiele

• Überwachung, z.B. bei der Personenkontrolle am Flughafen

• Telemedizin

• Fernsehshows, z.B. Talkshows

• Aufmerksamkeitsüberwachung, z.B. beim Last- und Personenverkehr

• Qualitätsfeedback einer Dienstleistung, wie z.B. die Erkennung des Emp findungszustands vor und nach dem Besuch einer Freizeiteinrichtung

• Erkennung der Wirkung einer Werbebotschaft

Alle Anwendungen sind natürlich nicht nur beim Menschen anwendbar, sondern prinzipiell auch bei allen Wirbeltieren mit Blutkreislauf. Beispiel hierfür ist z.B. die medizinische Überwachung von teuren Rennpferden oder die Erkennung einer stressfreien Schlachtung von Masttieren.

5. Technische Realisierung

Die Erfindung nutzt eine spezielle Vorrichtung und ein Verfahren, um geringste Heilig keits- bzw. Farbveränderung innerhalb eines Bildes, einer Bewegtbildauf nahme, einer Zeitrafferaufnahme oder einer Bildabfolge sichtbar und quantifizier bar zu machen. Der Begriff Farbe soll insbesondere im Weiteren weiter als geläufig verstanden werden. Neben den durch das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben gibt es weitere Lichtfarben, welche physikalisch durch eine Wellenlänge beschrieben werden. Bildhaft aufnehmbar durch einen technischen Apparat sind heutzutage elektromagnetische Wellen bzw. Farben mit Wellenlängen vom Millimeterbereich (Terrahertzstrahlung) über den Infrarotbereich, den Bereich des sichtbaren Lichts, den UV-Bereich bis hin zum Picometerbereich (Röntgenstrahlung) .

Für die Erkennung der pulsierenden Veränderungen der Hautoberfläche eignen sich Lichtwellenlängen im sichtbaren Bereich und im Infrarotbereich. Im sichtba ren Bereich sind dies Wellenlängen des grünen und blauen-violetten Lichts von 380-570 nm. In diesem Bereich ist die pulsierende Veränderung der Hautoberflä che aufgrund der durch Befüllung der Arterien mit Blut hervorgerufenen Hellig keitsveränderung zu erkennen. Im Infrarotbereich, insbesondere im roten bis na hen Infrarotbereich, zwischen 0,7 und 3 Dm Wellenlänge, kann das Licht beson ders tief ( 1 -3 mm) in das Gewebe eindringen. Insbesondere kann das Infrarotlicht verwendet werden, um Arterien und Venen darzustellen. Dabei wird das unter schiedliche Absorptionsverhalten des Hämoglobins je nach Sauerstoffsättigung ausgenutzt. Nicht Sauerstoff gesättigtes Hämoglobin weist eine Absorptionskan te bei 760 nm auf, während Sauerstoff gesättigtes Hämoglobin bei 950 nm be sonders Licht absorbierend ist. Wird in diesen Wellenllängenbereichen eine Auf nahme durchgeführt, so kann der arterielle und im Vergleich der venöse Puls er fasst werden und kann der Verlauf der jeweiligen Arterien bzw. Venen dargestellt werden.

Vorteilhafterweise kann auch eine Kamera mit einer breiten Sensitivität im Infra rotbereich gewählt werden. Eine Kamera, die auch den Bereich von 3,5 - 15 Dm abdeckt, kann zusätzlich die Wärmestrahlung erkennen und somit auch die Tem peratur und deren Verteilung auf der Haut erkennen.

5. 1 Analyse von Bewegtbildern

Die Erfindung nutzt eine spezielle Vorrichtung und ein Verfahren um die durchlau fende Pulswelle zu erkennen. Hierfür werden Bewegtbildaufnahmen von der Oberfläche der Haut eines lebenden Organismus, wie z.B. eines Menschen, ge nutzt.

Ausgehend vom Herzen wird Blut in die Peripherie gepumpt. Die arteriellen Ver zweigungen bringen somit auch das beladene Blut in die oberen Schichten der Haut. Dies geschieht mit jedem Pulsschlag. Die Pulswelle, die um ein Vielfaches schneller als das Blut selbst den arteriellen Blutstrom durchläuft, erzeugt eine Helligkeitsveränderung an der Hautoberfläche. Mit dem menschlichen Auge als blickdiagnostisch Verfahren, ist diese Veränderung nicht sichtbar. Mit einer Ka mera in spezieller Auflösung und mit einer speziellen Frame- oder Bilderrate pro Sekunde kann diese Veränderung gemessen werden. Die Messung des Herzpul ses als Frequenz, ist so an jeder geeigneten Körperstelle möglich. Je leistungsfä higer die Kamera ist, umso mehr diagnostische Möglichkeiten bestehen.

Als einfaches diagnostische Verfahren wird der Puls messbar. Je nach Bildrate und dessen Steigerung wird die Genauigkeit der Pulsmessung verbessert. Mit Industriekameras sind 1000 Bilder pro Sekunde und mehr möglich. Somit kann mit medizinischer Genauigkeit gemessen werden. Aber auch mit einer weit ge ringeren Bildrate ist es möglich einen Puls zu messen und daraus eine periphere arterielle Verschlusskrankheiten pAVK und ein diabetischen Fußsyndrom (DFS) festzustellen.

Hierzu kann eine entsprechend und je nach Anwendung aufgebaute Kamera ver wendet werden, welche die pulsierende Veränderung der Hautoberfläche, die durch die Pulswelle ausgehend vom Herzschlag erzeugt wird, vermisst.

Je nach Ausstattung und Leistung der Kamera, kann die Gesamtoberfläche oder können Teile der Hautoberfläche vermessen werden. Dabei wird die Veränderung der Helligkeit einzelner Farbkomponenten oder werden Kombinationen von Farb- komponenten auf dem jeweiligen vermessenen Hautabschnitt festgestellt. Ver wendet man die Pulsmessung an unterschiedlichen Körperteilen und Extremitäten gleichzeitig, werden Pulswellengeschwindigkeiten messbar. In diesem Abschnitt wird aufgezeigt, wie aus einem Bewegtbild von einem Orga nismus bspw. eines Menschen die Pulswelle ausgehend vom Herzen ermittelt werden kann.

Die hier vorgestellten Verfahren sind prinzipiell bereits bekannt, jedoch in ihrer Zusammenstellung und in ihrer Optimierung auf die Erkennung der Pulswelle neuartig.

Für die Beurteilung des Organismus ist es vorteilhaft die Pulswelle an einer oder mehrerer festen Stellen auf der Körperoberfläche zu bestimmen. Für die weitere Analyse ist eine möglichst hohe zeitliche Auflösung vorteilhaft. Die Erfassung mehrerer Stellen auf der Körperoberfläche gleichzeitig stellt insbesondere eine Neuerung dar und ermöglicht weitreichende Analysen, welche in Kapitel 6 aufge zeigt werden.

Zunächst wird in diesem Abschnitt die zeitlich hoch aufgelöste Erkennung der Pulswelle an einer Stelle erläutert.

Die Erfindung kann einzelne Bereiche der Haut eines Menschen farblich und zeit lich aufgelöst messen und miteinander vergleichen. Sie kann aber auch Hautzel len auf eine farbliche Veränderung hin zeitlich aufgelöst messen und mit jeder weiteren Hautzellenverfärbung zeitlich aufgelöst am Körper vergleichen.

Die Erkennung der Pulswelle aus einem Bewegtbild erfolgt in folgenden Schritten:

• Erkennung des Körpers oder Körperteile im Bild

• Eingrenzung des zu untersuchenden Bildausschnittes

• Verfolgung des Bildausschnittes bei Bewegung

• Anpassung des Bildausschnittes in Größe und Form bei Rotation oder Ver änderung der Position des Körpers bezüglich der Aufnahmeeinheit

• Quantifizierung der Farbe im Bildausschnitt

• Analyse der geeignetsten Farbe im Bildausschnitt

• Analyse der zeitlichen Veränderung der Farbe zur Erzeugung der Pulswelle

• Analyse der Pulswelle bezüglich Intensität, RR-Intervall, Atemfrequenz und anwendungsspezifischer Merkmale Erkennung des Körpers oder Körperteile im Bild:

Für die Erkennung eines Menschen in einem Bild eignen sich heute bekannte Al gorithmen, wie sie bspw. in der Bibliothek OpenCV bereitgestellt werden. Diese Algorithmen können so eingestellt werden, dass sie einen Menschen im Bild, o- der einzelne Körperstellen, wie z.B. das Gesicht erkennen können.

