KR20090052888A - 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법과, 모낭 단위를 이전하기 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법 - Google Patents

미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법과, 모낭 단위를 이전하기 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 신체 표면 내의 모낭 단위의 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법은 소프트웨어 제어형 프로세서 및 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하며, 상기 프로세서는 제어 포인트에 기초하여 제안된 모낭 이식 위치 및 방향을 생성하도록 구성된다. 본 발명은 또한 모낭 이전을 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법과, 모낭 단위를 이전하기 위한 계획을 생성하는 시스템 및 방법{FOLLICULAR UNIT TRANSPLANTATION PLANNER AND METHODS OF ITS USE}
본 발명은 일반적으로 플래닝 시스템들(planning systems) 및 신체 표면, 일반적으로는 두피에서 모낭 단위(hair follicular unit)의 이식(즉, 채취 및 이식)을 계획하는데 이들 플래닝 시스템을 사용하는 것에 관한 것이다.
모발 이식 방법은 잘 알려져 있으며, 통상 환자의 두피의 측면 및 후부 주변 부위("공여자 부위(donor area)")로부터 공여자 모발 이식편(graft)을 채취하고, 채취한 모낭 단위를 상부 탈모 부위("수용자 부위(recipient area)")에 이식하는 것과 관련이 있다. 통상, 채취된 이식편은, 보다 최근에는 공여자 이식편이 단일 모낭 단위일 수도 있지만, 비교적 크다(3-5 mm). 이 단일 "모낭 단위"는 두피의 표면 위에 무작위로 분포되어 있는, 자연스럽게 발생하는 총 1 내지 3(드물게는 4 내지 5) 개의 밀접하게 이격된 모낭이다.
한가지 잘 알려져 있는 수동 방법에서는, 두피의 선형 부분이 메스에 의해 지방성 피하 조직 아래로 절개되어 공여자 부위로부터 제거된다. 스트립(strip)이 구성요소 모낭 단위들 내로 절개된 후에, 이들 모낭 단위들이 바늘에 의해 형성된 각각의 구멍 내의 수용자 부위로 이식된다. 이 작업을 수행하기 위한 다른 도구 및 방법도 알려져 있지만, 통상적으로는 포셉(forcep)이 개별 모낭 단위 이식편을 잡아 바늘 구멍 위치에 위치시키는데 사용된다.
미국 특허 제6,585,746호는 로봇 팔 및 로봇 팔과 관련된 모낭 안내자를 포함하는 로봇 시스템을 활용하는 모발 이식 시스템을 개시하고 있다. 환자의 두피의 3차원 화상을 생성하는데 비디오 시스템이 사용되며, 이것은 로봇 팔의 제어 하에 모낭 안내자에 의해 주입된 모발 이식편을 수용하는 두피 위치를 계획하는데 사용된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 사람의 신체 표면에 모낭 단위의 미용 이식(cosmetic transplantation)을 위한 계획을 생성하는 방법은 상기 신체 표면의 3차원 모델을 사용하여 소정의 제어 포인트에 기초하여 상기 모델 상에 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성한다. 이 방법은 신체 표면의 화상을 획득하는 단계와 이들 화상을 처리하여 신체 표면의 3차원 모델을 생성하는 단계와, 신체 표면 모델의 그래픽 렌더링을 모니터 상에 표시하는 단계를 포함한다. 제안된 수용자 부위는 사용자 입력에 적어도 부분적으로 기초하여 처음에 식별되고, 이어서 수정되거나 또는 식별된 후에 수정될 수 있다. 예를 들면, 사용자 입력은 수용자 부위에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 때 모낭 단위의 밀도 또는 유형(또는 유형의 혼합)과 관련될 수 있다. 예를 들어, 수용자 부위의 위치는 수용자 부위에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 때 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 외양 또는 방향과 관련될 수 있다.
본 발명의 제안된 방법은 정면 헤어 라인 및 다양하게 위치된 헤어 패치 부위를 계획할 수 있게 한다. 예를 들어, 제안된 모낭 위치 및 방향의 그래픽 렌더링은 이식될 모낭 단위의 이식 위치의 랜덤화에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 이 방법은 모낭 단위가 이식될 사용자 정의된 수용자 영역 또는 패치를 식별하는 단계를 더 포함한다.
이 방법은 또한 신체 표면 모델 상에 모낭 단위를 채취하기 위한 공여자 부위를 표시하는 단계를 더 포함하는데, 표시된 공여자 부위의 위치는 사용자 인터페이스를 통해 수신된 입력에 적어도 부분적으로 기초한다. 표시된 공여자 부위의 위치는 대안적으로 또는 부가적으로 (i) 획득된 화상으로부터 결정된, 표시된 공여자 부위에 대응하는 실제 신체 표면 상의 공여자 부위에 위치하는 현재의 모낭 단위의 각 유형의 양과, (ii) 다른 모낭 단위의 선택된 채취가 발생한 후에 공여자 부위에 남겨지는 모낭 단위의 최소 밀도와, (iii) 표시된 수용자 부위에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형, 컬러 또는 이들 모두의 근사 양 중 하나 이상에 기초할 수 있다.
일부 실시예에서, 이 방법은 표시된 공여자 부위에 대응하는 신체 표면 상의 부위로부터 채취될 모낭 단위의 위치를 식별하는 단계와, 채취된 모낭 단위가 이식되는 표시된 수용자 부위에 대응하는 신체 표면 상의 이식 부위의 위치를 식별하는 단계와, 각각의 채취 및 이식 위치를 이식 절차를 수행하는 자동화된(예를 들어, 로봇) 시스템에 제공하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사람의 신체 표면 내의 모낭 단위의 이식을 계획하는 시스템은 소프트웨어 제어형 프로세서 및 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 이 시스템은 신체 표면의 3차원 모델을 모니터에 디스플레이하도록 구성된다. 이 플래닝 시스템은 또한 신체 표면 모델 상에 모낭 단위를 이식하기 위한 제안된 수용자 부위를 표시하도록 구성되는데, 여기서 표시된 수용자 부위의 위치는 사용자 입력에 적어도 부분적으로 기초하여 처음에 식별되고, 이어서 수정되거나 또는 식별된 후에 수정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력은 표시된 수용자 영역에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 때 모낭 단위의 밀도 또는 유형(또는 유형의 혼합)과 관련될 수 있다. 또한 예를 들어, 표시된 수용자 영역의 위치는 표시된 수용자 부위에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 때의 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 외양 또는 방향과 관련될 수도 있다.
예를 들어, 모낭 단위가 이식될 헤어 라인 또는 하나 이상의 헤어 패치와 같은 수용자 부위를 식별하도록 시스템이 구성될 수 있다.
이 플래닝 시스템은 또한 모낭 단위를 채취하기 위한 공여자 부위를 신체 표면 모델 상에 표시하도록 구성될 수 있는데, 여기서 표시된 공여자 부위의 위치는 사용자 인터페이스를 통해 수신된 입력에 적어도 부분적으로 기초한다. 표시된 공여자 부위의 위치는 대안적으로 또는 부가적으로 (i) 획득된 화상으로부터 결정된, 표시된 공여자 부위에 대응하는 실제 신체 표면 상의 공여자 부위에 위치하는 현재의 모낭 단위의 각 유형의 양과, (ii) 다른 모낭 단위의 선택된 채취가 발생한 후에 공여자 부위에 남겨지는 모낭 단위의 최소 밀도와, (iii) 표시된 수용자 부위에 대응하는 신체 표면의 부위에 이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형, 컬러 또는 이들 모두의 근사 양 중 하나 이상에 기초할 수 있다.
