KR20110121707A

KR20110121707A - 이미지로 생성된 위상학적 피부모델을 이용한 모발 채취 및 이식 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20110121707A
Application number: KR1020117021322A
Authority: KR
Inventors: 셰르자드 에이 쿠레시; 미구엘 지 카날레스
Original assignee: 레스토레이션 로보틱스, 인코포레이티드
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-11-08
Also published as: CN102341045A; US8048090B2; US8361085B2; DK2405821T3; JP5236820B2; KR101314591B1; BRPI1009196A2; JP2012520124A; EP2405821A1; EP2405821B1; ES2655513T3; WO2010104718A1; US20100234871A1; CN102341045B; US20120039516A1

Abstract

시스템 및 방법은 채취되는 모낭 유닛에 대해 채취 기구의 방향을 설정하기 위해 구비된다. 더욱이, 모낭 유닛을 이전하는 시스템 및 방법이 구비되는데, 이는 기존 모낭 유닛의 방향을 기초로 하거나 미리 결정된 삽입 각도를 기초로 한다. 구비된 시스템 및 방법은 이미지 프로세싱 및 이미지 생성된 위상학적 피부 모델을 사용한다. 어떤 실시예에서, 표면 가봉은 예를 들어, 평면 가봉, 2차 곡면 가봉, 3차 곡면 가봉, 그물망 가봉, 및 파라매트릭 가봉을 사용하여 수행된다.

Description

이미지로 생성된 위상학적 피부모델을 이용한 모발 채취 및 이식 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HARVESTING AND IMPLANTING HAIR USING IMAGE-GENERATED TOPOLOGICAL SKIN MODELS}

본 발명은 일반적으로 모발 채취, 이식, 및 이전(transplantation)을 위한 시스템 및 방법, 보다 상세하게는, 채취된 모낭에 대한 잠재적인 손상을 감소시켜, 모낭의 온전함을 유지하는 것이 가능토록 하는 장치 및 기술에 관한 것이다.

모발 이전 시술은 잘 공지되어 있으며, 통상 예를 들어, 환자 두피의 측면 및 후면 주변 부위 또는 다른 신체 표면과 같은 “공여 부위 (donor area)”로부터 공여 모발 이식편을 채취하는 것과, 탈모된 부위(“수용 부위”)에 그들을 이식하는 것을 포함한다. 다양한 기술들이 공여 모발 이식편 채취를 위해 수십 년 간에 걸쳐 개발되었다. 이들 기술 중 한 가지 기술은 두피의 후면 부위로부터 띠형의 피부를 제거한 후, 현미경 하에서 그 띠형 피부를 절단하여, 추후 수용 부위로 이식하기 위해 개별적인 모발의 모낭 유닛이 분리되도록 하는 것을 포함한다. 이 기술은 긴 시간이 소용되며, 지루하고, 비싸고, 봉합이 필요하며, 흉터를 남기는 등의 수많은 단점을 안고 있다. 최근 일부 내과의들은 환자의 두피로부터 띠형의 조직을 잘라낼 필요없이 개별적인 모낭 유닛의 채취가 가능한 모낭 유닛 적출술("FUE")을 이용한다.

모낭 유닛 채취를 위한 FUE 방법은 개별 모낭 유닛이 절단날 및 예를 들어, 직경 1mm의 내부 공동을 갖는 중공 펀치를 이용하여 공여 부위로부터 직접 채취되는 것을 가능케 한다. 펀치는 모낭 유닛 주변 피부에 작은 원형 절개를 만들기 위해 사용된다. 그 후에, 모낭 유닛은 특별히 고안된 삽입 니들에 의해 수용 장소로 뒤어어 이식하기 위해, 예를 들어, 집게를 사용하여 제거된다. FUE 시술은 띠형 두피를 자르는 것과 관련된 흉터를 피하며, 환자의 불편을 감소시키고, 회복 시간을 감소시키지만, 고된 시술이며, 시행하는데 오랜 시간이 소요되고, 고도의 전문 기술을 요한다.

미국특허6,572,625("Rassman patent")는 FUE 시술 시 중공의 채취 펀치에 의한 모낭의 정렬을 위한 메카니즘을 설명한다. 라스만 특허에 설명된 채취 시술은 사용자가 채취 기구 (tool) 의 축선을 적출될 모낭 유닛의 축선과 정렬시키는 것을 알려준다.

본 발명의 목적은 이미지로 생성된 위상학적 피부모델을 이용한 모발 채취 및 이식 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 채취되어 질 모낭 유닛을 갖는 모낭 유닛들을 채취하기 위한 기구의 방향을 설정하는 방법이 제공된다. 어떤 실시예에서, 이 방법은 모낭 유닛 채취를 위한 기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계; 해당하는 FU의 사출각을 결정하는 단계; 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교하는 단계; 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 해당하는 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계를 포함한다. 어떤 실시예에서, 기구의 방향을 설정하는 단계는 기구가 가동될 수 있게 연결된 로봇 팔을 자동적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 기구의 방향을 설정하는 단계는 예를 들어, 조정 메카니즘을 작동시킴으로써, 수동적으로 파지 기구의 방향을 설정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 신체 표면으로부터 모낭 유닛을 채취하기 위한 방법이 제공된다. 이와 같은 방법은 길이방향 축선을 갖는 채취될 FU 위에 공동을 갖는 채취 기구를 위치시키는 단계; FU의 사출각과 채취 기구의 선택된 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 FU의 길이방향 축선에 대해 채취 기구의 방향을 설정하는 단계; 채취될 FU 주변의 신체 부위로 채취 기구를 삽입하는 단계; 및 FU를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모낭 유닛 이전을 위한 기구의 방향을 설정하는 방법이 제공된다. 어떤 실시예에서, 이 방법은 (예를 들어, 기구의 사전 선택된 최소 접근 각도를 이용하여) 기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계; 해당하는 FU의 사출각을 결정하는 단계; 해당하는 FU의 사출각을 기구의 최소 접근 각도와 비교하는 단계; 및 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 해당하는 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계를 포함한다. 어떤 실시예에서, 기구는 모발 이식 기구이며 방법은 이식 장소에 대해 모발 이식 기구의 방향을 설정하도록 지시된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모낭 유닛의 이식을 위한 기구의 방향을 설정하는 또 다른 방법이 제공된다. 이 방법은 이식 장소에 존재하는 기존의 모낭 유닛이 전무하거나 그 수가 매우 한정적일 때 특히 유용하다. 어떤 실시예에서, 이 방법은 예를 들어, 기준점 표시기를 사용함으로써, 사출각을 갖는 하나 이상의 가상 모발 또는 모낭 유닛을 생성하는 단계; 모낭 유닛을 이식하기 위한 이식 기구의 사전 선택된 최소 접근 각도를 선택 또는 이용하는 단계; 하나 이상의 가상 모발의 사출각이 이식 기구의 최소 접근 각도 이상이 되도록, 하나 이상의 가상 모발이 생성되는 단계; 이식 기구의 최소 접근 각도와 하나 이상의 가상 모발의 사출각을 비교한 결과에 근거하여 하나 이상의 가상 모발에 대해 이식기구의 방향을 설정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징은 모낭 유닛(FU)을 포함하는 이미지 데이터를 수신하도록 조정된 인터페이스; 및 이미지 데이터에 대한 조작을 실행하기 위한 하나 이상의 모듈을 포함하며, 이 하나 이상의 모듈은 모낭 유닛의 이전에 사용되는 기구의 사전 선택된 최소 접근 각도를 선택하거나 또는 이용하는 단계; FU의 사출각을 결정하는 단계; 기구의 최소 접근 각도와 FU의 사출각을 비교하는 단계; 및 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계에 대한 명령을 포함하는 모발 이전 시스템을 제공한다. 이 시스템은 화상 인식 장치를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 이 시스템은 로봇 시스템이며, 다른 실시예에서 이 시스템은 파지형 모발 이전 장치와 함께 사용하도록 되어 있는 형태를 가진다.

