СПОСОБЫ ТЕРАПИИ ОБЛАСТИ РАНЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТИХ СПОСОБОВ Российский патент 2011 года по МПК A61B5/103 A61B5/117 A61B1/05 G06T7/60 G06T11/00 G03B29/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к системам и способам измерения скорости заживления биологической ткани. Настоящее изобретение более конкретно относится к системам и способам получения, оцифровки и анализа изображения раны и определения степени заживления по степени изменения характеристик раны.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Большой прогресс был недавно достигнут в области терапии ран, что сильно увеличило скорость и качество процесса заживления раны. Сопоставимой со значимостью обеспечения эффективного режима терапии раны является также способность осуществлять измерения размера раны и скорости, с которой она заживает. Один достаточно грубый, но в целом эффективный способ определения скорости заживления раны состоит в том, чтобы выделить изменения размера всей раны со временем.

Предшествующие усилия измерить размеры и отследить изменения в размере раны были не состоятельны во многих отношениях, поскольку были не в состоянии предоставить необходимую информацию медработникам, чтобы позволить им оценить эффективность терапии. Много существующих способов измерения размера раны включают использование прозрачной или полупрозрачной пленки и ручки или маркера, чтобы провести линию по краю раны пациента, а затем оцифровать эту линию определенным образом для анализа. Один пример этого подхода включает размещение пленки с проведенной линией на поверхности сенсорной панели и повторное проведение контура раны. Электронная аппаратура сенсорной панели переводит линию в цифровой массив данных, которые могут затем быть проанализированы. Затем процессор, связанный с электронной аппаратурой, вычисляет площадь внутри линии. Поскольку не производят никакого масштабирования линии, размер раны, измеряемый такими системами, ограничен размером поверхности сенсорной панели аппаратуры. Кроме того, такие системы требуют проведения двух линий, одной на пациенте, а затем другой на сенсорной панели, т.е. выполняется процесс, который восприимчив к возрастающим ошибкам и погрешностям.

Другие системы, известные в уровне техники, основаны на непосредственном подходе получения цифрового изображения, который учитывает расстояние и углы, связанные с получением изображения. Эти системы имеют тенденцию быть очень сложными и требуют значительно больших возможностей обработки, чтобы учитывать изменения в углах и расстояниях, связанных с ракурсом изображения. Наконец, даже эти сложные системы терпят неудачу, поскольку процессы распознавания изображения часто неспособны точно и последовательно определить периметр раны.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, СВЯЗАННЫЙ С ПРОЦЕССАМИ ЗАЖИВЛЕНИЯ РАН

Рана обычно определяется как разрыв в эпителиальной целостности кожного покрова. Такое повреждение, однако, может быть намного более глубоким, включая кожу, подкожный жир, соединительную оболочку, мышцы и даже кость. Правильное заживление раны представляет собой очень сложный, динамический и скоординированный ряд этапов, приводящих к восстановлению ткани. Быстрое заживление раны представляет собой динамический процесс, в котором как резидентные, так и миграционные клеточные популяции действуют скоординированным образом во внеклеточном веществе ткани, чтобы восстановить поврежденные ткани. Некоторые раны не в состоянии зажить таким образом (по множеству причин) и могут поэтому быть названы хроническими ранами.

После повреждения ткани скоординированное заживление раны обычно включает четыре перекрывающиеся и четко определенные фазы: гемостаз, воспаление, пролиферацию и реструктурирование. Гемостаз включает первые этапы в отклике и заживлении раны, которые представляют собой кровотечение, коагуляцию и активацию тромбоцитов и комплементов. Воспаление достигает максимума в конце первого дня. Пролиферация клетки происходит в течение следующих от 7 до 30 дней и включает период времени, в течение которого измерения области раны могут быть наиболее полезны. В течение этого времени происходят фиброплазия, регенерация тканей (ангиогенез), повторная эпителизация и синтез внеклеточного вещества ткани. Формирование начального коллагена в ране обычно достигает максимума приблизительно через 7 дней. Повторная эпителизация раны при оптимальных условиях происходит приблизительно через 48 часов, причем к этому времени рана может полностью закрыться. Заживающая рана может обладать от 15% до 20% полной прочности на растяжение через 3 недели и 60% полной прочности через 4 месяца. После первого месяца начинается стадия деградации и реструктурирования, на которой объем клеточного содержимого и васкуляризация уменьшаются, а прочность на растяжение увеличивается. Формирование зрелого шрама часто требует от 6 до 12 месяцев.

УСИЛИЯ В РОДСТВЕННОЙ ОБЛАСТИ ТЕХНИКИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИЕ ПРОЦЕССА ЗАЖИВЛЕНИЯ РАНЫ

Поскольку терапия раны может быть дорогостоящей как с точки зрения материалов, так и с точки зрения времени, затраченного медперсоналом, терапия, которая основана на точной оценке раны и процесса заживления раны, может быть существенной. Существующие проблемы в предшествующем уровне техники включают несовершенные способы фактического измерения (непосредственного или косвенного) размера раны. Ясно, что идеальное измерительное устройство должно обладать точными размерами, быть надежным, обеспечивать данные для постоянной записи и предусматривать точную дискриминацию раны относительно периферийных областей раны. Оно должно быть выполнено с возможностью измерения раны любого размера или формы в любом месте на теле. Те части системы, которые непосредственно связаны с пациентом, должны быть портативными и быть выполненными из инертного материала. Они должны использоваться с причинением минимального дискомфорта для пациента и не должны вводить загрязнения в рану. Кроме того, аппаратура, связанная с "переводом" изображения раны в измеримую форму, должна быть экономически выгодной и не должна требовать чрезмерных затрат для обучения рутинному клиническому использованию.

Получение согласованных измерений раны является также важным фактором в точном определении изменений в размере раны. В процесс проведения измерений раны на конкретном пациенте обычно вовлечены медработники разного профиля, поэтому следует использовать точные способы с высокой повторяемостью результатов, чтобы получить результаты, которые относятся к делу, точны, непредубежденны и эффективны. Оптимальное устройство измерения должно давать непротиворечивые результаты у разных медработников и давать минимальный разброс результатов в зависимости от положения пациента, растяжения раны или других изменений, которые затрагивают как отклонение, так и надежность (в вопросах как внутримасштабной, так и межмасштабной классификации).

Частота анализа раны часто основана на характеристиках раны, наблюдаемых на предыдущей стадии в процессе заживления раны, или просто выполняется в соответствии с распоряжениями медработника. Эффективность предписанных вмешательств не может быть оценена, не считая того случая, когда данные исходного анализа могут быть сравнены с последующими данными. Таким образом, согласованность измерений от одного периода наблюдения до следующего крайне важна.

Под определение полностью излеченной раны иногда попадает рана, которая полностью восстановила эпителий и остается залеченной на протяжении по меньшей мере 28 последовательных дней. Вообще, заживление раны проходит через планомерный процесс восстановления, так что определенные параметры, такие как размер и форма раны, скорость заживления и состояние поверхности раны, являются вполне подходящими признаками, по которым можно оценить прогресс в этом процессе. Для хронических ран это может и не произойти из-за сложных и неоднородных процессов заживления. Полное закрытие раны может и не быть достигнуто, также может и не существовать реалистичный объективный ожидаемый результат для того, чтобы сделать заключение о результате для определенных хронических ран.

В дополнение к описанным выше системам, которые измеряют двухмерную область раны, также существуют различные способы для измерения объемов раны, которые проходят ниже поверхности кожи. Обычные техники измерений объема раны включают шаблоны, закапывание жидкостей, устройства кронциркуля и стереофотограмметрию. Все эти способы, однако, страдают от различных проблем с точностью, воспроизводимостью или сложностью. Шаблон раны, например, хотя и обеспечивает очень надежное измерение, является неприятным и трудоемким процессом, неудобным и рискует загрязнить рану.

Другим способом оценки размера раны является введение физиологического раствора в рану, покрытую листом или пленкой. Затем жидкость извлекают и измеряют, чтобы определить объем. Однако эта жидкостная техника является неточной, может быть неприятной и часто является трудновыполнимой. С помощью таких подходов рана также может быть загрязнена. Системы, основанные на кронциркулях, используют покрытые пластмассой одноразовые измерители, которые полагаются на трехмерную систему координат, чтобы непосредственно измерить объем раны. Чтобы вычислить объем, этот подход использует математическую формулу, но часто страдает от изменений техники в сборе данных.

