ITUB20159560A1

ITUB20159560A1 - Dispositivo e procedimento di acquisizione di immagini mediche per l?analisi di ulcere

Info

Publication number: ITUB20159560A1
Application number: ITUB2015A009560A
Authority: IT
Inventors: Jacopo Secco; Orlando Selenu; Marco Farina
Original assignee: Torino Politecnico
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-23
Also published as: IL259912B; US20180368693A1; JP6844093B2; WO2017109719A1; IL259912A; EP3393341A1; JP2019503732A; US11350826B2

Description

"DISPOSITIVO E PROCEDIMENTO DI ACQUISIZIONE DI IMMAGINI MEDICHE PER L'ANALISI DI ULCERE"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda 1'acquisizione di immagini mediche di ulcere.

Più specificamente, la presente invenzione riguarda un dispositivo di acquisizione ed elaborazione di immagini mediche di ulcere e un procedimento di acguisizione di immagini mediche di ulcere.

Con il termine ulcere cutanee si intende una lesione che si manifesta ed interessa una zona topica del corpo ed i tessuti sottostanti, dovuta ad una assente o scarsa irrorazione sanguigna della regione interessata. L'ulcera, a differenza di una comune ferita, ha scarse o rallentate capacità di guarigione a causa, appunto, dell'insufficiente volume ematico irrorante la zona.

Le ulcere possono essere dovute da diversi fattori irritativi o patologici come ad esempio il diabete, una continua e prolungata pressione di una particolare regione corporea (piaga da decubito) oppure lesioni o malfunzionamenti del distretto vascolare irrorante (ulcere venose e arteriose).

In aggiunta a guanto sopra, da analisi sociologiche e statistiche è noto che, a seconda dello stato di sviluppo del paese in considerazione e in base allo stato delle strutture e del sistema sanitario locale, globalmente tra i'1.2% ed il 18% della popolazione soffre o è affetta da ulcere cutanee.

A titolo di esempio, solo alla sanità statunitense la cura delle ulcere cutanee costa una cifra che varia dai 3.5 ai 7 miliardi di dollari annui.

Allo stato attuale le ulcere cutanee vengono curate con continue e periodiche medicazioni svolte dallo specialista incaricato. Durante la seduta, il medico elimina la precedente fasciatura, valuta visivamente 1'entità della piaga ed in base alle circostanze applica una nuova medicazione. Per la valutazione della ferita è necessario considerare tre parametri essenziali e la loro variazione nel tempo (relativamente alle viste precedentemente effettuate).

Le caratteristiche principali che distinguono lo stato di guarigione o peggioramento della piaga sono le seguenti: estensione della ferita, profondità e colore. Relazionando le tre variabili e confrontandole con gli stati precedenti lo specialista è in grado di applicare la medicazione meglio indicata, decidere se 1'ulcera è necrotica (e guesto porta nella maggioranza dei casi all'asportazione chirurgica del lembo di tessuto o nei casi più gravi dell'intero arto) e prescrivere un'eventuale cura farmacologica integrativa.

Questa seguenza di operazioni, nonostante la comprovata efficacia curativa, comporta gravi scomodità per i pazienti, che sono costretti a muoversi per raggiungere le sedi di cura nonostante il dolore provato e i problemi che sorgono in gueste circostanze.

É statisticamente provato che più del 60% delle persone affette da guesto genere di disturbo hanno età superiore ai 65 anni e soffrono nel 90% di guesti casi di gravi problemi deambulatori. Talvolta alcuni spostamenti sono potenzialmente inutili in guanto il medico, valutato lo stato dell'ulcera, non può ancora provvedere ad applicare un nuovo tipo di medicazione.

Comungue, in generale, le medicazioni da apportarsi nei casi più comuni sono eseguibili da chi si prende cura del paziente guotidianamente a domicilio, a seguito di opportune spiegazioni e supervisioni dello specialista.

