DE112011101124T5

DE112011101124T5 - Verfahren und Vorrichtung für die objektive Beurteilung und Einstufung der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung der digitalen Bildgebung

Info

Publication number: DE112011101124T5
Application number: DE112011101124T
Authority: DE
Inventors: Ahmad Fadzil Mohamad Hani; Hurriyatul Fitriyah
Original assignee: Institute of Technology Petronas Sdn Bhd
Current assignee: Institute of Technology Petronas Sdn Bhd
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2013-03-28
Also published as: WO2011122936A3; MY145600A; US20130018271A1; US9962089B2; WO2011122936A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beurteilen von Daten aus digitalen Bildern einer Schuppenflechteläsion hinsichtlich der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung eines entwickelten Computervisionssystems, um insbesondere Schuppenflechtebereichs- und Schuppenflechteschweregradindex-Parameter (PASI-Parameter) zu erhalten.

Description

1. TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung für die Beurteilung von Daten von digitalen Bildern einer Schuppenflechteläsion hinsichtlich der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung eines entwickelten Computervisionssystems, um insbesondere Schuppenflechtebereichs- und Schuppenflechteschweregradindex-Parameter (PASI-Parameter) zu erhalten.
2. HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Schuppenflechte ist eine verbreitete Hauterkrankung, die durch beschleunigten Austausch von menschlichen Hautzellen verursacht wird. Unter normalen Bedingungen werden Hautzellen in 21–28 Tagen abgestoßen und durch neue Zellen ersetzt. Bei Schuppenflechte kann dieser Prozess in 2–6 Tagen erfolgen. Die Schuppenflechte kann in jedem Alter, bei jedem Geschlecht und unabhängig von der Rasse auftreten. Etwa 125 Millionen Menschen auf der gesamten Welt sind betroffen, mit anderen Worten, 2–3% der Bevölkerung leben mit Schuppenflechte.
Die Schuppenflechte ist von Person zu Person oder zwischen den Körperteilen der Patienten selbst nicht übertragbar. Bis heute gibt es keine solide Grundlage dafür, dass sich Schuppenflechte in Familien ausbreitet. Mehrere Fälle zeigen, dass Kinder, deren Eltern Schuppenflechtepatienten sind, ebenfalls Schuppenflechte haben. Einige andere Fälle zeigen jedoch das Gegenteil.
Etwa 80% von Schuppenflechtefällen sind fleckenartige Schuppenflechte (Plaque-Psoriasis). Dieser Typ wird manchmal auch Psoriasis vulgaris genannt, was gewöhnliche Schuppenflechte bedeutet. Plaque-Psoriasis tritt mit weißen Schuppen im oberen Bereich von roten und dicken Flecken auf. Die weißen Schuppen stellen die Hautabstoßung als Folge des beschleunigten Hautwachstums dar. Die alten Schuppen können durch Kratzen abgestoßen werden. Hingegen sind die roten Flecken durch die Vergrößerung von Blutgefäßen bedingt, die die Zunahme der Zellenproduktion unterstützen.
Neueste Forschung hat gezeigt, dass die Änderung des Hautwachstums durch die Änderung im Immunsystem beeinflusst wird. Bestimmte Immunzellen (T-Zellen) werden getriggert und werden hyperaktiv. T-Zellen wirken, als ob sie einen Virus oder eine Infektion bekämpfen oder die Läsion heilen. Dies bedingt eine Beschleunigung des Hautwachstums in irgendeinem Körperteil, weshalb ein dicker Fleck gebildet wird. Die Schuppenflechte tritt gewöhnlich am Knie, am Ellbogen und auf der Kopfhaut auf, sie kann jedoch auch an irgendeinem anderen Teil des menschlichen Körpers auftreten.