일부 실시예에서, 이 플래닝 시스템은 표시된 공여자 부위에 대응하는 신체 표면 상의 부위로부터 채취될 모낭 단위의 위치, 채취된 모낭 단위가 이식되는 표시된 수용자 부위에 대응하는 신체 표면 상의 이식 부위의 위치를 식별하고, 각각의 채취 및 이식 위치를 이식 절차를 수행하는 자동화된(예를 들어, 로봇) 시스템에 제공한다.
일실시예에서, 신체 표면 내의 모낭 단위의 미용 이식에 대한 계획을 생성하는 시스템은 소프트웨어 제어형 프로세서 및 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하고, 이 프로세서는 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하고, 제어 포인트에서의 지정된 제어 포인트 및 방향에 기초하여 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성하여 모델 상에 디스플레이하도록 구성된다. 이 실시예에 따르면, 사용자는 제어 포인트 위치 및 방향을 대화식으로 조정하여 그에 따라 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 조정한다.
일실시예에서, 신체 표면에 모낭 단위의 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템은 소프트웨어 제어형 프로세서와 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하며, 여기서 프로세서는 하나 이상의 제안된 모낭 단위 수용자 부위를 신체 표면의 3차원 모델 상에 디스플레이하도록 구성된다. 이 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스는 하나 이상의 제안된 수용자 부위를 정의하고 조정하기 위한 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 메뉴를 생성하여 디스플레이하도록 구성된다.
일실시예에서, 신체 표면에 모낭 단위의 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 방법은 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하는 단계와, 지정된 제어 포인트 및 제어 포인트에서의 방향에 기초하여 모델 상에 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성하여 표시하는 단계와, 제어 포인트 위치 및 방향을 대화식으로 조정하여 그에 상응하게 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 조정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 신체 표면으로부터 모낭 단위를 이전(removing)하기 위한 계획을 생성하는 시스템은 소프트웨어에 의해 제어되는 프로세서 및 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하되, 상기 프로세서는 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하고 제안된 모발 이전 부위를 생성하여 상기 신체 표면 모델 상에 표시하도록 구성된다. 이 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스는 제안된 모발 이전 부위를 조정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 하나 이상의 입력 메뉴를 생성하여 표시한다.
일실시예에서, 신체 표면으로부터 모낭 단위를 이전하기 위한 계획을 생성하는 방법은 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하는 단계와, 상기 신체 표면 모델 상에 제안된 모발 이전 부위를 디스플레이하는 단계와, 상기 제안된 모발 이전 부위를 조정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 하나 이상의 입력 메뉴를 생성하여 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 실시예와, 목적 및 이점은 첨부 도면을 참고로 한 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 1b는 사람의 머리의 정면과 측면 프로파일의 화상(사진).
도 2 내지 6은 일실시예에 따른, 획득된 화상에 기초하여 사람의 머리의 3차원 두피 모델을 생성하는데 사용된 모델링 소프트웨어에 의해 생성된 사용자 인터페이스의 각각의 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 7은 획득된 화상 대신에 선택된 외양 입력에 기초하여 3차원 모델을 생성하는 모델링 소프트웨어에 의해 생성된 사용자 인터페이스의 다른 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 8a 및 8b는 획득된 화상에 기초하여 사람의 머리의 완성된 3차원 두피 모델을 도시하는 각각의 정면 및 후면 사시도.
도 9는 도 8a 및 8b의 신체 표면 모델을 오버레이하는 제안된 정면 헤어 라인 경계를 도시한 도면.
도 10은 도 8a 및 8b의 신체 표면 모델을 오버레이하는 제안된 헤어 패치 부위를 도시한 도면.
도 11은 일실시예에 따라 구성된 플래닝 모델에 의해 생성된 사용자 인터페 이스의 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 12는 복수의 제어 포인트를 이용하여 기본 헤어 라인 디자인을 나타내는, 일실시예에 따라 구성된 플래닝 모델에 의해 생성된 다른 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 13은 도 12의 기본 헤어 라인을 나타내고, 경계를 따라 잠재적인 이식 위치로부터 연장되는 렌더링된 모낭을 추가로 표시하는 추가적인 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 14는 도 13에 표시된 제어 모낭이 이식 위치로부터 연장되는 각이 수정된, 도 12의 기본 헤어 라인을 도시한 또 다른 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 15는 도 13에 표시된 이식 위치의 밀도가 수정된, 도 12의 기본 헤어 라인을 도시한 또 다른 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 16은 분포 랜덤도의 사용자 지정 레벨이 도 13에 표시된 이식 위치에 적용된, 도 12의 기본 헤어 라인을 도시한 또 다른 모니터 스크린샷을 도시한 도면.
도 17은 일실시예에 따른, 사용자 지정 제어 포인트(예를 들어, 정면 헤어라인 경계 계획용)에 기초하여 임의의 형성 곡선을 설계하는데 사용된 기법을 도시한 도면.
이하, 첨부 도면을 참고하여 예를 통해 본 발명을 설명한다. 도면에서 유사한 참조번호는 유사한 요소를 나타낸다.
미국 임시 특허 출원 제60/753,602호 및 l제60/764,173호(이하에서는 포괄하여 "Bodduluri 등"이라 함)는 자동화된 시스템, 특히 화상 안내 로봇 시스템 및 신체 표면, 통상적으로는 두피에서 모낭 단위 채취 및 이식 절차를 수행하기 위한 사용 방법의 다양한 실시예를 개시하고 있다. 로봇 시스템이 개시되어 교정된 후에, 신체 표면의 화상 데이터가 획득되어 대상, 특히 두피 상의 공여자 부위 내의 모낭 단위를 식별하도록 시스템 컴퓨터에 의해 처리된다. 이 관심 부위의 화상들로부터, 컴퓨터에 상주하는 화상 분할 및 스크리닝 소프트웨어가 두피로부터 채취할 대상의 특정 모낭 단위를 식별하여 선택한다.
Bodduluri 등에 개시되어 있는 바와 같이, 모발 이식 절차의 미적 결과는 적어도 자연스럽게 보이는 패턴으로 이식편을 이식하는 것에 달려 있다. 컴퓨터는 의사가 이식편 위치 및 방향을 결정하는 이식 위치의 작은 부분 중에서 "빈자리 채우기(filling in the blank)"에 의해 의사의 기술을 효율적으로 확대할 수 있다. 자연스럽게 보이는(natural-looking) 헤어 라인을 달성하는 것은 양호한 미적인 결과에 특히 중요하다. 모든 인접 헤어라인 이식 위치에 대해 정성 들여 절개하는 대신에, 의사가 몇몇 헤어라인 이식 위치 및 방향을 표시하고, 컴퓨터가 현재의 모낭 단위를 식별하고 회피하기 위해 촬영 시스템을 사용하여, 지정된 위치들 중에 삽입함으로써 잔여부를 채운다.
Bodduluri 등은 자연스럽게 보이는 헤어라인을 설계하기 위해 제어 포인트를 사용하는 알고리즘을 예시한다. 곡선은 예를 들어 b-스플라인 3차 다항식(b-spline cubic polynomial)에 기초한 제어 포인트를 사용하여 설계된다. 제어 포인 트는 오퍼레이터에 의해 지정된다. 각각의 제어 포인트에서의 모발의 방향은 지정된다. 곡선을 따른 포인트들은 예를 들어 보간법(interpolation)에 의해 주어진 간격에서 식별된다. 곡선을 따른 포인트들의 위치는 자연스럽게 보이는 헤어 라인을 만들도록 랜덤화될 수도 있다. 랜덤화의 양은 사용자에 의해 지정되거나 또는 컴퓨터에 의해 생성될 수 있다. 모낭 단위 방향은 예를 들어 큐빅 스플라인이 생성되는 방법으로 랜덤화되지 않고 보간된다. 위치의 랜덤화 및 방향의 보간법은 보다 자연스럽게 보이는 이식을 생성한다.