Esiste guindi la necessità di evitare ai pazienti inutili e dannosi spostamenti verso le sedi di cura delle proprie ulcere, limitandoli ai soli casi di effettiva necessità. Inoltre, data la guantità di pazienti e il numero di viste da effettuarsi per ogni paziente (che si protraggono solitamente per un tempo minimo di 2-3 mesi) per lo specialista risulta complicato effettuare correttamente una visita in tempi brevi.

Nel tentativo di risolvere i problemi sopra citati sono stati realizzati i seguenti dispositivi:

- Mavis<(wi>: dispositivo stereo litografico che tramite la proiezione di strisce luminose parallele nella zona della ferita ne calcola il colore e la geometria tridimensionale. Il Mavis è un dispositivo di dimensioni elevate e non è trasportabile, non effettua un'identificazione (detection) ed un riconoscimento della ferita ma la piaga deve essere evidenziata manualmente sulle immagini da parte del medico; - Digiskin : dispositivo che necessita di una fotocamera digitale ed un raster ottico per evidenziare i pattern di granulazione (variazione di tessuto patologico della ferita). Effettua un'individuazione manuale della ferita a posteriori;

ATOS e ATOS 11<(wi>: metodi stereofotografici per 1'analisi di ulcere cutanee che sfruttano due fotocamere per la ricostruzione di un'immagine tridimensionale della piaga. L'immagine ottenuta viene poi analizzata selezionando manualmente a posteriori 1'area della lesione; - Aranz Silhouette : dispositivo che utilizza uno scanner laser per 1'acguisizione dell'immagine della ferita; tramite una successiva individuazione manuale a posteriori è possibile riconoscere la lesione e calcolarne i parametri diagnostici.

I dispositivi sopracitati sono utilizzabili solo dal medico in guanto manca un processo di individuazione automatica della ferita.

Inoltre, come specificato nella pubblicazione di de Franciscis, S., et al. "A /ìew photographic computerized measurement System for chronic wound assessment ", Acta Phlebol 15 (2014), 13-8, i metodi descritti precedentemente soffrono di una variabilità alta della luce che illumina la ferita la momento dell'acquisizione dei dati.

Scopo della presente invenzione è dungue guello di proporre un dispositivo ed un procedimento di acguisizione di immagini mediche di ulcere che consenta di identificare automaticamente e in maniera precisa le ulcere di un paziente e valutarne le caratteristiche morfologiche, consentendo inoltre di ridurre in numero di spostamenti del paziente stesso verso il luogo di cura, limitandoli ai soli momenti in cui è necessario un intervento diretto del medico sull'ulcera stessa.

Forme di realizzazione della presente invenzione si riferiscono ad un dispositivo ed un procedimento di acquisizione ed elaborazione di immagini mediche di ulcere che superi gli svantaggi della tecnica nota.

In una forma di realizzazione dell'invenzione il dispositivo per 1'acquisizione di immagini mediche di un'ulcera comprende una pluralità di sorgenti luminose disposte sul perimetro di una geometria piana regolare chiusa e atte ad illuminare un'ulcera con rispettivi fasci luminosi che ricoprono la superficie della ferita sovrapponendosi; mezzi di acquisizione di immagini disposti all'interno del perimetro delle sorgenti luminose e atti ad acquisire immagini mediche di tale ulcera illuminata.

In un'altra forma di realizzazione il dispositivo comprende inoltre un'unità di elaborazione collegata alle sorgenti e ai mezzi di acquisizione di immagini atta a controllare sia 1'illuminazione dell'ulcera sia 1'acquisizione delle immagini.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il comprende inoltre un dispositivo rilevatore di distanza atto a misurare la distanza tra il dispositivo e 1'ulcera e ad inviare un segnale di allarme nel caso in cui tale distanza superi un valore di soglia predeterminato.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo rilevatore di distanza è analogico o digitale, acustico o ottico.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, le sorgenti luminose sono almeno tre.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, le sorgenti luminose sono LED bianchi.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo comprende inoltre mezzi di memoria estraibili atti a memorizzare le immagini acquisite dai mezzi di acquisizione di immagini.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, la geometria piana ha un asse minore di almeno 1Ocm.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo comprende inoltre un dispositivo di trasmissione dati atto ad inviare dati prodotti dall'unità di elaborazione verso un dispositivo remoto.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, il procedimento per 1'acquisizione ed elaborazione di immagini mediche di un'ulcera comprende le operazioni di:

