用于选择所需数量的毛囊单位的系统和方法

摘要

本文提供了用于在毛囊单位分布中选择毛囊单位的系统和方法。分开选择的毛囊单位的选择参数(如距离相关的参数)可以用于确定选择的毛囊单位的所述数量(如选择的毛囊单位的所需百分比)并且帮助提供大致上均匀的选择的毛囊单位的分布。此外，可以确定特征参数，如特征距离或特征密度。所述特征参数可用于确定选择的毛囊单位的所需数量和或可用于治疗目的。

说明书

技术领域

本公开大体上涉及毛发移植程序，并且具体地说涉及用于确定在 毛发移植程序中使用的毛囊单位的系统和方法。

背景技术

毛发移植程序通常包括采集供体毛发移植物并将它们植入到患 者的受体区域中。这些供体毛发移植物通常从如供体头皮的背部边缘 或侧部区域或者含有毛发的其它表面的区域采集。以前，采集的供体 毛发移植物是相当大的(3-5mm)。最近尝试使用由单个毛囊单位(也被 称为“FU”)组成的更少的供体移植物，所述单个毛囊单位即任意分布 在体表(如头皮)上的1-3(并且有时是4或5)个紧密间隔的毛发毛囊天 然存在的聚集体。

以前的毛发移植程序包括手动程序或者具有一些自动化特征的 机械程序。在一个手动过程中，使用解剖刀解剖进入脂肪皮下组织来 移出具有供体毛发移植物的头皮组织直线条带。然后在显微镜下分离 并分开所述条带中的组件毛囊单位。将毛囊单位植入到受体区域内由 针制成的相应刺孔中。通常使用镊子来抓这些毛囊单位并将其放入针 穿刺位置，尽管也可以使用其它仪器和方法。在替代的手动过程(被 称为毛囊单位取出)中，使用手持式穿孔机或插管来从体表单独地取 出毛囊单位以用于随后植入在另一个位置中。

毛囊单位可以基于所述单位中的毛发毛囊数量来进行分类。例 如，“F1”是指代具有单个毛发的毛囊单位的速记；“F2”指代两个毛发 的毛囊单位，对于F3、F4或者具有更高数量毛发毛囊的毛囊单位也 是如此。一个毛囊单位与另一个毛囊单位之间的距离通常被称为毛囊 单位间距离。特定分类或类型的毛囊单位可以被移植到头皮的特定区 域中。例如，F1可以沿着发线构成的脸来植入。多个毛发的毛囊单 位(例如F2、F3或更大)优选植入在中间头皮和顶部区域。

医生或患者可能宁愿仅采集所需百分比的毛囊单位并且留下一 些毛囊单位覆盖在供体区域中。此外，医生或患者可能宁愿在剩余的 毛囊单位中均匀地分布所需百分比以避免供体区域中出现过薄或太 薄的区域。然而，由于毛囊单位相对小的尺寸和相对高的数量以及预 先采集的毛囊单位、图像伪影、由血液或组织损伤引起的闭塞或者在 供体区域内的其它差异，使得获得适当的选择很困难。

概述

根据一个实施方案，提供了一种用于确定在毛囊单位分布中选择 的毛囊单位的所需数量的方法。所述方法包括使用处理器确定在毛囊 单位分布中基于选择参数值选择的毛囊单位数量，并且迭代地选择不 同值作为选择参数值并重复确定步骤直到选择参数值获得在毛囊单 位分布中选择的毛囊单位数量。根据一个实施方案，选择参数包括选 择距离。在某些实施方案中，所述方法包括选择第一距离作为用于在 毛囊单位分布中选择毛囊单位的选择距离；使用处理器来确定在毛囊 单位分布中基于选择距离选择的毛囊单位数量；并且迭代地选择不同 距离作为选择距离并重复确定步骤直到选择距离获得在毛囊单位分 布中选择的毛囊单位所需数量。

在另一个实施方案，提供了一种用于确定在毛囊单位分布中选择 的毛囊单位的所需数量的系统。这种系统可包括用于确定在毛囊单位 分布中基于选择参数值选择毛囊单位数量的装置、以及用于迭代地选 择不同值作为选择参数值并确定基于选择参数值选择的毛囊单位数 量直到选择参数值获得在毛囊单位分布中选择的毛囊单位的所需数 量的装置。在某些实施方案中，选择参数可以是距离相关的选择参数， 并且所述系统可进一步包括用于选择第一距离相关的参数值的装置， 所述参数值用于在毛囊单位分布中选择毛囊单位。

仍在另一个实施方案中，计算机可读介质具有存储在其上的指 令，其用于确定在毛囊单位分布中选择的毛囊单位所需数量。所述指 令可包括用于确定在毛囊单位分布中基于选择参数值选择毛囊单位 数量的指令、以及用于迭代地选择不同值作为选择参数值并确定基于 选择参数值选择的毛囊单位数量直到选择参数值获得在毛囊单位分 布中选择的毛囊单位所需数量的指令。

仍在另一个实施方案，系统包括被配置来接收毛囊单位分布数据 的接口和操作地连接至所述接口的处理器，所述毛囊单位分布数据反 映了毛囊单位在体表上的位置。所述处理器被配置来确定基于选择参 数值和毛囊单位分布数据选择的毛囊单位数量并且迭代地选择不同 值作为选择参数值并确定基于选择参数值选择的毛囊单位数量直到 选择参数值获得选择的毛囊单位的所需数量。所述处理器可进一步被 配置来选择用于从毛囊单位分布数据中选择毛囊单位的第一选择参 数值(例如，距离相关的参数)。

还在另一个实施方案中，提供了一种方法，其包括选择一个距离， 基于毛囊单位分布并使用处理器来确定由至少所选择的距离分开的 毛囊单位的数量以及重复选择和确定步骤直到确定毛囊单位的所需 数量。

仍在另一个实施方案中，用于从毛囊单位分布数据中选择毛囊单 位的方法包括(a)选择具有相关与此相应的毛囊单位第一数量和第二 数量的第一距离和第二距离以使得所述第一数量大于毛囊单位的所 需数量并且第二数量小于所需数量，(b)使用处理器选择具有在第一 和第二距离之间的值的迭代器距离，(c)基于毛囊单位分布数据确定与 所述迭代器距离相对应的毛囊单位的结果数量，(d)将结果数量与所 需数量进行比较以确定结果数量是否大于、小于所需数量或者处于所 需数量的可接受公差内，(e)基于结果数量是否大于或小于所需数量来 调整第一距离或第二距离中的至少一个，并且(f)重复选择、确定、比 较和调整步骤直到确定结果数量处于所需数量的可接受公差内。

