(57)【要約】  口腔及び咽喉を有する患者の解剖学的特性を決定する方法であって、ａ）患者の口腔内に少なくとも１つの構造光パターンを投射するステップと、ｂ）少なくとも１つの反射された光パターンを検出するステップであって、反射された光パターンの各々が、対応する投射された構造光パターンの反射から生じるものである、ステップと、ｃ）少なくとも１つの構造光パターンを考慮して少なくとも１つの反射された構造光パターンを解析し、それによって患者の解剖学的特性を決定するステップと、を含む方法が開示され、関連するイメージング装置が提示される。
2014534846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔及び咽喉を有する患者の解剖学的特性を決定する方法であって、
ａ）患者の口腔内に少なくとも１つの構造光パターンを投射するステップと、
ｂ）少なくとも１つの反射された光パターンを検出するステップであって、前記反射された光パターンの各々は、対応する投射された構造光パターンの反射から生じるものである、ステップと、
ｃ）前記少なくとも１つの構造光パターンを考慮して前記少なくとも１つの反射された構造光パターンを解析し、それによって、患者の解剖学的特性を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
反射前に、第１の偏光モードに従って前記構造光パターンを偏光するステップと、
検出前に、第２の偏光モードに従って前記反射された光パターンを偏光するステップと、
を更に含み、前記第１及び第２の偏光モードは逆向きの偏光である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの構造光パターンを投射する位置と少なくとも１つの反射された光パターンを検出する位置との間のベースラインが、７ｃｍ未満である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記患者は舌を有し、前記方法が更に、前記ステップ（ａ）を実施する間、前記患者の舌を押すことを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの構造光パターンの各々は、予め決められた平行ラインの組を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの構造光パターンの予め決められた平行ラインの組は、より高密度のライン領域及びより低密度のライン領域を含む構造を規定し、その投射は、前記口腔及び咽喉の予め決められたロケーションに対応する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの構造光パターンの予め決められた平行ラインの組は、より太いライン幅領域及びより細いライン幅領域を含む構造を規定し、その投射は、口腔及び咽喉の予め決められたロケーションに対応する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）は、前記患者の口腔の１又は複数の画像を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記患者の口腔の少なくとも１つの基準画像を生成するステップを更に含み、前記ステップ（ｃ）は、前記ステップ（ｂ）において、口腔の個々の画像から基準画像を減算することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
反射された光パターンの反射されたラインの破断を検出するステップと、
前記破断を、前記口腔の解剖学的特徴の境界と関連付けるステップと、
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｂ）において検出された反射光パターンの反射されたラインの変形を検出するステップと、
前記変形を、前記口腔の解剖学的特徴の形状情報と関連付けるステップと、
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記患者の前記解剖学的特性は、前記咽喉の後部が前記口腔を形成する又は前記口腔内の他の解剖学的特徴によって閉塞される程度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記患者の前記解剖学的特性は、前記口腔又は前記咽喉内の解剖学的特徴の深さ情報を含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
口腔及び咽喉を有する患者の解剖学的特性を決定するイメージング装置であって、
前記患者の口腔内に少なくとも１つの構造光パターンを投射する手段と、
少なくとも１つの反射された光パターンを検出する手段であって、前記反射された光パターンの各々が、対応する投射された構造光パターンの反射から生じるものである、手段と、
前記少なくとも１つの構造光パターンを考慮して、前記少なくとも１つの反射された構造光パターンを解析し、それによって前記患者の解剖学的特性を決定する手段と、
を有するイメージング装置。
【請求項１５】
前記患者の口腔及び咽喉の解剖学的特性を取得するためのパターン化された光の投射及び検出技術の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の解剖学的特性を決定する方法及び装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、患者の口腔及び咽喉の内部の解剖学的特性を決定する方法に関する。本発明は、閉塞性睡眠時無呼吸及び関連する医学的症例のスクリーニングの分野に有利に適用されることができる。
【背景技術】
【０００２】
