EP3768157A1 - Device and method for recording and analysing images of the skin - Google Patents

Device and method for recording and analysing images of the skin

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EP3768157A1
EP3768157A1 EP19713735.9A EP19713735A EP3768157A1 EP 3768157 A1 EP3768157 A1 EP 3768157A1 EP 19713735 A EP19713735 A EP 19713735A EP 3768157 A1 EP3768157 A1 EP 3768157A1
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EP
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skin
color
pulse
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image
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Withdrawn
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EP19713735.9A
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Heiko Redtel
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Individual
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    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30076Plethysmography
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    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30088Skin; Dermal

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for the contactless recording and analysis of images of the skin of a living organism, in particular a human.
  • a living organism in particular a human.
  • the device and the method can also be used to use the data obtained in the context of a medical diagnosis and, in particular, early detection of diseases.
  • Skin coloration refers to the color of the skin, which depends, among other things, on the pigmentation, the current blood circulation and the oxygen supply.
  • diseases alter the skin color, as well as the time-constant circulation of blood vessels and tissues of a living organism.
  • the supply by the pulse pressure wave is based on a principle of physical necessity and the respective structure.
  • blood is pumped to the periphery.
  • the arterial branches thus also bring the loaded blood into the upper layers of the skin. This happens with every beat.
  • a moving image is a sequence of individual images and each individual image is a matrix of pixels, wherein a pixel has a plurality of data components or color components.
  • each pixel consists of four so-called subpixels.
  • Each subpixel is a light-sensitive surface covered with a color filter. These color filters typically pass the red, green or blue light. In many image data formats, the intensities of these subpixels are stored directly as red, green or blue values.
  • Today's systems such as Tensiomed's arteriograph, are used to detect blood pressure and pulse wave velocity. This is to determine the vascular stiffness to detect vascular diseases.
  • the augmentation index (Aix) provides information about the vascular tone (Vasolidation) of the small arteries and arterioles. The lower the Aix, the more the small arteries and arteries are dilated.
  • a current boso system simultaneously measures blood pressure on more than one extremity. With the PAVK screening of the bosos ABI system, not only the blood pressure but also the pulse wave velocities are determined, recorded and processed for diagnostics. These two systems currently represent the gold standard in the medical application of noninvasive diagnostics of vascular diseases according to the manufacturer.
  • WO 2014/072461 A1 a method and a device will be described for the image-based determination of vital data, in particular heart pulse and pulse wave.
  • the procedure disclosed therein concentrates on a highly time-resolved analysis of a locally narrow area of the skin surface, above all, does not offer a possibility of a highly spatially resolved analysis of a large area of the skin surface.
  • the pulse rate and the propagation of the pulse wave can already be determined and displayed today by means of Doppler sonography.
  • This is a very localized method of examination in which ultrasound is emitted into the tissue.
  • the ultrasound is reflected among other things on the blood cells.
  • the reflected ultrasound frequency now depends on the speed of the blood cells and changes minimally with the speed of the blood cells. This effect is called Doppler effect.
  • Doppler Sonography is expensive to buy and can only be used by trained medical staff.
  • Another system based on the effect of variable skin coloration due to blood flow is plethysmography.
  • light is irradiated into the tissue, typically on a finger, and the reflected light or light shining through the finger is analyzed.
  • the reflected or the light shining through the finger shows a brightness fluctuation with the heart pulse.
  • This method is very sensitive to extraneous light; therefore, a corresponding arrangement must be housed.
  • the invention aims to provide an improved compared to known systems methodology and an improved device to improve the data in a berckenungslo sen optical measurement of the skin surface of a life to be examined the organism, in particular a human to obtain data about Farbver changes of the skin and from this conclusions to be able to pull.
  • the device according to the invention and the method according to the invention in particular-based on recorded data of the skin color and its change-vital data of living beings, in particular of humans, can be detected.
  • the device presented here and the method in particular also initially the heart pulse, this on the one hand on a spatially resolved the skin surface and time very accurately determine.
  • the invention in particular also the intensity of the color change of the Hautko lorit with.
  • the peculiarity of the invention on the one hand consists in the fact that the data for the cardiovascular system determined from the analysis of the skin color can be recorded spatially resolved.
  • the particularly simple and easily implementable possibility of detecting the amount of different vital data shown simultaneously is particularly important with the invention. In order to highlight the usefulness of these data and the underlying procedures as well as the simultaneous collection of various data, diagnostic procedures made possible by the procedures are described.
  • the differentiation to previous methods for analyzing a moving image with respect to the pulse is in particular that a spatially resolved measurement of the pulse wave (s) is made possible by means of tiles. Furthermore, the principle of this measurement is not limited to the use of light in the visible to the human eye range, but in particular in other color ranges applicable to e.g. in the infrared range.
  • these enhancements across existing technologies allow for a deeper assessment of a human's cardiovascular system based on the data collected.
  • the pulse wave transit time or pulse wave velocity can be determined locally on the body.
  • a difference between a right and a left limb may, for example, show an occlusion of arteries.
  • a difference between the Pulswel len beau between arms and legs can point to already beginning closures, so that timely countermeasures can be taken.
  • data on the course of arteries and veins can be determined, with further analysis also statements on the states of internal organs are possible.
  • the pulse wave which passes through the arterial bloodstream many times faster than the blood itself, causes a change in the brightness of the skin surface. With the human eye as a visual diagnostic procedure, this change is not visible. However, this change can be detected and measured with a camera with a special resolution and a special frame or frame rate per second. The measurement of heart rate as a frequency, is possible at any suitable body site. The more powerful the camera is, the more diagnostic options there are.
  • the pulse can be measured as a simple diagnostic procedure. Depending on the frame rate and its increase, the accuracy of the pulse measurement is improved. With industrial cameras, 1000 frames per second and more are possible. Thus, it can be measured with medical accuracy. But even with a far lower ren frame rate, it is possible to measure a pulse and derived therefrom, for example. to detect peripheral arterial occlusive disease PAD and diabetic foot syndrome (DFS).
  • PAD peripheral arterial occlusive disease
  • DFS diabetic foot syndrome
  • pulse wave velocities are measurable.
  • the so-measured pulse wave velocities are by comparison another diagnostic means.
  • the use of a camera which picks up in the visible light or in the near infrared range is advantageous.
  • the parameters of the spatial resolution and the temporal resolution or the repetition frequency are important for the method and should advantageously correspond to the best possibilities of the state of the art.
  • a minimum image repetition rate of 300 is required. Since in most cases not such a high pulse rate is present, cameras with lower frame rates can be used.
  • the requirements for the local resolution are related to the application. If only individual areas of the skin, e.g. As part of a medical examination, resolutions in the HD range are sufficient, ie 1920 x 1080 pixels. However, if the entire body to be detected, correspondingly higher resolutions are needed.
  • HD resolutions and corresponding optics are used, not only can a large-scale analysis be carried out, but also an analysis of very small areas is possible.
  • the process does not have to be limited to the analysis of a single small job, but it can also cover several such small jobs in one area at the same time. This is for example advantageous in the detection of malignant liver spots or the evaluation of microangiopathies.
  • a zoom setting tracks the person to be observed and therefore picks up the entire person.
  • the second zoom setting is on a ne skin surface and is moved on the basis of the determined movements of the first zoom setting.
  • HD resolutions are needed to determine the vital data, but it is structurally advantageous to use higher resolutions in the case of weather.
  • the invention presented here makes it possible to better detect changes in the skin even of very small areas by using selected cameras and the use of logics to detect color changes.
  • the use of moving images can make further skin changes visible.
  • so-called Feuermale by an altered circulation.
  • the true size sol cher Feuermale due to the differences in the blood flow can be identified ge.
  • the invention presented here can replace the above-mentioned method of Doppler sonography for the near-surface tissue sections and extends the method to a large area of investigation.
  • the apparatus equipment of the invention presented here is much cheaper and the invention can also be used by not trained to a scale staff, as is neces sary for the implementation of Doppler sonography.
  • non-contact diagnostics for example, no disposable materials for hy gienisches working needed and thus disposal of such disposable materials after use superfluous. The sterilization of reusable materials is eliminated. The mobile diagnostic telemetry / spaced measurement gestat tet a barrier-free work. 4. ⁇ Analysis of the human cardiovascular system
  • PAOD peripheral arterial occlusive diseases
  • the described invention analyzes moving images of a skin surface and detects the pulsation of the blood in the tissue.
  • the analysis of the pulsation occurs in comparison to non-diseased parts, these are usually the larger blood vessels. Larger blood vessels also lose less in their visible pulsation due to a possible illness and can therefore be used for the comparison.
  • the pulse can be determined at different locations, in particular simultaneously. Since a high temporal resolution is possible, especially at 300 fps or more, the pulse can be imaged as a wave of change in the intensity of a color at each examined point of the surface to be examined.
  • the wave at a perfused or non-diseased point shows a wave having local minima and maxima in time with the cardiac pulse.
  • the temporal difference between two consecutive maxima or minima gives the RR interval and the reciprocal is the frequency of the heart pulse.
  • the pulse wave variability can also be determined. This can be derived, for example, from the standard deviation to the mean value of the specific frequencies of the cardiac pulse.
  • the frequency of the heart pulse varies due to the activities of the body. At rest, breathing is therefore an essential factor. If the ascertained frequencies of the cardiac pulse are displayed in a graph over time, then again a wave with local minima and maxima results, these now appear in the rhythm of the respiration and an analysis of the local minima and maxima yields the respiratory rate.
  • a temporal offset of the waves with each other can be determined. This temporal offset is the pulse wave transit time between the points, which can also be verified.
  • the distance between the at least two points can also be determined. This can be done approximately by measuring typical proportions on the body, which then serve as a benchmark. These typical pro portions are, for example, the distance between the eyes to each other. For a more precise He generation of a scale marks on the skin with a well-th distance from each other can be attached. If a scale is known and thus also the distance between the at least two points, then the pulse wave velocity can also be determined from the pulse wave transit time. The pulse wave velocity can advantageously be determined for each point of the surface to be examined. This is particularly advantageous because the pulse wave velocity depends essentially on two parameters: For egg nem this is the diameter of the arteries and on the other hand, the rigidity of the arterial walls.
  • typical pulse wave velocities can be taken from a table of age and artery and are comparable to the measured velocity.
  • Typical pulse wave velocities for, for example, the femoral artery lie in young humans at 8-9 m / s.
  • Excessive pulse wave velocities are a well-known indicator of a prevailing vascular stiffness. Local changes in pulse wave velocities, such as side differences, may indicate stenosis.
  • the measurement of pulse wave arrival times, based on each cardiac action, on each individual region of skin area reflect the cardiovascular system, such as the blood pressure individual values on the arms and legs, the blood pressure side difference (eg, type of subclavian stenosis), pulse, pulse pressure, arterial Pulse contour, venous pressure, venous pulse contour and indications of possible cardiac arrhythmias at critical values.
  • POD Peripheral arterial disease
  • DFS Dia betetic foot syndrome
  • the macroangiopathy underlying PAOD can be treated by means of revascularization measures.
  • macroangiopathy of DFS there is no causal therapy option. In Germany, approx.
  • the pulse in the veins is a rarely used factor for assessing the cardiovascular system.
  • the heart aspirates blood from the veins during a pulse through the atria to push it into the arteries in a second phase through the chambers.
  • Arterial insufficiency is caused by constrictions (atherosclerosis) in the arteries and leads to a stiffening of the arterial walls, which in turn leads to an increase in the pulse wave velocity compared to a healthy state.
  • Venous insufficiency is caused by persistent high blood pressure in the veins (normal value 20-30 mmHg, high pressure values up to 60-90 mmHg).
  • Reasons for this may be a venous drainage obstruction or a defect in the ve nösen flaps.
  • the veins are stretched.
  • a first and well-known sign of this is varicose veins.
  • an increased venous pressure leads to the destruction of the venous valves, resulting in a vicious circle.
  • Recognition is via the visible change in the size of the veins and in their change in intensity during a pulse. The more dilated the veins are, the weaker the intensity change compared to the healthy state.
  • the invention achieves the object in the arterial area of an "arteriosclerosis lim ders.”
  • the invention makes constrictions and closures visible in the venous return flow
  • the invention makes the lymphatic flow visible the neural trophic condition, such as neuropathy, diabetic microangiopathy, sweat secretion
  • the invention measures lesions such as e.g. malignant and benign nevi, systemic skin diseases, internal diseases, e.g. Jaundice, or tissue disorders such as cellulitis.
  • the invention can also scent infections, for example. Detect inflammation of the mucous membranes in the mouth, nose, intestine or genital area.
  • Detection is based on two backgrounds.
  • the determined temporal intensity change of the skin color is softened under skin changes in contrast to the surrounding tissue, whereby the skin changes can be detected. Inflammations usually show a stronger change in intensity than in the environment.
  • the algorithms presented here can be applied not only in the temporal dimension, but also in the spatial dimension. In this way, the smallest color changes along a path on the skin can be determined and thus also a surface change of the color on the skin surface can be made visible.
  • a combination of spatial and temporal measurement of the change in the color intensity of the skin color can give indications of sites where increased sweat secretion occurs. These areas may give an indication of inflammation.
  • the Head's zones are areas of the skin that were connected to internal organs during emby- ronal growth and are still connected via the autonomic nervous system in the adult state.
  • a damaged organ emits a pain stimulus, which is not directly felt on the organ, but in the appropriate zone.
  • This stimulus transfer is called the viscerocutaneous reflex.
  • pain on the right side of the body or in the left arm also indicates problems with the heart.
  • These transfers of the pain stimuli to the skin surface have the result that pain-typical see reactions, such as a sweat and / or Temperatur Masse tion.
  • the invention can recognize a change from a normal sweat education education and thus a hint of a problem with an organ lie.
  • a previously performed manually diagnostic method such as the Thermodiagnostik Barral, so the invention can be carried out by means of an automated system, so that even physicians who do not have the necessary thermal sensitivity can use this diagnostic method.
