CN102026585A - 用于选择用于采集的毛囊单位的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于使用成像及处理技术来选择用于毛发采集的毛囊单位的系统及方法。选择采集毛囊单位的次序的方法是基于通常经设计以改进采集过程的速度、质量及功效的一个或一个以上策略及/或筛选程序的组合。本发明的方法可借助各种毛发采集及移植系统来实施，包含手动、部分自动化及全部自动化系统。

Description

用于选择用于采集的毛囊单位的系统及方法

技术领域

本发明大体来说涉及毛发移植程序且更特定来说涉及一种用于使用成像及处理技术来选择用于毛发采集的毛囊单位。

背景技术

毛发移植程序是众所周知的且通常涉及从例如患者的头皮或其它含有毛发的表面的侧及后边缘区的供体区采集供体毛发移植物并将其植入于无毛区(受体区)中。历史上，采集的移植物相对大(3到5mm)，但近来，供体移植物可为单毛囊单位。特定来说，“毛囊单位”(也称为FU)是随机分布在例如头皮的体表面上的1到3个(且较不常见地，为4到5个)紧密间隔的毛发毛囊的自然发生的聚合体。

可基于单位中毛发的数目来对毛囊单位进行归类或“分型”，且以简写形式识别为针对单根毛发毛囊单位的“F1”、针对两根毛发毛囊单位的“F2”且针对具有3到5根毛发的毛囊单位以此类推。需要基于毛囊单位中的毛发的数目来识别毛囊单位。举例来说，将某些类别的毛囊单位移植到头皮的特定区域中为优选的。例如，单根毛发毛囊单位(F1)通常沿构成面部框架的发际植入。具有多于一根毛发的毛囊单位(F2、F3等)通常植入于中间头皮及顶峰中。毛囊单位分布的此布置被认为产生较自然的外貌美观结果。而且，可需要利用多种类别(也称为“类型”)的毛囊单位来为移植的毛发的外貌提供所要属性。此类属性可包含毛发的密度、毛发的方向或定向、毛囊单位的类型的特定混合及/或随机性的外貌以及其它可能属性。

先前已揭示用于毛发移植的各种程序，包含手动程序及达到某些自动化程度的机械化程序两者。在一种众所周知的手动过程中，通过用解剖刀切开到脂肪皮下组织中而从供体区移除头皮的线性部分。条被切割成(在显微镜下)组件毛囊单位，接着在通过针制成的相应穿透孔中将所述组件毛囊单位植入到受体区中。通常使用镊子抓取毛囊单位移植物并将其放置到针穿透位置中，但已知还有其它仪器及方法可用于上述操作。在另一手动过程中，使用手持式穿孔器或插管从体表面一次一个地提取毛囊单位以用于随后植入于另一位置中。此技术称为FUE(毛囊单位提取)技术。

第6,585,746号美国专利揭示一种利用机器人的自动化毛发移植系统，所述机器人包含机器人臂及与所述机器人臂相关联的毛发毛囊引入器。在利用手动或自动化系统及方法中的任一者来进行毛发移植时，需要改进程序的速度及效率。不管所使用的系统如何，都通常由于选择将要采集的下一毛囊单位并将毛发采集工具从先前所采集的毛囊单位的位置移动到下一选定毛囊单位的位置的需要而损失一些时间。因此，需要一种用于选择用于采集的毛囊单位且总体上改进过程的效率的自动化选择机构的系统及方法。

发明内容

根据本文所揭示的本发明的一般方面，提供一种用于使用自动化系统选择将要采集的毛囊单位的系统及方法。本发明的系统及方法可与用于在体表面上移植毛发毛囊单位的系统及方法一起使用。本发明的系统及方法在实施于用于毛发移植的自动化系统上或与所述系统集成在一起时尤其有用。

在本发明的一个方面中，提供选择采集毛囊单位的次序的方法。在一些实施例中，所述方法包括基于一个或一个以上策略自动地对候选毛囊单位池进行分类及自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位。一个或一个以上策略通常经设计以改进毛发采集的速度、质量及功效中的一者或全部。所述选定毛囊单位为根据至少一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。可仅存在一个策略或多个预定策略，赋予每一策略某一权重，使得当使用多个策略时分类及/或选择毛囊单位包括基于包括这些多个策略的变量的加权和对其进行评分。一些实例性策略包含毛囊单位类型、到采集工具的距离、毛囊单位定向、与体表面的出射角、毛囊单位的形状的简单性。用于本发明的方法中的策略的额外实例包含跳过候选毛囊单位池中的每隔N个毛囊单位，其中基于包含任一将来采集计划的特定情形选择N。

