The optical system for image detection of skin diseases such as melanoma acquiring subjects on the skin lesions at different wavelengths, and the use of rotary, to scan the lesions around the clock scan arm from image data generated in the diagnosis measure and classifier related, so as to enhance the detection of skin diseases.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2013年7月22日提交的美国专利申请No.14/051,053和于2013年7月22日提交的美国临时专利申请No.61/857,143的权益，这些申请通过引用被结合于此。
本专利技术针对用于皮肤疾病的光学检测的系统和方法，并且特别地适于利用从来自受试者的皮肤病变获得的图像数据的旋转分析得到的度量和分类器检测黑色素瘤的存在并且区分例如恶性黑色素瘤与非恶性发育不良痣和/或共同痣的设备和方法。所获得的数据可以被一个或多个计算机处理器处理，并且所处理的数据、诊断或有无皮肤疾病的指示可以被输出到一个或多个显示模块并且被该一个或多个显示模块显示。
技术介绍
最致命的皮肤癌黑色素瘤会带来巨大的人力和财力成本。早期检测通过去除原发性肿瘤对防止转移是至关重要的。早期的横向生长阶段是远优于后续转移性启动阶段的检测窗口。用于自动量化恶性肿瘤的度量的光学检测技术是所需要的，以便更准确地指导关于需要活检的决定以及为手术切除做出具有足够边际的术前确定。在微创活检或切除之后，通过病理评估所获得的诊断几乎是100％准确的；但是，决定哪些病变要活检是具有挑战性的。只有3％至25％被外科手术切除的色素病变被诊断为黑色素瘤。因此，需要有既广泛又更准确的非侵入性筛查机制。皮肤镜是评估皮肤病变的常见皮肤病学技术，其中皮肤病变可以是或者可以不是色素病变。皮肤镜通常包括发光二极管(LED)照明器、低倍率显微镜、和对着皮肤使...
【技术保护点】
一种用于在受试者皮肤上的病变中检测皮肤疾病的装置，包括：机械夹具，其具有对着受试者的皮肤放置或按压以限定包含所述病变的远端成像平面的平坦表面；相机，其适于从由所述远端成像平面反射的光获得图像数据；处理器，其适于利用类时钟扫描算法处理图像数据，以获得定义病变的旋转对称性的度量和/或一个或多个分类器；以及输出设备，其根据度量和/或一个或多个分类器指示受试者存在或不存在皮肤疾病的可能性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.22 US 61/857,143;2013.10.10 US 14/051,0531.一种用于在受试者皮肤上的病变中检测皮肤疾病的装置，包括：
机械夹具，其具有对着受试者的皮肤放置或按压以限定包含所述病变的
远端成像平面的平坦表面；
相机，其适于从由所述远端成像平面反射的光获得图像数据；
处理器，其适于利用类时钟扫描算法处理图像数据，以获得定义病变的
旋转对称性的度量和/或一个或多个分类器；以及
输出设备，其根据度量和/或一个或多个分类器指示受试者存在或不存在
皮肤疾病的可能性。
2.如权利要求1所述的装置，其中类时钟扫描算法包括随着在病变图
像的中心和病变图像的边界之间的线段绕病变图像的中心旋转，评估在该线
段上的像素。
3.如权利要求1所述的装置，还包括安装在相机和远端成像平面之间
的机械夹具中、以将相机聚焦到远端成像平面的一个或多个透镜。
4.如权利要求1所述的装置，还包括附连到机械夹具的照明系统，其
包括在300nm至950nm的波长范围内发射不同光谱廓线的光的一组设备。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述照明系统包括在300nm至400
nm的波长范围内发射光的至少一个LED。
6.如权利要求1所述的装置，还包括促进图像采集过程的服务器应用，
其可以被独立地操作或者通过能够进行文件输入和输出并且模拟键击的单
独的软件系统来控制。
7.如权利要求1所述的装置，还包括第二处理器，其适于从第一处理
器接收图像数据、将图像数据转换为增强图像数据、以及将增强图像数据传
送到第一处理器，或者直接到显示设备或存储设备。
8.如权利要求1所述的装置，还包括适于根据在每个颜色通道形成的
掩模图像显示病变的地形图。
9.如权利要求1所述的装置，其中处理器和相机被集成在蜂窝电话上
并且机械夹具适于附连到蜂窝电话。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于将图像数据转换为
定义选自包括以下的组的至少一个属性的旋转分布的度量和/或一个或多个
分类器：[a]空间纹理特征；[b]亮度特征；[c]病变边缘/边界的特征；[d]颜
色变化；[e]在包括在网络中的色素网络段的长度、形状、亮度和组织的色
素网络的特征中的变化；以及[f]如由氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的量和