Eingrenzung des zu untersuchenden Bildausschnittes:

Wird bspw. eine Messung des Pulses auf der Stirn durchgeführt, wird zunächst das Gesicht gefunden. Anhand der Augenposition und der Gesamtgröße des Ge sichtes im Bild kann die Position der Stirn anhand fester Proportionen gefunden werden.

Wird eine hohe Auflösung benötigt, kann auch eine Kamera verwendet werden, welche für diese Auflösung nahe an den Körper gefahren werden muss. Der zu erfassende Bildausschnitt auf der Haut kann durch Markierungen auf der Haut gekennzeichnet werden. Diese können z.B. in Form von Kreuzen ausgeformt sein, welche von bekannten Algorithmen erkannt werden können.

Verfolgung des Bildausschnittes bei Bewegung:

Für die genaue Erkennung muss der exakte Bereich auf der Hautoberfläche in jedem Einzelbild des Bewegtbildes untersucht werden. Bei Bewegung des zu un tersuchenden Organismus bewegt sich auch der Ausschnitt im Bild, wodurch dieser nicht nur seine Position, sondern auch seine Form und Größe im Bild än dert. Diese Veränderungen, auch kleinste Veränderungen, welche auch bei kon zentriertem Stillstehen einer Person vorhanden und nicht unterdrückbar sind, müssen erkannt werden, um entsprechende Anpassungen zu ermöglichen. Dies kann erfolgen, indem die vorherigen Schritte für jedes Bild wiederholt werden. Jedoch ist dies nicht sehr genau, da die Erkennungsposition und -große von den Erkennungsalgorithmen nicht immer exakt sind, wodurch die Verfolgung ungenau wird. Außerdem benötigen diese Algorithmen viel Rechenzeit. Eine dieser Aufgabe angepasste Strategie ist es einzelne Punkte im ersten Bild zu erkennen, welche verfolgbar sind. Diese Punkte müssen Punkte auf der Haut oberfläche in der Nähe des oder in dem Bildausschnitt liegen. Für das Auffinden geeigneter Punkte und deren Verfolgung können bekannte Algorithmen verwen det werden.

Anpassung des Bildausschnittes in Größe und Form bei Rotation oder Verände rung der Position des Körpers bezüglich der Aufnahmeeinheit:

Durch die Verfolgung von Punkten auf der Haut im Bild kann auch die Fläche auf der Haut verfolgt werden. Es werden mehrere Punkte, mindestens drei, verfolgt. Ändern sich die Positionen der verfolgten Punkte im Bild, so hat sich auch der zu untersuchende Hautabschnitt im Bild verschoben. Nun muss der Bildabschnitt, welcher den zu untersuchenden Hautabschnitt darstellt in Position, Größe und Form verändert werden, sodass die Relationen zu den verfolgten Punkten gleich bleiben. Dies bedeutet, dass, wenn zwei Punkte, welche sich gegenüber auf zwei verschiedenen Seiten der zu untersuchenden Hautoberfläche befinden, im Bild näher zueinander rücken, die Fläche entlang der Verbindunglinie der beiden Punk te in gleichen Maße gestaucht werden muss.

Quantifizierung der Farbe im Bildausschnitt:

Im vorherigen Punkt wurde beschrieben, wie ein Hautabschnitt verfolgt wird von Bild zu Bild. Ein digital aufgenommenes Bild besteht aus einer Vielzahl von Punk ten bzw. Pixeln. Der zu untersuchende Hautabschnitt erstreckt sich über einen Teil dieser Punkte. Die Farbe in dem zu untersuchenden Hautabschnitt wird mit tels Mittelwert der Farbe quantifiziert. Dabei deckt der zu untersuchende Hautab schnitt in der Regel nicht ein ganzzahliges Vielfaches an Pixeln ab. Der Mittel wert der Farbe über einen Hautabschnitt A ergibt sich aus allen Pixeln p eines Bildes daher wie folgt:

Hierbei ist | A | die Fläche des Hautabschnitts A, c(p) die Farbe des Pixels p und □(p, A) eine Funktion, die einen Wert zwischen 0 und 1 ausgibt, je nachdem ob der Pixel vollständig (D(p, A) = 1 ) oder nicht (D(p, A) = 0) in A enthalten ist, Zwischenwerte spiegeln den Flächenanteil des Pixels in A wieder.

Analyse der geeignetsten Farbe im Bildausschnitt:

Die für die Analyse wichtigen Daten werden direkt aus der Farbinformation ge wonnen. Im einfachsten Falle kann die Helligkeit des zu untersuchenden Hautab schnittes bestimmt und normiert auf den Bildausschnitt werden.

Eine aussagekräftigere Information wird erhalten, wenn nicht nur eine Gesamt helligkeit ermittelt wird, sondern nach einzelnen Farben unterschieden wird.

Dies kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Zum einen wird bei heutigen geläufigen Kameramodellen ein Farbbild erzeugt, indem das Bild dreimal mittels interner Farbfilter aufgenommen wird. Um noch besser medizinisch aussagekräf tige Größen zu ermitteln kann zum anderen ein auf die Aufgabe spezialisierter Farbfilter verwendet werden. Bei der Verwendung einer handelsüblichen Farbka mera wird das Licht gefiltert, wobei typischerweise Farbfilter für den grünen, den blauen und den roten Farbanteil verwendet werden. Dabei ist die sensitive Fläche eines Pixels unterteilt in vier sensitive Bereiche bzw. Subpixel. Je ein Bereich wird mittels eines der drei Farbfilter abgedeckt. Der vierte Bereich ist entweder nicht sensitiv oder auch mit einem grünen Farbfilter abgedeckt. Die Verwendung zweier Bereiche mit einem grünen Farbfilter ist sinnvoll, da das menschliche Au ge auf die Farbe Grün optimiert ist.

Diese drei Farbfilter lassen nur das rote, das grüne oder das blaue Licht hindurch. Diese Farben sind ausreichend, um ein für den Menschen bunt erscheinendes Bild darzustellen. Für die Erkennung von medizinisch relevanten Größen sind die se Farben zum Teil verwendbar. Die internen Farbfilter sind jedoch nicht bei je dem Kameramodel exakt gleich, daher muss der Farbanteil gewählt werden, der die auffälligste Helligkeitsschwankung, welche zur Ermittlung des Pulses ver wendet wird, aufweist. Daher werden die nachfolgenden Analysen für alle Farb- anteile durchgeführt, es ergeben sich aus den aus der Kamera zugänglichen Far ben je ein zeitlicher Verlauf der Helligkeitsschwankung. Dieser wird, wie wie nachfolgend beschrieben gefiltert, sodass nur der zeitliche Verlauf der Hellig keitsschwankung aufgrund des Herzpulses zu erkennen ist. Von diesen Verläufen wird ein Maß für die Schwankung, dies kann bspw. die Standartabweichung zum Mittelwert sein, ermittelt. Der Verlauf mit dem höchsten Maß für die Schwan kung wird für die Analyse von Vitaldaten verwendet.

Bleiben die Belichtung ähnlich und die verwendete Kamera gleich, ist in der Regel der einmal gefundene Farbanteil bei einem Menschen auch für andere Menschen verwendbar.

Untersuchte Kameras der Firma Sony (Handycam hdr-sr1 ; Red Dragon; Industrie kamera auf Basis eines IMX290 Sensors) zeigten eine deutliche Schwankung im grünen Farbanteil und weniger stark auch im blauen Farbanteil, wohingegen im roten Anteil keine Schwankung mit dem Herzpuls zu erkennen ist. Andere Kame ramodelle (wie im Huawei Mate 8 oder 9 verbaut) zeigten nur im blauen Farban teil leichte Schwankungen. Jedoch kann bei einer Vielzahl von Kameras, vor al lem aus dem Konsumentenbereich, keine Schwankung erkannt werden. Dieser Umstand wird auf interne Filter zur vermeintlich besseren Darstellung zurückge führt.

Analyse der zeitlichen Veränderung der Farbe zur Erzeugung der Pulswelle:

Ziel der Analyse der Veränderung der Farbe im beobachteten Hautabschnitt ist es die im Verhältnis zur Farbe geringen Variationen der Farbe mit dem Herzpuls al leinig darzustellen, sodass Einflüsse durch Bewegung der zu untersuchenden Per son oder„schlechtes" Licht heraus berechnet werden.

