JP6546605B2 - 液体キャニスタ内の血液成分量の推定方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年4月15日提出の米国暫定出願整理番号61/980,024、2014年11月17日提出の米国暫定出願整理番号62/080,927、2015年1月13日提出の米国暫定出願整理番号62/102,708の利益を主張するものであり、それぞれ本参照により全体が本書に組み込まれる。
本発明は一般に外科分野に関し、より具体的には外科手術に用いられるキャニスタ内の血液成分量を推定する新規かつ有用な方法に関する。
図2Aに示すように、一実施例では、カラーグリッド300は別個の複数カラーのカラーエレメント配列310(例えば1またはそれ以上の「ピクセル」を含む複数領域)を含み、このカラーエレメント配列はキャニスタの外側面に印刷され、貼付され、投射され、または他の方法で結合される。一例では、カラーグリッド300は、キャニスタ200上のデカール301の形態で貼付される。一例では、デカール301が、粘着層320、当該粘着層320の第1の部分321の上に設けられた不透明層325、当該不透明層325の上に配置される、それぞれ個別の赤の色調のカラーエレメント配列310、および、当該カラーエレメント配列310の上と前記粘着層320の前記第1の部分321に隣接する第2の部分322の上に直接貼付されるアンチグレア層330を具え得る。好適には粘着層320は、キャニスタ200内の液体の色がキャニスタのカラーグリッドアセンブリの画像データを正確に表すように実質的に透明であるが、この粘着層320は代替的に、カラーグリッド300を含む画像の画像処理(すなわち色補正)を実現するために任意の特有のカラー(例えば、色調、色相、明暗度、透明度等)を有してもよい。
ブロックS110は、キャニスタの画像から、キャニスタに付されたカラーグリッドを検出し、当該カラーグリッドはカラーエレメント配列を含み、各カラーエレメントは赤スペクトルの複数カラーの1以上のセットに関連付けられており、ブロックS120はキャニスタに対するカラーグリッドの位置に基づいて、キャニスタの位置に対応する画像の領域を選択することを規定する。
図6A、6Bに示すように、第1変形例の方法100’は、キャニスタのオリジナル画像内で、当該キャニスタに結合されたカラーグリッドを検出するステップS110’であって、このカラーグリッドはカラーエレメント配列を含み、各カラーエレメントは赤スペクトルの少なくとも1以上のカラーセットに関連付けられている、ステップと;キャニスタに対するカラーグリッドの位置に基づいて、キャニスタの一部に対応するオリジナル画像の領域を選択するステップS120’と;当該領域の検出されたカラーと、オリジナル画像内で取得されたカラーグリッドに関連するカラーセット内の赤の色調との一致を判定するステップS130’と;オリジナル画像内のカラーグリッド内の赤の色調の位置に基づいて、当該オリジナル画像内の赤の色調に対応する真のカラー特性を取得するステップS150’と;調整済みの画像内の赤の色調のカラー特性が真のカラー特性に一致するように前記オリジナル画像のカラー設定を調整することによって、前記オリジナル画像に由来する調整済み画像を生成するステップS160’と;調整済み画像の領域から赤色の値を抽出するステップS170’と;当該赤色の値と、キャニスタ内に含まれる液体量における血液成分濃度の赤色の値に相関付けるステップS190’とを含む。
図7A、7Bに示すように、第2の変形例の方法100”は、キャニスタのオリジナル画像内で、キャニスタに結合されたカラーグリッドを検出するステップS110”であって、カラーグリッドはカラーエレメント配列を含み、各カラーエレメントは赤スペクトルのカラーの少なくとも1のセットに関連付けられている、ステップと;オリジナル画像内のカラーグリッド内の第1の赤の色調に対応する第1の真のカラー特性を取得するステップS150”と;オリジナル画像内のカラーグリッド内の第2の赤の色調の位置に基づいて、オリジナル画像内に収められたカラーのセット内の第2の赤の色調に対応する第2の真のカラー特性を取得するステップS152”と;調整済み画像内の第1の赤の色調の第1のカラー特性が第1の真のカラー特性に一致し、調整済み画像内の第2の赤の色調の第2のカラー特性が第2の真のカラー特性に一致するように、オリジナル画像のカラー設定を調整することによって、オリジナル画像から調整済み画像を生成するステップS160”と;キャニスタに対するカラーグリッドの位置に基づいて、キャニスタの一部に対応する調整済み画像の領域から赤色の値を抽出するステップS170”と;当該赤色の値を、キャニスタ内に含まれる液体量内の血液成分濃度と相関付けるステップS190”とを含む。