Системы стереофотограмметрии обычно используют видеокамеру, присоединенную к компьютеру или к другому устройству, основанному на микропроцессоре. В системе стереофотограмметрии для измерения раны практикующий врач помещает целевую пластину в главную плоскость фокуса рядом с раной и записывает комбинированное изображение на видеоленте. Для отметки глубины раны в самом глубоком месте используется аппликатор с ватой на конце. После того как изображение получено, практикующий врач использует компьютер, чтобы отследить длину и ширину раны. Длину аппликатора с ватой на конце также измеряют и записывают как глубину. Изображения затем сохраняют в компьютере для дальнейшего использования, анализа и сравнения. Системы стереофотограмметрии часто обеспечивают точные и повторяемые измерения размера раны и объема раны, но делают это за счет больших издержек и сложности.

Следует отметить одну работу в этой области, описанную в патенте США №5967979, авторов Тэйлора (Taylor) и др., опубликованном 19 октября 1999 и озаглавленном «Способ и Устройство для Фотограмметрического Анализа Биологической Ткани». Этот патент описывает способ дистанционного анализа раны и устройство, причем способ включает формирование наклонного изображения как раны, так и целевой пластины, содержащей прямоугольник, который помещен около раны. Преобразования координат обеспечивают измерение как размера раны, так и ее контуров. Получение двух отдельных изображений под различными наклонными углами приводит к трехмерным особенностям раны, которые поддаются измерению.

Усилия в прошлом, предусматривающие косвенные измерения раны (то есть передачу записи контура раны на некоторое устройство переведения в цифровую форму), страдают частично от простой потребности создавать вторую запись, чтобы передать изображение раны инструменту, подходящему для осуществления измерений. Такие системы обычно ограничивались в размере используемым шаблоном или сенсорной поверхностью, используемой вместе с инструментом. Кроме того, многие из ранее используемых способов получения отображения плохо воздействуют на рану, поскольку обертываются вокруг конечности или в противном случае не находятся в плоскости, параллельной плоскости матрицы ПЗС устройства отображения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, было бы желательно иметь систему измерения раны, в которой достигнуты все упомянутые выше аспекты, а именно точность, разрешающая способность (способность отличить область раны от периферийной области раны), повторяемость, неинвазивность, простота и экономическая эффективность. Те части системы, которые могут войти в прямой контакт с пациентом, должны быть стерильными и одноразовыми. Элементы обработки системы должны быть понятными и интуитивными, чтобы их могли использовать умеренно квалифицированные практикующие врачи. Элементы обработки также должны быть способны обеспечивать статистические данные, чтобы позволить пользователю выделять изменения за период времени.

В системах, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, использованы преимущества наиболее доступных и недорогих инструментов получения цифрового изображения, одновременно признавая, что самый точный инструмент, когда дело касается разрешающей способности, - это все-таки глаз практикующего врача. Первый предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения использует прозрачную или полупрозрачную пленку (содержащую след от раны); фон/шаблон (содержащий, например, полутвердую панель с визуально контрастным фоном и контрольными площадями поверхности, такой как белый фон с черной рамкой) и устройство получения цифрового изображения и цифровой процессор (содержащий, например, КПК (карманный персональный компьютер) или другой портативный компьютер со встроенной или присоединяемой камерой).

Так, в одном варианте выполнения система для определения и выделения области раны содержит устройство получения цифрового изображения, в целом расположенное на некотором расстоянии от указанной раны и под некоторым углом к ней для получения цифрового изображения указанной раны и области, непосредственно окружающей указанную рану, контрольную метку, размещенную совместно с указанной раной с возможностью удаления, причем указанная контрольная метка имеет различимые элементы известных размеров, и устройство отображения и обработки цифрового изображения, находящееся в состоянии обмена данными с указанным устройством получения цифрового изображения для получения, отображения и обработки указанного полученного цифрового изображения. Система отличается тем, что указанная система выполнена с возможностью определения областей зон заживления указанной одной раны для выделения медработником, причем указанная система дополнительно содержит устройство ввода графических данных для ввода данных, связанных с контуром указанной раны, когда на нем отображается указанное цифровое изображение, при этом указанное устройство отображения и обработки цифрового изображения вычисляет и сообщает площадь раны, основываясь на указанных цифровом изображении и данных, связанных с контуром указанной раны.

В заявленной системе указанное устройство получения цифрового изображения может содержать цифровую камеру, имеющую порт передачи данных для передачи данных цифрового изображения от указанной цифровой камеры к указанному устройству отображения и обработки цифрового изображения, контрольная метка может иметь плоскую геометрическую форму, имеющую фон и по меньшей мере два ортогональных элемента, визуально контрастирующих с указанным фоном и имеющих известный размер, и может быть одноразовой. В заявленной системе устройство отображения и обработки цифрового изображения может содержать персональный компьютер (ПК), содержащий порт передачи данных для принятия указанного полученного цифрового изображения от указанного устройства получения цифрового изображения, дисплей для отображения указанного полученного цифрового изображения, полученного от указанного устройства получения цифрового изображения, устройство ввода графических данных, выполненное с возможностью совместной работы с указанным дисплеем для отображения цифрового изображения для получения вводимых данных от устройства, выполненного с возможностью манипуляции пользователем, причем указанное устройство ввода графических данных предназначено для ввода отображенных на указанном дисплее данных, связанных с контуром указанной раны, и микропроцессор для обработки указанного полученного цифрового изображения и указанных данных, связанных с контуром указанной раны, чтобы вычислить указанную площадь указанной раны.

В заявленной системе указанный персональный компьютер (ПК) может содержать планшетный ПК, а указанный дисплей для отображения цифрового изображения может быть выполнен с возможностью расположения в плоскости, в целом подходящей как для отображения указанного цифрового изображения, так и для работы указанного устройства ввода графических данных, связанных с этим изображением. В системе указанный персональный компьютер (ПК) может дополнительно содержать устройство хранения цифровых данных для сохранения указанного полученного цифрового изображения, данных, связанных с контуром указанной раны, и указанных данных вычисленной площади. Указанный персональный компьютер (ПК) может содержать систему обмена данными для передачи указанного полученного цифрового изображения, указанных данных, связанных с контуром указанной раны

и указанных данных вычисленной площади дистанционной системе обработки изображения. Указанный персональный компьютер (ПК) может содержать программное обеспечение для выборочного изменения масштаба, контраста или цвета указанного полученного цифрового изображения, причем такое изменение отображения улучшает определение указанной раны. Заявленная система может дополнительно содержать кабель обмена данными, соединяющий указанное устройство получения цифрового изображения и указанное устройство отображения и обработки цифрового изображения для передачи указанного полученного цифрового изображения между ними. При этом каждое устройство из указанного устройства получения цифрового изображения и указанного устройства отображения и обработки цифрового изображения в системе может дополнительно содержать беспроводные системы обмена данными для беспроводной передачи указанного полученного цифрового изображения между ними.

Способ, связанный с описанной системой, включает первоначальное выделение следа периметра раны на прозрачной или полупрозрачной пленке таким образом, который уже известен большинству врачей, практикующих в этой области. Вместо того чтобы снова формировать след во второй раз, прозрачную пленку помещают на простой шаблон, который позволяет как изменять масштаб, так и менять угловое расположение в процессе получения изображения. Устройство получения цифрового изображения системы, в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения, описанным выше, записывает весь шаблон с контуром следа раны внутри него. Переведенное в цифровую форму изображение затем обрабатывают с помощью программного обеспечения внутри этого блока, чтобы автоматически найти контрольные особенности шаблона и след, и отображают конкретные результаты на дисплее. Обрабатывающая система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, может также включать этапы пороговой обработки данных изображения, обнаружения контура, обнаружения квадрата (используемого для идентификации шаблона), установления области, представляющей интерес (что связано с контрольными особенностями на шаблоне), обнаружения следа раны, вычисления площадей, устранения искажения и отображения результата с конкретными типами фильтрации данных.