咽喉の解剖学的構造の便利な且つ正確な測定は、閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）の日中のスクリーニングのために重要である。閉塞性睡眠時無呼吸は、上部気道が、特に睡眠時に、患者の咽喉の口腔内のフィーチャによって封鎖され、患者が通常通り呼吸することを妨げる医学的状態である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
今日、ＯＳＡ症状を呈する患者は、彼らの睡眠中にモニタされる必要があり、睡眠ラボへ行く必要がる。これは、非常に退屈であり、労働集約的である。明らかに、より快適であり且つより時間のかからないアプローチが必要である。
睡眠ラボを用いずに患者におけるＯＳＡの存在を示すことができる代替の実際例は、今なお十分正確ではなく、十分に信頼できるものではない。視覚的方法は、人間の専門家による視覚的インスペクションによって（例えば図１（ａ）を参照してMallampatiスコアを使用することによって、又は図１（ｂ）を参照して扁桃グレードスコアを使用することによって）、口腔及び咽喉の集合をカテゴリに分類することを含む。明らかに、これは、主観的な解釈及び低い再現性を示す。特定の患者の変化(evolution)の適時のフォローアップは困難であり、異なる専門家が、同じ患者を異なって分類することもある。
【０００４】
別の代替の実際例は、咽頭計測法(pharyngometer)の使用を含み、これは、鼻腔又は口腔の音響スキャニングに基づく。良好な音響シールが、正確な測定のために必要とされるが、これは、達成するのが困難である。音響スキャニングは、解剖学的構造に関するほんのわずかな情報しか提供しない。ＭＲＩのような高度な３Ｄイメージング技法は、高価であり、病院でのみ利用可能であり、その一方、ＯＳＡスクリーニングは、一般に、プライマリヘルスフィジシャン（かかりつけ医）のオフィスで行われる。
【０００５】
カメラが、ＯＳＡに関連した頭蓋顔面の解剖学的特徴を測定するために使用されており、例えば、"Craniofacial Phenotyping in Obstructive Sleep Apnea - A Novel Quantitative Photographic Approach", Richard W. W. Lee et al., published in SLEEP, Vol. 32, No. 1, 2009に示されている。頭蓋顔面の形態に関するパラメータが、患者の正面プロファイル写真から導出される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、患者の咽喉及び口腔の解剖学的特性を決定するための方策であって、睡眠時無呼吸に関して患者の状態をスクリーニングするための迅速で、容易で、非常に正確な方策を提供することである。
【０００７】
上述の目標は、本発明による方法及び装置によって達成される。
【０００８】
本発明の特定の及び好適な見地は、添付の独立請求項及び従属請求項に記述される。従属請求項からの特徴は、明示的に請求項に示されるような形態のみならず、必要に応じて、独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と組み合わせられることができる。
【０００９】
本発明の第１の見地によれば、口腔及び咽喉を有する患者の内部の解剖学的特性を決定する方法であって、
−患者の口腔内に少なくとも１つの構造光パターンを投射するステップと、
−少なくとも１つの反射された光パターンを検出するステップであって、反射された光パターンの各々は、対応する投射された構造光パターンの反射から生じるものである、ステップと、
−少なくとも１つの構造光パターンを考慮して少なくとも１つの反射された構造光パターンを解析し、それによって患者の解剖学的特性を決定するステップと、
を含む方法が開示される。
【００１０】
本発明の見地の利点は、患者口腔及び咽喉の内部の解剖学的特性に関する詳しい情報が、客観的且つ再現可能なやり方で導出されうることである。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、１つの構造光パターンが投射され、１つの反射された光パターンが検出され、それに基づいて解析が行われる。
【００１２】
本発明の他の好適な実施形態によれば、一般にそれぞれ異なる複数の構造光パターンが、逐次に投射され、複数の関連する反射光パターンが、逐次に検出される。解析は、複数の構造光パターン及び関連する反射光パターンに基づくことができる。異なる複数の構造光パターンを使用することは、患者口腔の解剖学的特性及びゆえに解剖学的特徴の誤った識別の可能性を低減することができるので、方法の効率を高めることができる。
【００１３】
好適な実施形態によれば、反射された構造化光パターンの検出は、患者の呼吸サイクルと同期される。例えば、患者が吸気中であるとき、反射光パターンが検出されることができ、それによって、第１の状態の患者の解剖学的特性を導き出すことができる。更に、患者が呼気中あるとき、反射光パターンが検出されることができ、それによって、第２の状態の患者の解剖学的特性を導き出すことができる。後になって、第１の状態及び第２の状態の解剖学的特性が比較されることができる。これは、例えば患者が睡眠時無呼吸に苦しんでいるかどうか（及び／又はどの程度か）に関する情報を導き出すために行われる。
【００１４】
本発明によれば、反射光（パターン）の検出は、前記反射光パターンをフィルム撮影し又はビデオ記録することを含むことができることに留意されたい。写真は、予め決められた時点におけるビデオ画像に対応する特定の画像に対応しうる。本発明の好適な実施形態によれば、方法は更に、１又は複数の偏光フィルタの使用を含む。
【００１５】
方法は、例えば反射光パターンを１又は複数の偏光フィルタに通過させることによって、検出前に反射光パターンを偏光することを含むことができる。
【００１６】
