用于确定患者的解剖性质的方法与装置

摘要

公开了一种用于确定患者的解剖性质的方法，所述患者具有口腔和咽喉，所述方法包括：a）将至少一个结构化的光图样投射到所述患者的口腔内；b）检测至少一个反射光图样，所述反射光图样中的每个都从相对应的所投射的结构化的光图样的反射发出；c）鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述至少一个反射和结构化的光图样，由此确定所述患者的解剖性质；以及相关联的成像设备。

权利要求

1.一种用于确定患者的解剖性质的方法，所述患者具有口腔和咽喉，所述方法包括：(a)将至少一个结构化的光图样投射到所述患者的口腔内；

(b)检测至少一个反射光图样，所述反射光图样中的每个都从相对应的所投射的结构化的光图样的反射发出；

(c)鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述至少一个反射的结构化的光图样，由此确定所述患者的解剖性质；

其中，所述至少一个结构化的光图样中的每个都包括一组预先确定的平行线并且使得所述一组预先确定的平行线限定包括较高线密度区域和较低线密度区域和/或包括较大线宽度区域和较小线宽度区域的结构，它们的投射对应于所述口腔和咽喉中的预先确定的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在反射之前根据第一偏振模式极化所述结构化的光图样，并且在检测之前根据第二偏振模式极化所述反射光图样，所述第一偏振模式与第二偏振模式相反。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，投射至少一个结构化的光图样的位置与检测至少一个反射光图样的位置之间的基线小于7cm。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述患者包括舌，所述方法还包括在执行(a)时压低所述舌。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，(b)包括制作所述患者的口腔的一个或多个摄影图像。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括制作所述患者的口腔的至少一个摄影参考图像，并且其中，(c)还包括从在(b)中制作的相应的一个或多个摄影图像减去所述一个或多个摄影参考图像。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括检测反射光图样的反射线中的断裂，并且将所述断裂与所述口腔的解剖特征的边界相关联。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括检测在(b)中检测到的反射光图样的反射线的变形，并且将所述变形与所述口腔的解剖特征的形状信息相关联。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述患者的所述解剖性质包括所述咽喉的后部被形成所述口腔的或所述口腔内的其他解剖特征堵塞的程度。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述患者的所述解剖性质包括所述口腔或咽喉内的解剖特征的深度信息。

11.一种用于确定患者的解剖性质的成像设备，所述患者具有口腔和咽喉，所述成像设备包括：用于将至少一个结构化的光图样投射到所述患者的口腔内的器件；

用于检测至少一个反射光图样的器件，所述反射光图样中的每个都从相对应的所投射的结构化的光图样的反射发出；

用于鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述至少一个反射的结构化的光图样，由此确定所述患者的解剖性质的器件；

其中，所述至少一个结构化的光图样中的每个都包括一组预先确定的平行线并且使得所述一组预先确定的平行线限定包括较高线密度区域和较低线密度区域和/或包括较大线宽度区域和较小线宽度区域的结构，它们的投射对应于所述口腔和咽喉中的预先确定的位置。

说明书

用于确定患者的解剖性质的方法与装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于确定患者的解剖性质的方法与装置的领域。更具体而言，其涉及确定患者的口腔和咽喉的内部解剖性质。本发明可以有利地被应用于筛查阻塞性睡眠呼吸暂停以及相关医学病例的领域。

背景技术

[0002] 对咽喉解剖学的方便且准确的测量对于阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）的日间筛查是有重大作用的。阻塞性睡眠呼吸暂停是这样一种医学状况，其中上呼吸道被患者的咽喉的口腔内的特征堵塞，阻止患者正常呼吸，尤其是在睡眠时。

[0003] 现今，展现OSA症状的患者需要在他们的睡眠期间被监测，并且需要去睡眠实验室。这非常繁琐且耗费人力。

[0004] 显然，需要更为舒适且耗时较少的方法。

[0005] 可以指示患者的OSA的存在而无需睡眠实验室的替代做法仍不够准确，并且不能足以令人信服。视觉方法包括通过人类专家的视觉检查（例如，通过使用Mallampati评分，参见图1（a），或者扁桃体等级评分，参见图1（b）），将口腔与咽喉的总体归类为多个类别。显然，这意味着主观解释和低重现性。在时间上对特定患者的进展进行跟进困难，并且不同的专家可能不同地归类相同患者。