본 발명의 또 다른 시스템은 화상 인식 장치와 프로세서를 포함하며; 이 프로세서는 해당하는 FU의 사출각을 결정하고; 모낭 유닛의 이전에 사용되는 기구의 최소 접근 각도를 선택하며; 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교하고; 그리고 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 FU에 대해 기구의 방향을 설정하도록 환경이 설정된다.

생산 제품은 기계장치에 의해 액세스된 때 이 기계장치가 해당하는 FU의 사출각을 결정하는 단계; 모낭 유닛의 이전에 사용되는 기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계; 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교하는 단계; 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계를 포함한 동작을 수행하도록 하는 데이터를 포함하는 기계장치 액세스형 매체를 포함한다.

여기에 설명된 시스템과 방법은 모발의 채취 및/또는 이전을 포함하는 생물학적 유닛의 제거를 위한 수동, 부분 자동, 및 로봇을 포함한 완전 자동 시스템과 시술에 사용되도록 시행될 수 있다. 본 발명의 다른 그리고 또 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조할 때 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 모낭 유닛 적출 방법 및 그 방법과 관련된 모낭 처리를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예와 함께 사용되는 로봇 시스템의 일례를 도시한 개략 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 표면 가봉(surface fit) 과정의 일례를 나타낸 흐름도.
도 4a와 도 4b는 해당하는 모낭 유닛의 사출각과 기구의 접근 각도를 도시하는 개략도.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따라 FU에 대해 기구의 방향을 설정한 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 모발 이식 시의 표면 가봉 모델링의 일례를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 모발 이식 시의 표면 가봉 모델링의 또 다른 예를 도시한 개략도.
도 8은 모발 이전을 위해 파지 장치와 함께 사용되는 모발 채취/이식 시스템의 실시예를 도시한 개략도.

본 발명의 특징 및 장점은 명세서, 특허청구범위, 및 첨부 도면을 참조하여 더 잘 이해되는 것과 같이 분명해질 것이다.

다음의 상세한 설명에서, 본 발명이 실행될 몇 가지 예시적인 실시예를 예시로 보여주는 첨부된 도면을 참조한다. 이와 관련하여, “상단”, “하단”, “전면”, “후면”, “이격”, “근접” 등의 방향 관련 용어는 설명된 도면(들)의 방향을 참조하여 사용된다. 본 발명의 구성요소 또는 실시예는 많은 다른 방향으로 배치될 수 있기 때문에, 방향관련 용어는 예시의 목적으로 사용되며 결코 제한은 없다. 다른 실시예 들이 활용될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적 또는 논리적인 변화가 이루어질 수 있다. 다음의 설명은, 그러므로, 제한된 의미로 받아들여지지 않으며, 본 발명의 영역은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다.

시스템 또는 프로세스와 관련된 형용사 "자동화된"은 전적으로, 프로세스 상에서 특정 시스템 또는 단계의 일부 또는 전부가 자율적인 메카니즘 또는 기능을 포함한다는 것을; 즉, 메카니즘 또는 기능이 수동 작동을 요구하지 않는다는 것을 의미한다. 결국, 시술 상의 하나 이상의 단계는 일부가 수동 입력을 요구하는 채로 자동화되거나 또는 자율적이 될 수 있다. 이 정의는 단지 작업자가 ON 스위치를 누르거나 동작을 계획할 것을 요구하는 자동화된 시스템과, 파지 기구가 사용되지만 시스템의 일부 메카니즘은 자율적으로 기능하는 즉, 기능을 수행하기 위한 인간의 입력이 없는 시스템을 망라한다. 여기에서 설명된 일부 자동화 시스템은 또한 로봇에 의해 보조되거나 또는 컴퓨터/소프트웨어/기계장치의 명령에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 장치와 방법은 자동화된 시술과 시스템 뿐만 아니라, 수동 시술 및 시스템에서도 유용하다. 본 발명의 기구는 로봇에 의해 보조되는 시스템 및 시술에 함께 사용될 수 있다. 부사 "자동적으로"는 시스템의 특정 구성요소에서의 또는 프로세스의 특정 단계에서의 사용을 고려할 때, 이와 같은 단계가 자율적으로 즉, 실시간의 수동에 의한 보조없이 달성된다는 것을 의미한다.

여기에서 사용된 용어인 “기구” 또는 “채취 기구” 또는 “이식 기구”는 신체 표면으로부터 모낭 유닛("FUs")을 제거 또는 채취하거나 또는 FU를 신체 표면에 이식할 수 있는 다수의 기구 또는 말단 장치(end effector)를 나타낸다. 이러한 의미로, 신체 표면은 신체에 부착될 수 있으며 또는 신체로부터 제거된 피부판 또는 신체 조직일 수 있다.이와 같은 기구는 많은 다양한 형태와 형상을 가질 수 있다. 많은 실시예에서, 이 기구는 중공의 관형 샤프트를 포함하며 따라서, 예를 들어, 캐뉼라(cannula), 니들, 또는 펀치와 같은 라벨이 붙을 수 있다. 여기에서 사용된 용어인 “가동될 수 있게 연결된”, “체결된”, 또는 “장착된”, 또는 “부착된”은 하나 이상의 중간 구성요소를 관통하여 직접적 또는 간접적으로 체결, 부착 또는 장착됨을 의미한다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 발명은 모낭 유닛(FUs)을 채취하고 이식하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위해, 특별히 모발 채취 및 이식에 유용하지만, 모발 이전으로 한정되지는 않는다. 피부 표면이 약간의 모발을 가지는 것으로 가정된 환자의 피부 표면에 대한 모델을 필요로 하는 다른 시술도 여기에서 설명된 본 발명의 시스템 및 방법으로부터 이점을 찾을 수 있다. 본 발명의 적용가능성의 일례는 미용 또는 다른 의료 목적을 위한 진단적 피부 이미지화에 있다. 어떤 적용사례에서, 본 발명은 장기간에 걸쳐 모발의 성장을 추적하기 위해 고안된 시각 시스템으로 사용될 수 있다(예를 들어, 개별 모발은 지문의 일부가 모발의 자연적인 사출각이 되는 상태에서 이 지문을 수용한다).

도 1은 모낭 유닛 채취를 위한 기존의 장치와 관련된 몇 가지 문제를 도시한다. 모낭 적출 기술을 하는 동안, 예를 들어, 미국특허6,572,625에 개시된 바와 같이, 작업자는 채취하는 펀치를 피부 위에 돌출된 모발의 가시적인 부분과 대체로 평행하게 정렬시킨다. 펀치는 그 후 때로 상당한 힘으로 피부로 밀어넣어 진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모낭 유닛("FU")의 각 모낭(1)은 모구(2)(표면 아래의 최저 부분) 및 모발 샤프트(3)를 가지며, 그 모발 샤프트는 피부의 표피, 진피 및 피하 지방층을 관통하여 연장된다. 모구(2)는 모낭 줄기 세포와 멜라닌 형성 세포를 포함하는 하나 이상의 중요한 구조를 대표하며, 다른 중요한 구조(미도시)는 예를 들어, 피지샘, 외부 모근초를 포함한다. 다른 부위에서 이후의 이식을 위한 모낭 유닛 채취를 할 때, 이러한 중요한 구조에 손상을 입히지 않는 것이 중요하다.

그러나, FUE에 근거한 장치의 한계 중의 하나는 모낭은 피부 하에서 동일한 성장 방향을 유지하지 않는다는 사실에 의해 야기된다. 모낭은 상당히 자주 피부 하부에서 그 방향 또는 각도가 상당히 변경된다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 피부 위의 모발 샤프트(3) 부분의 방향 설정은 피부 아래의 모발 샤프트(3) 부분의 방향 설정과는 다르다. 일반적으로, 피부로부터 FU의 사출각은 그것의 피하의 경로보다 더욱 예리하다고 관찰되어 진다. 그 결과, 피부 위의 FU의 가시적인 축선을 가지고 모발 채취 기구(4)를 정렬하고, 피부 위의 모낭의 가시적인 부분에 근거하여 펀치를 진행시키는 것은 FU 횡단의 결과를 낳으며, FU에 손상을 입히거나 사용할 수 없도록 만든다. 도 1에서 알 수 있듯이, 예각에서 모발 샤프트(3)의 축선을 따라 모발 채취 기구(4)를 진행시키는 것은 모구(2)를 포함하는 피부 층 아래 모낭 일부를 횡단(절단)하는 결과를 낳았다.