Um Schuppenflechte zu heilen, kennen Ärzte 4 Behandlungstypen. Das verwendete Medikament hängt von dem Schuppenflechte-Schweregrad ab. Für milde bis moderate Schuppenflechte verabreichen Ärzte lokale Therapien. Sie stehen in Cremes, Lotionen, Salben, Schäumen und Gelen zur Verfügung. Die lokalen Therapien werden bei räumlich begrenzter Schuppenflechte angewendet. Die zweite Behandlung ist die Phototherapie. Diese Therapie verwendet Ultraviolettlicht A (UVA) und B (UVB). Ärzte bitten den Patienten, sich für einige Wochen einer Phototherapiesitzung zu unterziehen. Die dritte Behandlung ist eine systemische Medikation, die Tabletten oder Pillen verwendet. Diese Behandlung hat potentielle Nebenwirkungen auf den Patientenkörper, weshalb nur ein Patient mit moderater bis schwerer Schuppenflechte dieser Behandlung unterzogen wird. Die vierte oder letzte Behandlung, die ermittelt wurde, ist biologische Injektion. Diese Behandlung wird nur auf Patienten mit schwerer Schuppenflechte angewendet, bei denen andere Behandlungstypen nicht wirksam sind. Die Injektion blockiert die Wirkung bestimmter Immunzellen (T-Zellen), da das beschleunigte Wachstum die Ursache für Schuppenflechte ist.
Ärzte verwenden ihr Wissen und ihre Erfahrung, um zu entscheiden, welche Behandlung anzuwenden ist. Die physischen Zustände der Patienten, die sich voneinander unterscheiden, werden von den Ärzten bei der Entscheidung ebenfalls berücksichtigt. Dies schließt die Kombination mehrerer Behandlungen, eine geänderte Dosierung und eine Behandlungsänderung ein. Bei jeder Visite beurteilen die Ärzte den Schweregrad der Schuppenflechte des Patienten und überwachen ebenso die Behandlungswirksamkeit.
Die bewährte Basis für die Beurteilung des Schuppenflechtezustands ist der Schuppenflechtebereichs- und Schuppenflechteschwergradindex (PASI). Bei PASI wird der menschliche Körper in vier Bereiche unterteilt: Kopf, Rumpf, obere Extremitäten und untere Extremitäten. Es gibt vier Parameter, die in jedem der Körperbereiche bestimmt werden, nämlich der Schuppenflechtebereich, Erythema (Rotheit), Dicke und Schuppigkeit. Jeder der Körperbereiche wird im Hinblick auf den Anteil der Körperoberfläche (BSA) unterschiedlich gewichtet. Der Kopf wird mit 0,1 gewichtet, der Rumpf mit 0,3, die oberen Extremitäten mit 0,2 und die unteren Extremitäten mit 0,4. Die PASI-Bewertung wird unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: PASI = 0.1(R_h + T_h + S_h)A_h + 0.2(R_u + T_u + S_u)A_u + 0.3(R_l + T_l + S_l)A_l + 0.4(R_l + T_l + S_l)A_l A = Fläche (0–6), R = Rotheit (0–4), T = Dicke (0–4), S = Schuppigkeit (0–4), h = Kopf, u = obere Extremitäten, t = Rumpf, l = untere Extremitäten.
Die Gesamt-PASI-Punktzahl liegt im Bereich von 0 bis 72; eine höhere Punktzahl gibt einen Zustand mit schwerer Schuppenflechte an. Die Behandlung wird als effektiv angesehen, falls die PASI-Punktzahl ausgehend von der anfänglichen Punktzahl um 75% verringert wird.
Obwohl PASI die bewährte Basis für die Beurteilung der Behandlungswirksamkeit ist, wird dieses Verfahren in der täglichen Praxis kaum verwendet. Der Dermatologe muss sämtliche Läsionen beurteilen und sie hinsichtlich jedes von vier Parametern bewerten: Flächenanteil, Erythema, Dicke und Schuppigkeit. Daher stellt dies eine lästige Aufgabe dar.