在某些实施例中，本发明的方法实现基于预定准则从所述候选毛囊单位池自动筛选所述毛囊单位。在又一些实施例中，对接下来将要采集的特定毛囊单位的自动选择基于多个筛选程序及策略的组合。可接通或关断所述筛选程序及策略中的每一者，此视临床情形而定。根据本发明的筛选或策略应用的一些实例包含抛弃位于到另一毛囊单位或到图像的视域的边缘或到含有血液的位置的某一最小距离内的毛囊单位。其它实例可包含通过抛弃小于预定宽度或拥有复杂形状或不满足基于毛囊单位中的毛发的数目的预定所要准则或在预定的前一时间间隔中未一致地显现于一个或一个以上图像中的毛囊单位进行的筛选。根据本发明的筛选可通过排除归属于预定参数或准则内或之外的某些毛发来“否定地”完成或通过仅包含归属于预定参数或准则内或之外的那些毛发来“肯定地”完成。

本发明的方法可在由医师借助手持式装置实施的手动程序中使用或其可与一些自动化系统一起使用，其尤其适合与机器人毛发采集系统一起使用。当与机器人毛发采集系统一起使用时，本发明的方法的实例可包括基于经设计以改进毛发采集的速度、质量及功效中的一者或一者以上的一个或一个以上策略自动地对用于采集的候选毛囊单位池进行分类；在自动地分类的那些毛囊单位中自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为基于至少一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者；及操纵机器人系统的机器人臂以接近于将要采集的选定FU放置以操作方式连接到机器人臂的毛发采集工具。可在含有毛囊单位的表面的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池。

根据本发明的另一方面，提供一种用于使用自动化系统选择毛囊单位的系统。所述系统包括图像处理器，其中所述图像处理器可经配置以用于：在从图像获取装置获得的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池；基于一个或一个以上策略(此类策略可经设计以改进毛发采集的速度及/或质量及/或功效)自动地对用于采集的候选毛囊单位池进行分类；及在自动地分类的那些毛囊单位中自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为根据一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。所述系统可进一步包括图像获取装置，其还可以是具有机器人臂的机器人系统。

所述图像获取装置的一个实例为一个或一个以上相机，例如任何市售相机。替代相机，其可以是视频记录装置(例如摄录像机)或任一其它图像获取装置。所述图像处理器可包括经编程及经配置以执行根据本发明的选择毛囊单位的方法的任一装置。适合图像处理器的一个非限制性实例为任一类型的个人计算机(“PC”)。

用于选择毛囊单位的图像处理器可结合各种手动及自动化(包含机器人)毛发移植与治疗系统以及装置使用，包含但不限于用于毛发采集或毛发移植或毛发归类的系统或毛发治疗计划系统。

根据本发明的又一方面，提供一种制造物品，其包括在由机器存取时致使所述机器执行例如以下各项的操作的数据的机器可存取媒体：在从图像获取装置获得的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池；基于例如经设计以改进毛发采集的速度、质量及/或功效的那些策略的一个或一个以上策略自动地对所述候选毛囊单位池中的毛囊单位进行分类；及自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为基于至少一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。

因此，提供用于选择毛囊单位的系统及方法。结合附图阅读以下详细描述，本发明的其它及进一步实施例、目标及优点将变得显而易见。

附图说明

在随附图式的图中以实例而非限制方式图解说明本发明，在图式中相似参考编号指示类似元件且其中：

图1是本发明的实例性自动毛囊单位选择过程的框图。

图2是根据本发明的方法的一个实例性筛选准则的数字图像的打印。

图3是根据本发明的方法的另一实例性筛选准则的示意性表示。

图4是根据本发明的又一筛选准则的血液区域检测及接近度检查的实例性框图。

图5A及5B是在红色/白色光下血液区域(图4的)的实例性数字图像的打印。

图6是展现使用方差筛选程序通过血液检测对候选毛囊单位的实例性筛选的数字图像的打印。

图7是根据本发明的方法的另一实例性筛选准则的示意性表示。

图8A是根据本发明的实例性选择策略的示意性表示。

图8B到8C是根据本发明的替代实例性选择策略的示意性表示。

图9是在机器人毛发采集程序中实施的本发明实例性实施例的描绘。

图10是在非机器人毛发采集程序中实施的本发明实例性实施例的描绘。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考以图解说明方式显示可实践本发明的一些实例性实施例的随附图式。在这点上，参考所描述的图的定向，使用例如“顶部”、“底部”、“远端”、“近端”等方向性术语。由于可以若干不同定向来定位本发明的组件或实施例，因此方向性术语的使用是出于图解说明目的而决非限制性目的。应理解，在不背离本发明范围的情况下，可利用其它实施例并可作出结构或逻辑改变。因此，不应将以下说明视为具有限制意义，且本发明的范围由所附权利要求书界定。

参考系统或过程，形容词“自动化”总体上意指特定系统或所述过程中的步骤的某一部分或全部涉及自主机构或功能；即，所述机构或功能不需要手动致动。最终，程序中的一个或一个以上步骤可以是自动化的或自主的，其中一些部分需要手动输入。此定义涵盖仅需要操作员按下ON开关或排定所述操作的自动化系统，且也涵盖其中使用手持式工具但系统的某一机构自主地起作用(即，无人类输入)来执行功能的系统。本文中描述的自动化系统中的一些系统还可以是机器人辅助的或计算机/软件/机器指令控制的。本发明的装置及方法在手动程序及系统中以及在自动化程序及系统中都是有用的，且在机器人辅助系统及程序中尤其有用。相反，当提及使用系统的特定组件或过程中的特定步骤时，副词“自动地”意指此步骤是自主地实现的，即，无实时手动辅助。

