ES2898148A1 - SYSTEM CONFIGURED TO DETECT A CANCERINE LESION LOCATED IN A PORTION OF HUMAN TISSUE AND METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
SISTEMA CONFIGURADO PARA DETECTAR UNA LESIÓN CANCERÍGENASYSTEM CONFIGURED TO DETECT A CANCER LESION
SITUADA EN UNA PORCIÓN DE TEJIDO HUMANO Y MÉTODOLOCATED IN A PORTION OF HUMAN TISSUE AND METHOD
El objeto de la presente solicitud está relacionado con un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano. La presente solicitud también está relacionada con un método configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano.The object of the present application is related to a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue. The present application is also related to a configured method for detecting a cancerous lesion located in a portion of human tissue.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORPRIOR STATE OF THE ART
El cáncer de piel supone actualmente uno de cada tres diagnósticos de cáncer. La incidencia de los cánceres de piel “no melanoma” y “melanoma ha aumentado en las últimas décadas. Actualmente, entre 2 y 3 millones de cánceres de piel “no melanoma” y 132.000 cánceres de piel tipo “melanoma” se diagnostican en todo el mundo cada año.Skin cancer currently accounts for one in three cancer diagnoses. The incidence of "non-melanoma" and "melanoma " skin cancers has increased in recent decades. Currently, between 2 and 3 million "non-melanoma" skin cancers and 132,000 "melanoma" skin cancers are diagnosed worldwide each year.
El “melanoma", el cáncer de piel más mortífero, se forma primero en las capas superiores de la piel. Cuando hay metástasis, las células cancerosas del melanoma ingresan en los vasos sanguíneos y proliferan por todo el cuerpo. El melanoma es altamente mortífero si no se detecta en las primeras etapas. Sin embargo, se puede curar, con una tasa de supervivencia de casi el 100%, si se detecta y elimina en una etapa temprana de su desarrollo. Melanoma, the deadliest skin cancer, forms first in the upper layers of the skin. When it metastasizes, melanoma cancer cells enter blood vessels and spread throughout the body. Melanoma is highly deadly if it is not detected in its early stages, however, it can be cured, with a survival rate of almost 100%, if it is detected and eliminated early in its development.
Es conocido que, durante un examen convencional, los dermatólogos examinen visualmente la piel en busca de lesiones o lunares que se ajusten a ciertos criterios predefinidos relacionados con una posible lesión cancerígena. Si un área es sospechosa, el médico puede realizar una biopsia, enviando el tejido a un laboratorio para su diagnóstico. Aunque efectivo, este método de detección es lento, invasivo y no proporciona un diagnóstico definitivo inmediato de la lesión sospechosa. Particularmente, realizar una biopsia es un procedimiento invasivo, doloroso y posiblemente innecesario en los casos en que la lesión resulte ser benigna.It is known that, during a conventional examination, dermatologists visually examine the skin for lesions or moles that fit certain predefined criteria related to a possible cancerous lesion. If an area is suspicious, the doctor may perform a biopsy, sending the tissue to a laboratory for diagnosis. Although effective, this detection method is slow, invasive, and does not provide an immediate definitive diagnosis of the suspicious lesion. In particular, performing a biopsy is an invasive, painful and possibly unnecessary procedure in cases where the lesion turns out to be benign.
Además, esta técnica puede dar lugar a falsos positivos que pueden llevar a biopsias innecesarias y a costes extras. Adicionalmente, la detección temprana es muy difícil de llevar a cabo con esta técnica, ya que las lesiones cancerígenas de la piel en desarrollo generalmente no son visibles.In addition, this technique can lead to false positives that can lead to unnecessary biopsies and extra costs. Additionally, early detection is very difficult to performed with this technique, as developing skin cancer lesions are usually not visible.
También son conocidos procedimientos no invasivos para detectar lesiones en la piel. Estos procedimientos no invasivos tienen el beneficio de que pueden causar un dolor mínimo o nulo al paciente, evitan cicatrices, la recuperación suele ser inmediata y se pueden evitar las complicaciones posquirúrgicas. Sin embargo, para las lesiones en la piel, la precisión diagnóstica de estas técnicas no invasivas puede ser cuestionable.Non-invasive procedures for detecting skin lesions are also known. These non-invasive procedures have the benefit that they can cause minimal or no pain to the patient, avoid scarring, recovery is usually immediate, and post-surgical complications can be avoided. However, for skin lesions, the diagnostic accuracy of these noninvasive techniques may be questionable.
Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar sistemas y métodos para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano que resuelvan algunos de los problemas antes mencionados.Therefore, it is an object of the present invention to provide systems and methods for detecting a cancerous lesion located in a portion of human tissue that solve some of the aforementioned problems.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
En un primer aspecto, un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano es provisto. El sistema está caracterizado por el hecho de que el sistema comprende: un módulo de adquisición de imágenes configurado para adquirir una o más imágenes de una porción de tejido humano, donde el módulo de adquisición de imágenes comprende uno o más cámaras hiperespectrales configuradas para adquirir una imagen hiperespectral de la porción del tejido humano, un módulo de extracción de información configurado para extraer un espectro electromagnético para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, donde el espectro electromagnético incluye una pluralidad de longitudes de onda y un módulo de discriminación de lesiones cancerígenas configurado para recibir el espectro electromagnético para cada píxel extraído por el módulo de extracción de información y aplicar uno o más algoritmos de detección para evaluar la condición del tejido. El sistema comprende también un brazo robot, donde el módulo de adquisición de imágenes está acoplado al brazo robot, caracterizado por el hecho de que el brazo robot comprende: un sensor de distancia configurado para medir una distancia entre el sensor de distancia y una región de la porción del tejido humano y un módulo de control del brazo robot configurado para recibir la distancia medida por el sensor de distancia del brazo robot y reposicionar el brazo robot de manera que la distancia recibida por el módulo de control se mantenga en un rango de distancias con relación a cualquier región de la porción de tejido humano durante un desplazamiento del brazo robot. In a first aspect, a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue is provided. The system is characterized in that the system comprises: an image acquisition module configured to acquire one or more images of a portion of human tissue, where the image acquisition module comprises one or more hyperspectral cameras configured to acquire a hyperspectral image of the human tissue portion, an information extraction module configured to extract an electromagnetic spectrum for each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module, where the electromagnetic spectrum includes a plurality of wavelengths and a cancer lesion discrimination module configured to receive the electromagnetic spectrum for each pixel extracted by the information extraction module and apply one or more detection algorithms to assess the condition of the tissue. The system also comprises a robot arm, where the image acquisition module is coupled to the robot arm, characterized in that the robot arm comprises: a distance sensor configured to measure a distance between the distance sensor and a region of the portion of human tissue and a control module of the robot arm configured to receive the distance measured by the distance sensor of the robot arm and reposition the robot arm such that the distance received by the control module remains within a range of distances relative to any region of the human tissue portion during a displacement of the robot arm.
Según este primero aspecto, se provee un módulo de adquisición de imágenes que comprende cámaras hiperespectrales configuradas para adquirir una o más imágenes hiperespectrales de una porción del tejido humano. Las cámaras hiperespectrales permiten obtener información sobre un paciente que no es fácilmente identificable a simple vista. Por ejemplo, incluso si la supuesta lesión cancerígena puede ser visualmente identificable, la extensión real de la lesión o qué tipo de condición presenta la lesión puede no ser discernible en una inspección visual, por ejemplo, puede no ser fácil identificar si la lesión es benigna o cancerosa. Por el contrario, el uso de cámaras hiperespectrales es una potente herramienta que permite identificar de manera sencilla y rápida lesiones cancerígenas.According to this first aspect, an image acquisition module is provided comprising hyperspectral cameras configured to acquire one or more hyperspectral images of a portion of human tissue. Hyperspectral cameras allow information about a patient to be obtained that is not easily identifiable with the naked eye. For example, even if the suspected cancerous lesion may be visually identifiable, the actual extent of the lesion or what type of condition the lesion exhibits may not be discernible on visual inspection, for example, it may not be easy to identify whether the lesion is benign. or cancerous. On the contrary, the use of hyperspectral cameras is a powerful tool that allows easy and rapid identification of cancerous lesions.
En concreto, las cámaras hiperespectrales permiten adquirir una o más imágenes de una porción del tejido humano. El módulo de extracción de información permite extraer múltiples regiones espectrales de cada uno de los píxeles de las imágenes adquiridas por las cámaras hiperespectrales. Cada región particular de la porción del tejido humano a analizar de un paciente tiene una firma espectral única que se extiende a través de múltiples bandas del espectro electromagnético. Esta firma espectral contiene información sobre la región correspondiente del paciente.Specifically, hyperspectral cameras make it possible to acquire one or more images of a portion of human tissue. The information extraction module allows to extract multiple spectral regions from each one of the pixels of the images acquired by the hyperspectral cameras. Each particular region of a patient's portion of human tissue to be analyzed has a unique spectral signature that spans across multiple bands of the electromagnetic spectrum. This spectral signature contains information about the corresponding region of the patient.