[0006] 另一种替代做法包括咽声测量仪的使用，其基于对鼻腔或口腔的声学扫描。对准确的测量要求良好的声密封，这难以实现。声学扫描仅提供有关解剖学的极少信息。先进的3D成像技术（例如MRI）价格昂贵并且仅在医院中可用，而OSA筛查典型地发生在初级保健医师的诊室中。

[0007] 在Richard W.W.Lee等人发表于SLEEP，第32卷，第1号（2009年）的“Craniofacial Phenotyping in Obstructive Sleep Apnea–A Novel Quantitative Photographic Approach”中，使用相机测量与OSA有关的颅面 解剖特征。涉及颅面形态的参数从患者的正面剖面照片导出。

[0008] US2003/0164952A1描述了一种用于扫描有限尺寸的内部表面或腔（例如耳、鼻、口等的内部表面）的装置与方法。将有结构的光图样投射到对象的内部表面上，并从所述表面采集光图样的反射的图像。通过在所述图像中定位所述光图样，可以应用已知的射影几何来重建相对应的3D表面位置。

发明内容

[0009] 本发明的目标是提供用于确定患者的咽喉和口腔的解剖性质，其快速、容易且显著准确，以筛查关于睡眠呼吸暂停的患者状况。

[0010] 上述目标通过根据本发明的方法和设备得以实现。

[0011] 本发明的具体且优选的方面在独立权利要求和从属权利要求中陈述。来自从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征相组合，并且不仅仅如在权利要求书中明确地陈述地组合。

[0012] 根据本发明的第一个方面，公开了一种用于确定患者的内部解剖性质的方法，所述患者具有口腔和咽喉，所述方法包括

[0013] -将至少一个结构化的光图样投射到患者的口腔内；

[0014] -检测至少一个反射光图样，所述反射光图样中的每个都从相对应的所投射的结构化的光图样的反射发出；

[0015] -鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述至少一个反射的结构化的光图样，由此确定所述患者的解剖性质。

[0016] 本发明的各方面的优点是，可以用客观、可重复的方式得到关于患者口腔和咽喉的内部解剖性质的详细信息。

[0017] 根据本发明的优选实施例，投射一个结构化的光图样，检测一个反射光图样，并且所述分析是基于它们的。

[0018] 根据本发明的其他优选实施例，顺序地投射多个（典型地是不同的）结构化的光图样，并且顺序地检测多个相关联的反射光图样。所述分析则可以基于所述多个结构化的光图样和相关联的反射光图样。使用多个不同的结构化的光图样可以增加所述方法的效率，因为其减小了对解剖性质以 及因此对所述患者的口部的解剖特征的错误识别的可能性。

[0019] 根据优选的实施例，对反射的结构化的光图样的检测与患者的呼吸循环同步。例如，可以在所述患者吸入时检测反射光图样，由此得到所述患者在第一状态的解剖性质。同样，可以在所述患者呼出时检测反射光图样，由此得到所述患者在第二状态的解剖性质。此后，可以比较所述第一状态中与所述第二状态中的解剖性质。这例如是为了得到有关患者是否遭受睡眠呼吸暂停（和/或其程度）的信息。

[0020] 注意，根据本发明，检测反射光（图样）也可以包括电影拍摄或视频记录反射光图样。照片可以对应于与预先确定时刻的视频图像相对应的特定图像。

[0021] 根据本发明的优选实施例，所述方法还包括使用一个或多个偏振滤光器。

[0022] 所述方法可以包括在检测之前，例如通过使所述反射光图样通过一个或多个偏振滤光器来将所述反射光图样极化。

[0023] 所述方法可以包括在反射之前，根据第一偏振模式将所述结构化的光图样极化，并且在检测之前且反射之后，根据第二偏振模式将所述反射光图样极化，所述第一偏振模式与第二偏振模式相反，例如水平与垂直，或者左旋圆与右旋圆。这例如可以通过以下方式得以达到，即使用一组两个偏振滤光器，由此所投射的光图样的光在反射之前通过所述偏振滤光器中的一个，并且在反射之后且检测之前通过第二个偏振滤光器。第一个滤光器则可以被放置在投射器与口腔之间，第二个滤光器在口腔与检测器之间。

[0024] 这些实施例提供这样的优点，即可以在所检测的反射图样中，抑制光在唾液上的镜面反射的图像。这种反射的存在可能对分析步骤有不利影响，并且可能降低对所述患者的内部解剖性质的确定结果的质量。