Die Einflüsse durch Bewegung werden durch die bereits beschriebene Verfolgung des Hautabschnitts unterdrückt. Beispiele für die Einflüsse durch„schlechtes" Licht sind folgende: Flimmern von Lampen zur Ausleuchtung; viele Lampen flim mern je nach Stromnetz und Ausführung, bei der in Deutschland üblichen Strom versorgung bedeutet dies ein Flimmern mit 50 oder 100 Hz. Plötzliche Änderun gen der Helligkeit; wird Tageslicht verwendet, so kann die Bewegung von Wol ken die Helligkeit plötzlich ändern, in Innenräumen führt die Bewegung von Per- sonen zum Schattenwurf. Allmähliche Veränderung der Lichtintensität; bei der Verwendung von Tageslicht ist eine Veränderung der Lichtintensität durch den Gang der Sonne gegeben, in Innenräumen kann die Verwendung von Lampen, die zunächst sich aufheizen müssen, um ihre volle Intensität zu erlangen, eine Lichtintensitätsveränderung hervorrufen. Beide Formen der Veränderung sind normalerweise, abgesehen von den Abend- und Morgenstunden bzw. direkt nach dem Einschalten von Lampen, mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar, jedoch ist eine solche Veränderung bereits ausreichend, um messbare Verände rungen hervorzurufen.

Diesen Effekten wird wie folgt entgegengewirkt:

Zum einen werden höhere Frequenzen durch digitale Filter entfernt. Diese können z.B. Tiefpassfilter oder laufende Mittelwerte sein. Dabei müssen die Filter je nach Bildrate der Kamera eingestellt werden, um höhere Frequenzen im Signal abzu schwächen. Eine zu schwache Abschwächung verhindert die Abschwächung der Schwingungen aufgrund des Stromnetzes und eine zu starke Abschwächung dämpft das Signal zu sehr und weniger Details, wie z.B. die Reflexionswelle, sind erkennbar. Insbesondere ist eine Abschwächung der Frequenzen größer als 10 Hz vorteilhaft. Es ergibt sich ein rauschfreieres Signal.

Die Veränderung der Helligkeit ist nun aufgrund der allmählichen Intensitätsver änderungen und der einmaligen plötzlichen Veränderungen noch nicht optimal verwendbar für die weitere Analyse. Daher muss das Signal um dessen Intensi tätsoffset reduziert werden. Hierzu wird das (Ausgangs-)Signal ein zweites Mal mittels Tiefpassfilter gefiltert. Ein geeigneter Filter hierzu ist z.B. ein Kolmogorov- Zurbenko-Filter. Dieser Filter ist ein mehrfach angewendeter laufender Mittel wert. Die Einstellung erfolgt wieder anhand der Bildrate der Kamera, sodass nun auch kleinere Frequenzen abgeschwächt werden Das gefilterte Signal sollte keine Schwingungen mit der Herzfrequenz aufweisen. Eine Abschwächung ab kleine ren Frequenzen führt dazu, dass plötzliche Veränderungen über einen langen Zeitraum einen Einfluss haben, und eine Abschwächung ab höheren Frequenzen führt dazu, dass auch mögliche Veränderungen aufgrund des Herzpulses gefiltert werden. Insbesondere ist eine Abschwächung der Frequenzen größer 0,5 Hz vor teilhaft. Es ergibt sich der Signaluntergrund.

Das Signal bereinigt um Störungen mit hohen Frequenzen und um den Signalun tergrund, ergibt sich indem vom rauschfreieren Signal der Signaluntergrund ab gezogen wird. Ein Beispielhafter Datensatz ist Abbildung 1 Bezugszeichen 1 -1 dargestellt.

Wird eine professionelle Kamera verwendet, insbesondere eine mit einer Bildrate von 300 fps und einer Farbdynamik von 24 bit oder mehr, bei einer flimmerfreien Ausleuchtung, kann das bereinigte Signal auf lokale Minima und Maxima hin un tersucht werden. Hierbei ergeben sich die Daten zum Zeitpunkt und die Daten zur Intensität der Minima, bzw. Maxima. Dem Fachmann sind geeignete Verfah ren zur Bestimmung von lokalen Minima und Maxima aus einem derartigen Signal bekannt.

Analyse der Pulswelle bezüglich Intensität, RR-Intervall, Atemfrequenz und an wendungsspezifischer Merkmale:

Der zeitliche Abstand zweier aufeinander folgender Minima bzw. Maxima ist ge rade die Zeit, die ein Herzpuls einnimmt und wird als RR-Intervall bezeichnet. Das RR-Intervall kann auch als Herzpuls angegeben werden, dieser ergibt sich aus 60s/RR, wobei RR das RR-Intervall in Sekunden ist.

Die Intensität des bereinigten Signals ergibt zwei Informationen. Zum einen zeigt diese an, wie durchblutet der betrachtete Hautbereich ist, so zeigt ein sich nicht veränderliches Signal an, ob eine Angiopathie vorliegt. Ist ein veränderliches Sig nal erkennbar so kann zum anderen die Intensität von Puls zu Puls untersucht werden. Der Verlauf der Intensität der lokalen Minima und Maxima folgen der Atmung. Beim Einatmen steigen der Blutdruck und somit auch die Befüllung der Arterien, die Intensität des Signals nimmt ab und die Intensitäten der Minima und Maxima weisen einen kleineren Abstand zueinander auf. Beim Ausatmen ist der Effekt umgekehrt. Aus der Folge der Abstände der Intensitäten von aufeinander folgenden Minima und Maxima kann wiederum ein wellenförmiges Signal abgelei- tet werden, die lokalen Minima und Maxima dieses Signals ergeben die Zeiten der Einatmung und Ausatmung.

Die Frequenz der Atmung kann auch auf eine andere Art und Weise aus dem be reinigten Signal ermittelt werden. Beim Einatmen steigt die Herzfrequenz an und beim Ausatmen fällt diese wieder. Die Bestimmung der Herzfrequenz kann von Schlag zu Schlag erfolgen, somit kann der Verlauf der Herzfrequenz auch zeitlich dargestellt werden. Dies ergibt wiederum ein wellenförmiges Signal und die zeit lichen Abstände der lokalen Minima zu den lokalen Maxima ergeben die Zeiten der Einatmung und Ausatmung.

5.2 Analyse eines Einzelbildes

Ziel einer Analyse eines Einzelbildes ist es kleinste Farbabweichungen von einer Hautposition zu einer anderen festzustellen. Beispiele für Farbabweichungen sind Leberflecke und andere Hautveränderungen, siehe Kapitel 4.2. Jeder Mensch weist eine Vielzahl an Leberflecken auf, jedoch sind die meisten Leberflecke für das menschliche Auge nicht erkennbar. Die Analyse eines Bildes erlaubt diese für das menschliche Auge nicht erkennbaren Leberflecke darzustellen. Eine weitere Auswertung ermittelt die Größen und die räumliche Relation der Flecken unterei nander.

Der Algorithmus zur Erkennung dieser Hautveränderungen ähnelt dem vorherig beschriebenen Algorithmus zur Analyse von Bewegtbildern. Bei diesem Algorith mus wird ein Punkt auf der Hautoberfläche von Bild zu Bild verfolgt. Es werden entsprechende Pixel an einem Punkt der Haut verwendet. Anstatt eines festen Punktes auf der Haut werden bei der Analyse eines Einzelbildes die Punkte ent lang einer Geraden verwendet. Diese weisen auch eine Farbveränderung auf, je doch diesmal nicht entlang einer Zeitachse, sondern entlang einer Raumachse.

Die erhaltenen Intensitäten entlang der Gerade werden genauso weiterverarbeitet wie bei dem vorherigen Algorithmus zur Analyse von Bewegtbildern.

Eine Verbesserung der Farbinformationen kann erreicht werden, indem nicht nur ein einzelnes Bild verwendet wird, sondern mehrere in kurzer zeitlicher Abfolge aufgenommener Bilder, z.B. ein Ausschnitt aus einer Videoaufzeichnung. Die Bewegung des abgebildeten Körperbereichs wird, wie beim Algorithmus zur Ana lyse von Bewegtbildern, ermittelt und die Bilder werden entsprechend gegenei nander verschoben und übereinandergelegt. Von den nun übereinandergelegten Bildern wird an den zu untersuchenden Punkten ein Mittelwert der Farbe für je den Punkt erzeugt. Dies reduziert das Rauschen der Farbe und erhöht die Auflö sung der Intensitätsveränderung.

Die Intensitätsveränderung wird nicht nur entlang einer Geraden ermittelt son dern entlang einer Vielzahl von parallelen Geraden, sodass die gesamte Fläche einer zu untersuchenden Hautoberfläche abgedeckt ist.

Die ermittelten Intensitätsveränderungen können nun wiederum in einer zweidi mensionalen Ansicht, z.B. als Heatmap, über einem Bild des zu untersuchenden Hautabschnitts dargestellt werden. Es sind die einzelnen Hautveränderungen und deutlich vom Untergrund abgehoben flächig zu erkennen.