选择第一距离和第二距离的步骤可进一步包括(a)产生毛囊单位 集合的统计分布，其中所述统计分布具有平均毛囊单位间距离的集 合；(b)对于所述集合内的单个平均毛囊单位间距离，基于毛囊单位 分布数据确定毛囊单位的导出数量的集合，以使得单个导出数量与所 述集合内的单个平均毛囊单位间距离相对应；(c)确定导出数量集合内 的第一和第二导出数量以使得第一数量包括第一导出数量并且第二 数量包括第二导出数量；(d)将第一距离设定为等于与第一数量相关 的第一平均距离；并且(e)将第二距离设定为等于与第二数量相关的第 二平均距离。

在一个替代的实施方案中，选择第一距离和第二距离的步骤包括 (a)确定平均毛囊单位间距离，(b)基于毛囊单位分布数据确定与平均 毛囊单位间距离相对应的毛囊单位的导出数量，(c)将导出数量与所需 数量进行比较以确定所述导出数量是否大于或小于所需量，(d)如果 所需数量小于导出数量，则选择平均毛囊单位间距离作为第一距离， 并且(e)如果所需数量大于导出数量，则选择平均毛囊单位间距离作为 第二距离。

仍在另一个实施方案中，提供了通过毛囊单位分布数据来计算毛 囊单位的特征参数的方法。所述方法包括对于选择的毛囊单位集合使 用处理器计算在所选择的毛囊单位与最邻近毛囊单位集合之间的平 均参数值以建立平均值集合并且使用处理器来将特征参数计算为所 述平均值集合的平均值。在一个实施方案中，这些参数是基于距离的 或距离相关的。

仍在另一个实施方案中，用于通过毛囊单位分布数据来计算毛囊 单位特征参数的系统包括用于对选择的毛囊单位集合计算选择的毛 囊单位与最邻近毛囊单位集合之间的参数平均值以建立平均值集合 的装置以及用于将特征参数计算为平均值集合的平均值的装置。

仍在另一个实施方案中，计算机可读的介质具有存储在其上的指 令，其用于通过毛囊单位分布数据来计算毛囊单位特征参数。所述指 令包括用于对选择的毛囊单位集合选择的毛囊单位与最邻近毛囊单 位集合之间的平均参数值以建立平均值集合的指令以及用于将特征 参数计算为平均值集合的平均值的指令。

仍在另一个实施方案，系统包括被配置来接收毛囊单位分布数据 的接口和操作地连接至所述接口的处理器，所述毛囊单位分布数据反 映了毛囊单位在体表上的位置。所述处理器被配置来对选择的毛囊单 位集合计算所选择的毛囊单位与最邻近毛囊单位集合之间的参数平 均值以建立平均值集合并且将特征参数计算为平均值集合的平均值。

仍在另一个实施方案中，提供了通过包含毛囊单位的体表图像来 计算毛囊单位密度的方法。所述方法包括对于选择的毛囊单位集合计 算选择的毛囊单位与最邻近毛囊单位集合之间的平均距离以建立平 均距离集合，计算平均距离集合的平均毛囊单位间距离并且将平均毛 囊单位间距离转换成密度以建立这些毛囊单位的预估密度。

仍在另一个实施方案中，一种方法包括确定在毛囊单位分布中存 在于一些自然脱发、采集程序之前的原始毛发密度，或者存在但是由 于不可检测的毛发而不能精确测定的原始毛发密度，并且使用确定的 原始毛发密度来在毛囊单位分布中采集或植入毛囊单位。

仍在另一个实施方案中，一种方法包括对在毛囊单位分布中的选 择的毛囊单位集合使用处理器计算选择的毛囊单位与最邻近毛囊单 位集合之间的参数平均值以建立平均值集合，计算平均值集合的平均 值以建立毛囊单位的特征参数并且基于所述特征参数或者由此而来 的原始密度选择体表上的植入位点或者从毛囊单位分布中采集的毛 囊单位。

附图简述

图1是示出了体表上的毛囊单位示例性分布的图。

图2是如同图1的图，其根据一个实施方案示出从毛囊单位分布 中基于第一选择距离选择的第一毛囊单位所需数量。

图3是如同图1的图，其根据一个实施方案示出从毛囊单位分布 中基于小于第一选择距离的第二选择距离选择的毛囊单位第二所需 数量。

图4是根据一个实施方案确定在毛囊单位分布中选择的毛囊单 位所需数量的方法的流程图。

图5是根据另一个实施方案确定一个选择距离的方法的流程图， 所述选择距离获得在毛囊单位分布中选择的毛囊单位的所需数量。

图6是示出毛囊单位的不同分类和毛囊单位间距离的人头皮的 呈现。

图7是根据一个实施方案基于毛囊单位间距离的统计分布来选 择例如图5的距离界限D₁、D₂或二者的方法的流程图。

图8是示出在毛囊单位分布中的选择的毛囊单位子区域的实例 的图。

图9是基于平均毛囊单位间距离选择距离界限D₁、D₂或二者的方 法的流程图。

图10是示出了在具有缺失或未观察到的毛囊单位的体表上的毛 囊单位示例性分布的图。

图11是根据一个实施方案用于计算毛囊单位分布的特征距离的 方法的流程图。

图12是示出在毛囊单位分布中的选择的毛囊单位子区域的实例 的图。

图13是根据另一个实施方案用于计算毛囊单位分布的特征距离 的方法的流程图。

图14是例如如同图11的流程图并且描绘了排除超出可接受阈值 的平均距离的任选步骤。

图15是对可实现为不同实施方案的机器人毛发采集系统的描 绘。

图16是对可实现为不同实施方案的非机器人毛发采集系统的描 绘。

实施方案详述

参照上文所列附图，本章描述了具体的实施方案和其详细结构和 操作。本文所述的实施方案通过仅说明性而非限制性的方式进行阐 述。本领域技术人员根据本文的教义将认识到，例如其它实施方案也 是可能的，对本文所述的示例性实施方案可以进行改变，并且构成所 描述的实施方案的组成、部件或步骤可存在等同物。