図3Eに示すように、方法100はさらにブロックS50を具えてもよく、ここでは:キャニスタおよびカラーグリッドのうちの1以上のに関連する画像データに存在する画像アーチファクトを除去し、方法100の以降のブロックの出力を向上するよう作用する。具体的には、ブロックS50は、血液成分の分析にあたり関心領域の画像からノイズや他のアーチファクト(例えば、カラーグリッドの下の気泡によるアーチファクト、カラーグリッド300とキャニスタの間のデブリによるアーチファクト等)を除去するよう作用する。変形例では、ブロックS50は:最大安定外部領域(MSER)アルゴリズム、ガウスのアルゴリズムのラプラシアン、ガウスのアルゴリズムの差分、およびヘッシアンのアルゴリズムの行列式、およびノイズや他のアーチファクトを除去する他の適切なアルゴリズム、の1またはそれ以上を実行することを含む。特定の実施例では、上記第2章の処理システムに関して説明したように、ブロックS50のアーチファクト除去は、最大安定外部領域(MSER)アルゴリズムを実行して、関心領域の実質的にアーチファクトのないサブ領域の初期マスクを特定する。次に、ブロックS50は、MSERアルゴリズムの実行後に存在する逸脱を排除するために、初期マスクのピクセルの中間カラー値と有意に異なるカラー値をもつピクセルを除去することを含む。しかしながら、ブロックS50の変形例は、他の適切な方法で行われてもよい。
図9に示すように、方法100、100b、100’、100b’、100”、100b”に関するとともに、記載されたシステムの実施例を実行するパイプラインの特定の実施例では、ソフトウェアを実行するサーバ400が、キャニスタとカラーグリッドの画像を取得するモバイル演算デバイス500と通信し、画像とキャニスタ種類のデータを処理モジュール420(すなわち、演算サブシステム)に送り、液体キャニスタ内の血液成分量の推定が行われる。処理モジュール420は第1のモジュール422を具え、これは画像の認定アルゴリズム(例えば、画像処理アルゴリズム、画像調整アルゴリズム等)を実行するよう構成され、第2のモジュール424に出力を提供するよう構成され、そこで画像内で取得されたマトリクスバーコード(例えば、上記ブロックS110におけるQRコードとカラーグリッドのハイブリッド)から情報が抽出されるよう構成される。マトリクスバーコードからの情報は次に、正準空間から画像空間への変換(例えば、マトリクスバーコードが既知の構成でどのように見えるべきかのテンプレートに基づいて)を実行する変換モジュール426を通して、周囲光のパレット情報を抽出するモジュール428(すなわち、上記ブロックS150に関連)と、関心領域に関する情報を処理する第4のモジュール430(すなわち、上記ブロックS120に関連)に送られる。第3のモジュール428と、第4のモジュール430の出力はその後、周囲光標準化モジュール432に送られてオリジナル画像から修正済み画像が生成され、この修正済み画像は、周囲光の条件の変化を考慮した方法で標準化される。第3のモジュール428の出力はまた、画像内のノイズの影響を軽減するよう構成されたノイズフィルタリングモジュール434に送られる。次に、周囲光標準化モジュール432とノイズフィルタリングモジュール434の出力が、特徴抽出モジュール436(上記ブロックS140、S170、S190に関連)に送られ、画像の領域に関する推定ヘモグロビン濃度と、キャニスタ内の液体のヘモグロビン濃度の表現を取得する。最後に、推定されたヘモグロビン濃度と、推定されたキャニスタ内の液体量(上記ブロックS192に関連)とを用いて、キャニスタ内のヘモグロビンの質量が計算され、これがサーバ400に返送される(例えば、最終的に血液の出所である患者に関する実体へと提供される)。この特定の実施例の変形例では、他の適切な方法で実行されてもよい。
Claims (21)
- 容器内の液体成分濃度判定方法であって、当該方法は画像取得デバイスと通信する演算システムによって実行され、
・前記画像取得デバイスによって生成された前記容器の画像に関するデータを受け取るステップと、
・前記画像内で、前記容器に近接するカラーエレメント配列を含むカラーグリッドを検出するステップであって、前記カラーグリッドの各カラーエレメントは少なくとも1のカラーのセットに関連付けられている、ステップと、
・前記容器に関する画像の領域を選択するステップと、
・前記カラーグリッドから導出される情報を処理することに少なくとも部分的に基づいて、前記容器に関する画像の選択された領域のカラー設定を調整することにより、調整済み画像情報を生成するステップと、