Auf die Daten zur Erstellung der Heatmap können bekannte Algorithmen zur Blob-Erkennung angewendet werden. Diese Algorithmen können so ausgeformt sein, dass die Fläche der Hautveränderungen, deren Mittelpunkt, deren Durch schnittshelligkeit und deren Formdeskriptoren, wie z.B. die Kreisförmigkeit ermit telt werden können. Dabei werden die flächenhaften und die positionsbehafteten Daten in Einheiten Pixel bzw. Pixel$^{^}2$ ermittelt und können über einen Maßstab in SI-Einheiten überführt werden. Dazu werden entweder typische Abstände, wie z.B. der Abstand der Augen zueinander, ermittelt und als Maßstab unter Ver wendung von typischen Längen verwendet, oder vorteilhafterweise werden Mar kierungen mit bekanntem Abstand auf der Hautoberfläche angebracht und deren Abstand als Maßstab verwendet.

Es können neben den Daten der einzelnen Hautveränderungen auch die Daten der Relation von Hautveränderungen und Hautauffälligkeiten untereinander ermittelt werden, welche für die folgende Beschreibung Verwendung finden. 5.3 Analyse zeitlich aufeinanderfolgender Einzelbilder bzw. von Zeitrafferauf nahmen

Die Analyse eines Einzelbildes erhält eine medizinische Aussage, wenn mehrere Bilder der gleichen Hautstelle miteinander verglichen werden. Durch den Ver gleich kann das mögliche Wachstum eines Leberflecks erkannt werden, um die sen zu entfernen, bevor möglicherweise ein Hautkrebs ausgebildet wird. Dazu wird in regelmäßigen zeitlichen Abstand ein Bild einer Körperstelle aufgenommen, auf der„verdächtige" Leberflecke vorhanden sind, und wird das Bild auf Hellig- keits- bzw. Farbveränderungen hin analysiert. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Bildaufnahmen kann zwischen einigen Tagen, wöchentlich, bis hin zu halb jährig variieren.

Die im vorherigen Abschnitt aufgeführten Verfahren bestimmen die Größe und Position der für das menschliche Auge sichtbaren und unsichtbaren Leberflecke. Ziel der Analyse von zwei zeitlich aufeinander folgender Bilder ist es Größenver änderungen der Leberflecke zu erkennen. Unter idealen Voraussetzungen der Be lichtung und der Ausrichtung der Hautoberfläche zur Kamera sind die bestimmten Positionen und Größen der (medizinisch gesehen gleichbleibenden) Leberflecke im Bild identisch und jeder festgestellte Größenunterschied ist ein Hinweis auf einen gefährdeten Leberfleck.

Unter realistischen Voraussetzungen kann nicht die gleiche Belichtung und die gleiche Ausrichtung des Körpers zur Kamera von einem Bild zum einem zeitlich späteren nächsten Bild geschaffen werden. Jedoch können nahezu identische Zustände geschaffen werden. Die Problematik der Belichtung, solange die Belich tung ausreichend ist, spielt bei dem Verfahren eine untergeordnete Rolle und wird im Wesentlichen durch die Verfahren in den vorherigen Abschnitten gelöst. Die Problematik eines unterschiedlichen Bereichs zwischen zwei Bildern wird dadurch gelöst, dass die Veränderung zwischen den beiden Bildern berechnet wird und dementsprechend ein Bild so verformt und gedreht wird, dass die ver formten und gedrehten (medizinisch gesehen unveränderten) Leberflecken zu de nen auf dem anderen Bild passen. Die Problematik zur Anpassung eines ersten Bildes zu einem zeitlich später auf genommenen zweiten Bild besteht daher aus fünf Punkten:

• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild rotierten Bereich der Hautober fläche.

• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild größeren oder kleineren Bereich der Hautoberfläche.

• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild räumlich verkippten Bereich.

• Das zweite Bild zeigt im Vergleich zum ersten Bild neue Leberflecke.

• Das zweite Bild zeigt im Vergleich zum ersten Bild in ihrer Größe veränder te Leberflecke.

Die Anpassung zweier Bilder zueinander wird durch bekannte Algorithmen der Bildkorrelation erreicht. Diese Algorithmen erkennen und verfolgen Punkte bzw. Punktemuster in aufeinander folgenden Bildern und können somit die Probleme bereits lösen.

Nachdem zwei zeitlich aufeinanderfolgende Bilder aneinander ausgerichtet wur den, werden die Größen der einzelnen Hautveränderungen in beiden Bildern be stimmt. Da die beiden Bilder aneinander ausgerichtet sind, können auch die Grö ßenunterschiede einzelner Hautveränderungen erkannt werden, bzw. es werden auch neue Hautveränderungen erkennbar. Die Veränderungen können anschlie ßend über eine Aufnahme des zu untersuchenden Hautbereichs als halbdurch sichtiges Overlay gelegt werden und somit ist eine einfache Zuordnung von ge fährdeten Hautveränderungen möglich.

6. Logiken

Die Erfindung misst die Pulswellenankunftszeit an jeder Körperstelle der Haut oberfläche, bspw. eines Menschen. Aus der Vielzahl der möglichen Daten kön- nen signifikante Rückschlüsse für eine medizinische Diagnostik erstmals berüh rungslos gemessen werden. Ankommende Pulswellen in einer Gesamtabbildung eines Menschen, spiegeln die Durchblutung auf jedem Punkt des menschlichen Körpers, zeitlich und örtlich aufgelöst, wieder.

Mit der Erfindung ist es möglich ein Gewebe- und Gefäßabbild zu schaffen, dass je nach Eindringtiefe des Lichts Informationen über Messstelle und Messtiefe lie fert. Je nach vorhandener Rechenleistung können diese Informationen in einer 2- oder 3-dimensionalen Abbildung der Gefäße und des Gewebes angezeigt werden.

Im vorherigen Kapitel (Kapitel 5) wurde aufgezeigt, wie ein Bereich der Haut be züglich von Vitaldaten analysiert werden kann. Durch die Analyse mehrerer Be reiche der Haut gleichzeitig ergeben sich weitere messbare Parameter des Zu standes der Durchblutung des unter der Haut befindlichen Gewebes.

Die Bereiche, die zur Analyse verfolgt und verwendet werden, werden auch Ka cheln genannt. Vorteilhafterweise werden im Bild über die Haut solche Kacheln verteilt, sodass der gesamte Bereich lückenlos bedeckt ist. Daher eignen sich für die Form der Kacheln die flächendeckenden Formen Dreieck, Viereck und Sechs eck. Die Kacheln können einander auch überlappen und andere Formen aufwei sen.

Folgende Parameter können durch die gleichzeitige Analyse mehrerer Bereiche ermittelt werden:

• Auffinden von Mikro- und Makroangiopathien

• Pulswellengeschwindigkeit

• Erkennung von Atherosklerose

• Bildgebung des Verlaufs von Arterien von Venen

Ferner sind die gefundenen Daten von 2- bzw. 3-dimensionaler Form und für den Nutzer ohne weiteres nur schwer einzuordnen. Daher werden auch folgende Lo giken zur Darstellung bzw. zur Einordnung und deren Darstellung der gefundenen Vitaldaten benötigt: • Veranschaulichung der Pulsierung der Arterien im Verhältnis zu einander.

• Aufzeigen von„verdächtigen" Stellen, bei denen das Gewebe unter der Stelle möglicherweise unter einer Mikro- oder Makroangiopathien bzw. un ter einer Atherosklerose leidet.

• Ausbreitung des Pulses an der Oberfläche der Haut, zur Darstellung der Puls Wellengeschwindigkeit

• Verwendung der Ausbreitung des Pulses zur Darstellung des Verlaufs von Arterien und Venen.

• Eine Anzeige, die eindimensionale zeitlich veränderliche Daten, wie z.B. die Herzfrequenz, die Atemfrequenz, die Pulswellengeschwindigkeit, den zeit lichen Versatz der Pulsierung zwischen zwei oder mehreren Stellen, auf ei nen Blick darstellt und eine Einordnung ermöglicht.

6. 1 Möglicher Ablauf einer Messung

Je nach Anwendung wird entweder ein Teil oder werden Teile der Hautoberflä che oder wird eine komplette Seite einer zu untersuchenden Person untersucht. Werden mehrere Kameras gleichzeitig verwendet kann auch die gesamte Körper oberfläche untersucht werden. Die Messung kann die Daten live bzw. quasi live auswerten und darstellen. Wird jedoch ein großer Bereich der Hautoberfläche un tersucht sind die Aufzeichnung und die spätere Analyse vorteilhaft.