方法は、反射の前に、第１の偏光モードに従って構造光パターンを偏光するステップと、検出の前であって反射の後に、第２の偏光モードに従って反射光パターンを偏光するステップと、を含むことができ、第１及び第２の偏光モードは逆向きであり、例えば水平偏光及び垂直偏光、又は左円偏光及び右円偏光でありうる。これは、例えば２つの偏光フィルタの組を使用することによって、達成されることができ、それによって、投射光パターンは、反射の前に偏光フィルタの１つを通り、反射の後であって検出の前に、第２の偏光フィルタを通る。第１のフィルタは、投射器と口腔との間に配置されることができ、第２のフィルタは、口腔と検出器との間に配置されることができる。
これらの実施形態は、唾液による光の鏡面反射の画像が、反射され検出されるパターンにおいて抑制されることができるという利点を提供する。このような反射の存在は、解析ステップに負の影響を与え、患者の内部の解剖学的特性の決定の品質を低減しうる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの構造光パターンを投射するロケーションと、少なくとも１つの反射光パターンを検出するロケーションとの間のベースラインは、７ｃｍ未満、６ｃｍ未満、５ｃｍ未満、４ｃｍ未満、３ｃｍ未満、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満でありうる。それは、約７ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、４ｃｍ、３ｃｍ、２ｃｍ、１ｃｍでありえ、又は１ｃｍより小さくてもよい。それは、０．５〜１０ｃｍのレンジ内にあり、より好適には、１〜７ｃｍのレンジ内にありうる。
【００１８】
患者口腔及び／又は咽喉の内部の解剖学的特性が取り出されるという事実は、実際、投射器及び検出器が、口腔から近い距離に配置されるべきであり、又は、特定の実施形態によれば、患者の口腔内に配置されるべきであることを意味する。理論的に、投射器及び検出器は、まったく同じロケーションに配置されることができないことに留意されたい。なぜなら、そのような配置は、適当な情報及びゆえに特性の抽出を可能にしないからである。しかしながら、これは、システムのベースラインが相対的に小さいものでありうることを意味する。ベースラインは、検出器及び投射器が患者インタフェース装置に組み込まれることができるよう十分小さいものでありえ、患者インタフェース装置は、患者口腔に挿入されるように適応される。更に、特定の実施形態によれば、投射器及び検出器は、患者の口腔に挿入されるように適応される咽頭内視鏡に組み込まれることもできる。
【００１９】
本発明の好適な実施形態によれば、患者は舌を有し、方法は、患者口腔に少なくとも１つの構造光パターンを投射する間、例えばスパーテルによって舌を押すことを更に含む。
【００２０】
イメージング装置が特定の患者についてほぼ再現可能なやり方で位置付けられることができるので、これは、方法がより一層実質的に再現可能なやり方で実施されることができるという利点を提供する。別の利点は、イメージングシステムが、異なる患者について事実上同じ角度／距離で使用されることができることである。舌のロケーションは、患者間で大きく異なるものではない。
【００２１】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの構造光パターンの各々が、予め決められた平行ラインの組を含む。
【００２２】
少なくとも１つの又はすべての構造光パターンのラインは、例えば直線であり又はカーブしていてもよい。少なくとも１つの又はすべての構造化ラインパターンの平行ラインは、一定の幅を有することができる。ラインの幅は、例えば５ｍｍ未満、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、又は１ｍｍ未満でありうる。それは、例えば５ｍｍ、又は４ｍｍ、又は３ｍｍ、又は２ｍｍ、又は１ｍｍに等しくてもよい。
【００２３】
少なくとも１つの又はすべての構造光パターンの平行ラインは、隣り合う平行ラインから一定の又は非一定の距離のところに位置付けられることができる。
【００２４】
少なくとも１つの又はすべての構造光パターンの平行ラインは、例えば同心円を形成することができる。
【００２５】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの構造光パターンは、平行ラインの組がより高密度のライン領域及びより低密度のライン領域を含む構造を規定するように予め決められ、それらの投射は、口腔及び咽喉の予め決められたロケーションに対応する。これらの予め決められたロケーションは、例えば、それぞれ相対的により小さい構造（より高い密度）及び相対的により大きい構造（より低い密度）が期待されるロケーションに対応することができる。構造が患者口腔内に期待されているか、どの構造が口腔内に期待されるか、構造が口腔内のどこに期待されるかは、統計、標準モデル又は他の手段に基づいて決定されることができる。
【００２６】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの構造光パターンは、平行ラインの組がより太いライン幅領域及びより細いライン幅領域を含む構造を規定するように予め決められ、それらの投射が、口腔及び咽喉内の、より大きい構造及びより小さい構造がそれぞれ期待される予め決められたロケーションに対応する。
【００２７】
上述の実施形態の両方は、それ自体又は組み合わせ（別個の実施形態として含められる）において、解析がより正確に実施されることができ、すなわち、それらはより一層効率的な方法をもたらすという利点を提供する。口腔及び／又は口及び／又は咽喉の特定の特徴が口腔に対しどこに期待されるかの予め決められた情報を使用することは、方法が関係する特定のアプリケーションの他の最適化された構造光パターンの決定を可能にする。より低いライン密度及びより高いライン密度は、より詳しい情報の抽出を可能にするが、必要とされる処理パワーを増大させうる。従って、処理パワーは、このような詳しい情報が価値のあるところにおいてのみ、すなわち、特定の解剖学的特徴が期待されうるところでのみ、より高いライン密度及び／又はより低いライン密度を使用することによって、低減されることができる。