Um die Dicke der Schuppenflechteläsion zu beurteilen, streicht der Dermatologe mit seinem Zeigefinger darüber. Er wählt eine repräsentative Läsion zwischen allen Läsionen in jedem Körperteil: Kopf, Rumpf, obere Extremitäten und unteren Extremitäten. Die Tastinformationen des Fingers des Dermatologen werden mit dem Wissen und der Erfahrung kombiniert, um die Punktzahl zu bestimmen. Einige Dermatologen greifen auch auf die PASI-Punktzahl der durchschnittlichen Dicke zu, indem sie die häufigste Dicke aus sämtlichen Läsionen in einem Bereich wählen. Diese manuelle und subjektive Beurteilung kann zu Abweichungen, Ungenauigkeiten und Inkonsistenzen bei der Punktzahl zwischen verschiedenen einstufenden Personen und bei derselben einstufenden Person führen. Die Abweichung zwischen einstufenden Personen ist durch unterschiedliche Punktzahlen von zwei Dermatologen gegeben, während die Abweichung derselben einstufenden Person durch verschiedene Punktzahlen desselben Dermatologen gegeben ist. Für eine solche qualitative Beurteilung ist es selbst bei ein und demselben Dermatologen möglich, dass sich für eine Läsion unterschiedliche Punktzahlen ergeben, falls er gebeten wird, eine zweite Beurteilung vorzunehmen. Somit ist bei der Feststellung der Behandlungswirksamkeit eine objektive und quantitative Bewertung der Schuppenflechteläsionsdicke für eine PASI-Punktzahl wichtig.
Ein weiteres Verfahren zum Beurteilen und Einstufen des Schweregrades der Schuppenflechtedicke geschieht durch Biopsie, wobei die Schuppenflechteläsionen aufgeschnitten und physikalisch analysiert werden. Dies ist nicht empfehlenswert, weil sie eine physische Entnahme der Schuppenflechteläsion selbst dann umfasst, wenn der Schweregrad der Läsion noch nicht bekannt ist. Falls der Schweregrad niedrig genug ist, damit eine Oral- oder Salbenmedikation die Schuppenflechteläsion heilen kann, ist der erste Schritt des Aufschneidens der Läsion tatsächlich unnötig.
Die Röntgenbestrahlung ist ebenfalls verwendet worden, um die Schuppenflechtedicke zu messen. Die Strahlung dringt durch die Haut des Patienten und erzeugt ein Projektionsbild. Wegen der Nutzung von Röntgenstrahlen, die die Möglichkeit beinhaltet, dass Patienten einer schädlichen Strahlung ausgesetzt werden, wird dieses Verfahren für die tägliche Praxis nicht empfohlen. Ferner erfordert die Röntgenstrahltechnologie für die Ausführung der Erfassung eine erfahrene Person.
Eine weitere Technologie, die verwendet wird, um die Schuppenflechteläsionsdicke zu beurteilen, ist Ultraschall. Die Ultraschallfrequenz, die gewöhnlich verwendet wird, um die Bilderfassung auszuführen, beträgt 15 MHz. Die Verwendung der Ultraschalltechnologie als ein Beurteilungswerkzeug erfordert für die Interpretation des Bildes und die Unterscheidung der Hautschichten ebenfalls eine erfahrene Person.
Es ist daher vorteilhaft, wenn die Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke für die PASI-Bewertung objektiv und genau bewertet werden könnte. Dies ist wichtig bei der Entscheidung der Behandlungswirksamkeit, insbesondere in klinischen Erprobungen. Es ist auch vorteilhaft, wenn die Beurteilung in der täglichen Praxis verwendet werden könnte und durch normale Ärzte ausgeführt werden könnte.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die obigen Nachteile, indem sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten von Daten von digitalen Bildern einer Schuppenflechteläsion hinsichtlich der Schuppenflechteläsionsdicke durch Verwenden eines entwickelten Computervisionssystems, um insbesondere Schuppenflechtebereichs- und Schuppenflechteschweregradindex-Parameter (PASI-Parameter) zu erhalten, schafft.
3. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine objektive Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke anhand eines digitalen Bildes zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die objektive Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke, die nicht invasiv sind, zu schaffen.
Es ist eine nochmals eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die objektive Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke zu schaffen, wobei die Beurteilung der Dicke objektiv und konsistent ohne Beeinflussung durch andere Eigenschaften der Läsion wie etwa Fläche, Muster und Begrenzung erfolgen kann.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die objektive Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke zu schaffen, die das Potential haben, Abweichungen der PASI-Punktzahl zwischen verschiedenen einstufenden Personen und bei derselben einstufenden Person zu minimieren, so dass sie genauer wird.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für die objektive Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke zu schaffen, die auf jede beliebige Hautfarbe angewendet werden kann.