Por ejemplo, si el paciente tiene una lesión cutánea cancerosa, esa lesión puede tener un color, densidad y / o composición diferente que la piel normal del paciente, lo que da como resultado que la lesión tenga un espectro electromagnético (que incluye una pluralidad de longitudes de onda), diferente al de la piel normal. Si bien estas diferencias pueden ser difíciles de detectar visualmente, las diferencias pueden hacerse evidentes a través del análisis del espectro electromagnético de los píxeles de las imágenes hiperespectrales extraídos mediante el módulo de extracción de información. Este análisis se lleva a cabo usando el módulo de discriminación de lesiones cancerígenas, aplicando algoritmos específicos de discriminación y detección de lesiones cancerígenas. De esta manera, una posible lesión cancerígena situada en una porción del tejido humano puede ser identificada, caracterizada y finalmente tratada más fácilmente de lo que sería posible con una inspección visual convencional y / o una biopsia.For example, if the patient has a cancerous skin lesion, that lesion may have a different color, density, and/or composition than the patient's normal skin, resulting in the lesion having an electromagnetic spectrum (including a plurality of wavelengths), different from normal skin. While these differences may be difficult to detect visually, the differences may become apparent through analysis of the electromagnetic spectrum of the hyperspectral image pixels extracted by the information extraction module. This analysis is carried out using the cancer lesion discrimination module, applying specific algorithms for the discrimination and detection of cancer lesions. In this way, a possible cancerous lesion located in a portion of human tissue can be more easily identified, characterized and ultimately treated than would be possible with conventional visual inspection and/or biopsy.
Adicionalmente, el módulo de adquisición de imágenes (y, por tanto, las cámaras hiperespectrales comprendidas en este módulo), pueden estar situadas en un brazo robot. De esta manera, se puede mejorar y facilitar el posicionamiento de las cámaras hiperespectrales con relación al paciente. En concreto, se puede facilitar la inspección de distintas partes de una lesión cancerígena, situada en una porción de tejido humano del paciente, sin necesidad de mover al paciente.Additionally, the image acquisition module (and, therefore, the hyperspectral cameras included in this module) can be located on a robot arm. In this way, the positioning of the hyperspectral cameras relative to the patient can be improved and facilitated. Specifically, inspection can be facilitated of different parts of a cancerous lesion, located in a portion of the patient's human tissue, without the need to move the patient.
Además, el robot está provisto con un sensor de distancia configurado para medir una distancia entre el sensor de distancia y una región de la porción del tejido humano del paciente y un módulo de control del brazo robot configurado para recibir la distancia medida por el sensor de distancia del brazo robot y reposicionar el brazo robot de manera que la distancia recibida por el módulo de control se mantenga en un rango de distancias con relación a cualquier región de la porción de tejido humano, durante un desplazamiento del brazo robot a lo largo de la porción de tejido humano. De esta manera, las cámaras hiperespectrales se pueden mantener a una distancia dentro de un rango de distancias con relación a una región de la porción del ser humano que debe ser analizado (durante, por ejemplo, el desplazamiento de la cámara, entre dos regiones de la porción del tejido humano, usando el brazo robot) y, por lo tanto, las cámaras hiperespectrales se pueden mantener correctamente enfocadas durante el desplazamiento de las cámaras (usando el robot) a lo largo de la porción de tejido a analizar.Furthermore, the robot is provided with a distance sensor configured to measure a distance between the distance sensor and a region of the patient's human tissue portion and a control module of the robot arm configured to receive the distance measured by the distance sensor. distance of the robot arm and reposition the robot arm so that the distance received by the control module is maintained in a range of distances in relation to any region of the portion of human tissue, during a displacement of the robot arm along the piece of human tissue. In this way, the hyperspectral cameras can be kept at a distance within a range of distances relative to a region of the portion of the human being to be analyzed (during, for example, the movement of the camera, between two regions of the portion of human tissue, using the robot arm) and, therefore, the hyperspectral cameras can be kept correctly focused during the movement of the cameras (using the robot) along the portion of tissue to be analyzed.
En ejemplos, la distancia recibida por el brazo robot se mantiene en un rango de distancias entre 14 centímetros y 16 centímetros con relación a cualquier región de la porción de tejido humano durante un desplazamiento del brazo robot, específicamente 15 centímetros.In examples, the distance received by the robot arm is maintained in a range of distances between 14 centimeters and 16 centimeters in relation to any region of the portion of human tissue during a movement of the robot arm, specifically 15 centimeters.
De acuerdo con un ejemplo del sistema, el brazo robot es un robot industrial, donde el robot industrial comprende tres o más ejes con al menos dos grados de libertad (por cada articulación que forma parte del brazo robot).According to an example of the system, the robot arm is an industrial robot, where the industrial robot comprises three or more axes with at least two degrees of freedom (for each joint that forms part of the robot arm).
En un ejemplo del sistema, el sistema comprende además una o más fuentes de luz acopladas al brazo robot y configuradas para iluminar la porción del tejido humano para las cámaras hiperespectrales, donde las fuentes de luz están configuradas para emitir radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 380 nm y 2500 nm, opcionalmente las fuentes de luz están configuradas para emitir radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 380 nm y 1000 nm o en un rango de longitudes de onda entre 900 y 1700 nanómetros.In one example of the system, the system further comprises one or more light sources coupled to the robot arm and configured to illuminate the portion of human tissue for the hyperspectral cameras, where the light sources are configured to emit electromagnetic radiation over a range of wavelengths. of wavelength between 380 nm and 2500 nm, optionally the light sources are configured to emit electromagnetic radiation in a range of wavelengths between 380 nm and 1000 nm or in a range of wavelengths between 900 and 1700 nanometers.
En otro ejemplo, el brazo robot comprende una herramienta (o garra) configurada para sostener las cámaras hiperespectrales y las fuentes de luz. In another example, the robot arm comprises a tool (or claw) configured to hold the hyperspectral cameras and light sources.
En ejemplos, la herramienta comprende un alojamiento montado en un extremo del brazo robot, donde el alojamiento comprende una superficie interior, dos paredes laterales y un espacio formado en el interior del alojamiento, donde las cámaras hiperespectrales, en uso, están situados en el espacio formado en el interior del alojamiento unidos a la superficie interior.In examples, the tool comprises a housing mounted at one end of the robot arm, where the housing comprises an inner surface, two side walls, and a space formed inside the housing, where hyperspectral cameras, in use, are located in space. formed inside the housing attached to the inner surface.
En un ejemplo adicional, el alojamiento comprende además un soporte con sección transversal en forma de U y configurado para sostener el sensor de distancia, donde el soporte para sostener el sensor de distancia está situado en el espacio formado en el interior del alojamiento y unido a la superficie interior.In a further example, the housing further comprises a bracket with a U-shaped cross-section and configured to support the distance sensor, where the bracket for supporting the distance sensor is located in the space formed inside the housing and attached to the inner surface.
En ejemplos, las paredes laterales del alojamiento están configuradas para sostener las luces, donde las paredes laterales están configuradas para pivotar con relación a la superficie interior del alojamiento, donde, en uso, las paredes laterales están situadas entre 40 y 50 grados con relación al plano definido por la superficie interior del alojamiento, opcionalmente están situadas a 45 grados.In examples, the sidewalls of the housing are configured to support the lights, where the sidewalls are configured to pivot relative to the interior surface of the housing, where, in use, the sidewalls are positioned between 40 and 50 degrees relative to the plane defined by the interior surface of the housing, optionally they are located at 45 degrees.
En otros ejemplos, las cámaras hiperespectrales del módulo de adquisición de imágenes están configuradas para operar en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético entre 400 nm y 2500 nm, opcionalmente el módulo de adquisición de imágenes comprende dos cámaras hiperespectrales, donde la primera cámara hiperespectral está configurada para operar en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético entre 400 nm y 1000 nm y la segunda cámara hiperespectral está configurada para operar en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético entre 1000 nm y 1700 nm.In other examples, the hyperspectral cameras of the image acquisition module are configured to operate in a range of wavelengths of the electromagnetic spectrum between 400 nm and 2500 nm, optionally the image acquisition module comprises two hyperspectral cameras, where the first camera hyperspectral is configured to operate in a range of wavelengths of the electromagnetic spectrum between 400 nm and 1000 nm and the second hyperspectral camera is configured to operate in a range of wavelengths of the electromagnetic spectrum between 1000 nm and 1700 nm.
En ejemplos, el sistema comprende además un módulo de corrección del espectro electromagnético configurado para corregir el espectro electromagnético extraído para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes.In examples, the system further comprises an electromagnetic spectrum correction module configured to correct the extracted electromagnetic spectrum for each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module.