出于清楚和简洁的目的，在没有不必要的细节的情况下呈现某些 实施方案的组成或步骤的某些方法，其中这些细节对于根据本文教义 的技术人员而言将是显而易见的和／或其中这些细节会模糊这些实施 方案的更恰当方面的理解。

在本文所述方法或程序中的一个或多个步骤可以是自动或自发 的，其中一些部分需要手动输入。自动化系统可包括一些操作员交互 作用(如启动ON开关或者调度操作)或者其中使用手持工具但是系统 功能的一些机械装置自动地(即没有人为输入)执行功能的系统。一些 本文所述的自动化系统也可以是机器人辅助或者计算机／软件／机器指 令控制的。本文所述的设备或方法可用于手动程序和系统以及自动化 程序和系统中。根据图15描述示例性机器人辅助的系统和程序。

图1是示出了体表120上的毛囊单位110分布100的图。毛囊单 位分布被定义为对体表上的一组毛囊单位的表示。在图1中，每个圆 点表示毛囊单位110在体表120上的位置。体表120可为具有毛发的 身体的任何区域；体表可附到身体或皮瓣或从身体移出的组织上。毛 囊单位分布100可以从由查看例如患者头皮的一种或多种成像设备 捕获的图像数据中获得。所述图像数据可以使用适当的技术来处理以 确定每个毛囊单位的位置。或者，毛囊单位分布100可以是手动或自 动地使用测量仪器来获得的毛囊单位位置的坐标数据。

图2是如同图1的图，其示出了从毛囊单位分布100中基于表示 毛囊单位之间的关系的选择参数(例如，选择参数值)选择的毛囊单位 (描绘为三角形200)第一所需数量的实例。在一个实施方案中，所述 选择参数值包括选择的毛囊单位之间的距离。本领域技术人员将认识 到，在毛囊单位之间代替纯距离的其它距离相关的参数(包括基于面 积、基于角度、基于距离、导数、函数或度量)或其它组合参数(其中 之一可涉及例如距离、面积或角度)可以用作选择参数。例如，点积(也 被称为标积)如成对的毛囊单位之间产生的向量点积可用作选择参 数，即点积是距离相关的参数的实例。当描述不同实例并引用距离时， 应理解为距离被用作一个实例。由三角形表示的毛囊单位表示例如被 确定可能采集的毛囊单位或者采集程序之后预留或保留在供体区域 (如体表120上)中的毛囊单位。在图2中，大约20％的毛囊单位用三 角形200表示，所述三角形指定例如待采集的毛囊单位的位置。被描 述为圆点205的毛囊单位表示例如将留在供体区域120上的毛囊单 位。

图3示出了毛囊单位分布100，其中毛囊单位位置如图1和图2 中进行定位但是其中选择了大约50％的毛囊单位。在图2和图3中示 出的选择的毛囊单位200大致上均匀地分布以有助于避免供体区域 120的部分过薄或太薄。根据参照图4至图7、图9、图11、图13和 ／或图14描述的方法可以选择所选择的毛囊单位200。

图2和图3显示选择的毛囊单位200的密度增加时选择的毛囊单 位200之间的平均毛囊单位间距离减小。例如，图3中毛囊单位210 具有比图2中的相应毛囊单位210更近的相邻的选择的毛囊单位。换 言之，在图2中毛囊单位210与毛囊单位240之间的毛囊单位间距离 235大于图3中毛囊单位210与毛囊单位340之间的毛囊单位间距离 335。每次采集、植入或者保留的位置之间的指定最小距离可用于确 定所选择的毛囊单位的密度同时有助于提供所选择的毛囊单位的大 致上均匀的分布。同样地，待采集、植入或保留的毛囊单位的所需数 量(百分比、原始总数或者密度等同物)可用于确定所选择的毛囊单位 之间的最小毛囊单位间距离。如本文所述，任何参考的毛囊单位数量 (或者集合)可意指毛囊单位的原始数目、毛囊单位的百分比或者密 度。

图4是根据一个实施方案确定在毛囊单位分布中选择的毛囊单 位的所需数量的方法400的流程图。在任选步骤420中，选择第一选 择参数值。如上文所述，所述选择参数可以为选择距离，在此情况下 所述第一值可以是用作在毛囊单位分布中选择毛囊单位的初始选择 距离的第一距离。所述第一距离可以通过处理器、控制逻辑硬件、软 件、如参照图16描述地手动进行选择或者通过参照图15所述的其它 部件来进行选择。

在步骤430中，基于选择参数值确定在毛囊单位分布中选择的毛 囊单位数量。根据一个实施方案，选择参数是选择距离。通过含有位 置或坐标集合的图像或数据集中可以确定分布。根据不同方法可以选 择所述数量。在一个实施方案中，通过在所述分布内选择任意的毛囊 单位并且放弃不能由至少选择距离将其与所述任意选择的毛囊单位 间隔开的所有其它邻近毛囊单位来确定所述数量。在完成放弃之后， 选择最近的剩余毛囊单位(或者可替代地另一个任意的毛囊单位)并 重复所述放弃过程。可继续所述选择过程和放弃过程直到在所述分布 中的每个毛囊单位已经被选择抑或已经被放弃，或者在所述分布中选 择所需数量的毛囊单位。所述选择过程和放弃过程可以线性地(例如 以分步方式通过所述分布)任意地进行或者根据另一个选择算法来进 行。步骤430可以通过处理器、控制逻辑硬件、软件、如参照图16 描述地手动执行或者通过参照图15描述的其它部件来执行。