Andere und weitere Aufgaben der Erfindung werden bei einem Verständnis der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung oder bei Verwendung der Erfindung in der Praxis deutlich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird geschaffen:
eine Vorrichtung für die objektive Schweregradbeurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke, die umfasst:
wenigstens einen optischen 3D-Scanner zusammen mit wenigstens einer Scanner-Leitung;
wenigstens ein Mittel zum Leiten elektrischer Signale;
dadurch gekennzeichnet, dass
sie ferner wenigstens irgendein akzeptables elektronisches Verarbeitungsmittel umfasst, um das Subtraktionsergebnis zu bilden und auszumitteln, um den PASI-Dickenwert zu bestimmen.
Bei der Implementierung der bevorzugten Ausführungsform wird geschaffen:
ein Verfahren für die objektive Schweregradbeurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung, das umfasst:

i. Aufnehmen eines digitalen 3D-Bildes des Patienten;
ii. Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass das Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert zu bestimmen, durch die folgenden Unterschritte geschieht:
a. Umsetzen des 3D-Bildes in ein 2D-Erhebungskennfeld, wobei die Graustufenpegelintensität des 2D-Erhebungskennfeldes der Erhebung des 3D-Bildes entspricht;
b. Segmentieren normaler Haut aus der Schuppenflechteläsion;
c. Konstruieren einer Läsionsbasis in der geschätzten Oberfläche unter Verwendung einer Polynom-Oberflächenanpassung;
d. Subtrahieren der Läsion von der Läsionsbasis;
e. Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert der Schuppenflechteläsion zu bestimmen.

4. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden nach dem Studium der genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkannt, worin:
1 eine Tabelle ist, die die Beschreibung jeder PASI-Läsionsdicken-Punktzahl zeigt;
2 ein Diagramm eines 3D-Scanners zeigt, der mit dem Computer verbunden ist, der Software enthält, um ein 3D-Bild der Schuppenflechteläsion zu erhalten;
3 ein Ablaufplan ist, der ein Blockdiagramm zeigt, das eine Übersicht über den allgemeinen Schritt der Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke gibt;
4A bis 4G graphische Bilder zeigen, die eine Übersicht über die allgemeinen Schritte der Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke geben.
5. GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden genauen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten angegeben, um ein vollständiges Verständnis der Erfindung zu schaffen. Für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ist jedoch selbstverständlich, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Verfahren, Prozeduren und/oder Komponenten nicht im Einzelnen beschrieben worden, um die Erfindung nicht zu verdunkeln.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung ihrer Verfahren, die lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben werden, besser verstanden. In der folgenden Beschreibung beziehen sich gleiche Bezugszeichen in allen Figuren auf gleiche Elemente. Wenn beispielsweise das Bezugszeichen (2) verwendet wird, um in einer Figur ein bestimmtes Element zu bezeichnen, bezieht sich das Bezugszeichen (2), das in irgendeiner anderen Figur auftritt, auf das gleiche Element.
In 1 ist eine Tabelle gezeigt, die die PASI-Dickenbeschreibung zeigt. Sie ist in Punktzahlen 0 bis 4 eingeteilt, wobei 0 keine Erhöhung der Haut bezeichnet und 4 eine sehr markante Erhöhung mit sehr scharf geformten Kanten auf der Haut bezeichnet. Die beiden anderen Parameter sind durch Punktzahlen 1 bis 3 unterteilt, wobei eine höhere Punktzahl einen Zustand mit höherem Schweregrad angibt.