【００２８】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの反射された構造光パターンを検出することは、患者口腔の１又は複数の画像を生成することを含む。
【００２９】
本発明の好適な実施形態によれば、方法は更に、構造光パターンの投射がなされていないときに患者口腔の少なくとも１つの基準画像を生成することを含み、少なくとも１つの反射光パターンを解析することは、個々の画像から個々の基準画像を減算することを含む。単一の基準画像が、複数の検出される光パターンについて使用されることができ、又は、複数の異なる基準画像が、前記複数の検出される光パターンからの個々の検出された光パターンに対応することができる。画像は、或る時点のビデオストリームの画像でありうることに留意されたい。
【００３０】
これらの実施形態は、一般に、個々の作り出された画像が、主に又は単に投射パターンを含むことになるという利点を提供する。これは更に、解析及び情報抽出を簡略化することができる。
【００３１】
本発明の好適な実施形態によれば、方法は更に、反射された光パターンの反射されたラインの破断又は中断を検出し、破裂又は中断を、口腔の内部の解剖学的特徴の境界と関連付けることを含む。
【００３２】
本発明の好適な実施形態によれば、方法は更に、個々の投射された光パターンの反射されたラインの変形を検出し、変形を、口腔の内部の解剖学的特徴の形状情報と関連付けることを含む。形状情報は、２Ｄ形状情報又は３Ｄ形状情報を含むことができる。
【００３３】
本発明の好適な実施形態によれば、患者の内部の解剖学的特性を決定することは、咽喉の後部が、口腔を形成する又は口腔内にある他の解剖学的特徴によって閉塞される程度を決定することを含む。他の解剖学的特徴は、軟口蓋、硬口蓋、舌、扁桃、口蓋垂、歯の１つ又は複数でありうるが、他の特徴が存在し、咽喉を閉塞することもある。
【００３４】
本発明の好適な実施形態によれば、咽喉の後部が口腔を形成する又は口腔内にある他の解剖学的特徴によって閉塞される程度を決定することは、
−患者の口腔、咽喉及び口をイメージングし、
−口の輪郭を決定し、
−咽喉壁の可視部分の表面面積を決定し、
−口の輪郭に基づいて決定される全口腔面積により、咽喉壁の可視部分の表面面積を正規化する、ことを含む。
【００３５】
咽喉壁の可視の表面面積を決定することは、例えば、
−口の輪郭によって規定される口領域の画像をセグメント化するために、画像セグメンテーションアルゴリズムを使用し；
−口領域を２乃至５のセグメントに分割し、適合度に基づきセグメントの最適数を選択することによって、口腔及び咽喉の期待される解剖学的特徴の数に基づいてセグメントを決定し；セグメントの選択された数が２より大きい場合、咽喉壁の可視部分のセグメントとして中央セグメントを識別し（選択された数が２に等しい又はそれより小さい場合は方法が繰り返されるべきである）、
−咽喉壁の可視部分に対応するものとして識別されたセグメントの表面面積を決定する、ことを含む。
【００３６】
構造光パターンの投影及びゆえに検出が、例えば投射器及び検出器を含む一体型装置によって口腔内で実施される場合、口領域全体による正規化が、必ずしも適用できるわけではなく（それが適用できる場合、口領域の独立した決定は外部画像に基づき実施されるべきである）、省かれることができる。
【００３７】
方法は、
−患者口腔及び咽喉をイメージングし、
−咽喉壁の可視部分の表面面積を決定する、ことを含む。
【００３８】
咽喉壁の可視部分の表面面積を決定することは、
−画像をセグメント化するために画像セグメンテーションアルゴリズムを使用し、
−イメージングされた領域を２乃至５のセグメントに分割し、適合度に基づきセグメントの最適数を選択することによって、口腔及び咽喉内でイメージングされた期待される解剖学的特徴の数に基づいてセグメントの数を決定し；セグメントの選択された数が２より大きい場合、咽喉壁の可視部分のセグメントとして中央セグメントを識別し（選択された数が２に等しい又はそれより小さい場合、方法が繰り返されるべきである）、
−咽喉壁の可視部分の識別されたセグメントの表面面積を決定する、ことを含む。
【００３９】
識別された咽喉壁セグメントの表面面積は、例えば、患者が睡眠時無呼吸に苦しんでいるかどうかを判定するためのパラメータとして使用されることができる。
【００４０】
本発明の好適な実施形態によれば、患者の内部の解剖学的特性を導出することは、口腔又は咽喉内の内部の解剖学的特徴の深さ情報を導出することを含む。深さ情報は、３Ｄシーンの画像の対象が検出器（カメラ）からどの程度離れているかを示す情報である。
【００４１】
本発明の第２の見地によれば、口腔及び咽喉を有する患者の内部の解剖学的特性を決定するイメージング装置であって、
患者の口腔に少なくとも１つの構造光パターンを投射する手段（例えば投射器）と、
少なくとも１つの反射光パターンを検出する手段であって、各々の反射光パターンは、対応する投射された構造光パターンの反射から生じるものである、手段（例えば検出器）と、
少なくとも１つの構造光パターンを考慮して少なくとも１つの反射された構造光パターンを解析し、それにより患者の内部の解剖学的特性を決定する手段（例えば解析装置、例えばこのような解析を実施するソフトウェアを含むコンピュータ）と、
を有するイメージング装置が開示される。
【００４２】
本発明の好適な実施形態によれば、イメージング装置は、反射の前に、第１の偏光モードに従って構造光パターンを偏光する第１の偏光手段と、検出の前であって反射の後に、第２の偏光モードに従って反射光パターンを偏光する手段と、を有し、第１及び第２の偏光モードは逆向きである。第１及び第２の偏光手段は、第１の見地に関して記述されたような偏光フィルタでありうる。第１のフィルタは、投射器と口腔との間に位置することができ、第２のフィルタは、口腔と検出器との間に位置することができる。