[0025] 根据本发明的优选实施例，投射至少一个结构化的光图样的位置与检测至少一个反射光图样的位置之间的基线小于7cm，或小于6cm，或小于5cm，或小于4cm，或小于3cm，或小于2cm，或甚至小于1cm。其可以为约7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1cm或更小。其可以在0.5-10cm的范围内，更优选地在1-7cm的范围内。

[0026] 内部解剖性质是从患者口腔和/或咽喉获得的事实，在实践中意味着所 述投射器和检测器应被放置在口部的近距离内，或者根据某些实施例，在所述患者的口内。注意，理论上，投射器和检测器不能被放置在完全相同的位置上，因为这将不允许对合适信息以及因此性质的提取。这意味着，但是所述系统的基线可以相对地小。所述基线可以足够小，以用于使所述检测器和投射器被集成在适于被插入到所述患者的口中的患者接口设备中。此外，根据某些实施例，投射器和检测器可以被集成在咽部内窥镜中，其适于被插入所述患者的口中。

[0027] 根据本发明的优选实施例，所述患者包括舌，并且所述方法还包括在将所述至少一个结构化的光图样投射到所述患者的口腔内的时，压低所述舌，例如借助于压舌板。

[0028] 这提供以下优点，即可以用更加基本可重复的方式执行所述方法，因为针对某个患者，可以用基本上可重复的方式定位所述成像设备。另一优点在于，针对不同患者可以用或多或少相同的角度/距离使用所述成像系统；所述舌的位置在患者之间基本上不可变。

[0029] 根据本发明，所述至少一个结构化的光图样中的每个均包括一组预先确定的平行线。

[0030] 至少一个或全部结构化的光图样的所述线可以例如为直的或弯的。

[0031] 至少一个或全部结构化的线图样的所述平行线可以具有恒定宽度。所述线的所述宽度可以例如小于5mm，或小于4mm，或小于3mm，或小于2mm，或小于1mm。其例如可以等于5mm或4mm或3mm或2mm或1mm。

[0032] 可以用距相邻平行线恒定或非恒定的距离，定位至少一个或全部（一个或多个）结构化的光图样的平行线。

[0033] 至少一个或全部结构化的光图样的平行线例如可以形成同心圆。

[0034] 根据本发明，所述至少一个结构化的光图样为预先确定的，使得所述一组平行线限定包括较高线密度区域和较低线密度区域的结构，它们的投射与在所述口腔和咽喉中的预先确定的位置相对应。这些预先确定的位置例如可以对应于相对较小结构（较高密度）和相对较大结构（较低密度）分别预期的位置。可以基于统计资料、标准模型或其他手段来确定患者的口中预期结构是否有、为哪些以及在哪里。

[0035] 可选地或额外地，所述至少一个结构化的光图样为预先确定的，使得所述一组平行线限定包括较大线宽区域和较小线宽区域的结构，较大线宽区域和较小线宽区域的投射与所述口腔和咽喉中的分别预期较大结构和较小结构的预先确定的位置相对应。

[0036] 以上两个实施例，它们自身或是组合（被包括作为单独的实施例），提供以下优点，即可以更准确地执行所述分析，即它们得到更加有效的方法。使用预先确定的信息（包括关于预期所述口腔和/或口和/或咽喉的特定特征相对于所述口腔在何处的信息）允许确定进一步优化的结构化的光图样，用于所述方法涉及的特定应用。较细的线和较大的线密度允许提取更详细的信息，但可能增大所要求的处理能力。因此，当时当这种详细信息有价值时，即可以预期某些解剖特征的位置，可以通过使用较高的线密度和/或较细的线降低处理能力。

[0037] 根据本发明的优选实施例，检测所述至少一个反射结构化的光图样包括生成所述患者的口腔的一个或多个摄影图像。

[0038] 根据本发明的优选实施例，所述方法还包括当没有进行所述结构化的光图样的投射时，生成所述患者的口腔的至少一个摄影参考图像，并且分析所述至少一个反射光图样还包括从相应的（一个或多个）摄影图像减去相应的摄影（一个或多个）参考图像。单个摄影参考图像可以被用于多个检测到的光图样，或者多个不同的摄影参考图像，所述多个不同的摄影参考图像对应于来自所述多个检测光图样的相应的检测到的光图样。注意，摄影图像可以为视频流在某个时刻的图像。