  • An application based on an analysis of moving images to detect a skin lesion is the precise delineation of a fire mouth (Nae vus flammeus). In such a Feuermal the blood circulation is changed to the unchanged tissue.
  • An analysis of the blood supply provides the exact shape and spread of a Feuermals, which is advantageous in planning and execution corre sponding cosmetic operations.
  • ocular diagnostics or iris diagnostics it is assumed that the iris changes its life through material, "informatory" and psychological environmental influences, food, lifestyle, diseases, their therapy, etc., by storing color pigments or locally compacting their fibers.
  • a color intensity change of the iris can be made locally resolved.
  • the temporally resolved intensity changes tion shows the cardiac pulse and its recognizability on the iris. Both information can be analyzed in the context of iris diagnostics.
  • Kneipp therapy can be found at s.g. Hydrotherapies their application. At this time, the body becomes cold water e.g. exposed by treading water. This is to promote arterial perfusion and promote venous return, e.g. To alleviate or prevent varicose veins.
  • solutions are presented both to detect arterial perfusion and to detect venous return. A use before and after a Kneipp therapy can therefore provide information about the effectiveness. In addition, the size of varicose veins and their change can be detected.
  • the invention makes it possible to determine the blood circulation of the tissue from a distance by means of spaced measurement.
  • the automated monitoring and evaluation of the changeable skin color is thus a new process not only for medicine. Rather, it should enable people to recognize diseases such as PAD or DFS at an early stage. Therefore, the invention may be preventive, such as e.g. a thermometer or a blood pressure measuring system, in the house hold by patients or even as a healthy recognized people use to recognize the state of vulnerable skin and tissue areas.
  • the measurement of the pulse at a distance is an application in itself and can be used in a variety of areas.
  • the invention determines the heart rate from heartbeat to heartbeat and can also measure the respiratory rate.
  • Quality feedback of a service such as Recognition of the condition before and after a visit to a recreational facility
  • the invention makes use of a special device and a method for making visible and quantifying the slightest damage or color change within an image, a moving image recording, a time-lapse recording or an image sequence.
  • color is to be understood in particular as being common in the following.
  • Imagewise recordable by a technical apparatus are today electromagnetic waves or colors with wavelengths from the millimeter range (terrahertz radiation) on the infrared range, the range of visible light, the UV range up to the picometer range (X-radiation).
  • the pulsating change in the skin surface can be recognized by the brightness change caused by filling the arteries with blood.
  • the infrared range in particular in the red to near infrared range, between 0.7 and 3 dm wavelength, the light can penetrate particularly deep (1 -3 mm) into the tissue.
  • the infrared light can be used to represent arteries and veins. It is exploited under different absorption behavior of hemoglobin depending on the oxygen saturation.
  • Non-oxygen-saturated hemoglobin has an absorption channel at 760 nm, while oxygen-saturated hemoglobin at 950 nm is particularly light-absorbing. If an acquisition is carried out in these wavelength ranges, the arterial and in comparison of the venous pulse can be summarized and the course of the respective arteries or veins can be represented.
  • a camera with a wide sensitivity in the infrared range can be selected.
  • a camera that also covers the range of 3.5 - 15 Dm can additionally detect the heat radiation and thus also detect the temperature and its distribution on the skin.
  • the invention uses a special device and a method to detect the fürlau fende pulse wave.
  • a special device and a method to detect the effetlau fende pulse wave are moving pictures of the Surface of the skin of a living organism, such as a human ge uses.
  • the pulse can be measured as a simple diagnostic procedure. Depending on the frame rate and its increase, the accuracy of the pulse measurement is improved. With industrial cameras 1000 frames per second and more are possible. Thus, it can be measured with medical accuracy. But even with a much lower frame rate, it is possible to measure a heart rate and determine a peripheral arterial occlusive disease PAD and diabetic foot syndrome (DFS).
  • FDS peripheral arterial occlusive disease PAD and diabetic foot syndrome
  • a corresponding and depending on the application constructed camera ver be used, which measures the pulsating change of the skin surface, which is generated by the pulse wave, starting from the heartbeat.
  • the total surface or parts of the skin surface can be measured.
  • the change in the brightness of individual color components or combinations of color components is determined on the respective measured skin section. If one uses the pulse measurement on different body parts and limbs simultaneously, pulse wave velocities can be measured. In this section, it is shown how a moving picture of an organism eg of a human, the pulse wave can be determined from the heart.
  • the pulse wave For the evaluation of the organism, it is advantageous to determine the pulse wave at one or more fixed points on the body surface. For further analysis, the highest possible temporal resolution is advantageous.
  • the detection of multiple sites on the body surface at the same time represents in particular a novelty and allows far-reaching analyzes, which are listed in Chapter 6.
  • the invention can measure individual areas of the skin of a human color and time Lich resolved and compare. However, it can also measure skin cells in a time-resolved manner based on a change in color and compare them to any other skin cell discoloration in a time-resolved manner on the body.
  • the detection of the pulse wave from a moving picture takes place in the following steps:
  • Well-known algorithms such as those provided, for example, in the OpenCV library, are suitable for the recognition of a human being in a picture today. These algorithms can be set to suit a human in the image, or individual body sites, such as a human body. can recognize the face.
  • the face is first found. Based on the eye position and the total size of the face in the image, the position of the forehead can be found based on fixed proportions.
  • a camera can be used, which must be driven close to the body for this resolution.
  • the image to be captured on the skin can be marked by markings on the skin. These may e.g. in the form of crosses, which can be recognized by known algorithms.
  • the area on the skin can also be tracked. Several points, at least three, are tracked. If the positions of the tracked points in the image change, the section of the skin to be examined has also shifted in the image. Now the image section, which represents the skin section to be examined, must be changed in position, size and shape, so that the relations to the traced points remain the same. This means that if two points located opposite each other on two different sides of the skin surface to be examined are closer to each other in the image, the area along the connecting line of the two points must be compressed to the same extent.
  • a digitally recorded image consists of a multiplicity of pixels or pixels.
  • the section of skin to be examined extends over part of these points.
  • the color in the section of skin to be examined is quantified by the mean of the color. As a rule, the skin section to be examined does not cover an integer multiple of pixels.
  • the mean value of color over a section of the skin A results from all pixels p of an image as follows:
  • A the area of the skin portion A
  • intermediate values reflect the area fraction of the pixel in A.
  • the data important for the analysis are obtained directly from the color information.
  • the brightness of the skin section to be examined can be determined and normalized to the image detail.
  • a more meaningful information is obtained when not only a total brightness is determined, but is distinguished by individual colors.
  • the color content once found in a human being can usually be used by other people as well.
  • the aim of the analysis of the change in color in the observed section of the skin is to represent the slight variations in color with the heart pulse in relation to the color, so that influences due to movement of the person to be examined or "bad" light are calculated out.
  • higher frequencies are removed by digital filters. These may e.g. Be lowpass filter or running average.
  • the filters must be adjusted depending on the frame rate of the camera in order to weaken higher frequencies in the signal. Too weak attenuation prevents the attenuation of the oscillations due to the power network and too much attenuation attenuates the signal to much and less detail, e.g. the reflection wave, are recognizable. In particular, a weakening of the frequencies greater than 10 Hz is advantageous. This results in a noise-free signal.
  • the (output) signal is filtered a second time by means of low-pass filter.
  • a suitable filter for this purpose is eg a Kolmogorov-Zurbenko filter. This filter is worth several times the running average.
  • the setting is again based on the frame rate of the camera, so that now even smaller frequencies are attenuated
  • the filtered signal should have no vibrations with the heart rate.
  • a weakening from lower frequencies causes sudden changes over a long period of time to have an effect, and attenuation from higher frequencies will also filter possible changes due to cardiac pulses become.
  • a weakening of the frequencies greater than 0.5 Hz before geous. The result is the signal background.
  • the adjusted signal can be examined for local minima and maxima.
  • the data at the time and the data on the intensity of the minima, or maxima are known from such a signal.
  • the time interval between two successive minima or maxima is just the time taken by a heart pulse and is referred to as the RR interval.
  • the RR interval can also be specified as a heart pulse, which is 60s / RR, where RR is the RR interval in seconds.
  • the intensity of the adjusted signal gives two pieces of information. On the one hand, it shows how well the affected area of skin is perfused, so a non-variable signal indicates whether there is angiopathy. If a variable signal is recognizable, on the other hand the intensity can be examined from pulse to pulse.
  • the course of intensity of local minima and maxima follow respiration. Upon inhalation, the blood pressure and thus the filling of the arteries increase, the intensity of the signal decreases and the intensities of the minima and maxima are at a smaller distance from one another. When exhaling, the effect is reversed. From the sequence of the distances of the intensities of successive minima and maxima, a wave-shaped signal can in turn be derived. The local minima and maxima of this signal give the times of inhalation and exhalation.
  • the frequency of the respiration can also be determined in another way from the purified signal.
  • the heart rate increases and when exhaled it falls again.
  • the determination of the heart rate can be made from beat to beat, thus the course of the heart rate can also be displayed in time. This in turn results in a wave-shaped signal and the time intervals of the local minima to the local maxima give the times of inhalation and exhalation.
  • the aim of an analysis of a single image is to determine the smallest color deviations from one skin position to another. Examples of color deviations are liver spots and other skin changes, see chapter 4.2. People has a variety of liver spots, but most liver spots are not visible to the human eye. The analysis of an image allows to visualize these non-recognizable liver spots. A further evaluation determines the sizes and the spatial relation of the spots.
  • the algorithm for detecting these lesions is similar to the previous algorithm for analyzing moving pictures.
  • a point on the skin surface is tracked from image to image.
  • Corresponding pixels are used at a point on the skin.
  • the points along a straight line are used. These also show a color change, but this time not along a time axis, but along a spatial axis.
  • the obtained intensities along the line are processed as well as in the previous algorithm for analyzing moving pictures.
  • An improvement in the color information can be achieved by using not just a single image, but several in a short time sequence recorded images, eg a section of a video recording.
  • the movement of the imaged body region is determined, as in the algorithm for analyzing motion pictures, and the images are correspondingly moved against each other and superimposed. From the superimposed images, a mean value of the color for each point is generated at the points to be examined. This reduces the noise of the color and increases the resolution of the intensity change.
  • the change in intensity is not only determined along a straight line, but along a large number of parallel straight lines so that the entire surface of a skin surface to be examined is covered.
  • the ascertained intensity changes can now in turn be made in a two-dimensional view, e.g. as a heatmap, over an image of the skin section to be examined. It is the individual skin changes and clearly distinguishable from the ground surface to recognize.
  • the data for creating the heatmap can be applied to known algorithms for blob detection. These algorithms can be designed so that the area of the skin changes, their center point, their average brightness and their shape descriptors, such as circularity, can be determined.
  • the areal and positional data are determined in units of pixels or pixels $ ⁇ 2 $ and can be converted to SI units via a scale.
  • typical distances such as the distance of the eyes to each other, determined and used as a scale under Ver use of typical lengths, or advantageously Mar markings are applied at a known distance on the skin surface and used their distance as a yardstick.
  • the analysis of a single image receives a medical statement when multiple images of the same skin site are compared.
  • By comparing the potential growth of a liver spot can be detected to remove the sen, before possibly developing a skin cancer.
  • an image of a body site on which "suspicious" liver spots are present is recorded at regular intervals, and the image is analyzed for changes in brightness or color.
  • the interval between two images can be between a few days, weekly, and weeks vary to half a year.
  • the procedures listed in the previous section determine the size and position of the visible and invisible liver spots to the human eye.
  • the aim of the analysis of two temporally successive images is to detect changes in size of the liver spots.
  • the particular positions and sizes of the (medically consistent) liver spots in the image are identical, and any observed size difference is an indication of an endangered liver spot.
  • the second picture shows an area of the skin surface rotated to the first image.
  • the second image shows a larger or smaller area of the skin surface than the first image.
  • the second image shows an area tilted spatially to the first image.
  • the second picture shows new liver spots compared to the first picture.
  • the second picture shows in comparison to the first picture changed size of liver spots.
  • the sizes of the individual lesions in both images will be determined. Since the two images are aligned with each other, the size differences of individual skin lesions can be recognized, or even new skin changes can be detected. The changes can subsequently be applied via a recording of the skin area to be examined as a semi-overlay overlay and thus a simple assignment of hazardous skin changes is possible.
  • the invention can measure individual areas of the skin of a human color and time Lich resolved and compare. However, it can also measure skin cells in a time-resolved manner based on a change in color and compare them to any other skin cell discoloration in a time-resolved manner on the body.
  • the invention measures the pulse wave arrival time at each body site of the skin surface, for example of a human. From the multitude of possible data For the first time, significant conclusions for medical diagnostics can be measured without contact. Incoming pulse waves in an overall image of a human, reflect the circulation on each point of the human body, temporally and spatially resolved, again.
  • tissue and vessel image that, depending on the penetration depth of the light, provides information about the measuring point and the measuring depth. Depending on the available computing power, this information can be displayed in a 2- or 3-dimensional image of the vessels and tissue.
  • the areas that are tracked and used for analysis are also called chalices.
  • such tiles are distributed over the skin in the image, so that the entire area is completely covered. Therefore, for the shape of the tiles are the area-wide forms triangle, square and six corners.
  • the tiles may also overlap each other and have other shapes.
  • the data found are 2- or 3-dimensional shape and difficult for the user to classify. Therefore, the following algorithms are required for the presentation or classification and their presentation of the vital data found: • Illustration of the pulsation of the arteries in relation to each other.
  • a display displaying one-dimensional time-varying data, e.g. the heart rate, the respiratory rate, the pulse wave velocity, the temporal offset of the pulsation between two or more points, on a view and provides a classification.
  • one-dimensional time-varying data e.g. the heart rate, the respiratory rate, the pulse wave velocity, the temporal offset of the pulsation between two or more points
  • Hautoberflä surface or is examined a complete page of a person to be examined. If several cameras are used simultaneously, the entire surface of the body can also be examined. The measurement can evaluate and display the data live or virtually live. However, if a large area of the skin surface is examined, recording and later analysis are advantageous.