- predisporre un dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti;

- posizionare il dispositivo ad una distanza predeterminata dall'ulcera rivolgendo verso di essa le sorgenti luminose e i mezzi di acquisizione di immagini;

- acquisire una pluralità di immagini, pari al numero di sorgenti luminose più una;

- eseguire un'operazione di combinazione e mediazione delle immagini ottenendo un'immagine di uscita;

applicare un algoritmo di tipo "automa cellulare" all'immagine di uscita ottenendo il contorno dell'ulcera e i contorni di zone d'ombra che circondano l'ulcera;

calcolare la profondità dell'ulcera sulla base di lunghezze di dette zone d'ombra definite a partire dai contorni delle zone d'ombra e contorno dell'ulcera.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, 1'operazione di calcolare la profondità dell'ulcera comprende le fasi di:

- considerare, per ogni zona d'ombra, un punto di origine 0 appartenente al contorno di detta zona d'ombra e un punto di fine F appartenente al contorno dell'ulcera, detti punti 0 ed F avendo rispettive coordinate (01, 02; fi, fa) in un sistema cartesiano di riferimento;

eseguire, per ogni zona d<f>ombra, le seguenti operazioni per arrivare al calcolo della profondità dell' ulcera in corrispondenza di ciascuna zona d<f>ombra:

D = v Oi - Xi)<2>+ (02- x2)<2>

γ = arctan

i=V1⁄2 -°l)<2>+ (/2-»2)<2>

cos

^ ^ sin(y)

dove D è la distanza tra un fascio luminoso verticale emesso da una di dette sorgenti avente rispettiva posizione (xi, x2, X3) in detto sistema di riferimento cartesiano e il contorno della zona d'ombra considerata, γ è il semi-angolo sotteso dal fascio luminoso passante per il punto 0 e p è la profondità dell'ulcera.

In un' altra forma di realizzazione dell' invenzione, il procedimento comprende inoltre 1' operazione di calcolare 1'area dell'ulcera in funzione delle dimensioni di una griglia di fotosensori associata ai mezzi di acquisizione di immagini e di un angolo di apertura focale dei mezzi di acquisizione di immagini secondo le seguenti formule:

sin(4p·) sin (4^-)

A = (2/t)<2>

-†·) COS(-^·)

A

A px — px

ATOT — Apx*Npx

dove A e B sono le dimensioni dei lati rettangolari di detta griglia di fotosensori, Apxè 1'area di un singolo pixel dell'immagine di uscita, Npxè il numero di pixel contenuto nel contorno dell'ulcera.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, 1'operazione di acguisire una pluralità di immagini comprende le operazioni di:

accendere progressivamente e in seguenza le sorgenti luminose sincronizzando le accensioni con 1'acguisizione delle immagini da parte dei mezzi di acguisizione di immagini in modo da poter acguisire ogni immagine con una rispettiva sorgente accesa;

acquisire, al termine di detta sequenza progressiva, un'ultima immagine con tutte le sorgenti accese contemporaneamente .

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, le immagini vengono acquisite a colori e 1'immagine di uscita ha tre tonalità di colore differenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la Figura 1 è una vista frontale in prospettiva di un dispositivo per 1'acquisizione di immagini mediche secondo la presente invenzione;

la Figura 2 mostra una ferita irradiata da fasci luminosi provenienti dal dispositivo di figura 1;

la Figura 3 è uno schema dei passi del procedimento di acquisizione di immagini mediche secondo la presente invenzione;

La Figura 4 mostra la ferita della Figura 2 in cui sono evidenziati i contorni e le ombre della ferita stessa; e

la Figura mostra una vista m sezione del dispositivo di figura 1 sopra una ferita.

In sintesi, la presente invenzione riguarda una metodologia per 1'identificazione e 1'analisi di immagini di ulcere cutanee attraverso un dispositivo (collegabile ad un dispositivo remoto di controllo guale uno smartphone, un tablet, un pc, etc.) che permetta 1'acguisizione di immagini relative alle lesioni cutanee di pazienti attraverso una videocamera comprendente almeno tre dispositivi luminosi. Alternativamente, il dispositivo è di tipo stand-alone.