[0039] 这些实施例典型地提供以下优点，即相应地制作的图像结果，主要地或仅仅包括投射图样。这可以进一步简化分析和信息提取。

[0040] 根据本发明的优选实施例，所述方法还包括检测反射光图样的反射线中的断裂或中断，并且将所述断裂或中断与所述口腔的内部解剖特征的边界相关联。

[0041] 根据本发明的优选实施例，所述方法还包括检测相应的投射光图样的反射线的变形，并且将所述变形与所述口腔的内部解剖特征的形状信息相关联。形状信息可以包括2D形状信息或3D形状信息。

[0042] 根据本发明的优选实施例，确定所述患者的内部解剖性质包括确定所 述咽喉的后部被形成所述口腔或所述口腔内的其他解剖特征堵塞的程度。所述其他解剖特征例如可以为以下中的一个或多个：软腭、硬腭、舌、扁桃体、悬雍垂、牙齿，但其他特征也可以存在并且可以堵塞所述咽喉。

[0043] 根据本发明的优选实施例，确定所述咽喉的后部被形成所述口腔或所述口腔内的其他解剖特征堵塞的程序包括：

[0044] -对所述患者的口腔、咽喉和口进行成像；

[0045] -确定所述口的轮廓；

[0046] -确定所述咽喉壁的可见部分的表面积；

[0047] -将所述咽喉壁的所述可见部分的所述表面积与口总面积归一化，所述口总面积是基于所述口的所述轮廓确定的。

[0048] 确定所述咽喉壁的所述可见表面积例如可以包括：

[0049] -使用图像分割算法，以针对所述口面积分割所述图像，所述口面积由所述口的所述轮廓限定；

[0050] -通过将所述口面积划分成二至五个分割来确定多个分割，并基于拟合优度、基于所述口腔和咽喉中的期望解剖特征的数目，选择分割的最佳数目；当所选择的分割的数目大于二时，将（一个或多个）中间分割识别为咽喉壁的可见部分的（一个或多个）分割（当其等于或小于二时，应重复所述方法）；

[0051] -确定对应于所述咽喉壁的所述可见部分所识别的（一个或多个）分割的所述表面积。

[0052] 当（例如借助于包括投射器和检测器的集成设备）在口内执行对结构化的光图样的所述投射以及因此还有检测时，按口总面积进行归一化并不一定适用（如果其适用，则应基于外部图像执行对所述口面积的独立确定）并且可以被省略。

[0053] 所述方法则可以包括：

[0054] -对所述患者的口腔和咽喉进行成像；

[0055] -确定所述咽喉壁的所述可见部分的所述表面积；

[0056] 确定所述咽喉壁的所述可见组成部分的表面积可以包括：

[0057] -使用图像分割算法来分割所述图像；

[0058] -通过将被成像区域划分成二至五个分割来确定多个分割，并基于拟 合优度、基于所述口腔和咽喉中的期望解剖特征的数目，选择分割的最佳数目；当所选择的分割的数目大于二时，将中间的（一个或多个）分割识别为所述咽喉壁的可见部分的（一个或多个）分割（当其等于或小于二时，应重复所述方法）；

[0059] -确定所述咽喉壁的可见部分的所识别的（一个或多个）分割的表面积。

[0060] 所识别的咽喉壁分割的表面积例如可以被用作用于确定患者是否遭受睡眠呼吸暂停的参数。

[0061] 根据本发明的优选实施例，获取所述患者的内部解剖性质包括获取口腔或咽喉内的内部解剖特征的深度信息。深度信息为指示3D场景的图像中的目标与检测器（相机）分离多远的信息。

[0062] 根据本发明的第二个方面，公开了一种用于确定患者的内部解剖性质的成像设备，所述患者具有口腔和咽喉，所述设备包括：

[0063] 用于将至少一个结构化的光图样投射到所述患者的口腔内的器件，例如投射器；

[0064] 用于检测至少一个反射光图样的器件，例如检测器，所述反射光图样中的每个都从相对应的所投射的结构化的光图样的反射发出；

[0065] 用于鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述至少一个反射的结构化的光图样，由此确定所述患者的内部解剖性质的器件，例如分析设备，例如包括用于执行这种分析的软件的计算机。

[0066] 根据本发明的优选实施例，所述成像设备还包括：用于在反射之前，根据第一偏振模式将所述结构化的光图样极化的第一极化器件；以及用于在检测之前且反射之后，根据第二偏振模式将所述反射光图样极化的第二极化器件，所述第一偏振模式与第二偏振模式相反。所述第一偏振器件和第二偏振器件可以为偏振滤光器，如针对第一方面所描述。第一滤光器则可以定位于所述投射器与所述口腔之间，第二滤光器可以定位于所述口腔与所述检测器之间。