【００４３】
好適な実施形態によれば、投射手段（投射器）、検出手段（検出器）及び１又は複数の偏光フィルタは、特に患者口腔に挿入されるように適応されるイメージング装置内に含められる場合に、共通のハウジングに含められることができる。
【００４４】
本発明の好適な実施形態によれば、投射器と検出器の位置の間のベースラインは、７ｃｍ、６ｃｍ未満、５ｃｍ未満、４ｃｍ未満、３ｃｍ未満、２ｃｍ未満、又は１ｃｍ未満である。それは、約７ｃｍ、６ｃｍ、５ｃｍ、４ｃｍ、３ｃｍ、２ｃｍ、１ｃｍであり又はそれより小さくてもよい。
【００４５】
本発明の好適な実施形態によれば、イメージング装置更に、患者の舌を押すための手段、例えばスパーテル又はそれに適した他の装置を有する。
【００４６】
本発明の好適な実施形態によれば、イメージング装置は、予め決められた平行ラインの組を含む構造光パターンを投射するように適応される。
【００４７】
本発明の好適な実施形態によれば、イメージング装置は、より高密度のライン領域及びより低密度のライン領域を含む構造光パターンを投射するように適応され、その投射は、口腔及び咽喉の予め決められたロケーションに対応する。
【００４８】
本発明の好適な実施形態によれば、イメージング装置は、より太いライン幅領域及びより細いライン幅領域を含む構造光パターンを投射するように適応され、その投射は、口腔及び咽喉の予め決められたロケーションに対応する。
【００４９】
本発明の好適な実施形態によれば、解析する手段は、反射光パターンの反射されたラインの破断を検出し、破断を、口腔の解剖学的特徴の境界と関連付けるように適応される。
【００５０】
本発明の好適な実施形態によれば、解析する手段は、反射光パターンの反射されたラインの変形を検出し、変形を、口腔の解剖学的特徴の形状情報と関連付けるように適応される。
【００５１】
本発明の好適な実施形態によれば、解析する手段は、咽喉の後部が、口腔を形成する又は口腔内の他の解剖学的特徴によって閉塞される程度を決定するように適応される。
【００５２】
本発明の好適な実施形態によれば、解析する手段は、口腔又は咽喉内の解剖学的特徴の深さ情報を決定するように適応される。
【００５３】
本発明の第３の見地によれば、患者の口腔及び咽喉の解剖学的特性を取り出すためのパターニングされた光の投影及び検出技術の使用が開示される。
【００５４】
上記において、本発明の第１の見地の実施形態に対応する特徴及び利点は、必要な変更を加えて、本発明の第２の見地についても開示されるものとすることが意図され、その逆もまた同様である。
【００５５】
本発明の教示は、患者の内部の特徴を識別し、それによって、患者が睡眠時無呼吸にどの程度苦しんでいるかどうかを識別するための改善された方法及び装置の設計を可能にする。
【００５６】
本発明の上述の及び他の特性、特徴及び利点は、本発明の原理を例示によって示す添付の図面に関連して理解される以下の詳細な説明から明らかになる。本記述は、本発明の範囲を制限することなく、例示の目的のためにのみ与えられる。以下で引用される参照数字は、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、最先端技術のMallampatiスコア及び扁桃グレードスコアを示す図。それらは、ＯＳＡスクリーニングのとき、視覚的インスペクションによって確立されるものであり、それらは、訓練された人員を必要とし、反復可能なやり方で測定するのが困難である。
【図２】音声器官の主要な特徴を示す正中矢状プロファイルを示し、口蓋帆咽頭の矢状方向直径が「Ｓｄ」と示されている、図。
【図３】（ａ）は、患者の口腔に投射されるラインパターンを示す図、（ｂ）は、エッジ検出器によりレンダリングされる、投射されたラインの境界を示す図。
【図４】テクスチャ照明が、異なるストライプパターン（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のシーケンスによって実施される本発明の実施形態を示す図。
【図５】（１２のパターンに基づいて）図４に示される構造化された照明に基づいて再構成される３Ｄ表面を示す図であり、異なる方向からレンダリングされたときの口腔の形状及び寸法を示す図。
【図６】本発明の見地に従う方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
それぞれ異なる図において、同じ参照符号は、同じ又は類似の構成要素をさす。
【００５９】
本発明は、特定の実施形態に関して及び特定の図面を参照して記述されるが、本発明は、それに制限されず、請求項によってのみ制限される。請求項の任意の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。記述される図面は、概略的であり、非限定的なものである。図面において、構成要素のうち幾つかのサイズは、説明の便宜上誇張されており、一定の縮尺で描かれていないことがある。
【００６０】
「有する、含む(comprising)」という語が明細書及び請求項に使用されているが、これは、他の構成要素又はステップを除外しない。単数名詞に言及する際に不定冠詞又は定冠詞（例えば「a」、「an」、又は「the」）が使用されているが、これは、他の状況が特に記述されない限り、当該名詞の複数を含む。
【００６１】
更に、明細書及び請求項における第１、第２、第３等の語は、同様の構成要素を区別するために使用されるものであり、時間的、空間的、ランキング、又は任意の他の態様におけるシーケンスを記述するために必ずしも使用されない。
【００６２】
そのように使用される語は、適当な環境下で交替可能であり、ここに記述される本発明の実施形態は、ここに記述される又は図示されるものと異なる別のシーケンスで動作可能であることが理解されるべきである。
【００６３】