Soll ein großer Hautbereich oder die gesamte Hautoberfläche untersucht werden, so kann hierbei zwischen zwei Anwendungsklassen unterschieden werden. Zum einen wird kann die gesamte Fläche auf einmal erfasst werden. Dazu wird eine Kamera mit sehr viel höherer Auflösung benötigt bei gleicher räumlicher Auflö sung, als in der zweiten Klasse. Zum anderen kann die Hautoberfläche ab schnittsweise untersucht werden. Wird die Fläche abschnittsweise untersucht, so hat jeder Abschnitt eine andere zeitliche Zuordnung, jedoch kann eine im Ver gleich höhere räumliche und zeitliche Auflösung ermöglicht werden, wobei die Kosten für das System geringer ausfallen. Der Vorteil der Aufnahme der Gesamtoberfläche mit nur einer Einstellung ist die einfachere Handhabung der Aufnahme und die Verwendung nur einer Kamera, ohne weitere Apparaturen.

Bei der abschnittsweisen Untersuchung wird vorteilhaft jeder Abschnitt aufge zeichnet und anschließend analysiert. Die abschnittweise Untersuchung kann in unterschiedlicher Komplexität, wie folgt durchgeführt werden. Zum einen kann die Kamera manuell bewegt werden, um so die gewünschten Abschnitte zu er fassen. Dazu werden für jeden Abschnitt Stative aufgestellt und ausgerichtet. Anschließend wird die Kamera von Stativ zu Stativ manuell bewegt und wird ei ne Bewegtbildsequenz aufgezeichnet. Die Vielzahl an Stativen kann bspw. auch durch ein senkrecht stehendes Brett mit Aussparungen für jeden zu untersu chenden Abschnitt für die Kamera realisiert sein.

Jedoch ist die manuelle Ausrichtung der Kamera nicht vorteilhaft, da dies lange dauert und fehleranfällig ist. Eine automatisierte Ausrichtung ist vorteilhaft. Prin zipiell sind zwei Methoden anwendbar. Zum einen kann die Kamera mechanisch bewegt werden und zum anderen kann vor der Kamera ein System von bewegli chen Spiegel angebracht sein, welche so ausgerichtet werden können, dass die unterschiedlichen zu untersuchenden Hautbereiche in die Kamera gespiegelt werden. Eine weitere Methode ist die Bewegung der zu untersuchenden Person.

Vorteilhaft ist die mechanische Bewegung. Diese kann bspw. realisiert werden, wie bei einem Tintenstrahldrucker oder einem Schmelzschicht (FDM) 3D Drucker Die Kamera wird auf ein Gestänge montiert, bestehend aus mindestens zwei Gleitstangen. Entlang dieser Gleitstangen kann die Kamera mittels einer Bewe gungseinheit, dies können z.B. Riemen oder Gewindestangen sein, bewegt wer den. Die mindestens zwei Gleitstangen sind wiederum auf mindestens zwei Gleitstangen senkrecht zu den ersten mindestens zwei Gleitstangen angebracht. Die ersten beiden Gleitstangen samt Bewegungseinheit und Kamera können wie derum mit einer weiteren Bewegungseinheit bewegt werden. So ist eine genaue Positionierung auf einer Fläche möglich. Die Bewegung der zu untersuchenden Person kann bspw. analog zu Untersuch engen in einem MRT Gerät erfolgen. Hierbei wird die zu untersuchende Person auf eine bewegliche Liege fixiert und von oben mittels Kamera aufgezeichnet. Die Liege bewegt sich nun Schritt für Schritt und bringt somit abschnittsweise immer einen anderen Hautbereich in das Bild der Kamera.

Heutige Industriekameras verfügen über sehr hohe räumliche Auflösungen und eine gute zeitliche Auflösung. Die zeitliche Auflösung dieser Kameras kann er höht werden, indem der Bereich, der aufgenommen werden soll, eingeschränkt wird, der eingeschränkte Bereich heißt AOI (engl. : Area Of Interest) . Somit stel len diese Kameras eine Lösung für die Aufnahme großer Flächen der Hautober fläche dar. Es wird abschnittsweise das AOI verschoben und wird dann eine ent sprechende Aufnahme vollzogen.

Ein wichtiger Spezialfall ist die gleichzeitige Aufnahme von zwei Hautbereichen simultan. Medizinisch interessant ist der Vergleich zwischen rechter und linker Körperhälfte bzw. zwischen einem Körperteil auf der linken und dem entspre chenden Körperteil auf der rechten Seite. So kann bspw. die Pulswellenlaufzeit zwischen rechtem und linken Fuß beobachtet werden, wobei der zeitliche Unter schied der pulsierenden Farbveränderungen aufgrund des Herzpulses darin be gründet ist, dass das Herz unterschiedlich weit weg ist von den beiden Füßen aufgrund der nicht zentralen Lage des Herzens im Körper. Werden die beiden Ge sichtshälften untersucht, so kann ein zum normalen verschobener zeitlicher Ab stand der Pulswellen auf beiden Seiten auf eine Verstopfung in einer der beiden Hautarterien, welche in den Kopf führen, hinweisen.

6.2 Au ff indem von Mikro- und Makroangiopathien

Eine Angiopathie wird kenntlich durch das nicht Vorhandensein eines Pulses in einem Bereich des Gewebes.

Dies wird kenntlich gemacht durch ein halbtransparentes Overlay, welches über die Bilder des Bewegtbildes, zeitlich so abgestimmt gelegt wird, dass der Zeit punkt der Bilder des Bewegtbildes zu den Zeitpunkten der ermittelten Pulswellen passen. Dabei ergibt sich die Farbe oder die Durchsichtigkeit des Overlays in den Bereichen der Kacheln durch die aktuell ermittelte Intensität der Farbverände rung. Das Overlay über einer pulsierenden Arterie verfärbt oder ändert seine Transparenz also im Takt des Herzpulses. Damit die Einfärbung des Overlays ein heitlich ermöglicht werden kann, muss die Intensitätsschwankung einer jeden Kachel mit den Intensitätsschwankungen der anderen Kachel abgestimmt wer den. Außerdem müssen Helligkeitsveränderungen, die den Gesamtbereich betref fen, erkannt und herausberechnet werden.

Dies wird wie folgt erreicht: Es wird die durchschnittliche Höhe der lokalen Mi nima und Maxima der Intensitätsschwankungen von jeder Kachel zum aktuell angezeigten Zeitpunkt bestimmt. Aus den Werten der Minima wird ein Mittelwert gebildet, vorteilhafterweise ist dies ein laufender Mittelwert. Für die Maxima wird analog vorgegangen. Anhand des jeweiligen Mittelwerts der aktuellen lokalen Minima und Maxima werden die Intensitätsschwankungen normiert und mit einer Farbeskala oder einer Transparenzskala für das Overlay skaliert. Dabei färbt der skalierte aktuelle Wert einer jeden Kachel das Overlay an der aktuellen Position der Kachel über die Fläche der Kachel ein.

Bis zu diesem Punkt ist nur der Herzpuls örtlich aufgelöst dargestellt.

Das Auffinden von Angiopathien erfolgt über die Analyse der normierten Intensi tätsschwankungen der einzelnen Kacheln. Da diese nicht für sich normiert wur den, sondern für alle Kacheln zusammen sagt die normierte Intensität aus, wie stark die Durchblutung ist. Die Normierung kann vorzugsweise in Prozent zu den laufenden Mittelwerten der Minima und Maxima erfolgen. Somit gibt der Wert der normierten Intensitätsschwankung den Grad der Durchblutung an. Kacheln, die bspw. eine durchschnittliche Durchblutung von weniger als 25% über die gesamte Messung hinweg aufweisen, können im Overlay farblich oder durch eine Transparenz gekennzeichnet werden. Das Gewebe unterhalb dieser Hautbereiche könnte durch eine Angiopathie erkrankt sein und sollte im Rahmen einer genaue ren medizinischen Untersuchung weiter analysiert werden.

6.3 Pulswellengeschwindigkeit Die Pulswellengeschwindigkeit kann aus der Kenntnis der Pulswellenlaufzeit zwi schen zwei Punkten und deren Abstand bestimmt werden. Die Pulswellenlaufzeit wird sichtbar bei einer Zeitlupendarstellung des Pulses, welcher, wie im vorheri gen Abschnitt aufgezeigt wurde, mittels eines Overlays dargestellt wird. Ausge hend von größeren Arterien breitet sich der durchblutete Bereich konzentrisch innerhalb der Austriebsphase des Pulses aus. Die Durchblutung verschwindet auch wieder konzentrisch.

