CN101394786A - 指示出现前丘疹的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种显示出现前丘疹的方法。该方法包括提供具有25mm宏观物镜和线性偏振滤光镜及和光源的照相机，所述滤光镜具有10－50个光谱范围是400－1000nm的窄带滤光片，所述光源装有取向与该照相机偏振镜的偏振面垂直的线性偏振镜；用该照相机获取某对象面部的一系列图像；利用相应各像素处的氧合血红蛋白值产生成像区域的红斑图；获得该对象面部的可见光图像；和比较这些图像以观察出现前丘疹。该方法使得客户能观察出现前丘疹并治疗这些丘疹，从而防止或降低丘疹的出现。

Description

指示出现前丘疹的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2006年3月2日提交的USSN60/778199的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及指示出现前丘疹(pre-emergent pimple)的方法。该方法采用光谱成像技术。该方法可用于诊断何处皮肤需要治疗以预防丘疹出现并评估何处皮肤因治疗而得到改善。
2.现有技术描述
可将炎性痤疮病损的临床表现描述为可见的(红斑)、可触知的(肿块)和可感知的(搔痒、疼痛、不适)。然而，痤疮病损首先在毛囊皮脂腺单位(pilosebaceous unit)中形成(“出现前丘疹”)，数天或数周后才可在皮肤上看见。患者常会感觉到出现中的炎性病损，例如在皮肤以下正在形成病损之处的轻微疼痛、不适、皮肤变硬、搔痒或麻刺感。就痤疮患者而言，在病损出现前进行治疗对于减轻和防止任何痤疮生理学后遗症(即，残留的斑点、疤痕、炎症后色素沉着过多)或痤疮的心理影响(即，尴尬、社交不适)是非常有利的。因此，需要一种指示出现前丘疹的方法。
已知可以在各种照明条件下拍摄皮肤的图像，通过各种滤光片指示皱纹、痤疮、皮肤色素沉着等。美国专利申请20050270528介绍了多光谱和/或超光谱成像(hyperspectral imaging)的各种应用。该申请披露了皮肤的多光谱和/或超光谱图像。
发明概述
本发明提供显示出现前丘疹的方法，该方法包括：提供具有线性偏振滤光镜和光源的照相机，所述滤光镜具有10-50个光谱范围是400-1000nm的窄带滤光片，所述光源装有取向与该照相机偏振镜的偏振面垂直的线性偏振镜；用该照相机获取对象面部的一系列图像；利用相应各像素处氧合血红蛋白值(oxy-hemoglobin value)产生成像区域的红斑图；获得该对象面部的可见光图像；和比较这些图像以观察出现前丘疹。
本发明还提供防止或尽可能减少丘疹出现的方法，该方法包括：提供具有线性偏振滤光镜和光源的照相机，所述滤光镜具有10-50个光谱范围是400-1000nm的窄带滤光片，所述光源装有取向与该照相机偏振镜的偏振面垂直的线性偏振镜；用该照相机获取对象面部的一系列图像；利用相应各像素处氧合血红蛋白值产生成像区域的红斑图；获得该对象面部的可见光图像；比较这些图像以观察出现前丘疹；和将抗痤疮组合物应用于出现前丘疹以防止或尽可能减少丘疹出现。
本发明还提供指示出现前丘疹的方法，该方法包括依次获取以特征性窄谱带过滤的图像。这些图像构成了光谱图像立方体(spectral image cube)，图像的各像素对应于成像皮肤区域的反射光谱。可分析该光谱以评估包括黑色素、氧合血红蛋白和去氧血红蛋白在内的皮肤生色团的相对浓度。可利用相应各像素处的氧合血红蛋白值构成成像区域的红斑图。与周围皮肤相比，炎性病损显示氧合血红蛋白水平升高。可以测定病损中存在的红斑的相对强度和大小。将红斑图与常规可见光图像作比较，可以鉴定即将出现病损的区域。即将出现的病损在红斑图中是明显的，但在可见光图像中不明显。该方法只标识具有红斑的病损，特异性更佳。其它成像技术检测色素过多沉着的病损或疤痕和黑斑(shadowing)，这就更难以分辨是活性病损还是以前病损的残留斑点。
优选实施方式详述
本发明采用光谱成像系统产生皮肤的图像。一种合适的光谱成像系统包括装有25mm宏观物镜和线性偏振滤光镜的客户定制照相机(福斯光子学公司(FORTH Photonics)，希腊雅典)，从而能进行多光谱(最多约30个窄带滤光片)和/或超光谱(大于约30个窄带滤光片)成像(下文将多光谱和超光谱统称为“ms/hs”)。该照相机装有多个窄带滤光片，例如10-50个光谱范围是400-1000nm的窄带滤光片。本发明特别有用的照相机装有30个光谱范围是400-970nm的窄带滤光片。至少有4个光谱范围是560-730nm的滤光片至关重要。优选通过计算机软件控制图像获取的设置，包括滤光片选择、曝光时间和照相机增益(camera gain)。
本发明利用线性偏振光源。一种合适的线性偏振光源是缅因州格雷市西利斯公司(Syris，Gray，ME)的v600。优选将其偏振面置于与照相机偏振镜的偏振面垂直。因而可以尽可能减少光谱反射所造成的假象。
为了可再现对象的定位，可以使用头部限制器(head restraint)。照相机到待成像对象的距离可以介于60-100厘米。可将视野设置在16厘米×12厘米，x和y轴的分辨率均为0.156毫米/像素。
图像分析要求按照以下方法预加工原始数据：
图像预加工方法