比率定义的组织的氧饱和度。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述处理器适于顺序地获取M个
图像、将图像中的每个像素存储为构成光谱测量的一组M个数字、并且拟
合光谱测量作为N个发色团的加权和。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述图像数据是高光谱图像数据并
且M大于3。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述图像数据对于每个像素具有12
或更大的位深度。
14.如权利要求11所述的装置，还包括显示器，其适于以实体假色显
示病变中的一个或多个感兴趣的区域并且在从M个图像中的三个或更多个
图像呈现的病变的红、绿、蓝颜色图像与显示的感兴趣的一个或多个区域相
同的图像之间切换。
15.如权利要求14所述的装置，其中感兴趣的区域选自包括以下的组：
病变边界内的血管；在病变中的蓝色和/或蓝白色结构；规则或不规则色素网
络；阴性色素网络；氧饱和度的图案；以及真黑素和褐黑素的图案。
16.如权利要求3所述的装置，还包括取决于照明病变的光的波长将一
个或多个透镜定位在不同焦距的电机。
17.如权利要求16所述的装置，还包括放置在相机透镜的远端、测量
照明病变的光的波长并且向电机提供反馈用于定位所述一个或多个透镜的
光纤分光计。
18.一种用于检测在受试者皮肤上的皮肤病变中的皮肤疾病的系统，包
括：
蜂窝电话，其具有集成的处理器和相机，及
照明系统，其选自包括外部照明系统和内置闪光灯的组；其中
所述处理器适于处理从在病变的边界和病变的中心之间放置的并且利
用类时钟扫描绕病变的中心旋转的扫描臂上的像素获得的图像数据，以从图
像数据中获得定义病变的旋转对称性的度量和/或一个或多个分类器并且产
生绘出受试者皮肤中感兴趣的区域的显示和/或受试者存在或不存在皮肤疾
病的可能性的指示。
19.如权利要求18所述的系统，还包括附连到蜂窝电话并且对着受试
者的皮肤放置或按压的机械夹具，其中夹具在相对于病变的固定位置固定相
机并且限定包含受试者皮肤上的病变的远端成像平面。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述照明系统是外部的并且所述
蜂窝电话相机的内置闪光灯被禁用。
21.如权利要求18所述的系统，其中所述照明系统包括发射具有M个
不同光谱廓线的光的一组发光二极管，其中M大于3。
22.如权利要求18所述的系统，还包括至少一个光学滤波器，该滤波
器(a)调整由相机检测到的从皮肤反射的光；或(b)调整来自内置闪光灯
或外部照明系统的光。
23.如权利要求18所述的系统，其中所述处理器适于将图像数据转换
为定义选自包括以下的组的至少一个属性的旋转分布的度量和/或一个或多
个分类器：[a]空间纹理特征；[b]亮度特征；[c]病变边缘/边界的特征，包
括病变与正常皮肤边界的锐利度；[d]颜色变化；[e]在包括在网络中的色素
网络段的长度、形状、亮度和组织的色素网络的特征中的变化；以及[f]如由
氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的量和比率定义的组织的氧饱和度。
24.如权利要求18所述的系统，其中所述处理器适于顺序地获取M个
图像、将图像中的每个像素存储为构成光谱测量的一组M个数字、并且拟
合光谱测量作为N个发色团的加权和。
25.如权利要求18所述的系统，其中所述图像数据被蜂窝电话上的下
\t载的应用处理并且此后被传送到远程处理器进行额外的处理。
26.如权利要求18所述的系统，还包括固定到具有夹具的蜂窝电话并
且相对于相机的内置闪光灯置于远端，以在病变处以斜角引导光的一个或多
个反射镜。
27.一种用于获得在受试者皮肤上的病变中存在或不存在皮肤疾病的可
能性的指示的方法，包括以下步骤：
照明受试者的包括病变的皮肤；
利用相机从被照明的受试者皮肤上的光的反射获得图像数据；
利用计算机处理器处理图像数据，其中计算机处理器适于实现类时钟扫
描算法来获得定义受试者皮肤上的病变的旋转对称性的度量和/或一个或多
个分类器，以产生受试者存在或不存在皮肤疾病的可能性的指示；以及
显示所述指示。
28.如权利要求27所述的方法，包括利用处理器将图像数据转换为定
义选自包括以下的组的一个或多个属性的旋转分布的度量和/或一个或多个
分类器：[a]空间纹理特征；[b]亮度特征；[c]病变边缘/边界的特征；[d]颜
色变化；[e]在包括色素网络段的长度、形状、亮度和组织的色素网络的特
征中的变化；以及[f]如由氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的量和比率定义的
组织的氧饱和度。
29.如权利要求27所述的方法，包括当以从300nm到950nm范围的
波长照明病变时，利用相机顺序地获取M个图像，其中M大于3并且图像
数据是高光谱图像数据。
30.如权利要求29所述的方法，包括利用在300至400nm范围的波长
发射光的至少一个发光二极管照明病变。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·加鲁，贾斯汀·马丁，
申请(专利权)人：洛克菲勒大学，
类型：发明
国别省市：美国;US
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