[0067] 根据优选的实施例，投射器件（投射器）、检测器件（检测器）以及一个或多个偏振滤光器可以被包括在共用壳体中；尤其是当被包括在适于被插入患者的口中的成像设备中时。

[0068] 根据本发明的优选实施例，所述投射器与所述检测器的位置之间的基线为7cm，或小于6cm，或小于5cm，或小于4cm，或小于3cm，或小于2cm，或甚至小于1cm。其可以为约7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1cm或更小。

[0069] 根据本发明的优选实施例，所述成像设备还包括用于压低患者的舌的器件，例如压舌板或适用于其的其他设备。

[0070] 根据本发明，所述成像设备适于投射包括一组预先确定的平行线的结构化的光图样。

[0071] 根据本发明，所述成像设备适于投射包括较高线密度区域和较低线密度区域的结构化的光图样，它们的投射与所述口腔和咽喉中的预先确定的位置相对应。

[0072] 可选地或额外地，所述成像设备适于投射包括较大线宽区域和较小线宽区域的结构化的光图样，它们的投射与所述口腔和咽喉中的预先确定的位置相对应。

[0073] 根据本发明的优选实施例，用于分析的所述器件适于检测反射光图样的反射线的断裂，并且将所述断裂与所述口腔的解剖特征的边界相关联。

[0074] 根据本发明的优选实施例，用于分析的所述器件适于检测反射光图样的反射线的变形，并且将所述变形与所述口腔的解剖特征的形状信息相关联。

[0075] 根据本发明的优选实施例，用于分析的所述器件适于确定所述咽喉的后部被形成所述口腔的或所述口腔内的其他解剖特征堵塞的程度。

[0076] 根据本发明的优选实施例，用于分析的所述器件适于确定所述口腔或咽喉内的解剖特征的深度信息。

[0077] 根据本发明的第三个方面，公开了一种对用于获取患者的口腔和咽喉的解剖学形式图样化光投射和检测技术的用法。

[0078] 上文中，对应于本发明的第一方面的实施例的特征和优点被认为也针对本发明的第二方面得以公开，在细节上做必要修正，反之亦然。

[0079] 本发明的教导允许设计改进的方法和装置，用于识别患者的内部特征，以及因此识别患者是否遭受睡眠呼吸暂停以及其程度。

附图说明

[0080] 从以下详细描述，结合附图，本发明的以上以及其他特性、特征和优点将变得显而易见，以举例的方式图示了本发明的原理。该说明仅是为了举例的目的提供的，不限制本发明的范围。以下引用的附图编号指代各附图。

[0081] 图1（a）和图1（b）分别图示了现有技术的Mallampati评分和扁桃体等级评分。它们是在筛查OSA时通过视觉检查而确立的。它们要求专业人员，并且即使那样也难以用可重复的方式测量。

[0082] 图2图示了示出发声器官的主要特征的中矢状剖面图。由“Ds”指示腭咽的矢状径。

[0083] 图3（a）图示了被投射到患者的口内的线图样。Canny边缘检测器绘制所投射的线的边界，图示于图3（b）中。

[0084] 图4图示了本发明的实施例，其中，用不同条状图样的序列（a）、（b）、（c）、（d）执行纹理照明。

[0085] 图5图示基于图4中绘制的结构化的化照明（在12图样的基础上）重建的3D表面；当在不同取向下绘制时，显示口腔的形状和尺寸。

[0086] 图6为图示根据本发明的各方面的方法的流程图。

[0087] 在不同附图中，相同的附图标记指示相同或相似的元件。

具体实施方式

[0088] 将关于特定实施例并参考某些附图描述本发明，但本发明不限于此，而是仅由权利要求书限定。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。所描述的附图仅为示意性的且为非限制性的。在附图中，出于示例的目的，元件中的一些的大小可能被夸大，并且不按比例绘制。

[0089] 当术语“包括”被用于本描述和权利要求书时，其不排除其他元件或步骤。在使用定语，例如“一”或“一个”、“该”指代单数形式的名词时，其包括多个该名词，除非明确陈述为其他情况。

[0090] 此外，说明书中及权利要求书中的术语第一、第二、第三等，被用于在相似元件之间进行区分，并且不一定描述时间上、空间上、排名上或任意其他方式的顺序。要理解，这样使用的术语在合适的环境下是可互换的， 并且本文描述的本发明的实施例能够以本文中所描述或图示以外的其他顺序操作。