更に、明細書及び請求項における上部、下部、上の、下の、等の語は、説明の目的のために使用され、必ずしも相対位置を示すためのものではない。そのように使用される語は、適当な環境下で交替可能であり、ここに記述される本発明の実施形態は、記述される又は図示されるものとは異なる向きにおいて動作可能であることが理解されるべきである。
【００６４】
本明細書の全体を通じて、「一実施形態」の言及は、実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書の全体を通じて「実施形態において」という表現の使用は、必ずしも同じ実施形態に言及するものではないが、そうであってもよい。更に、特定の特徴、構造又は特性は、この開示から当業者に明らかであるように、１又は複数の実施形態において任意の適切なやり方で組み合わせられることができる。
【００６５】
同様に、本発明の例示的な実施形態の記述において、本発明のさまざまな特徴は、開示を簡素化し及び本発明のさまざまな見地の１つ又は複数の理解を助ける目的で、１つの実施形態、図面又はその記述にまとめられていることが理解されるべきである。しかしながら、この開示の方法は、請求項に記載の本発明が各々の請求項に明白に列挙されるものより多くの特徴を必要とするという意図を表すものとして解釈されるべきでない。そうではなく、請求項が示すように、本発明の見地は、単一の上述の開示される実施形態のすべての特徴より少ないものにある。詳細な説明の後に続く請求項は、この詳細な説明にはっきりと組み込まれ、各々の請求項は、本発明の別個の実施形態としてそれ自体に基づく。
【００６６】
更に、ここに記述される実施形態は、他の実施形態に含まれる特徴の幾つかを含み、他の特徴を含まないが、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成することが意図される。例えば、以下の請求項において、請求項に記載の実施形態のいずれかが、任意の組み合わせにおいて使用されることができる。
【００６７】
更に、実施形態の幾つかは、コンピュータシステムのプロセッサによって又は関数を実行する他の手段によって実現されることができる方法として、又は方法の要素の組み合わせとして、ここに記述される。従って、プロセッサは、このような方法又は方法の要素を実施するために必要な命令と共に、方法又は方法の要素を実施するための手段を形成する。更に、装置の実施形態の記述される構成要素は、本発明を実施するための構成要素によって実施される関数を実行する手段の一例である。
【００６８】
ここに提供される記述に、多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、本発明の実施形態はこれらの特定の詳細なしに実行されることができる。他の例において、よく知られている方法、構造及び技法は、この説明を不明瞭にしないという目的で詳しく示されなかった。
【００６９】
以下の語又は規定は、単に、本発明の見地を理解することを助けるためにのみ提供される。患者の口腔又は咽喉の解剖学的特性は、患者の口腔及び咽喉の表面領域、副次的表面領域、及び表面の副次的表面方向をさす。患者の口腔内の解剖学的特徴は、例えば、舌、扁桃、口蓋垂、咽喉の後壁のような、口腔又は咽喉の識別された特定の部分をさす。
−ベースラインは、投射器のような投射手段とカメラのような検出手段の間の距離である；それは、投射のロケーションと検出のロケーションとの間の距離でもある。
−構造化された光パターン（又は構造光パターン）は、予め決められた、知られている、不均一の光パターンである。パターンはしばしばグリッド又は平行のストライプを含むが、当業者に知られているように、構造光の多くの他のパターンが可能である。このような構造化されたパターンが、投射器から及び他のパースペクティブからみて、シーン上へ投射されるとき、パターンが幾何学的に歪められてみえる。これらが表面に当たる際に変形する態様は、ビジョンシステムが、シーン内の対象の深さ及び表面の情報を計算することを可能にする。
【００７０】
本発明の見地は、閉塞性睡眠時無呼吸のスクリーニングに適した、患者の咽喉の内部の解剖学的特性を決定する方法及び装置に関する。
【００７１】
従って、
−患者の口腔及び／又は咽喉内に１つの構造光パターン又は少なくとも１つの構造光パターン（いわゆる構造光）のシーケンスを投射するステップと、
−１又は複数の光パターンを投射することに応じて、患者の口腔及び／又は咽喉から生じる反射光を検出するステップと、
−少なくとも１つの構造光パターンを考慮して反射された構造光パターンを解析し、それによって、患者の内部の解剖学的特性を決定するステップと、
を含む方法（及び対応する装置）が記述される。
【００７２】
本発明の見地は、咽喉の解剖学的構造の特性を測定して、これらの特性をＯＳＡスクリーニングのために使用するために、計算処理イメージングを適用する。
【００７３】
第１群の実施形態において、Mallampatiスコアによって調べられる領域（図１（ａ）の黒色領域）が導出される。これらの尺度は、咽喉の後部が、例えば軟口蓋、硬口蓋、扁桃及び舌によってどれくらいひどく閉塞されるかを示す。これらの尺度を決定することによって、或る患者が睡眠時無呼吸に苦しむ程度が決定されることができる。
【００７４】
第２群の実施形態において、口腔及び咽喉の深さマップが、レンダリングされる。
【００７５】
両方の群において、パターンが口腔に投射され、かかるパターンは、解剖学的エンティティ又は特徴の境界において歪む。
【００７６】
ＯＳＡスクリーニングのために、本発明の見地は、スクリーニング性能を改善することができる咽喉の解剖学的構造に関する情報を付加する。
【００７７】
特定の例は、（図２との関係において示される）口蓋帆咽頭の矢状方向の直径Ｄｓ及び／又は面積の推定値を得るために、取得された３Ｄ情報を使用することである。
【００７８】