本文中所使用的术语“工具”或“采集工具”是指能够从体表面移除或采集毛囊单位(FU)的任何数目的工具或末端执行器。应理解，体表面可以是身体的具有毛发的任一区，体表面可附接到身体或可以是从身体移除的一片皮肤或身体组织。此类工具可具有不同的形式及配置。在许多实施例中，所述工具包括中空管状轴且因此可标示为(例如)插管、针或穿孔器。本文中所使用的术语“耦合”或“附接”或“安装”可意指直接耦合、附接或安装或者通过一个或一个以上介入组件间接耦合、附接或安装。

可使用计算机软件来实施本发明的方法的实施例。可使用各种程序设计语言及操作系统来实施本发明。

其中使用FUE技术来采集个别毛囊单位的手动毛发采集程序是耗时的程序，因为每一个别FU是单独地从体表面采集的。即使借助部分自动化或全部自动化采集程序及系统，在选择将要采集的下一FU时作出并执行各种选择决策也需要某一时间。本发明的自动选择系统经设计以增加手动及自动化程序两者中的采集过程的功效，且其(例如)在机器人毛发采集程序中是尤其有用的。

机器人毛发移植系统及方法描述于共同受让的公开专利申请案US 2007/0078466(“鲍德鲁(Bodduluri)等人的公开案”)。以上所提及的申请案解释毛发采集工具承载于可移动(例如，机器人)臂上且每当在采集毛囊单位之后就重新定位所述臂以在成像系统的指引下移动所述采集工具并使其与将要采集的下一毛囊单位对准。当然，每一此移动(可移动臂(及因此所述臂所承载的工具)的重新定位及重新对准)花费时间且总体上增加程序的持续时间。因此，十分需要设计出其中最小化臂(及工具)从一个FU到另一FU的移动及重新定向的高效方案。

当采集毛发毛囊时，需要将采集工具与将要采集的毛囊单位对准。针与毛囊单位的对准越好，毛发横切的机会就越低，因此，以针与毛囊单位之间的接近完美的对准(举例来说，使其相应轴彼此平行或彼此成某一所要小角度)为目标可为理想的。为实现此目标，采用的一个潜在策略或战略将为在候选FU群中拾取其定向最紧密地匹配先前所采集的FU的定向的FU。以此方式，最小化承载工具的机器人臂的总移动，此又最小化对准的时间且因此减少整体治疗时间。又一替代可能性是仅拾取最靠近于采集工具(例如针或插管)的当前位置的FU。

除了对采集工具的移动距离的单纯考虑以外，整体程序的吞吐量还取决于可考虑到的各种额外因素，例如成像的功效及所采集的毛囊单位的质量。举例来说，用于采集的潜在FU候选者可非常靠近于最近的采集部位，此通常将表明从距离/时间观点来看所述潜在FU候选者为非常好的候选者。然而，如果其中的任一者周围由于所述区中的先前最近采集而存在过多流血，那么避免此区域因此为优选的，因为过多的血液量有混淆相关联图像处理的较高风险。类似地，尽管在靠近于先前采集部位的有利位置中，但潜在候选毛囊单位可能太接近于另一毛囊单位以致可因采集候选FU而损坏或横切相邻FU。此外，由于例如将来的潜在额外采集程序或减少结疤的需要的临床问题，可能不需要最近的毛囊单位。因此，可必须避免(筛选掉)此候选FU而不管其到先前采集部位的基本有利接近度如何。

此处应注意，由于患者可变性以及影响所述程序及潜在将来所预期跟踪程序的众多因素，最佳的战略可涉及不同“筛选程序”及“策略”的组合。举例来说，所述方法可包含用于对用于采集的可用毛囊单位进行分类的一个或数个主要策略且另外，还可根据一个或数个准则来筛选所述候选FU群。举例来说，可筛选紧密接近于头皮的血液部分的那些FU。接着可经由优先选择靠近于当前针位置且其定向匹配刚刚采集的FU的FU的策略对剩余的FU进行分类。如所属领域的技术人员将理解，可将策略设置及/或描述为筛选程序。然而，不管其称谓如何，如果其针对选择用于采集的毛囊单位，其都应归属于本发明的范围内且应被视为一策略。应注意，系统为运行时间可配置的，此意味着可依据临床情形而接通或关断筛选程序及策略中的每一者。