Die Pulswellenlaufzeit wird erkannt, indem die Intensitätsschwankung von der zentralen Kachel und einer anderen einer in dem konzentrischen Ausbreitungsge biet befindlichen Kachel als Graphen dargestellt werden. Diese Graphen sind zu einander zeitlich verschoben. Der zeitliche Versatz ist die Pulswellenlaufzeit. Die Ermittlung der Pulswellenlaufzeit kann automatisiert für die Intensitätsschwan kungen jeder einzelnen Kachel erfolgen. Dazu wird jede Intensitätsschwankung auf lokale Minima und Maxima hin untersucht und werden deren Zeitpunkte ge funden und gespeichert. Wird in einer Kurve bspw. ein Minimum gefunden, so ist die Pulswelle des vorherigen Schlages bereits durchgelaufen und alle vorherigen Maxima gehören zu einem Schlag. Die Werte der vorherigen Maxima werden nun analysiert und anschließend, um eine weitere Messung zu ermöglichen, verwor fen. Es wird das zeitlich früheste Maximum gefunden. Die zugehörige Kachel liegt auf dem Startpunkt der Pulswelle. Der zeitliche Unterschied der Maxima zu jeder anderen Kachel bestimmt die Pulswellenlaufzeit von der Startkachel zur je weiligen Kacheln.

Für die Bestimmung der Pulswellengeschwindigkeit muss der Ort jeder Kachel und somit auch der Abstand zu jeder anderen Kachel in SI-Einheiten bekannt sein. Dies wird erreicht, indem ein Maßstab im Bild erkannt wird, dies kann z.B. der Abstand von markanten Körpermerkmalen, wie z.B. der Augen, sein oder es werden Markierungen in bekannten Abstand auf die Haut aufgebracht.

6.4 Erkennung von Herzrhythmusstörung bzw. Arrhythmie

Arrhythmien sind erkennbar durch fehlende oder zu viele Herzschläge innerhalb der normalen Herzfrequenz. Da der Verlauf des Herzpulses auch innerhalb eines Herzpulses durch die Farbintensitätsschwankung abgebildet wird, kann die durchschnittliche Herzfrequenz ermittelt werden. Da auch die Herzfrequenz von Schlag zu Schlag ermittelt werden kann, kann eine Arrhythmie anhand einer Ver vielfachung der Herzfrequenz (zusätzliche Schläge) oder einer Reduzierung der Frequenz (fehlende Schläge) erkannt werden.

Dieses Merkmal ist nicht flächenhaft und bedarf daher nicht unbedingt einer flä chenhaften Auswertung. Da jedoch aufgrund von optischen Einflüssen auch Feh ler in den Daten entstehen können, ist die vielfache Messung und Untersuchung des Pulses an mehreren Kacheln sinnvoll, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.

6.5 Bildgebung des Vedaufs von Arterien und Venen

Die Darstellung von Arterien erfolgt über die Analyse der Intensitätsschwankun gen. Innerhalb einer Arterie sind die Intensitätsschwankungen gleichbleibend in ihrer maximalen Intensität, solange der Abstand zur Oberfläche und der Durch messer der Arterien gleichbleibend ist. Die normierten und skalierten Intensitäts wellen aller Kacheln werden nun auf die maximale Intensität hin untersucht. Nun werden die Kacheln auf einem Overlay mit der gleichen Farbe einfärbt, welche die gleiche oder nahezu gleiche maximale Intensität aufweisen; es ergibt sich ein Bild der Arterien.

Die Venen können auf die gleiche Art und Weise dargestellt werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Venen nicht mit einer herkömmlichen Kamera sichtbar ge macht werden können. Wie bereits in Kapitel 5 beschrieben ist eine Kamera im Infrarotbereich und mit Infrarotbeleuchtung notwendig, um die Venen darzustel len.

6.6 Veranschaulichung der Pulsierung der Arterien im Verhältnis zu einander

Nachdem die Kacheln den einzelnen Arterien, bzw. Venen zugeordnet wurden, kann ein Overlay so eingefärbt werden, dass nur der Puls in ausgewählten Arte rien angezeigt wird. Die Wahl der Arterie oder Vene erfolgt über die Wahl oder Eingrenzung einer maximalen Intensität. Ein Beispiel hierfür ist die Sichtbarma- chung der beiden Hauptschlagadern, welche in den Kopf führen, und deren Un terschiede im Puls.

6. 7 Gemeinsame Darstellung aller ermittelten Daten in einer Anzeige

Eine Anzeige zur Veranschaulichung der ermittelten Daten und deren Analyse durch den Nutzer bzw. durch einen medizinisch geschulten Fachmann muss fol gende Merkmale aufweisen, dabei ist in Abbildung 2 eine entsprechende mögli che Ausformung dargestellt; die Bezugszeichen in den Klammern beziehen sich auf die Bezugszeichen in der Abbildung:

• Anzeige des gesamten erfassten Körperbereichs (2-1 );

• Auswahl für die Wahl eines Körperbereichs (2-2);

• Bildliche Anzeige des gewählten Körperbereichs (2-3);

• Anzeige des zeitlichen Verlaufs von eindimensionalen Daten (2-4);

• Marker und Symbol zur Wahl der Position für den zeitlichen Verlauf von eindimensionalen Daten (2-5);

• Anzeige des einen oder der mehreren eindimensionalen Daten zum aktuell angezeigten Zeitpunkt (2-6);

• Wahlwerkzeug und Anzeige des zu anzeigenden Zeitpunkts (2-7);

• Einstellung der Abspielgeschwindigkeit (2-8);

• Mindestens ein Zeitstrahl, zur Darstellung von markanten Ereignissen im zeitlichen Verlauf (2-9);

• Markierungen für die Ereignisse auf dem Zeitstrahl, wobei Größe der Mar kierungen die zeitliche Länge abbilden und die farbliche Füllung oder Aus prägung der Füllung auf unterschiedliche Phänomene hindeutet (2-10);

• Überlagerung des gewählten Körperteils mit einer halbdurchsichtigen

Schicht, welche eine Repräsentation der gemessenen Daten für jeden Punkt oder jede Kachel zeigt und sich zeitlich mit der Änderung der ge messenen Daten hinsichtlich ihrer Durchsichtigkeit und/oder farblicher Dar stellung an jedem Punkt oder jeder Kachel je nach dem zeitlichen Verlauf der gemessenen Daten für diesen Punkt oder diese Kachel auf der Haut verändert (2-1 1 ); • Auswahl einer spezifischen Untersuchungsmethode (2-12);

• Anzeige aller und einer ausgewählten Menge an eindimensionalen Daten zum aktuellen Zeitpunkt als Kreisdiagramm (2-13);

• Auswahleinstellung zum Wählen einer Menge von eindimensionalen Daten (2-14);

• Einstellung eines Schnitts durch die Daten (2-15);

• Anzeige des Schnitts durch die Daten als Overlay in der Anzeige des ge wählten Körperbereichs (2-16);

• Anzeige eines oder mehrerer ermittelter Werte für die beiden Seiten als Indikator auf einer Skala; diese Skala kann veränderlich farblich oder mit Wertemarkern bestückt sein. Ferner kann ein optimaler Punkt bzw. Nor malwert bzw. Normalwertbereich bei gesunden Nutzern auf der Skala ein gebracht sein (2-17).

Wird eine Messung durchgeführt, liegen eine zunächst unüberschaubare Vielzahl von Daten vor. Diese Daten sind zunächst von zweidimensionaler Natur und vor teilhaft hochaufgelöst. Eine Anzeige muss zunächst eine Übersicht geben, dies ist in Abbildung 2 Bezugszeichen 2-1 dargestellt. Es wird der gesamte vermesse ne Bereich schematisch dargestellt, hier der gesamte Körper von vorn. Mit einem Wahlwerkzeug (2-2) kann der Bereich, welcher in der Anzeige (2-3) dargestellt werden soll, ausgewählt werden. Dabei können Ort und Größe verändert werden Zudem kann ein Messpunkt ausgewählt werden (2-5), z.B. auf einer„verdächti gen" Stelle, um den Verlauf der Messdaten (2-4) an diesem Punkt darzustellen. Der Wert zum aktuellen Zeitpunkt (2-6) kann durch einen Zeitwähler (2-7) aus gewählt werden. Ferner kann durch bekannte Videowiedergabewerkzeuge (2-8) auch eine Bewegtbildwiedergabe ermöglicht werden, wobei insbesondere eine Zeitlupenfunktion ermöglicht wird. Die Wahl eines festen Zeitpunkts oder der Zeitpunkt der Wiedergabe führt dazu, dass im Anzeigefeld (2-3) das entspre chende Realbild angezeigt wird, dass die Anzeige des aktuellen Werts (2-6) den Wert zum aktuellen Zeitpunkt anzeigt, dass im Kreisdiagramm (2-13) die ausge wählten (siehe im Weiteren) Daten angezeigt werden und dass die zweidimensi onalen Daten zum gewählten Zeitpunkt als Overlay (2-1 1 ) dargestellt werden. Das Overlay (2-1 1 ) zeigt den aktuellen Wert einer jeden Kachel zum aktuell ge wählten Zeitpunkt an, indem die Werte farblich oder als Transparenz kodiert werden und diese Kodierung die Fläche der Kachel füllt. Das Overlay kann auch so eingestellt sein, dass die einzelnen Kacheln markiert werden können, z.B. durch eine Umrandung.