[0091] 此外，说明书及权利要求书中的术语顶部、底部、上方、下方等是出于描述性的目的而使用的，并且不必须用于描述相对位置。要理解，这样使用的术语在合适的环境下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以本文中描述或图示以外的其他取向操作。

[0092] 贯穿本说明书，对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在贯穿该说明书的各个地方的出现不一定全都指相同的实施例，而可以是其他情况。此外，可以用任意合适的方式组合所述特定特征、结构或特性，如根据一个或多个实施例中的该公开内容，对本领域普通技术人员而言显然的。

[0093] 类似地，应认识到，在对本发明的示范性实施例的描述中，出于流程化以及帮助理解各个创新方面中的一个或多个的目的，有时在单个实施例、附图或其描述中，将本发明的各个特征集合在一起。然而，这种公开方法不应被解释为反映要求保护的本发明要求比在每个权利要求中明确记载的更多的特征。而是相反，如权利要求书反映的，创新性方面在于比单个前面公开的实施例的所有特征更少的特征中。因此，附于详细描述的所述权利要求书在此明确并入该详细描述，其中，每个权利要求均作为本发明的单独实施例代表其自身。

[0094] 此外，尽管本文描述的一些实施例包括其他实施例中包括的一些特征而没有其他特征，但不同实施例的特征的组合也是在本发明的范围内的，并且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解。例如，在权利要求书中，可以用任意组合使用要求保护的实施例中的任意。

[0095] 此外，实施例中的一些在本文中被描述为方法或方法的元素的组合，其可以由计算系统的处理器或由执行该功能的其他器件实施。因此，具有用于执行这样的方法或方法的元素所需要指令的处理器形成用于执行所述方法或方法的元素的器件。此外，用于执行由用于执行本发明的目的的元件所执行的功能的器件的范例是本文描述的装置型实施例的元件。

[0096] 在本文提供的描述中，阐述了诸多特定细节。然而，要理解，可以无 需这些特定细节而实践本发明的实施例。在其他情况中，为了不使对该描述的理解含糊晦涩，未详细示出公知的方法、结构和技术。

[0097] 提供以下术语或定义，仅用于辅助理解本发明的各方面：

[0098] -患者的口腔或咽喉的解剖性质指所述患者的口腔和咽喉的表面的表面积、子表面积以及子表面取向；

[0099] -患者的口腔的解剖特征指所识别的口腔或咽喉的特定部分，例如舌、扁桃体、悬雍垂、咽喉的后壁；

[0100] -基线为用于投射的器件（例如投射器）与用于检测的器件（例如摄影相机）之间的距离；其也是投射的位置与检测的位置之间的距离。

[0101] -结构化的光图样为光的预先确定已知的、非均匀的图样。所述图样常常包括通常为网格或平行的条状，但许多结构化的光的其他图样也是可能的，如本领域技术人员已知的。当这样的结构化的图样被投射到场景上时，从其他透视看与从所述投射器看相比，所述图样呈现几何扭曲。这些变形在接触表面时的方式允许视觉系统计算目标在所述场景中的深度和表面信息。

[0102] 本发明的各方面涉及用于确定患者的咽喉的解剖性质的方法和设备，适用于筛查阻塞性睡眠呼吸暂停。

[0103] 因此，描述了一种方法（以及相对应的设备），包括：

[0104] -将一个结构化的光图样或至少一个结构化的光图样的序列（所谓的结构化的光）投射到患者的口腔和/或咽喉内；

[0105] -检测响应于投射所述一个或多个光图样而从患者的口腔和/或咽喉的发出的反射光；

[0106] -鉴于所述至少一个结构化的光图样来分析所述反射结构化的光图样，由此确定所述患者的内部解剖性质。

[0107] 本发明的各方面应用计算成像来测量所述咽喉解剖学的性质并且使用这些性质用于OSA筛查。

[0108] 在第一组的实施例中，获取通过Mallampati评分调查的区域（图1（a）中的黑色区域）。这些度量为对咽喉的后部被（例如软腭、硬腭、扁桃体和舌）堵塞的严重度的图示。通过确定这些度量，可以确定患者遭受睡眠呼吸暂停的程度。