두피에서 고속으로 배향되고 예각으로 배치되는 모낭으로 정렬되는 중공 펀치와 같은 기구는 다음과 같은 점이 또한 관찰되어 졌다: 1) 피부를 베기 쉬울 것이며; 2)피부에서 일관성없고 바람직하지않은 비대칭 절개를 생성시킬 것. 예를 들어, 펀치의 선단은 대립되는 모서리보다 피부에 더 깊은 절개를 만들 것이다. 선단의 더 깊은 절개는 모낭을 절단할 수 있기 때문에, 이것은 바람직하지 않다. 이러한 동작은 빠른 속도의 포토비디오그래피로 임상적으로 관찰되어 졌다.

상기 설명된 문제점들을 피하거나 상당히 감소시키기 위한 기술이 여기에서 설명된 바와 같이 개발되었다. 설명된 시스템 및 방법의 이점은 모발 이식시 미용적인 결과를 증진시키는 것 뿐만 아니라, 채취 니들이 신체 표면(예를 들어, 두피) 상에서 미끄러지거나, 피부 표면에 찰과상을 내거나 또는 니들이 표면에 접근하는 예각 때문에 피부 표면을 불충분하게 관통하는 것을 방지함으로써, 채취하는 동안 모낭의 횡단율을 감소시키는 것을 포함한다. 신체 표면, 예를 들어 두피는 (도 4a를 참조하여 더 상세히 설명된 바와 같이) 채취 및 이식 두 과정 모두에서 중요하다. 구멍을 내는 동안 니들이 피부를 따라 베어서 횡단율을 증가시키는 경향이 있기 때문에 , 채취시 두피에 반하여 거의 평평하게 누운 모낭들을 피하는 것이 바람직하다. 이식시, 새로이 이식된 모낭이 더욱 자연스럽게 혼합되도록 기존의 모낭의 각도를 일치시키는 것이 바람직하다.

두 경우 모두에서, 두피의 모델(또는 다른 적절한 신체 표면)을 실시간으로 계산하고, 이 모델을 언급된 신체 표면에 대한 니들의 접근 각도뿐 아니라, 카메라의 시야(FOV)에서 기존 모발의 사출각을 측정하도록 사용하는 것이 이롭다. 어떤 실시예에서, 신체 표면 모델은 평면 모델(즉, 환자 두피를 평면으로 나타낸다)을 이용하여 파라미터로 나타낸다. 다른 실시예에서는, 모델은 신체 곡률 및 3D 차원을 설명한다. 그러므로, 여기 개시된 해법들은 예로서만 제공된 설명된 특정 모델에만 결코 한정되지는 않는다.

도 2는 여기에서 설명된 발명의 방법론으로 시행될 수 있는 로봇 시스템(20)의 한 예의 개략적인 사시도이다. 시스템(20)은 로봇 팔(22)과 예를 들어, 로봇 팔의 다운 튜브(26) 상에서 회전하기 위한 장착된 어셈블리(24)를 포함한다. 다양한 화살표가 시스템(20)의 이동 능력을 예시하기 위해 도시된다. 다양한 모터 및 다른 이동 장치들은 다수의 방향에서 기구(28)의 작동 팁의 섬세한 이동을 가능하게 하기 위해, 어셈블리에 포함될 수 있다. 예시적인 로봇 시스템(20)은 추가로 적어도 하나의 화상 인식 장치(29)를 포함하며, 아래에 더욱 상세히 설명된다. 화상 인식 장치는 고정된 위치에 장착되거나, 로봇 팔 또는 다른 제어 가능한 모션 장치에 (직접적으로 또는 간접적으로) 체결될 수 있다. 기구(28)의 작동 팁은 신체 표면(30), 이 경우 모낭을 가진 환자 두피의 일부, 위에 위치하는 것으로 도시된다. 기구(28)는 신체 표면(30)으로부터 그리고 신체 표면(30)으로 모낭 유닛을 각각 제거 및/또는 이식하는데 유용한 어떠한 갯수의 채취 및/또는 이식하는 기구이다. 어떤 실시예에서, 채취 및 이식 기구는 하나의 기구로 결합될 수 있으며, 다른 실시예에서는, 이러한 기구들은 분리된 기구들이 될 수도 있다.

도 2의 프로세서(32)는 화상 인식 장치(29)로부터 얻어진 이미지를 처리하기 위한 이미지 프로세서를 포함한다. 프로세서(32)는 채취/이식 기구를 포함하고, 로봇 팔(22)과 어셈블리(24)의 다양한 이동 장치에 명령을 할 수 있으며, 예를 들어, 도 2에서 개략적으로 도시된 로봇 컨트롤(34)을 통해 작동될 수 있다. 로봇 컨트롤(34)은 로봇 팔에 작동 가능하게 체결될 수 있고, 화상 인식 장치에 의해 인식된 이미지 또는 데이터에 근거한 모션을 포함하여, 로봇 팔의 모션을 제어하도록 환경 설정될 수 있다. 선택적으로, 로봇 컨트롤(34)은 프로세서(32)의 일부로 포함될 수 있으며, 따라서 채취 기구, 로봇 팔 및 어셈블리의 어떤 것이든 다른 움직일 수 있는 부분들을 포함하며, 화상 인식 장치에 의해 인식된 이미지 또는 데이터에 근거한 것들을 포함하는, 모든 기구의 모든 이동에 대한 모든 처리 및 제어는 한 장소에서 집중된다. 시스템(20)은 추가로 모니터(35), 키보드(36) 및 마우스(38)를 포함할 수 있다. 시스템은 이미지 데이터를 수용하도록 조정된 인터페이스를 더 포함하며, 시스템의 다양한 부분들은 작업자가 필요에 따라, 상태를 관찰하고 지시사항을 제공한다. 신체 표면(30)의 확대된 이미지는 모니터(35)에서 보여질 수 있다. 추가로, 시스템은 FU의 채취 및/또는 이식, 또는 모발 치료 계획에서 유용한 다른 기구, 장치 및 요소를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 화상 인식 장치(29)의 비제한적인 몇 가지 예는 어떤 것이든 상업적으로 이용될 수 있는 카메라처럼 하나 이상의 카메라를 포함한다. 화상 인식 장치는 정지된 이미지를 찍을 수 있거나, (캠코더와 같은) 비디오 레코딩 장치 또는 어떤 다른 화상 인식 장치 또는 센서일 수 있다. 입체 또는 다중 시야 화상 장치가 여기에서 설명된 시스템 및 방법에서 매우 유용한 반면, 이런 기하학 구조 또는 형상 설정은 이용할 필요가 없으며, 여기에서 설명된 개념들은 그와 같이 한정되지는 않는다. 마찬가지로, 화상 인식 장치는 디지털 장치인 것이 바람직하더라도, 필수적이지는 않다. 예를 들어, 화상 인식 장치는 본 발명의 방법에서 추가의 사용을 위해 이 후 디지털 이미지로 처리되는(예를 들어, 상용 기성품인 프레임 그래버 (frame grabber) 처럼 아날로그에서 디지털로 변환하는 장치를 거쳐) 초기 이미지를 인식하는 아날로그 TV 카메라일 수도 있다. 화상 인식 장치는 도 2의 프로세서(32)에 포함된 것으로 도시되며, 화상 작업을 제어하고 이미지 데이터를 처리하기 위해, 프로세싱 시스템에 체결될 수 있다.