En otros ejemplos, el módulo de corrección del espectro electromagnético está adaptado para:In other examples, the electromagnetic spectrum correction module is adapted to:
recibir una primera imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes cuando las cámaras hiperespectrales no reciben luz, receive a first image acquired by the image acquisition module when the hyperspectral cameras do not receive light,
obtener una medida (Rn) relacionada con el espectro electromagnético para un píxel comprendido en la primera imagen, donde la medida Rn comprende una pluralidad de longitudes de onda,obtain a measurement (Rn) related to the electromagnetic spectrum for a pixel comprised in the first image, where the measurement Rn comprises a plurality of wavelengths,
recibir una segunda imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes de un material de referencia iluminado con radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 400 nm y 2500 nm,receive a second image acquired by the image acquisition module of a reference material illuminated with electromagnetic radiation in a range of wavelengths between 400 nm and 2500 nm,
obtener una medida (Rb) relacionada con el espectro electromagnético para un píxel comprendido en la segunda imagen, donde la medida Rb comprende una pluralidad de longitudes de onda,obtain a measure (Rb) related to the electromagnetic spectrum for a pixel comprised in the second image, where the measure Rb comprises a plurality of wavelengths,
obtener, para cada medida del espectro electromagnético (M) de cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, una medida del espectro electromagnético corregido (Rc) siguiendo la siguiente ecuación:obtain, for each measurement of the electromagnetic spectrum (M) of each pixel included in each image acquired by the image acquisition module, a measurement of the corrected electromagnetic spectrum (Rc) following the following equation:
RR cc = M-R= M-R nn /R /R bb -R-R nn
En ejemplos, el sistema comprende además un módulo de pre-procesado del espectro electromagnético configurado para pre-procesar el espectro electromagnético extraído para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, donde el módulo de pre-procesado está configurado para seleccionar uno de los siguientes algoritmos para pre-procesar el espectro electromagnético: centrado y escalado por varianza unidad, centrado en media, suavizado de Savitzky-Golay, primera derivada de Savitzky-Golay, segunda derivada de Savitzky-Golay, Escala de varianza normal estándar (Standard Normal Variate scaling) (SNV), Dispersión multiplicativa / corrección de señal (Multiplicative scatter/signal correction) (MSC).In examples, the system further comprises an electromagnetic spectrum pre-processing module configured to pre-process the extracted electromagnetic spectrum for each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module, where the pre-processing module is configured to select one of the following algorithms for pre-processing the electromagnetic spectrum: centering and scaling by unit variance, centering on mean, Savitzky-Golay smoothing, Savitzky-Golay first derivative, Savitzky-Golay second derivative, Normal variance scaling Standard Normal Variate scaling (SNV), Multiplicative scatter/signal correction (MSC).
En algunos ejemplos, el módulo de discriminación de lesiones cancerígenas está configurado para seleccionar uno o más de los siguientes algoritmos de detección de lesiones cancerígenas: árboles de decisión, máquinas de soporte de vectores (support vector machines) (SVM), redes neuronales (NN), redes neuronales convolucionales (CNN), Bosques aleatorios (Random Forest) o proyección de estructuras latentes con análisis discriminante (PLSDA).In some examples, the cancer lesion discrimination module is configured to select one or more of the following cancer lesion detection algorithms: decision trees, support vector machines (SVM), neural networks (NN ), convolutional neural networks (CNN), random forests (Random Forest) or projection of latent structures with discriminant analysis (PLSDA).
En un segundo aspecto, se provee un método para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano utilizando un sistema según el primer aspecto. El método caracterizado por el hecho de que comprende: situar el sensor de distancia del brazo robot a una distancia predeterminada dentro de un rango de distancias con relación a una región de una porción del tejido humano, desplazar el brazo robot de manera que la distancia del sensor de distancia del brazo robot con relación a cualquier región de la porción del tejido humano se mantenga dentro del rango de distancias, recibir una o más imágenes hiperspectrales de la porción de tejido humano, extraer el espectro electromagnético para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, donde el espectro electromagnético incluye una pluralidad de longitudes de onda. El método comprende además para cada espectro electromagnético extraído, aplicar uno o más algoritmos de detección para evaluar una condición relacionada con la presencia de una lesión cancerígena del tejido de manera que se detecte una lesión cancerígena.In a second aspect, a method is provided for detecting a cancerous lesion located in a portion of human tissue using a system according to the first aspect. The method characterized by the fact that it comprises: placing the distance sensor of the robot arm to a predetermined distance within a range of distances relative to a region of a portion of human tissue, moving the robot arm such that the distance of the distance sensor of the robot arm relative to any region of the portion of the human tissue human tissue remains within the range of distances, receive one or more hyperspectral images of the portion of human tissue, extract the electromagnetic spectrum for each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module, where the electromagnetic spectrum includes a plurality of wavelengths. The method further comprises for each extracted electromagnetic spectrum, applying one or more detection algorithms to evaluate a condition related to the presence of a cancerous tissue lesion so that a cancerous lesion is detected.
De acuerdo con este segundo aspecto, el brazo robot (y, por tanto, el módulo de adquisición de imágenes, con las cámaras hiperespectrales, unido al brazo robot), se sitúa a una distancia predeterminada dentro de un rango de distancias con relación a una región de la porción de tejido humano. Durante el desplazamiento del brazo robot, la distancia con relación a cualquier región de la porción del tejido humano a analizar se mantiene dentro del rango de distancias. De esta manera, las cámaras hiperespectrales no se desenfocan y se puede capturar imágenes nítidas de la región de la piel del ser humano a analizar.According to this second aspect, the robot arm (and, therefore, the image acquisition module, with the hyperspectral cameras, attached to the robot arm), is located at a predetermined distance within a range of distances in relation to a region of the human tissue portion. During the movement of the robot arm, the distance in relation to any region of the human tissue portion to be analyzed is kept within the range of distances. In this way, the hyperspectral cameras do not go out of focus and clear images of the skin region of the human being to be analyzed can be captured.
En ejemplos, el método comprende seleccionar una o más longitudes de onda para cada espectro electromagnético extraído dependiendo del tipo de lesión cancerígena a evaluar.In examples, the method comprises selecting one or more wavelengths for each extracted electromagnetic spectrum depending on the type of cancerous lesion to be evaluated.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A continuación, se describirán realizaciones particulares de la presente invención a título de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:Below, particular embodiments of the present invention will be described by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano;Figure 1 shows a block diagram of a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue;
La figura 2a muestra un ejemplo de un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano; Figure 2a shows an example of a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue;
La figura 2b muestra un ejemplo de un brazo robot y una herramienta situada en un extremo del brazo robot, donde ambos elementos forman parte de sistema de la figura 2a;Figure 2b shows an example of a robot arm and a tool located at one end of the robot arm, where both elements form part of the system of Figure 2a;
La figura 2c muestra un ejemplo de un detalle de la herramienta para sostener elementos de iluminación, cámaras hiperespectrales y un sensor de distancia, donde la herramienta forma parte del sistema de la figura 2a;Figure 2c shows an example of a detail of the tool to support lighting elements, hyperspectral cameras and a distance sensor, where the tool forms part of the system of Figure 2a;
La figura 3 muestra un ejemplo de un diagrama de flujo de un método para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano.Figure 3 shows an example of a flow chart of a method for detecting a cancerous lesion located in a piece of human tissue.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE MODOS DE REALIZACIÓNDETAILED EXPOSITION OF METHODS OF REALIZATION
A lo largo de la presente descripción y reivindicaciones, el término “región de la porción de tejido humano’’ hace referencia a una superficie de la porción de tejido humano p.ej. un punto con relación al cual el sensor de distancia mide la distancia entre el sensor de distancia del brazo robot y la porción de tejido humano. La superficie de esta “región de la porción del tejido humano” puede variar p.ej. entre 1 mm2 y 10 cm2.Throughout this description and claims, the term "region of the human tissue patch" refers to a surface of the human tissue patch eg a point relative to which the distance sensor measures the distance. between the distance sensor of the robot arm and the portion of human tissue. The surface of this "human tissue portion region" may vary eg between 1 mm2 and 10 cm2.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano. El sistema 110 comprende un módulo de adquisición de imágenes 115, un módulo de extracción de información 125, un módulo de corrección del espectro electromagnético 126, un módulo de pre procesado del espectro electromagnético 127 y un módulo de discriminación de lesiones cancerígenas 130.Figure 1 is a block diagram of a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue. System 110 comprises an image acquisition module 115, an information extraction module 125, an electromagnetic spectrum correction module 126, an electromagnetic spectrum pre-processing module 127 and a cancer lesion discrimination module 130.
El módulo de adquisición de imágenes 115 comprende una o más cámaras hiperespectrales 105 configuradas para adquirir una imagen hiperespectral de una porción del tejido humano. Las cámaras hiperespectrales pueden ser p.ej. de óptica fija. Las cámaras hiperespectrales 105 pueden estar p.ej. conectadas al módulo de adquisición de imágenes 115. Las cámaras hiperespectrales 105 pueden tomar y almacenar una o más imágenes hiperespectrales de una porción del tejido del ser humano que subsecuentemente serán procesadas por el sistema 110. En ejemplos, las cámaras hiperespectrales 105 pueden formar parte del módulo de adquisición de imágenes 115 o pueden estar conectadas externamente al módulo de adquisición de imágenes 115. La conexión externa puede ser cableada o inalámbrica.Image acquisition module 115 comprises one or more hyperspectral cameras 105 configured to acquire a hyperspectral image of a portion of human tissue. Hyperspectral cameras can be eg fixed optics. Hyperspectral cameras 105 may be eg connected to image acquisition module 115. Hyperspectral cameras 105 may take and store one or more hyperspectral images of a portion of human tissue that will subsequently be processed by system 110. In For examples, hyperspectral cameras 105 may be part of image acquisition module 115 or may be connected externally to image acquisition module 115. The external connection may be wired or wireless.
Para lograr un cierto nivel de reproducibilidad y con el objetivo de obtener imágenes hiperespectrales adecuadas, las cámaras hiperespectrales 105 y / o el módulo de adquisición de imágenes 115 pueden parametrizarse de acuerdo con los requisitos de una aplicación específica p.ej. un tipo específico de lesión cancerígena en la piel. Adicionalmente, cada una de las imágenes hiperespectrales adquiridas por la cámara puede contener todo tipo de metadatos que pueden ser útiles para el correcto análisis de la imagen. Por ejemplo, características del paciente, información clínica del paciente, hora y fecha de adquisición de la imagen, edad del paciente, peso, etc.... Esta información puede ser usada p.ej. por los algoritmos de predicción en la fase de discriminación de lesiones cancerígenas.In order to achieve a certain level of reproducibility and in order to obtain adequate hyperspectral images, the hyperspectral cameras 105 and/or the imaging module Image acquisition 115 can be parameterized according to the requirements of a specific application eg a specific type of skin cancer lesion. Additionally, each of the hyperspectral images acquired by the camera can contain all kinds of metadata that can be useful for the correct analysis of the image. For example, patient characteristics, clinical information of the patient, time and date of image acquisition, patient age, weight, etc... This information can be used e.g. by the prediction algorithms in the phase of discrimination of cancerous lesions.