자연스럽게 보이는 랜덤화는 임계 헤어라인 부위 및 수용 위치의 밸런스 모두에 중요하다. 이것은 Bodduluri 등에서 예시된 절차를 이용하여 달성될 수 있는데, 여기서 표면은 예를 들어 b-스플라인 3차 표면에 기초한 제어 포인트를 사용하여 설계된다. 또한, 각각의 제어 포인트에서의 모발의 방향은 지정된다. 표면을 따른 이식 지점은 주어진 간격으로 식별된다. 표면을 따른 포인트의 위치는 자연스럽게 보이는 모발 분포를 만들기 위해 랜덤화될 수 있다. 랜덤화의 양은 사용자에 의해 지정되거나 또는 컴퓨터에 의해 생성된다. 또한, 각각의 모낭 단위들의 방향은 랜덤하지 않고, 큐빅 스플라인 표면이 생성되는 것과 동일한 방식으로 보간되는 것이 바람직하다. 랜덤화 및 보간 구조는 공지되어 있으며, 이 방법에 맞게 조정될 수 있다.
Bodduluri 등은 글로벌 랜드마크(예를 들면, 현재의 모발, 문신 또는 기타 구별 특징들)에 대한 이식 위치 및 방향을 계획하는 단계를 포함하는 로봇 시스템의 자동 안내 특성의 일례를 보여준다. 그 다음에 로봇은 사람의 랜드마크를 등록 하도록 이동한다. 등록 정보는 참조를 위해 메모리에 저장될 수 있다. 로봇은 작업 표면에 대한 자신의 위치를 인식하기 위한 참조 포인트로서 등록된 랜드마크를 이용할 수 있다. 로봇은 글로벌 랜드마크에 대한 각각의 이식 위치 및 방향으로 이동한다. 글로벌 랜드마크는 글로벌 이동에 대한 글로벌 기준을 제공한다. 위치 및 방향은 인접한 기존의 모발 또는 새로 이식한 모발과 같은 근처의 랜드마크에 기초하여 정확하게 조정된다. 근처의 랜드마크는 로컬 이동에 대한 로컬 기준을 제공한다.
그 다음에, 컴퓨터에 처리 계획을 입력한다. 예를 들어, 처리 계획은 제 1 부위(채취 부위)로부터 타겟 부위(이식 부위)로 모낭을 이식하도록 설계된 규정된 계획이다. 이러한 경우에, 처리 계획은 이동/이식될 모낭의 수, 채취 부위의 위치, 이식 부위의 위치, 타겟 이식 위치와 관련된 랜덤화 정도, 인접 타겟 이식 위치들 사이의 간격, 모낭의 깊이, 이식의 깊이, 사람의 신원, 채취 부위의 기하학적 프로파일, 이식 부위의 기하학적 프로파일, 마커 위치 및 타겟 이식 위치의 밀도와 같은 하나 이상의 파라미커를 포함할 수도 있다.
처리 계획을 컴퓨터에 입력하는데 다양한 기법을 이용할 수 있다. Bodduluri 등에 예시된 실시예에서는, 모니터와 키보드를 포함하는 사용자 인터페이스를 사용하여 처리 계획을 입력할 수 있다. 또는 처리 계획은 디스켓 또는 컴팩트 디스크와 같은 저장 장치를 사용하여 입력될 수도 있다. 다른 실시예에서는, 원격 서버 또는 건술한 기법들의 조합으로부터 처리 계획을 다운로드할 수도 있다. 예를 들어, 일부 파라미터는 디스켓을 사용하여 컴퓨터에 입력될 수 있는 반면에, 다른 파라미터들은 사용자 인터페이스를 사용하여 입력될 수 있다. 일부 실시예에서는, 처리 계획의 하나 이상의 파라미터가 실시간으로(처리 기간 중에) 결정될 수도 있다.
처리 계획이 컴퓨터에 입력된 후에, 컴퓨터가 사람에 대한 처리 계획을 등록한다. 일부 실시예에서, 이것은 하나 이상의 카메라를 사용하여 사람의 하나 이상의 마커를 식별하는 것에 의해 수행될 수 있다. 마커는 사람에게 안전한 반사기, 사람에게 그려진 잉크 마크 또는 사람의 해부도일 수도 있다. 식별된 마커는 사람의 타겟 부위의 위치 및/또는 방향을 결정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 사람의 신체 표면(예를 들면, 두피) 내의 모낭 단위의 이식을 위한 절차를 계획하는 시스템은 예를 들어 소프트웨어 제어형 프로세서, 모니터 및 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 이들 요소들은 독립형(예를 들면, "퍼스널") 컴퓨터 시스템 또는 복수의 원격 단말기를 갖는 집중식 서버를 이용하는 시스템에서든 사실상 현대의 모든 컴퓨터 시스템에 공통이다. 플래닝 시스템의 실시예는 바람직하게는(실용적인 관점만이 아니라면) 소프트웨어로 구현되고, 기본적 요소(프로세서, 모니터, 입력 장치)를 갖는 임의의 컴퓨터 시스템이 충분한 메모리와 적절한 그래픽 생성 및 디스플레이 능력을 갖고 있는 한 그러한 컴퓨터 시스템에서 실행될 수 있다.
본 발명의 실시예는 인터넷을 통해 구현될 수 있는데, 예를 들어, 그러한 시스템의 사용자는 자신의 홈 컴퓨터를 원격 서버 또는 컴퓨터와 상호작용하는 사용자 인터페이스(모니터 및 입력 장치)의 적어도 일부분으로서 이용한다. 이러한 인 터넷 기반의 플래닝 시스템에서, 사용자 인터페이스를 구현하고 제어하는 소프트웨어는 사용자 컴퓨터의 전체 또는 일부분에 위치하거나 바람직하게는 사용자에게 투명한 원격 서버/컴퓨터에 위치할 수 있다. 그러한 일실시예에서, 원격 서버는 일시 또는 영구적 사용을 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 사용자의 컴퓨터에 다운로드한다.
이제, 모낭 단위 이식 절차를 계획하기 위한 소프트웨어 구현 및 제어형 사용자 인터페이스의 예시적인 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명할 것이다. 이 실시예들의 다양한 복수의 변형예들은 첨부한 청구범위에 개시되어 있는 본 발명의 일반적인 범주로부터 벗어나지 않고 구현될 수 있다.
도 1a 및 1b(여기서는, 사람의 머리(그리고, 특히 두피)의 정면도(20)(도 1a) 및 측면도(도 1b))를 참조하면, 화상들이 사람의 신체 표면에서 획득되는데, 이를 위해 이식 절차가 계획된다. 예를 들어, 화상(20, 22)은 핸드 헬드 디지털 카메라를 사용하여 획득될 수 있으며, 디지털 화상 데이터를 전송하기 위한 공지된 기술에 따라 플래닝 시스템의 사용자 인터페이스를 통해 입력될 수 있다. 바람직한 실시예에서는 모델링 소프트웨어(상세히 후술함)가 정면도 및 측면도(20, 22)로부터 머리/두피의 충분히 정확한 3차원 표면 모델을 생성할 수 있으므로, 사람의 머리의 모든 부분의 화상을 포함할 필요는 없다. 일반적으로 도 2 내지 6을 참조하면, 획득된 화상(20, 22)은 상용 모델링 소프트웨어를 이용하여 사람의 머리(두피)의 3차원 모델을 생성하도록 처리된다. 도시된 실시예에서는, 3차원 모델을 생성하기 위해 캐나다 뱅쿠버에 소재한 Singular Inversions, Inc.에 의해 제작되어 배포된 FaceGen Modeller 3.1(www.facegen.com)이 사용된다. 다른 소프트웨어 프로그램을 사용해도 된다.