때때로 프로세서로 언급될 수 있는 이미지 프로세서는 여기에서 설명된 방법을 수행하기 위해 프로그램화되고 환경 설정되는 어떤 것이든 적합한 장치를 포함한다. 그것은 다양한 서브시스템을 제어하고 사용자 인터페이스를 제공하기 위해, 단일 또는 다수의 프로세서를 포함한다. 예를 들어, 이미지 프로세서는 추가로 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 소프트웨어로 프로그램화되고, 본 발명의 방법을 수행하기 위해 환경 설정될 것이다. 예시로서, 그리고 한계없이, 적합한 이미지 프로세서는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 종류의 장치를 포함하는 디지털 프로세싱 시스템일 수 있다. 이미지 프로세서는 컨트롤러 또는 개인용 컴퓨터("PC") 일 수 있다. 선택적으로, 이미지 프로세서는 주문형 반도체(ASIC) 또는 필드 프로그래마블 게이트 어레이(FPGA)를 포함할 수 있다. 이미지 프로세서는 또한 메모리, 저장 장치 및 종래 기술에서 일반적으로 알려진 기타 요소들을 포함할 수 있으므로, 그들은 여기서 상세히 설명할 필요는 없다.

표면 가봉 과정 및 사출각 결정의 설명

본 발명의 특징에 따르면, 이미지로부터 피부 또는 신체 표면 위상학을 모델화하기 위한 방법이 제공된다. 도 3의 흐름도는 여기에서 설명된 본 발명에 사용된 표면 가봉 과정의 실시예의 일례를 도시한다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 예를 들어, 화상 인식 장치는 모낭 유닛을 포함하는 신체 표면의 이미지를 얻는데 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 두 대의 카메라는 각각의 이미지 인식 조작으로, 두 개의 입체 흑백 이미지, 예를 들어, 좌우 흑백 이미지(100)를 얻는데 사용된다. 인식된 이미지는 분할된다(110). 분할은 예를 들어, 이미지 분할 소프트웨어를 이용하여 성취될 수 있다. 모낭 유닛의 신체적 특징 때문에, 그것의 기저(즉, 진피로부터 드러난 말단부)는 이미지 분할 과정의 부분으로서 그것의 끝으로부터 손쉽게 구별될 수 있다. 예를 들어, 기저부는 다른 윤곽을 가지며, 일반적으로 말단 끝부분보다 더 두껍다. 또한 모낭의 그림자는 대개, 기저에, 의미상, "부착되었다" 고 확인될 수 있다. (120)에서, 입체 복원은 시야(FOV)에 나타나는 해당하는 하나 이상의 모낭의 위치를 찾아내기 위해 수행된다. 예를 들어, 본 발명에 사용될 수 있는 입체 복원의 한 과정은 2007년 5월 10일 미국특허 2007/0106306A1으로 공개된 공동 출원 중인 특허 출원에서 설명되며, 참조상 여기 포함된다. 상기-언급된 과정에 따르면, 모낭 중앙의 위치는 좌우 교정된 이미지 모두에서 확인되고 일치된다. 각 모낭은 “꼬리”- 모발이 신체 표면, 예를 들어, 두피를 나가는 지점, 및 “머리” - 모발 샤프트의 끝을 갖는다. 각 모낭의 머리와 꼬리는 좌우 이미지 모두에서 확인되며, 모낭의 머리와 꼬리의 3차원적 좌표가 계산될 수 있다. 알려진 카메라 기하학구조를 이용함으로써, 각 꼬리와 머리의 3D 좌표가 결정되는 것을 포함하여, 각각의 적절한 FU의 3D 좌표가 결정된다. 입체 복원은 해당하는 모낭 유닛의 위치를 찾는 단지 일례일 뿐이다. 예를 들어, 2 개 이상의 이미지를 이용함으로써, 시야에서 모낭에 관한 3D 정보를 얻는 것이 가능하다. 선택적으로, 3D 데이터는 레이저 “거리-측정기“ 장치로 화상 시스템을 증가시킴으로써 하나 이상의 흑백 사진으로부터 또한 얻어질 수 있다.

적절한 모낭의 리스트와 그들의 머리와 꼬리의 3D 좌표가 알려지면, FU의 꼬리 좌표에 대한 표면 가봉이 수행된다(130). 도 3의 보기에서, 이미지화된 두피부는 평평하고, 예를 들어, 최소-제곱법 기술을 이용하여, 표면 가봉이 수행된다고 추정된다. 꼬리 위치의 셋트는 다음 형식의 함수에 맞춰 가봉될 것이다.

(1) Ax + By + Cz + D = 0 [수학식 1]

수학식 1은 평면을 정의하며 따라서 시스템은 환자의 두피를 평면으로서 나타낸다. 일반적으로 가봉 기능은 두피의 자연적인 곡률을 설명하는 고차 다항식(예. 2차 함수, 또는 그 이상)의 그것일 수 있다. 선택적으로, 꼬리 위치의 셋트에 그물망을 가봉할 수 있으며, 이것은 모발 이전 시술의 경우에, 예를 들어, 국소 마취제 주입 또는 비대 때문에, 많은 “부분적인 혹” 또는 “홈”을 가진 만곡된 표면에 유용할 것이다. 상기 예는 표면 가공을 수행하기 위한 최소 제곱법 기술을 이용하며, 당해 기술 분야에 숙련된 자에게 잘 알려진 많은 수학적 분석 또한 사용되어진다.

가봉 모델(평면 표면, 2차 함수, 고차 다항식, 그물망, 매개변수 등.)은 각 해당 모낭 유닛에 대한 “사출각”과 본 시술(예. 모발 채취 기구, 모발 이식 기구)에 사용된 기구의 “기구 접근 각도”을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 도 4a와 4b는 평면 가봉 예를 위한 상기 각도를 예시한다. 2차 함수와 같은, 고차 다항식 가봉은 사출각 측정을 계산하기 위해, 두피 표면과의 접점에서 접평면을 이용할 것이다. 도 4a에서, θ_N은 두피같은 신체 표면으로부터 기구(150)(니들과 같은)의 접근 각도를 나타낸다. 도 4b에서, θ_F2는 두피로부터 모낭(2)의 사출각을 나타내는 반면, θ_F1은 두피로부터 모낭(1)의 사출각을 나타내며, N 화살표는 두피 표면에 대한 벡터 평균을 나타낸다.

상기 설명은 피부의 “작은” 부위, 예를 들어 환자의 두피를 가봉하는 방법에 근거하는데, 거기에서 “작은”은 대략 1㎠ 가량의 부위이다. 상당히 더 큰 부위, 예를 들어 3.5㎠의 부위에 대해서는, 실제로 신체 표면, 특별히 머리 표면은 평평한 것이 아니라, 만곡되어져 있기 때문에, 평면 추정은 소용없다. 이 경우, 곡률은 모발 꼬리 좌표를 수학적으로 2D 2차 함수로서 설명되어진, 2D 반구형 표면에 가봉함으로써 근사치가 계산될 수 있다. 측정된 모낭 꼬리 좌표가 정해지고, 형태의 2D 포물선에 대한 2차 곡면 가봉이 수행되는데, 예를 들면 다음과 같다:

z= A +R(x-x₀)² + R(y-y₀)²

여기에서, 포물선 표면의 정점은 (x_0,y₀)이며, 정점에서의 그 값은 A이며, 이미지화된 부위의 환자 두피의 곡률반경은 R이다.

모낭 유닛의 채취 시 표면 가공 프로세스의 이용

사출각이 너무 작은 주어진 모발로, 니들과 같은, 기구를 완전히 정렬시키고자 한다면, 횡단의 위험이 높아지는 절단 점(또는 다양한 신체 표면에 대한 절단 점의 범위)이 존재한다고 결정되었다. 도 5a는 이 상황을 도시한다. 모낭 유닛 F₁은 “피부 위의” 샤프트 부분(162), “피부 아래의” 샤프트 부분(164) 및 사출각 θ_F1을 갖는다. 도 5a에서 알 수 있는 것처럼, 사출각 θ_F1은 상당히 예각이며, 샤프트 부위(162)와 덜 예각인 피하의 방향을 갖는 피부 아래의 샤프트 부분(164)의 방향 사이에 실질적인 차이가 있다. 모낭 유닛 F₂는 한편, 더 많은 수직 사출각을 가지며, 그것의 “피부 위” 및 샤프트의 피하 부분은 평행에 더 가깝다. F₁은 두피 상에서 거의 평평하게 누운 듯이 도시되기 때문에, F₁에 대한 횡단 위험은 F₂보다 비교적 더 높다. F₁에 완전히 정렬될 때, 채취 니들과 같은 기구(160)는 구멍을 내는 동안 표면을 따라 베어내거나 면도하기 위한 더 큰 성향을 가질 것이다. 더욱이, 샤프트 및 이 모낭 아래의 모구가 표면 평균에 상당히 근접하게 방향 설정되고 나서, 그것이 샤프트를 피부 밖으로 방향 설정하는 것으로 의심되기 때문에, 기구(160)가 F₁을 횡단할 가능성은 비교적 더 크다. 대조적으로, 니들(160)이 완벽하게 F₂에 정렬된다면, 기구(160)가 모낭 F₂의 피하 방향을 따를 가능성이 있기 때문에, 이 모낭의 횡단의 위험이 감소된다.