In 2 ist ein Schema eines 3D-Scanners gezeigt, der mit dem Computer verbunden ist, der Software enthält, um 3D-Bilder einer Schuppenflechteläsion zu erhalten. Es wird ein kontaktloser 3D-Laserscanner verwendet, um die Bilder aufzunehmen. Die Auflösung, die verwendet werden muss, sollte hoch genug sein, um die Analyse unter Verwendung des Algorithmus innerhalb eines annehmbaren Analysezeitrahmens auszuführen. Nichtsdestoweniger kann eine andere Technologie für die Aufnahme von 3D-Bildern wie etwa eine optische Technologie ebenfalls verwendet werden, um die Bilder aufzunehmen. Die Einstellung muss derart sein, dass die Forderung einer Erhebungsgenauigkeit von mindestens 0,04 mm erfüllt ist, um den Algorithmus auszuführen. Die optimale Einstellung für den optischen Scanner sollte etwa 64 um seitliche Auflösung und 4 um Tiefenauflösung sein, andere Einstellungen können jedoch ebenfalls verwendet werden, solange die Forderung der Erhebungsgenauigkeit von mindestens 0,04 mm erfüllt ist, um den Algorithmus auszuführen. Bilder werden in einem festen Abstand und mit fester Bildgröße aufgenommen, um eine Neukalibrierung des Systems zu vermeiden.
In 3 ist ein Ablaufplan gezeigt, der eine Übersicht über die allgemeinen Schritte der Beurteilung der Schuppenflechteläsionsdicke angibt, um die Punktzahl für die PASI-Dicke zu bestimmen, die einen ersten Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den ersten Block (301) angegeben ist, einen zweiten Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den zweiten Block (303) angegeben ist, einen dritten Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den dritten Block (305) angegeben ist, einen vierten Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den vierten Block (307) angegeben ist, einen fünften Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den fünften Block (309) angegeben ist, und einen letzten Schritt des Beurteilens der Schuppenflechteläsionsdicke, der durch den sechsten Block (311) angegeben ist, umfasst. Aus dem Ablaufplan ist ersichtlich, dass der in 3 durch den ersten Block (301) angegebene erste Schritt das Aufnehmen eines in 4A gezeigten digitalen 3D-Bildes unter Verwendung einer 3D-Scannervorrichtung umfasst. Das 3D-Bild sollte die Schuppenflechteläsion enthalten, die von mindestens 30% normaler Haut umgeben ist. Das 3D-Bild des Patienten wird unter Verwendung eines 3D-Scanners, vorzugsweise eines optischen Scanners oder eines Laserscanners aufgenommen. Während des Aufnehmens des Bildes durch den Laserscanner wird der Abstand zwischen der Patientenhaut und dem 3D-Scanner auf wenigstens 1 Meter gehalten, um das 3D-Bild hinsichtlich Schatten und Unschärfe zu optimieren. Es kann auch ein anderer Abstand verwendet werden, solange er innerhalb der erlaubten Anforderung des Laserscanners liegt. Für optische Scanner gibt es entsprechend der Anforderung des optischen Scanners einen festen Abstand.
Jedes 3D-Bild wird in ein 2D-Erhebungskennfeld umgesetzt, das Informationen über die Erhebung bei jeder X-Y-Koordinate gibt. Die Erhebungen sind als die Graustufenintensität in dem Erhebungskennfeld gezeigt. Die Graustufenintensität entspricht der Erhebung des 3D-Bildes. Das 2D-Erhebungskennfeld des entsprechenden 3D-Bildes von 4A ist in 4B gezeigt. Die Umsetzung des 3D-Bildes in ein 2D-Erhebungskennfeld ist in 3 durch den zweiten Block (303) angegeben.
Da die Graustufenintensität der normalen Haut im Vergleich zu der Läsion, die aufgrund ihrer Erhebung eine höhere Graustufenintensität besitzt, geringer ist, kann die normale Haut genau segmentiert werden. Die Segmentierung erzeugt eine Maskierung in dem 2D-Erhebungskennfeld, wo normale Haut in schwarzer Farbe gezeigt ist, während die Läsion in weißer Farbe gezeigt ist. Die Segmentierung von normaler Haut in dem 2D-Erhebungskennfeld ist in 4C gezeigt. Bei Verwendung der Segmentierung sind die Koordinaten der normalen Haut bekannt. Die Koordinaten der normalen Haut werden verwendet, um den Erhebungswert der jeweiligen Koordinaten in dem 3D-Bild zu erhalten. Die segmentierte normale Haut aus der Läsion im 3D-Bild ist in 4D veranschaulicht, während die Läsion selbst in 4E veranschaulicht ist. Der Schritt ist in 3 durch den dritten Block (303) angegeben.