本発明の好適な実施形態によれば、軟口蓋、扁桃、硬口蓋及び咽喉後部の面積、並びに口蓋帆咽頭の矢状方向の直径が、決定され、使用される。最初に、構造光パターンは、軟口蓋及びその後ろの咽喉壁がパターンによって可視であるように照射されるようなやり方で、患者の咽喉に投射される。高密度のラインパターンが、異なる解剖学的境界及び対象をより良好に区別するために好適である。１又は複数の画像が、標準のカメラ及び例えばカメラと共に埋め込まれることができる処理ユニットを使用して測定される。次に、計算処理イメージング及びコンピュータビジョン技法が、軟口蓋を識別し、軟口蓋から咽喉後部までの距離を抽出するために使用される。
【００７９】
より複雑でない実現を一般に必要とする第１の群による実施形態によれば、Mallampatiスコアによって調べられる領域が測定される。このアプローチは、口の中の解剖学的対象の滑らかな表面を利用する。ラインパターンが、図３（ａ）に示されるように患者の口内に投射される。
【００８０】
ラインは、それらが１つの解剖学的対象内の複数領域にわたって投射される限り、それらの方向及びアライメントを維持することが見える。ラインが、解剖学的境界をまたぐ場合、歪んでそれらの方向が変化する。更に、空間のシフトが生じる（口蓋と咽喉壁の間のラインの途切れを参照）。これは、例えば投射されたラインの境界をレンダリング（図３（ｂ）参照）するエッジ検出器によって、自動的に解析されることができる。ラインの境界は、以下のパラメータに従って解析されることができる：
−ラインの方向；
−ラインの伸び；
−ラインの中断又は破断。
【００８１】
同じ方向を有するラインは、同じ領域に属し、それらの伸び又は長さは、それらがカバーする解剖学的領域（及びその対応する表面値）を算定するために使用されることができる。
【００８２】
特定の実施形態によれば、特に扁桃、咽喉壁及び軟口蓋のような口内の領域の良好な推定のために、図３（ａ）に用いられるものより高密度の及び低密度のラインが使用されることもでき、このアプローチは、１つおきの画像のみをパターンで照明することによって拡張されることができる。中間画像（基準画像）は、パターンを有する画像から減算されることができ、これは、結果的に、パターンのみが可視である画像を生じさせる（図３（ｂ）を参照）。これは、ラインの解析をより容易にし、従って、好適には付加のパターン投射制御を含む。他の改善例によれば、偏光フィルタが含められ、それにより、例えば反射された構造光パターンが偏光フィルタを通過するようにし、よって、画像上のグレアの効果を低減する。上述したように、２つの偏光フィルタの組が使用されることができる。
【００８３】
Mallampatiスコアの目標バージョンは、例えば、以下の方法に従って、咽喉壁の可視部分の領域として規定されることができる：
１）皮膚の色と口の色との間の遷移を検出することによって口の輪郭を決定する；
２）口を含む領域について画像をセグメント化するために、画像セグメンテーションアルゴリズムを使用する。これは、例えば色情報及び投射光情報を使用することによる。色情報を使用して、ピクセルが、例えば、Ｋ平均アルゴリズムを使用して、色値の類似性によって組み合わせられる（例えば、J. B. MacQueen (1967). "Some Methods for classification and Analysis of Multivariate Observations". Proceedings of 5th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability. University of California Press. pp.281297. MR0214227. Zbl0214.46201を参照）。投射された光の情報は、パターン勾配方向が同様であるピクセルをクラスタリングすることによって使用される；
【００８４】
３）セグメントの数は、口領域を２乃至５のセグメントに分割し、適合度に基づいてセグメントの最適数を選択することによって、決定される。セグメントの考えられる数は、口の中の期待される解剖学的特徴の数によって決定される；
４）セグメントの数が２を越えるとき（これによって、咽喉壁が可視であると考えられる）、咽喉壁のセグメントとして中央セグメントを識別する。任意には、選択されたセグメントの正確さを検証するステップが、含まれることができ、このようなステップは、必要な場合、ユーザ入力及び調整を求めることを含む。
５）選択された咽喉壁セグメントの面積を算出する；
６）口領域全体に対して、選択された咽喉壁の面積を正規化する。
【００８５】
上述したように、構造光パターンの投射及びゆえに検出が、例えば投射器及び検出器を含む一体型装置によって、口内で実施される場合、口領域全体よる正規化が、必ずしも適用できるわけではなく（それが適用できる場合、口領域の独立した決定が、外部画像に基づいて実施されるべきである）、省かれることができる。
【００８６】
方法は、
−患者の口腔及び咽喉の一部をイメージングするステップ；
−画像をセグメント化するために、画像セグメンテーションアルゴリズムを使用するステップ；
−イメージングされた領域を２乃至５のセグメントに分割し、適合度に基づいてセグメントの最適数を選択することによって、口腔及び咽喉内のイメージングされた期待される解剖学的特徴の数に基づいて、セグメントの数を決定するステップ。５つのセグメントの最大数は、口腔及び咽喉内の期待される解剖学的特徴の数に基づくことができる。セグメント各々の数ｎ＝１（２、３、４、５）について、画像は、セグメントごとの一定の画像値によって近似されることができる。この近似の画像と実際の画像との間で差は、フィッティングでありうる；
−フィッティングがなお大幅に低下するセグメントｎの最小数を決定することによって、フィッティングに基づいてセグメントの最適数を選択するステップ；
−セグメントの選択された数が２より大きい場合、咽喉壁のセグメントとして中央セグメントを識別するステップ（それが２に等しい又はそれより小さい場合、方法は繰り返されるべきである）；