I dati così ottenuti, grazie ad una successiva fase di analisi di tali immagini, possono essere inviati al medico curante il guale stabilirà il decorso curativo del paziente (tele-medicina, telediagnosi).

La metodologia per 1'identificazione automatica delle ulcere si basa su un procedimento di acguisizione delle immagini e di image processing. Il metodo prevede 1'uso di una corona di fonti luminose di caratteristiche note a priori (intensità luminosa, colore e calore della luce fornita e angolazione dei raggi luminosi emessi e incidenti sulla ferita), una videocamera e un'unità di controllo {embedded o esterna) per la sincronizzazione di tutti tali elementi. I dati ottenuti vengono successivamente analizzati tramite algoritmi di tipo "automa cellulare" (Gelluiar Autornata) di per sé noti ad un tecnico del settore.

L'automa cellulare (CA) è un particolare tipo di algoritmo che si basa sull'evoluzione degli stati interni di un insieme di elementi (detti cellule) disposti su una griglia regolare di dimensione finita (Wolfram, Stephen. Theory and applications of cellular automata. Voi. 1. Singapore: World Scientific, 1986).

Le cellule della griglia evolvono a precisi intervalli di tempo variando i loro stati interni in base a input esterni e agli stati delle cellule vicine.

Questa classe di algoritmi prende ispirazione da una serie di fenomeni evolutivi di vario genere presenti in natura. Ipotizzando di associare le cellule in guestione con i pixel che compongono un'immagine digitale allora si possono progettare circuiti o implementare algoritmi capaci di effettuare operazioni di image processing comuni (Itoh, Makoto, and Leon Q. Chua. "Memristor cellular automata and memristor discrete-time cellular neural networks" International Journal of Bifurcation and Chaos 19.11 (2009): 3605-3656) oppure di effettuare riconoscimento di immagini (Secco, Jacopo, et al. "Memristor Cellular Automata through Bellef Propagation Inspired Algorithm", IEEE ISQCC, Gyoungju, South Korea (2015)).

I documenti CN1971619 e TW201231017 mostrano come algoritmi di tipo CA sono stati utilizzati nell'analisi di immagini biomediche (soprattutto immagini MRI - Magnetic Resonance Image).

In figura 1 è mostrata una vista in prospettiva frontale di un dispositivo per 1'acguisizione di immagini mediche 1 secondo la presente invenzione.

II dispositivo 1 comprende una corona di sorgenti luminose 2, preferibilmente LED bianchi, una videocamera 4, preferibilmente di tipo CMOS, posta al centro della corona di sorgenti luminose 2, mezzi di memoria 6 estraibili ed atti a memorizzare le immagini acguisite dalla videocamera 4, un dispositivo rilevatore di distanza 8, e un'unità di elaborazione 10.

Il dispositivo rilevatore di distanza 8 può essere un dispositivo analogico o digitale, acustico od ottico.

Le sorgenti luminose 2 sono almeno tre e sono disposte equidistanziate sul perimetro di una geometria piana regolare (la corona circolare) con un diametro di almeno 10 cm.

Alternativamente , le sorgenti 2 sono disposte su una qualsiasi geometria piana regolare chiusa avente lunghezza dell' asse minore di almeno 10 cm.

Le sorgenti luminose 2 della corona devono essere almeno tre in quanto questo è il numero minimo necessario per poter irradiare completamente una ferita con fasci sovrapposti .

In figura 2 è mostrata una ferita (ulcera) 100 di una porzione di pelle 102 irradiata da fasci luminosi 104 provenienti dalle sorgenti luminose 2. Vantaggiosamente , i fasci luminosi 104 devono ricoprire la super fice della ferita 100 sovrapponendosi; in sintesi, la somma della frazione N- esima delle circonferenze ottenute con i raggi di illuminazione 104 deve essere superiore alla superiice della ferita 100.