  • the entire surface can be detected at once. This requires a camera with a much higher resolution with the same spatial resolution as in the second class.
  • the skin surface can be examined section by section. If the area is examined section by section, each section has a different temporal assignment, but in comparison a higher spatial and temporal resolution can be made possible, whereby the costs for the system are lower.
  • the advantage of recording the entire surface with only one setting is the easier handling of the recording and the use of only one camera, without further equipment.
  • each section is advantageously recorded and then analyzed.
  • the section examination can be performed in different complexity as follows.
  • the camera can be moved manually to capture the desired sections. Stands are set up and aligned for each section. Then, the camera is manually moved from tripod to tripod, recording a motion picture sequence.
  • the plurality of tripods can, for example, be realized by a vertical board with recesses for each section to be examined for the camera.
  • the mechanical movement is advantageous. This can be realized, for example, as in an inkjet printer or a melt layer (FDM) 3D printer
  • the camera is mounted on a linkage consisting of at least two sliding rods. Along this sliding rods, the camera can be by means of a BEWE handling unit, this may be, for example, belts or threaded rods, who moved the.
  • the at least two slide rods are in turn mounted on at least two slide rods perpendicular to the first at least two slide rods.
  • the first two slide bars together with the movement unit and camera can be moved in turn with another movement unit. This allows precise positioning on a surface.
  • the movement of the person to be examined can, for example, be carried out analogously to examination in an MRI apparatus.
  • the person to be examined is fixed on a movable couch and recorded from above by means of a camera.
  • the lounger now moves step by step and thus brings in sections always another skin area in the image of the camera.
  • AOI Absolute Of Interest
  • An angiopathy is indicated by the absence of a pulse in a region of the tissue.
  • a semi-transparent overlay which is placed over the images of the moving image, timed so that the time point of the images of the moving image at the times of the determined pulse waves fit.
  • the color or the transparency of the overlay in the areas of the tiles results from the currently determined intensity of the color change.
  • the overlay over a pulsating artery discolors or changes its transparency so in time with the heart pulse. So that the coloring of the overlay can be made uniform, the intensity variation of each tile must be matched with the intensity variations of the other tile who the. In addition, changes in brightness that affect the entire area must be detected and calculated out.
  • the average height of the local minima and maxima of the intensity fluctuations of each tile at the currently displayed time are determined. From the values of the minima an average is formed, advantageously this is a running average. For the maxima, the procedure is analogous. Based on the respective average of the current local minima and maxima, the intensity fluctuations are normalized and scaled with a color scale or a transparency scale for the overlay. The scaled current value of each tile colors the overlay at the tile's current position over the face of the tile.
  • Angiopathy is detected by analyzing the normalized intensity fluctuations of the individual tiles. Since these were not normalized for themselves, but for all tiles together the normalized intensity indicates how strong the blood circulation is. The normalization may preferably take place as a percentage of the running average values of the minima and maxima. Thus, the value of normalized intensity variation indicates the degree of perfusion. Tiles that have, for example, an average blood flow of less than 25% over the entire measurement can be marked in the overlay in color or by a transparency. The tissue below these areas of the skin may be suffering from angiopathy and should be further analyzed as part of a more detailed medical examination.
  • Pulse wave speed The pulse wave velocity can be determined from the knowledge of the pulse wave transit time between two points and their distance.
  • the pulse wave transit time becomes visible in the case of a slow-motion representation of the pulse, which is displayed by means of an overlay, as shown in the preceding section.
  • the perfused area spreads concentrically within the ejection phase of the pulse. The circulation disappears again concentrically.
  • the pulse wave transit time is detected by plotting the intensity variation from the central tile and another of a tile in the concentric propagation area as a graph. These graphs are temporally shifted from each other.
  • the time offset is the pulse wave transit time.
  • the determination of the pulse wave transit time can be automated for the intensity fluctuations of each individual tile. For this purpose, each intensity fluctuation is examined for local minima and maxima and their times are found and stored. If, for example, a minimum is found in a curve, then the pulse wave of the previous beat has already passed through and all previous maxima belong to one beat. The values of the previous maxima are now analyzed and then rejected to allow further measurement. The earliest maximum is found.
  • the associated tile is at the starting point of the pulse wave.
  • the temporal difference of the maxima to each other tile determines the pulse wave transit time from the start tile to the respective tiles.
  • the location of each tile, and therefore the distance to any other tile must be known in SI units. This is achieved by recognizing a scale in the image, this can e.g. the distance from prominent body features, e.g. the eyes, his or it marks are applied to the skin at a known distance.
  • Arrhythmias are detectable by missing or too many heartbeats within normal heart rate. Since the course of the heart pulse also within a Heart pulse is represented by the color intensity fluctuation, the average heart rate can be determined. Since the heart rate can also be determined from beat to beat, an arrhythmia can be detected by multiplying the heart rate (additional beats) or reducing the frequency (missing beats).
  • This feature is not planar and therefore does not necessarily require a surface evaluation. However, due to optical influences also errors in the data can occur, the multiple measurement and examination of the pulse on several tiles is useful to avoid misinterpretation.
  • the veins can be displayed in the same way. It should be noted that the veins can not be made visible with a conventional camera. As already described in Chapter 5, a camera in the infrared range and with infrared illumination is necessary to depict the veins.
  • an overlay can be colored so that only the pulse is displayed in selected artefacts.
  • the choice of artery or vein is made by choosing or limiting a maximum intensity. An example of this is the visual Chung of the two main arteries, which lead into the head, and their differences in the pulse.
  • FIG. 2 A display to illustrate the data obtained and their analysis by the user or by a trained medical professional must fol folloWing features, in Figure 2 a corresponding mögli surface shape is shown; the reference numbers in the parentheses refer to the reference numerals in the figure:
  • Markings for the events on the timeline the size of the markings representing the time length and the color filling or stamping of the filling indicating different phenomena (2-10);
  • a measurement point can be selected (2-5), eg on a "suspect" point, to show the course of the measured data (2-4) at this point
  • known video playback tools (2-8) can also provide motion picture playback, in particular a slow-motion function, allowing the selection of a fixed time or the timing of the playback in that the corresponding real image is displayed in the display field (2-3), that the display of the current value (2-6) indicates the value at the current time, that in the pie chart (2-13) those selected (see below ) Data is displayed and that the two-dimensional data is displayed as an overlay (2-1 1) at the selected time.
  • the overlay (2-1 1) displays the current value of each tile at the currently selected time by encoding the values in color or transparency, and this encoding fills the area of the tile.
  • the overlay can also be set so that the individual tiles can be marked, eg by a border.
  • the amount of data must be reduced in order to gain an understanding.
  • the setting of the data to be displayed is made possible by selecting (2-12) the examination method and selecting the data (2-14) to be displayed.
  • the selection changes the display of data in the pie chart (2-13).
  • a pie chart consists of concentrated circles on which markings are applied, which mark a value depending on the radius.
  • the pie chart is divided into two to indicate different values for both body halves.
  • the value of a date results from the radial position of the mark on the corre sponding circle.
  • a value which is distinguished by a healthy condition of the body is close to the horizontal through the center.
  • a determined value which indicates a non-healthy condition, causes the marking to go below or above the horizontal. For example.
  • a heartbeat of 60 beats per minute at rest a value that distinguishes a healthy body. A higher value shifts the marker up, a lower one moves it down. All vital data of the body are related to each other. In the example of the pulse this means that a pulse rate of 60 beats per minute has a respiratory rate of 20-30 times per minute. If this is not measured, then the mark on the breathing is not horizontal. However, the optimal range of respiration depends on the heart rate. If the heart rate is increased, for example, to 120 beats per minute, then a corresponding value for a healthy respiratory rate is correspondingly higher and is between 50-70 times per minute.
  • a timeline (2-9) is available. It shows (2-7) marks (2-19) next to the current time position, which indicate irregularities.
  • markers on the timeline and in the other display elements ((2-3) and (2-4)) used to mark different types of abnormalities.
  • a marking within the pictorial display of the two-dimensional data (2-3) and the graphic data (2-4) is also possible.
  • a plane (2-16) through the virtual body (2-1) and / or the image Liche display of the two-dimensional data (2-3) are placed.
  • Selection tools (2-15) allow you to adjust the position and orientation of the plane (2-16).
  • This plane cuts the raw data in half and allows the determination of resulting data in the two halves separately to examine the halves for differences. An adjustment therefore also leads to a change in the data which is compared in the pie chart (2-13) and which are compared in the display (2-6).
  • a comparison of selected data (using (2-14)) can also be used as an indicator on a scale (2-17).
  • the position of the indicator indicates on which side the data obtained differs to a healthy state and what the degree of differentiation is.
  • An example of this is the pulse wave transit time in the face. Due to the two main veins, which lead into the head, both sides of the head are supplied differently Lich, the length of the arteries is different to the heart, it results in a different pulse transit time. The difference in the pulse wave transit time from the right to the left half of the head can be shown.
  • the scale is formed, for example, as a color marking from red to green to red, with green representing a good and red a bad condition. The green mark is not central in the case of the pulse wave transit time, but shifted to the right due to differences in the length of the main arteries.
  • the indicator relatively indicates the determined transit time difference.
  • a shift of the indicator from the green area may indicate occlusive disease in the major arteries, with a shift to the right to a closure in the right aorta and a shift to the left to a closure in the left main artery.
  • Figure 1 shows an example record of the intensity changes of the color in different tiles.
  • Reference numeral 1 -1 shows Gra phen of several tiles, which have minima and maxima in time with the heart pulse.
  • Reference numeral 1 -2 shows a graph of a selected tile.
  • Reference numeral 1-3 shows edges in the graph due to a reflection wave due to the pulse wave.
  • FIG. 2 shows an exemplary representation of a graphical user interface for the analysis of evaluated data.
  • the graphical interface consists of a variety of settings that change the appearance.
  • (2-2) selects the body region to be displayed in a representation of the entire detected body region (2-1).
  • (2-5) selects a position at which time histories of one-dimensional data are extracted to represent them in a history (2-4) and as a value (2-6).
  • the type of time history of one-dimensional data is determined by the choice of a method of analysis (2-12) and by the choice of a data type (2-14).
  • the data is also presented in a pie chart (2-13) in such a way that at a glance the physical condition becomes recognizable at the current time.
  • the time to be displayed (2-7) and / or moving picture display (2-8) can also be controlled.
  • the data on the selected or current position in the playback will be overlayed (2-1 1) Image placed at time (2-3).
  • Detected abnormalities are shown as marks (2-10) both in the course of the one-dimensional data (2-4), in the overlay (2-1 1), and on a timeline (2-9).
  • a tool for further analysis can also be installed. Medically interesting is the comparison of two body parts relative to each other, this is made possible by a plane (2-16), which can be arbitrarily chosen (2-15).
  • a comparison of the data of the two sides to each other can also be illustrated by a scale with indicator (2-17)

Abstract

The invention relates to a device and a method for the contact-free analysis of changes to skin colour in living organisms, in particular in humans. Images of a skin region to be examined are recorded by means of one or more cameras and are then analysed, in digital form, by a computer unit. In particular, one or more colours or one or more spectral ranges can be identified in a temporal sequence of occurring intensity changes, and on this basis inferences can be made regarding vital functions, in particular heart rate, pulse wave and the temporal and spatial profile thereof. Data can be derived on this basis which can be used to determine the state of health of the examined individual.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und Analyse von Bildern der Haut  Apparatus and method for taking and analyzing images of the skin
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. The present invention relates to an apparatus and method for the contactless recording and analysis of images of the skin of a living organism, in particular a human. By means of stationary or mobile remote measurement, measurement using a camera or an analysis of stationary images obtained elsewhere or moving images of a living organism, such as, for example, a human, changes in the skin color can be detected. In turn, conclusions can be drawn from these changes, e.g. on the physical achievements of the organism. In particular, the device and the method can also be used to use the data obtained in the context of a medical diagnosis and, in particular, early detection of diseases.
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. Today's camera technology is so advanced that it is far superior to the human ability in terms of spatial, color and temporal resolution, as well as in the color field. When these advanced properties are targeted and used in combination with modern analysis methods, the world can be recognized and presented in a way that has never before been possible. Especially in the medical environment, a comprehensive analysis of still images, but especially of moving images can be helpful and at the same time gentle for the patient.
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. The advantage of non-contact image acquisition and its evaluation, as well as a basis for later to be performed diagnostic of He diseases consists in the simplicity and at the same time a possible mobility ei ner corresponding device.
1 . Theoretische Hintergründe 1 . Theoretical backgrounds
Als Hautkolorit bezeichnet man die Färbung der Haut, die unter anderem von der Pigmentierung, der aktuellen Durchblutung und der Sauerstoffversorgung ab hängt. Skin coloration refers to the color of the skin, which depends, among other things, on the pigmentation, the current blood circulation and the oxygen supply.
Unter anderem verändern Erkrankungen das Hautkolorit, wie auch die zeitlich beständige Durchblutung der Gefäße und Gewebe eines lebenden Organismus.Among other things, diseases alter the skin color, as well as the time-constant circulation of blood vessels and tissues of a living organism.
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. In time with a heartbeat, e.g. in humans supplied by the Pulsdruckwel len vessels, tissues and organs. The pulsating circulation of vessels and tissue also produces a temporal color change in the skin color in time with the respective pulse.
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. In a living organism, as in humans, the supply by the pulse pressure wave is based on a principle of physical necessity and the respective structure. Starting from the heart, blood is pumped to the periphery. The arterial branches thus also bring the loaded blood into the upper layers of the skin. This happens with every beat.