도 2를 보다 구체적으로 참조하면, FaceGen Modeller 프로그램의 사용 중에 취??해진 사용자 인터페이스로부터의 모니터 스크린샷은 사람의 얼굴의 구성과 관련된 일련의 풀다운 메뉴(26)를 포함한다. 메뉴 "PhotoFit"(28)가 선택되었고, 그 결과 사람의 정면(Frontal Image) 화상(30)(이 경우에는 화상(20)), 좌측 프로파일(Left Profile) 화상(36)(선택적 입력; 이 경우에는 제공되지 않음) 및 우측 프로파일(Right Profile) 화상(역시 선택적임; 이 경우에는 측면 화상(22))이 표시된다. 소프트웨어 프로그램은 시스템의 사용자에 대한 예로서 모델의 각각의 정면(32), 좌측 프로파일(33) 및 우측 프로파일(40) 화상을 디스플레이한다. 화상(20, 22)이 모델링 소프트웨어(사용자 인터페이스 메뉴 입력(34, 42)을 통해)에 로딩되면, 후속 스크린샷 메뉴가 제공된다(즉, "Next" 메뉴 필드 항목(44)을 클릭한 후에).
도 3의 필드(46)를 참조하면, 사람의 머리/두피의 3차원 모델을 생성하기 위해, 사용자는 제공된 예(50)에 기초하여 정면 화상(20)(참조번호 48로 표시)에 일련의 피처 포인트(52)를 할당한다. 요약하면, 피처 포인트(52)는 사람의 얼굴의 별개의 물리적 위치(예를 들어, 입, 코, 턱, 귀 등의 커너부)에 위치한다. 화상(48)은 각각의 입력부(54)를 사용하여 회전될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 모델링 소프트웨어는 사용자가 피처 포인트(52)의 정확한 위치에 대한 정면 화상(참조번호 58로 표시)을 확대할 수 있게 한다. 도 5 및 6을 참조하면, 예시를 위해 제공된 모델 픽처(62)와 함께 측면 프로파일 화상, 이 경우에는 도 5의 우측 프로파일 화상(60) 및 도 6에서는 확대된 화상(64)에 피처 포인트를 할당하기 위해 이 프로세스가 반복된다. 획득된 정면 및 측면 화상에 기초한 3차원 모델의 생성과 관련된 정보는 FaceGen Modeller 소프트웨어로부터 직접 확인할 수 있다.
도 7을 참조하면, 사람의 머리/두피(또는 기타 적절한 신체 표면)의 획득된 화상이 제공되지 않는 다른 실시예에서, 모델링 소프트웨어는 인종(Race)(66) 및 메뉴(68, 70)를 통해 선택된 기타 특징들과 같은 선택된 특징들에 대한 입력에 기초하여 3차원 모델(24'으로 표시됨)을 생성하도록("Generate"(64) 메뉴 옵션을 선택함으로써) 구성된다.
일부 실시예에서, 신체 표면 모델을 생성하는 것 외에 추가적인 입력 정보가 플래닝 시스템에 제공된다. 예를 들어, 모낭에 특유한 특정 피처(예를 들어, 컬러 또는 조악도(coarseness))가 화상들 및/또는 사용자 인터페이스를 통한 입력으로부터 유도될 수 있다. 추가적인 정보는 사용자에 의해 입력되거나 또는 신체 표면(예를 들어 사람의 머리)의 기하학적 형상, 현재의 헤어 라인 및 채취에 이용가능한 모낭 단위의 다수의 유형(즉, 단일 또는 복수의 모낭) 및 컬러(예를 들면, 다크(dark), 라이트(light), 그레이(gray) 등)와 같은 화상 처리를 이용하여 획득된 화상들로부터 결정될 수 있다. 3차원 모델은 예를 들어 3D 레이저 스캐너를 사용하고/또는 복수의 디지털 화상을 함께 결합함으로써 다수의 다른 방법에 의해 생성될 수 있다. 본 발명의 실시예의 시스템은 생성 방법에 관계없이 동일한 방법으로 3차원 정보를 사용할 것이다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 획득된 화상으로부터든 또는 다른 설명적인 피처 입력을 통해서든, 모델링 소프트웨어는 플래닝 시스템의 사용자 인터페이스 모니터 상에 사람의 머리/두피의 3차원 모델(24)을 생성하여 디스플레이한다. 설명을 위해, 도 8a 및 8b에서 생성된 모델은 상부 탈모 부위(74)와, 모발이 있는 측면(72) 및 후면(76) 부위를 포함하는 특징적인 남성형 탈모를 보여준다.
도 9 및 10을 참조하면, 획득된 화상(20, 22)을 처리함으로써 결정된 하나 이상의 물리적 특징 및 정보 및 사용자 인터페이스를 통해 입력된 사용자 입력에 기초하여, 플래닝 시스템은 신체 표면 모델 상에 모낭 단위를 이식하기 위한 하나 이상의 제안된 수용자 부위(82)를 디스플레이한다. 제안된 정면 경계(또는 헤어라인)(78)의 최초 위치는 처음에 시스템에 의해 식별되거나 또는 사용자 인터페이스를 통해 수신된 사용자 입력에 (적어도 부분적으로) 기초하여 생성될 수 있다. 각 경우에, 화살표 80으로 표시된 바와 같이, 컴퓨터 마우스의 통상의 클릭 앤 드랙 모션을 사용함으로써, 헤어 라인(78)이 원하는 위치에 있을 때까지 사용자에 의해 수정될 수도 있다. 헤어 라인(78)이 설정되면, 헤어 라인 뒤의 하나 이상의 개별 부위(또는 "패치(patch)")(85)가 시스템에 의해 처음에 식별되거나 또는 사용자 인터페이스를 통해 수신된 사용자 입력에 (적어도 부분적으로) 기초하여 생성될 수 있다. 헤어 라인(78)과 같이, 패치(85)의 경계는 화살표(84)로 표시된 바와 같이 사용자에 의해 수성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 의사 또는 오퍼레이터는 모낭 단위가 이식될 필요가 있는 장소와, 각도, 즉 상대적인 위치(또는 "이식 위치(implantation site)"), 방향 및 깊이를 지정할 수 있다. 이식될 모낭의 위치, 방향 및/또는 깊이에 대한 이 사양은 처리 플래닝 시스템에 의해 이루어질 수 있다. 이와 달리, 이식 모드 동안에, 카메라가 두피의 수용 부위를 보고 있을 때, 오퍼레이터는 사용자 인터페이스(예를 들어, 종래의 컴퓨터 마우스)를 사용하여 이식 위치 및/또는 위치 및/또는 방향 및/또는 이식 깊이를 지정할 수 있다. 또는, 오퍼레이터는 잉크 마크 또는 화상 처리 시스템에 의해 시각화되고, 식별되며 측정될 수 있는 포인터와 같은 임시 기준을 마련함으로써 두피 상의 위치를 지시할 수 있다. 또한, 방향은, x 축에 대한 회전 및 y 축에 대한 회전(z 축은 바늘을 따름)과 같은 2개의 각의 조합으로써 또는 두피 상에 화상 처리 시스템이 각을 시각화하고 측정할 수 있는 긴 포인터를 둠으로써, 컴퓨터 모니터 상에 직접 지정될 수 있다.