Le sorgenti luminose 2 hanno intensità luminosa, colore e calore della luce fornita noti a priori, ed emettono raggi o fasci luminosi ad angoli predeterminati rispetto alla superficie della ferita 100.

Se si avesse un numero inferiore di sorgenti luminose 2, queste dovrebbero essere troppo vicine tra loro per ottenere un' ombra per ogni dislivello del tessuto, e ciò non permetterebbe di ricoprirebbe 1'intera super fice di tessuto patologico . L'ampiezza del diametro della corona, preferibilmente pari a 1Ocm, permette di analizzare la totalità delle possibili ferite, in quanto 1'ampiezza media dell' asse maggiore di un'ulcera cutanea è circa pari a 7 cm.

L'unità di elaborazione 10 è collegata a tutti i componenti sopra citati ed è predisposta per gestirne in modo per sé noto il funzionamento, in modo da attuare il procedimento descritto in seguito. L'unità di elaborazione 10 può essere un processore interno (embedded) al dispositivo 1 o un'unità esterna, associata ad esempio ad un dispositivo remoto 12 come uno smartphone, un tablet, un PC, etc.

1/ unità di elaborazione 10 permette di sincronizzare il funzionamento degli altri componenti tramite il suo clock interno .

In una variante preferita dell'invenzione il dispositivo 1 comprende inoltre un dispositivo di trasmissione dati 14 (GSM, 3G, WiFi, 4G, etc) per 1'invio di pacchetti di dati rappresentativi delle immagini al dispositivo remoto 12 o ad un altro dispositivo non mostrato in figura e a disposizione di un medico curante.

Alternativamente , il dispositivo 1 e il dispositivo remoto 12 sono collegati tramite un cavo USB.

Nella figura 3 è mostrato uno schema dei passi del procedimento di analisi di immagini mediche di ulcere secondo la presente invenzione.

In particolare, il procedimento si basa sull'acquisizione, tramite la videocamera 4, di una pluralità di immagini della ferita 100, dette immagini essendo acquisite con luminosità controllata e variabile , e sulla successiva elaborazione delle immagini da parte dell' unità di elaborazione 10 tramite un algoritmo di tipo "automa cellulare" .

Il procedimento di analisi di immagini mediche secondo la presente invenzione inizia, ad un passo 50, con il posizionamento, da parte di un utente, del dispositivo 1 ad una distanza h predeterminata, ad esempio tra 5cm e 10cm, dalla ferita 100, rivolgendo verso di essa la corona di sorgenti luminose 2 e la videocamera 4.

Il dispositivo rilevatore di distanza 8 misura, in modo per sé noto, detta distanza h. Nel caso in cui la distanza misurata h sia maggiore di un valore di soglia predeterminato, il dispositivo rilevatore di distanza 8 emette un segnale sonoro avvisando in tal modo il paziente che il dispositivo 1 non è stato correttamente posizionato. Alternativamente, il dispositivo rilevatore di distanza 8 emette un segnale luminoso o una vibrazione.

Alternativamente, la distanza h viene misurata manualmente dal paziente o tramite la lettura (in modo per sé noto ad un tecnico del settore) della focalità della videocamera 4 e dell'ottica ad esso collegata.

In un successivo passo 521'utente punta la ferita 100 con la videocamera 4 ed avvia, ad esempio premendo un pulsante di avvio della videocamera 4, una fase di acquisizione di immagini. In particolare, vengono acguisite N+l immagini della ferita 100, dove N è il numero di sorgenti luminose 2 della corona.

Le sorgenti luminose 2 della corona si attivano ad una ad una progressivamente in sequenza, sincronizzando le accensioni con 1'acquisizione delle immagini da parte della videocamera 4 per poter acquisire un'immagine con ogni sorgente luminosa 2 accesa. All accensione di ogni nuova sorgente 2 quella precedentemente accesa si spegne e in questo modo la ferita viene illuminata da una sorgente 2 per volta. Al termine della sequenza viene acquisita dalla videocamera 4 un'ultima immagine con tutte le sorgenti 2 accese contemporaneamente.