모발 채취를 수행하는 동안, 특별히 로봇 시스템과 같은 자동화된 시스템을 사용할 때, 채취된 모낭 유닛의 위치의 부위 주변 피부를 당기는 것이 종종 바람직하다. 이는 피부 긴장 장치를 이용하여 이루어진다. 피부 긴장 장치가 사용될 때, 피부 긴장 장치가 적용되는 부위 내의 모낭의 사출각을 훨씬 더 줄이는 경향이 있는 것으로 관찰되어져 왔다. 예를 들어, 몇몇 경우에서는 피부 긴장 장치 적용은 5 내지 12°범위 내에서, 몇몇 경우에서는 7 내지 10°범위 내에서, 적절한 FU의 사출각을 줄인다. 즉, 조직에서 모발의 “자연적인” 사출각이 50°라면, 그리고나서 피부 긴장 장치가 적용된 후, 사출각은 약 43°로 측정된다. 그 결과 그것은 사용자가 그러한 모낭을 가지고 기구를 정렬시킨다면 잠재적으로 횡단될 모낭의 수를 훨씬 더 증가시킨다. 유사하게, 공여부/수용부에 염분을 주사하면 모발의 “자연적인” 사출각에 변화를 일으킬 수 있다. 피부 긴장 장치 및 염분 주사는 로봇 모발 이전 시술뿐 아니라 부분적으로 자동화된 시술 및 소형 장치를 이용한 시술에도 사용될 수 있으며, 그러므로, 45°또는 그 이하의 사출각을 갖는 다수의 모낭 유닛의 이 쟁점이 모든 타입의 모발 이전 시술에 적용 가능하다.

도 5b는 본 발명에 따라 해당하는 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 방법을 예시한다. 시술에 사용된 기구의 기하학구조 및 디자인 또는 메카니즘, 바람직한 피부 표면 삽입에 필요한 힘 그리고 적절한 부위에서 기존 모발의 사출각의 측정하는 것을 포함하는, 다양한 요인과 특정한 특성들에 근거하여, 기구가 적절한 FU로 정렬되지 않는 (또한 기구의 최소 접근 각도로서 언급되는) 절단 기구 접근 각도 θ_c가 존재한다고 결정되어졌다. 이것은, 절개의 위험, 조직을 절단하지 못하고 비대칭 절개를 야기하는, 예를 들어, 횡단의 위험이 너무 높아진다. 달리 말하면, 모낭의 사출각이 θ_c보다 적으면, 모낭 유닛의 샤프트의 가시적인 부분을 가진 기구의 축을 정렬하는 대신, 사용자는 그러한 절단 기구 접근 각도 θ_c을 가지고 기구의 방향을 설정할 것이다. 절단 또는 최소 기구 접근 각도 θ_c 는 특정 기구 및 적용을 위해 대략 40°내지 65°의 범위 내에서, 바람직하게는 45°내지 55°, 보다 바람직하게는 50°내지 55°의 범위 내에서 선택되어 져야 한다. 실질적인 문제로서, 특별히 피부 긴장기를 이용할 때, 대부분의 채취된 모발은 제시된 θ_c보다 적은 사출각을 갖는다. 이러한 상황에서, 기구는 니들의 방향 설정 각도가 절단 접근 각도 θ_c보다 적지 않도록 제한함으로써, 해당하는 FU에 대해 방향이 설정될 것이다. 특정 적용시, 위에서 언급된 이유들 때문에, 바람직한 최소 접근 각도 θ_c을 결정하기 위해, 적절한 기존 모낭의 사출각에 대략 15 내지 20°를 추가하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 모발 사출각이 35°라면, 약 50°의 최소 접근 각도가 허용가능한 채취 결과를 낳도록 이용될 수 있다.

도 5a와 5b에서, F₁의 경우, θ_F1< θ_c이기 때문에, 시스템은 F₁모발 벡터를 정렬시키지 않으며, 대신 F₁의 사출각이 θ_c임을 추정하면서 니들의 축 또는 펀치(160)를 방향 설정한다. 두피 표면에 수직인 F₁에 의해 형성된 평면 내에 니들을 정확히 배치하기 위한 계산은 표면 N에 대한 평균을 이용한다.

상기 설명된 본 발명의 한 가지 특징에 따라, 채취를 위한 기구의 방향 설정 방법이 제공된다. 그러한 방법은 도 8을 참조하여 하기 설명된 바와 같이, 소형 장치를 이용하는 것을 포함한, 다양한 다른 자동화된, 부분적으로 자동화된 또는 수동 시스템 뿐만 아니라, 도 2에 있는 예에 도시된 로봇 시스템과 같은 시스템을 사용한 시술에 사용될 수 있다. 이전 단계와 같이, 해당하는 모낭 유닛의 이미지가 얻어진다. 그것은 당해 기술 분야에서 알려진 어떤 기술로든지 성취될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예에서 첨부된 화상 인식 장치과 함께 로봇 팔(또는 내과 의사의 손에 있는 휴대용 장치)은 채취 또는 이식 부위가 카메라를 위한 촛점 안에 있도록 배치될 것이다. 본 방법의 한 가지 실시예에 따라, 해당하는 FU의 사출각이 결정된다. 모낭 유닛을 채취하기 위한 기구의 최소 접근 각도가 선택되고 해당하는 FU의 사출각이 기구의 최소 접근 각도으로 비교된다. 해당하는 FU의 사출각과 기구의 최소 접근 각도의 비교 결과에 근거하여, 기구는 해당하는 FU에 대해 방향이 설정된다. FU의 사출각이 선택된 최소 접근 각도보다 적으면, 기구는 최소 접근 각도에 맞춰 방향 설정되며, 그것은 FU의 실제적인 사출각으로 정렬되지 않는다. 어떤 실시예에서, 기구는 기구가 체결되는 로봇 팔을 자동적으로 이동시킴으로써 방향 설정이 될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 조정 메카니즘은 상기 방법에 따라 파지 기구의 방향을 설정하도록 작동된다. 조정 메카니즘의 다양한 예는 도 8에 참조하여 설명된다.

시스템의 처리량을 증가시키기 위해, 해당하는 FU의 사출각은 해당하는 다수 또는 한 그룹의 모낭 유닛로부터 의 정보에 근거하여 그룹 대표 사출각으로 결정될 것이다. 예를 들어, 그 그룹/다수의 모낭 유닛의 한 이미지가 최초로 얻어진다. 이전과 마찬가지로, 이것은 당해 기술 분야의 어떤 알려진 기술에 의해서든 성취될 것이다. 그룹 내에서 각 모낭 유닛의 사출각 또는 모낭 유닛의 대표적 갯수 또는 예정된 갯수가 결정되며, 예정된 사출각의 평균 또는 평균값이 계산될 것이다. 기구, 예를 들어 모낭 유닛을 채취하기 위한 기구의 최소 접근 각도가 선택되며, 그룹의 모낭 유닛의 예정된 사출각의 평균 또는 평균값은 기구의 최소 접근 각도와 비교된다. 상기 비교결과에 근거하여, 기구는 동일한 접근 각도에서 그룹의 각 모낭 유닛에 대해 방향 설정된다. 이런 방식으로, 치료 시간동안 기구가 겪어야 하는 재 방향 설정의 회수는 최소화될 수 있으며, 효율성을 증가시켰다. 이전에 언급된 바와 같이, 결정된 “그룹 대표적인” 해당하는 모낭 유닛의 사출각이 선택된 최소 접근 각도보다 적다면, 기구는 최소 접근 각도에 맞춰 방향 설정된다. 유사한 접근이 모발 이식 기구와 함께 사용될 때 적용된다.