2. Stand der Technik 2. State of the art
2. 7 Stand der Bewegtbildanalysetechniken 2. 7 State of Motion Picture Analysis Techniques
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. Existing software solutions for the device and method for image analysis of skin photographs are based on the analysis of color changes by means of spectral analysis or use the concept of so-called video magnification, where smallest movements are displayed enlarged. An example of such an implementation is the software Vital sign camera from 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. All previous systems only determine the pulse rate as an average over the total area of the skin. The determination of the frequency of the respiration is also carried out, however independent of the pulse by the movement of the breast with the respiration.
2.2 Stand der Kameratechniken 2.2 State of the Camera Techniques
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. Today's cameras record moving pictures. In this case, a moving image is a sequence of individual images and each individual image is a matrix of pixels, wherein a pixel has a plurality of data components or color components.
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. In today's cameras intended for the consumer, each pixel consists of four so-called subpixels. Each subpixel is a light-sensitive surface covered with a color filter. These color filters typically pass the red, green or blue light. In many image data formats, the intensities of these subpixels are stored directly as red, green or blue values.
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. However, there are not only cameras for the visible to the human Be rich. Technically, a significantly larger area of the electromagnetic spectrum can be imaged. This range extends from terahertz radiation to X-rays.
2.3 Stand der Analysetechniken von Gefäßerkrankungen 2.3 State of the analysis techniques of vascular diseases
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. Today's systems, such as Tensiomed's arteriograph, are used to detect blood pressure and pulse wave velocity. This is to determine the vascular stiffness to detect vascular diseases. The augmentation index (Aix) provides information about the vascular tone (Vasolidation) of the small arteries and arterioles. The lower the Aix, the more the small arteries and arteries are dilated. A current boso system simultaneously measures blood pressure on more than one extremity. With the PAVK screening of the bosos ABI system, not only the blood pressure but also the pulse wave velocities are determined, recorded and processed for diagnostics. These two systems currently represent the gold standard in the medical application of noninvasive diagnostics of vascular diseases according to the manufacturer.
2.4 Stand der Analysetechniken von Hautveränderungen 2.4 State of the analysis techniques of skin lesions
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. Today's applications of Klara (formerly Goderma) allow the analysis of skin lesions. These systems can only detect the size of individual nevi or other skin lesions and compare them to later images.
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. In WO 2014/072461 A1, a method and a device will be described for the image-based determination of vital data, in particular heart pulse and pulse wave. The procedure disclosed therein concentrates on a highly time-resolved analysis of a locally narrow area of the skin surface, above all, does not offer a possibility of a highly spatially resolved analysis of a large area of the skin surface.
2.5 Erweiterung von beschriebenen Verfahren 2.5 Extension of described procedures
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. The pulse rate and the propagation of the pulse wave can already be determined and displayed today by means of Doppler sonography. This is a very localized method of examination in which ultrasound is emitted into the tissue. The ultrasound is reflected among other things on the blood cells. As the blood cells move with the heart pulse, they are sometimes faster and sometimes slower. The reflected ultrasound frequency now depends on the speed of the blood cells and changes minimally with the speed of the blood cells. This effect is called Doppler effect. By analyzing the reflected sound frequency, the speed of the blood cells can be determined and then graphically displayed. The Doppler Sonography is expensive to buy and can only be used by trained medical staff.
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. Another system based on the effect of variable skin coloration due to blood flow is plethysmography. Here, light is irradiated into the tissue, typically on a finger, and the reflected light or light shining through the finger is analyzed. The reflected or the light shining through the finger shows a brightness fluctuation with the heart pulse. This method is very sensitive to extraneous light; therefore, a corresponding arrangement must be housed.
3. Erfindung 3rd invention
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. The invention aims to provide an improved compared to known systems methodology and an improved device to improve the data in a berührungslo sen optical measurement of the skin surface of a life to be examined the organism, in particular a human to obtain data about Farbver changes of the skin and from this conclusions to be able to pull.
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. In particular, it is an object of this invention to provide an apparatus and method that can obtain basic data on the cardiovascular system from still images or, preferably, from moving images.
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. This object is achieved by a device having the features of claim 1. An. Advantageous developments are given in claims 2 to 12. A task solving method is designated in claim 13. Before some refinements of this method are shown in the claims 14 to 41.
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. With the device according to the invention and the method according to the invention, in particular-based on recorded data of the skin color and its change-vital data of living beings, in particular of humans, can be detected. Thus, the device presented here and the method, in particular also initially the heart pulse, this on the one hand on a spatially resolved the skin surface and time very accurately determine. On the other hand taken into account the invention in particular also the intensity of the color change of the Hautko lorit with.
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. The peculiarity of the invention on the one hand consists in the fact that the data for the cardiovascular system determined from the analysis of the skin color can be recorded spatially resolved. On the other hand, the particularly simple and easily implementable possibility of detecting the amount of different vital data shown simultaneously is particularly important with the invention. In order to highlight the usefulness of these data and the underlying procedures as well as the simultaneous collection of various data, diagnostic procedures made possible by the procedures are described.
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. These extended possibilities of measuring a living organism, in particular a human being, make it possible on the basis of the measured values to carry out extensive medically relevant analyzes, which are listed in Chapter 4 and whose implementation is presented in Chapter 6.
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. The differentiation to previous methods for analyzing a moving image with respect to the pulse is in particular that a spatially resolved measurement of the pulse wave (s) is made possible by means of tiles. Furthermore, the principle of this measurement is not limited to the use of light in the visible to the human eye range, but in particular in other color ranges applicable to e.g. in the infrared range.
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. In particular, these enhancements across existing technologies allow for a deeper assessment of a human's cardiovascular system based on the data collected. For example, the pulse wave transit time or pulse wave velocity can be determined locally on the body. A difference between a right and a left limb may, for example, show an occlusion of arteries. A difference between the Pulswel lengeschwindigkeit between arms and legs can point to already beginning closures, so that timely countermeasures can be taken. In addition to these data, data on the course of arteries and veins can be determined, with further analysis also statements on the states of internal organs are possible.
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. The pulse wave, which passes through the arterial bloodstream many times faster than the blood itself, causes a change in the brightness of the skin surface. With the human eye as a visual diagnostic procedure, this change is not visible. However, this change can be detected and measured with a camera with a special resolution and a special frame or frame rate per second. The measurement of heart rate as a frequency, is possible at any suitable body site. The more powerful the camera is, the more diagnostic options there are.
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. The pulse can be measured as a simple diagnostic procedure. Depending on the frame rate and its increase, the accuracy of the pulse measurement is improved. With industrial cameras, 1000 frames per second and more are possible. Thus, it can be measured with medical accuracy. But even with a far lower ren frame rate, it is possible to measure a pulse and derived therefrom, for example. to detect peripheral arterial occlusive disease PAD and diabetic foot syndrome (DFS).
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. If one uses the pulse measurement at different body parts and Extremi activities simultaneously, pulse wave velocities are measurable. The so-measured pulse wave velocities are by comparison another diagnostic means.
Aus der Pulsdruckkurve, bzw. der Pulswellenanalyse, sowie aus der Pulswellen variabilität sind Erkrankungen und Belastungszustände ermittelbar. From the pulse pressure curve, or the pulse wave analysis, and from the pulse wave variability diseases and stress states can be determined.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Verwendung einer Kamera, welche im sichtbaren Licht oder im nahen infrarot Bereich aufnimmt, vorteilhaft. For the method according to the invention, the use of a camera which picks up in the visible light or in the near infrared range is advantageous.
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. In addition to the color recording capabilities of a camera, today's cameras, which are intended for the consumer, partially feature internal color enhancement algorithms. Although these produce a picture that is more beautiful for the observer, however, these color improvements are detrimental to the inventive method. Therefore, so-called. Industrial cameras or cameras for professional video recording for use in the inventive method are advantageous.
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. In addition to the color resolution or exact color reproduction, the parameters of the spatial resolution and the temporal resolution or the repetition frequency are important for the method and should advantageously correspond to the best possibilities of the state of the art.
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. For detection of the cardiac pulse over the expected maximum range, ie in particular of 25-300 beats per minute and at a required resolution of 5 in the range around 300 beats per minute, a minimum image repetition rate of 300 is required. Since in most cases not such a high pulse rate is present, cameras with lower frame rates can be used.
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. The requirements for the local resolution are related to the application. If only individual areas of the skin, e.g. As part of a medical examination, resolutions in the HD range are sufficient, ie 1920 x 1080 pixels. However, if the entire body to be detected, correspondingly higher resolutions are needed.
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. If HD resolutions and corresponding optics are used, not only can a large-scale analysis be carried out, but also an analysis of very small areas is possible. The process does not have to be limited to the analysis of a single small job, but it can also cover several such small jobs in one area at the same time. This is for example advantageous in the detection of malignant liver spots or the evaluation of microangiopathies.
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. For surveillance tasks, eg in public places, a combination of two cameras or a camera with different zoom settings must be used. A zoom setting tracks the person to be observed and therefore picks up the entire person. The second zoom setting is on a ne skin surface and is moved on the basis of the determined movements of the first zoom setting. Here, too, only HD resolutions are needed to determine the vital data, but it is structurally advantageous to use higher resolutions in the case of weather.
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. The invention presented here makes it possible to better detect changes in the skin even of very small areas by using selected cameras and the use of logics to detect color changes. In addition, the use of moving images can make further skin changes visible. Thus, e.g. so-called Feuermale by an altered circulation. With the invention, the true size sol cher Feuermale due to the differences in the blood flow can be identified ge.
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. In particular, the invention presented here can replace the above-mentioned method of Doppler sonography for the near-surface tissue sections and extends the method to a large area of investigation. In this case, the apparatus equipment of the invention presented here is much cheaper and the invention can also be used by not trained to a scale staff, as is neces sary for the implementation of Doppler sonography.
Da die hier vorgestellte Erfindung großflächig arbeitet können Helligkeitsschwan kungen erkannt werden, wodurch diese nicht zu Fehlmessungen führen. Since the invention presented here operates over a large area, brightness fluctuations can be detected so that they do not lead to incorrect measurements.
4. Anwendungen 4. Applications
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 The advantage of the non-contact measurement according to the invention for the diagnosis of diseases lies in their simplicity and the possible mobility. By non-contact diagnostics, for example, no disposable materials for hy gienisches working needed and thus disposal of such disposable materials after use superfluous. The sterilization of reusable materials is eliminated. The mobile diagnostic telemetry / spaced measurement gestat tet a barrier-free work. 4. Ί Analysis of the human cardiovascular system
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. Due to a change in skin color, the invention recognizes diseases such as peripheral arterial occlusive diseases (PAOD). Examples of PAOD include diabetic foot syndrome (DFS), smoking legs, varicose veins, atherosclerosis, macroangiopathies or microangiopathies.
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. These diseases are manifested by the absence or reduction of the arterial pulse in a tissue region. This can lead to the death of the web and should therefore be recognized in good time so that effective countermeasures can be taken.
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. The described invention analyzes moving images of a skin surface and detects the pulsation of the blood in the tissue. The analysis of the pulsation occurs in comparison to non-diseased parts, these are usually the larger blood vessels. Larger blood vessels also lose less in their visible pulsation due to a possible illness and can therefore be used for the comparison.
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. Since the described invention can also perform a spatially resolved measurement, the pulse can be determined at different locations, in particular simultaneously. Since a high temporal resolution is possible, especially at 300 fps or more, the pulse can be imaged as a wave of change in the intensity of a color at each examined point of the surface to be examined.
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. The wave at a perfused or non-diseased point shows a wave having local minima and maxima in time with the cardiac pulse. The temporal difference between two consecutive maxima or minima gives the RR interval and the reciprocal is the frequency of the heart pulse.
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. If the frequency of the heart pulse is determined for each heartbeat, the pulse wave variability can also be determined. This can be derived, for example, from the standard deviation to the mean value of the specific frequencies of the cardiac pulse. The frequency of the heart pulse varies due to the activities of the body. At rest, breathing is therefore an essential factor. If the ascertained frequencies of the cardiac pulse are displayed in a graph over time, then again a wave with local minima and maxima results, these now appear in the rhythm of the respiration and an analysis of the local minima and maxima yields the respiratory rate.
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. From the comparison of at least two waves at different locations, a temporal offset of the waves with each other can be determined. This temporal offset is the pulse wave transit time between the points, which can also be verified.
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. In the picture, the distance between the at least two points can also be determined. This can be done approximately by measuring typical proportions on the body, which then serve as a benchmark. These typical pro portions are, for example, the distance between the eyes to each other. For a more precise He generation of a scale marks on the skin with a well-th distance from each other can be attached. If a scale is known and thus also the distance between the at least two points, then the pulse wave velocity can also be determined from the pulse wave transit time. The pulse wave velocity can advantageously be determined for each point of the surface to be examined. This is particularly advantageous because the pulse wave velocity depends essentially on two parameters: For egg nem this is the diameter of the arteries and on the other hand, the rigidity of the arterial walls. Since the size of larger arteries becomes visible in the image, typical pulse wave velocities can be taken from a table of age and artery and are comparable to the measured velocity. Typical pulse wave velocities for, for example, the femoral artery lie in young humans at 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. Excessive pulse wave velocities are a well-known indicator of a prevailing vascular stiffness. Local changes in pulse wave velocities, such as side differences, may indicate stenosis. The measurement of pulse wave arrival times, based on each cardiac action, on each individual region of skin area, reflect the cardiovascular system, such as the blood pressure individual values on the arms and legs, the blood pressure side difference (eg, type of subclavian stenosis), pulse, pulse pressure, arterial Pulse contour, venous pressure, venous pulse contour and indications of possible cardiac arrhythmias at critical values.
Weiterhin ist insbesondere die Messung keiner arteriellen Pulsdruckkonturen, bzw. Pulswellen ein Merkmal für vorliegende Erkrankungen an entsprechenden Körper- bzw. Hautbereichen. Furthermore, in particular the measurement of no arterial pulse pressure contours or pulse waves is a feature of existing diseases on corresponding body or skin areas.
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. Peripheral arterial disease (PAD) is a macroangiopathy resulting from progressive atherosclerosis of the leg and foot vessels. Dia betetic foot syndrome (DFS), on the other hand, is a microangiopathy that leads to typical changes in foot stasis, tissue perfusion, and protective functions of the foot.