Die Vielzahl an Daten muss reduziert dargestellt werden, damit ein Verständnis erlangt werden kann. Die Einstellung der anzuzeigenden Daten wird über eine Auswahl (2-12) der Untersuchungsmethode und eine Auswahl der anzuzeigen den Daten (2-14) ermöglicht. Die Auswahl führt zu einer Veränderung der Anzei ge von Daten im Kreisdiagramm (2-13). Ein Kreisdiagramm besteht aus konzent rischen Kreisen, auf denen Markierungen angebracht sind, welche je nach Radius einen Wert markieren. Vorteilhafterweise wird das Kreisdiagramm zweigeteilt, um unterschiedliche Werte für beide Körperhälften anzuzeigen. Der Wert eines Datums ergibt sich aus der radialen Position der Markierung auf dem entspre chenden Kreis. Vorteilhafterweise liegt ein Wert, welcher durch einen gesunden Zustand des Körpers ausgezeichnet wird, in der Nähe zur Waagerechten durch den Mittelpunkt. Ein ermittelter Wert, welcher einen nicht gesunden Zustand auszeichnet, führt dazu, dass die Markierung unter oder über die Waagerechte wandert. Bspw. ist ein Herzpuls von 60 Schlägen pro Minute in Ruhe ein Wert, welcher einen gesunden Körper auszeichnet. Ein höherer Wert verschiebt die Markierung nach oben, ein geringerer nach unten. Alle Vitaldaten des Körpers hängen miteinander zusammen. Beim Beispiel des Pulses bedeutet dies, dass zu einem Pulswert von 60 Schlägen pro Minute eine Atemfrequenz von 20-30 mal pro Minute gehört. Wird dies nicht gemessen, so ist die Markierung der Atmung nicht in der Waagerechten. Allerdings hängt der optimale Bereich der Atmung von der Herzfrequenz ab. Ist die Herzfrequenz erhöht, bspw. auf 120 Schläge pro Minute, so ist ein zugehöriger Wert für eine gesunde Atemfrequenz auch entsprechend höher und liegt zwischen 50-70 mal pro Minute. Die Verwendung des Kreisdiagramms ermöglicht die Anzeige verschiedener Daten zueinander und zeigt auch an, ob die Relation der Vitaldaten untereinander einem gesunden Zu stand des Körpers entspricht und dies auf einen Blick. Um Auffälligkeiten im zeitlichen Verlauf auf einen Blick deutlich zu machen ist ein Zeitstrahl (2-9) vorhanden. Dieser zeigt neben der aktuellen zeitlichen Positi on (2-7) Markierungen (2-19) an, welche auf Unregelmäßigkeiten hindeuten. Da bei werden verschiedene Typen an Markierungen auf dem Zeitstrahl und in den anderen Anzeigeelementen ((2-3) und (2-4)) verwendet, um verschiedene Typen von Auffälligkeiten zu markieren. Neben der zeitlichen Markierung von Auffällig keiten ist auch eine Markierung innerhalb der bildlichen Anzeige der zweidimensi onalen Daten (2-3) und der graphischen Daten (2-4) möglich.

Medizinisch interessant ist die Auswertung von Unterschieden zwischen der lin ken und rechten Körperhälfte oder zwischen zwei Körperbereichen. Dazu kann eine Ebene (2-16) durch den virtuell dargestellten Körper (2-1 ) und/oder die bild liche Anzeige der zweidimensionalen Daten (2-3) gelegt werden. Durch Aus wahlwerkzeuge (2-15) können die Position und die Ausrichtung der Ebene (2-16) eingestellt werden. Diese Ebene schneidet die Rohdaten in zwei Hälften und er laubt die Ermittlung von daraus resultierenden Daten in den beiden Hälften ge trennt voneinander, um die Hälften auf Unterschiede zu untersuchen. Eine Ein stellung führt daher auch zu einer Veränderung der Daten, die im Kreisdiagramm (2-13) gegenübergestellt werden und die in der Anzeige (2-6) gegenübergestellt werden. Darüber hinaus kann eine Gegenüberstellung von ausgewählten Daten (mittels (2-14)) auch als Indikator auf einer Skala erfolgen (2-17). Die Position des Indikators gibt an, auf welcher Seite die ermittelten Daten sich zu einem ge sunden Zustand unterscheiden und wie der Grad der Unterscheidung ist. Ein Bei spiel hierfür ist die Pulswellenlaufzeit im Gesicht. Aufgrund der beiden Haupt schlagadern, die in den Kopf führen werden beide Seiten des Kopfes unterschied lich versorgt, dabei ist die Länge der Schlagadern zum Herzen unterschiedlich, es ergibt sich eine unterschiedliche Pulswellenlaufzeit. Es kann der Unterschied in der Pulswellenlaufzeit der rechten zur linken Kopfhälfte dargestellt werden. Dabei ist die Skala bspw. als Farbmarkierung von Rot nach Grün nach Rot ausgeformt, wobei Grün einen guten und Rot einen schlechten Zustand darstellt. Die grüne Markierung ist im Falle der Pulswellenlaufzeit nicht zentral, sondern aufgrund der Unterschiede in der Länge der Hauptschlagadern nach rechts verschoben. Diese Verschiebung symbolisiert die typischen Unterschiede von 3-8 ms der Laufzeiten. Der Indikator zeigt relativ den ermittelten Laufzeitunterschied an. In diesem Falle kann eine Verschiebung des Indikators aus dem grünen Bereich heraus auf eine Verschlusskrankheit in den Hauptschlagadern hindeuten, wobei eine Verschie bung nach rechts auf einen Verschluss in der rechten Hauptschlagader und eine Verschiebung nach links auf einen Verschluss in der linken Hauptschlagader hin deuten kann.

Beschreibung der Abbildungen

Figure 1 zeigt einen beispielhaften Datensatz der Intensitätsveränderungen der Farbe in verschiedenen Kacheln. Bezugszeichen 1 -1 zeigt Gra phen von mehreren Kacheln, welche im Takt des Herzpulses Minima und Maxima aufweisen. Bezugszeichen 1 -2 zeigt einen Graph einer ausgewählten Kachel. Bezugszeichen 1 -3 zeigt Kanten im Graphen, welche auf eine Reflexionswelle, der Pulswelle zurückzuführen ist.

Figur 2 zeigt beispielhafte Darstellung einer graphischen Oberfläche zur Ver anschaulichung von ausgewerteten Daten. Die graphische Oberflä che besteht aus einer Vielzahl von Einstellungen, die die Darstellung verändern. (2-2) wählt den anzuzeigenden Körperbereich in einer Darstellung des gesamten erfassten Körperbereichs (2-1 ) aus. (2-5) wählt eine Position aus, an der zeitliche Verläufe von eindimensiona len Daten extrahiert werden, um diese in einem Verlauf (2-4) und als Wert (2-6) darzustellen. Der Typ des zeitlichen Verlaufs von eindi mensionalen Daten wird festgelegt durch die Wahl einer Untersu chungsmethode (2-12) und durch die Wahl eines Datentyps (2-14) . Die Daten werden auch in einem Kreisdiagramm (2-13) so darge stellt, dass auf einen Blick der körperliche Zustand zum aktuellen Zeitpunkt erkennbar wird. Neben der Wahl der Daten kann auch der anzuzeigende Zeitpunkt (2-7) und/oder eine Bewegtbildwiedergabe (2-8) gesteuert werden. Die Daten zum ausgewählten oder zur aktu ellen Position in der Wiedergabe werden als Overlay (2-1 1 ) über ein Bild zum Zeitpunkt (2-3) gelegt. Erkannte Auffälligkeiten werden als Markierungen (2-10) sowohl im Verlauf der eindimensionalen Daten (2-4), im Overlay (2-1 1 ) als auch auf einem Zeitstrahl (2-9) darge stellt. Neben der eigentlichen Darstellung kann auch ein Werkzeug zur weiteren Analyse eingebaut werden. Medizinisch interessant ist der Vergleich von zwei Körperteilen relativ zueinander, dies wird durch eine Ebene (2-16), welche beliebig gewählt (2-15) werden kann, ermöglicht. Ein Vergleich der Daten der beiden Seiten zuei nander kann auch zusätzlich durch eine Skala mit Indikator (2-17) veranschaulicht werden