En ejemplos, el sistema 110 puede estar provisto con p.ej. dos cámaras hiperespectrales 105 p.ej. una cámara FX10 y una cámara FX17 ambas de la empresa Specim. Las cámaras hiperespectrales pueden estar configuradas para operar entre 400 nm y 2500 nm. En ejemplos, una primera cámara hiperespectral puede estar configurada para operar en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético entre 400 nm y 1000 nm (448 bandas espectrales). La segunda cámara hiperespectral puede estar configurada para operar en un rango de longitudes de onda del espectro electromagnético entre 1000 nm y 1700 nm (224 longitudes de onda). De esta manera, la porción de tejido humano a analizar puede caracterizarse en un rango espectral amplio con el objetivo de obtener la mayor información posible sobre la lesión.In examples, the system 110 may be provided with eg two hyperspectral cameras 105 eg a camera FX10 and a camera FX17 both from the company Specim. Hyperspectral cameras can be configured to operate between 400nm and 2500nm. In examples, a first hyperspectral camera may be configured to operate in a range of wavelengths of the electromagnetic spectrum between 400nm and 1000nm (448 spectral bands). The second hyperspectral camera can be configured to operate in a range of wavelengths of the electromagnetic spectrum between 1000nm and 1700nm (224 wavelengths). In this way, the portion of human tissue to be analyzed can be characterized in a wide spectral range in order to obtain as much information as possible about the lesion.
El módulo de adquisición de imágenes 115 puede comprender también un subsistema de iluminación 106. El subsistema de iluminación 106 puede incluir fuentes de luz halógenas p.ej. cuatro lámparas de 35 Watios y 12 voltios. Las lámparas pueden estar controladas por un regulador de tensión que facilite su encendido y apagado, así como, la regulación de la intensidad de la luz. En ejemplos, la intensidad de luz puede ser regulada dependiendo del tipo de lesión en la piel.The image acquisition module 115 may also comprise an illumination subsystem 106. The illumination subsystem 106 may include halogen light sources, eg, four 35 Watt, 12 volt lamps. The lamps can be controlled by a voltage regulator that facilitates their switching on and off, as well as the regulation of light intensity. In examples, the light intensity can be regulated depending on the type of skin lesion.
Las luces halógenas producen una luz intensa de banda ancha que puede considerarse una réplica cercana del espectro electromagnético relacionado con la luz diurna. Otras fuentes de luz adecuadas pueden ser p.ej. una lámpara de xenón y / o un diodo o conjunto de diodos emisores de luz. Otros tipos de fuentes de luz también podrían ser adecuados. De cualquier manera, el subsistema de iluminación 106 está configurado para emitir radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 380 nm y 2500 nm. En ejemplos, las fuentes de luz halógenas pueden estar configuradas para emitir radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 380 nm y 750 nm (luz visible) o en un rango de longitudes de onda entre 0.7 micrómetros y 2500 nm (luz infrarroja).Halogen lights produce intense broadband light that can be considered a close replica of the electromagnetic spectrum associated with daylight. Other suitable light sources can be eg a xenon lamp and/or a light emitting diode or array of diodes. Other types of light sources may also be suitable. Either way, the lighting subsystem 106 is configured to emit electromagnetic radiation in a wavelength range between 380nm and 2500nm. In examples, halogen light sources may be configured to emit electromagnetic radiation in a range of wavelengths between 380nm and 750nm. nm (visible light) or in a range of wavelengths between 0.7 micrometers and 2500 nm (infrared light).
Siguiendo con el ejemplo, el subsistema de iluminación 106 está configurado para irradiar la porción del tejido humano a analizar con una luz lo suficientemente intensa para permitir que las cámaras hiperespectrales 105 obtengan un espectro electromagnético de calidad de la porción de tejido humano a analizar, es decir, un espectro electromagnético con una relación señal / ruido adecuada para poder obtener información médica sobre la porción de tejido humano. Sin embargo, en algunos ejemplos, la luz ambiental, por ejemplo, la luz fluorescente, halógena o incandescente en la habitación, o incluso la luz solar, pueden ser una fuente de luz adecuada. De esta manera, el subsistema de iluminación 106 podría no estar activado o el sistema podría incluso no incluir el sistema de iluminación 106.Continuing with the example, the lighting subsystem 106 is configured to irradiate the portion of human tissue to be analyzed with light that is intense enough to allow the hyperspectral cameras 105 to obtain a quality electromagnetic spectrum of the portion of human tissue to be analyzed, that is, that is, an electromagnetic spectrum with an adequate signal/noise ratio to be able to obtain medical information about the portion of human tissue. However, in some instances, ambient light, for example fluorescent, halogen, or incandescent lighting in the room, or even sunlight, may be a suitable light source. In this way, the lighting subsystem 106 might not be activated or the system might not even include the lighting system 106.
La luz del subsistema de iluminación 106 está configurada para actuar con una pluralidad de áreas o regiones dentro de la porción del tejido del ser humano a analizar. La interacción entre la luz y cada área depende de la estructura fisiológica y las características de esa área. La interacción entre la luz y cada área irradiada del paciente imparte una firma espectral sobre la luz obtenida de esa área. Esta firma espectral se puede utilizar para obtener información médica sobre esa área. Específicamente, las diferentes áreas interactúan de manera diferente con la luz dependiendo de la presencia de, por ejemplo, una afección médica en la región. Por ejemplo, la grasa, la piel, la sangre y el tejido interactúan con varias longitudes de onda de luz de manera diferente entre sí. De manera similar, un tipo dado de lesión cancerosa interactúa con varias longitudes de onda del espectro electromagnético de manera diferente de la piel normal, de las lesiones no cancerosas y de otros tipos de lesiones cancerosas. Por lo tanto, la luz obtenida de cada área irradiada del sujeto tiene una firma espectral basada en las características de la región, cuya firma espectral contiene información médica sobre esa región.The light from illumination subsystem 106 is configured to interact with a plurality of areas or regions within the portion of human tissue to be analyzed. The interaction between light and each area depends on the physiological structure and characteristics of that area. The interaction between the light and each irradiated area of the patient imparts a spectral signature on the light obtained from that area. This spectral signature can be used to obtain medical information about that area. Specifically, different areas interact differently with light depending on the presence of, say, a medical condition in the region. For example, fat, skin, blood, and tissue all interact with various wavelengths of light differently from each other. Similarly, a given type of cancerous lesion interacts with various wavelengths of the electromagnetic spectrum differently from normal skin, noncancerous lesions, and other types of cancerous lesions. Therefore, the light obtained from each irradiated area of the subject has a spectral signature based on the characteristics of the region, which spectral signature contains medical information about that region.
El módulo de extracción de información 125 permite la extracción de información para cada píxel para cada una las imágenes hiperespectrales previamente capturadas con el módulo de adquisición de imágenes. Esta información puede contener un espectro electromagnético (para cada píxel de la imagen provista por las cámaras hiperespectrales), donde el espectro electromagnético comprende una pluralidad de longitudes de onda. The information extraction module 125 allows the extraction of information for each pixel for each of the hyperspectral images previously captured with the image acquisition module. This information may contain an electromagnetic spectrum (for each pixel of the image provided by the hyperspectral cameras), where the electromagnetic spectrum comprises a plurality of wavelengths.
En algunos ejemplos, el sistema puede comprender un módulo de corrección del espectro electromagnético 126. El módulo de corrección del espectro electromagnético 126 está configurado para corregir el espectro electromagnético extraído para cada píxel por parte del módulo de extracción de información 125. En concreto, cada uno de los espectros electromagnéticos puede corregirse con relación a dos referencias. La primera referencia es la referencia de oscuridad (Rn), es decir, el espectro que genera una o más cámaras hiperespectrales 105 cuando no entra ninguna señal en las mismas i.e. una señal que hace referencia al ruido electrónico interno de las cámaras. Particularmente, el módulo 126 está configurado para recibir una primera imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes 115 cuando las cámaras hiperespectrales no reciben luz y obtener una medida (Rn) relacionada con el espectro electromagnético para un píxel comprendido en la primera imagen, donde la medida Rn comprende una pluralidad de longitudes de onda,In some examples, the system may comprise an electromagnetic spectrum correction module 126. The electromagnetic spectrum correction module 126 is configured to correct the electromagnetic spectrum extracted for each pixel by the information extraction module 125. Specifically, each one of the electromagnetic spectra may be corrected relative to two references. The first reference is the darkness reference (Rn), that is, the spectrum generated by one or more hyperspectral cameras 105 when no signal enters them i.e. a signal that refers to the internal electronic noise of the cameras. In particular, the module 126 is configured to receive a first image acquired by the image acquisition module 115 when the hyperspectral cameras do not receive light and obtain a measurement (Rn) related to the electromagnetic spectrum for a pixel included in the first image, where the measurement Rn comprises a plurality of wavelengths,
La segunda referencia es la referencia blanca (Rb). Esta referencia está relacionada con un material de referencia que tiene una respuesta homogénea a la radiación electromagnética y que, además, es lo más estable posible, con relación a dicha respuesta, tanto espacial como temporalmente. Esto permitirá compensar diferencias de homogeneidad de la luz, tanto espaciales (que la luz no sea exactamente igual a lo largo de la línea de medida) como temporales (las variaciones de luz con el tiempo por variaciones de la alimentación o desgaste de las lámparas, por ejemplo).The second reference is the white reference (Rb). This reference is related to a reference material that has a homogeneous response to electromagnetic radiation and that, moreover, is as stable as possible, in relation to said response, both spatially and temporally. This will make it possible to compensate for differences in light homogeneity, both spatial (that the light is not exactly the same along the measurement line) and temporal (light variations over time due to power supply variations or lamp wear, for example).