Таким образом, способ определения и выделения области раны, выполненный в соответствии с изобретением, включает этапы размещения контрольной метки в области, непосредственно связанной с указанной раной с возможностью удаления, причем указанная контрольная метка имеет различимые элементы известных размеров, расположения устройства получения цифрового изображения в целом на некотором расстоянии от указанной раны и под некоторым углом к ней, получения цифрового изображения указанной раны и области, непосредственно связанной с указанной раной, передачи данных, представляющих указанное полученное цифровое изображение от указанного устройства получения цифрового изображения к устройству отображения и обработки цифрового изображения, причем указанное устройство отображения и обработки цифрового изображения содержит дисплей и устройство ввода графических данных, отображения указанного полученного цифрового изображения в указанном устройстве отображения и обработки цифрового изображения, выделения по меньшей мере части указанного полученного цифрового изображения указанной раны на указанном дисплее с помощью указанного устройства ввода графических данных и, таким образом, ввода данных, связанных с контуром, когда указанное полученное цифровое изображение отображено на указанном дисплее, и вычисления и сообщения данных площади раны, основанных на указанном полученном цифровом изображении, и указанных введенных данных контура, причем указанное вычисление включает определение областей зон заживления одной раны, ввод данных, связанных с контуром, включает ввод контуров замкнутых кривых, причем каждый контур замкнутой кривой относится к зоне заживления одной раны.

Способ может дополнительно включать выборочное изменение масштаба, контраста или цвета указанного полученного цифрового изображения, причем такое изменение отображения улучшает определение указанной раны, сохранение полученного цифрового изображения, указанных данных контура раны и указанных вычисленных данных площади. Способ может дополнительно включать повторение каждого из указанных этапов периодически во времени и выделение изменений в указанном полученном цифровом изображении и указанных вычисленных данных площади, отображение на дисплее рассчитанных значений указанной площади внутри указанного контура раны и указанных выделенных изменений во времени, отображение концентрическим образом наложенных изображений указанных контуров раны, полученных во времени на указанном дисплее.

Способ может дополнительно включать на указанном этапе вычисления и сообщения данных площади раны также генерацию двухмерного массива данных, связанных с контуром, представляющего собой пространственные местоположения введенных данных из указанного этапа выделения указанного полученного цифрового изображения указанной раны, установление порогового уровня изображения между светлыми и темными пикселями в пределах указанного полученного цифрового изображения, идентификацию и определение местоположения данных цифрового изображения, связанных с указанной контрольной меткой, размещенной совместно с указанной раной, изменение масштаба указанного массива данных, связанных с контуром, по меньшей мере в двух ортогональных пространственных измерениях согласно известным фактическим размерным значениям указанной контрольной метки, выполнение функции интегрирования на указанном массиве данных, связанных с контуром, чтобы вычислить площадь внутри границ указанного контура раны, и отображение значения указанной рассчитанной площади внутри границ указанного контура раны.

В заявленном способе дополнительно отображают указанный контур раны на указанном дисплее указанного устройства отображения и обработки цифрового изображения и, по мере того, как выполняют указанное выделение контура, после завершения указанного контура в замкнутую кривую, монохроматично заполняют внутреннюю область указанного контура, на указанном этапе выделения по меньшей мере части указанного полученного цифрового изображения указанной раны выполняют выделение замкнутого контура изображения периферийного края области нарушенной ткани, связанной с раной, или выполняют выделение множества замкнутых контуров изображений по меньшей мере двух зон физиологического характера внутри раны.

Путем использования цифровой камеры или другого устройства получения изображения возможно упростить процесс ввода данных и также избежать ошибок, вызванных ручным формированием второго следа и обусловленных системами предшествующего уровня техники. Способ получения изображения также является намного более гибким, чем при использовании сенсорной панели фиксированного размера. Расположение следа раны совместно с шаблоном также делает обработку изображения намного более надежной и точной. Способ, в соответствии с настоящим изобретением, может также быть использован для измерения многочисленных областей раны в данной области ткани. Требование к качеству устройства получения изображения и требование к возможности обработки данных системой, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, относительно низки, следовательно, указанный принцип может быть заложен в отдельную простую микропроцессорную систему. В отличие от предшествующего уровня техники, способ, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, использует цифровую камеру для записи проведенного контура раны и затем вычисляет площадь, сравнивая ее с известными контрольными размерами особенностей шаблона. При этом отсутствует проведение второго следа, а размер раны ограничен только размером используемого шаблона. Путем замены дешевого шаблона способ может быть использован для любой раны. Использование шаблона с контрольными особенностями известных размеров позволяет в процессе получения изображения как изменять масштаб изображения, так и учитывать все другие углы наблюдения, помимо прямого угла к поверхности.

Второй предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения состоит просто из устройства получения цифрового изображения (цифровая камера, имеющая, например, 320×240 пикселей или больше, цветная или черно-белая) и блока обработки данных (предпочтительно, планшетный ПК или другая компьютерная система, основанная на микропроцессоре), содержащего сенсорный дисплей для отображения или другое средство, связанное с отображением данных, для обеспечения ввода графических данных.

Способ, связанный со вторым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, описанным выше, включает размещение небольшой контрольной метки на пациенте вблизи (но предпочтительно снаружи) раны и записывание цифрового изображения участка раны из положения, обычно перпендикулярного плоскости области раны. Цифровое изображение затем передают в планшетный ПК или в другой компьютер, имеющий дисплей дисплея и устройство ввода графических данных, связанное с дисплеем дисплея (такое как сенсорная панель). Предпочтительно, дисплей может быть размещен как для рассмотрения, так и для ввода графических данных. Если дисплей связан, например, с планшетным ПК, то он может быть размещен горизонтально на рабочей поверхности, такой как стол. Затем изображение отображают на дисплее ПК и изменяют в масштабе (увеличивают или уменьшают), чтобы предоставить практикующему врачу точное представление раны. Затем практикующий врач проводит щупом след периметра раны на дисплее (или на устройстве ввода графических данных другого типа), чтобы определить размер раны. Программное обеспечение в системе затем вычисляет площадь раны, основываясь на проведенном контуре и масштабе изображения (с учетом размера контрольной метки, которая включена в область наблюдения). Поскольку контрольная метка выполнена легко распознаваемой компьютером, вычисление масштаба может быть очень точным. Определение периметра раны, с другой стороны, не является настолько легким для компьютера, поэтому этот этап процесса оставляют для определения практикующим врачом.

В отличие от предшествующего уровня техники, этот второй вариант выполнения, как и первый, использует только один этап построения следа и поэтому сильно уменьшает вероятность внесения ошибок в этот процесс. В отличие от способов предшествующего уровня техники, которые используют технологии сенсорных панелей, описанный здесь вариант выполнения, в соответствии с настоящим изобретением, в состоянии выгодно изменить масштаб изображения раны прежде, чем практикующий врач проведет след.

Также, в отличие от большинства способов предшествующего уровня техники, способы, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, более просты с точки зрения требований к оборудованию и установке, так же как и требований к обработке данных. Кроме того, многие из способов предшествующего уровня техники достаточно плохо работают с ранами, которые загибаются вокруг конечности или, в ином случае, не могут быть полностью видимы на одном кадре.

Системы и способы, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, решают большинство, если не все проблемы, обрисованные в общих чертах выше, связанные с предшествующим уровнем техники. В конечном счете, именно использование в настоящем изобретении лучших аспектов других систем наряду с конкретными новыми элементами, причем новым и уникальным способом, обеспечивает все преимущества, осуществленные в одной системе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой вид в аксонометрии всей системы, выполненной в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения, иллюстрирующий последовательные этапы методологии изобретения.

Фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии всей системы, выполненной в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения, иллюстрирующий последовательные этапы методологии изобретения.

Фиг.3А представляет собой детальный вид иллюстративного шаблона, используемого совместно с первым вариантом выполнения настоящего изобретения, изображающий след раны и отличающий различные геометрические измерения, выполняемые в процессе получения изображения, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3В представляет собой детальный вид дисплея устройства типа КПК (карманного персонального компьютера), записавшего изображение иллюстративного шаблона, показанного на Фиг.3А, показывающий снова выделение раны и различные измерения, выполненные и используемые в анализе области раны.

Фиг.4 представляет собой вид "снимка дисплея" иллюстративного дисплея, созданного системой, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрирующий прослеживаемый прогресс в заживлении раны.

Фиг.5 представляет собой детальный вид второго иллюстративного шаблона, используемого совместно с первым вариантом выполнения настоящего изобретения, изображающий след раны, на котором наблюдаются многочисленные дискретные поверхности раны.

Фиг.6А представляет собой блок-схему последовательных операций высокого уровня, иллюстрирующую начальные этапы выполнения способа в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.6В представляет собой блок-схему последовательных операций высокого уровня, иллюстрирующую этапы обработки изображения способа, выполненного в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.7А представляет собой блок-схему последовательных операций высокого уровня, иллюстрирующую начальные этапы выполнения способа в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения.

Фиг.7В представляет собой блок-схему последовательных операций высокого уровня, иллюстрирующую этапы обработки изображения способа, выполненного в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения.

ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обратимся сначала к Фиг.1 для краткого описания конкретных элементов, необходимых в системе, выполненной в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения, для осуществления способа согласно изобретению. Обычно в системе используется прозрачная или полупрозрачная пленка, размещенная на пациенте поверх участка раны, на которую наносят контур периметра раны с помощью перманентного фломастера или подобного ему инструмента. Эту прозрачную или полупрозрачную пленку с контуром раны затем помещают на прямоугольную структуру шаблона, которая в предпочтительном варианте выполнения имеет белый фон, окруженный широкой черной полосой (рамкой). Затем практикующий врач использует запрограммированный переносной цифровой процессор и устройство цифровой камеры (например, КПК, оснащенный камерой), чтобы записать изображение пленки/шаблона вместе. Программное обеспечение, предназначенное для обработки изображения, запрограммированное в устройстве, идентифицирует и переводит в цифровое выражение контур раны и окружающей рамки (в качестве контроля), чтобы затем вычислить площадь раны. Этот первый способ находит конкретное применение в случае ран, которые простираются по большой неплоской части тела, что может иметь место в случае с ранами на руках или ногах.

Со ссылкой на Фиг.1 видно, что раскрыты все элементы системы, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, так же как и использование в последовательности каждого из элементов при выполнении способа согласно настоящему изобретению. На Фиг.1 пациент 10 с раной 12 показан с прозрачной/полупрозрачной пленкой 14, тщательно размещенной поверх раны 12 для того, чтобы определить контур раны. Медработник/практикующий врач использует фломастер 16 или другое устройство маркировки с мягким наконечником, чтобы аккуратно выделить контур раны на прозрачной/полупрозрачной пленке 14, что приводит к тому, что контур 18 раны навсегда (или надолго) закрепляется на прозрачной/светопропускающей пленке 14.

Прозрачная/полупрозрачная пленка 14, конечно, предпочтительно выполнена стерильной по меньшей мере на одной стороне, помещенной на рану. Имеется большое разнообразие прозрачных, полупрозрачных или светопропускающих листовых материалов, которые содержат выполненную с возможностью удаления подложку, которая поддерживает внутреннюю поверхность листа в стерильном состоянии, пока та не используется. Было найдено, что для ран, на которых применяется лечение пониженным давлением, упаковка, связанная со слоем фильтра/пены (который отрезается и помещается на поверхность раны), обеспечивает подходящий стерильный прозрачный/светопропускающий листовой материал для использования в качестве средства выделения контура. Эта упаковка обычно герметизирует материал фильтра/пены между непрозрачным или светопропускающим листом и прозрачной пленкой. Внутренние поверхности этих листов являются, безусловно, стерильными, пока упаковка не открыта, что обычно достигается путем растягивания двух листов упаковки в разные стороны. Если такой пакет используется сразу после открытия, то прозрачный лист находит подходящее применение в системе, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, в качестве средства для выделения контура раны.

Прозрачную/светопропускающую пленку 14, которая в предпочтительном варианте выполнения может дополнительно иметь информацию, отождествляющую личность пациента, затем помещают на заднюю панель 20 и прикрепляют к ней, чтобы получить сборку шаблона изображения, используемую в системе. Задняя панель 20 обычно содержит твердую или полутвердую панель с матовой поверхностью, ограниченной рамкой 22 контрастирующего цвета. Контрастирующая цветная рамка 22 может быть любой рамкой из многих различных типов рамок, подходящих для того, чтобы создать связанную или охватывающую контрастирующую границу для задней панели 20. В предпочтительном варианте выполнения задняя панель 20 может быть, например, матовой панелью белого или светлого цвета, а рамка 22 может просто быть отпечатанной или нарисованной границей черного или темного цвета, которая также является матовой. Также может быть использована физически отдельная рамка контрастирующего цвета, в которую вставлена пленка.

Как только прозрачная/полупрозрачная пленка 14 закреплена на задней панели 20, сборку помещают в удобное положение для получения отображения, которое обеспечивает подходящее положение сборки для цифровой камеры, соединенной с устройством 24 КПК. Посредством цифровой камеры, связанной с устройством 24 КПК, создают цифровое изображение 28 сборки прозрачной/полупрозрачной пленки 14 и задней панели 20. Это цифровое изображение 28 предпочтительно наблюдают на устройстве 24 КПК в процессе записи неподвижного изображения, чтобы гарантировать получение полного изображения контура 18 раны и по меньшей мере внутренней границы рамки 22. Как только соответствующее изображение записано, программное обеспечение обработки изображения, действующее в микропроцессоре, связанном с устройством 24 КПК, анализирует и переводит в цифровое выражение данные изображения, чтобы возвратить значение площади раны. Способы обработки данных изображения и определения значения площади описаны более подробно ниже в отношении Фиг.6А и 6В. В предпочтительном варианте выполнения система микропроцессора устройства 24 КПК должна быть способной обрабатывать незначительное количество данных цифрового изображения и удовлетворять требованиям обработки, описанным ниже. Такие требования обработки по существу минимальны и обычно выполняются стандартными переносными ПК, многими из КПК последних моделей и другими вычислительными устройствами карманных компьютеров.

Теперь со ссылкой на Фиг.2 описан альтернативный предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения. Как и в первом варианте выполнения, во втором варианте выполнения используется одно выделение контура раны и запись контура раны в системе обработки цифрового изображения. Различие двух вариантов выполнения состоит в месте выполнения выделения контура раны. Система, выполненная в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, состоит просто из устройства получения цифрового изображения (цифровая камера); устройства обработки изображения, такого как планшетный ПК или другая компьютерная система, основанная на микропроцессоре, имеющая установленный горизонтально дисплей дисплея с сенсорной панелью (или другой альтернативный способ ввода графической информации); и щупа (или другого устройства, управляемого пользователем) для того, чтобы направить получение данных на дисплей дисплея.

На Фиг.2 пациент 10 с раной 12 показан расположенным, соответственно, так, чтобы можно было получить изображение раны 12 с помощью устройства 42 получения цифрового изображения. Контрольная метка 32 размещена рядом (но предпочтительно снаружи) с периметром раны 12 и, тем самым, она также записывается в цифровое изображение 44 участка раны с помощью устройства 42 получения цифрового изображения из положения, обычно перпендикулярного плоскости раны 12. Цифровое изображение 44, записанное таким образом, затем передается планшетному ПК 46 или другому компьютеру, имеющему дисплей 48 с сенсорной панелью (предпочтительно, дисплей, который может быть размещен горизонтально на рабочей поверхности, такой как стол). Передача цифрового изображения 44 по каналу 45 связи к планшетному ПК 46 может быть выполнена в соответствии с любым из многих различных протоколов передачи данных, таких как проводная последовательная связь (например, USB) или радиосвязь (таких как протоколы, основанные на ИК или РЧ сигналах).

Изображение 44 передается в работающее в планшетном ПК 46 программное обеспечение, обрабатывающее изображение, и отображается на дисплее планшетного ПК. В нем изображение может быть подвергнуто изменению масштаба (увеличено или уменьшено), чтобы обеспечить практикующего врача точным и ясным представлением раны 12. Практикующим врачом могут быть выполнены различные модификации изображения, включая изменение масштаба и эффекты контраста через функцию "клавиши" 54, отображенной на дисплее 48 совместно с изображением 44. Результат этого процесса, который описан более подробно ниже, состоит в том, чтобы дать практикующему врачу самый лучший вид раны, чтобы осуществить выделение контура периметра раны, который является точным и непротиворечивым.

Практикующий врач затем выделяет периметр раны 52 щупом 50 на дисплее 48, чтобы определить размер раны 12. Вместо дисплея с сенсорной панелью могут быть использованы альтернативные способы ввода графических данных. Программное обеспечение в системе получает эти данные от сенсорного дисплея и устанавливает приведенные в определенный масштаб размеры контура в соответствии со способами, описанными ниже. Контур обеспечивает достоверные данные, которые может использовать процессор для вычисления площади раны, не полагаясь на принятие решения процессором относительно истинной линии, ограничивающей периметр раны. Этот этап принятия решения оставляют практикующему врачу. Контрольная метка 32, с другой стороны, специально выполнена легко распознаваемой процессором построения изображения с целью точного определения масштаба изображения. С помощью данных, связанных с контуром и изображением контрольной метки, система процессора в планшетном ПК 46 может затем вычислить площадь раны и сообщить об этом практикующему врачу через дисплей.