예를 들면, 헤어 라인 및 내부 패치 바운다리를 설정하거나 수정하기 위한 사용자 인터페이스를 통해 수신된 입력은 모낭 단위들이 수용자 부위에 이식된 후의 모낭 단위의 결과적인 밀도, 이식된 모낭 단위로부터 성장할 모낭의 방향, 이식된 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 전체적인 외양(즉, 모발 스타일) 중 하나 이상과 관련될 수 있다. 다른 요소로는 신체 표면의 기하학적 형상, 사람의 민족성(ethnicity), 사람의 나이, 사람의 성별 및/또는 현재의 헤어 라인, 신체 표면 상에서의 밀도 및 모낭 컬러(follicle color)가 있다. 현재의 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 각 유형의 수(예를 들면, 단일 또는 복수의 모낭), 컬러 및 상대적인 조악도와 같은, 신체 표면의 식별된 공여자 부위 내의 현재의 모낭 단위와 관련된 하나 이상의 파라미터 또한 고려될 수 있다.
특히, 단일 모낭 유형의 단위는 자연적인 정면 헤어 라인에서 주로 발견되므로, 채취에 이용가능한 단일 모낭의 모낭 단위의 이용가능한 양이 또한 수용자 부위의 헤어 라인을 규정하는데 중요한 역할을 할 수도 있다. 2006년 8월 25일 출원된 미국 특허 출원번호 제11/467,283호는 잠재적인 공여자 부위의 처리 화상에 기초하여 채취에 이용가능한 현재의 모낭 단위의 각 유형의 대략적인 양을 결정하는 방법을 개시하고 있다. 그러한 공여자 부위는 통상 두피의 후면에 있지만, 머리의 측면 상의 모낭이 후면에 있는 모낭보다 더 빨리 백발이 되는 경향이 있기 때문에, 특히 보다 밝거나 회색의 모낭 단위가 필요한 경우에는 측면이 공여자 모낭 단위의 바람직한 소스일 수도 있다.
도 11을 참조하면, 일실시예에서, 플래닝 시스템의 사용자 인터페이스는 플래닝 프로세스 동안 사용자에 대한 입력 메뉴를 생성하여 디스플레이한다. 이러한 메뉴는 헤어 디자인 스튜디오(Hair Design Studio)(96), 헤어 공여자 스튜디오(Hair Donor Studio)(100) 및 헤어 파이널라이즈 스튜디오(Hair Hinalize Studio)(104)를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 헤어 디자인 스튜디오(96)는 예를 들어 특정 헤어 라인(Hair Line) 및 헤어 패치(또는 "헤어 부위(Hair Area)"), 관련 입력 파라미터(Parameters), 및 자동 특성("Auto Hair")에 대한 사용자 입력에 대한 입력 메뉴(98)를 포함할 수 있는데, 자동 특성의 경우에 바람직하게는 추가적인 사용자 입력을 요구하지 않고 시스템에 의해 특정 이식 위치를 포함하는 헤어 라인 및 패치 부위가 식별된다.
헤어 공여자 스튜디오(100)는 예를 들어 관련 파라미터(Parameters) 및 자동 특성("Auto Donate")을 포함하여 제안된 공여자 부위(Donor Area)(90)에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력 메뉴(102)를 포함하는데, 자동 특성의 경우 공여자 부위는 추가적인 사용자 입력을 필요로 하지 않고 시스템에 의해 식별된다. 헤어 파이널라이즈 스튜디오(104)는 예를 들어 완성된 또는 부분적으로 완성된 이식 절차 계획의 저장(Save), 송신 및 수신(RxTx), 리뷰(Review) 등에 대한 사용자 인스트럭션을 수신하는 입력 메뉴(106)를 포함한다. 도 11에서의 디스플레이는 최초 사람 머리 모델의 제 1 화상(89), 헤어 라인 및 패치 플래닝 프로세스 동안의 머리 모델의 제 2 화상(91), 공여자 플래닝 프로세스(현재 식별된 공여자 부위(90)를 포함하는)의 제 3 화상(88) 및 이식 후의 사람의 그래픽 표현의 제 4 화상(92)(즉, 사람의 결과의 헤어 스타일의 렌더링을 갖는)을 포함하는 4개의 분할된 스크린을 포함한다.
사람의 헤어 라인은 모낭이 두피로부터 나타나는 각각의 위치 및 현재의 또는 계획된(이식된) 모낭 단위를 갖는 부위의 경계선을 따라 모낭이 나타나는 두피의 표면에 대한 방향에 의해 형성된다. 따라서, 적절한 "헤어 라인" 곡선을 설계하는 것은 모낭 단위 이식 절차로부터 원하는 결과의 외양을 달성하는 것의 중요한 부분이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 헤어 라인 경계를 따라 이식될 모낭 단위의 각각의 위치 및 방향은 헤어 라인의 설계를 완성하기 위해 바람직하게는 곡선을 따라 정해진다. 이 "헤어 라인 곡선"은 예를 들어 "Bezier 표현"이라고 하는 공지되어 있는 기법 또는 그 변형을 이용하여 컴퓨터 보조 설계 분야에서 곡선을 설계하는 방식과 유사한 방식으로 설계될 수 있다. Bezier 표현은 곡선을 정의할 지정 된 수의 "제어 포인트"에 기초하여 임의로 형성된 곡선을 설계하는 방법이다.
예를 들어, 도 17을 참조하면, 4개의 제어 포인트(P0, P1, P2, P3)가 주어지면, 곡선 함수(P(t))가 지정되는데, 여기서 t는 0에서 1로 변하는 파라미터이다. 곡선 상의 포인트는 분석적으로 계산될 수 있으며, 또는 de Casteljau's construction으로 알려져 있는 그래픽 구성 기법을 사용하여 획득될 수 있다. 곡선 구성의 단계는 다음과 같다.
(1) 먼저, 라인 세그먼트(P0P1)를 그들의 관계에 기초하여 P0P01:P01P1이 t:(1-t)가 되도록 2개의 부분으로 세분한다. 즉, 라인 세그먼트(P0P1)를 t와 (1-t)로 세분하는 포인트 P01을 찾는다.
(2) 마찬가지로, 라인 세그먼트(P1P2) 상의 포인트(P12)와 라인 세그먼트(P2P3) 상의 포인트(P23)를 찾는다.
(3) 라인 세그먼트(P01P12) 상의 포인트(P02)와 라인 세그먼트(P12P23) 상의 포인트(P13)를 찾는다.
(4) 마지막으로, 동일한 방식으로 라인 세그먼트(P02P13)를 세분하는 포인트 P(t)를 찾는다.
도 17에서 관찰할 수 있는 바와 같이, t가 0에서 1로 변함에 따라, 곡선은 P0에서 P3으로, 즉 P(0)=P0이고 P(1)=P3으로 설정된다. 또한, 라인 P0P1은 P0에서의 곡선에 접선이고, 라인 P2P3은 P(3)에서의 곡선에 접선이다.