사전 설명된 바와 같이, 최소 기구 접근 각도는 이상의 모낭 유닛의 특별한 적용 또는 위치에 따라 선택될 수 있으며, 그렇지 않으면 아래 설명된 바에 따라 모발 이식을 위해 사용될 때, 그것은 이식 장소에 근거를 둘 수 있다. 어떤 실시예에서, 기구의 최소 접근 각도는 하나의 모낭 또는 한 그룹의 모낭의 일반적 또는 특정 위치에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 두피 상단에서의 최소 접근 각도는 두피의 측면 또는 후면에서의 최소 접근 각도와 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 채취(또는 이식) 기구의 최소 접근 각도는 모낭 유닛의 이식을 참조하여 설명된 바와 같이, 선형, 계단형의, 다항의 함수 또는 이식 장소 및/또는 “가상 모발” 근처에 위치한 것들을 포함하여, 하나 이상의 모발 단위의 결정된 사출각의 다른 함수에 근거를 둘 수 있다. 본 발명의 다른 추가 특징에 따라, 신체 표면으로부터 모낭 유닛 채취를 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은 해당하는 FU 위에 공동을 가지는 채취 기구를 배치하는 것을 포함한다. 그러한 해당하는 FU는 길이방향 축선을 갖는다. 그 방법은 모낭의 사출각과 채취 기구의 선택된 최소 접근 각도의 비교 결과에 근거하여, FU의 길이방향 축선에 대해 채취 기구의 방향을 설정하는 것을 추가로 포함한다. 채취 기구는 해당하는 FU가 채취되도록 그 주변의 신체 표면에 삽입되며 FU는 신체 표면으로부터 제거된다. FU의 사출각을 결정하는 것은 상기 설명된 바와 같이 이미지 생성된 위상학적 피부 모델을 이용함으로써 달성된다. 채취하는 기구의 방향 설정은 자동적으로, 예를 들어, 로봇 시스템을 이용하여 달성되거나 또는 파지 기구가 사용된다면 수동적으로 성취된다.

모낭 유닛의 이식시 표면 가봉의 사용

이식시, 모발 이전편의 품질 및 외관을 개선시키기 위해, 기존의 모발이 이식 장소 근처에 존재하는 경우들에 대해서, 이식 장소의 부위(수용 부위)에 기존의 모발의 밀도, 위치 및 사출각에 근거하여 이식될 모낭의 위치 및 바람직한 방향 설정(또는 사출각)을 계산하는 것이 바람직하다. 그러나, 모발 채취에 의해, 기존의 모발의 사출각이, 아래와 같이, 예를 들어 40-45°,매우 낮다면, 이식 기구의 접근 각도를 기존의 모발의 사출각에 일치시키는 것은 바람직하지 않을 수 있으며, 만족스러운 결과를 제공할 수 없다. 예를 들어, 매우 낮은 각도에서 이식 기구로 두피와 같은 신체 표면에 접근하는 것은 기구가 미끄러지거나, 두피에 찰과상을 입히거나, 또는 바람직한 깊이로 관통되지 않으므로, 정확한 이식을 방해하는 결과를 낳는다. 이러한 상황을 제거하기 위해, 다음의 방법이 개발되었다. 어떤 실시예에 따라, 가봉된 표면상의 탈모 지점이 확인되며, 그리고나서 기존 모발의 사출각에 일치하는 사출각을 갖는 제안된 유사품 또는 “가상 모발”(장소)이 생성된다. 이러한 가상 모발은 생성될 필요가 있으며, 따라서 이들은 두피 표면에 놓이며, 따라서 그 후 이식 기구는 실제 이식 바로 전에 정렬될 것이다. 도 6은 이 시술을 도시하는 도면이며, 이는 환자가 제안된 이식 장소의 부위에 약간의 기존의 모발을 가지고 있다는 추정에 근거한다. 도 3을 참조하여 설명된 과정에 유사하게, 존재하는 “실제” 모낭 유닛을 포함하는 이미지가 얻어지고, 처리되고, 분할되며, FOV(도 6에서 Fi로 표시된) 내의 모발이 확인된다. 200에서, 이미지 프로세서는 이미지, 예를 들어, 입체 이미지를 분석하며, 지원자 이식 장소가 생성될 수 있는 일련의 탈모 지점을 확인한다(도 6 내의 S_i). 기존의 모발은 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 그들의 3D 좌표(210에서)로 추후 복원되며, 표면 가봉이 수행된다(220에서). 230에서, 이식 장소는 가상 모발을 생성함으로써 발생된다. 어떤 실시예에서, 가상 모발을 생성할 때, 그들의 방향을 기존의 모발의 방향에 자동적으로 매치시키지 않기 위해, 전위를 선택할 것이나, 그들은 결코 기구의 최소 접근 각도 이하에서 나타나지 않기 위해서, 오히려 각각의 적절한 사출각을 추천된 기구의 최소 접근 각도에 비교하며 가상 모발을 생성한다. 이 추천된 최소 기구 접근 각도는 이식되는 두피의 특정 부위에 따라, 사전에 제공된 같은 범위 내에서, 예를 들어, 45°와 65°사이에서, 선택될 것이다. 다른 실시예에서, 가상 모발은 기존의 모발의 사출각에 최소한 부분적으로 근거하여 처음에 생성된다. 그러나, 상기 설명된 바와 같이, 이식 기구의 방향을 설정하는 단계 동안, 가상 모발의 사출각은 기구의 제시된 최소 접근 각도와 비교되며, 기구는 그러한 비교 결과에 근거하여 이식을 위해 방향 설정된다. 모발 이전을 위한 로봇 시스템이 사용된다면, 그 후 이식 기구를 가진 로봇 팔은 스스로 적당하게(이러한 가상 모발의 사출각과 최소 기구 접근 각도 사이의 비교에 따라) 방향 설정을 한다. 선택적으로, 소형 장치를 이용하여 시행된 절차의 경우, 이식 기구를 잡고 있는 사용자는 동일한 비교 결과에 근거하여 이식을 위한 기구의 방향 설정을 한다. 작업자는 또한 만약에 원한다면, 이러한 자동적으로 생성된 이식 장소를 이동시키도록 선택할 것이다. 이 이동을 물리적으로 의미 있도록 만들기 위해서, 작업자가 개별 모발(들)을 이동시키기 위해 마우스(또는 몇 가지 다른 포인팅 장치)를 사용함에 따라, 그들의 꼬리 위치는 환자의 두피를 나타내는 가봉된 표면에 놓이도록 변경된다.

전술된 과정은 FOV 내에 다수의 기존의 실제 모발이 존재한다면, 실행 가능하다. 엄격히 말하자면, 평면 가공을 위해 적어도 세 개의 실제 모발이 있어야 하지만, 실질적으로 말하자면 확실한 퇴행 분석을 위해 하나는 적어도 3x 또는 그 이상을 필요로 한다. 환자가 완전히 탈모되거나 고도로 희박하다면, 표면 가봉을 수행하기 위해, 시스템은 외부의 표시기(기준점) 또는 해부학적 표식(예. 사마귀, 흉터, 등.)을 이용할 것이다. 도 7은 예를 들어, 환자의 두피에 배치된 기준점을 이용한 이 방법론의 예시이다(300참조). 어떤 실시예에서, 기준점은 두피와 같은 실제 신체 표면 대신, 절차를 하는 동안, 사용된 피부 긴장기 상에 배치된다. 310에서, 기준점을 가진 신체 표면의 이미지가 획득되며, 320에서는 분할, 기준점의 결정 및 탈모 지점 위치 등을 포함한 사전에 설명된 처리과정이 수행된다. 330에서, 3D복원이 되고, 340에서 표면 가봉이 수행된다. 350에서 도시되고 도 6을 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 표면 가공이 수행된 후, 가상 모발(또는 장소)이 생성된다. 전과 마찬가지로, 그러한 가상 모발의 사출각 또는 이식 기구의 방향 설정 둘 중 하나는 니들과 같은 이식 기구의 최소 접근 각도를 고려한 것에 근거하여 결정된다. 입력 고려사항 중의 하나는 이식되는 두피의 부위이다. 머리선 및 관자놀이 부위에서 더 심한 예각/방향 설정이 바람직하다. 두피의 상단부에서는 덜 예각인 것이 일반적이다. 모발 이식의 단계(자동화 시스템을 이용하건 수동 시스템을 이용하건)는 도 6을 참조하여 설명된 것과 동일하거나 또는 유사하다. 예로서 사용된 하나의 실시예에서, 신체 표면에 대해 모낭 유닛을 이식하기 위한 기구의 방향 설정을 하기 위한 방법은 사출각을 갖는 하나 이상의 가상의 FU를 생성시키기 위해 기준점 표시기를 이용하는 단계; 모낭 유닛을 이식하기 위한 이식 기구의 사전 선택된 최소 접근 각도를 선택 또는 이용하는 단계; 이식 기구의 최소 접근 각도보다 적지 않도록 하나 이상의 가상의 FU의 사출각을 확인하는 단계; 그리고 하나 이상의 가상의 FU의 확인된 사출각을 가진 이식 기구를 확인하는 단계를 포함할 것이다.