图1是本发明的自动毛囊单位选择过程的实例的框图。首先，在步骤100处，可识别用于采集的候选毛囊单位池。举例来说，其可提前或作为选择过程的一部分从含毛囊单位的表面的一个或一个以上图像识别。在步骤110处，根据一个或数个策略自动地对来自所述池的毛囊单位进行分类。可仅存在一个策略，或者，可存在数个不同的预定策略，一些策略经设计以改进程序的速度，一些策略可针对功效、减少的毛发处理及各种额外目标，如下文更详细地描述。在步骤120处，根据以上或其它额外策略自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位作为最佳可用毛囊单位中的一者。块130由虚线显示以便以其类属形式指示其为所述方法的任选步骤。在步骤130处，执行基于某一准则对毛囊单位的自动筛选，举例来说，从所述候选FU池自动筛选不满足一个或一个以上准则的毛囊单位。应注意，所述筛选可通过排除归属于(例如)预定参数或准则内或之外的某些毛发来“否定地”完成或通过仅包含归属于预定参数或准则内或之外的那些毛发来“肯定地”完成。本发明涵盖这些方法中的任一者，因此，在说明书及/或权利要求书中对通过根据某一准则抛弃毛囊单位进行的筛选的任何提及自动包含通过保持在所述某一准则之外或与所述某一准则相反的毛囊单位进行的筛选。可依据每一情形的具体细节来使用许多各种筛选程序，如下文更详细地描述。

参考图2，数字图像的打印显示通过筛选可离开视域(FOV)的FU来选择感兴趣的区域的实例。更具体来说，如图2中所见，忽略/筛选太靠近于FOV的边缘的FU10、12及14，因为很有可能这些FU可因患者移动由于离开FOV而丢失。在图2中，注意可向上或向下拨动对感兴趣的区域(ROI)的选择，此视患者移动量而定。此“选择ROI”的典型值为图像帧的总面积的75％。

替代筛选准则的另一实例为在最小时间量内(例如，在预定的前一时间间隔中)尚未在图像处理器中记录的毛囊单位。当来自附近伤口(因另一毛囊单位的前一采集而形成)的血液渗入到从其选择下一毛囊单位的区域中时，其通常可使图像处理的至少若干部分或某些帧受到破坏。因此，特定FU可在一个帧中看见而接着在后续帧中看不见。由图像处理器连续记录的毛囊单位被认为是“稳定的”且因此提供较高置信度以实现可靠的采集。因此，在一些情形中，可需要筛选掉“不稳定的”FU，或换句话说，在如上文所解释的“稳定的”那些FU中进行筛选。

又一有用筛选准则或策略是需要用于采集或相反应避免的特定类型的毛囊单位。举例来说，毛囊单位F1及F2通常为十分需要的，因此可将筛选程序设置为忽略F3及F3以上(“随意”类型的筛选程序)，或者可将其设置为仅选择F1及F2。类似地，排除不是最小直径或宽度(通常为至少75μm)的毛发的筛选程序可用于避免小型化或纤细的FU。“纤细的”毛发的特征在于小于正常的直径且在其遇到横切时成问题。此外，纤细的毛发由于在不断变化且繁忙的情景中被丢失的较大倾向而往往具有较多的图像处理问题。

下文列出筛选准则的数个额外实例。在许多情况下，测量FU相对于头皮表面指向哪一方向可为相对于所述FU定向采集工具中的关键因素。存在其中此测量可为有噪声(例如，由于浅色或浅灰色毛发所致的血液或成像噪声)的某些情况。因此，可需要筛选不满足规定的定向稳定性准则的FU。在其它情况下，筛选准则为一个FU是否太靠近于另一FU。“太靠近”可随采集针直径而变。如果两个FU足够靠近在一起，那么对一个FU的提取将非常可能导致对相邻者的横切。此为最好避免的情形且因此可实施对应筛选程序/策略。

一些FU拥有复杂形状，此指示可在与采集工具的对准期间导致问题的FU。较佳对准导致较准确的FU提取及FU横切率的减小。鉴于此，可优先选择“简单”F1或F2而非具有复杂形状及配置的FU。“简单”是指具有简单形状的FU。举例来说，“V”形状被认为在F2形状中是相当简单的。图3显示四个代表性经分段FU(在所述图的上部行中)及其对应“骨架”(在下部行中)。产生骨架或“骨架化”是用于将经分段图像中的前台区域简化为主要保留图像的原始区域的范围及连接性同时抛弃原始前台像素中的大部分的骨架剩余物的过程。前台区域的此简化通过在不影响正成像的对象的大体形状的情况下剥除尽可能多的像素的图案而发生。存在计算经分段图像的骨架的不同方式。一种实例性方法是细化方法，其中在保留线段的端点的同时连续地从边界侵蚀掉像素直到不可能再进行细化为止(在留下骨架的时刻)。如在图3中所见，经分段图像(d)是F2，其骨架含有由于未切毛发封闭F2的一部分所致的“环”。从经分段FU图像导出的环及其它有噪声骨架形状使得较难以辨别FU的主轴，此干扰工具与FU的对准。因此，可能想要排除其形态并非直线或曲线V或倒置V中的一者的FU。在本发明的实施例的一个实例中，其通过首先消减骨架(“细枝”的移除)且接着将FU归类成“简单”及“复杂”箱来实现。