・前記調整済み画像情報に基づいて、前記液体成分の濃度を特定するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記カラーグリッドを検出するステップは、前記カラーグリッドの角部の特徴を検出するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記カラーグリッドを検出するステップがさらに、正準空間と前記画像に関する画像空間との間のホモグラフィを適合させるステップと、前記ホモグラフィにしたがい、前記カラーグリッドのカラーエレメントに関連する領域のセットのそれぞれを、正準空間から画像空間へと変換するステップとを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記演算システムにて、前記画像内で取得されたカラーのセット内の第1のカラーに対応する第1の真のカラー特性を、前記カラーグリッド内のカラーの第1の色調の位置に基づいて、特定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1の真のカラー特性は、前記カラーグリッドの基準データセットから特定され、前記調整済み画像情報を生成するステップは、前記調整済み画像情報の第1のカラーの第1のカラー特性が前記第1の真のカラー特性に一致するように、前記画像の少なくとも1の要素のカラー設定を調整するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記画像内の前記第1のカラー特性の、前記第1の真のカラー特性へのアラインメントから導出される適合パラメータを生成するステップと、前記適合パラメータに基づいて前記画像の適切性の示度を提供するステップとを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記液体成分の濃度を特定するステップは、前記容器に関する調整済み画像情報の一部から導出されるカラーパラメータのセットから前記濃度を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記カラーパラメータのセットから前記濃度を特定するステップは、少なくとも1のカラー成分を前記容器に関する調整済み画像情報の一部を表す濃度に変換するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の方法において、前記容器内の前記液体成分の量を特定するステップを含み、この量は前記濃度を前記容器内の液体量に乗算して導出されることを特徴とする方法。
- 液体レシーバに受容された液体成分の濃度を推定する方法であって、当該方法はコンピュータシステムにより実行され、
・前記液体レシーバの画像に関するデータを受信するステップと、
・前記画像内で、前記液体レシーバに近接するカラーエレメント配列を含むカラーグリッドを検出するステップであって、前記カラーグリッドの各カラーエレメントは少なくとも1のカラーのセットに関連付けられている、ステップと、
・前記液体レシーバの一部に対応する前記画像の領域を選択するステップと、
・前記カラーグリッドから導出される情報を処理することに少なくとも部分的に基づいて、前記液体レシーバの一部に対応する画像の選択された領域のカラー設定を調整することによって、調整済み画像情報を生成するステップと、
・前記調整済み画像情報から、前記液体成分の濃度を特定するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記液体レシーバの画像に関するデータを受信するステップは、キャニスタ、テスト片、吸収パッド、外科用織物、スポンジ、液体受容バッグ、ドレープ、細胞サルベージシステム、およびドレインデバイス、のうちの少なくとも1つの画像に関するデータを受信するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記カラーグリッドを検出するステップは、前記カラーグリッドの位置特徴を検出するステップと、前記カラーグリッドからの情報を復号することによって前記液体レシーバの識別子を特定するステップと、前記識別子を受け取ることにより正準空間における前記カラーグリッドのテンプレートを取得するステップとを含むことを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、さらに、前記画像内で取得されたカラーのセット内で第1のカラーに対応する第1の真のカラー特性を、前記画像内の前記カラーグリッド内の前記第1のカラーの位置に基づいて特定するステップを具え、前記調整済み画像情報を生成するステップは、前記調整済み画像情報の第1のカラーの第1のカラー特性が前記第1の真のカラー特性に一致するように前記画像のカラー設定を調整するステップを具え、