Со ссылкой теперь на Фиг.3А описано двухмерное изображение, получаемое с помощью настоящего изобретения в первом предпочтительном варианте выполнения, и различные параметры в изображении, которые используются в обработке данных. На Фиг.3А показано типичное изображение, полученное системой, включая и изображение рамки 22, размещенной на задней панели 20. Контур 18 раны показан полностью заключенным внутри области, ограниченной рамкой 22.

Контур 18 раны вмещает площадь AW, которая является целью измерения системы, в соответствии с настоящим изобретением. Чтобы получить это измерение площади AW, данные, связанные с изображением, должны быть переведены в цифровые данные таким способом, который обеспечивал бы интеграцию данных и установление области под (внутри) кривыми, связанными с контуром раны. Для определения площади внутри замкнутой кривой, периметр которой установлен известными точечными значениями в пределах переведенной в цифровую форму области, в этой области техники известны различные алгоритмы. В этом случае информация, необходимая для выполнения этих вычислений, будет включать полную ширину области, WT, которая, безусловно, является шириной представляющей интерес области внутри рамки. Для таких вычислений также необходимо знать высоту области, НТ, которая аналогично определена размерами рамки. В каждом случае эти два размера, связанные с рамкой, являются фактическими размерами, таким образом, они становятся контрольными размерами для вычисляемой фактической площади раны. В этом отношении процесс выполнения более сложных вычислений для устранения угла отклонения и трехмерных эффектов процесса построения изображения оказывается ненужным. Другими словами, фактический размер контура раны в изображении менее важен, чем его относительный размер по отношению к представляющей интерес области, установленной размерами WT и НТ.

Установление представляющей интерес области по существу устанавливает область координат, внутри которой помещают контур 18 раны. Эта область координат может, следовательно, быть проанализирована как содержащая кривые в системе координат X-Y, в которой переменная X, имеющая минимальное значение Х0, проходит до максимального значения X, равного XN, которое является горизонтальным пределом замкнутой кривой контура раны. Аналогично, вертикальные минимумы (Y0) и максимумы (YN) могут быть идентифицированы и установлены до того, как упорядоченные пары координат для каждого из многочисленных выбранных точек на кривой контура раны будут идентифицированы в цифровой форме. Надо снова отметить, что способы, связанные как с идентификацией точек на кривой в системе координат, так и с интегрированием этих точек для определения площади внутри кривой, являются известными в этой области техники.

Фиг.3В обеспечивает изображения 28 в таком виде, в каком оно могло бы быть представлено на устройстве 24 КПК, как было описано выше в связи с первым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения. На этом виде, который может относиться ко времени записи изображения или после записи изображения, шаблон 20 с рамкой 22 виден размещенным под очевидным углом для того, чтобы подчеркнуть возможности системы и способа. Хотя практикующий врач может предпочтительно держать устройство получения цифрового изображения (устройство КПК) в положении, обычно перпендикулярном плоскости шаблона 20, это расположение не является определяющим. Пока весь внутренний край рамки 22 записывается в изображении, способ может определить фактическую площадь раны.

На виде, изображенном на устройстве 24 КПК, контур 18 раны включает область AI, которая является приведенным к масштабу измерением истинной площади раны. Чтобы получить фактическое значение AW, данные, связанные с изображением, должны быть приведены к масштабу как в X, так и Y измерении. В этом случае размер WIT очевидно является шириной представляющей интерес области изображения внутри рамки 22. Аналогично, высота HIT области изображения аналогично определяется размерами рамки 22, причем каждый из этих размеров независимо сравнивается с WIT и HIT, чтобы установить масштабные коэффициенты в каждом из этих двух измерений. Эти масштабные коэффициенты затем применяют к координатам данных, представляющих контур 18 раны, чтобы получить точные значения для значений X изображения, значений ХI0 и XIN, являющихся горизонтальными пределами замкнутой кривой контура раны, а также значений YI0 и YIN. Еще раз отметим, что способы, связанные как с идентификацией точек на кривой в системе координат, так и с интегрированием этих точек, чтобы определить площадь, ограниченную этой кривой, известны в области техники. Приведенные к масштабу данные и вытекающее отсюда вычисление могут затем быть отображены на устройстве 24 КПК в числовой форме, например, в таблице 30.

Ожидается, что может быть выполнено большое количество различных усовершенствований систем (описанных выше) и способов (описанных более подробно ниже), в соответствии с настоящим изобретением. Некоторые из этих усовершенствований обрисованы в общих чертах непосредственно дальше, тогда как другие усовершенствования должны быть очевидны для специалистов в этой области техники.

Обеспечение Отображения Статистического Изображения

В дополнение к предоставлению информации относительно изменений в абсолютной величине площади раны (как описано в отношении дисплея 40 на Фиг.4 с данными о ране, как описано ниже) также возможно и желательно, при некоторых обстоятельствах, фактически обеспечить отображение данных с наложением друг на друга, которое включает не только текущий контур раны, но и предшествующие контуры, связанные с конкретной раной конкретного пациента. На Фиг.4 эти статистические контуры раны показаны пунктирной или прерывистой линией, проведенной таким образом, который не только позволяет практикующему врачу идентифицировать скорость, с которой происходит заживление раны, но также и идентифицировать определенные области раны, которые могут заживать быстрее, чем другие. Все, что необходимо для осуществления этого усовершенствования - это обеспечение дополнительного хранения данных в системе процессора, в соответствии с настоящим изобретением.

Распознавание Областей Заживления Раны

На этапе выделения контура раны на пациенте или на изображении раны на дисплее, как было описано выше, практикующий врач или техник обычно в общих чертах выделяет то, что является наиболее легко идентифицируемым как граница раны, а именно та линия, где травмированная или нарушенная ткань встречается с прочной или ненарушенной тканью кожи на пациенте.

Специалисты признают, однако, что часто имеются различимые зоны заживления в пределах раны, которые могут быть выделены, используя прозрачную/светопропускающую пленку и темный фломастер, аналогично описанному первому варианту выполнения настоящего изобретения, или дисплей с сенсорной панелью и щупом, аналогично описанному второму варианту выполнения. Примеры таких областей, которые могут представлять интерес в течение долгого времени в распознавании прогресса в заживлении раны, включают (от внешней периферии раны к ее внутренней части) область покраснения вокруг периферии раны, связанной с неповрежденной тканью кожи, область начального гранулирования, которая обычно определяет непосредственно периферийную протяженность раны, и, наконец, серозную область во внутренней части раны, в которой могут продолжать выделяться текучие среды в процессе заживления.

Идентификация этих различных областей в пределах раны может дать возможность технику или медработнику создать несколько различных контуров, каждый из которых соответствовал бы конкретным представляющим интерес областям. Например, самой внутренней из замкнутых кривых является серозная область, как показано небольшим внутренним контуром, связанным с раной. Две замкнутые кривые, окружающие серозную область, идентифицируют область начального гранулирования или полосу по ее внутренней протяженности и ее внешней протяженности. Обычно внешняя протяженность области начального гранулирования дает общую границу контура раны, которая не определена более конкретными зонами заживления. Наконец, четвертый контур, внешний как к контуру серозной области, так и к двум контурам области начального гранулирования, может описывать область покраснения непосредственно вокруг самой раны. Каждая из этих областей может дать медработнику соответствующую информацию о процессе заживления и, как следствие, дать рекомендации по разработке дополнительных или продолженных режимов лечения. Тогда как вышеупомянутый пример иллюстрирует лишь один способ, посредством которого могут быть использованы области с многочисленными контурами, ожидается, что практикующие врачи определят свою собственную конкретную схему, чтобы лучше всего использовать эту возможность осуществления вычислений в области с многочисленными контурами. Тем не менее, важно, чтобы каждый из этих контуров представлял собой замкнутую кривую, чтобы процессор для получения цифрового изображения мог точно идентифицировать площадь внутри любой из этих кривых.

Обратимся вновь на Фиг.4 для детального описания способа, посредством которого как вычисленные данные, так и статистические данные могут быть отображены на дисплее компьютера для рассмотрения и анализа медработником и/или техником после обработки с помощью любого из двух предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения. В первом случае данные могут храниться и отображаться непосредственно на самом устройстве КПК или могут быть загружены в систему большего размера для последующего хранения и просмотра. Такая загрузка данных может быть осуществлена посредством любого из различных проводных и беспроводных протоколов связи, установленных для таких устройств, и может включать протоколы связи с использованием Интернета.