따라서, 2개의 포인트 P0 및 P1이 주어지면, P0에서 P1로 연장되는 라인 세그먼트 상의 모든 포인트 P(t)를 찾는 것을 P(t)=(1-t)P0+tP1로 주어진 선형 보간이라 한다. t=0일 때, P(t)=P0이고, t=1일 때, P(t)=P1이다. 위 구성에서 설명한 각각의 라인 세그먼트를 세분하는 중에, 주어진 t에서 라인 세그먼트를 세분하는 포인트를 찾는 것은 선형 보간법 공식에 의해 t에 대응하는 라인 세그먼트 상의 포인트를 찾는 것과 동일하다. 이 구성(또는 선형 보간 생각)은 평면에서 제어 포인트들(P0 내지 P3)의 임의의 사양에 양호하게 작용하며, 여기서, 그 결과의 곡선은 평면 내에 유지된다. 이 구성은 또한 3차원에서 제어 포인트들을 지정하는 경우에 잘 작용한다. 그러나, 4개의 포인트가 곡면에서 지정되면, 결과의 곡선은 반드시 곡면 상에 머무를 필요는 없다. 즉, 만약 모든 제어 포인트를 구 상에 지정하면, 위 기술을 사용하여 구성된 결과의 곡선은 구 상의 곡선을 유지하지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 플래닝 시스템의 실시예는 플래닝 구의 표면 상에 곡선을 유지하는 수정된 구성을 이용하는 것이 바람직하다. 중심(C)을 갖는 단위 구 상에 위치하는 2개의 포인트(P0 및 P1)를 고려해 보자. 세 개의 포인트는 함께 평면을 형성하며, 이 평면은 큰 원 내의 구와 교차한다. 2개의 반경(CP0 및 CP1)은 각 θ의 경계를 이룬다. 2개의 포인트(P0 및 P1) 사이의 곡선 상의 모든 포인트는 이제 P0P(t)가 각 θ를 형성하고 P(t)P1이 중심(C)에서 각 (1-t)θ를 형성하도록 P(t)에 의해 파라미터로 나타내어질 수 있다. 이 보간 방안은 구 선형 보간(spherical linear interpolation)이라 하는데, 여기서 t가 0에서 1로 변함에 따라 결과의 곡선(P(t))은 P0에서 P1로 된다. 따라서, 구 상에 4개의 포인트(P0, P1, P2, P3)가 주어지면, 선형 세분(선형 보간)이 각 세분(구 선형 보간)으로 대체되는 것을 제외하고는 전술한 평면 구성과 유사한 구 상에 위치하는 Bezier 곡선이 설계될 수 있다.
제어 포인트를 사용하는 것의 이점은 몇몇 사용자 입력 포인트가 헤어 라인 곡선을 형성하는 복잡한 포인트들의 집합을 나타낸다는 것이다. 따라서, 헤어 라인 곡선을 설계하는 중에, 사용자는 결과의 곡선이 사용자가 추구하는 원하는 곡선이 될 때까지 대화식으로 제어 포인트들을 조정하기만 하면 된다. Bezier 공식에서, 곡선은 첫 번째 제어 포인트와 마지막 제어 포인트를 통과하지만 중간 제어 포인트는 통과하지 않는다. 중간 제어 포인트는 곡선의 시작 및 곡선의 끝에서의 곡선의 기울기를 지정한다. 곡선 상의 포인트와 곡선의 경사를 지정하는 것은 사용자에게 직관적이지 않을 수도 있고, 대신에 곡선 상에 위치하는 제어 포인트들을 지정하는 것이 더 나을 수도 있다. 그러한 공식이 존재하는데, 이를 카디널 스플라인(cardinal spline)이라 한다.
카디널 스플라인의 경우에, 제어 포인트(P0, P1, ...Pn)의 집합은 곡선으로 지정된다. 한 쌍의 제어 포인트(Pi 및 Pi+1)에 대해, Bezier 제어 포인트는 다음 과 같다. 즉, B0=Pi; B3=Pi+1이다. B1은 B0에서의 곡선의 경사가 Pi+1 및 Pi-1에 의해 정의되도록 선택되고, B2는 B3에서의 곡선의 기울기가 Pi+2 및 Pi에 의해 정의되도록 선택된다. 접선의 길이는 곡선의 동작을 변경하도록 조정될 수 있다. 캣멀 롬 스플라인(Catmull ROM Spline)은 카디널 스플라인의 특별한 경우이며, 여기서 접선의 특정 길이는 B1 및 B2를 계산하는데 사용된다. 이들 4개의 제어 포인트를 사용하면, 전술한 Bezier 공식에 대한 Pi-1 및 Pi를 통과하는 Bezier 곡선이 계산될 수 있다. 카디널 스플라인 공식은 곡선이 모든 제어 포인트를 통과한다는 것을 보장한다. 구 상의 이 곡선은 사람에 대한 원하는 헤어 라인을 설계하기 위해 사람의 3D 신체 표면(머리/두피) 모델의 표면 상에 투사될 수 있다.
Bezier 곡선에 대한 보다 상세한 설명 및 추가적인 정보는 http://en.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9zier_curve를 참조하라. 카디널 스플라인에 대한 보다 상세한 설명 및 추가적인 정보는 http://en.wikipedia.org/wiki/Cardinal_spline을 참조하라. Catmull-Rom spline에 대한 보다 상세한 설명 및 추가적인 정보는 http://en.wikipedia.ort/wiki/Catmull-Rom_spline 및 http://ibiblio.org/e-notes/Splines/Cardinal.htm을 참조하라.
헤어 라인 곡선 구성에 대한 전술한 수정된 Bezier 표현을 이용하는 본 발명의 모발 이식 플래닝 시스템의 일실시예가 도 12에 도시되어 있는데, 여기서 구 모델링 표면(109) 상의 최초 헤어 라인 곡선(111)을 정의하기 위해 5개의 제어 포인 트(또는 "제어 헤어")(110A 내지 110E)가 사용자 인터페이스(112)를 통해 사용자에 의해 지정되었다. 사용자 인터페이스(112)는 사용자가 헤어 라인 데모(Hair Line Demo)(114) 또는 헤어 에이리어 데모(Hair Area Demo)(116)를 선택할 수 있게 한다. 도시된 실시예에서, 헤어 라인 데모(114)가 선택되었으며, 이것은 밀도, 또는 이식 위치들 사이의 간격(Spacing)(122)(단위 mm)과 "Randomness" 요소(120)를 지정하는 것을 포함하는 추가적인 사용자 입력을 허용한다.
도 13을 참조하면, 헤어 라인 곡선(111)이 제어 포인트(110A 내지 110E)의 조작에 의해 사용자의 최초 만족으로 지정되면, 헤어 라인 곡선을 따른 실제 모낭 단위 이식 위치가 자동으로 결정되고, 간격 선택(122)에서 사용자 지정된 밀도가 주어지는데, 도 13에서는 사용자 인터페이스 스크린샷에서 지정된 매 1mm마다 하나의 모낭 단위를 갖는다. 플래닝 시스템은 곡선(111)을 가로지르고, 곡선(111) 상의 매 1 mm에 모낭 단위 이식 위치(126)를 배치한다. 그 다음에 모낭(125)이 사용자 인터페이스(112) 상의 항목(118)을 선택함으로써 제안된 헤어 라인(111)을 따라 추가된다. 도시된 실시예에서, 모낭(125)은 처음에, 동일하게 이격되고 모낭(125)의 말단을 나타내는 제어 포인트(120A 내지 120E)에 기초하는 곡선(121)을 따라 시스템에 의해 생성된다. 모낭(125)의 길이는 균일하다고 가정한다.
도 14를 참조하면, 말단 제어 포인트(120A 내지 120E)는 즉 곡선(111)(포인트(110A 내지 110E))을 변경하지 않고 곡선(121)을 변화시킴으로써 모낭의 방향을 바꾸도록 사용자에 의해 조작될 수 있다. 모낭 방향의 변화는 단지 말단 제어 포인트들("제어 방향들") 중 하나를 시프팅함으로써 헤어 라인의 한 부위로 국부화될 수도 있다. 따라서, 단위 벡터(즉, 단위 구 상의 포인트)인 제어 방향을 사용함으로써, 헤어 라인 이식 위치(126)에 대해 전술한 동일한 공식을 사용하여 헤어 라인(111)을 따른 주어진 모낭(125)의 방향을 획득할 수 있다. 헤어 라인 방향 및 위치는 함께 완전히 헤어 라인을 지정한다. 다른 헤어 라인은 최초 헤어 라인으로부터 복제될 수 있으며, 최초 헤어 라인 뒤에 추가되어 일부 두께를 추가할 수도 있다. 헤어 라인이 복제되는 횟수는 적절한 범위 내에서 사용자에 의해 지정될 수 있다. 곡선들 각각은 제어 포인트 및 제어 방향을 조정함으로써 사용자에 의해 조정될 수 있다.