与本发明的选择方法涵盖在一起的另一筛选准则或策略是太靠近于体表面(例如头皮)的流血或损伤区域或甚至位于所述区域内的FU。此通常意味着考虑中的FU太靠近于最近的采集部位。为了最小化横切率，需要维持采集部位的给定密度且此密度与采集穿孔直径紧密相关。因此，通过经由图像处理来识别先前所采集的部位，有可能在供体区内均匀地散布开FU。此外，血液往往将污染成像测量，因此存在排除太靠近于血液的那些毛发的许多各种原因。图4是血液区域检测及接近度检查的框图的实例，其描绘本发明的成像及处理系统如何确定所成像头皮的哪些部分是应避免的流血区域的一个实例。在如图4中所显示的实例性过程期间，在步骤200处，使用白色光拍摄感兴趣的区或FOV的一个或一个以上图像，其增亮了血液(由于过多强光及反射而以毛发为代价)。可在图5A及5B中注意到此“白色闪光”的动机，其中血液在白色光下比在红色光下明显得多。此外，使用红色光拍摄感兴趣的区或FOV的一个或一个以上图像以增亮毛囊单位，如图5A中所见。当然，使用白色及红色光拍摄图片的次序并不重要。在步骤210处，处理在步骤200处拍摄的图像。可(例如)根据共同受让的共同待决公开申请案WO 2008/024954及WO 2008/024955中所描述的FU计数及归类技术处理在红色光下拍摄的图像。在白色光下拍摄的图像的处理可包含(例如)各种分段技术及步骤(如此项技术中已知)，以实例而非限制方式包含固定阈值确定和之后的对二进制侵蚀进行后处理。在步骤220处，确定含血有血液的区且例如，可产生流血区列表。同时，作为对含有毛囊单位的图像的处理的结果，还可产生相同的感兴趣的区或FOV内的毛囊单位列表。在步骤230处，执行接近度检查。从候选FU池，将发现相对于“血液区域”来说太靠近(通常在10个像素内)的那些毛发排除在选择过程之外。同样，此筛选可通过排除在来自流血区域的某一像素范围内的那些毛发来“否定地”完成或通过仅包含在以上范围之外的那些毛发来“肯定地”完成。在可进一步采用的额外策略及选择准则下，仅通过接近度检查的那些FU将被采集或将被认为用于采集。

可借以在“白色闪光”图像中测量何处血液为广泛的机制的一个实例是经由方差筛选程序。图6显示使用方差筛选程序进行的血液检测的此实例。如从图6可见，流血区域的特征在于几乎无组织(低图像方差)而体表面(例如头皮)的所成像部分的非流血区域含有相对较大的组织量(高方差)。此外，由于“白色闪光”与正常红色域图像之间存在某一延迟(其可大约为例如三分之二秒)，因此患者可甚至在所述短暂的时间期间移动。因此，为增加测量的准确度，建议对照红色域图像记录白色闪光图像。

图7图解说明根据本发明可在选择方法中使用的额外筛选准则。有时，对象在两个不同视图(例如，来自其中使用立体相机的左相机及右相机)中的图像并不显现为相同的。此情形的一个实例显示于图7中，其中可在立体对的一个图像(在此情况下为左图像)中容易地识别两个单独的FU，而在对应的另一立体图像中，两个经分段FU图像已改变为单个对象的形态。通常在头皮的其中毛发可长于2到3mm的高密度区中遇到此情形，且工具有利点(且通过延长相机轴)与成像噪声的组合阻止FU在左及右立体视图两者中成像为完全分离的。尽管一般来说在RU已改变为在一起的形态的情况下较高级成像系统能够“几乎分裂”所述RU；但此类毛发的追踪可由于来自左及右相机的不对称视图而较为繁重且成问题。因此，为简化且加速毛发采集的过程，可选择一起排除这些FU(具有稍微复杂的形状)且优先选择采集较简单的形状。如所属领域的技术人员将了解，可借助本发明的方法实施许多其它筛选准则。这些各种准则可单独地使用或以众多组合形式使用，此视每一采集情况中的具体需要及条件而定。如先前所提及，可视需要“接通”或“关断”筛选准则中的任一者。

现在返回到图1，在已应用FU筛选程序之后，剩余可从其选择一定数目用于采集的经筛选候选FU集合。此选择块通过基于所述策略中的一者或一者以上对候选者进行分类来实现此任务。可存在在本发明的方法中选择的多个不同策略。在一些情形中，可仅选择一个策略(N＝1)，在其它情形中，其可以是多个策略的组合(N＞1)。由于可“接通”或“关断”策略，因此将仅遵循有效策略(“接通”的那些策略)。下文列出有用策略的一些非限制性实例。