Particularmente, el módulo de corrección del espectro electromagnético 126 está adaptado para: recibir una segunda imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes del material de referencia comentado previamente, donde el material se ilumina con radiación electromagnética en un rango de longitudes de onda entre 400 nm y 2500 nm, y obtener una medida (Rb) relacionada con el espectro electromagnético para un píxel comprendido en la segunda imagen, donde la medida Rb comprende una pluralidad de longitudes de onda,In particular, the electromagnetic spectrum correction module 126 is adapted to: receive a second image acquired by the aforementioned reference material image acquisition module, where the material is illuminated with electromagnetic radiation in a range of wavelengths between 400 nm and 2500 nm, and obtain a measurement (Rb) related to the electromagnetic spectrum for a pixel comprised in the second image, where the measurement Rb comprises a plurality of wavelengths,
Empleando estas referencias (Rn, Rb), el módulo de corrección del espectro electromagnético 126 está adaptado para obtener, para cada medida del espectro electromagnético (M) de cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, una medida del espectro electromagnético corregido (Rc) siguiendo la siguiente ecuación:Using these references (Rn, Rb), the electromagnetic spectrum correction module 126 is adapted to obtain, for each measurement of the electromagnetic spectrum (M) of each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module, a measurement of the corrected electromagnetic spectrum (Rc) following the following equation:
RR cc = M-R= M-R nn /R /R bb -R-R n n
En ejemplos, el sistema puede comprender también un módulo de pre-procesado del espectro electromagnético 127. El módulo de pre-procesado del espectro electromagnético 127 está configurado para pre-procesar el espectro electromagnético extraído para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes 115. Este pre-procesado incluye los pretratamientos más adecuados para maximizar la relación señal a ruido de cada espectro electromagnético extraído para cada porción de tejido humano seleccionada para ser analizada.In examples, the system may also comprise an electromagnetic spectrum pre-processing module 127. The electromagnetic spectrum pre-processing module 127 is configured to pre-process the extracted electromagnetic spectrum for each pixel comprised in each image acquired by the module. image acquisition 115. This pre-processing includes the most appropriate pre-treatments to maximize the signal-to-noise ratio of each extracted electromagnetic spectrum for each portion of human tissue selected to be analyzed.
En concreto, los pretratamientos son algoritmos de procesado de señal que se aplican a cada uno de espectros electromagnéticos extraídos mediante el módulo de extracción de información 125, con el objetivo de corregir algunos de los problemas que puedan surgir durante su adquisición p.ej. ruido, derivas de los instrumentos, efectos multiplicativos, etc. Los algoritmos utilizados pueden estar relacionados p.ej. con pretratamientos del espectro electromagnéticos utilizados en quimiometría.Specifically, the pretreatments are signal processing algorithms that are applied to each of the electromagnetic spectra extracted by the information extraction module 125, with the aim of correcting some of the problems that may arise during their acquisition, for example, noise. , drifts of the instruments, multiplicative effects, etc. The algorithms used may be related eg to electromagnetic spectrum pretreatments used in chemometrics.
Ejemplos de algoritmos para pre-procesar el espectro electromagnético pueden ser, por ejemplo: Centrado y escalado por varianza unidad, Centrado en media, Suavizado de Savitzky-Golay, Primera derivada de Savitzky-Golay, Segunda derivada de Savitzky-Golay, Standard Normal Variate scaling (SNV) o Multiplicative scatter/signal correction (MSC). En algunos ejemplos, se pueden combinar dos o más de estos algoritmos para pre-procesar el espectro electromagnético.Examples of algorithms to pre-process the electromagnetic spectrum can be, for example: Centered and scaled by unit variance, Centered in mean, Savitzky-Golay smoothing, First derivative of Savitzky-Golay, Second derivative of Savitzky-Golay, Standard Normal Variate scaling (SNV) or Multiplicative scatter/signal correction (MSC). In some examples, two or more of these algorithms can be combined to pre-process the electromagnetic spectrum.
Finalmente, el espectro electromagnético para cada píxel extraído por el módulo de extracción de información 125 (que puede previamente haber sido corregido y / o pre procesado por los modelos 126 y 127) puede servir como entrada para el módulo de discriminación de lesiones cancerígenas 130. Se pueden usar una gran variedad algoritmos para evaluar la condición del tejido. También puede ser posible utilizar dos o más algoritmos de discriminación de lesiones en paralelo o uno después del otro. Ejemplos de algoritmos pueden ser:Finally, the electromagnetic spectrum for each pixel extracted by the information extraction module 125 (which may have previously been corrected and/or pre-processed by models 126 and 127) can serve as input for the cancer lesion discrimination module 130. A wide variety of algorithms can be used to assess tissue condition. It may also be possible to use two or more lesion discrimination algorithms in parallel or one after the other. Examples of algorithms can be:
- Árboles de decisión: Un tipo de regla(s) de decisión que se puede construir utilizando datos espectrales es un árbol de decisión. Los árboles de decisión se usan para clasificar lesiones usando conjuntos de datos espectrales. El objetivo de un árbol de decisión es inducir un clasificador (un árbol) a partir de datos de ejemplo del mundo real. Este árbol se puede usar para clasificar ejemplos que no se han utilizado para derivar el árbol de decisión. Este árbol de decisión se puede derivar de p.ej. datos de entrenamiento. Los datos de entrenamiento ejemplares contienen datos espectrales para una pluralidad de lesiones (las lesiones de entrenamiento), cada uno de las cuales tiene una condición médica particular.- Decision trees: One type of decision rule(s) that can be constructed using spectral data is a decision tree. Decision trees are used to classify lesions using spectral data sets. The goal of a decision tree is to induce a classifier (a tree) from real-world sample data. This tree can be used to classify examples that have not been used to derive the decision tree. This decision tree can be derived from eg training data. The training data Exemplars contain spectral data for a plurality of injuries (the training injuries), each of which has a particular medical condition.
- Máquinas de soporte de Vectores (Support vector machines) (SVM): La técnica de Máquinas de soporte de Vectores (SVM) se usa para clasificar lesiones usando valores predeterminados de “observables”. Los “observables” pueden incluir, entre otros, valores de píxeles específicos, patrones de valores de grupos específicos de píxeles, valores de longitudes de onda medidas específicas o cualquier otra forma de datos observables que esté directamente presente en los datos espectrales y / o que puede derivarse de los datos espectrales.- Support Vector Machines (SVM): The Support Vector Machine (SVM) technique is used to classify lesions using predetermined values of “observables”. “Observables” may include, but are not limited to, specific pixel values, patterns of values of specific groups of pixels, values of specific measured wavelengths, or any other form of observable data that is directly present in the spectral data and/or that can be derived from the spectral data.
- Redes Neuronales (NN): Un enfoque básico para el uso de redes neuronales consiste en comenzar con una red no entrenada, proveer un patrón de entrenamiento a la capa de entrada, pasar señales a través de la red y determinar la salida en la capa de salida. Estas salidas se comparan con los valores predeterminados; cualquier diferencia corresponde a un error. Esta función de error o criterio es una función escalar de los pesos y se minimiza cuando las salidas de la red coinciden con las salidas deseadas. Por lo tanto, los pesos se ajustan para reducir esta medida de error. En algunos ejemplos, las redes neuronales utilizadas pueden ser Redes Neuronales Convolucionales (CNN).- Neural Networks (NN): A basic approach to using neural networks is to start with an untrained network, provide a training pattern to the input layer, pass signals through the network, and determine the output at the input layer. exit. These outputs are compared to default values; any difference corresponds to an error. This error or criterion function is a scalar function of the weights and is minimized when the network outputs match the desired outputs. Therefore, the weights are adjusted to reduce this measure of error. In some examples, the neural networks used may be Convolutional Neural Networks (CNN).
Algunos otros algoritmos que se pueden utilizar para discernir afecciones en la piel pueden ser: algoritmos tipo “bosques aleatorios” (“random forest”) o algoritmos relacionados con proyección de estructuras latentes con análisis discriminante (PLSDA). Estos algoritmos clasifican espectros electromagnéticos de manera que se distingan porciones de la piel de un paciente como normales o como porciones de la piel de un paciente conteniendo una condición médica particularSome other algorithms that can be used to discern skin conditions can be: “ random forest” type algorithms or algorithms related to projection of latent structures with discriminant analysis (PLSDA). These algorithms classify electromagnetic spectra in such a way as to distinguish portions of a patient's skin as normal or as portions of a patient's skin containing a particular medical condition.