一旦在步骤430中确定毛囊单位的数量，则所述方法400进入到 步骤440中，在步骤440中确定所述数量是否与所需数量相对应或者 所确定的数量是否处于基于可接受公差的所需数量的范围内。所需数 量可以由使用者手动输入、由处理器自动产生或者由使用者输入和处 理器分析的组合来确定。如果所述数量小于或大于所需数量，则在步 骤450中选择不同距离作为选择距离并且所述方法400进入到步骤 430中，并且在毛囊单位分布中基于不同距离选择毛囊单位的数量。 另一方面，如果所确定的数量等于所需的数量或者处于可接受公差 内，则所述方法400终止在步骤460处。那么可以在毛发移植程序中 选择并采集所需数量的毛囊单位。在另一个实例中，然后可以使用所 需数量来确定或调整供体区域的尺寸或者来表征供体区域的其它属 性。步骤430、440和450形成循环或者子程序，其可以重复多次直 到选择距离获得毛囊单位的所需数量；然而，第一距离可以获得所需 数量，在此情况下重复是不需要的。步骤420至450中的一个或多个 通过处理器可以容易地执行，所述处理器根据图15来进一步描述。 步骤420和430可以以任意顺序执行或者并行地(例如同时)执行。

图5示出了用于确定在基于位点P₀的所需数量选择的毛囊单位 之间的最小毛囊单位距离D₀(或者所需距离)的示例性方法500的流程 图。根据方法500，将在给定区域内的毛囊单位的所需数量用作输入 到对分检索子程序的输入，所述对分检索子程序确定在由所需数量产 生的选择的毛囊单位之间的最小距离。换言之，方法500确定了引起 毛囊单位的所需数量(例如在给定区域内所需的毛发百分比)的距离。 因此，给定在患者身上可用的毛囊单位模式，方法500确定了由至少 最小距离间隔开的毛囊单位集合，所述最小距离在所述模式中获得毛 囊单位的所需百分比。然后间隔开的毛囊单位可用于治疗目的，如采 集以用于毛发移植。技术人员将认识到，当涵盖其它检索程序并且其 处于本公开的范围内时，可以确定其它距离相关的参数并且可以重新 安排方法500中的步骤顺序。

从步骤510开始，可以根据位点的原有数目、位点分布的百分比 或者根据如上文所述的密度来指定所需数量P₀。例如，根据图2，P₀可被指定为20％，与20％相对应的密度或者在供体区域120内的1,140 个总毛囊单位中的228个位点。

在步骤520中，接收反映体表或皮肤表面上毛囊单位的位置的毛 囊单位分布数据。在一个实例中，所述分布数据可以处于由一个或多 个摄像机获得数码图像数据的形式中，如Bodduluri等人(Bodduluri  等人的′306)、名称为“Automated System For Harvesting or Implanting  Follicular Units”的美国专利申请公布号2007／0106306A1中所述的， 所述专利申请被转让给本专利申请的受让人并且以引用方式整体并 入本文。参照图15描述图像获取设备的实例。在另一个实例中，所 述分布数据可以是坐标数据或位置数据的列表，包括供体区域内的毛 囊单位的位置。

在步骤530中，选择两个不同距离D₁和D₂以开始方法500，从 而限定检索空间的界限。距离界限D₁和D₂表示所选择的毛囊单位之 间的最小距离和最大距离，并且具有相应的毛囊单位数量P₁和P₂。 在方法500中，选择满足方程1的距离界限D₁和D₂：

D₁＜D₀＜D₂，以使得P₂＜P₀＜P₁    方程1

因此，D₁是检索空间的最小距离并且D₂是最大距离。技术人员 将认识到，下标数字是任意的。在一个实例中，在任意分布中最小距 离零与100％毛囊单位相对应，因为每个可能的位点离相邻的可能的 位点至少零距离。相似地，在分布中超过两个最外侧毛囊单位之间的 距离的最大距离(例如100mm)使得被选择的毛囊单位为0％。因此， 为了用尽所述检索空间，可以将D₁选择为0mm并且可以将D₂选择 为100mm(假设100mm超过了图1至图3中两个最远毛囊单位之间 的距离，即在图1至图3中的区域例如可以为40mm×40mm)。例如， 给定例如待采集的毛囊单位的所需数量并且在零与彼此相距最远的 两个毛囊单位之间的距离之间限定检索区域，方法500可以检索引起 毛囊单位的所需数量的距离。

如下文中进一步详细描述，因为距离界限D₁和D₂具有相应的数 量P₁和P₂，并且反之亦然，基于原先选择的满足方程1(即P₂＜P₀＜P₁) 的P₁和P₂可以获得D₁和D₂。

在步骤540中，使用处理器来选择迭代器距离D_i，其具有在第一 和第二距离界限之间的范围内的一个值。迭代器距离的选择可以为来 自存储在存储器的查找表中的选择或者来自由处理器进行的计算的 选择。在一个实例中，可以通过在D₁和D₂之间内插、求平均值或者 平分来确定所述迭代器距离：

$D_i=\frac{(D_1+D_2)}{2}$    方程2

在另一个实例中，基于供体区域或者供体患者的属性和特征可以 从不同函数或数学模型中选择所述迭代器距离，如年龄、种族、体表 位置和其它特征可用于建立迭代器距离的值。

下一步，在步骤550中，基于毛囊单位分布数据来确定与当前计 算的迭代器距离D_i相对应的毛囊单位结果数量P_i。结果数量P_i在具 有至少当前迭代器距离D_i的毛囊单位间距离的分布数据(例如，图1 至图3中毛囊单位分布100)中是毛囊单位百分比(或者原有总数或密 度等同物)。所得数量P_i可以手动或者通过选择算法来确定。如上文 所述，示例性选择算法在分布数据中选择毛囊单位、忽视D_i距离内 的任何毛囊单位并且重复这两个步骤直到所有的毛囊单位已被选择 作为位点或者已被忽视。技术人员将认识到，计算机算法计算可以用 于使确定选择的毛囊单位之间的距离从而确定P_i的过程自动化。