−識別された咽喉壁セグメントの表面面積を決定するステップ。識別された咽喉壁セグメントの表面面積が、患者が睡眠時無呼吸に苦しんでいるかどうか決定するために、例えばパラメータとして使用されることができる；
を含む。
【００８７】
別の実施形態において、第２群により、反射されたパターンは、増大されない。１又は複数のパターンが、正確な深さ計算のための基礎として使用される。
【００８８】
深さ計算のためのこのような方法の簡潔な概要は、例えば、"Pattern codification strategies in structured light systems", J. Salvi et al., Pattern Recognition, vol. 37, page 827-849. 6, 47, April 2004に示されている。
【００８９】
取得された画像（全体で１２の取得画像のサブセットだけが示される）及び結果として得られる再構成（口腔の形状及び寸法を表すそれぞれ異なる方向におけるレンダリングによる）は、それぞれ図４及び図５に示されている。システムが約１メートル離れたところの顔の画像取得を意図されるとき、画像は、投射器とカメラとの間の相対的に大きいベースラインによって取得される。咽喉イメージングのアプリケーションの場合、システムは、開かれた口までの近さがより一層短くなるので、７ｃｍ未満、５ｃｍ未満、４ｃｍ未満、３ｃｍ未満、２．５ｃｍ未満、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満、又はより小さいベースラインを容易に有することができる。更に、ここでは、投射器及びカメラの前の１又は複数の偏光の使用が、唾液による鏡面反射を抑制する。フィルタが逆の偏光モードを有する場合（例えば投射器が水平偏光であり、カメラが垂直偏光であり、又は投射器が左円偏光であり、カメラが右円偏光である）、鏡面反射が減衰されることができる。
【００９０】
深さ画像は、口蓋帆咽頭の矢状方向の直径（図２を参照）の計算を可能にする。前述したように、咽喉領域が検出されセグメント化されることができるが、それは深さ情報を含む。口から軟口蓋までの深さの期待される一般値についての知識を使用することにより、測定の正確な実行（カメラ位置及び方向、十分に開かれた口）が検証されることができる。必要な場合、システムは測定を繰り返すことを勧めることができる。その後、図５を参照して、深さ矢状方向の直径Ｄｓが距離Δｍａｘとして導き出され、又は距離Δｍａｘに基づいて、２つの最も離れたセグメントの間の距離が導出される。
【００９１】
好適な実施形態によれば、方法は更に、投影及びイメージングを実施する間、舌を押すための（好適には交替可能な、更に好適には使い捨て可能な）スパーテルの使用を含む。スパーテルの利点は、方法が実質的に再現可能なやり方で実施されることができることであり、これは、イメージング装置が実質的に再現可能やり方で位置付けられることができるからである。スパーテルを使わずに、舌は、口内の関連する要素がカメラで捕捉されないように、他のやり方で抑えられることができる。スパーテルは、イメージングシステムの視野から外れて舌を押すことができ、従ってそれは途中にない。別の利点は、イメージングシステムが異なる患者についてほぼ同じ角度／距離で使用されることができることである；舌のロケーションはほとんど変化しない。他の場合、舌が異なるロケーションにありうるので、医師は、毎回及び患者ごとにイメージングシステムを位置合わせしなければならない。
【００９２】
好適な実施形態によれば、上述のプロシージャかのいずれかにより導き出される情報は、最も良好なスクリーニング性能を得るために、例えば肥満指数及び性別のような睡眠時無呼吸に関する情報を示すものとして知られる他の特徴、又は連続圧力気道圧力マスクフィッティングのための顔の特徴の光学測定（これらの顔の特徴自体が同時に閉塞性睡眠時無呼吸の付加のインジケータであることが知られている）、と組み合わせられることができる。
【００９３】
好適な実施形態によれば、本発明は、咽頭内視鏡検査と組み合わせて使用されることもでき、すなわち、内視鏡への光パターンの投影及び検出を行い、解剖学的特徴に関する情報を導出するために対応する計算を実施することを含む。より煩わしいが、このアプローチは、特に口の外側から見えない咽頭の部分について、より正確な且つより詳しい情報を更に供給することができる。
【００９４】
本発明の実施形態は、ＯＳＡスクリーニングのために適用されることができるが、例えば以下のために使用されることもできる：
−ＯＳＡ表現型タイピング。口及び舌の３Ｄ特徴は、ＯＳＡの異なるタイプを識別することを助け、最も成功する処置（ＣＰＡＰ、外科手術）の標示を提供する。
−呼吸ドラッグデリバリシステム。口腔／咽喉の解剖学的特性の知識は、所望のロケーションに供給される必要がある、投与される薬物の割合を改善することができる。
【００９５】
好適な実施形態、特定の構造及び構成、材料は、本発明による装置に関してここに記述されているが、形式及び詳細のさまざまな変形又は変更が、本発明の範囲を逸脱することなくなされることができることが理解されるべきである。
【図１】
2014534846.tif 000003
【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
2014534846.tif 000009
【図４（ｄ）】
2014534846.tif 000010
【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
2014534846.tif 000012
【図５（ｃ）】
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【図６】
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【国際調査報告】
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