为改进程序的速度并减少程序的时间，可严格地基于候选FU与采集工具的位置之间的距离来选择一策略。换句话说，所述策略可为拾取最靠近于采集工具(其可以是针、插管、穿孔器及任一其它适当工具)的尖端的FU。另一替代策略可基于将工具与FU对准使得系统将选择其定向最紧密地匹配先前刚刚采集的FU的定向的那个FU所需的调整量。以此方式，不需要改变工具的定向，此将加速整个过程。上文所提供的代表性策略仅以最大化系统的吞吐量为基础，然而，其它考虑也可决定策略选择。举例来说，策略可基于改进所采集毛发的质量、减小横切率及类似考虑。此策略的一个实例是对其离头皮或其它相关体表面的出射角在候选者池中为最大的FU的选择。此策略的前提为已知当感兴趣的FU相对于体表面笔直指向上而非沿表面伸展或具有非常小的出射角时横切率为最低。当考虑中的FU平坦伸展时，针或其它采集工具往往通常跳跃且跨越头皮滑动，因此，以上策略将增加在采集具有较大出射角的FU时校正工具的对准及操作的机会。

在本发明的一些实施例中，可选择上文所提及的策略的三个实例中的任一者的组合或任何其它策略。此通过给每一策略(变量)指派某一权重且接着将候选FU作为变量的加权和评分来实现。注意，在一些实例中可给特定策略指派零权重使得其将不被考虑在内。如果所有三个上文所提及的策略均被考虑在内，那么在此实例中每一所考虑FU的得分将确定如下：

FU得分＝(α)(到针的距离)+(β)(Δ与先前FU的定向)+(γ)(出射角)

其中α、β及γ是指派给每一策略的“权重”。

当针对大数目的FU执行自动化时，可拍摄体表面上的各个位置的多个图像(包含在多个视域中)使得可产生候选FU超集。此超集接着用作图1的框100中的输入“候选FU”，且后续过程类似于参考图1所描述的过程，好像仅使用单个FOV一样。

根据本发明的另一方面，选择采集毛囊单位的次序的方法基于经设计以提前计划同一患者可需要的任何潜在将来毛发采集程序的另一策略。已确定，某些个体可在其生命的过程中需要数个毛发移植程序。在一些情形中，其可需要额外程序，因为其将继续损失毛发且可在一定数目年之后需要重复。在一些情况下，医师及患者提前计划散布于某一时间周期上的多个程序。在其中可需要从相同大体区采集额外毛发的将来程序的预期中，为了较佳的美观结果，可能想要间隔开将在第一程序期间采集的毛囊单位。以此方式，当稍后在后续程序期间采集更多毛发时，供体区将看上去仍为丰满、均匀且自然的。此策略背后的前提是将当前程序的所要良率考虑在内，同时仍保持认识到任何将来程序。

参考图8A到8C，现在描述本发明的基于多程序计划策略的方法的实例。举例来说，为解决上文所描述的问题，策略可为跳过给定候选毛囊单位池中的每隔N个毛囊单位。图8A显示例如头皮的供体区上的“跳过策略”，其中N＝1。换句话说，选择每隔一个的毛囊单位用于采集。带圈的FU表示对给定发际带中的每隔一个的FU的选择。在图8A的实例中，其为线性发际带1、2及3。如从图8A可见，所采集的FU的总数目为9。在此实例中，在完成第一程序之后，将采集选定发际带中的每隔一个的FU。如果在相同发际带中预期无显著的额外采集，那么此策略将有效。

如果将来有必要从相同带或区移除更多毛发，那么在每一所采集的FU之间跳过多个FU以便防止剩余FU之间的大间隙将为明智的。图8B显示一策略，其中医师已将相同供体区中的将来策略考虑在内且替代地选择将N＝2拨动到此策略中。因此，跳过每隔两个FU，使得选择用于采集的FU的总数目现在为7而非图8A的9。在图8A到8B的实例中，针对发际带1、2及3以线性方式且沿相同方向执行FU的空间分组，然而，本发明不限于此线性单向选择。举例来说，可从一个或一个以上各种计划模板选择毛囊单位的跳过模式。一些实例性跳过模式可包含在发际中选择每隔N个毛囊的一个或两个单向及线性模板。然而，没有什么会阻止使用多向及非线性选择的此策略的适用性，包含其它分组，例如图8C中的实例所显示的沿3个实例性方向x、y及z的小片或小簇。15。

如本文中所描述的选择用于采集的毛囊单位的系统及方法中的任一者可结合用于毛发采集及移植的类似于鲍德鲁等人的公开案中所描述的那些机器人系统的机器人系统使用。例如，鲍德鲁等人的公开案中所描述的系统可经编程及经配置以执行根据本发明的选择毛囊单位的方法。图9是用于毛发采集(且任选地用于植入)的机器人系统20的一个此种实例的示意性透视图。系统20包含机器人臂22及经安装(例如)以用于在所述机器人臂的下管26上旋转的组合件24。显示各种箭头以图解说明系统20的移动能力。此外，各种电机及其它移动装置可并入于组合件24中以使工具28的操作尖端能够沿多个方向精细移动。实例性机器人系统20进一步包含下文更详细描述的至少一个成像获取装置29。图像获取装置可安装于固定位置中或其可耦合(直接地或间接地)到机器人臂或其它可控制运动装置。显示工具28的操作尖端定位于体表面30上，在此情况下，所述体表面为患者头皮的上面具有毛发毛囊的一部分。工具28为用于从体表面30移除毛囊单位的任何数目的采集工具。