특정 실시예에서, 결합된 절차는 모발 채취 및 추가로 표면 가봉 과정과 관련하여 이전에 설명된 방법을 이용하며, 추가로 FU를 이식하기 위한 기구의 방향 설정시, 그리고 가상 모발의 생성 및 이식 장소의 발생시, 표면 가봉 과정 및/또는 사출각 결정을 추가로 포함하면서 실행될 것이다.

도 2를 참조하여 설명된 것 중 어느 것과 같은, 이미지 프로세서는 해당하는 모낭 유닛에 관한 바람직한 정보를 확인하기 위해, 얻어진 이미지를 처리한다. 이미지 프로세서는 모낭 유닛의 사출각을 결정하고, 모낭 유닛을 채취하기 위한 기구의 최소 접근 각도를 선택하고, 모낭 유닛의 사출각을 기구의 최소 접근 각도과 비교하도록 환경 설정될 것이다. 그러한 비교 결과에 근거하여, 모낭 유닛에 대해 방향 설정하는 방법에 관해 부착된 채취 기구(또는 수동 시술시의 파지 기구)를 가진 로봇 팔을 지시하도록 환경 설정될 것이다. 이미지 프로세서는 또한 상기 설명된 바와 같이, 모발 이식을 하는 동안 본 발명의 방법을 실행하도록 환경 설정될 것이다. 예를 들어, 그것은 기존의 모낭 유닛의 사출각을 결정하고, 모낭 유닛를 이식하기 위한 기구의 최소 접근 각도를 선택하고, 모낭 유닛의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교하도록 환경 설정될 것이다. 그러한 비교 결과에 근거하여, 부착된 이식 기구를 가진 로봇 팔에게 그에 맞춰 방향 설정을 하는 방법에 관해 지시하도록 환경 설정될 것이다.

여기에 개시된 발명은 또한 이미지 데이터에 대한 조작을 실행하는 하나 이상의 모듈 또는 구성요소를 포함하는 이미지 프로세서에 관한 것이다. 하나 이상의 모듈은 다음 중 하나 이상의 단계를 위한 명령을 포함할 수 있다: FU를 포함하는 이미지를 수용하는 단계; FU의 사출각을 결정하는 단계; 모발 이전 시술에 사용되는 기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계; FU 사출각을 기구의 최소 접근 각도와 비교하는 단계; 및 기구의 최소 접근 각도와 해당하는 FU의 사출각을 비교한 결과에 근거하여 FU에 대한 기구의 방향을 설정하는 단계. 위에서 언급한 구성요소 또는 모듈은 사출각 결정 구성요소, (해당 FU의 사출각을 기구의 선택된 최소 접근 각도와 비교하는) 비교 구성요소, 및 기구 방향 설정 구성요소를 포함할 수 있다. 설명된 다양한 모듈 및 구성요소는 단일 소프트웨어 또는 하드웨어 제품의 일부분일 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 이미지 프로세서는 모발 채취 또는 모발 이전용 시스템을 포함하지만, 이 시스템으로 국한되지는 않는 다양한 수동, 부분 자동, 및 완전 자동화된 (로봇을 포함하는) 모발 이전 및 치료 시스템 및 장치와 함께 사용될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 화상 이미지 프로세서는 모발 치료 계획 시스템과 함께 사용될 수 있다.

여기에 설명된 발명은 모발을 채취/이전하는 로봇 조작되는 시스템에 특히 유용하지만, 수동/부분자동/완전자동 파지 기구에 의해 수동 FUE 기술을 사용하여 모낭 유닛을 채취하는 내과의에게도 매우 유용한데, 이는 본 발명이 내과의의 기구 삽입 각도 조정을 안내하여 채취되는 모낭 유닛 또는 조직이 절단되거나 그렇지 않으면 손상되지 않도록 하기 때문이다. 마찬가지로, 파지 장치를 사용하여 이식을 수행하는 내과의에게도 도움이 될 것이다.

이와 같은 이식의 하나가 도 8에 실시예로서 도시된다. 이 실시예에서, 내과의는 예를 들어, 채취 기구 및/또는 이전 기구와 같은 파지 기구(44)를 사용하여 환자에게 손으로 수술을 시행하며, 이때 고배율의 전용 안경(50)을 착용할 수 있다. 하나 이상의 카메라와 같은 화상 인식 장치(52)가 파지 장비 또는 기구(44)에 부착될 수 있다. 몇몇 추가 실시예에서, 이 장치는 독립형 화상 인식 장치일 수 있다. 컴퓨터(42)와 같은 이미지 프로세서는 여기에서 설명한 바와 같은 다양한 단계를 실행하며 모낭 유닛의 사출각을 결정하고, 기구의 최소 접근 각도와 사출각을 비교하고, 위 2 개의 측정값 사이의 각도 편차를 결정하거나 모발 이식 시술의 경우에 원하는 가상 모발 사출각을 결정하면서, 표면 가봉과 3D 복원을 포함하는 이미지 분석과 프로세싱을 수행할 수 있다. 모니터(40)는 예를 들어, 채취되는 모낭 유닛에 대해 제안된 파지 기구의 방향 설정 또는 FU에 대해 적정한 채취 위치에 기구를 이동시키는 데 필요한 각도/거리의 조정은 물론, 채취되는 모낭 유닛의 사출각과 관련된 기타 유용한 데이터 뿐만 아니라, 하이라이트된 모낭 유닛(들), 기준 위치, 또는 탈모 지점을 표시할 수 있다.

마찬가지로, 이식 시술의 경우에, 모니터(40)는 기구의 방향 설정 및 이식 각도를 정확하게 하기 위해, 모발 이식을 시행하는 데 유용한 앞서 논의한 것들을 포함하는 추가적인 변수들을 표시할 수 있다. 모니터 상에 표시되는 정보의 안내를 받으면서, 내과의는 채취를 위해 선택된 FU에 대한 채취 기구의 상대적인 접근 각도와 방향 또는 이식을 위한 이식 기구의 방향을 자신의 손으로 조정할 수 있다. 파지 기구의 방향 설정은 예를 들어, 기계적인 또는 전자적인 메카니즘과 같은 서로 다른 다양한 메카니즘에 의해 이루어질 수 있다. 어떤 실시예에서, 파지 기구의 몸체는 각도 표시기를 갖는 안내 구조물에 가동할 수 있게 연결되거나 지지될 수 있다. 모니터 상에 표시되는 미리 결정된 삽입 각도의 안내를 받으면서, 사용자는 각도 표시기 상에 표시된 값이 모니터 상의 각도와 일치할 때까지 기구의 각도 위치를 회전시킬 수 있다. 기구는 안내 구조물과 각도 표시기에 영구적으로 또는 착탈식으로 연결될 수 있다. 어떤 실시예는 각도 표지 마킹을 갖는 원형 다이얼을 사용할 수 있으며, 다른 실시예에서는 화살표와 라이트를 구비한 전자 디스플레이가 될 수도 있다. 도 8은 하나의 예로서 파지 기구(44) 상에 장착된 표시기(54)를 개략적으로 나타낸다. 어떤 선택 실시예에서, 파지 기구는 화상 시스템에 전자적으로 연결되는 (도 8에 56으로 도시된) 트랜스듀서 (transducer) 또는 다른 센서를 포함할 수 있다. 선택적으로, 센서(56)는 화상 시스템(52)의 일부가 될 수도 있다.