도 15는 이식 위치(126)의 밀도(즉, 간격 입력(122))가 곡선(111) 상의 매 1mm로부터 매 3mm로 변화된 헤어 라인 곡선(111)의 모낭(125)을 도시한 것이다. 도 16은 매 3mm의 밀도를 가지며 Randomness(120)가 1.0mm로 사용자 지정된 헤어 라인 곡선(111)의 모낭(125)을 도시한 것이다. 즉, 각각의 모낭 단위 위치(126)는 1mm 만큼 랜덤하게 교란되며, 그 결과의 위치는 균일한 곡선을 따르는 대신에 이식 위치에 대해 플래닝 시스템에 의해 사용된다.
헤어 패치 설계 또는 "헤어 에이리어 데모(Hair Area Demo)"는 도시되지는 않지만 실질적으로 헤어 라인 데모(Hair Line Demo)(114)와 유사하며, 여기서 각각의 패치는 지정된 제어 포인트 및 방향(들)(헤어 모낭 방향)에 의해 도시되는 폐곡선에 의해 제한된다. 그 다음에 헤어 패치는 사용자 저정된 밀도 및 랜덤니스에 따라 플래닝 시스템에 의해 채워지고, 디지털화되고 랜덤화된다. 이식에 수반되는 사람의 두피의 그래픽 렌더링 외에, 플래닝 시스템은 특정 모낭 유닛 채취 및 이식 위치(그리고, 후자의 경우, 이식 방향)를 나타내는 좌표들의 세트를 출력할 것이며, 이는 미국 특허 출원번호 제11/380,907호에 개시된 바와 같이, 자동화된(예를 들면, 로봇) 모낭 단위 이식 시스템에 의해 사용될 수 있다.
본 발명의 전술한 실시예들은 다양하게 수정되고 다른 형태로 될 수 있으며, 본 발명 및 본 명세서에 개시된 특정 실시예는 일반적으로 특정 형태 또는 개시된 방법에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위 내에 속하는 모든 변형들, 균등물들 및 대안들을 커버한다. 예를 들면, 당업자는 플래닝 시스템 및 그 사용 방법이 자동화된 이식(예를 들면, 로봇) 시스템의 사용에 한정되지 않고, 플래닝 시스템 및 방법은 이식 절차를 수행하는 반자동, 수동 시스템 및 장치를 이용하여 이식 절차를 계획하는데 사용될 수도 있다.

Claims (64)

  1. 신체 표면에 모낭 단위의 미용 이식(cosmetic transplantation)을 위한 계획을 생성하는 시스템에 있어서,
    소프트웨어 제어형(software-controlled) 프로세서와 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하고, 지정된 제어 포인트 및 상기 제어 포인트에서의 방향에 기초하여 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성하여 상기 모델 상에 디스플레이하도록 구성되고,
    사용자가 상기 제어 포인트 위치 및 방향을 대화식으로(interactively) 조정하여 그에 상응하게 상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 조정하는
    시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한 상기 신체 표면의 화상들을 처리하여 상기 3차원 모델을 생성하도록 구성되는
    시스템.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 제어 포인트는 사용자에 의해 선택되거나, 자동으로 생성되거나 또는 이들의 조합인
    시스템.
  4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모낭 단위 이식 위치 및 방향은 보간 기법을 이용하여 상기 제어 포인트로부터 생성되는
    시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모낭 단위 이식 위치는 또한 랜덤화되는
    시스템.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자는 각각의 밀도, 방향, 이식 깊이, 랜덤화 정도, 상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 내의 상기 모낭 단위의 전체적인 외양 중 하나 이상을 대화식으 로 조정할 수 있는
    시스템.
  7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 계획된(planned) 헤어 라인을 포함하는
    시스템.
  8. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 헤어 패치 부위(hair patch area)의 계획된 경계(planned boundary)를 포함하는
    시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 계획된 헤어 라인을 실질적으로 복제하는(replicating) 하나 이상의 부가적인 헤어 라인의 구성으로 배치된 제안된 부가적인 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 결정하여 상기 모델 상에 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자는 상기 헤어 라인이 복제되는 횟수를 지정할 수 있는
    시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는 하나 이상의 사용자 지정된 파라미터에 따라서 상기 경계에 의해 정의된 상기 헤어 패치 부위의 내부 내의 제안된 부가적인 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 결정하여 상기 모델 상에 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  12. 제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모낭 방향은 각각의 이식된 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 상기 신체 표면에 대한 방향을 포함하는
    시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 상기 제어 포인트의 위치에 기초하여 곡선 구성(curve construction)을 이용하여 생성되는
    시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 수정된 보간된 곡선 구성을 이용하여 생성되는
    시스템.
  15. 제 1 항 내지 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 계획된 모낭 단위 이식 위치로부터 성장하는 모낭의 그래픽 렌더링을 상기 신체 표면 모델 상에 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  16. 제 1 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 모낭 단위를 채취하기 위한 공여자 부위(donor area)의 제안된 경계를 상기 신체 표면 모델 상에 디스플레이하도록 구성되며, 상기 제안된 공여자 부위 경계는 상기 사용자 입력 장치를 통해 수신된 입력에 기초하여 처음에 결정되거나, 그 후에 수정되거나 또는 처음에 결정되어 수정되는
    시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제안된 공여자 부위 경계는 적어도 부분적으로
    상기 공여자 부위로부터 채취하는데 이용가능한 현재의 모낭 단위의 각 유형의 양과,
    이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양과,
    다른 모낭 단위의 선택된 채취 후에 상기 공여자 부위 내에 남아있는 모낭 단위의 최소 밀도
    중 하나 이상에 기초하여 결정되는
    시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 계획은 저장 장치 또는 원격 서버를 사용하여 입력되는
    시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 신체 표면의 상기 모델은 상기 화상들로부터 유도되는 모낭에 특유한 부가적인 특징들(features), 또는 상기 사용자 인터페이스를 통한 입력 또는 이들 둘 모두를 더 포함하는
    시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치들 중 하나 이상은 Bezier 표현 기법 또는 카디널 스플라인 곡선 구성(Cardinal spline curve construction)을 이용하여 생성되는
    시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 방향은 상기 신체 표면의 식별된 공여자 부위 내의 현재의 모낭 단위의 속성에 적어도 부분적으로 기초하며,
    모낭 단위의 유형의 혼합과,
    모낭 단위의 각 유형의 양과,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 상대적인 조악도(coarseness)와,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 방향과,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 컬러와,
    상기 모낭 단위의 랜덤성(randomness)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는
    시스템.
  22. 신체 표면에 모낭 단위의 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 시스템에 있어서,
    소프트웨어 제어형 프로세서와 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 신체 표면의 3차원 모델 상에 하나 이상의 제안된 모낭 단위 수용자 부위를 디스플레이하도록 구성되고,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 하나 이상의 제안된 수용자 부위를 정의하고 조정하는 상기 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 입력 메뉴를 생성하여 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수용자 부위는 헤어 라인을 포함하는
    시스템.
  24. 제 22 항 또는 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수용자 부위는 헤어 패치 부위를 포함하는
    시스템.
  25. 제 22 항 내지 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 사용자 인터페이스 입력 메뉴는 헤어 디자인(hair design) 메뉴, 헤어 공여자(hair donor) 메뉴, 헤어 파이널라이즈(hair finalize) 메뉴를 포함하는
    시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 헤어 디자인 메뉴는
    헤어 라인 계획,
    헤어 패치 부위 계획,
    상기 시스템이 계획된 헤어 라인 및 계획된 패치 부위 중 하나 또는 둘 모두를 자동으로 생성하도록 하는 사용자 선택 요구
    중 하나 이상과 관련된 사용자 입력을 수신하도록 구성되는
    시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로세서는 각각의 헤어 라인 계획 및 헤어 패치 부위 계획 메뉴를 통해 수신된 사용자 입력에 기초하여 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성하여 상기 모델 상에 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 헤어 디자인 메뉴는 계획된 공여자 부위를 자동으로 생성하기 위해 상기 시스템에 대한 사용자 선택 요구를 포함하는, 공여자 부위 계획에 대한 사용자 입력을 수신하도록 구성되는
    시스템.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 헤어 파이널라이즈 메뉴는 완성되거나 부분적으로 완성된 이식 절차 계획의 저장, 전송, 수신 및 리뷰 중 하나 이상에 대한 사용자 입력을 수신하도록 구성되는
    시스템.