在步骤560中，在结果数量P_i与所需数量P₀之间进行比较。在 步骤560中，确定结果数量P_i是否大于、小于所需数量P₀或处于所 需数量P₀的可接受公差或预定公差内。如果所需数量P₀比结果数量 P_i小至少所述公差，则示例性方法500进入到步骤565中。相反，如 果所需数量P₀比结果数量P_i大至少所述公差，则方法500进入到步 骤570中。如果所需数量P₀与结果数量P_i大约相等，即处于可接受 公差内，则方法500进入到步骤580中。如果P₀＜P_i，则在步骤565 中，可以通过将所述值设定成例如当前迭代器距离D_i的值来调整距 离下限D₁。如果P₀＞P_i，则在步骤570中可以将D₂的上限值调整至 当前迭代器距离D_i的值。在步骤565中不需要将D₁准确设定至D_i的值，或者在步骤570中不需要将D₂准确设定至D_i的值。步骤565 抑或步骤570完成之后，方法500重复步骤540至560(包括选择新的 迭代器D_i，例如，如上文所阐述的)直到确定结果数量P_i处于所需数 量P₀的预定公差内。在步骤560中确定结果数量P_i处于P₀的预定公 差内之后，在步骤580中可以将迭代器距离D_i的当前值选择为最小 距离D₀，并且所述方法终止在步骤590中。在某些实施方案中省略 了步骤580。例如，如果最后选择的迭代器距离获得所需数量P₀，则 所述方法可以在不执行步骤580的情况下终止在步骤590中。方法 500中的步骤可以以任意顺序执行或者并行地(例如同时)执行。

根据一个实施方案，所述迭代器距离D_i与实例500中描述的选 择距离相对应，以使得步骤530至570可以提供示例性方法400的实 现。根据这个实施方案，可以在D₁与D₂之间选择步骤420的第一距 离。

参阅图6，人头皮600的呈现显示多种分类(也被称为“类型”)的 毛囊单位。例如，毛囊单位610包括两个毛发并且因此是F2，同时 毛囊单位620是F1，因为其仅有单个毛发。毛囊单位630是F3并且 包括三个毛发。毛囊单位610与620之间的距离是毛囊单位间距离 632；610与640之间的距离是毛囊单位间距离645。还描绘了毛囊单 位间距离655、665、675和685。对于毛囊单位610而言，距离685 是最短的毛囊单位间距离，因为毛囊单位690离毛囊单位610最近。

图7是示出一个示例性方法700的流程图，所述方法可以用来执 行方法500(图5)中的步骤530，以基于毛囊单位间距离的统计分布来 选择距离界限D₁和D₂。换言之，通过分析毛囊单位的分布(例如通过 确定毛囊单位彼此平均有多近的量度)可以减小检索区域。在步骤720 中，从由供体区域120(例如图2)示出的毛囊单位分布数据中选择毛 囊单位样本集。在供体样本100的特定子区域中或者根据另一个选择 方法，可以任意地选择毛囊单位样本集或者将其选择为一组毛囊单 位。在步骤730中，对样本集中的每个单个毛囊单位测量例如与20 个最近的毛囊单位的距离，以使得样本集中的每个单个毛囊单位具有 相应测量值。还可以使用更少或更多的测量值。例如，假设选择毛囊 单位610(图6)为样本集，则测量所有的毛囊单位间距离632、645、 655、665、675和685以及14个其它最近的毛囊单位的测量值。如果 在所述集合内包括了毛囊单位630，则它还可以具有20个相应的测 量值。

在获得样本集的测量值集合之后，在步骤740中产生统计分布。 在下表1中的示例性统计数据包括最近的毛囊单位的平均距离，按从 最近的毛囊单位至最远的毛囊单位的顺序陈列。还可以发现或计算标 准偏差，这提供了毛囊单位如何统计地分布的量度。

表1

每个平均距离当用作各采集物之间的最小距离时，引起如表1所 注的采集物的百分比。

在产生平均距离之后，在步骤750中确定毛囊单位导出数量的集 合。基于上文所述的过程，例如选择和放弃或者其它替代方法可以确 定这些导出数量。根据所需数量P₀，可以确定第一和第二导出数量以 使得P₂＜P₀＜P₁。例如，对于分布100中的最近的毛囊单位，具有 1.061065mm的平均毛囊单位间距离，与799个毛囊单位或者由至少 1.061065mm间隔开的1,140个总毛囊单位的70.1％相对应。1.142529 mm的平均距离引起613个毛囊单位选择或者53.8％等。假设毛囊单 位分布100(例如图1)的所需数量P₀为684个毛囊单位(或者60％)， 则P₂可设为53.8％并且P₁可设为70.1％。换言之，给定60％的所需百 分比P₀，则可以穿过表1以确定P₁为相对于P₀(即70.1％)的下一个更 高的百分比并且P₂为相对于P₀(即53.8％)的另一个更低的百分比并且 确定相应距离D₁和D₂。因此，在步骤760中，D₁设为1.061065mm 并且D₂设为1.142529mm，并且所述方法700终止在步骤770中。 技术人员将认识到，统计分布方法700当与如先前所述的最小值0 mm和最大值100mm比较时，可能减小检索空间。方法700中的步 骤可以以任意顺序执行或者并行地(例如同时)执行。

图8是示出了在分布100中的选择的毛囊单位子区域810的实例 的图。因为在分布100的边界处的毛囊单位具有更少可观察到的相邻 毛囊单位，所以建立内部边界810以使得所有实际最邻近毛囊单位是 可观察的，以确定平均距离。因此，所选择的子区域810增加了数据 表(如表1)显示的或者对于使用毛囊单位之间的平均距离的任何其它 方法的平均距离的准确度。技术人员将认识到，边界的形状是任意的 并且意图帮助从实际最邻近毛囊单位测量毛囊单位间距离的概念，所 述毛囊单位间距离与在分布100的边缘处可以或者不可以从体表120 上的最邻近毛囊单位获得的测量值相反。

图9是示出一个替代方法900的流程图，所述方法可以用来执行 方法500(图5)中的步骤530，以基于平均毛囊单位间距离D_m来选择 距离界限D₁和D₂。根据方法900，平均毛囊单位间距离D_m用于限制 检索空间并因此通过设定D₁抑或D₂的值为D_m的值来减小方法500 的执行时间。

在步骤920中，确定平均毛囊单位间距离D_m。根据一个实例， 平均毛囊单位间距离D_m可来源于毛囊单位密度。毛囊单位的密度被 定义为由区域面积分开的给定区域内的毛囊单位数目。在图2和图3 示出的实例中，在16cm²面积内存在1,140个毛囊单位，这使得密度 为1,140／16=71.25FU／cm²。通过首先取得密度的倒数即1／71.25 =.0140cm²或者1.40mm²，并且然后取得所述结果的平方根即=.118cm或者1.18mm，可以获得平均毛囊单位间距离。用于基于特 征参数确定平均毛囊单位间距离D_m的另一个示例性方法在下文中参 照图10至图14来描述。