Con relación a la técnica de “estructuras latentes con análisis discriminante (PLSDA)”, esta técnica busca la mejor combinación de longitudes de onda para establecer clases donde clasificar los espectros electromagnéticos extraídos de la porción de la piel a analizar, con el menor error posible en la clasificación. Esta técnica está configurada también para generar unos coeficientes que, aplicados sobre los espectros electromagnéticos extraídos para cada pixel de cada una de las imágenes adquiridas por las cámaras hiperespectrales (tal como se ha explicado previamente), permite clasificar cada uno de ellos en cada de las clases previamente establecidas. Para cada espectro electromagnético (con una pluralidad de longitudes de onda), la pertenencia a una u otra clase vendrá dada por los valores de sus indicadores de calidad y su proximidad a los valores del centroide establecidos para cada clase.In relation to the technique of "latent structures with discriminant analysis ( PLSDA)", this technique seeks the best combination of wavelengths to establish classes where to classify the electromagnetic spectra extracted from the portion of the skin to be analyzed, with the least possible error. in the classification. This technique is also configured to generate coefficients that, applied to the electromagnetic spectra extracted for each pixel of each of the images acquired by the hyperspectral cameras (as explained previously), allows each of them to be classified in each of the previously established classes. For each electromagnetic spectrum (with a plurality of wavelengths), the membership of one or another class will be given by the values of its quality indicators and its proximity to the values of the centroid established for each class.
Para saber la exactitud de los modelos de clasificación generados de pueden emplear dos métodos, uno estadístico y otro visual. En el método matemático se pueden emplear dos variables estadísticas: la sensibilidad y la especificidad. Por ejemplo, una clasificación en 2 categorías. Si tenemos muestras del tejido humano pertenecientes a 2 clases (Positivo con relación a una lesión cancerígena y Negativo con relación a una lesión cancerígena) y una clasificación realizada, se pueden dar 4 resultados posibles:To know the accuracy of the generated classification models, two methods can be used, one statistical and the other visual. Two statistical variables can be used in the mathematical method: sensitivity and specificity. For example, a classification in 2 categories. If we have human tissue samples belonging to 2 classes (Positive in relation to a cancerous lesion and Negative in relation to a cancerous lesion) and a classification made, 4 possible results can be given:
La sensibilidad puede representar lo bien que se clasifican las muestras de tejido humano de una clase en esa clase. En ejemplos, se definiría como:Sensitivity can represent how well human tissue samples from a class rank in that class. In examples, it would be defined as:
Sensibilidad = Verdaderos Positivos / (Verdaderos Positivos Falsos Negativos)Sensitivity = True Positives / (True Positives False Negatives)
La especificidad puede representar lo bien que se clasifican las muestras de tejido humano que no pertenecen a una clase en las demás clases que no son esa clase. Es decir:Specificity can represent how well human tissue samples that do not belong to a class are classified in the other classes that are not that class. Namely:
Especificidad = Verdaderos Negativos / (Verdaderos Negativos Falsos Positivos)Specificity = True Negatives / (True Negatives False Positives)
Por tanto, una clase que tenga una alta sensibilidad significa que la mayoría de sus muestras se clasifican como efectivamente correspondientes a esa clase. Si además esa clase tiene una alta especificidad, significa que muy pocas de las muestras de las demás clases son incorrectamente clasificadas como pertenecientes a esa clase.Therefore, a class that has a high sensitivity means that most of its samples are classified as corresponding to that class. If, in addition, that class has a high specificity, it means that very few of the samples of the other classes are incorrectly classified as belonging to that class.
En algunos ejemplos, es posible seleccionar las longitudes de onda que tengan más relación con el parámetro que identifica una lesión y desechar aquellas que no tengan relación con el parámetro que identifica una lesión. De esta manera, se puede obtener modelos más robustos y generalmente con un menor número de estructuras latentes, lo cual también redunda en su fiabilidad. In some examples, it is possible to select the wavelengths that are most related to the parameter that identifies a lesion and discard those that are not related to the parameter that identifies a lesion. In this way, more robust models can be obtained and generally with a lower number of latent structures, which also results in their reliability.
Siguiendo el ejemplo, las siguientes tablas muestran clases para la discriminación de tejido afectado por carcinoma vs tejido sano, donde las clases se han obtenido mediante algoritmos relacionados con proyección de estructuras latentes con análisis discriminante (PLSDA). Clase 1 representa tejido afectado y Clase 2 tejido sano.Following the example, the following tables show classes for the discrimination of tissue affected by carcinoma vs healthy tissue, where the classes have been obtained through algorithms related to projection of latent structures with discriminant analysis (PLSDA). Class 1 represents affected tissue and Class 2 healthy tissue.
Con relación a la primera tabla, el término “Ninguno” se refiere a un tipo de pre tratamiento estadístico aplicado a los datos que nos proporciona las cámaras hiperespectrales. En el ejemplo concreto de esta primera tabla, no se ha aplicado ningún pretratamiento. En lugar de eso, se aplica el método de discriminación de datos directamente sobre los datos obtenidos por las cámaras. El término “N” se refiere al número de componentes principales que necesita la técnica de “Estructuras latentes con análisis discriminante (PLSDA)” para poder diferenciar las clases con la “sensibilidad’ y la “especificidad’ que aparecen en los valores de la tabla bajo. Los términos “Sens. CV’ y “Esp. CV’ se refieren respectivamente a la “sensibilidad’ y “especificidad’ obtenidas tras llevar a cabo una validación cruzada empleando los datos disponibles.In relation to the first table, the term "None" refers to a type of statistical pre-treatment applied to the data provided by the hyperspectral cameras. In the specific example of this first table, no pretreatment has been applied. Instead, the data discrimination method is applied directly to the data obtained by the cameras. The term “N” refers to the number of principal components that the “Latent Structures with Discriminant Analysis ( PLSDA)” technique needs to be able to differentiate the classes with the “sensitivity” and “specificity” that appear in the values in the table. under. The terms “Sens. CV' and “Esp. CV' refer respectively to the 'sensitivity' and 'specificity' obtained after carrying out a cross-validation using the available data.
Con relación a la segunda tabla, el término “ 1a Derivada 5 ptos. MC” se refiere de nuevo a un tipo de pre-tratamiento estadístico tal como se ha descrito anteriormente, aplicado a los datos que nos proporciona las cámaras hiperespectrales. En este caso concreto, el término se refiere a la primera derivada con una ventana de 5 puntos de amplitud y, posteriormente, un centrado en media. El resto términos de la segunda tabla tienen el mismo significado que los datos de la primera tabla que se han comentado arriba.In relation to the second table, the term “1st Derivative 5 pts. MC” refers again to a type of statistical pre-treatment as described above, applied to the data provided by hyperspectral cameras. In this specific case, the term refers to the first derivative with a window of 5 amplitude points and, subsequently, a centered mean. The rest of the terms in the second table have the same meaning as the data in the first table discussed above.
En ejemplos, es posible determinar clases que pueden ser capaces de identificar nevus (clase 1) vs tejido sano (clase 2) vs melanoma (clase 3) con altos valores de Sensibilidad y Especificidad.In examples, it is possible to determine classes that may be able to identify nevi (class 1) vs. healthy tissue (class 2) vs. melanoma (class 3) with high Sensitivity and Specificity values.
Con relación a la primera tabla bajo, el término 1 Derivada 9 ptos. AS” se refiere a un tipo de pretratamiento estadístico como se ha descrito anteriormente, aplicado a los datos que nos proporciona las cámaras hiperespectrales. En el ejemplo concreto de esta primera tabla, el pretratamiento se refiere a la Primera Derivada de Savitsky-Golay con una ventana de 9 puntos de anchura y un autoescalado (media y varianza).In relation to the first table below, the term 1 Derivative 9 pts. AS” refers to a type of statistical pre-treatment as described above, applied to the data provided by hyperspectral cameras. In the specific example of this first table, the pretreatment refers to the Savitsky-Golay First Derivative with a 9-point-width window and autoscaling (mean and variance).
Con relación a la segunda tabla bajo, el término “1a Derivada 31 ptos. M C se refiere a un pretratamiento relacionado con la primera derivada con una ventana de 31 puntos de amplitud y, posteriormente, un centrado en media.In relation to the second table below, the term “1st Derivative 31 pts. MC refers to a pretreatment related to the first derivative with a window of 31 amplitude points and, subsequently, a centered mean.
La figura 2a muestra un ejemplo de un sistema configurado para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano. El sistema 300 comprende un brazo robot 301. El brazo robot puede ser brazo robótico colaborativo configurado trabajar en un entorno con personas, donde el brazo robot no necesita un área cerrada para su uso. La figura 2b muestra en detalle el brazo robot. El robot comprende una base 301a, tres secciones del brazo 301b - 301d y cuatro elementos de unión 301e -301h. El elemento de unión 301e une la base 301a con la sección 301b. El elemento de unión 301f une la sección 301b con la sección 301c. El elemento de unión 301g une la sección 301c con la sección 301d. El elemento de unión 301h se sitúa en un extremo de la sección 301d.Figure 2a shows an example of a system configured to detect a cancerous lesion located in a portion of human tissue. System 300 comprises a robot arm 301. The robot arm may be a collaborative robot arm configured to work in an environment with people, where the robot arm does not need an enclosed area for use. Figure 2b shows the robot arm in detail. The robot comprises a base 301a, three arm sections 301b-301d, and four link members 301e-301h. Joining element 301e joins base 301a with section 301b. Joining element 301f joins section 301b to section 301c. Joining element 301g joins section 301c with section 301d. The connecting element 301h is located at one end of the section 301d.