Sobald die normale Haut aus der Läsion segmentiert worden ist, besteht der nächste Schritt darin, die Läsionsbasis, die sich aus der geschätzten Oberfläche ergibt, zu konstruieren, wie durch den vierten Block (307) in 3 angegeben ist. Die geschätzte Oberfläche wird unter Verwendung einer Polynom-Oberflächenanpassung konstruiert.
Das Polynom wird als Oberflächenanpassungsverfahren gewählt, da es einfach anzuwenden ist. Das Polynom ist ein Verfahren der besten Anpassung, das ermöglicht, dass die konstruierte geschätzte Fläche der Krümmung umgebender normaler Haut folgt. In dem Algorithmus werden Polynorne dritter Ordnung, vierter Ordnung und fünfter Ordnung verwendet. Die Gleichung für dritte Ordnung, vierte Ordnung und fünfte Ordnung sind in (1), (2) bzw. (3) gezeigt.
Z = f(x, y) = (a₁ + a₂x + a₃x² + a₄x³) + (a₅ + a₆x + a₇x²)y¹ + (a₈ + a₉x)y² + (a₁₀)y³ (1) Z = f(x, y) = (a₁ + a₂x + a₃x² + a₄x³ + a₅x⁴) + (a₆ + a₇x + a₈x² + a₉x³)y¹ + (a₁₀ + a₁₁x + a₁₂x²)y² + (a₁₃ + a₁₄x)y³ + (a₁₅)y⁴ (2) Z = f(x, y) = (a₁ + a₂x + a₃x² + a₄x³ + a₅x⁴ + a₆x⁵) (a₇ + a₈x + a₉x² + a₁₀x³ + a₁₁x⁴)_y + (a₁₂ + a₁₃x + a₁₄x² + a₁₅x³)y² + (a₁₆ + a₁₇x + a₁₈x²)y³ + (a₁₉ + a₂₀x)_y4 + (a₂₁)y⁵ (3)
Z als Funktion von f(x, y) ist der Erhebungswert, während a der Polynomkoeffizient ist und x, y die jeweiligen Koordinaten sind. Das Polynom dritter Ordnung der Oberflächenanpassung, das Polynom vierter und das Polynom fünfter Ordnung haben 10, 15 bzw. 21 Polynomkoeffizienten.
Es gibt zwei Schritte, um die Polynom-Oberflächenanpassung auszuführen. Im ersten Schritt wird eine Matrix von Polynomkoeffizienten unter Verwendung einer Matrixgleichung wie bei (4) gezeigt unter Verwendung jeder Koordinate [X_n, Y_n] und des Erhebungswerts [Z_n] der umgebenden normalen Haut ermittelt. [a] = [X_n, Y_n]^–1[Z_n] (4)
Wenn die Matrix [a] der Polynomkoeffizienten erhalten worden ist, können die Erhebungswerte der geschätzten Oberfläche [Z_e] bei jeder Koordinate [X_e, Y_e] unter Verwendung von (5) bestimmt werden. [Z_i] = [X_i, Y_i][a] (5)
Die unter Verwendung der Polynom-Oberflächenanpassung konstruierte geschätzte Oberfläche ist in 4F veranschaulicht. Die Polynom-Oberflächenanpassung kann im menschlichen Körper vier Krümmungstypen anpassen. Die Krümmungstypen sind Spitze, Vertiefung, Sattelkamm, Satteltal. Die Krümmung wird anhand des Vorzeichens ihrer Gaußschen Krümmung (K) und der mittleren Krümmung (H) klassifiziert. Die Spitzenkrümmung besitzt für K positives Vorzeichen und für H negatives Vorzeichen. Die Vertiefungskrümmung besitzt für K positives Vorzeichen und für H positives Vorzeichen. Der Sattelkamm besitzt für K negatives Vorzeichen und für H negatives Vorzeichen. Das Satteltal besitzt für K negatives Vorzeichen und für H positives Vorzeichen. Die Läsionsbasis ist die Erhebung der geschätzten Oberfläche an Läsionstellen. Die Läsionsbasis ist in 4G veranschaulicht.