На Фиг.4 изображен типичный кадр на дисплее 34 для отображения данных. Дисплей 34 для отображения данных состоит прежде всего из дисплея 36 для отображения контура раны, дисплея 38 для отображения информации о пациенте и дисплея 40 для отображения данных о ране. Дисплей 36 для отображения контура раны просто дает восстановленное цифровое изображение, полученное устройствами получения цифрового изображения в способах, выполненных в соответствии с настоящим изобретением. Дисплей 38 для отображения информации о пациенте выполнен просто в целях идентификации и каталогизации данных о ране и полученном изображении. Хотя дисплей и показан в виде, обычно связываемом с первым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, характеристики дисплея, описанные в отношении Фиг.4, одинаково применимы к дисплею для отображения данных, полученных с помощью второго предпочтительного варианта выполнения.

Дисплей 40 для отображения данных о ране может обеспечить не только данные, связанные с текущим изображением, установленным на дисплее, но может также обеспечить статистические данные, которые подходят для того, чтобы идентифицировать изменения в характере раны со временем. Такая информация может, например, включать площадь раны, установленную во время начального измерения для конкретного пациента, и полную историю последующих измерений площади раны, выполняемых на периодической основе. В таком случае на дисплее отображается не только абсолютная величина площади раны, но и процентные изменения этой площади раны, что позволяет практикующему врачу гораздо быстрее уловить скорость заживления.

Обратимся теперь к Фиг.5 для краткого описания альтернативного шаблона, который может быть использован совместно с системой, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, и содержит больше чем одну область раны. На этом виде показаны области 19а, 19b и 19с раны, что может быть типичным для многих пациентов. Система и способ в соответствии с настоящим изобретением выполнены с возможностью полной идентификации многочисленных контуров раны и выполнения других действий с ними тем же самым образом. Как этапы, описанные выше (и более подробно ниже), указывают, после того, как выполнен этап идентификации представляющей интерес области внутри рамки, идентифицируют данные контура отдельной раны. Этот этап (Этап 130 на Фиг.6В и Этап 162 на Фиг.7В ниже) может быть повторен для любого количества из многочисленных контуров раны, которые по отдельности идентифицируют внутри представляющей интерес области. Единственным ограничением в этом процессе является установление контура раны внутри границ рамки (или связанных с другими типами контрольных областей), ограничивающей шаблон (в случае первой предпочтительной системы), или внутри поля изображения (во второй предпочтительной системе). Процесс переведения в цифровую форму и установления этих кривых на системе координат аналогично является просто вопросом продвижения от одной замкнутой кривой до следующей в процессе вычисления.

Способы согласно настоящему изобретению вытекают из предпочтительных вариантов выполнения системы, описанных подробно выше. Для обсуждения способов, в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, ссылка делается на Фиг.6А и 6В. Эти блок-схемы последовательных операций показывают этапы, связанные с получением (Фиг.6А) и обработкой (Фиг.6В) данных контура раны. На Фиг.6А показан начальный процесс получения контура раны, достаточного для цифровой обработки. Способ 100 получения изображения начинают на этапе 102, на котором практикующий врач может визуально осмотреть рану и выбрать соответствующий размер шаблона, чтобы покрыть рану. На этапе 104 практикующий врач размещает прозрачную/светопропускающую пленку поверх области раны, размер которой достаточен для покрытия всех представляющих интерес частей раны. На этапе 106 практикующий врач или техник затем выделяет контур раны фломастером на прозрачной/светопропускающей пленке таким образом, что прикладывается как можно меньшее давление на поверхность раны, насколько это возможно. Техник/практикующий врач затем удаляет пленку с раны на этапе 108 и помещает прозрачную/полупрозрачную пленку на заднюю панель для шаблона таким образом, что шаблон может быть подвергнут дальнейшей обработке. В предпочтительном варианте выполнения задняя панель шаблона содержит не отражающую белую поверхность на полужесткой прямоугольной панели, которая окружена по периметру черной не отражающей рамкой, как обсуждалось выше. Для фона панели и контрольных областей на ней могут быть использованы другие цвета и геометрические формы.

Предусмотрены различные механизмы приклеивания или прикрепления прозрачной/светопропускающей пленки к задней панели. В самом простом из вариантов выполнения пленка в некоторых местах на краю может быть прикреплена липкой лентой к периметру задней панели таким образом, который прикрепляет указанную пленку надежно, чтобы предотвратить перемещение пленки относительно рамки периметра. Более сложные способы прикрепления пленки к задней панели могут включать использование жесткой накладки на рамку, которая может быть размещена над пленкой на задней панели (например, с рамкой кадра). В любом случае, задача состоит в том, чтобы просто предотвратить перемещение контура раны относительно рамки, обеспечиваемой задней панелью во время процесса построения изображения.

На этапе 110 техник размещает устройство КПК (с его цифровой камерой) для записи всего вида контура раны и по меньшей мере внутреннего края рамки. Обычно цифровая камера, используемая в системе настоящего изобретения, обеспечивает непосредственное отображение изображения (на дисплее устройства КПК), которое позволяет технику на этапе 112 удостовериться в правильном виде изображения и после того запустить цифровую камеру, чтобы та записала изображение. Затем на этапе 114 включается способ согласно настоящему изобретению, представляющий собой стандартную обработку изображения, которая описана более подробно ниже. Блок-схема последовательных операций процесса продолжена в блок-схеме В последовательных операций посредством соединителя 116 процесса.

На Фиг.6В подробно раскрыты различные этапы, связанные с обработкой цифрового изображения контура раны, записанного камерой в системе, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. Процесс 118 начинают на этапе 120, на котором цифровое изображение посылают из цифровой камеры к элементам обработки данных устройства КПК. Еще раз следует отметить, что в предпочтительном варианте выполнения требования к процессору выполнены путем обеспечения доступных переносных устройств ПК или устройств КПК. Как только процессор получает данные с изображением, на этапе 122 выполняют начальное установление порога изображения. На этом этапе процессор просто идентифицирует светлые (белые) и темные (черные) элементы изображения и устанавливает пороговое значение, в результате чего отдельный пиксель на изображении идентифицируется как темный, в отличие от светлого фона. Затем процессор выполняет этап 124 нахождения контура на изображении, то есть устанавливает векторы данных, которые определяют контуры изображения.

Прежде чем продолжить идентифицировать и обрабатывать контур раны, процессор на этапе 126 идентифицирует и определяет местоположение рамки, установленной на задней панели шаблона. Идентификация и определение местоположения рамки позволяют процессору на этапе 128 установить представляющую интерес область, как целиком ту область изображения, находящуюся внутри рамки, которая идентифицирована и местоположение которой определено. Кроме того, границы рамки имеют известную геометрию, которая, следовательно, обеспечивает контрольные размеры для того, чтобы точно перевести в цифровые данные размер раны, исходя из данных, связанных с контуром.

После этого на этапе 130 процессор идентифицирует и определяет местоположение связанных с контуром данных, связанных с изображением линии, которая была выделена по периферии раны. Как только установлены данные, связанные с контуром, который идентифицирован и местоположение которого определено, может быть выполнена математическая обработка, связанная с этими данными. На этапе 132 процессор выполняет обычное интегрирование контурной кривой, чтобы вычислить область внутри этой кривой, основываясь на известных геометрических параметрах, связанных с идентифицированной рамкой и установленной представляющей интерес областью. Этап 134 включает устранение искаженных данных, основываясь на заранее выбранных критериях, предназначенных для исключения явно ошибочных данных, часто получаемых из искажений или ошибок в процессе построения изображения. Наконец, на этапе 136 выполняют различные процедуры фильтрации, чтобы устранить или уменьшить эффекты мерцания освещения, которые обычно присутствуют в процессе построения изображения.

После обработки система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, на этапе 138 выдает как отображение изображения, так и ссылки на рассчитанные значения. Характер представления полученных и вычисленных данных, так же как и сущность этого представления, описаны выше. В заключение, процедуры обработки в соответствии с первым предпочтительным способом, выполненным согласно настоящему изобретению, включают следующие этапы цифровой обработки изображения: (1) выполняют процесс пороговой обработки изображения, чтобы обеспечить распознавание между светлыми и темными пикселями на изображении способом, достаточным для определения значения пикселя либо как пустого, либо как полного (белый или черный); (2) выполняют идентификацию квадратного шаблона, что может быть обычно достигнуто, связывая его с областью на периферии шаблона, а также идентифицируя края прямой линии на прямоугольнике; (3) ограничивают с обеих сторон представляющую интерес область, а именно в квадрате, прежде чем (4) выполняют то, что по существу является сканированием данных информации пикселя, содержащейся внутри ограниченной области; и, наконец, в процессе исследования ограниченной области (5) процессор находит и идентифицирует контуры раны, отличая их от пустых или белых пикселей фона.