El brazo robot 301 puede estar montado p.ej. en una plataforma o carrito (no mostrado). La plataforma o el carrito puede estar provisto con ruedas. Estas ruedas permiten que el brazo robot, situado sobre la plataforma o carrito, se mueva fácilmente en relación con al paciente, permitiendo así que el paciente obtenga imágenes hiperespectrales de diferentes partes del cuerpo del sujeto sin requerir que el sujeto se mueva.The robot arm 301 may be mounted eg on a platform or cart (not shown). The platform or cart may be provided with wheels. These wheels allow the robotic arm, located on the platform or cart, to move easily relative to the patient, thus allowing the patient to obtain hyperspectral images of different parts of the subject's body without requiring the subject to move.
De vuelta a la figura 2a, el sistema 300 incluye un subsistema de iluminación 106 para irradiar la porción de la piel a analizar con luz y cámaras hiperespectrales 105a y 105b, tal como se han descrito previamente. El sistema incluye también un subsistema de visualización (no mostrado) que incluye una pantalla para mostrar una imagen hiperespectral de la zona del paciente a analizar, en tiempo real, así como, un subsistema de procesado (nos mostrado). El sistema 300 incluye también un sensor de distancia 306 configurado para medir la distancia entre el sensor de distancia y una región de la porción de la piel del paciente a analizar. El sensor de distancia puede ser p.ej. una fotocélula láser o una cámara con tecnología "tiempo de vuelo” (TOF).Turning to Figure 2a, system 300 includes an illumination subsystem 106 for irradiating the portion of the skin to be analyzed with light and hyperspectral cameras 105a and 105b, as previously described. The system also includes a subsystem of visualization (not shown) that includes a screen to show a hyperspectral image of the area of the patient to be analyzed, in real time, as well as a processing subsystem (shown). System 300 also includes a distance sensor 306 configured to measure the distance between the distance sensor and a region of the patient's skin portion to be tested. The distance sensor can be eg a laser photocell or a camera with "time of flight" (TOF) technology.
El subsistema de procesado está en comunicación con cada uno de los subsistemas de iluminación 106, sensor de distancia 306, visualización y cámaras hiperespectrales 105a, 105b y coordina las operaciones de estos subsistemas para irradiar al paciente, obtener información espectral del paciente, construir una imagen basada en la información espectral y mostrar la imagen.The processing subsystem is in communication with each of the illumination 106, distance sensor 306, display, and hyperspectral camera 105a, 105b subsystems and coordinates the operations of these subsystems to irradiate the patient, obtain spectral information from the patient, construct an image based on the spectral information and display the image.
Específicamente, el subsistema de iluminación 106 irradia con luz la porción de la piel del sujeto a analizar. La luz interactúa con una pluralidad de regiones de la porción del paciente. Las cámaras hiperespectrales 105a, 105b recogen luz de cada región de la pluralidad de regiones de la porción de la piel del sujeto a analizar y resuelven la luz de cada región en un espectro electromagnético correspondiente. Las cámaras hiperespectrales 105a, 105b generan además una señal digital que representa los espectros de todas las regiones de la porción seleccionada. El subsistema de procesador obtiene la señal digital de las cámaras, y procesa la señal digital para generar una imagen hiperespectral.Specifically, the illumination subsystem 106 irradiates the portion of the skin of the subject to be analyzed with light. The light interacts with a plurality of regions of the patient portion. The hyperspectral cameras 105a, 105b collect light from each of the plurality of regions of the skin portion of the subject to be analyzed and resolve the light from each region into a corresponding electromagnetic spectrum. The hyperspectral cameras 105a, 105b further generate a digital signal representing the spectra of all regions of the selected slice. The processor subsystem obtains the digital signal from the cameras, and processes the digital signal to generate a hyperspectral image.
El sistema 300 incluye también un módulo de control (no mostrado) del brazo robot configurado para recibir la distancia medida por el sensor de distancia del brazo robot y reposicionar el brazo robot de manera que la distancia recibida por el módulo de control se mantenga en un rango de distancias con relación a cualquier región de la porción de tejido humano durante un desplazamiento del brazo robot. Es importante resaltar que el brazo robot mantiene la distancia con relación a una región de la porción de tejido humano en cualquier situación, incluso cuando el robot no se mueve y el robot está situado de manera estática con relación a una región de la porción de tejido humano, debido p.ej. a movimientos del paciente.System 300 also includes a robot arm control module (not shown) configured to receive the distance measured by the robot arm distance sensor and reposition the robot arm such that the distance received by the control module is maintained at a distance measured by the robot arm. range of distances in relation to any region of the portion of human tissue during a movement of the robot arm. It is important to highlight that the robot arm maintains its distance in relation to a region of the human tissue portion in any situation, even when the robot is not moving and the robot is statically positioned in relation to a region of the tissue portion. due to e.g. patient movements.
Como se muestra en el detalle de la figura 2c, una herramienta 340 puede ir unida al extremo del elemento de unión 301h del robot. La herramienta 340 puede estar fabricada con técnicas de impresión 3D. Las cámaras hiperespectrales 105a y 105b, el sensor de distancia (no mostrado en esta figura) y el subsistema de iluminación (no mostrado en esta figura) pueden ir acoplados a la herramienta 340. De esta manera, el brazo robot 300 con la herramienta 340 puede hacer un barrido de la porción del tejido del ser humano a analizar, iluminándola con la luz provista por el subsistema de iluminación y puede posicionar la herramienta (y por lo tanto las cámaras hiperespectrales) a una distancia de trabajo adecuada con relación a una región de la porción del tejido humano que está siendo analizada. Es particularmente importante posicionar las cámaras 105a, 105b en un rango de distancias (o en una distancia sustancialmente constante) con relación a una región de la porción del tejido humano que está siendo analizado en el caso de cámaras con óptica fija. En el caso de no mantener la distancia sustancialmente constante (p.ej. en un rango de /- un centímetro de la distancia predeterminada de p.ej. 15 centímetros), las cámaras podrían desenfocarse y la imagen hiperespectral adquirida no tendría la calidad adecuada.As shown in the detail of Figure 2c, a tool 340 may be attached to the end of the robot's attachment element 301h. Tool 340 may be made using 3D printing techniques. The hyperspectral cameras 105a and 105b, the distance sensor (not shown in this figure), and the lighting subsystem (not shown in this figure). shown in this figure) can be coupled to the tool 340. In this way, the robot arm 300 with the tool 340 can scan the portion of the tissue of the human being to be analyzed, illuminating it with the light provided by the lighting subsystem and can position the tool (and thus the hyperspectral cameras) at a suitable working distance relative to a region of the human tissue slice that is being analyzed. It is particularly important to position the cameras 105a, 105b within a range of distances (or a substantially constant distance) relative to a region of the human tissue portion being analyzed in the case of cameras with fixed optics. In the case of not keeping the distance substantially constant (eg within a range of /- one centimeter from the default distance of eg 15 centimeters), the cameras could go out of focus and the acquired hyperspectral image would not have adequate quality .
En concreto, la herramienta 340 comprende un alojamiento 340a montado en un extremo del brazo robot. El alojamiento 304a comprende una superficie interior 340b, dos paredes laterales 340c, 340d y un espacio 340e formado en el interior del alojamiento. Las cámaras hiperesctrales, en uso, están situadas en el espacio formado en el interior del alojamiento unidos a la superficie interior 340a. En ejemplos, las cámaras hiperespectrales están unidas a la superficie interior 340 mediante p.ej. tornillos. En otros ejemplos, las cámaras hiperespectrales pueden ir unidas a la superficie mediante un rail. De esta manera, los cámaras pueden desplazarse a lo largo del raíl con relación a la superficie interior 340a de manera que las cámaras se sitúen en una posición adecuada para aprovechar al máximo la luz emitida por el subsistema de iluminación.Specifically, the tool 340 comprises a housing 340a mounted on one end of the robot arm. Housing 304a comprises an interior surface 340b, two side walls 340c, 340d, and a space 340e formed within the housing. The hyperestral cameras, in use, are located in the space formed within the housing attached to the interior surface 340a. In examples, hyperspectral cameras are attached to the inner surface 340 by eg screws. In other examples, the hyperspectral cameras can be attached to the surface by a rail. In this manner, the cameras can move along the rail relative to the interior surface 340a so that the cameras are positioned to take full advantage of the light emitted by the lighting subsystem.
El alojamiento comprende además un soporte con sección transversal en forma de U 340f y configurado para sostener el sensor de distancia (no mostrado en la figura 2c pero visible en la figura 2a). Este soporte en forma de U está situado en el espacio formado en el interior del alojamiento y unido a la superficie interior, donde el soporte con forma de U está situado radialmente hacia dentro con relación a una de las paredes laterales.The housing further comprises a U-shaped cross-sectional support 340f and configured to hold the distance sensor (not shown in Figure 2c but visible in Figure 2a). This U-shaped bracket is located in the space formed inside the housing and attached to the inner surface, where the U-shaped bracket is located radially inward relative to one of the side walls.
En uso, las paredes laterales 340c, 340d pueden estar situadas a un ángulo entre 40 y 50 grados (específicamente 45 grados) con relación a la superficie que define la superficie interior 340a.In use, sidewalls 340c, 340d may be positioned at an angle between 40 and 50 degrees (specifically 45 degrees) relative to the surface defining interior surface 340a.
La figura 3 muestra un ejemplo de diagrama de flujo de un método para detectar una lesión cancerígena situada en una porción de tejido humano. Figure 3 shows an example flow chart of a method for detecting a cancerous lesion located in a portion of human tissue.