首先，采用本领域普通技术人员已知的相位校正算法(phase correctionalgorithm)调准ms/hs图像。第二，将各像素的吸收光谱计算成感兴趣图像对850nm图像的负对数，其中水、黑色素和血红蛋白吸收可忽略不计。按照850nm图像归一化还尽可能地减少了轮廓所致的假象。最后，按照为漫反射光谱测定法(Diffuse Reflectance Spectrometry)开发的算法(Kollias N，Baqer AH：“定量评估UV诱导的色素沉着和红斑”(Quantitative assessment ofUV-induced pigmentation and erythema).Photodermatol 5：53-60，1988；Stamatas GN，Kollias N：“血液淤滞对感知皮肤色素沉着的作用”(Bloodstasis contributions to the perception of skin pigmentation)，J Biomed Opt9：315-322，2004；美国专利申请号2005/0049467A1“评估着色皮肤的方法”(Method for Assessing Pigmented Skin)，这些文献的内容通过引用纳入本文)计算生色团图(chromophore map)。简言之，将各像素的吸收光谱计算成该像素的衰减光谱(remittance spectrum)与白靶(white target)ms/hs图像的相应像素的衰减光谱之比的负对数。对630-730nm区域中去氧血红蛋白吸收的作用进行校正后，将色素评估为该吸收曲线在该区域中拟合直线的斜率。然后校正该曲线的色素吸收，最后将校正光谱拟合至显示局部最大值的550-580nm范围的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白吸收光谱。
本发明方法可用于评估皮肤状况和显示化妆品的有效性。例如，可在施用抗-痤疮乳膏之前和之后获取图像。这些图像使得消费者能将抗-痤疮产品应用于含出现前丘疹的区域，从而能防止或尽可能降低丘疹的出现。
在本发明的一个实施方式中，通过ms/hs成像标识包含出现前丘疹的区域，并应用抗-痤疮剂。所谓“抗-痤疮剂”是表示已由美国食品和药品管理局(U.S.Food and Drug Administration)批准用于痤疮的局部治疗的化合物。抗-痤疮剂的例子包括但不限于：水杨酸、过氧化苯甲酰、硫磺、视黄酸、假丝酵母/葡萄糖/菜籽油酸甲酯发酵产物素(candida bombicola/glucose/methylrapeseedate ferment)、泥煤水(peat water)、间苯二酚、粉砂(silt)、泥煤、苄氯菊酯、壬二酸、氯林肯霉素、阿达帕林(adapalene)、红霉素、乙酰磺胺钠和它们的组合。
实施例1
5位具有轻微炎性痤疮的18-40岁男性和女性志愿者(I-IV型Fitzpatrick皮肤)参与本项研究。合格的志愿者具有每周至少经历2次新炎性病损的病史(通过自我报告)。研究期间，不允许进行治疗或对目前皮肤护理方案作出改变。
从周一到周五每天获取高分辨率可见照明图像和多光谱图像，持续两周。光谱成像系统由装有25mm宏观物镜和线性偏振滤光镜的客户定制照相机(福斯光子学公司，希腊雅典)构成。该照相机装有30个光谱范围是400-970nm的窄带滤光片。通过计算机软件控制图像获取的设置，包括滤光片选择、曝光时间和照相机增益。利用线性偏振光源(缅因州格雷市西利斯公司的v600)，其偏振面置于与照相机偏振镜的偏振面垂直。因而可以尽可能减少光谱反射所造成的假象。为了对象的可再现定位，使用了定做的头部限制器。照相机到对象的距离可以介于60-100厘米。可将视野设置在16厘米×12厘米，x和y轴的分辨率均为0.156毫米/像素。
对图像实施上述成像预加工方法。通过合并可见照明图像与从ms/hs图像获得的生色团图，表明可以检测并评估即将出现的病损(图1)。在可见图像中，第4天前未见病损。在光谱成像的氧合血红蛋白图中，早在病损可见的3天前即检测到病损。通过像素数量和反射强度可定量测定氧合血红蛋白量。在所有其它对象中，能在病损显现前1-3天标识病损。
实施例2
标识和定量测定亚临床炎性痤疮病损的方法在开发后应用于了较大规模的临床研究。实施临床研究的目的是：1)比较成像方法的结果与对象的自我评估，和2)评估新的2％水杨酸组合物和10％过氧化苯甲酰(10％BPO)组合物在治疗即将出现的痤疮中的效力。
41位具有轻微到中等炎性痤疮的12-30岁男性和女性对象(I-IV型Fitzpatrick皮肤)完成了本项研究。为成为合格对象，对象必须具有每周至少经历2次新炎性病损的病史(通过自我报告)。将对象随机指派到2个治疗组之一：
a)10％过氧化苯甲酰治疗(n＝21)，和
b)2％水杨酸产品治疗(n＝20)。
对象在整个面部施用他们所指定的治疗方案，每天两次，持续6周。在开始时、第7-13天*、第5和第6周进行可见照明数字成像。在第7-13天*、第5和第6周进行多光谱成像。在开始时、第7-13天、第5和第6周*进行自我评估问卷调查。进行每日连续检测是为了监测即将出现的病损。