Используя большое количество алгоритмов, известных в уровне техники, процессор может затем составить вместе замкнутую кривую контура раны и вычислить площадь внутри кривой, приравнивая ее площади раны. Для удаления искажений из изображения и данных, связанных с изображением, прежде чем отобразить результаты на компьютерном дисплее, в предпочтительном варианте выполнения могут быть использованы различные способы фильтрации данных. С полученной информацией о заживлении раны может быть скоординировано большое количество другой информации, относящейся к пациенту, чтобы обеспечить необходимые инструменты для распознавания эффективности терапии раны и потребности в возможных модификациях этой терапии.

Для обсуждения способов второго предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения обратимся к Фиг.7А и 7В. Эти блок-схемы последовательных операций показывают этапы, связанные с получением (Фиг.7А) и обработкой (Фиг.7В) данных, связанных с контуром раны. На Фиг.7А показан начальный процесс получения изображения раны, а затем и контура раны, достаточного для выполнения цифровой обработки. Способ 140 получения изображения начинают на этапе 142, на котором практикующий врач может визуально осмотреть рану и разместить соответствующую контрольную метку рядом с раной или внутри нее. На этапе 144 практикующий врач размещает устройство получения цифрового изображения (цифровую камеру) и убеждается в том, что изображение покрывает представляющие интерес части раны, а также контрольную метку. Затем на этапе 146 практикующий врач записывает цифровое изображение участка раны с помощью устройства получения цифрового изображения. Затем техник/практикующий врач на этапе 148 передает данные цифрового изображения устройству планшетного ПК, в соответствии с любым из описанных выше различных способов.

На этапе 150 техник рассматривает отображение цифрового изображения участка раны на планшетном ПК и изменяет различные параметры, связанные с изображением (масштаб, контраст, цвет и т.д.), чтобы четко показать всю область раны и контрольной метки. Затем на этапе 152 практикующий врач выделяет периметр раны (и любые другие представляющие интерес замкнутые области) щупом на сенсорной панели дисплея устройства планшетного ПК. Затем, в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, на этапе 154 выполняют рутинный процесс обработки изображения, который описан более подробно ниже. Блок-схема последовательных операций процесса продолжена в блок-схеме В последовательных операций посредством соединителя 156.

На Фиг.7В подробно раскрыты различные этапы, связанные с обработкой цифрового изображения контура раны, установленного практикующим врачом с помощью щупа на изображении раны, отображенной на сенсорной панели дисплея планшетного ПК. Процесс 158 начинают на этапе 160, на котором обнаруживают контрольную метку в пределах цифрового изображения участка раны. Как было описано выше, контрольная метка имеет структуру с четким граничным контуром, который легко отличают посредством контрастирующих пикселей данных изображения. Этот высококонтрастный контур поэтому обеспечивает контрольные размеры, необходимые непосредственно для изменения масштаба изображения раны, когда выполняют вычисления площади раны.

После этого на этапе 162 процессор идентифицирует и определяет местоположение связанных с контуром данных, связанных с линией, которая была выделена практикующим врачом вокруг периферии раны на сенсорном дисплее устройства планшетного ПК. До начала выполнения вычисления площади на этапе 164 процедура обработки подтверждает, что существуют контуры замкнутых кривых и замыкает контуры настолько точно, насколько это возможно. В качестве альтернативы процесс может сообщить практикующему врачу, что установленные контуры недостаточны для начала процесса обработки и выдает запрос на исправление этих контуров. Как только данные, связанные с идентифицированным и обнаруженным контуром, установлены, изменяют масштаб данных согласно известным значениям для контрольной метки. На Этапе 168 процессор выполняет обычное интегрирование контура кривой, чтобы вычислить площадь внутри кривой, основанной снова на известных геометрических масштабных параметрах, связанных с идентифицированной и отображенной контрольной меткой. Этап 170 включает отображение информации и характерных особенностей выделенной представляющей интерес области (областей) представленного изображения раны и сообщения о рассчитанных значениях как текущих, так и статистических. Наконец, на этапе 172 данные, накопленные в текущем изображении и связанные с вычисленными областями, сохраняют для прогрессирующего графика и сравнения с более поздними измерениями.

Итак, процедура обработки в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения включает следующие этапы обработки цифрового изображения: (1) получения цифрового изображения участка раны (содержащего контрольную метку) и передачи его к цифровой обрабатывающей системе, содержащей сенсорную панель дисплея; (2) обеспечения практикующему врачу возможности улучшения четкости изображения с целью идентификации особенностей раны; (3) выполнения выделения контура периметра раны на сенсорной панели дисплея, устанавливая, тем самым, набор данных, определяющих периметр раны; (4) принятия в расчет полученного изображения контрольной метки для изменения масштаба набора данных, определяющих периметр раны; и, с использованием различных алгоритмов, известных в уровне техники, компановки процессором замкнутой кривой данных контура раны и вычисления площади внутри этой кривой, приравнивая ее площади раны путем логометрического сравнения с включенной графической рамкой или контрольной меткой. Как и в первом предпочтительном варианте выполнения, путем выделения изображения и отображения результатов каким-либо другим способом на компьютерном дисплее передают необходимую информацию медработникам, чтобы установить, поддержать, и/или изменить режим терапии раны.

Хотя настоящее изобретение было описано в терминах вышеприведенных предпочтительных вариантов выполнения, это описание было построено только посредством объяснения и не предполагается быть рассмотренным как ограничение изобретения. Специалисты в этой области техники признают модификации существующего изобретения, которые могли бы приспособиться под конкретного пациента и условия заживления раны. Такие модификации, как модификации размера и даже конструкции, где такие модификации являются просто случайными по отношению к типу раны или к типу применяемой терапии, не обязательно отступают от сущности и объема изобретения.

Ясно, что прямоугольная геометрия описанного выше шаблона была, например, выбрана прежде всего в связи с его простотой, и специалисты в этой области техники признают дополнительные конфигурации, которые обеспечивают те же самые функциональные возможности, что и прямоугольная описанная структура. Также очевидно, что планшетный ПК обеспечивает только один механизм из многих для того, чтобы практикующий врач мог установить контур раны на компьютере, и что другие способы, некоторые из которых, возможно, не включают применение сенсорной панели дисплея, могут обеспечить ввод графических данных, предусмотренных системой, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. Ссылки на черные и белые области поверхности и прозрачные или светопропускающие пленки предназначены быть только иллюстративными и не ограничивать типы материалов, которые могут быть использованы с различными элементами системы, в соответствии с настоящим изобретением.

Изобретения относятся к области медицины. Система для определения и выделения области раны содержит устройство получения цифрового изображения, в целом расположенное на некотором расстоянии от раны и под углом к ней для получения цифрового изображения раны и области, непосредственно окружающей рану; контрольную метку, размещенную совместно с раной с возможностью удаления, и устройство отображения и обработки цифрового изображения, находящееся в состоянии обмена данными с устройством получения цифрового изображения для получения, отображения и обработки полученного цифрового изображения. Контрольная метка имеет различимые элементы известных размеров. Система выполнена с возможностью определения областей зон заживления одной раны для выделения медработником. При этом система дополнительно содержит устройство ввода графических данных для ввода данных, связанных с контуром указанной раны, когда на нем отображается указанное цифровое изображение. Устройство отображения и обработки цифрового изображения вычисляет и сообщает площадь раны, основываясь на указанных цифровом изображении и данных, связанных с контуром указанной раны. Применение данных изобретений позволит повысить точность определения изменений в размере ран. 2 н. и 25 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Система для определения и выделения области раны (12), содержащая: устройство (42) получения цифрового изображения, в целом расположенное на некотором расстоянии от указанной раны (12) и под некоторым углом к ней для получения цифрового изображения (44) указанной раны (12) и области, непосредственно окружающей указанную рану (12); контрольную метку (32), размещенную совместно с указанной раной (12) с возможностью удаления, причем указанная контрольная метка (32) имеет различимые элементы известных размеров; и устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения, находящееся в состоянии обмена данными с указанным устройством (42) получения цифрового изображения для получения, отображения и обработки указанного полученного цифрового изображения (44), отличающаяся тем, что указанная система выполнена с возможностью определения областей зон заживления одной указанной раны (12) для выделения медработником, при этом указанная система дополнительно содержит устройство (50) ввода графических данных для ввода данных, связанных с контуром указанной раны (12), когда на нем отображается указанное цифровое изображение (44), при этом указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения вычисляет и сообщает площадь раны, основываясь на указанных цифровом изображении и данных, связанных с контуром указанной раны.