La disposizione delle sorgenti luminose 2 a forma di corona circolare consente di irradiare la ferita da diverse angolazioni e generare delle ombre nella ferita stessa in maniera tale da evidenziare le non-uniformità della superfice lesa. Inoltre, la corona formata dalle sorgenti luminose 2 aventi caratteristiche predefinite permette un'illuminazione precisa della lesione 100, evitando di generare variabilità dei risultati anche sul lungo periodo. Nella figura 4 è mostrata la ferita 100 della figura 2 in cui è evidenziato il perimetro o contorno 100a della ferita 100 e un insieme di zone d'ombra 101 aventi complessivamente un perimetro o contorno 10la.

Aumentando il numero di immagini acguisite dell'ulcera 100 dalla stessa posizione si riduce il rapporto segnale-rumore combinando e mediando le immagini (processo di averaging) di un fattore pari a Vtf, dove K è il numero di immagini acquisite. In guesto modo si riducono drasticamente artefatti da movimento dovuti al tremore muscolare della mano che regge il dispositivo 1.

Le immagini acquisite sono a colori, guindi codificate in RGB.

Ad un successivo passo 54 viene eseguita detta operazione di combinazione e mediazione (averaging) delle immagini in RGB tramite la guaie è possibile ottenere un'immagine di uscita della ferita 100 con tre tonalità di colore differenti.

A guesto punto, in un successivo passo 56 viene eseguita una fase di image processing tramite un algoritmo di tipo "automa cellulare", di per sé noto ad un tecnico del settore, che viene applicato all'immagine di uscita. L'algoritmo, eseguito dall'unità di elaborazione 10, è capace di segmentare i colori e decodificarli automaticamente riconoscendo i contorni 100a e 10la rispettivamente della ferita 100 e delle relative zone d'ombra 101.

I colori della zona lesa sono decodificati generando una mappa di colore e sfruttando i valori dell'immagine di uscita ottenuta al passo 54.

II numero di fotosensori della videocamera 4 eguivale al numero di pixels delle immagini che acquisisce (indicati nel seguito come px). La griglia di fotosensori di una videocamera CMOS è di forma rettangolare, avente guindi un lato maggiore A e un lato minore B (vedere figura 5).

Nella figura 5 è mostrata una vista in sezione del dispositivo 1 posizionato sulla ferita 100. Sono mostrati la videocamera 4 e una sorgente luminosa 2 della corona, le guali hanno rispettive posizioni X (xlfx2, x3)ed Y (ylfy21Y3Ì in un sistema cartesiano di riferimento.

La videocamera 4 ha una apertura focale λ nota a priori ed ad essa è associata, in modo per sé noto, una griglia rettangolare di fotosensori 200 avente rispettivamente un lato maggiore A e un lato minore B. La sorgente luminosa 2 è posta alla distanza h dalla pelle 102 su cui c'è la ferita 100 ed emette un fascio luminoso 104 avente un semiangolo di emissione φ/2 diretto verso la ferita 100.

Con i riferimento 100a' e 10la' sono indicati rispettivamente due punti del contorno 100a della ferita 100 e del contorno 101a delle zona d'ombra 101. Con il riferimento γ è indicato il semi-angolo sotteso dal fascio luminoso 104 passante per il punto 101a' del contorno 101a di una delle zone d'ombra 101. Con il riferimento D è indicata la distanza tra il raggio verticale emesso dalla sorgente 2 e il perimetro 101a della zona d'ombra 101, mentre con L è indicata la distanza tra i punti 100a' e 101a' dei contorni 100a e 10la della ferita 100 e della zona d'ombra 101.

Grazie ai dati ottenuti al passo 56 tramite 1'algoritmo di tipo "automa cellulare", al passo 58 l'unità di elaborazione 10 calcola l'area della lesione 100 con le seguenti formule , dove i pedici A e B si riferiscono all' associato lato della griglia di fotosensori.