改装纽约州格雷特奈克市电图公司的特里皮克斯照相机(Tripix camera，ElectroImage Inc.，Great Neck，NY)使之包括具有关于皮肤生色团的谱带的滤光片。所用的窄带干涉滤光片的中心定在560、580、630和700nm上，带通为10nm。将12-36mm宏观物镜装在照相机上，将线性偏振滤光镜置于透镜之前。该照相机的分辨率是1280×1024像素。通过计算机软件控制图像获取的设置，包括滤光片选择、曝光时间和照相机增益。使用线性偏振光源(缅因州格雷市西利斯公司的v600)，其偏振面置于与照相机偏振镜的偏振面垂直。因而可以尽可能减少光谱反射所造成的假象。为了对象的可再现定位，使用客户定制的头部限制器。
同样对图像实施上述成像预加工方法。
在研究期间，参与者对解决即将出现的痤疮的两种陈述(statement)有反应。两组中的参试者均表明治疗方法对治疗即将出现的痤疮有效。即将出现的痤疮病损在ms/hs图像中显现，而这些病损在出现在可见照明图像中之前即得到了解决。因此，该方法可为亚临床炎性病损的解决有效提供证明。

Claims (18)

1.一种指示出现前丘疹的方法，该方法包括以下步骤：
a)获取以特征性窄谱带过滤的连续图像，这些图像构成光谱图像立方体，图像的各区域对应于成像皮肤区域的反射光谱；
b)分析光谱以评估至少一种皮肤生色团的相对浓度；
c)利用该图像各相应区域的所述至少一种皮肤生色团的浓度值产生成像皮肤的红斑图；和
d)将红斑图与成像皮肤区域的至少一种宽谱可见光图像作比较以标识出现前病损的区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括利用超光谱照相机获取连续图像的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超光谱照相机装有25mm宏观物镜。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超光谱照相机装有线性偏振滤光镜和光源，所述滤光镜具有10-50个光谱范围是400-1000nm的窄带滤光片，所述光源装有取向与该照相机偏振镜的偏振面垂直的线性偏振镜。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线性偏振滤光镜具有约30-50个光谱范围约400-约970nm的窄带滤光片。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述线性偏振滤光镜具有至少4个光谱范围约560-约730nm的窄带滤光片。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测定各图像中各像素的反射光谱。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述图像各相应像素处的皮肤生色团浓度值产生所述成像区域的红斑图。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个皮肤生色团选自：黑色素、氧合血红蛋白、去氧血红蛋白、和它们的组合。
10.一种防止丘疹出现或使之最小化的方法，该方法包括以下步骤：
a)利用超光谱照相机获取以特征性窄谱带过滤的连续图像，这些图像构成光谱图像立方体，图像的各区域对应于成像皮肤区域的反射光谱，该超光谱照相机具有线性偏振滤光镜和光源，所述滤光镜具有10-50个光谱范围是400-1000nm的窄带滤光片，所述光源装有取向与该照相机偏振镜的偏振面垂直的线性偏振镜；
b)分析光谱以评估至少一种皮肤生色团的相对浓度；
c)利用该图像各相应区域的至少一种皮肤生色团的浓度值产生成像皮肤的红斑图；和
d)将红斑图与成像皮肤区域的至少一种宽带可见光图像作比较以鉴定出现前病损的任何区域；和
e)将一种组合物施加于该出现前病损以抑制病损的出现。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述超光谱照相机装有25mm宏观物镜。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述线性偏振滤光镜具有约30-约50个光谱范围约400-约970nm的窄带滤光片。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述线性偏振滤光镜具有至少4个光谱范围约560-约730nm的窄带滤光片。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，测定各图像的各像素的反射光谱。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，利用所述图像各相应像素处的皮肤生色团浓度值产生所述成像区域的红斑图。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个皮肤生色团选自：黑色素、氧合血红蛋白、去氧血红蛋白、和它们的组合。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述病损包括丘疹。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，组合物包含抗-痤疮剂。
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