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. The macroangiopathy underlying PAOD can be treated by means of revascularization measures. For macroangiopathy of DFS, there is no causal therapy option. In Germany, approx.
80.000 Amputationen jährlich durchgeführt, die auf diese Erkrankungen zurück zuführen sind. Durch die Steigerung diabetischer Erkrankungen, steigen auch die Zahlen der Amputationen jährlich.  80,000 amputations carried out annually, attributable to these diseases. By increasing diabetic diseases, the numbers of amputations increase annually.
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. The procedures and analyzes presented so far can be carried out with conventional cameras using natural light. By using light colors that are not visible to the human eye, and using appropriate cameras, other medically interesting applications can be made possible.
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: Interesting is the use of light in two different spectral regions, which are also used in pulse oximetry. The typical wavelengths used are 760nm and 950nm. At these wavelengths, the light absorption behavior of hemoglobin is dependent on the Oxygen saturation. If a picture is taken in which a color channel exists for both colors, the arteries and the veins are visible in both, and the subtraction of one color channel from the other produces an image of the arteries or veins. The following measured values can be determined:
• Lokale Verteilung der Sauerstoffsättigung im Blut • Local distribution of oxygen saturation in the blood
• Puls in den Arterien  • Pulse in the arteries
• Puls in den Venen  • Pulse in the veins
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. The pulse in the veins is a rarely used factor for assessing the cardiovascular system. The heart aspirates blood from the veins during a pulse through the atria to push it into the arteries in a second phase through the chambers.
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. Arterial insufficiency is caused by constrictions (atherosclerosis) in the arteries and leads to a stiffening of the arterial walls, which in turn leads to an increase in the pulse wave velocity compared to a healthy state.
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. Venous insufficiency is caused by persistent high blood pressure in the veins (normal value 20-30 mmHg, high pressure values up to 60-90 mmHg). Reasons for this may be a venous drainage obstruction or a defect in the ve nösen flaps. As a result, the veins are stretched. A first and well-known sign of this is varicose veins. In addition, an increased venous pressure leads to the destruction of the venous valves, resulting in a vicious circle. Recognition is via the visible change in the size of the veins and in their change in intensity during a pulse. The more dilated the veins are, the weaker the intensity change compared to the healthy state.
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 The invention achieves the object in the arterial area of an "arteriosclerosis lim ders." The invention makes constrictions and closures visible in the venous return flow The invention makes the lymphatic flow visible the neural trophic condition, such as neuropathy, diabetic microangiopathy, sweat secretion
4.2 Analyse der menschlichen Haut und des Gewebes 4.2 Analysis of human skin and tissue
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. The invention measures lesions such as e.g. malignant and benign nevi, systemic skin diseases, internal diseases, e.g. Jaundice, or tissue disorders such as cellulitis. The invention can also scent infections, for example. Detect inflammation of the mucous membranes in the mouth, nose, intestine or genital area.
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. Detection is based on two backgrounds. The determined temporal intensity change of the skin color is softened under skin changes in contrast to the surrounding tissue, whereby the skin changes can be detected. Inflammations usually show a stronger change in intensity than in the environment.
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. The algorithms presented here can be applied not only in the temporal dimension, but also in the spatial dimension. In this way, the smallest color changes along a path on the skin can be determined and thus also a surface change of the color on the skin surface can be made visible. A combination of spatial and temporal measurement of the change in the color intensity of the skin color can give indications of sites where increased sweat secretion occurs. These areas may give an indication of inflammation.
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.The Head's zones are areas of the skin that were connected to internal organs during emby- ronal growth and are still connected via the autonomic nervous system in the adult state.
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. A damaged organ emits a pain stimulus, which is not directly felt on the organ, but in the appropriate zone. This stimulus transfer is called the viscerocutaneous reflex. For example, pain on the right side of the body or in the left arm also indicates problems with the heart. These transfers of the pain stimuli to the skin surface have the result that pain-typical see reactions, such as a sweat and / or Temperaturände tion. The invention can recognize a change from a normal sweat education education and thus a hint of a problem with an organ lie. A previously performed manually diagnostic method, such as the Thermodiagnostik Barral, so the invention can be carried out by means of an automated system, so that even physicians who do not have the necessary thermal sensitivity can use this diagnostic method.
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. An application based on an analysis of moving images to detect a skin lesion is the precise delineation of a fire mouth (Nae vus flammeus). In such a Feuermal the blood circulation is changed to the unchanged tissue. An analysis of the blood supply provides the exact shape and spread of a Feuermals, which is advantageous in planning and execution corre sponding cosmetic operations.
4.3 Weitere Anwendungen der Naturheilpraxis 4.3 Further applications of naturopathic practice
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. : In the natural healing practice many diagnostic methods are used, which are based on the analysis of color changes or their effect can be assessed by the recognition of color changes in their effect. These are, for example:
• Augendiagnostik • Eye diagnostics
• Auswirkung von Kneipp Anwendungen  • Effect of Kneipp applications
• Untersuchung der Headsche Zonen  • Examination of the head zones
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. In ocular diagnostics or iris diagnostics, it is assumed that the iris changes its life through material, "informatory" and psychological environmental influences, food, lifestyle, diseases, their therapy, etc., by storing color pigments or locally compacting their fibers.
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. By the invention, a color intensity change of the iris can be made locally resolved. The temporally resolved intensity changes tion, however, shows the cardiac pulse and its recognizability on the iris. Both information can be analyzed in the context of iris diagnostics.
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. Kneipp therapy can be found at s.g. Hydrotherapies their application. At this time, the body becomes cold water e.g. exposed by treading water. This is to promote arterial perfusion and promote venous return, e.g. To alleviate or prevent varicose veins. In the context of this invention, solutions are presented both to detect arterial perfusion and to detect venous return. A use before and after a Kneipp therapy can therefore provide information about the effectiveness. In addition, the size of varicose veins and their change can be detected.
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. In the case of organ disease, alternative medical methods try to irritate the head's cells in order to improve the internal organs. By analyzing the effects of these treatments, the success of these treatments can be determined.
4.4 Weitere Anwendungen 4.4 Other applications
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. The invention makes it possible to determine the blood circulation of the tissue from a distance by means of spaced measurement. The automated monitoring and evaluation of the changeable skin color is thus a new process not only for medicine. Rather, it should enable people to recognize diseases such as PAD or DFS at an early stage. Therefore, the invention may be preventive, such as e.g. a thermometer or a blood pressure measuring system, in the house hold by patients or even as a healthy recognized people use to recognize the state of vulnerable skin and tissue areas.
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. In addition to a occlusive disease sports also leads to a change in the blood circulation. Moderate exercise increases blood circulation, and in case of excessive and thus damaging sport, protective mechanisms of the body reduce blood flow in the outer extremities, resulting in the formation of cold sweat. Both reactions can be recognized. The increase in blood flow at the beginning of a sporting activity and its decrease in a break are an indicator of the regenerative ability of an athlete. Thus, the ability to regenerate is measurable and trai nable for the athlete.
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. The measurement of the pulse at a distance is an application in itself and can be used in a variety of areas. The invention determines the heart rate from heartbeat to heartbeat and can also measure the respiratory rate.
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: If a person is under stress, the heart rate is increased and the breathing is flat. With pleasure the pulse is increased and the breathing is strong. The sensation state can be useful in a variety of applications:
• Videospiele • video games
• Überwachung, z.B. bei der Personenkontrolle am Flughafen  • monitoring, e.g. at the passenger control at the airport
• Telemedizin  • Telemedicine
• Fernsehshows, z.B. Talkshows  • TV shows, e.g. Talk Shows
• Aufmerksamkeitsüberwachung, z.B. beim Last- und Personenverkehr • attention monitoring, e.g. in the load and passenger traffic
• Qualitätsfeedback einer Dienstleistung, wie z.B. die Erkennung des Emp findungszustands vor und nach dem Besuch einer FreizeiteinrichtungQuality feedback of a service, such as Recognition of the condition before and after a visit to a recreational facility
• Erkennung der Wirkung einer Werbebotschaft • Detecting the impact of an advertising message
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. Of course, all applications are not only applicable to humans, but in principle also in all vertebrates with blood circulation. Example of this is e.g. the medical monitoring of expensive racehorses or the detection of a stress-free slaughter of fattening animals.
5. Technische Realisierung 5. Technical realization
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) . The invention makes use of a special device and a method for making visible and quantifying the slightest damage or color change within an image, a moving image recording, a time-lapse recording or an image sequence. The term color is to be understood in particular as being common in the following. In addition to the colors perceptible by the human eye, there are other light colors which are physically described by a wavelength. Imagewise recordable by a technical apparatus are today electromagnetic waves or colors with wavelengths from the millimeter range (terrahertz radiation) on the infrared range, the range of visible light, the UV range up to the picometer range (X-radiation).
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. For detecting the pulsating changes in the skin surface, light wavelengths in the visible range and in the infrared range are suitable. In the visible range, these are wavelengths of the green and blue-violet light of 380-570 nm. In this area, the pulsating change in the skin surface can be recognized by the brightness change caused by filling the arteries with blood. In the infrared range, in particular in the red to near infrared range, between 0.7 and 3 dm wavelength, the light can penetrate particularly deep (1 -3 mm) into the tissue. In particular, the infrared light can be used to represent arteries and veins. It is exploited under different absorption behavior of hemoglobin depending on the oxygen saturation. Non-oxygen-saturated hemoglobin has an absorption channel at 760 nm, while oxygen-saturated hemoglobin at 950 nm is particularly light-absorbing. If an acquisition is carried out in these wavelength ranges, the arterial and in comparison of the venous pulse can be summarized and the course of the respective arteries or veins can be represented.
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. Advantageously, a camera with a wide sensitivity in the infrared range can be selected. A camera that also covers the range of 3.5 - 15 Dm can additionally detect the heat radiation and thus also detect the temperature and its distribution on the skin.
5. 1 Analyse von Bewegtbildern 5. 1 Analysis of moving images
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. The invention uses a special device and a method to detect the durchlau fende pulse wave. For this are moving pictures of the Surface of the skin of a living organism, such as a human ge uses.
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. Starting from the heart, blood is pumped to the periphery. The arterial branches thus also bring the loaded blood into the upper layers of the skin. This happens with every beat. The pulse wave, which passes through the arterial bloodstream many times faster than the blood itself, causes a change in the brightness of the skin surface. With the human eye as a visual diagnostic procedure, this change is not visible. With a camera in special resolution and with a special frame or frame rate per second, this change can be measured. The measurement of Herzpul ses as a frequency, is possible at any suitable body site. The more powerful the camera, the more diagnostic options there are.
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. The pulse can be measured as a simple diagnostic procedure. Depending on the frame rate and its increase, the accuracy of the pulse measurement is improved. With industrial cameras 1000 frames per second and more are possible. Thus, it can be measured with medical accuracy. But even with a much lower frame rate, it is possible to measure a heart rate and determine a peripheral arterial occlusive disease PAD and diabetic foot syndrome (DFS).
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. For this purpose, a corresponding and depending on the application constructed camera ver be used, which measures the pulsating change of the skin surface, which is generated by the pulse wave, starting from the heartbeat.
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. Depending on the equipment and performance of the camera, the total surface or parts of the skin surface can be measured. In this case, the change in the brightness of individual color components or combinations of color components is determined on the respective measured skin section. If one uses the pulse measurement on different body parts and limbs simultaneously, pulse wave velocities can be measured. In this section, it is shown how a moving picture of an organism eg of a human, the pulse wave can be determined from the heart.
Die hier vorgestellten Verfahren sind prinzipiell bereits bekannt, jedoch in ihrer Zusammenstellung und in ihrer Optimierung auf die Erkennung der Pulswelle neuartig. The methods presented here are already known in principle, but in their composition and in their optimization to the detection of the pulse wave novel.
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. For the evaluation of the organism, it is advantageous to determine the pulse wave at one or more fixed points on the body surface. For further analysis, the highest possible temporal resolution is advantageous. The detection of multiple sites on the body surface at the same time represents in particular a novelty and allows far-reaching analyzes, which are listed in Chapter 6.
Zunächst wird in diesem Abschnitt die zeitlich hoch aufgelöste Erkennung der Pulswelle an einer Stelle erläutert. First, in this section, the high-temporal detection of the pulse wave is explained in one place.
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. The invention can measure individual areas of the skin of a human color and time Lich resolved and compare. However, it can also measure skin cells in a time-resolved manner based on a change in color and compare them to any other skin cell discoloration in a time-resolved manner on the body.
Die Erkennung der Pulswelle aus einem Bewegtbild erfolgt in folgenden Schritten: The detection of the pulse wave from a moving picture takes place in the following steps:
• Erkennung des Körpers oder Körperteile im Bild • Detection of the body or body parts in the picture
• Eingrenzung des zu untersuchenden Bildausschnittes  • Limitation of the image to be examined
• Verfolgung des Bildausschnittes bei Bewegung  • Tracking of the image section during movement
• Anpassung des Bildausschnittes in Größe und Form bei Rotation oder Ver änderung der Position des Körpers bezüglich der Aufnahmeeinheit • Adjusting the image section in size and shape when rotating or changing the position of the body with respect to the recording unit
• Quantifizierung der Farbe im Bildausschnitt • Quantification of the color in the image section
• Analyse der geeignetsten Farbe im Bildausschnitt  • Analysis of the most suitable color in the image section
• Analyse der zeitlichen Veränderung der Farbe zur Erzeugung der Pulswelle • Analysis of the temporal change of the color to generate the pulse wave
• Analyse der Pulswelle bezüglich Intensität, RR-Intervall, Atemfrequenz und anwendungsspezifischer Merkmale Erkennung des Körpers oder Körperteile im Bild: • Pulse wave analysis for intensity, RR interval, respiratory rate and application specific features Detection of the body or body parts in the image:
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. Well-known algorithms, such as those provided, for example, in the OpenCV library, are suitable for the recognition of a human being in a picture today. These algorithms can be set to suit a human in the image, or individual body sites, such as a human body. can recognize the face.