图9的处理器32包括用于处理从图像获取装置29获得的图像的图像处理器。处理器32还可指令机器人臂22及组合件24的各种移动装置(包含采集工具)且(例如)通过如图9中所示意性显示的机器人控制件34起作用。机器人控制件34可以操作方式耦合到所述机器人臂且经配置以控制所述机器人臂的运动，包含基于由所述图像获取装置获取的图像或数据的运动。或者，机器人控制件34可并入为处理器32的一部分，使得将对包含采集工具、机器人臂及所述组合件的任何其它可移动部分的所有工具的全部移动(包含基于由所述图像获取装置获取的图像或数据的那些移动)的所有处理及控制集中于一个地方。系统20可进一步包括监视器35、键盘36及鼠标38。可在监视器35上看见体表面30的放大图像。另外，所述系统可包括用于FU的采集及/或植入中或用于毛发治疗计划中的其它工具、装置及组件。

图9中所显示的图像获取装置29的一些非限制性实例包含一个或一个以上相机，例如任何市售相机。所述图像获取装置可拍摄静止图像或其可以是视频记录装置(例如，摄录像机)或任一其它图像获取装置。尽管立体或多视角成像装置在本发明中是非常有用的，但未必采用此类几何结构或配置，且本发明不受如此限制。同样地，虽然图像获取装置优选地为数字装置，但其未必是数字装置。举例来说，图像获取装置可以是模拟TV相机，其获取接着被处理成数字图像(例如，经由类似于商用现成帧捕获器的模/数装置)以供进一步在本发明的方法中使用的初始图像。图像获取装置可耦合到显示为并入于图9中的处理器32中的处理系统以控制图像操作并处理图像数据。供在本发明中使用的图像处理器可包括经编程及经配置以执行根据本发明的选择用于采集的FU的方法的任一适合装置。在一实施例的一个实例中，用于选择FU的图像处理器经配置以用于：在从图像获取装置获得的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池；基于一个或一个以上策略(例如经设计以改进毛发采集的速度、质量或功效的那些策略)自动地对所述候选毛囊单位池中的FU进行分类；及自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为基于至少一个或一个以上策略的最佳可用毛囊单位中的一者。

通过实例而非限制方式，适合的图像处理器可以是包含一个或一个以上处理器或其它类型装置的数字处理系统。举例来说，图像处理器可以是控制器或任一类型的个人计算机(“PC”)。或者，图像处理器可包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。图像处理器还可包含存储器、存储装置及此项技术中通常已知的其它组件，且因此，此处不需要对其进行详细描述。

用于选择毛囊单位的图像处理器可结合各种手动、部分自动化及全部自动化(包含机器人)毛发移植与治疗系统以及装置使用，包含但不限于用于毛发采集或毛发移植的系统。类似地，本发明的图像处理器可与毛发归类系统或与毛发治疗计划系统一起使用。

根据本发明的另一方面，自动毛囊单位选择还可在由使用某一手持式工具进行毛发采集的医生实施的程序中实施。一个此种实施方案作为实例显示于图10中。在此实施例中，医师正在使用手持式采集工具44并佩戴着具有高放大率寸镜的典型眼镜50对患者实施手动手术。例如一个或一个以上相机的图像获取装置52可附接到所述眼镜。所述相机可具有取景器，使得在附接到所述眼镜时其允许医师精确地检视所述相机正成像的内容。或者，相机52’可附接到医师正用来进行毛发采集的手持式仪器或工具。在一些额外实施例中，其可以是独立的图像获取装置。图10将图像获取装置的替代实例中的两者显示为52(所述眼镜上)及工具44上的52’。例如计算机42的图像处理器可执行本发明的选择方法且执行景物分析，包含基于规定的策略及/或筛选程序增亮毛囊单位。监视器40显示增亮的一个或多个毛囊单位以及其它有用数据/统计值，例如精确毛发计数、近似密度、毛囊单位类型等。通过显示于所述监视器上的信息的指导，医师可选择用于采集的下一毛囊单位。

如所属领域的技术人员将了解，本发明的方法可至少部分地体现于软件中且在计算机系统或其它数据处理系统中实施。因此，在一些实例性实施例中，可结合软件指令使用硬件以实施本发明。举例来说，本发明的制造物品可包括在由机器存取时致使所述机器执行例如以下各项的操作的数据的机器可存取媒体：在从图像获取装置获得的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池；基于经设计以改进毛发采集的速度、质量及功效中的一者或一者以上的一个或一个以上策略自动地对所述候选毛囊单位池中的毛囊单位进行分类；及自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为基于至少一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。

可使用机器可读媒体存储致使系统执行本发明的方法的软件及数据。上文所提及的机器可读媒体可包含能够存储并传输呈可由例如计算机的处理装置存取的形式的信息的任何适合媒体。机器可读媒体的一些实例包含但不限于磁盘存储装置、快闪存储器装置、光学存储装置、随机存取存储器等。