[0109] 在第二组的实施例中，绘制口和咽喉的深度图。

[0110] 在两个组中，图样均被投射到口内，其在解剖学实体或特征的边界处反射。

[0111] 针对OSA筛查，本发明的各方面增加有关咽喉解剖学的信息，这可以改进筛查性能。

[0112] 具体范例是使用所获得的3D信息来得到针对腭咽的矢状径Ds和/或面积的估计（联系图2所图示的）。

[0113] 根据本发明的优选实施例，确定并使用软腭、扁桃体、硬腭和咽喉的后部的面积以及腭咽的矢状径。首先，以使得软腭和其后的咽喉壁两者均被所述图样看得见地照亮的方式，将结构化的光图样投射到所述患者的所述咽喉内。密集线图样是优选地，用于更好地区分不同的解剖边界和对象。使用标准相机以及可以例如被嵌入所述相机的处理单元来测量一个或多个图像。然后，使用计算成像和计算机视觉技术来识别所述软腭以及提取从所述软腭到所述咽喉的后部的距离。

[0114] 根据第一组的实施例，典型地要求较不复杂的实现方式，测量通过Mallampati调查的区域。该方法利用口中的解剖对象的光滑表面。将线图样投射到患者的口内，如在图3（a）中所示。

[0115] 可见，只要线被投射在一个解剖对象的区域上，所述线保持就它们的取向和排列。当穿过解剖学边界时，所述线偏折并且它们的取向改变。同时出现间隔的移位（参见上颚与咽喉壁之间的间断）。这可以用，例如边缘检测器来自动分析，绘制所投射的线的边界（参见图3（b））。然后可以根据以下参数分析所述线的所述边界：

[0116] -所述线的取向；

[0117] -线的延伸；

[0118] -线的中断或断裂。

[0119] 具有相同取向的线属于相同区域，它们的延伸或长度可以被用于估计它们覆盖的解剖学面积（以及其对应的表面值）。

[0120] 根据某些实施例，同样可以使用比在图3（a）中采用的更密且更细的线，用于对口中的区域的良好估计，尤其是扁桃体、咽喉壁和软腭。可以通过用所述图样照亮仅每隔一个图像来扩展该方法。可以用图样从所述图 像减去中间图像（参考图像），这得到只有图样可见的图像（参见图3（b））。这将使得对所述线的分析更为容易，并因此优选地包括额外的图样投影控制。根据进一步的改进，包括偏振滤光器，例如使所反射的结构化的光图样通过偏振滤光器，以减小所述图像上的炫光效应。可以使用一套两个偏振滤光器，如前文所描述的。

[0121] Mallampati评分的客观版本例如可以被定义为咽喉壁的可见部件的区域，根据以下方法：

[0122] 1）通过检测皮肤颜色与口颜色之间的过渡来确定口的轮廓；

[0123] 2）使用图像分割算法来针对包含口的区域分割所述图像。例如通过使用颜色信息和投射光信息两者。使用颜色信息，通过颜色值的相似度来组合像素，例如使用K-平均算法（参见例如J.B.MacQueen（1967年）的“Some Methods for classification and Analysis of Multivariate Observations”，第5届伯克利数理统计与概率研讨会汇编，加利福尼亚大学出版社，281297页，MR0214227，Zbl0214.46201。通过将图样梯度方向相似的像素聚类来使用所述投射光信息；

[0124] 3）然后通过将所述口区域划分成2至5个分割并基于拟合优度来选择分割的最佳数目，来确定分割的数目。通过所述口中的期望解剖特征的数目，确定所考虑的分割的数目‘

[0125] 4）在分割的数目超过2时（在此，所述咽喉壁被视为可见的），将（一个或多个）中间分割识别为所述咽喉壁的（一个或多个）分割。任选地，可以包括验证所选择的分割的正确性的步骤，这样的步骤包括要求用户输入并在需要时进行调节；

[0126] 5）如果有的话计算所选择的（一个或多个）咽喉壁分割的面积；

[0127] 6）将所选择的咽喉壁的所述面积与口总面积归一化。

[0128] 如所讨论地，当对结构化的光图样的投射，以及因此还有检测（例如借助于包括投射器和检测器的集成设备）在所述口内执行时，所述口总面积的归一化并不一定适用（如果其适用，则应基于外部图像执行对所述口面积的独立确定）并且可以被省略。

[0129] 所述方法则可以包括：

[0130] -对所述患者的口腔和咽喉的部分进行成像；

[0131] -使用图像分割算法来分割所述图像；

[0132] -通过将被成像区域划分成二至五个分割来确定多个分割，并基于拟合优度、基于所述口腔和咽喉中已被成像的期望解剖特征的数目来选择分割的最佳数目。最大数目的五个分割可以基于所述口腔和咽喉中的期望解剖特征的数目。对于每个数目的分割n=1、2、3、4、5，可以通过每个分割的固定图像值来近似所述图像。可以拟合该近似图像与实际图像之间的差异。