Eingrenzung des zu untersuchenden Bildausschnittes: Limitation of the image to be examined:
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. If, for example, a measurement of the pulse is performed on the forehead, the face is first found. Based on the eye position and the total size of the face in the image, the position of the forehead can be found based on fixed proportions.
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. If a high resolution is required, a camera can be used, which must be driven close to the body for this resolution. The image to be captured on the skin can be marked by markings on the skin. These may e.g. in the form of crosses, which can be recognized by known algorithms.
Verfolgung des Bildausschnittes bei Bewegung: Tracking the image when moving:
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. For accurate detection, the exact area on the skin surface in each frame of the moving image must be examined. As the organism to be examined moves, the detail in the image also moves, causing it not only to change its position, but also its shape and size in the image. These changes, even the smallest changes, which are present even with kon centered resting a person and not suppressible, must be recognized to allow for appropriate adjustments. This can be done by repeating the previous steps for each image. However, this is not very accurate because the recognition position and size of the recognition algorithms are not always accurate, making the tracking inaccurate. In addition, these algorithms require a lot of computation time. A strategy adapted to this task is to recognize individual points in the first image that are traceable. These points must have points on the skin surface near or in the frame. Well-known algorithms can be used for finding suitable points and tracking them.
Anpassung des Bildausschnittes in Größe und Form bei Rotation oder Verände rung der Position des Körpers bezüglich der Aufnahmeeinheit: Adaptation of the image section in size and shape during rotation or Variegated tion of the position of the body with respect to the receiving unit:
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. By tracking points on the skin in the image, the area on the skin can also be tracked. Several points, at least three, are tracked. If the positions of the tracked points in the image change, the section of the skin to be examined has also shifted in the image. Now the image section, which represents the skin section to be examined, must be changed in position, size and shape, so that the relations to the traced points remain the same. This means that if two points located opposite each other on two different sides of the skin surface to be examined are closer to each other in the image, the area along the connecting line of the two points must be compressed to the same extent.
Quantifizierung der Farbe im Bildausschnitt: Quantification of the color in the image section:
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: The previous point described how to trace a section of skin from image to image. A digitally recorded image consists of a multiplicity of pixels or pixels. The section of skin to be examined extends over part of these points. The color in the section of skin to be examined is quantified by the mean of the color. As a rule, the skin section to be examined does not cover an integer multiple of pixels. The mean value of color over a section of the skin A results from all pixels p of an image as follows:
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. Here is | A | the area of the skin portion A, c (p) the color of the pixel p and □ (p, A) a function that outputs a value between 0 and 1, depending on whether the pixel is completely (D (p, A) = 1) or not (D (p, A) = 0) in A, intermediate values reflect the area fraction of the pixel in A.
Analyse der geeignetsten Farbe im Bildausschnitt: Analysis of the most suitable color in the image section:
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. The data important for the analysis are obtained directly from the color information. In the simplest case, the brightness of the skin section to be examined can be determined and normalized to the image detail.
Eine aussagekräftigere Information wird erhalten, wenn nicht nur eine Gesamt helligkeit ermittelt wird, sondern nach einzelnen Farben unterschieden wird. A more meaningful information is obtained when not only a total brightness is determined, but is distinguished by individual colors.
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. This can be done in two different ways. On the one hand, today's common camera models produce a color image by taking the image three times using internal color filters. On the other hand, a color filter specialized for the task can be used to better determine medically meaningful quantities. When using a commercially available Farbka mera the light is filtered, typically using color filters for the green, the blue and the red color component. The sensitive area of a pixel is subdivided into four sensitive areas or subpixels. One area each is covered by one of the three color filters. The fourth area is either not sensitive or covered with a green color filter. The use of two areas with a green color filter makes sense, since the human eye is optimized for the color green.
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. These three color filters let only the red, the green or the blue light through. These colors are sufficient to represent a colorful image for humans. For the detection of medically relevant sizes, the se colors are partially usable. However, the internal color filters are not exactly the same for each camera model, therefore, the color component must be selected, which has the most conspicuous brightness fluctuation, which is used to determine the pulse ver used. Therefore, the following analyzes are carried out for all color components, resulting in a timely progression of the brightness fluctuation from the colors accessible from the camera. This one will, like how Filtered below, so that only the time course of Hellig keitsschwankung due to the heart pulse can be seen. From these courses, a measure of the fluctuation, this can be, for example, the standard deviation to the mean, determined. The curve with the highest level of fluctuation is used for the analysis of vital signs.
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. If the exposure remains similar and the camera used is the same, the color content once found in a human being can usually be used by other people as well.
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. Sony cameras (Handycam hdr-sr1, Red Dragon, industrial camera based on an IMX290 sensor) showed a clear variation in the green color component and less in the blue color component, whereas in the red component there was no fluctuation with the heart pulse. Other camera models (as used in the Huawei Mate 8 or 9) showed slight fluctuations only in the blue part of the color. However, in a variety of cameras, especially from the consumer sector, no fluctuation can be detected. This circumstance is on internal filters for alleged better representation zurückge leads.
Analyse der zeitlichen Veränderung der Farbe zur Erzeugung der Pulswelle: Analysis of the temporal change of color to generate the pulse wave:
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. The aim of the analysis of the change in color in the observed section of the skin is to represent the slight variations in color with the heart pulse in relation to the color, so that influences due to movement of the person to be examined or "bad" light are calculated out.
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. The effects of movement are suppressed by the already described tracking of the skin section. Examples of the effects of "bad" light are as follows: Flickering of lamps for illumination, many lamps flicker depending on power network and design, with the usual power supply in Germany this means flicker at 50 or 100 Hz. Sudden changes in brightness when daylight is used, the movement of clouds can suddenly change the brightness; indoors, the movement of persons for shadows. Gradual change in light intensity; when using daylight there is a change in light intensity due to the passage of the sun; indoors, the use of lamps that need to heat up first to reach their full intensity can cause a change in light intensity. Both forms of change are normally, with the exception of the evening and morning hours or directly after switching on lamps, imperceptible to the human eye, but such a change is already sufficient to cause measurable changes.
Diesen Effekten wird wie folgt entgegengewirkt: These effects are counteracted as follows:
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. First, higher frequencies are removed by digital filters. These may e.g. Be lowpass filter or running average. The filters must be adjusted depending on the frame rate of the camera in order to weaken higher frequencies in the signal. Too weak attenuation prevents the attenuation of the oscillations due to the power network and too much attenuation attenuates the signal to much and less detail, e.g. the reflection wave, are recognizable. In particular, a weakening of the frequencies greater than 10 Hz is advantageous. This results in a noise-free 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. The change in brightness is not yet optimally usable for further analysis, due to the gradual changes in intensity and the one-time sudden changes. Therefore, the signal must be reduced by its intensity offset. For this purpose, the (output) signal is filtered a second time by means of low-pass filter. A suitable filter for this purpose is eg a Kolmogorov-Zurbenko filter. This filter is worth several times the running average. The setting is again based on the frame rate of the camera, so that now even smaller frequencies are attenuated The filtered signal should have no vibrations with the heart rate. A weakening from lower frequencies causes sudden changes over a long period of time to have an effect, and attenuation from higher frequencies will also filter possible changes due to cardiac pulses become. In particular, a weakening of the frequencies greater than 0.5 Hz before geous. The result is the signal background.
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. The signal adjusted for interference with high frequencies and the Signalun tergrund, resulting from the noise-free signal from the signal background is pulled off. An exemplary dataset is shown in Figure 1, reference numeral 1-1.
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. If a professional camera is used, in particular one with a frame rate of 300 fps and a color dynamic of 24 bit or more, with a flicker-free illumination, the adjusted signal can be examined for local minima and maxima. Here, the data at the time and the data on the intensity of the minima, or maxima. The person skilled in suitable procedures for the determination of local minima and maxima are known from such a signal.
Analyse der Pulswelle bezüglich Intensität, RR-Intervall, Atemfrequenz und an wendungsspezifischer Merkmale: Analysis of the pulse wave with regard to intensity, RR interval, respiratory rate and to application-specific characteristics:
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. The time interval between two successive minima or maxima is just the time taken by a heart pulse and is referred to as the RR interval. The RR interval can also be specified as a heart pulse, which is 60s / RR, where RR is the RR interval in seconds.
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. The intensity of the adjusted signal gives two pieces of information. On the one hand, it shows how well the affected area of skin is perfused, so a non-variable signal indicates whether there is angiopathy. If a variable signal is recognizable, on the other hand the intensity can be examined from pulse to pulse. The course of intensity of local minima and maxima follow respiration. Upon inhalation, the blood pressure and thus the filling of the arteries increase, the intensity of the signal decreases and the intensities of the minima and maxima are at a smaller distance from one another. When exhaling, the effect is reversed. From the sequence of the distances of the intensities of successive minima and maxima, a wave-shaped signal can in turn be derived. The local minima and maxima of this signal give the times of inhalation and exhalation.
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. The frequency of the respiration can also be determined in another way from the purified signal. When inhaling, the heart rate increases and when exhaled it falls again. The determination of the heart rate can be made from beat to beat, thus the course of the heart rate can also be displayed in time. This in turn results in a wave-shaped signal and the time intervals of the local minima to the local maxima give the times of inhalation and exhalation.
5.2 Analyse eines Einzelbildes 5.2 Analysis of a single image
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. The aim of an analysis of a single image is to determine the smallest color deviations from one skin position to another. Examples of color deviations are liver spots and other skin changes, see chapter 4.2. Everyone has a variety of liver spots, but most liver spots are not visible to the human eye. The analysis of an image allows to visualize these non-recognizable liver spots. A further evaluation determines the sizes and the spatial relation of the spots.
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.The algorithm for detecting these lesions is similar to the previous algorithm for analyzing moving pictures. In this algorithm, a point on the skin surface is tracked from image to image. Corresponding pixels are used at a point on the skin. Instead of a fixed point on the skin, when analyzing a frame, the points along a straight line are used. These also show a color change, but this time not along a time axis, but along a spatial axis.
Die erhaltenen Intensitäten entlang der Gerade werden genauso weiterverarbeitet wie bei dem vorherigen Algorithmus zur Analyse von Bewegtbildern. The obtained intensities along the line are processed as well as in the previous algorithm for analyzing moving pictures.
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. An improvement in the color information can be achieved by using not just a single image, but several in a short time sequence recorded images, eg a section of a video recording. The movement of the imaged body region is determined, as in the algorithm for analyzing motion pictures, and the images are correspondingly moved against each other and superimposed. From the superimposed images, a mean value of the color for each point is generated at the points to be examined. This reduces the noise of the color and increases the resolution of the intensity change.
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. The change in intensity is not only determined along a straight line, but along a large number of parallel straight lines so that the entire surface of a skin surface to be examined is covered.
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. The ascertained intensity changes can now in turn be made in a two-dimensional view, e.g. as a heatmap, over an image of the skin section to be examined. It is the individual skin changes and clearly distinguishable from the ground surface to recognize.
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. The data for creating the heatmap can be applied to known algorithms for blob detection. These algorithms can be designed so that the area of the skin changes, their center point, their average brightness and their shape descriptors, such as circularity, can be determined. In this case, the areal and positional data are determined in units of pixels or pixels $ ^ 2 $ and can be converted to SI units via a scale. For this purpose, either typical distances, such as the distance of the eyes to each other, determined and used as a scale under Ver use of typical lengths, or advantageously Mar markings are applied at a known distance on the skin surface and used their distance as a yardstick.
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 In addition to the data of the individual skin changes, it is also possible to determine the data relating to the relationship between skin changes and skin abnormalities which are used for the following description. 5.3 Analysis of temporally successive individual images or of time-lapse images
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. The analysis of a single image receives a medical statement when multiple images of the same skin site are compared. By comparing the potential growth of a liver spot can be detected to remove the sen, before possibly developing a skin cancer. For this purpose, an image of a body site on which "suspicious" liver spots are present is recorded at regular intervals, and the image is analyzed for changes in brightness or color.The interval between two images can be between a few days, weekly, and weeks vary to half a year.
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. The procedures listed in the previous section determine the size and position of the visible and invisible liver spots to the human eye. The aim of the analysis of two temporally successive images is to detect changes in size of the liver spots. Under ideal conditions of exposure and orientation of the skin surface to the camera, the particular positions and sizes of the (medically consistent) liver spots in the image are identical, and any observed size difference is an indication of an endangered liver spot.
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: Under realistic conditions, it is not possible to create the same exposure and the same orientation of the body to the camera from one image to a later, later image. However, nearly identical states can be created. The problem of exposure, as long as the exposure is sufficient, plays a minor role in the process and is essentially solved by the methods in the previous sections. The problem of a different area between two images is solved by calculating the change between the two images and, accordingly, deforming and rotating an image so that the distorted and rotated (medically unchanged) liver spots on the other image are de nen fit. The problem of adapting a first image to a later captured second image therefore consists of five points:
• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild rotierten Bereich der Hautober fläche. • The second picture shows an area of the skin surface rotated to the first image.
• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild größeren oder kleineren Bereich der Hautoberfläche.  • The second image shows a larger or smaller area of the skin surface than the first image.
• Das zweite Bild zeigt einen zum ersten Bild räumlich verkippten Bereich. • The second image shows an area tilted spatially to the first image.
• Das zweite Bild zeigt im Vergleich zum ersten Bild neue Leberflecke. • The second picture shows new liver spots compared to the first picture.
• Das zweite Bild zeigt im Vergleich zum ersten Bild in ihrer Größe veränder te Leberflecke.  • The second picture shows in comparison to the first picture changed size of liver spots.
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. The adaptation of two images to each other is achieved by known algorithms of image correlation. These algorithms recognize and track points or dot patterns in consecutive images and can thus solve the problems already.