在步骤930中，确定与距离D_m相对应的导出数量P_m。根据上文 所述的在步骤550(图5)或步骤430(图4)中或者通过其它方法找出P_i的实例可以对导出数量P_m进行确定。

在步骤940中，在导出数量P_m与所需数量P₀之间做出比较以确 定导出数量P_m是否大于、小于所需数量P₀或者处于所需数量P₀的预 定公差内。如果所需数量P₀比导出数量P_m小至少所述公差，则示例 性方法900进入到步骤950中。相反，如果所需数量P₀比导出数量 P_m大至少所述公差，则方法900进入到步骤960中。如果所需数量 P₀与导出数量P_m大约相等，即处于可接受公差内或者预定公差内， 则所述方法900进入到步骤970中。如果P₀＜P_m，则在步骤950中 通过设定最小距离D₁至平均毛囊单位间距离D_m的值可以调整最小 距离D₁。如果P₀＞P_m，则在步骤960中可以调整最大距离D₂的值至 平均毛囊单位间距离D_m的值。在步骤950抑或步骤960中未设定的 距离可如上文所述地来设定，例如通过默认来设定(0或100mm)、通 过统计方法来设定或者通过另一种方法来设定。如果在步骤940中确 定导出数量P_m处于P₀的预定公差内，则在步骤970中可以将平均毛 囊单位间距离D_m选择为最小距离D₀，并且所述方法终止在步骤980 中。可以对不同的P_m值或估值重复步骤940，直到P₀近似P_m的值。 在某些实施方案中省略了步骤970。例如，为了获得D₀的精确值， 所述方法可以在不执行步骤970的情况下终止在步骤980处。在完成 步骤950、960或970中任一个之后，实例900终止在步骤980处。 方法900中的步骤可以以任意顺序执行或者并行地(例如同时)执行。

在完全均匀地毛囊单位分布中，每对相邻的毛囊单位具有相同的 毛囊单位间距离，不管实际密度为多少。因此，在均匀的密度分布中， 在给定的毛囊单位周围存在六个均等分布的毛囊单位(即移植物)。例 如，尽管不完全均匀，毛囊单位610(图6)由六个其它毛囊单位围绕 着。中心毛囊单位610与其它毛囊单位位置之间的距离相似，如相邻 的外围毛囊单位之间的距离。然而，如果毛囊单位690缺失或未检测 到，则下一个最近的毛囊单位应为毛囊单位630，并且到毛囊单位630 的距离会使得分布600的平均毛囊单位间距离不正常。如图10所示， 毛囊单位分布1000可包括由于先前的采集程序或其它脱发原因而缺 失的毛囊单位(由三角形1005表示)，或者毛囊单位1005可由于一些 原因而未检测到，所述原因如由血液引起的闭塞、组织损伤、图像伪 影、任何自动化算法的一般故障或者其它差异。在此实例中特征参数 (通过实例描述为特征距离)近似毛发模式的平均毛囊单位间距离，并 且补偿了缺失或未检测到的毛囊单位1005。在此实施方案中的特征 参数在计算平均毛囊单位间距离时忽视了最远的毛囊单位间距离。因 此，可以确定特征参数并将其用于计划目的和治疗目的，如参照图 11所述。特征参数还可以用作平均毛囊单位间距离D_m以用于执行方 法900(图9)的步骤920，或者用作步骤420(图4)中的第一距离或者用 于其它治疗目的。

图11是用于计算毛囊单位分布的特征参数(例如，距离参数或者 距离相关的参数)的流程图。如下文所述，毛囊单位之间的距离可用 于建立特征参数，即特征距离，尽管技术人员将认识到，如上文已参 照图2来描述的其它距离相关的参数(包括面积、角度、向量)可用于 建立特征参数。例如，在成对的毛囊单位之间可以产生向量并且这些 向量的点积的平均值可用于建立特征参数。

在步骤1120中开始，从分布1000中选择毛囊单位的集合。可以 手动或者自动地选择毛囊单位述集合并且可以成组地、任意地或者根 据如参照步骤550(图5)或步骤430(图4)描述的另一种选择算法、或 者通过其它方法来选择毛囊单位集合。处理器或者图像处理器(如下 文中参照图15来描述的)可以用于从分布1000中选择毛囊单位。

根据一个实例，对于集合中的每个毛囊单位，在步骤1140中计 算三个最近的毛囊单位的平均距离(例如三个毛囊单位而不是六个毛 囊单位允许或者容纳缺失的移植物)。因此，假设毛囊单位610在毛 囊单位集合中，则对毛囊单位间距离685、675和655取平均值。如 果毛囊单位630也在所述集合中，则对与其三个最近的毛囊单位的距 离取平均值，对所述集合中的所有毛囊单位以此类推。在其它实例中， 取平均值的最邻近毛囊单位距离可多于或少于三个。例如，最邻近毛 囊单位的所述集合可为两个最近的毛囊单位或者两个中间最近的距 离或者最邻近毛囊单位的另一个集合，在替代实施方案中，对其它距 离相关的参数取平均值。在一般用途的计算机上或者在如下文所述的 专用处理器上执行的软件可以用于计算平均值，或者所述平均值可以 手动计算。

在步骤1160中，计算平均距离的集合的平均值并且将特征密度 设为平均值的平均值。在方法900的步骤920中，特征距离可以用作 D_m。在任选步骤1170中，为了进一步计划或诊断的目的，可以将特 征距离转换为密度。通过对特征距离进行平方并取所述结果的倒数， 将特征距离转换为密度。通过由平方的特征距离除以数目100可以获 得所需的单位。例如，如果特征距离为2mm，则密度(或者特征密度) 为0.25FU／mm²或者25FU／cm²。特征距离或者特征密度可用于计划 的目的或者患者咨询，并且例如显示在对医生或患者的使用者接口 上。示例性方法1100终止在步骤1180中。方法1100中的步骤可以 以任意顺序执行或者并行地(例如同时)执行。通过获得特征距离(或者 其它相关特征参数)，例如在先前已完成的采集程序之前，医生可以 确定实际的平均毛囊单位间距离是多少。换言之，对于已经历采集程 序的患者，特征距离(或密度)可用于补偿缺失的移植物。