[0133] -基于所述拟合，通过确定拟合仍显著减小的分割的最小数目n来选择分割的最佳数目。

[0134] -当所选择的分割的数目大于二时，将（一个或多个）中间分割识别为所述咽喉壁的（一个或多个）分割（当期等于或小于二时，应重复所述方法）；

[0135] -确定所识别的（一个或多个）咽喉壁分割的表面积；

[0136] 所识别的咽喉壁分割的表面积，例如可以被用作用于其额定患者是否遭受睡眠呼吸暂停的参数。

[0137] 在根据第二组的另一实施例中，所述反射图样未被增强。所述图样或多个图样被用作准确深度计算的基础。

[0138] 对用于深度计算的这样的方法的简要概述例如在“Pattern codification strategies in structured light systems”，J.Salvi等人，Pattern Recognition，第37卷，827-849页，6，47（2004年4月）中给出。

[0139] 在图4和图5中分别描绘所采集的图像中的一些（仅示出总共十二个捕获图像的子集）以及得到的重建（通过在揭示口腔的形状和尺寸的不同取向下的绘制）。所述图像是用投射器与相机之间相对大的基线生成的，因为所述系统是打算用于在约一米的距离用于面部捕获。针对用于咽喉成像的应用，由于到张开的口的临近度要小得多，系统可以容易地具有小于7cm，小于4cm，或小于3cm，或小于2.5cm，或小于2cm，或小于1cm或更小的基线。这里还要注意，在所述投射器和相机前方的一个或多个偏振滤光器的使用将抑制因唾液造成镜面反射。当所述滤光器具有相反的偏振模式时（例如，投射器水平并且相机垂直，或者投射器左旋圆并且相机右旋圆），镜面反射可以被衰减。

[0140] 所述深度图像允许对腭咽的矢状径的计算（参见图2）。如前文，可以检测并分割咽喉区域，然而现在包括深度信息。使用对针对从口直到软腭（或上颚）的深度的预期典型值的知识，可以验证所述测量的正确运行（相机位置和取向、口充分张开）。所述系统可以在需要时建议重复所述测量。随后，将深度矢状径Ds推导为距离Δ最大，或者基于两个最远分割之间的距离Δ最大，参见图5。

[0141] 根据优选的实施例，所述方法也包括用于在执行所述投射和成像的时压低所述舌的（优选为可替换的，更优选为一次性的）舌压板的使用。所述舌压板的优点在于，可以用基本上可重复的方式执行所述方法，因为可以用基本上可重复的方式定位所述成像设备。不使用舌压板，则舌可能堵塞口内的相关元素，使得所述相关元素不能被相机捕获。所述舌压板可以将所述舌推出成像系统，从而使其不挡道。另一优点在于，可以针对不同患者以或多或少相同的角度/距离使用所述成像系统；所述舌的位置基本上不可变。否则，由于所述舌可能在不同位置，所述医师将不得不每次并且针对每个患者再次地对准所述成像系统。

[0142] 根据优选的实施例，通过以上程序中的任意获取的信息可以与已知指示睡眠呼吸暂停的其他特征相组合，所述其他特征例如体重指数和性别，或者针对连续压力气道压面罩拟合而对面部特征的光学测量（已知这些面部特征自身同时为针对阻塞性睡眠呼吸暂停的额外指示），以得到最佳筛选性能。

[0143] 根据优选的实施例，本发明也可以与咽部内窥镜组合使用，即包括所述光图样到内窥镜的投射与检测，以及用于执行相对应的计算以获取有关解剖特征的信息。在更为突出的同时，该方法也可以递送更准确且更详细的信息，尤其针对咽部从口外部不可见的那些部分。

[0144] 本发明的实施例可以被用于OSA筛查，但也可以被用于例如：

[0145] -OSA分型。口和舌的3D特征帮助识别不同类型的OSA，提供指示用于最成功的处置（CPAP、外科手术）。

[0146] -呼吸道药物递送系统。对口腔/咽喉的解剖性质的了解可以改进需要被递送到期望位置的施予的药物的比例。

[0147] 要理解，尽管已在本文中针对根据本发明的设备讨论了优选的实施例、 具体结构和配置以及材料，但是可以在不偏离本发明的范围的情况下，进行形式和细节上的各种改变或更改。