당해 기술분야의 숙련자에 의해 인정되겠지만, 본 발명의 방법은 적어도 일부는 소프트웨어로 구현되어, 컴퓨터 시스템 또는 다른 데이터 처리 시스템 내에서 수행될 수 있다. 그러므로, 어떤 예시적인 실시예에서는, 본 발명을 시행하기 위한 소프트웨어 명령과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 생산 제품은 기계장치에 액세스된 때, (개별적인 사출각 또는 일군의 대표값 중 어느 하나로서) 해당 FU의 사출각을 결정하는 단계; (예를 들어, 모낭 유닛을 채취하는 기구 또는 모낭 유닛을 이식하는 기구 또는 이 둘을 조합한 기구와 같은) 기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계; 기구 최소 접근 각도와 해당 FU의 사출각을 비교하는 단계; 기구의 최소 접근 각도와 해당 FU의 사출각의 비교 결과를 기초로 해당 FU에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계와 같은 조작을 기계장치가 수행하도록 하는 데이터를 포함하는 장치 액세스 매체를 포함할 수 있다.

장치 판독 매체는 시스템이 본 발명의 방법을 수행하도록 하는 소프트웨어와 데이터를 저장하는 데 사용될 수도 있다. 위에서 언급한 장치 판독 매체는 예를 들어 컴퓨터와 같은 처리 장치에 의해 액세스될 수 있는 형태로 정보를 저장하고 전달할 수 있는 어떤 적합한 매체도 포함할 수 있다. 장치 판독 매체의 한 예는 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 광학 저장 장치, 랜덤 액세스 메모리 등을 포함하나 이들로 국한되지 않는다.

앞서 예시하고 설명한 발명의 실시예는 다양한 수정 및 대체 형태를 허용할 수 있으며, 여기에 설명된 특정 실시예 뿐만 아니라, 본 발명은 통상 개시된 특정 형태 또는 실시예로 국한되지 않지만, 반대로 첨부된 특허 청구범위의 영역 내에 있는 모든 수정, 등각물, 대체물을 망라한다는 것이 이해되어야 한다. 비제한적인 예를 통해서, 하나의 도면 또는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징 또는 특성이 또 다른 도면 또는 실시예에 설명된 특징 또는 특성과 적절하게 결합될 수 있다는 것이 당해 기술분야의 숙련자에 의해 인정될 것이다. 마찬가지로, 본 발명은 로봇 팔을 포함하는 로봇 시스템의 사용에 국한되지 않으며, 기타 자동화된, 반자동화된, 또는 수동의 시스템이 이용될 수도 있다.

본 발명이 비록 바람직한 실시예로 설명되어 있지만, 사용된 단어는 설명을 위한 단어이지 제한을 위한 단어가 아니라는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 본 발명의 진정한 영역에서 벗어나는 일없이 첨부한 특허청구범위 내에서 변화가 이루어질 수 있다.

Claims

기구의 최소 접근 각도를 선택하는 단계;
해당하는 모낭 유닛의 사출각을 결정하는 단계;
해당하는 모낭 유닛의 사출각을 기구의 최소 접근 각도와 비교하는 단계;
해당하는 모낭 유닛의 사출각과 기구의 최소 접근 각도의 비교 결과에 근거하여 해당하는 모낭 유닛에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항에 있어서,
해당하는 모낭 유닛의 사출각을 결정하는 단계는 복수의 모낭 유닛의 대표적인 사출각을 결정하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 2 항에 있어서,
대표적인 사출각은 복수의 모낭 유닛의 평균 또는 평균값을 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
해당하는 모낭 유닛에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계는 최소 접근 각도가 해당하는 모낭 유닛의 사출각보다 더 크다면, 기구의 방향을 최소 접근 각도에 맞춰 설정하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
해당하는 모낭 유닛은 머리와 꼬리를 더 포함하며, 해당하는 모낭 유닛의 사출각을 결정하는 단계는 해당하는 모낭 유닛의 머리와 꼬리의 3D 좌표를 결정하는 단계와 꼬리 좌표까지 표면 가봉을 수행하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 5 항에 있어서,
표면 가봉은 하나 이상의 평면 가봉, 2차 곡면 가봉, 3차 곡면 가봉, 그물망 가봉, 또는 파라매트릭 가봉을 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항에 있어서,
해당하는 모낭 유닛은 가상 모발이며, 사출각을 결정하는 단계는 가상 모발의 사출각이 기구의 최소 접근 각도 이상이 되도록 가상 모발을 생성하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
기구의 방향을 설정하는 단계는 기구를 나르는 로봇 팔을 자동적으로 이동시키는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
기구의 방향을 설정하는 단계는 파지형 모발 채취 장치의 조정 메카니즘을 작동시키는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
기구는 모낭 유닛을 채취하기 위한 기구를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
최소 접근 각도를 선택하는 단계는 사전 선택된 최소 접근 각도를 선택 또는 이용하는 단계를 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
최소 접근 각도는 하나 이상의 모낭 유닛의 위치에 근거하거나 또는 이식 위치에 근거하여 선택되는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
최소 접근 각도는 선형, 계단형, 또는 다항 함수에 근거하여 선택되는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
기구의 최소 접근 각도는 약 45 내지 65°인, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
기구는 모낭 유닛 이식 기구이며, 해당하는 모낭 유닛은 이식 장소 또는 가상 모발 근처에 위치한 모낭 유닛인, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
기존 모발의 사출각에 적어도 부분적으로 근거하여 하나 이상의 가상 모발을 생성하는 단계를 더 포함하며, 해당하는 모낭 유닛은 하나 이상의 가상 모발을 포함하는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
제 7 항 또는 제 16 항에 있어서,
하나 이상의 가상 모발은 기준점 표시기를 이용하여 생성되는, 모낭 유닛의 이전을 위한 기구의 방향 설정 방법.
모낭 유닛을 포함하는 이미지 데이터를 수용하도록 조정된 인터페이스; 및
이미지 데이터에 대한 조작을 실행하기 위한 하나 이상의 모듈을 포함하는 이미지 프로세서를 포함하며, 하나 이상의 모듈은:
모낭 유닛의 이전에 사용되는 기구의 사전 선택된 최소 접근 각도를 선택 또는 사용하는 단계;
모낭 유닛의 사출각을 결정하는 단계;
모낭 유닛의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교하는 단계;
모낭 유닛의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과에 근거하여 모낭 유닛에 대해 기구의 방향을 설정하는 단계에 대한 명령을 포함하는, 모발 이전을 위한 시스템.
제 18 항에 있어서,
화상 인식 장치를 더 포함하는, 모발 이전을 위한 시스템.
제 18 또는 제 19 항에 있어서,
시스템은 로봇 시스템이며, 로봇 팔을 더 포함하고, 기구는 가동할 수 있게 로봇 팔에 연결되는, 모발 이전을 위한 시스템.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
모낭 유닛의 사출각과 기구의 최소 접근 각도를 비교한 결과를 디스플레이 하도록 환경 설정된 모니터를 더 포함하는, 모발 이전을 위한 시스템.
제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템은 하나 이상의 모발 채취 기구, 모발 이식 기구, 또는 조합된 모발 채취/이전 기구를 포함하는, 모발 이전을 위한 시스템.
제 18 항에 있어서,
모낭 유닛의 사출각을 결정하기 위한 명령은 가상 모발을 생성하기 위한 명령을 포함하며, 인터페이스는 가상 모발을 포함하는 이미지 데이터를 수용하기 적합하게 되어 있는, 모발 이전을 위한 시스템.