特征距离或密度还可以用于植入程序中，以确定植入位点与特定 患者的原始特征距离或密度一致。例如，医生可以使用特征距离来定 位植入毛囊单位的位点，以使得待植入的移植物与最近围绕的毛囊单 位的集合之间的平均毛囊单位间距离约等于特征距离。因此，基于特 征距离，待植入的这些移植物可填充到孔隙中并恢复患者的原始毛发 密度。术语“原始毛发密度”被定义为在一些脱发之前存在的毛发密 度。如本文使用的“脱发”不限于自然脱发，还包括由先前的毛发采集 程序或秃发条件(如雄激素性脱发)引起的脱发；如本文使用的脱发还 包括存在但仅未检测的或未识别的毛囊(例如，由于闭塞、光线或成 像不好或者自动化算法的一般故障)，因此，虽然实际上这些毛发没 有缺失并且确实存在，但是就未检测到的意义而言它们被认为是缺失 的。

图12是示出了在分布1000中的选择的毛囊单位子区域的图。在 一个实例中，在步骤1120(图11)中，选择毛囊单位集合以位于子区域 1210内，以使得在分布数据1000中所有最近的毛囊单位全部可观察 到。如先前参照子区域810(图8)所述的，建立内部边界1210以使得 所有实际最邻近毛囊单位都可观察到，以用于确定平均距离。

图13是根据另一个实施方案用于将毛囊单位分布的特征距离计 算为平均毛囊单位间距离的方法1300的流程图并且包括步骤1330。 方法1300可与方法1100(图11)大致上相似。在步骤1330中，为集合 中的单个毛囊单位测量与最邻近毛囊单位的集合的距离。这些距离可 以使用测量工具或具有图形使用者接口的软件程序来手动测量、通过 坐标数据由处理器测量或手动测量或者通过处理器从体表的图像数 量来测量。在获得集合中每个毛囊单位的测量值之后，在步骤1140 中对集合中的每个毛囊单位的最近距离进行分类并且对三个最近距 离取平均值。例如，假设选择毛囊单位610(图6)，则对毛囊单位间 距离685、675和655取平均值，而忽略更长的毛囊单位间距离632、 645和665。

图14是与方法1300相似的方法1400。除上文所述的方法1300 之外，方法1400计算了标准偏差。步骤1450是计算平均距离的集合 的标准偏差并排除超过可接受公差的任何平均距离的任选步骤。根据 一个实例，可接受公差是一个标准偏差距离，尽管技术人员将认识到， 可以根据距离来可选地指定可接受公差或者可以完全跳过步骤1450。

应理解，本文所述的不同概念可应用于多个程序和应用中。为了 便于描述，本文的描述提供了毛发移植程序的实例。使用自动化(包 括机器人)系统或者计算机控制的系统来进行的毛发移植程序已描述 在例如Boddu1uri等人的美国专利申请公布号2007／0106306A1中。 尽管出于描述的目的不同实例使用了毛囊单位或者毛发，应清楚的 是，所讨论的不同概念的一般理解可适用于其它情况下。应理解，尽 管本文所述的实例适合与毛发采集和／或植入的机器人系统一起使 用，但是这些实例也可应用于使用如下文中参照图16来描述的手持 式设备的手动毛发移植或者其它应用中。

图15示出了用于采集毛囊单位和／或将其植入到体表(如头皮)中 的机器人系统1500的实例。系统1500包括连接至一个采集或植入工 具1510的机器人手臂1505。可以结合不同的发动机和其它移动设备 以确保工具1510的操作尖端在多个方向上的精确移动。机器人系统 1500进一步包括至少一个(并且优选两个立体视觉的)图像获取设备 1515，它可以安装在固定位置上或者连接(直接或间接)至机器人手臂 1505或其它可控制的移动设备上。工具1510的操作尖端显示定位在 体表1520上，在此情况下，患者头皮的一部分在其上具有毛发毛囊。

图15的处理器1525包括图像处理器1530，其用于处理从图像 获取设备1515获得的图像。图像处理器1530可以为分开的设备或者 它可以结合为处理器1525的一部分。处理器1525还可以命令机器人 手臂1505的各种移动设备，包括(例如)通过如图15所示的控制器 1535起作用的工具1510。控制器1535可以操作地连接至机器人手臂 1505并且被配置来控制机器人手臂1505的移动，包括基于由图像获 取设备1515获取的图像或数据移动。可选地，控制器1535可以结合 为处理器1525的一部分，以使得所有不同工具、机器人手臂1505和 装配的任何其它可移动部分的全部移动的全部处理和控制(包括基于 由图像获取设备1515获取的图像或数据的那些)被集中在一个地方。 系统1500可进一步包括任何数量的输入或输出设备，如监控器1540、 键盘1545和鼠标1550。在成像显示器或监控器1540上可以看到体 表1520的放大的图像。此外，系统1500可包括适用于采集和／或植 入毛发毛囊或者适用于毛发治疗计划的其它工具、设备和部件。系统 1500进一步包括适配来接收图像数据的接口(未显示)。所述系统的不 同部分允许操作员监控条件并按需要提供指令。处理器1525可经由 所述接口与成像设备1515相互作用。所述接口可包括硬件端口、电 缆、引线和其它数据传输装置，或者它可包括计算机程序。

在图15中显示的图像获取设备1515的一些非限制性实例包括一 个或多个摄像机，如任何可商购的摄像机。示例性图像获取设备或者 成像设备可以由机器人手臂或者由任何其它机械或装置来固定。当 然，不同图像获取设备或若干设备的组合可以与本文所述实例中的任 一个一起使用。图像获取设备1515可包括取得静止图像的设备，它 还可以包括能够实时地成像的设备(例如能够实时地传送连续流或视 频信息的网络摄像头)，和／或它还可以具有视频记录能力(如便携式录 像机)。虽然立体或多视点成像设备适用于本公开，但是不需要采用 这些几何形状或构造并且本公开并不限于此。同样地，图像获取设备 1515可为数字或模拟的。例如，图像获取设备可为获取初始图像的 模拟TV摄像机，然后所述初始图像被处理为数字图像(例如，经由 模拟-至-数字设备，如市场上现有的帧采集器)，以进一步用于本公开 的方法中。图像获取设备1515可连接至所述处理器以控制成像操作 并处理图像数据。