2. Система по п.1, в которой указанное устройство (42) получения цифрового изображения содержит цифровую камеру, имеющую порт передачи данных для передачи данных цифрового изображения (44) от указанной цифровой камеры к указанному устройству (46) отображения и обработки цифрового изображения.

3. Система по п.1 или 2, в которой указанная контрольная метка (32) имеет плоскую геометрическую форму, имеющую фон и по меньшей мере два ортогональных элемента, визуально контрастирующих с указанным фоном и имеющих известный размер.

4. Система по п.1 или 2, в которой указанная контрольная метка (32) является одноразовой.

5. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения содержит персональный компьютер (ПК), который содержит: порт передачи данных для принятия указанного полученного цифрового изображения (44) от указанного устройства получения цифрового изображения; дисплей (48) для отображения указанного полученного цифрового изображения (44), полученного от указанного устройства получения цифрового изображения; устройство (50) ввода графических данных, выполненное с возможностью совместной работы с указанным дисплеем для отображения цифрового изображения для получения вводимых данных от устройства (50), выполненного с возможностью манипуляции пользователем, причем указанное устройство (50) ввода графических данных предназначено для ввода отображенных на указанном дисплее (48) данных, связанных с контуром указанной раны (12); и микропроцессор для обработки указанного полученного цифрового изображения (44) и указанных данных, связанных с контуром указанной раны (12), чтобы вычислить указанную площадь указанной раны (12).

6. Система по п.5, в которой указанный персональный компьютер (ПК) содержит планшетный ПК, а указанный дисплей (48) для отображения цифрового изображения выполнен с возможностью расположения в плоскости, в целом подходящей как для отображения указанного цифрового изображения (44), так и для работы указанного устройства (50) ввода графических данных, связанных с этим изображением.

7. Система по п.5 или 6, в которой указанный персональный компьютер (ПК) дополнительно содержит устройство хранения цифровых данных для сохранения указанного полученного цифрового изображения (44), данных, связанных с контуром указанной раны (12), и указанных данных вычисленной площади.

8. Система по п.5 или 6, в которой указанный персональный компьютер (ПК) дополнительно содержит систему обмена данными для передачи указанного полученного цифрового изображения (44), указанных данных, связанных с контуром указанной раны (12), и указанных данных вычисленной площади дистанционной системе обработки изображения.

9. Система по п.5 или 6, в которой указанный персональный компьютер (ПК) дополнительно содержит программное обеспечение для выборочного изменения масштаба, контраста или цвета указанного полученного цифрового изображения (44), причем такое изменение отображения улучшает определение указанной раны (12).

10. Система по п.1, дополнительно содержащая кабель обмена данными, соединяющий указанное устройство (42) получения цифрового изображения и указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения для передачи указанного полученного цифрового изображения (44) между ними.

11. Система по п.1, в которой каждое устройство из указанного устройства (42) получения цифрового изображения и указанного устройства (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно содержит беспроводные системы обмена данными для беспроводной передачи указанного полученного цифрового изображения (44) между ними.

12. Система по п.1, в которой указанное устройство (50) ввода графических данных представляет собой сенсорную панель и обеспечивает пользователю возможность выделять область раны для ввода данных, связанных с контуром указанной раны (12).

13. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно выполнено с возможностью хранения статистических данных, связанных с контуром раны, и данных, связанных с размером раны.

14. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно выполнено с возможностью отображения статистических данных, связанных с контуром раны, и данных, связанных с размером раны, чтобы содействовать медработнику в отслеживании заживления раны.

15. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно выполнено с возможностью вычисления разницы в размере площадей между статистическими данными.

16. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно выполнено с возможностью изменения масштаба полученного цифрового изображения (44).

17. Система по п.1, в которой указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения дополнительно выполнено с возможностью определения площадей по меньшей мере двух зон заживления в одной ране (12), причем зоны включают внутреннюю зону и внешнюю зону, которая окружает внутреннюю зону, при этом указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения вычисляет и сообщает площадь раны каждой зоны, основываясь на указанном изображении и контурах.

18. Способ определения и выделения области раны (12), включающий этапы: размещения контрольной метки (32) в области, непосредственно связанной с указанной раной (12), с возможностью удаления, причем указанная контрольная метка (32) имеет различимые элементы известных размеров; расположения устройства (42) получения цифрового изображения в целом на некотором расстоянии от указанной раны (12) и под некоторым углом к ней; получения цифрового изображения (44) указанной раны (12) и области, непосредственно связанной с указанной раной (12); передачи данных, представляющих указанное полученное цифровое изображение (44), от указанного устройства (42) получения цифрового изображения к устройству (46) отображения и обработки цифрового изображения, причем указанное устройство (46) отображения и обработки цифрового изображения содержит дисплей (48) и устройство (50) ввода графических данных; отображения указанного полученного цифрового изображения (44) на указанном устройстве (46) отображения и обработки цифрового изображения; выделения по меньшей мере части указанного полученного цифрового изображения (44) указанной раны (12) на указанном дисплее (48) с помощью указанного устройства (50) ввода графических данных и, таким образом, ввода данных, связанных с контуром, когда указанное полученное цифровое изображение (44) отображено на указанном дисплее (48); и вычисления и сообщения данных площади раны, основанных на указанном полученном цифровом изображении (44) и указанных введенных данных контура, причем указанное вычисление включает определение областей зон заживления одной раны, ввод данных, связанных с контуром, включает ввод контуров замкнутых кривых, причем каждый контур замкнутой кривой относится к зоне заживления одной раны.

19. Способ по п.18, в котором дополнительно выборочно изменяют масштаб, контраст или цвет указанного полученного цифрового изображения (44), причем такое изменение отображения улучшает определение указанной раны (12).

20. Способ по п.18 или 19, в котором дополнительно сохраняют указанное полученное цифровое изображение (44), указанные данные контура раны и указанные вычисленные данные площади.

21. Способ по п.20, в котором дополнительно повторяют каждый из указанных этапов периодически во времени и отслеживают изменения в указанном полученном цифровом изображении (44) и указанных вычисленных данных площади.

22. Способ по п.21, в котором дополнительно отображают на дисплее рассчитанные значения указанной площади внутри указанного контура раны и указанных выделенных изменений во времени.

23. Способ по п.22, в котором дополнительно отображают концентрическим образом наложенные изображения указанных контуров раны, полученных во времени на указанном дисплее.

24. Способ по п.18 или 19, в котором на указанном этапе вычисления и сообщения данных площади раны также: генерируют двухмерный массив данных, связанных с контуром, представляющий собой пространственные местоположения введенных данных из указанного этапа выделения указанного полученного цифрового изображения (44) указанной раны (12); устанавливают пороговый уровень изображения между светлыми и темными пикселями в пределах указанного полученного цифрового изображения (44); идентифицируют и определяют местоположения данных цифрового изображения, связанных с указанной контрольной меткой (32), размещенной совместно с указанной раной (12); изменяют масштаб указанного массива данных, связанных с контуром, по меньшей мере в двух ортогональных пространственных измерениях согласно известным фактическим размерным значениям указанной контрольной метки (32); выполняют функцию интегрирования на указанном массиве данных, связанных с контуром, чтобы вычислить площадь внутри границ указанного контура раны; и отображают значения указанной рассчитанной площади внутри границ указанного контура раны.

25. Способ по п.24, в котором дополнительно отображают указанный контур раны на указанном дисплее (48) указанного устройства (46) отображения и обработки цифрового изображения и, по мере того как выполняют указанное выделение контура, после завершения указанного контура в замкнутую кривую монохроматично заполняют внутреннюю область указанного контура.

26. Способ по п.18 или 19, в котором на указанном этапе выделения по меньшей мере части указанного полученного цифрового изображения (44) указанной раны (12) выполняют выделение замкнутого контура изображения периферийного края области нарушенной ткани, связанной с раной (12).

27. Способ по п.18 или 19, в котором на указанном этапе выделения по меньшей мере части указанного полученного цифрового изображения (44) указанной раны (12) выполняют выделение множества замкнутых контуров изображений по меньшей мере двух зон физиологического характера внутри раны (12).