L'area focale {A) della videocamera 4 è data da:

sin(y)sin(3⁄4r)

A = (2 h)<2>

-jr)cos(-j-)

L'area di un singolo pixel Μρ*) é data da:

A

Apx=

px

Il numero di pixel s Νρϊίche è contenuto all'interno del bordo 10Oa moltiplicato per ApXfornisce come risultato 1'area della lesione 100, come dato dalla seguente formula:

^ror — ApX*Npx

Successivamente, al passo 60, per ogni zona d'ombra 101, 1'unità di elaborazione 10 calcola la lunghezza L dell' ombra a partire dal suo punto di origine per ricavare la profondità p della ferita 100.

Si considera, per una data zona d'ombra 101, un punto di origine 0 (θχ, o2) corrispondente ad esempio al punto 101a', e un punto di fine F (fi, f2) corrispondente al punto 100a' (0 ed F sono guindi solo noti sul piano bidimensionale al momento dell'acguisizione di un'immagine) . In tale passo 60 vengono guindi eseguite le seguenti operazioni per arrivare al calcolo della profondità p della ferita 100:

D = V (oj- χχ)<2>-I-(o2- x2)<2>

γ = arctan

L =V(/i<->°i)<2>+ 1⁄2<—>°z)<2>

cos(y)

p = L

sin(y)

Il passo 60 viene ripetuto per ogni zona d'ombra 101 racchiusa nel contorno 10la e si ottiene quindi una pluralità di valori di profondità p rappresentativi della profondità della ferita 100 lungo tutto il suo perimetro 10Oa.

Infine, ad un passo 62, i dati finali riguardanti la ferita 100 (in particolare, la profondità e 1'area) vengono forniti in uscita dall'unità di elaborazione 10.

Vantaggiosamente, detti dati finali vengono memorizzati sui mezzi di memoria 10 del dispositivo 1 oppure inviati al medico curante tramite il dispositivo di trasmissione dati 14.

11 dispositivo 1 della presente invenzione ha dunque le seguenti caratteristiche innovative:

controllo completo sulla luminosità dell'immagine con conseguente diminuzione del rumore luminoso esterno, il quale nella maggior parte dei casi genera artefatti nell'elaborazione dell'immagine;

è tele-diagnostico poiché presenta al suo interno un modulo di trasmissione dati;

per il riconoscimento automatico della ferita ed il calcolo della profondità dell'ulcera viene utilizzato un pacchetto multi-immagine in cui ciascuna delle immagini è stata scattata con una luce monocromatica di intensità e colore noto, ma con fonte variabile spazialmente. Questo permette all'algoritmo di image processing di comprendere la tridimensionalità della ferita tramite la variazione delle ombre generate dalla frastagliatura al confine dell'ulcera;

- è il primo ad uso tele-medicale per questo scopo che non necessita di personale qualificato o precedentemente preparato per il suo utilizzo. L'uso di questo dispositivo è affidato completamente al paziente, e questo ne aumenta la portabilità. Inoltre consente, come descritto nei punti precedenti, al medico di eseguire, a valle dell'uso del dispositivo, una telediagnosi ed un follow-up precisi ed efficaci delle condizioni del paziente, adeguandosi completamente alle sue necessità (difficoltà deambulatorie, età avanzata, condizioni cliniche che ne impediscano il movimento, etc.).