Claims

Ansprüche

1 . Vorrichtung zur Messung von veränderlichen Hautkoloritdaten eines leben den Organismus, insbesondere eines Menschen, insbesondere für die medi zinische Diagnostik, für eine therapeutische Begleitung und/oder für kosme tische Zwecke, mit wenigstens einer digitale Bilddaten bereitstellenden Ka mera und einer Rechnereinrichtung zur Auswertung der von der wenigstens einen Kamera bereitgestellten digitalen Bilddaten, wobei die Rechnereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, die digitalen Bilddaten in zeitlichen und/oder räumlichen Verläufen hinsichtlich real auf der Haut auftretender Veränderungen des Hautkolorits ortsaufgelöst zu analysieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rech

nereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, die Intensität eines Farbanteils oder einer Lichtwellenlänge eines Bildes in einer Bildfolge zu analysieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rech

nereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, die Intensität eines Farbanteils oder einer Lichtwellenlänge einer Vielzahl von Bildern in einer Bildfolge zu analysieren und in Vergleich zu setzen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rechnereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, ein Bild in einer Bildfolge in Kacheln zu unterteilen und für jede der Kacheln zu analy sieren.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rechnereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, aus den ermittelten Daten eines zeitlichen und/oder räumlichen Verlaufs von real auf der Haut auftretenden Veränderungen des Hautkolorits den Puls, eine Puls wellenkontur, eine Pulswellenlaufzeit, eine Pulswellengeschwindigkeit, eine Pulswellenvariabilität und/oder Arrhythmien zu ermitteln.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rechnereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, aus den ermittelten Daten eines räumlichen Verlaufs von real auf der Haut auftre- tenden Veränderungen des Hautkolorits Veränderungen eines vorgegebenen Hautbereichs über die Zeit zu bestimmen.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn

zeichnet, dass sie eine Anzeige umfasst und dass die Rechnereinheit einge richtet und ausgebildet ist, ermittelten Daten und durchgeführte Analysen auf der Anzeige graphisch auszugeben.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die wenigstens eine Kamera eine zur Aufnahme von Vi deosequenzen eingerichtete Kamera ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kamera eine zur Aufnahme von Einzelbildern ein gerichtete Kamera ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sie zwei oder mehr, auf unterschiedliche Zielbereiche ausge richtete Kameras aufweist.

1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sie in einem mobilen Gerät integriert eingerichtet ist, z.B. in einem mobilen, eine Kamera aufweisenden Smartgerät, wie Smartphone, Tablet-PC oder dergleichen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sie als stationäre Einheit gebildet ist.

13. Verfahren zur insbesondere mobilen Erfassung von Daten am lebenden Or ganismus, vorzugsweise an einem Menschen, insbesondere für eine Ver wendung in der medizinischen Diagnostik, für eine therapeutische Beglei tung und/oder für kosmetische Anwendungen, dadurch gekennzeichnet, dass Einzelbilder und/oder Bewegtbilder von einem zu untersuchenden Hautbereich aufgenommen und in wenigstens einer Farbe und/oder einem Spektralbereich, vorzugsweise in wenigstens zwei unterschiedlichen Farben und/oder Spektralbereichen im Hinblick auf zeitliche und/oder räumliche In tensitätsveränderungen ortsaufgelöst ausgewertet werden

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu unter suchende Bereich ortsfest auf der Hautoberfläche gewählt wird und dass dieser Bereich in einer Folge von Bildern innerhalb eines jeden Bildes ermit telt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommene Bilder übereinander- gelegt und derart zueinander gedreht und gezerrt werden, dass der zu un tersuchende Hautbereich auf beiden Bildern in Bezug auf Größe und Aus richtung deckungsgleich übereinanderliegt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander ausgerichteten mindestens zwei Bilder in Bezug auf den zu untersuchenden Hautbereich verglichen und hinsichtlich einer Veränderung der Haut in Be zug auf insbesondere Größe und Färbung von Hautstrukturen analysiert werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass Intensitätsveränderungen der wenigstens einen Farbe und/oder des wenigstens einen Spektralbereichs entlang einer Geraden in einem einzigen Bild erfasst und ausgewertet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Intensitätsver änderungen der wenigstens einen Farbe und/oder des wenigstens einen Spektralbereichs entlang einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufender Geraden in einem einzigen Bild erfasst und ausgewertet werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zu untersuchende Hautbereich in dem wenigstens einen Bild in Ka cheln, deren Fläche verglichen mit der Fläche des zu untersuchenden Haut bereichs wenigstens insoweit kleiner ist, dass sich eine Mehrzahl solcher Kacheln, insbesondere wenigstens 20 solcher Kacheln ergibt, aufgeteilt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufteilung in Kacheln mit einem Durchmesser und/oder mit Kantenlängen von weniger als 1 mm erfolgt.

21 . Verfahren nach einem Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Ort und Fläche einer, mehrerer oder aller Kacheln auf der Haut oberfläche bestimmt werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 9 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kachel die zeitliche Veränderung der Intensität der wenigstens einen Farbe und/oder des wenigstens einen Spektralbereichs ermittelt wird und in einem sich ergebenden wellenförmigen Verlauf dargestellt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen des wellenförmigen Verlaufs normiert und skaliert werden anhand der Gesamt heit der Wellen.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen in dem wellenförmigen Verlauf hinsichtlich lokaler Minima und Maxima untersucht werden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Zusammengehörigkeit von Minima und Maxima der unterschiedlichen Wel len im Hinblick auf den Herzpuls ausgewertet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswer tung hinsichtlich des Herzpulses für jeden Herzschlag erfolgt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Auswertung des Herzpulses für jeden Herzschlag eine Pulsva riabilität bestimmt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Unterschied zusammengehörenden Minima bzw. Maxima für jede Kachel im Verhältnis zu den Minima bzw. Maxima einer ausgewähl ten Kachel ermittelt und daraus eine Pulswellenlaufzeit bestimmt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, soweit dieser auf Anspruch 22 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ort und der Pulswellenlaufzeit einer jeden Kachel die Pulswellengeschwindigkeit für diese Kachel bestimmt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wellen zusammen normiert werden, insbesondere auf einen Wert zwischen 0% und 100%, und dass diese Norm als ein Grad der Durchblu tung des Gewebegebiets unter der zugehörigen Kachel interpretiert wird.

31 . Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude zwischen einem lokalen Minimum und einem zeitlich da- rauffolgenden Maximum der Welle einer jeden Kachel für alle Minima bzw. Maxima bestimmt wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass wobei bei einer Markierung der Kacheln in einer graphischen Darstellung der Kacheln über einem Abbild der untersuchten Hautoberfläche anhand eines eingeschränk ten Bereichs für den Wert der Amplitude zwischen Minima und darauffol gendem Maxima der Welle der Kacheln solche Arterien, die sich durch ähn liche Durchmesser und Tiefe unter der Haut auszeichnen, in einer graphi schen Darstellung angezeigt werden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Kachel ermittelte Daten werden als zweidimensionale Da ten aufgefasst werden.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine Darstel lung der zweidimensionalen Daten als farbliche oder teilweise transparente Markierung einer Fläche der jeweiligen Kachel in Abhängigkeit des Wertes eines der jeweiligen Kachel zugewiesenen Datums auf einem Overlay über einer Abbildung des untersuchten Hautbereichs erfolgt.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Typus der angezeigten Daten auf einem Overlay einstellbar ist.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein Overlay zu jedem frei wählbaren Messzeitpunkt auch nach einer Messung anhand von gespeicherten Daten erzeugbar ist.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Overlay Markierungen eingebracht werden, welche auf fest gestellte Anomalien, insbesondere auf mögliche Erkrankungen, hinweisen.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anzeige ermittelte Daten durch die Verwendung eines Kreisdi agramms zueinander in Relation gebracht werden, wobei zum einen zwi schen Gruppen von Kacheln und/oder zwischen Hautbereichen eine getrenn te Anzeige vorliegt und zum anderen eine Anzeige einzelner Daten in Relati on zueinander ermöglicht wird.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine Skala mit Indikator eine Relation von Werten von zwei Gruppen von Kacheln zueinander veranschaulicht, wobei diese Skala Markierungen umfasst, welche einen medizinisch gesunden Zustand kennzeichnen, und einen Indikator umfasst, der den ermittelten Zustand anzeigt.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich Bilder von unterschiedlichen Hautoberflächenabschnitten an gefertigt und vergleichend analysiert werden.

41 . Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder im Bereich des Infrarotspektrums aufgenommen und/oder für wenigstens eine Farbe und/oder wenigstens einen Spektralbereich des Infra rotspektrums analysiert werden.