前文所图解说明及描述的本发明实施例能有各种修改及替代形式，且应理解，一般来说本发明以及本文所描述的具体实施例并不限于所揭示的特定形式或实施例，而是相反涵盖归属于所附权利要求书的范围内的所有修改、等效内容及替代方案。通过非限制性实例，所属领域的技术人员将了解，参考一个图或实施例描述的特定特征或特性可在适合时与在另一图或实施例中描述的特征或特性组合。类似地，本发明并不限于使用包含机器人臂的机器人系统，且可利用其它自动化及半自动化系统。此外，本发明的用于选择用于采集的毛囊单位的系统及方法可以是连同单独自动化移植系统一起使用或甚至与手动移植程序一起使用的单独系统。

Claims (22)

1.一种选择采集毛囊单位的次序的方法，其包括：

基于经设计以改进毛发采集的速度、质量及功效中的一者或一者以上的一个或一个以上策略自动地对用于采集的候选毛囊单位池进行分类；及

在自动地分类的那些毛囊单位中自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为根据一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于预定准则自动地筛选毛囊单位。

3.根据权利要求2所述的方法，其中自动地选择所述特定毛囊单位是基于多个筛选程序及策略的组合。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其进一步包括在含有毛囊单位的表面的一个或一个以上图像中识别所述用于采集的候选毛囊单位池；且其中自动地分类包括仅保持已在预定的前一时间间隔中一致地显现于所述一个或一个以上图像中的那些毛囊单位。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其进一步包括采集所述选定毛囊单位。

6.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中连续地重复所述自动地分类步骤及自动地选择步骤。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述一个或一个以上策略或所述一个或一个以上额外策略包括1)抛弃位于到包括另一毛囊单位、所述图像的视域的边缘及含有血液的位置中的一者或一者以上的项目的某一最小距离内的毛囊单位；或2)保持位于距包括另一毛囊单位、所述图像的所述视域的边缘及含有血液的位置中的一者或一者以上的项目的某一最小距离之外的毛囊单位。

8.根据权利要求7所述的方法，其中使用方差筛选程序来确定所述含有血液的位置。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中所述一个或一个以上策略或所述一个或一个以上额外策略或筛选包括1)抛弃小于预定宽度的毛囊单位，或2)保持等于或大于预定宽度的毛囊单位。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其中所述一个或一个以上策略或所述一个或一个以上额外策略或筛选包括1)抛弃不满足基于毛囊单位中的毛发的数目的预定所要准则的毛囊单位；或2)保持满足基于毛囊单位中的毛发的数目的预定所要准则的毛囊单位。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法，其中所述一个或一个以上策略或所述一个或一个以上额外策略或筛选包括抛弃拥有复杂形状的FU或保持拥有简单形状的FU。

12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的方法，其中自动地选择毛囊单位包括基于包括以下各项中的一者或一者以上的变量的加权和对毛囊单位进行评分：毛囊单位类型、毛囊单位到采集工具的距离、毛囊单位相对于采集工具的定向的定向、毛囊单位与体表面的出射角及毛囊单位的所述形状的简单性。

13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的方法，其中自动地对毛囊单位进行分类包括跳过所述候选毛囊单位池中的每隔N个毛囊单位。

14.根据权利要求13所述的方法，其包括从一个或一个以上计划模板选择的跳过模式。

15.根据权利要求14所述的方法，其中跳过模式包括选择发际中的每隔N个毛囊的一个或两个单向及线性模板。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述跳过模式包括选择一小片或一小簇毛囊单位中的每隔N个毛囊的多向模板。

17.根据权利要求1到16中任一权利要求所述的方法，其进一步包括操纵机器人毛发移植系统的机器人臂以接近于将要采集的所述选定FU放置以操作方式连接到所述机器人臂的毛发采集工具。

18.根据权利要求3所述的方法，其中筛选程序与策略的所述组合包括到所述表面上的血液的接近度、包括以下各项中的一者或一者以上的所述毛囊单位的择优：位于到毛发采集工具的最小距离内的毛囊单位及其定向匹配紧接在当前选择之前已采集的毛囊单位的定向的毛囊单位。

19.一种用于选择用于采集的毛囊单位的系统，其包括：

图像处理器，所述图像处理器经配置以用于：

在从图像获取装置获得的一个或一个以上图像中识别用于采集的候选毛囊单位池；

基于一个或一个以上策略自动地对用于采集的候选毛囊单位池进行分类；及

在自动地分类的那些毛囊单位中自动地选择接下来将要采集的特定毛囊单位，其中选定毛囊单位为根据一个或一个以上额外策略的最佳可用毛囊单位中的一者。

20.根据权利要求19所述的系统，其进一步包括图像获取装置，其中所述图像获取装置包括至少一个相机。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述图像处理器为个人计算机。

22.根据权利要求19所述的系统，其中所述系统为机器人系统且所述系统进一步包括机器人臂。

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