Sobald die Läsionsbasis in der geschätzten Oberfläche konstruiert ist, wird die Läsion von der Läsionsbasis subtrahiert. In dem Subtraktionsergebnis kann ein negativer Wert mit kleinem Betrag auftreten. Dies geschieht, weil die Läsion eine sehr raue Oberfläche ist; daher besteht die Möglichkeit, dass eine geringere Läsionserhebung während der Oberflächenanpassung mit der Läsionsbasis verglichen wird. Diese negativen Werte werden dann ausgeschlossen. Der Schritt ist in 3 durch den fünften Block 309 angegeben.
Das Subtraktionsergebnis wird dann gemittelt, um den PASI-Dickenwert der besonderen Läsion zu bestimmen. Der Mittelwert wird als ein statistischer Parameter der Mittelung verwendet. Dieser Schritt ist in 3 durch den sechsten Block 311 angegeben.
Obwohl in der obigen genauen Beschreibung das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung und seine Vorteile offenbart worden sind, ist die Erfindung nicht dadurch, sondern durch den Erfindungsgedanken und den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung, das umfasst: i. Aufnehmen eines digitalen 3D-Bildes des Patienten (301); ii. Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert (311) zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass das Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert (311) zu bestimmen, durch die folgenden Unterschritte geschieht: a. Umsetzen des 3D-Bildes in ein 2D-Erhebungskennfeld, um die Graustufenintensität zu zeigen; b. Segmentieren normaler Haut aus der Schuppenflechteläsion; c. Konstruieren einer Läsionsbasis in der geschätzten Oberfläche unter Verwendung einer Polynom-Oberflächenanpassung; d. Subtrahieren der Schuppenflechteläsion und der Läsionsbasis; e. Mitteln des Subtraktionsergebnisses, um den PASI-Dickenwert zu bestimmen.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen des digitalen 3D-Bildes durch eine digitale 3D-Aufnahmevorrichtung wie etwa einen kontaktlosen 3D-Scanner und einen optischen Scanner erfolgen kann.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, wobei das 2D-Erhebungskennfeld Informationen über die Läsionserhebung in Form einer Graustufenintensität an der X- und Y-Koordinate umfasst.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Segmentierens von normaler Haut der Schuppenflechte gegenüber der Läsion manuell erfolgt.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, wobei der Schritt des Segmentierens der normalen Haut gegenüber der Haut mit Schuppenflechteläsion durch Identifizieren und Auswählen der Bereiche, die mit der Läsionshaut verglichen werden können, erfolgt.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Konstruierens einer geschätzten 3D-Fläche von normaler Haut unter Verwendung einer Oberflächenanpassungsmethode geschieht.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 6, wobei die Oberflächenanpassungsmethode eine Polynom-Oberflächenanpassung ist.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, 6 oder 7, wobei die Polynom-Oberflächenanpassung durch Ausführen der folgenden Unterschritte erzielt wird: i. Ermitteln der Polynomkoeffizienten-Matrix aus jeder Anzahl von normaler Haut; ii. Bestimmen der Erhebungswerte der geschätzten 3D-Oberfläche von normaler Haut.
Verfahren für die objektive Beurteilung und Einstufung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke unter Verwendung einer digitalen Bildgebung nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens des PASI-Dickenwertes unter Verwendung der folgenden Unterschritte erfolgen kann: i. Berechnen des Subtraktionswerts zwischen der Läsion in dem 3D-Bild und der Läsionsbasis in der geschätzten 3D-Oberfläche von normaler Haut; ii. Ausschließen des negativen Werts der Subtraktion; iii. Mitteln des Subtraktionswerts unter Verwendung einer Mittelwertannäherung.
Vorrichtung für die objektive Beurteilung des Schweregrades der Schuppenflechteläsionsdicke, die umfasst: i. wenigstens einen optischen 3D-Scanner zusammen mit wenigstens einer Scanner-Leitung; ii. wenigstens ein Mittel zum Leiten elektrischer Signale; dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner wenigstens irgendein annehmbares elektronisches Verarbeitungsmittel umfasst, um das Subtraktionsergebnis zu erhalten und auszumitteln, um den PASI-Dickenwert zu bestimmen.