- ha costi di sviluppo e produzione contenuti in quanto sfrutta tecnologie semplici.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per 1'acquisizione di immagini mediche di un'ulcera (1) comprendente: - una pluralità di sorgenti luminose (2) disposte sul perimetro di una geometria piana regolare chiusa e atte ad illuminare un'ulcera (100) con rispettivi fasci luminosi (104) che ricoprono la superficie della ferita (100) sovrapponendosi; mezzi di acquisizione di immagini (4) disposti all'interno di detto perimetro delle sorgenti luminose (2) e atti ad acquisire immagini mediche di tale ulcera (100) illuminata; 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un'unità di elaborazione (10) collegata a dette sorgenti (2) e mezzi di acquisizione di immagini (4) atta a controllare sia 1'illuminazione dell'ulcera (100) sia 1'acquisizione delle immagini. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre un dispositivo rilevatore di distanza (8) atto a misurare la distanza (h) tra il dispositivo (1) e 1'ulcera (100) e ad inviare un segnale di allarme nel caso in cui tale distanza superi un valore di soglia predeterminato. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui il dispositivo rilevatore di distanza (8) è analogico o digitale, acustico o ottico. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le sorgenti luminose (2) sono almeno tre. 6. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le sorgenti luminose sono LED bianchi. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi di memoria (6) estraibili atti a memorizzare le immagini acquisite dai mezzi di acquisizione di immagini (4). 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la geometria piana ha un asse minore di almeno 10cm. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un dispositivo di trasmissione dati (14) atto ad inviare dati prodotti dall'unità di elaborazione (10) verso un dispositivo remoto (12). 10. Procedimento per 1'acquisizione ed elaborazione di immagini mediche di un'ulcera comprendente le operazioni di: - predisporre un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; - posizionare (50) il dispositivo ad una distanza (h) predeterminata dall'ulcera (100) rivolgendo verso di essa le sorgenti luminose (2) e i mezzi di acquisizione di immagini (4); - acquisire (52) una pluralità di immagini, pari al numero di sorgenti luminose (2) più una; - eseguire (54) un'operazione di combinazione e mediazione di dette immagini ottenendo un'immagine di uscita; - applicare (56) un algoritmo di tipo "automa cellulare" a detta immagine di uscita ottenendo il contorno (10Oa) dell'ulcera (100) e i contorni (10la) di zone d'ombra (101) che circondano detta ulcera (100); - calcolare (60) la profondità dell'ulcera (100) sulla base di lunghezze di dette zone d'ombra (101) definite a partire da detti contorni (10la) delle zone d'ombra (101) e contorno (100a) dell'ulcera (100). 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui 1'operazione di calcolare la profondità dell'ulcera (100) comprende le fasi di: - considerare, per ogni zona d'ombra (101), un punto di origine 0 appartenente al contorno (10la) di detta zona d'ombra (101) e un punto di fine F appartenente al contorno (100a) dell'ulcera (100), detti punti 0 ed F avendo rispettive coordinate (oi, o2 ;fi, f2 )in un sistema cartesiano di riferimento; eseguire, per ogni zona d'ombra, le seguenti operazioni per arrivare al calcolo della profondità dell'ulcera (100) in corrispondenza di ciascuna zona d'ombra: £3= - Si)<2>* (PK-^S:)<2> γ= acciai ftfi.- 3⁄4.ì*+ (A <v L>staffi dove D è la distanza tra un fascio luminoso (104) verticale emesso da una di dette sorgenti (2) avente rispettiva posizione (xi, x2, X3)in detto sistema di riferimento cartesiano e il contorno (10la) della zona d'ombra (101) considerata, γ è il semi-angolo sotteso da detto fascio luminoso (104) passante per il punto 0 e p è la profondità dell'ulcera (100). 12. Procedimento secondo la rivendicazione 10 o 11, comprendente inoltre 1'operazione di calcolare (58) 1'area dell'ulcera (100) in funzione delle dimensioni di una griglia di fotosensori (200) associata ai mezzi di acguisizione di immagini (4) e di un angolo di apertura focale (λ) di detti mezzi di acquisizione di immagini (4) secondo le seguenti formule: ér; *ι·4? A = *2ÌV)<3> coartico <■>^rcr= *3⁄4* dove A e B sono le dimensioni dei lati rettangolari di detta griglia di fotosensori (200), Apxè l'area di un singolo pixel dell'immagine di uscita, Npxè il numero di pixel contenuto nel contorno (100a) dell'ulcera (100). 13. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui 1'operazione di acquisire una pluralità di immagini comprende le operazioni di: - accendere progressivamente e in sequenza le sorgenti luminose (2), sincronizzando le accensioni con 1'acquisizione delle immagini da parte dei mezzi di acquisizione di immagini (4) in modo da poter acquisire ogni immagine con una rispettiva sorgente (2) accesa; acquisire, al termine di detta sequenza progressiva, un'ultima immagine con tutte le sorgenti (2) accese contemporaneamente. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, in cui dette immagini vengono acquisite a colori e 1'immagine di uscita ha tre tonalità di colore differenti.