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. After two temporally consecutive images have been aligned, the sizes of the individual lesions in both images will be determined. Since the two images are aligned with each other, the size differences of individual skin lesions can be recognized, or even new skin changes can be detected. The changes can subsequently be applied via a recording of the skin area to be examined as a semi-overlay overlay and thus a simple assignment of hazardous skin changes is possible.
6. Logiken 6. Logics
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. The invention can measure individual areas of the skin of a human color and time Lich resolved and compare. However, it can also measure skin cells in a time-resolved manner based on a change in color and compare them to any other skin cell discoloration in a time-resolved manner on the body.
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. The invention measures the pulse wave arrival time at each body site of the skin surface, for example of a human. From the multitude of possible data For the first time, significant conclusions for medical diagnostics can be measured without contact. Incoming pulse waves in an overall image of a human, reflect the circulation on each point of the human body, temporally and spatially resolved, again.
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. With the invention it is possible to create a tissue and vessel image that, depending on the penetration depth of the light, provides information about the measuring point and the measuring depth. Depending on the available computing power, this information can be displayed in a 2- or 3-dimensional image of the vessels and tissue.
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. In the previous chapter (Chapter 5) it was shown how an area of the skin can be analyzed with regard to vital data. By analyzing several areas of the skin at the same time, further measurable parameters of the condition of the circulation of the tissue under the skin result.
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. The areas that are tracked and used for analysis are also called chalices. Advantageously, such tiles are distributed over the skin in the image, so that the entire area is completely covered. Therefore, for the shape of the tiles are the area-wide forms triangle, square and six corners. The tiles may also overlap each other and have other shapes.
Folgende Parameter können durch die gleichzeitige Analyse mehrerer Bereiche ermittelt werden: The following parameters can be determined by the simultaneous analysis of several areas:
• Auffinden von Mikro- und Makroangiopathien • Find micro and macroangiopathies
• Pulswellengeschwindigkeit  • Pulse wave velocity
• Erkennung von Atherosklerose  • Detection of atherosclerosis
• Bildgebung des Verlaufs von Arterien von Venen  • imaging the course of arteries of veins
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.Furthermore, the data found are 2- or 3-dimensional shape and difficult for the user to classify. Therefore, the following algorithms are required for the presentation or classification and their presentation of the vital data found: • Illustration of the pulsation of the arteries in relation to each other.
• Aufzeigen von„verdächtigen" Stellen, bei denen das Gewebe unter der Stelle möglicherweise unter einer Mikro- oder Makroangiopathien bzw. un ter einer Atherosklerose leidet. • Identification of "suspicious" sites where tissue below the site may be suffering from micro or macroangiopathy or atherosclerosis.
• Ausbreitung des Pulses an der Oberfläche der Haut, zur Darstellung der Puls Wellengeschwindigkeit  • Spread of the pulse to the surface of the skin, representing the pulse wave velocity
• Verwendung der Ausbreitung des Pulses zur Darstellung des Verlaufs von Arterien und Venen.  • Use of the propagation of the pulse to show the course of arteries and veins.
• 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.  • A display displaying one-dimensional time-varying data, e.g. the heart rate, the respiratory rate, the pulse wave velocity, the temporal offset of the pulsation between two or more points, on a view and provides a classification.
6. 1 Möglicher Ablauf einer Messung 6. 1 Possible sequence of a measurement
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. Depending on the application, either a part or parts of the Hautoberflä surface or is examined a complete page of a person to be examined. If several cameras are used simultaneously, the entire surface of the body can also be examined. The measurement can evaluate and display the data live or virtually live. However, if a large area of the skin surface is examined, recording and later analysis are advantageous.
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. If a large area of the skin or the entire skin surface is to be examined, a distinction can be made between two classes of application. On the one hand, the entire surface can be detected at once. This requires a camera with a much higher resolution with the same spatial resolution as in the second class. On the other hand, the skin surface can be examined section by section. If the area is examined section by section, each section has a different temporal assignment, but in comparison a higher spatial and temporal resolution can be made possible, whereby the costs for the system are lower. The advantage of recording the entire surface with only one setting is the easier handling of the recording and the use of only one camera, without further equipment.
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. In the section-wise examination, each section is advantageously recorded and then analyzed. The section examination can be performed in different complexity as follows. On the one hand, the camera can be moved manually to capture the desired sections. Stands are set up and aligned for each section. Then, the camera is manually moved from tripod to tripod, recording a motion picture sequence. The plurality of tripods can, for example, be realized by a vertical board with recesses for each section to be examined for the camera.
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. However, manual alignment of the camera is not beneficial because it takes a long time and is error prone. Automated alignment is advantageous. In principle, two methods are applicable. On the one hand, the camera can be moved mechanically and, on the other hand, a system of movable mirrors can be mounted in front of the camera, which can be aligned so that the different skin areas to be examined are mirrored into the camera. Another method is the movement of the person to be examined.
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. The mechanical movement is advantageous. This can be realized, for example, as in an inkjet printer or a melt layer (FDM) 3D printer The camera is mounted on a linkage consisting of at least two sliding rods. Along this sliding rods, the camera can be by means of a BEWE handling unit, this may be, for example, belts or threaded rods, who moved the. The at least two slide rods are in turn mounted on at least two slide rods perpendicular to the first at least two slide rods. The first two slide bars together with the movement unit and camera can be moved in turn with another movement unit. This allows precise positioning on a surface. The movement of the person to be examined can, for example, be carried out analogously to examination in an MRI apparatus. Here, the person to be examined is fixed on a movable couch and recorded from above by means of a camera. The lounger now moves step by step and thus brings in sections always another skin area in the image of the camera.
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. Today's industrial cameras have very high spatial resolutions and a good temporal resolution. The temporal resolution of these cameras can be increased by limiting the area to be recorded, the restricted area is called AOI (Area Of Interest). Thus, these cameras provide a solution for recording large areas of the skin surface. The AOI is shifted in sections and then an appropriate recording is performed.
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. An important special case is the simultaneous admission of two skin areas simultaneously. Medically interesting is the comparison between the right and left half of the body or between a body part on the left and the corre sponding body part on the right side. Thus, for example, the pulse wave transit time between the right and left foot can be observed, wherein the time difference of the pulsating color changes due to the heart pulse is founded in that the heart is far away from the two feet due to the non-central position of the heart in the body , If the two halves of the Ge are examined, then a normal shifted time interval of the pulse waves on both sides may indicate a blockage in one of the two dermal arteries leading into the head.
6.2 Au ff indem von Mikro- und Makroangiopathien 6.2 Au ff by Micro and Makroangiopathien
Eine Angiopathie wird kenntlich durch das nicht Vorhandensein eines Pulses in einem Bereich des Gewebes. An angiopathy is indicated by the absence of a pulse in a region of the tissue.
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. This is indicated by a semi-transparent overlay, which is placed over the images of the moving image, timed so that the time point of the images of the moving image at the times of the determined pulse waves fit. The color or the transparency of the overlay in the areas of the tiles results from the currently determined intensity of the color change. The overlay over a pulsating artery discolors or changes its transparency so in time with the heart pulse. So that the coloring of the overlay can be made uniform, the intensity variation of each tile must be matched with the intensity variations of the other tile who the. In addition, changes in brightness that affect the entire area must be detected and calculated out.
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. This is achieved as follows: The average height of the local minima and maxima of the intensity fluctuations of each tile at the currently displayed time are determined. From the values of the minima an average is formed, advantageously this is a running average. For the maxima, the procedure is analogous. Based on the respective average of the current local minima and maxima, the intensity fluctuations are normalized and scaled with a color scale or a transparency scale for the overlay. The scaled current value of each tile colors the overlay at the tile's current position over the face of the tile.
Bis zu diesem Punkt ist nur der Herzpuls örtlich aufgelöst dargestellt. Up to this point, only the heart pulse is shown locally resolved.
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. Angiopathy is detected by analyzing the normalized intensity fluctuations of the individual tiles. Since these were not normalized for themselves, but for all tiles together the normalized intensity indicates how strong the blood circulation is. The normalization may preferably take place as a percentage of the running average values of the minima and maxima. Thus, the value of normalized intensity variation indicates the degree of perfusion. Tiles that have, for example, an average blood flow of less than 25% over the entire measurement can be marked in the overlay in color or by a transparency. The tissue below these areas of the skin may be suffering from angiopathy and should be further analyzed as part of a more detailed medical examination.
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. 6.3 Pulse wave speed The pulse wave velocity can be determined from the knowledge of the pulse wave transit time between two points and their distance. The pulse wave transit time becomes visible in the case of a slow-motion representation of the pulse, which is displayed by means of an overlay, as shown in the preceding section. Starting from larger arteries, the perfused area spreads concentrically within the ejection phase of the pulse. The circulation disappears again concentrically.
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. The pulse wave transit time is detected by plotting the intensity variation from the central tile and another of a tile in the concentric propagation area as a graph. These graphs are temporally shifted from each other. The time offset is the pulse wave transit time. The determination of the pulse wave transit time can be automated for the intensity fluctuations of each individual tile. For this purpose, each intensity fluctuation is examined for local minima and maxima and their times are found and stored. If, for example, a minimum is found in a curve, then the pulse wave of the previous beat has already passed through and all previous maxima belong to one beat. The values of the previous maxima are now analyzed and then rejected to allow further measurement. The earliest maximum is found. The associated tile is at the starting point of the pulse wave. The temporal difference of the maxima to each other tile determines the pulse wave transit time from the start tile to the respective tiles.
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. To determine the pulse wave velocity, the location of each tile, and therefore the distance to any other tile, must be known in SI units. This is achieved by recognizing a scale in the image, this can e.g. the distance from prominent body features, e.g. the eyes, his or it marks are applied to the skin at a known distance.
6.4 Erkennung von Herzrhythmusstörung bzw. Arrhythmie 6.4 Detection of cardiac arrhythmia or arrhythmia
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. Arrhythmias are detectable by missing or too many heartbeats within normal heart rate. Since the course of the heart pulse also within a Heart pulse is represented by the color intensity fluctuation, the average heart rate can be determined. Since the heart rate can also be determined from beat to beat, an arrhythmia can be detected by multiplying the heart rate (additional beats) or reducing the frequency (missing beats).
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. This feature is not planar and therefore does not necessarily require a surface evaluation. However, due to optical influences also errors in the data can occur, the multiple measurement and examination of the pulse on several tiles is useful to avoid misinterpretation.
6.5 Bildgebung des Vedaufs von Arterien und Venen 6.5 Imaging of the distribution of arteries and veins
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. Arteries are visualized by analyzing the intensity fluctuations. Within an artery, the intensity fluctuations are constant in their maximum intensity, as long as the distance to the surface and the diameter of the arteries is constant. The normalized and scaled intensity waves of all tiles are now examined for maximum intensity. Now the tiles are colored on an overlay with the same color, which have the same or almost the same maximum intensity; it gives a picture of the arteries.
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. The veins can be displayed in the same way. It should be noted that the veins can not be made visible with a conventional camera. As already described in Chapter 5, a camera in the infrared range and with infrared illumination is necessary to depict the veins.
6.6 Veranschaulichung der Pulsierung der Arterien im Verhältnis zu einander 6.6 Illustration of the pulsation of the arteries in relation to each other
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. After the tiles have been assigned to the individual arteries or veins, an overlay can be colored so that only the pulse is displayed in selected artefacts. The choice of artery or vein is made by choosing or limiting a maximum intensity. An example of this is the visual Chung of the two main arteries, which lead into the head, and their differences in the pulse.
6. 7 Gemeinsame Darstellung aller ermittelten Daten in einer Anzeige 6. 7 Common presentation of all determined data in a display
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: A display to illustrate the data obtained and their analysis by the user or by a trained medical professional must fol folloWing features, in Figure 2 a corresponding mögli surface shape is shown; the reference numbers in the parentheses refer to the reference numerals in the figure:
• Anzeige des gesamten erfassten Körperbereichs (2-1 ); • Display of the entire detected body area (2-1);
• Auswahl für die Wahl eines Körperbereichs (2-2);  • Choice of body area selection (2-2);
• Bildliche Anzeige des gewählten Körperbereichs (2-3);  • Pictorial display of the selected body area (2-3);
• Anzeige des zeitlichen Verlaufs von eindimensionalen Daten (2-4);  • Display of the time course of one-dimensional data (2-4);
• Marker und Symbol zur Wahl der Position für den zeitlichen Verlauf von eindimensionalen Daten (2-5);  • marker and symbol for selecting the position for the time course of one-dimensional data (2-5);
• Anzeige des einen oder der mehreren eindimensionalen Daten zum aktuell angezeigten Zeitpunkt (2-6);  • displaying the one or more one-dimensional data at the currently displayed time (2-6);
• Wahlwerkzeug und Anzeige des zu anzeigenden Zeitpunkts (2-7);  • Selection tool and display of the time to be displayed (2-7);
• Einstellung der Abspielgeschwindigkeit (2-8);  • Setting the playback speed (2-8);
• Mindestens ein Zeitstrahl, zur Darstellung von markanten Ereignissen im zeitlichen Verlauf (2-9);  • At least one timeline, representing significant events over time (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); Markings for the events on the timeline, the size of the markings representing the time length and the color filling or stamping of the filling indicating different phenomena (2-10);
• Überlagerung des gewählten Körperteils mit einer halbdurchsichtigen • Overlay of the selected body part with a semi-transparent one
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); Layer, which shows a representation of the measured data for each point or tile and chronologically with the change of the measured data in terms of their transparency and / or color representation at each point or tile depending on the time course of the measured data for the latter Point or this tile on the skin changed (2-1 1); • Selection of a specific examination method (2-12);
• Anzeige aller und einer ausgewählten Menge an eindimensionalen Daten zum aktuellen Zeitpunkt als Kreisdiagramm (2-13);  • displaying all and a selected amount of one-dimensional data at the current time as a pie chart (2-13);
• Auswahleinstellung zum Wählen einer Menge von eindimensionalen Daten (2-14);  • Selection setting for selecting a set of one-dimensional data (2-14);
• Einstellung eines Schnitts durch die Daten (2-15);  • setting a cut through the data (2-15);
• Anzeige des Schnitts durch die Daten als Overlay in der Anzeige des ge wählten Körperbereichs (2-16);  • Displaying the cut through the data as an overlay in the display of the selected body area (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).  • displaying one or more determined values for the two sides as an indicator on a scale; This scale can be variable colored or equipped with value markers. Furthermore, an optimal point or normal value or normal value range can be brought in by healthy users on the scale (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. If a measurement is carried out, an initially unmanageable large amount of data is available. These data are initially of two-dimensional nature and above some high resolution. A display must first give an overview, this is shown in Figure 2, reference 2-1. It is the entire survey ne area shown schematically, here the entire body from the front. With an option tool (2-2), the area to be displayed in the display (2-3) can be selected. The location and size can be changed In addition, a measurement point can be selected (2-5), eg on a "suspect" point, to show the course of the measured data (2-4) at this point Furthermore, known video playback tools (2-8) can also provide motion picture playback, in particular a slow-motion function, allowing the selection of a fixed time or the timing of the playback in that the corresponding real image is displayed in the display field (2-3), that the display of the current value (2-6) indicates the value at the current time, that in the pie chart (2-13) those selected (see below ) Data is displayed and that the two-dimensional data is displayed as an overlay (2-1 1) at the selected time. The overlay (2-1 1) displays the current value of each tile at the currently selected time by encoding the values in color or transparency, and this encoding fills the area of the tile. The overlay can also be set so that the individual tiles can be marked, eg by a border.