Inicialmente, se examina un paciente. El examen puede incluir analizar visualmente y / o tocar al paciente, como se hace convencionalmente en este tipo de exámenes médicos. El médico p.ej. un dermatólogo se puede enfocar un área particular de la piel del paciente, en base a las observaciones o comentarios hechos por el paciente. Finalmente, el médico selecciona una porción de tejido humano del paciente, a analizar.Initially, a patient is examined. The examination may include visual examination and/or touching of the patient, as is conventionally done in this type of medical examination. The physician eg a dermatologist may focus on a particular area of the patient's skin, based on observations or comments made by the patient. Finally, the doctor selects a portion of the patient's human tissue to be analyzed.
En el paso 401, un brazo robot (y, por tanto, las cámaras hiperespectrales acopladas a un brazo robot) se sitúa a una distancia predefinida y adecuada de una región de la porción de tejido humano a analizar. Como se describe arriba, el brazo robot comprende un sensor de distancia configurado para medir una distancia entre el sensor de distancia acoplado al brazo robot y una región de la porción del tejido humano. La distancia adecuada entre el sensor y una región de la superficie que debe ser analizada puede ser p.ej. entre 14 y 16 centímetros, específicamente 15 centímetros.In step 401, a robot arm (and thus hyperspectral cameras coupled to a robot arm) is positioned at a predefined and suitable distance from a region of the human tissue portion to be analyzed. As described above, the robot arm comprises a distance sensor configured to measure a distance between the distance sensor coupled to the robot arm and a region of the human tissue portion. The suitable distance between the sensor and a region of the surface to be analyzed can be eg between 14 and 16 centimeters, specifically 15 centimeters.
En el paso 402, un módulo de control del brazo robot recibe la distancia medida por el sensor de distancia del brazo robot y reposiciona el brazo robot de manera que la distancia recibida por el módulo de control se mantenga en un rango de distancias con relación a cualquier región de la porción de tejido humano durante un desplazamiento del brazo robot a lo largo de la porción de tejido humano, es decir, la distancia del brazo robot se mantiene en un rango de distancias con relación a cualquier región de la porción de tejido humano p.ej. en un rango entre 14 centímetros y 16 centímetros, específicamente 15 centímetros. De esta manera, las cámaras pueden estar correctamente enfocadas durante todo el procedimiento. Esto es especialmente importante en cámaras con óptica fija.In step 402, a robot arm control module receives the distance measured by the robot arm distance sensor and repositions the robot arm such that the distance received by the control module remains within a range of distances relative to any region of the human tissue portion during a movement of the robot arm along the human tissue portion, i.e., the distance of the robot arm is maintained within a range of distances relative to any region of the human tissue portion eg in a range between 14 centimeters and 16 centimeters, specifically 15 centimeters. In this way, the cameras can be correctly focused throughout the procedure. This is especially important on fixed lens cameras.
En el paso 403, se reciben una o más imágenes hiperespectrales de la porción del ser humano usando el módulo de adquisición de imágenes. Inicialmente, la porción del tejido humano seleccionada puede ser irradiada con luz vía el subsistema de iluminación. A continuación, se obtiene luz de la porción del tejido humano seleccionada usando las cámaras hiperespectrales. Dependiendo de las interacciones entre la porción del tejido humano seleccionada y el espectro electromagnético de la luz utilizada para irradiar esta región, la luz puede reflejarse, refractarse, absorberse y / o dispersarse con relación a esta porción del paciente.In step 403, one or more hyperspectral images of the human portion are received using the image acquisition module. Initially, the selected human tissue portion may be irradiated with light via the illumination subsystem. Light is then obtained from the selected portion of human tissue using the hyperspectral cameras. Depending on the interactions between the portion of human tissue selected and the electromagnetic spectrum of the light used to irradiate this region, the light may be reflected, refracted, absorbed, and/or scattered relative to this portion of the patient.
En el paso 404, se puede extraer el espectro electromagnético para cada píxel comprendido en cada imagen adquirida por el módulo de adquisición de imágenes, donde el espectro electromagnético incluye una pluralidad de longitudes de onda. De luz obtenida de cada región se obtiene en un espectro electromagnético correspondiente que incluye una pluralidad de longitudes de onda.In step 404, the electromagnetic spectrum may be extracted for each pixel comprised in each image acquired by the image acquisition module, where the electromagnetic spectrum includes a plurality of wavelengths. From light obtained from each region is obtained in a corresponding electromagnetic spectrum including a plurality of wavelengths.
Las imágenes hiperespectrales pueden representar la información espectral de varias maneras. Por ejemplo, la imagen puede incluir un mapa bidimensional que representa la intensidad de una o más longitudes de onda seleccionadas dentro de cada región del paciente. Dicha imagen puede ser monocromática, con la intensidad del mapa en una región determinada basada en la intensidad de las longitudes de onda seleccionadas (por ejemplo, la intensidad de la imagen directamente proporcional a la intensidad de la luz en las longitudes de onda seleccionadas). Alternativamente, la imagen puede ser en color, con el color del mapa en una región determinada en función de la intensidad de las longitudes de onda seleccionadas.Hyperspectral images can represent spectral information in various ways. For example, the image may include a two-dimensional map that represents the intensity of one or more selected wavelengths within each region of the patient. Such an image may be monochrome, with the intensity of the map in a given region based on the intensity of the selected wavelengths (eg, the intensity of the image directly proportional to the intensity of light at the selected wavelengths). Alternatively, the image can be in color, with the color of the map in a given region depending on the intensity of the selected wavelengths.
En algunos ejemplos, se puede seleccionar una o más longitudes de onda del espectro electromagnético para cada píxel teniendo en cuenta el tipo de lesión cancerígena a evaluar. Esta selección puede basarse uno o más de varios tipos diferentes de información. Por ejemplo, las longitudes de onda se pueden seleccionar en base a una biblioteca de firmas espectrales, que contiene información sobre las características espectrales de una o más afecciones médicas predeterminadas. Estas características espectrales pueden incluir, por ejemplo, longitudes de onda predeterminadas que deben seleccionarse para determinar si el sujeto tiene una afección médica particular.In some examples, one or more wavelengths of the electromagnetic spectrum can be selected for each pixel, taking into account the type of cancerous lesion to be evaluated. This selection may be based on one or more of several different types of information. For example, wavelengths can be selected based on a spectral signature library, which contains information about the spectral characteristics of one or more predetermined medical conditions. These spectral characteristics may include, for example, predetermined wavelengths that must be selected to determine if the subject has a particular medical condition.
En las realizaciones en las que la imagen espectral se muestra en una pantalla de video, la imagen se puede inspeccionar, opcionalmente mientras se examina al sujeto, lo que facilita la obtención de información que es útil para diagnosticar y tratar una afección médica. En algunas realizaciones, se muestra una imagen convencional de luz visible de las regiones del sujeto junto con la imagen que contiene información espectral para ayudar en la correlación de las características espectrales con las características físicas del sujeto.In embodiments where the spectral image is displayed on a video screen, the image can be inspected, optionally while the subject is being examined, facilitating the obtaining of information that is useful in diagnosing and treating a medical condition. In some embodiments, a conventional visible light image of the subject's regions is displayed along with the image containing spectral information to aid in the correlation of the spectral characteristics with the physical characteristics of the subject.
En el paso 405. para cada espectro electromagnético extraído, se puede aplicar uno o más algoritmos de detección para evaluar una condición relacionada con la presencia de una lesión cancerígena del tejido de manera que se detecte una lesión cancerígena. Representando la imagen en 2 dimensiones se puede aplicar un color que permita identificar la lesión y delimitar el área afectada. De esta manera, se pueden detectar lesiones en el tejido de manera simple y eficaz. In step 405, for each extracted electromagnetic spectrum, one or more detection algorithms may be applied to assess a condition related to the presence of a cancerous tissue lesion so that a cancerous lesion is detected. Representing the image in 2 dimensions, a color can be applied that allows the lesion to be identified and the affected area to be delimited. In this way, tissue lesions can be detected simply and efficiently.
Adicionalmente, teniendo en cuenta la información de la distancia y el desplazamiento del robot o robot colaborativo, es posible obtener un modelo 3D en el que el eje XY represente el área de la piel escaneada y la zona afectada por la lesión, mientras que el eje Z represente la altura.Additionally, taking into account the information on the distance and displacement of the robot or collaborative robot, it is possible to obtain a 3D model in which the XY axis represents the area of the skin scanned and the area affected by the lesion, while the axis Z represents the height.
A pesar de que se han descrito aquí sólo algunas realizaciones y ejemplos particulares de la invención, el experto en la materia comprenderá que son posibles otras realizaciones alternativas y/o usos de la invención, así como modificaciones obvias y elementos equivalentes. Además, la presente invención abarca todas las posibles combinaciones de las realizaciones concretas que se han descrito. Los signos numéricos relativos a los dibujos y colocados entre paréntesis en una reivindicación son solamente para intentar aumentar la comprensión de la reivindicación, y no deben ser interpretados como limitantes del alcance de la protección de la reivindicación. El alcance de la presente invención no debe limitarse a realizaciones concretas, sino que debe ser determinado únicamente por una lectura apropiada de las reivindicaciones adjuntas. Although only a few particular embodiments and examples of the invention have been described herein, it will be understood by those skilled in the art that other alternative embodiments and/or uses of the invention are possible, as well as obvious modifications and equivalent elements. Furthermore, the present invention encompasses all possible combinations of the specific embodiments that have been described. Numerical signs relative to the drawings and placed in parentheses in a claim are intended only to increase the understanding of the claim, and should not be construed as limiting the scope of protection of the claim. The scope of the present invention should not be limited to particular embodiments, but should only be determined by a proper reading of the appended claims.
Claims (15)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2898148 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20220303 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2898148 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20221018 |