通常，处理器1525作为数据处理设备来运行，例如它可以结合 到计算机中。处理器1525可包括中央处理单元或并行处理器和输入／ 输出接口、具有程序的存储器，其中所有的部件可以由总线来连接。 另外，所述计算机可包括输入设备、显示器并且还可包括一个或多个 次级存储设备。所述总线可在所述计算机的内部并且可包括用于接收 键盘就或输入装置的适配器或者可包括外部连接。

处理器1525可执行被配置来包括预定操作和方法的程序，如方 法400、500、700、900、1100、1300、1400中的一个或多个。处理器 可访问其中可存储至少一个代码指令序列的存储器，所述代码指令包 括用于执行预定操作的程序。所述存储器和程序可位于计算机内或者 可位于其外部。通过实例并且为非限制性，适当的图像处理器1530 可为数字处理系统，其可包括一个或多个处理器或者其它类型的设 备。例如，处理器和／或图像处理器可为控制器或任意类型的个人计 算机(PC)。可选地，所述处理器可包括专用集成电路(ASIC)或者场可 编程门阵列(FPGA)。技术人员应理解，与本公开一起使用的所述处 理器和／或图像处理器被编程和被配置来执行各种已知的图像处理技 术，例如分割、边缘检测、目标识别和选择。通常这些技术是已知的 并且不需要在此进行分别地描述。

本文所述的方法可以在各种通用目的或特定目的的计算机系统 上实现。在某些实施方案中，本申请的方法可以在特别配置的个人计 算机或工作站上实现。在其它实施方案中，这些方法可以在通用目的 的工作站(包括联网的工作站)上实现。可选地或者此外，本公开的这 些方法可以至少部分在网络设备或者通用目的计算机设备的网卡上 实现。处理器1525和／或图像处理器1530还可以包括存储器、存储 设备以及本领域通常已知的其它部件，并且因此在此不需要对它们进 行详细描述。图像处理器1530可以连同各种手动、部分自动以及完 全自动(包括机器人)的毛发移植系统和设备一起使用，所述系统和设 备包括但不限于用于毛发采集、植入或移植的系统。

成像显示器设备1540可包括高分辨率计算机监控器，其可任选 为触摸屏。成像显示器可允许图像(如视频图像或静止图像)为可读并 且允许毛囊单位及其部分为可视化。或者，成像显示器设备1540可 为其它触敏设备，包括输入板、掌上电脑以及其它等离子屏幕。触摸 屏可用于直接通过图像显示器设备来显示、监控并修改毛发移植程序 的参数。

通过提供包括以下的修改接口或使用者修改接口可以执行符合 本公开的方法、装置和系统：可点击图标、菜单中的选择按钮、对话 框或者可被提供来装入到计算机中的接口向下窗。根据另一个实施方 案，成像显示器设备1540可显示用于例如直接在显示器其自身上显 示监控、修改或输入选择(如选择参数或特征参数(例如距离、密度等)) 的选择窗和光笔或键盘。根据一个实施方案，经由修改接口通过可编 程的光笔、键盘、鼠标、语音处理系统、激光指示器、触摸屏、远程 控制设备或者其它输入机构可以输入命令。可选地，所述修改接口可 包括专用硬件。在一些实施方案中，通过修改接口做出的选择或调整 可以由代码指令来执行，所述代码指令可以在处理器、例如计算机处 理器上执行。

根据另一方面，在由医生使用一些手持式毛发采集工具来进行的 程序中也可以实现毛囊单位选择。这样一种实现如图16中的实例所 示。在这个实施方案中，医师正在使用手持式采集工具1644并穿戴 具有高放大倍数的放大镜的眼镜1650来对患者进行手动操作。图像 获取设备1652(如一个或多个摄像机)可以连接至所述眼镜。所述摄像 机可具有取景器以使得当连接至眼镜时，它允许医师准确查看摄像机 成像。可选地，摄像机1652′可连接至医师正在用于采集毛发的手持 式仪器或工具。在一些另外的实施方案中，它可以是独立的图像获取 设备。图16示出了图像获取设备的替代实例中的两个，如1652(在眼 镜上)和在工具1644上的1652′。图像处理器、如计算机1642可以执 行本文所述的各种方法。监控器1640显示突出的一个或多个毛囊单 位以及其它适用的数据／统计，例如毛发的准确计数、近似的密度、 毛囊单位类型、特征密度或其它属性。通过在监控器上显示的信息来 引导，医师可以选择下一个采集的毛囊单位。

使用以各种编程语言开发的计算机软件可以实现实施方案。实施 方案可提供为计算机程序产品，包括在其上具有存储的指令(处于压 缩形式或未压缩形式中)的非瞬时性机器可读的存储介质，所述指令 可用于安排计算机(或者其它电子设备)执行本文所述的过程或方法。 机器可读存储介质可包括但不限于硬盘驱动器、软盘、光盘、 CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存储存储器(RAM)、 EPROM、EEPROM、闪速存储器、磁卡或光卡、固体存储器设备或 者适合于存储电子指令的其它类型介质／机器可读介质。此外，实施 方案还可以提供为计算机程序产品，其包括瞬时机器可读信号(处于 压缩形式或非压缩形式中)。无论是否使用载波来调制，机器可读信 号的实例包括但不限于主控(hosting)或运行计算机程序的计算机系统 或机器可被配置来访问的信号，包括通过因特网或其它网络下载的信 号。例如，软件的分配可经由CD-ROM或者经由因特网下载。

可执行本文所述的方法和系统的软件程序可包括单独的程序代 码(其包括用于执行所需操作的一组指令)或者可包括执行一个操作 的这些子操作的多个模块或者可为提供所述操作的更大程序的单个 模块的一部分。模块结构帮助添加、删除、更新和／或修改其中的模 块和／或模块内的特性。所述程序可接收独特的标识符信息和／或另外 的信息并且可访问例如具有与独特标识符信息和／或另外的信息有关 的数据的存储设备。

上文使用的术语和描述可通过仅阐述性方式来陈述并且不意味 着限制。技术人员将认识到，在不背离本公开的基本原理的情况下可 对上文所述的实施方案做出很多改变。因此本发明的范围应仅由以下 权利要求书和它们的等同物来确定。