  30. 신체 표면에서 모낭 단위의 미용 이식을 위한 계획을 생성하는 방법에 있어서,
    상기 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하는 단계와,
    지정된 제어 포인트 및 상기 제어 포인트에서의 방향에 기초하여 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 생성하여 상기 모델 상에 디스플레이하는 단계와,
    상기 제어 포인트 위치 및 방향을 대화식으로(interactively) 조정하여 그에 상응하게 상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 조정하는 단계를 포함하는
    방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 신체 표면의 화상들을 처리하여 상기 신체 표면의 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함하는
    방법.
  32. 제 30 항 또는 31 항에 있어서,
    상기 제어 포인트 및 상기 제어 포인트에서의 방향은 사용자에 의해 선택되거나, 자동으로 생성되거나 또는 이들의 조합에 의해 지정되는
    방법.
  33. 제 30 항 내지 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보간 기법을 이용하여 상기 모낭 단위 이식 위치 및 방향을 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  34. 제 30 항 내지 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모낭 단위 이식 위치를 랜덤화하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  35. 제 30 항에 있어서,
    각각의 밀도, 방향, 이식 깊이, 랜덤화 정도, 상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 내의 상기 모낭 단위의 전체적인 외양 중 하나 이상을 대화식으로 조정하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  36. 제 30 항 내지 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 계획된 헤어 라인을 포함하는
    방법.
  37. 제 30 항 내지 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 헤어 패치 부위의 계획된 경계(planned boundary)를 포함하는
    방법.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 계획된 헤어 라인을 실질적으로 복제하는 하나 이상의 부가적인 계획된 헤어 라인의 구성으로 배치된 제안된 부가적인 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 결정하여 상기 모델 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    밀도 및 랜덤화 정도 중 하나 또는 둘 모두에 따라서 상기 경계에 의해 정의되는 상기 헤어 패치 부위의 내부 내의 제안된 부가적인 모낭 단위 이식 위치 및 모낭 방향을 결정하여 상기 모델 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  40. 제 30 항 내지 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 포인트 위치 및 모낭 방향 중 하나 또는 둘 모두는 처음에 상기 프로세서에 의해 생성되는
    방법.
  41. 제 30 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 상기 제어 포인트의 위치에 기초하여 곡선 구성을 이용하여 생성되는
    방법.
  42. 제 30 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치는 수정된 보간된 곡선 구성을 이용하여 생성되는
    방법.
  43. 제 30 항 내지 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계획된 모낭 단위 이식 위치로부터 성장하는 모낭의 그래픽 렌더링을 상기 신체 표면 모델 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  44. 제 30 항 내지 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모낭 단위를 채취하기 위한 공여자 부위(donor area)의 제안된 경계를 상기 신체 표면 모델 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제안된 공여자 부위 경계는 상기 사용자 입력에 기초하여 처음에 결정되거나, 그 후에 수정되거나 또는 처음에 결정된 후에 수정되는
    방법.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 제안된 공여자 부위 경계는 적어도 부분적으로
    상기 공여자 부위로부터 채취하는데 이용가능한 현재의 모낭 단위의 각 유형의 양과,
    이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양과,
    다른 모낭 단위의 선택된 채취 후의 상기 공여자 부위 내에 남아있는 모낭 단위의 최소 밀도
    중 하나 이상에 기초하여 결정되는
    방법.
  47. 제 30 항 내지 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신체 표면 모델은 3D 스캐너에 의해 생성되는
    방법.
  48. 제 30 항 내지 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신체 표면의 상기 모델은 상기 화상들로부터 유도되는 모낭에 특유한 부가적인 특징들(features), 또는 상기 사용자에 의한 입력 또는 이들 둘 모두를 더 포함하는
    방법.
  49. 제 30 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치들 중 하나 이상은 Bezier 표현 또는 카디널 스플라인 곡선 구성(Cardinal spline curve construction)을 이용하여 생성되는
    방법.
  50. 제 30 항에 있어서,
    상기 제안된 모낭 단위 이식 위치 및 방향은 상기 신체 표면의 식별된 공여자 부위 내의 현재의 모낭 단위의 속성에 적어도 부분적으로 기초하며,
    모낭 단위의 유형의 혼합과,
    모낭 단위의 각 유형의 양과,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 상대적인 조악도(coarseness)와,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 방향과,
    상기 모낭 단위로부터 성장하는 모낭의 컬러와,
    상기 모낭 단위의 랜덤성(randomness)
    을 포함하는 그룹으로부터 선택되는
    방법.
  51. 신체 표면으로부터 모낭 단위를 이전(removing)하기 위한 계획을 생성하는 시스템에 있어서,
    소프트웨어 제어형 프로세서 및 사용자 입력 장치를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하고 제안된 모발 이전 부위를 생성하여 상기 신체 표면 모델 상에 디스플레이하도록 구성되며,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 제안된 모발 이전 부위를 조정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 하나 이상의 입력 메뉴를 생성하여 디스플레이하도록 구성되는
    시스템.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 입력 메뉴는 상기 제안된 모발 이전 부위를 처음에 정의하기 위해 상기 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 메뉴를 포함하는
    시스템.
  53. 제 51 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 제안된 모발 이전 부위를 자동으로 생성하도록 구성되는
    시스템.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 제안된 모발 이전 부위로부터의 이전(removal)에 이용가능한 현재의 모낭 단위의 밀도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는
    시스템.
  55. 제 53 항 또는 54 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 다른 모낭 단위의 선택된 이전 후에 상기 제안된 모발 이전 부위에 남아있는 최소 밀도의 모낭 단위에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는
    시스템.
  56. 제 53 항 내지 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 제안된 모발 이전 부위로부터의 이전에 이용가능한 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는
    시스템.
  57. 제 53 항 내지 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 상기 신체 표면의 다른 부위에 이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는
    시스템.
  58. 신체 표면으로부터 모낭 단위를 이전하기 위한 계획을 생성하는 방법에 있어서,
    신체 표면의 3차원 모델을 디스플레이하는 단계와,
    상기 신체 표면 모델 상에 제안된 모발 이전 부위를 디스플레이하는 단계와,
    상기 제안된 모발 이전 부위를 조정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 하나 이상의 입력 메뉴를 생성하여 디스플레이하는 단계를 포함하는
    방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 입력 메뉴는 상기 제안된 모발 이전 부위를 처음에 정의하기 위해 상기 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 메뉴를 포함하는
    방법.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 제안된 모발 이전 부위를 자동으로 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  61. 제 58 항에 있어서,
    상기 제안된 모발 이전 부위로부터의 이전에 이용가능한 현재의 모낭 단위의 밀도에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  62. 제 58 항에 있어서,
    다른 모낭 단위의 선택된 이전 후에 상기 제안된 모발 이전 부위에 남아있는 최소 밀도의 모낭 단위에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  63. 제 58 항에 있어서,
    상기 제안된 모발 이전 영역으로부터의 이전에 이용가능한 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 영역을 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  64. 제 58 항에 있어서,
    상기 신체 표면의 다른 부위에 이식될 현재의 모낭 단위의 각각의 유형의 양에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제안된 모발 이전 부위를 생성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
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