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. The amount of data must be reduced in order to gain an understanding. The setting of the data to be displayed is made possible by selecting (2-12) the examination method and selecting the data (2-14) to be displayed. The selection changes the display of data in the pie chart (2-13). A pie chart consists of concentrated circles on which markings are applied, which mark a value depending on the radius. Advantageously, the pie chart is divided into two to indicate different values for both body halves. The value of a date results from the radial position of the mark on the corre sponding circle. Advantageously, a value which is distinguished by a healthy condition of the body is close to the horizontal through the center. A determined value, which indicates a non-healthy condition, causes the marking to go below or above the horizontal. For example. is a heartbeat of 60 beats per minute at rest a value that distinguishes a healthy body. A higher value shifts the marker up, a lower one moves it down. All vital data of the body are related to each other. In the example of the pulse this means that a pulse rate of 60 beats per minute has a respiratory rate of 20-30 times per minute. If this is not measured, then the mark on the breathing is not horizontal. However, the optimal range of respiration depends on the heart rate. If the heart rate is increased, for example, to 120 beats per minute, then a corresponding value for a healthy respiratory rate is correspondingly higher and is between 50-70 times per minute. The use of the pie chart allows the display of different data to each other and also indicates whether the relation of the vital data with each other to a healthy state of the body corresponds to and at a glance. In order to make noticeable anomalies over time at a glance, a timeline (2-9) is available. It shows (2-7) marks (2-19) next to the current time position, which indicate irregularities. There are various types of markers on the timeline and in the other display elements ((2-3) and (2-4)) used to mark different types of abnormalities. In addition to the temporal marking of conspicuities, a marking within the pictorial display of the two-dimensional data (2-3) and the graphic data (2-4) is also possible.
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. Medically interesting is the evaluation of differences between the left and right half of the body or between two parts of the body. For this purpose, a plane (2-16) through the virtual body (2-1) and / or the image Liche display of the two-dimensional data (2-3) are placed. Selection tools (2-15) allow you to adjust the position and orientation of the plane (2-16). This plane cuts the raw data in half and allows the determination of resulting data in the two halves separately to examine the halves for differences. An adjustment therefore also leads to a change in the data which is compared in the pie chart (2-13) and which are compared in the display (2-6). In addition, a comparison of selected data (using (2-14)) can also be used as an indicator on a scale (2-17). The position of the indicator indicates on which side the data obtained differs to a healthy state and what the degree of differentiation is. An example of this is the pulse wave transit time in the face. Due to the two main veins, which lead into the head, both sides of the head are supplied differently Lich, the length of the arteries is different to the heart, it results in a different pulse transit time. The difference in the pulse wave transit time from the right to the left half of the head can be shown. The scale is formed, for example, as a color marking from red to green to red, with green representing a good and red a bad condition. The green mark is not central in the case of the pulse wave transit time, but shifted to the right due to differences in the length of the main arteries. These Displacement symbolizes the typical differences of 3-8 ms of transit times. The indicator relatively indicates the determined transit time difference. In this case, a shift of the indicator from the green area may indicate occlusive disease in the major arteries, with a shift to the right to a closure in the right aorta and a shift to the left to a closure in the left main artery.
Beschreibung der Abbildungen Description of the pictures
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. Figure 1 shows an example record of the intensity changes of the color in different tiles. Reference numeral 1 -1 shows Gra phen of several tiles, which have minima and maxima in time with the heart pulse. Reference numeral 1 -2 shows a graph of a selected tile. Reference numeral 1-3 shows edges in the graph due to a reflection wave due to the pulse wave.
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 FIG. 2 shows an exemplary representation of a graphical user interface for the analysis of evaluated data. The graphical interface consists of a variety of settings that change the appearance. (2-2) selects the body region to be displayed in a representation of the entire detected body region (2-1). (2-5) selects a position at which time histories of one-dimensional data are extracted to represent them in a history (2-4) and as a value (2-6). The type of time history of one-dimensional data is determined by the choice of a method of analysis (2-12) and by the choice of a data type (2-14). The data is also presented in a pie chart (2-13) in such a way that at a glance the physical condition becomes recognizable at the current time. In addition to the choice of data, the time to be displayed (2-7) and / or moving picture display (2-8) can also be controlled. The data on the selected or current position in the playback will be overlayed (2-1 1) Image placed at time (2-3). Detected abnormalities are shown as marks (2-10) both in the course of the one-dimensional data (2-4), in the overlay (2-1 1), and on a timeline (2-9). In addition to the actual display, a tool for further analysis can also be installed. Medically interesting is the comparison of two body parts relative to each other, this is made possible by a plane (2-16), which can be arbitrarily chosen (2-15). A comparison of the data of the two sides to each other can also be illustrated by a scale with indicator (2-17)

Claims

Ansprüche claims
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. 1 . Apparatus for measuring variable skin color data of a living the organism, in particular a human, in particular for medi cal diagnostic, for a therapeutic accompaniment and / or kosme tables purposes, with at least one digital image data providing Ka mera and a computer device for the evaluation of the of at least one digital image data provided by the camera, wherein the computer unit is set up and configured to analyze the digital image data spatially and temporally and temporally in relation to changes in the skin color that actually occur on the skin.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rech  2. Device according to claim 1, characterized in that the computation
nereinheit eingerichtet und ausgebildet ist, die Intensität eines Farbanteils oder einer Lichtwellenlänge eines Bildes in einer Bildfolge zu analysieren. Nerein configured and adapted to analyze the intensity of a color component or a wavelength of light of an image in an image sequence.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rech 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the computation
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.  Nerein configured and configured to analyze the intensity of a color component or a wavelength of light of a plurality of images in a sequence of images and set in comparison.
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.  4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computer unit is set up and designed to divide an image in an image sequence in tiles and Sieren for each of the tiles to analyze.
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.  5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computer unit is set up and formed from the determined data of a temporal and / or spatial course of real occurring on the skin changes in the skin color the pulse, a pulse wave contour, a pulse transit time To determine a pulse wave velocity, a pulse wave variability and / or arrhythmias.
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. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computer unit is set up and configured to emerge from the determined data of a spatial course of real on the skin. Changes in skin color determine changes in a given skin area over time.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn  7. Device according to one of the preceding claims, characterized
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.  records that it comprises a display and that the computer unit is set up and designed to graphically display determined data and analyzes performed on the display.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die wenigstens eine Kamera eine zur Aufnahme von Vi deosequenzen eingerichtete Kamera ist.  8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one camera is a set for recording of Vi deosequenzen camera.
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.  9. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one camera is a directed camera for taking single images.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sie zwei oder mehr, auf unterschiedliche Zielbereiche ausge richtete Kameras aufweist.  10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two or more, on different target areas aligned cameras.
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.  1 1. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is integrated in a mobile device, e.g. in a mobile, camera-equipped smart device, such as a smartphone, tablet PC or the like.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sie als stationäre Einheit gebildet ist.  12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is formed as a stationary unit.
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  13. A method for particularly mobile detection of data on living organism, preferably on a human, in particular for a use in medical diagnostics, for a therapeutic accompaniment and / or for cosmetic applications, characterized in that individual images and / or moving images be absorbed by a skin area to be examined and spatially resolved in at least one color and / or spectral range, preferably in at least two different colors and / or spectral ranges with respect to temporal and / or spatial intensity changes
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. 14. The method according to claim 13, characterized in that the area to be examined is selected to be stationary on the skin surface and that this area is determined in a sequence of pictures within each picture.
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.  15. Method according to claim 14, characterized in that two or more images recorded at different times are superimposed and rotated relative to one another such that the skin area to be examined overlaps congruently in both images with respect to size and orientation.
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.  16. The method according to claim 15, characterized in that the mutually aligned at least two images are compared with respect to the skin area to be examined and analyzed with respect to a change of the skin in relation to particular size and color of skin structures.
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.  17. The method according to any one of claims 13 to 1 6, characterized in that intensity changes of the at least one color and / or the at least one spectral range along a straight line in a single image are detected and evaluated.
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.  18. The method according to claim 17, characterized in that intensity variations of the at least one color and / or the at least one spectral range along a multiplicity of mutually parallel straight lines are recorded and evaluated in a single image.
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.  19. The method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that the skin area to be examined in the at least one image in Ka smile whose area is compared with the surface of the skin to be examined at least smaller extent that a plurality of such tiles , in particular at least 20 such tiles results, is divided.
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.  20. The method according to claim 19, characterized in that a division into tiles with a diameter and / or with edge lengths of less than 1 mm.
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. 21. Method according to one of claims 19 or 20, characterized in that the location and area of one, several or all tiles on the skin surface are determined.
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.22. The method according to any one of claims 1 9 to 21, characterized in that the temporal change of the intensity of the at least one color and / or the at least one spectral range is determined for each tile and is displayed in a resulting wave-shaped course.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen des wellenförmigen Verlaufs normiert und skaliert werden anhand der Gesamt heit der Wellen. 23. The method according to claim 22, characterized in that the waves of the wave-shaped course normalized and scaled on the basis of the totality of the waves.
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.  24. The method according to any one of claims 22 or 23, characterized in that the waves are examined in the waveform in terms of local minima and maxima.
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.  25. The method according to claim 24, characterized in that the temporal identity of minima and maxima of the different Wel len are evaluated with regard to the heart pulse.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswer tung hinsichtlich des Herzpulses für jeden Herzschlag erfolgt.  26. The method according to claim 25, characterized in that the evaluation takes place with respect to the heart pulse for each heartbeat.
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.  27. The method according to any one of claims 25 or 26, characterized in that from the evaluation of the heart pulse for each heartbeat Pulse riabilität is determined.
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. 28. The method according to any one of claims 25 to 27, characterized in that the temporal difference associated minima or maxima for each tile in relation to the minima or maxima of a selected th tile determined and from a pulse travel time is determined.
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. 29. The method of claim 28, when dependent on claim 22, characterized in that from the location and the pulse wave transit time of each tile, the pulse wave velocity is determined for this tile.
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. 30. The method according to any one of claims 25 to 29, characterized in that all waves are normalized together, in particular to a value between 0% and 100%, and that this standard is interpreted as a degree of Durchblu tion of the tissue area under the associated tile ,
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. 31. Method according to one of claims 22 to 30, characterized in that the amplitude between a local minimum and a temporally successive maximum of the wave of each tile for all minima or maxima is determined.
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.  32. The method according to claim 31, wherein at a marking of the tiles in a graphic representation of the tiles over an image of the examined skin surface on the basis of a restricted area for the value of the amplitude between the minima and the following maximum of the wave of the tiles Arteries characterized by similar diameters and depth under the skin are displayed in a graphical representation.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Kachel ermittelte Daten werden als zweidimensionale Da ten aufgefasst werden.  33. The method according to any one of claims 19 to 32, characterized in that for each of the tile determined data will be interpreted as two-dimensional data.
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.  34. Method according to claim 33, characterized in that a depiction of the two-dimensional data as a color or partially transparent marking of a surface of the respective tile takes place on an overlay over an image of the examined skin area as a function of the value of a date assigned to the respective tile.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Typus der angezeigten Daten auf einem Overlay einstellbar ist.  35. The method according to claim 34, characterized in that a type of the displayed data can be set on an overlay.
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.  36. The method according to any one of claims 34 or 35, characterized in that an overlay can be generated at any arbitrary measurement time even after a measurement based on stored data.
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. 37. The method according to any one of claims 34 to 36, characterized in that markings are introduced in an overlay, which indicate fixed anomalies, in particular to possible diseases.
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. 38. The method according to any one of claims 19 to 37, characterized in that in a display determined data by the use of a Kreisdi agramms are related to each other, wherein on the one rule between tween groups of tiles and / or between skin areas a separate te display is present and on the other hand, an indication of individual data in relation to each other is made possible.
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. 39. Method according to claim 19, characterized in that a scale with indicator illustrates a relation of values of two groups of tiles to one another, this scale comprising markings which characterize a medically healthy state and comprises an indicator which indicates the determined state.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich Bilder von unterschiedlichen Hautoberflächenabschnitten an gefertigt und vergleichend analysiert werden.  40. The method according to any one of claims 13 to 39, characterized in that at the same time images of different skin surface sections to be manufactured and analyzed comparatively.
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.  41. Method according to one of Claims 13 to 40, characterized in that the images are recorded in the region of the infrared spectrum and / or analyzed for at least one color and / or at least one spectral region of the infrared spectrum.
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