前記第1の真のカラー特性は前記カラーグリッドの基準データセットから特定され、前記調整済み画像情報を生成するステップは、前記調整済み画像情報内の前記第1のカラーの第1のカラー特性が、前記第1の真のカラー特性に一致するように、前記画像の赤成分のカラー設定、緑成分のカラー設定、および青成分のカラー設定のうちの1以上を調整するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記液体成分の濃度を特定するステップは、1)前記液体レシーバの一部に関する前記調整済み画像情報の一部のカラー値を前記カラーグリッドのカラーエレメントに関連付けるステップであって、前記カラーグリッドのカラーエレメントは、予め定められた前記液体成分の濃度に関連している、ステップと、2)前記液体レシーバの一部に関する前記調整済み画像情報の一部からカラーパラメータのセットを生成し、前記カラーパラメータのセットを入力として受けるパラメトリックモデルに基づいて前記液体成分の濃度を特定するステップ、のうちの1以上を含むことを特徴とする方法。
- 請求項14に記載の方法において、さらに、カラー値が前記領域のピクセルの中間カラー値と有意に異なるピクセルを前記領域から除去するように構成されたアルゴリズムに基づいて、前記調整済み画像情報の一部からノイズを除去するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記液体成分の濃度を特定するステップは、前記液体レシーバの一部に対応する前記調整済み画像情報の一部から生じるカラーパラメータのセットから前記濃度を特定するステップを含み、前記カラーパラメータのセットは赤成分、緑成分、および青成分を含むことを特徴とする方法。
- 請求項16に記載の方法において、前記液体成分の濃度を特定するステップは、尿、食塩水、腹水、胆汁、灌注唾液、胃液、粘液、胸膜液、間質液および糞便、のうちの1以上に由来する体液成分の濃度を特定するステップを含むことを特徴とする方法。
- 液体成分の量を推定するためのシステムであって、
・カラーグリッドに結合された液体レシーバであって、前記カラーグリッドは前記液体レシーバに近接してカラーエレメント配列を含み、前記カラーグリッドの各カラーエレメントは少なくとも1のカラーのセットに関連付けられている、液体レシーバと、
・前記液体レシーバと前記カラーグリッドの画像を1のビューウィンドウ内で撮像するよう構成された画像取得デバイスと、
・前記画像取得デバイスと通信する演算システムであって、
−前記画像内で前記カラーグリッドを検出するよう構成された第1モジュールと、
−前記画像内で取得されたカラーのセット内の第1のカラーに対応する第1の真のカラー特性を、前記画像内の前記カラーグリッド内の前記第1のカラーの位置に基づいて、特定するよう構成された第2モジュールと、
−調整済み画像内の前記第1のカラーの第1のカラー特性が、前記第1の真のカラー特性と一致するように、前記画像のカラー設定を調整することによって、前記液体レシーバの一部に対応する調整済み画像情報についての情報を含む調整済み画像情報を生成するよう構成された第3モジュールと、
−前記液体レシーバの一部に対応する前記調整済み画像情報の一部から、前記液体成分の濃度を特定するよう構成された第4モジュールと、
−前記液体成分の濃度と前記液体レシーバに収容された液体の量とに基づいて、前記液体レシーバにおける前記液体成分の量を示す分析を生成するよう構成された第5モジュールと、を含む演算システムと、を具えることを特徴とするシステム。 - 請求項18のシステムにおいて、前記画像取得デバイスが、前記分析から生じる液体成分の量の情報を示すよう構成されたディスプレイを具えることを特徴とするシステム。
- 請求項19のシステムにおいて、前記液体レシーバが、血液成分を含む液体を受容するよう構成されたキャニスタを具え、前記カラーグリッドは前記カラーエレメント配列を含むQRコードに統合されており、前記演算システムは、前記QRコードから前記キャニスタの識別子を復号するよう構成されていることを特徴とするシステム。
- 請求項18のシステムにおいて、前記演算システムの第4モジュールは、パラメトリックモデルを用いて、前記調整済み画像情報の一部の赤色成分、緑色成分、および青色成分を処理することによって、前記液体レシーバの一部に対応する調整済み画像情報の一部に関するヘモグロビン濃度を特定するように構成され、前記演算システムの第5モジュールは、前記液体レシーバに受容された液体の量に関するヘモグロビンの量を特定するよう構成されていることを特徴とするシステム。
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