JP2010227571A - 皮膚紅斑の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デジタル画像を利用して、白色較正標準に対する赤、緑、及び青のチャネルについての強度中央値を同定し、すべての画素について、画像のそれぞれの画素の赤、緑、及び青の強度値によって得られる皮膚反射率値を、白色標準値の比率の対数を計算することによって、吸光度値に計算する。すべての画素について、緑チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、青チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引く。それらの比率を計算し、比率の強度マップを構築することにより皮膚紅斑を測定する。
【選択図】図1
Description
1.発明の技術分野
本発明の方法は、皮膚紅斑の測定方法に関する。本発明の方法では、安価なデジタルカメラで取得できる従来の写真のデジタル画像解析を利用する。この方法は、たとえ紅斑が裸眼では顕著でない場合であっても、紅斑の予防及び/又は減少を目的としたスキンケア製品の有効性を示すのに有効である。
皮膚の炎症はしばしば、皮膚の発赤(紅斑)として現われる。紅斑はしばしば、おむつかぶれ、ニキビ、皮膚炎、湿疹及び他の皮膚状態に関連する。多くのスキンケア製品は、炎症の予防(例として日焼け止め剤)、又は炎症の低減(例としておむつかぶれ用軟膏)のために設計される。このようなスキンケア製品の使用後であっても顕著な皮膚炎症が存在することがあるが、裸眼でははっきりと見えないことがある。多くの場合、このような炎症に悩む患者は、そのような製品を使用した後も炎症及び刺激が依然として存在すると訴えることができるが、乳児、又は意思を伝えられない人は、治療にも関わらず症状を我慢し続けることになり得る。したがって、このようなスキンケア製品の有効性を、より正確に示すことができる方法に対するニーズが存在する。
本発明の方法は、次の手順を含む、皮膚紅斑を測定するための方法を提供するものである:a)直交偏光条件で、皮膚のデジタル画像を、その画像の視野内に含まれる白色較正標準とともに、取得することと、b)白色較正標準に対する赤、緑、及び青のチャネルについての強度中央値を同定することと、c)皮膚を表わすすべての画素について、画像のそれぞれの画素の赤、緑、及び青の強度値によって得られる皮膚反射率値を、白色標準値の比率の対数を計算することによって、吸光度値に計算すること、即ち、皮膚反射率値で割られたチャネルそれぞれ(赤、緑、青)に対する白色標準の画素強度を計算すること、即ち、赤、緑及び青のチャネルそれぞれの対応するチャネル(赤、緑、青)における画素強度値を別々計算することであって、吸光度=
log(Iwhite(red,green,blue)/Iskin(red,green,blue)
である、換算をすることと、d)皮膚を表わすすべての画素について、緑チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引く:(Abs(green)−Abs(red))ことと、e)皮膚を表わすすべての画素について、青チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引く:(Abs(blue)−Abs(red))ことと、f)手順(d)で算出された値を、手順(e)で算出された値で割った比率を計算する:(比率=(Abs(green)−Abs(red))/(Abs(blue)−Abs(red)))ことと、g)手順(f)で算出された比率の強度マップを構築すること。
本発明の方法には、さまざまなタイプのカメラが使用できる。そのようなカメラの例には、標準35mmカメラ、インスタント現像フィルムを用いたカメラ(例えばポラロイド社(Polaroid Corporation)(米国マサチューセッツ州ケンブリッジ(Cambridge))から市販されているもの)、及びデジタルカメラが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、対象物を撮影した画像に対する迅速なアクセスを提供できることから、デジタルカメラが使用される。また、デジタルカメラの使用により、大型モニター上に画像を表示させることができ、特に関心のある皮膚部分(例えば、顔の部分)を被験者が容易に拡大することができ、更に、被験者が画像を検討したときに気付いた懸念に対処するための製品に関する提案も含み得る報告書に、この画像を印刷することができる。好適なデジタルカメラの例としては、少なくとも100万画素、好ましくは少なくとも400万画素の画像を撮影するものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このようなデジタルカメラの例としては、ニコン(Nikon)D1X(ニコン(日本・東京))及びフジ(Fuji)S1(フジ(日本・東京))が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
「直交偏光条件」:光源の前にある第一偏光フィルターとカメラレンズの前にある第二偏光フィルターとを含み、これら2枚のフィルターの有する偏光軸が互いに直交している撮像条件。
「白色較正標準」:特定の%反射率(例えば80%)に対応する均一な白色のカード。
「強度中央値」:画像内の関心領域に対応する画素群の強度値の算出中央値。
「皮膚反射率値」:皮膚に対応する画像内の関心領域の画素強度値。
「吸光度値」:次の式で定義される光の吸光度:吸光度=log{(白色標準板の反射率)/(関心対象の反射率)}。
である、計算することと、d)皮膚を表わすすべての画素について、緑チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、e)皮膚を表わすすべての画素について、青チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、f)手順(d)で算出された値を、手順(e)で算出された値で割った比率を計算することと、g)手順(f)で算出された比率の強度マップを構築すること。
70%エタノール/30%プロピレングリコール基剤中の3つの天然抽出物(A=4%ジャスミン抽出物/3%ヒマワリ抽出物、B=2%ジャスミン抽出物/2%ヒマワリ抽出物、及びC=1%シマトリックス(Symatrix))の抗炎症活性が、基剤単独の場合と比較して評価された。6名のボランティアの背中で、4つの矩形領域に対し、試験製剤(A、B、C、プラシーボ)のいずれか1つが塗布された。次に、それぞれの矩形内の3つの小さな円形領域に、0.5、1、及び1.5MEDに対応する線量の中波長(UVB)紫外線を照射した。照射から1日後に、画像が撮影された。この画像を、本発明の方法(及び関連アルゴリズム)を用いて変換し、紅斑強度マップを作成した。印をつけた皮膚領域に、円形の関心領域が描かれ、その紅斑強度の平均値、標準偏差、及び中央値が、それぞれの領域に対応する強度ヒストグラムから算出された(図1)。被験者6名全員について、紅斑強度の平均増加が算出された(図2)。この結果、本発明の方法によって、抗炎症活性及び日焼け防止に関し、試験された物質の中で最も効果があるものを明らかにできることが示されている。
皮膚バリヤを侵害する処置の後、皮膚炎症の治療に対する2つの保湿剤(A及びB)の効果を評価する研究が実施された。ボランティアの前腕の手のひら側の3つの部位に、10本のテープの縞をつくった後、5%SLS(ラウリル硫酸ナトリウム)溶液0.16mLで処置し、2時間密閉状態にした。パッチを除去した後、指定された皮膚部位に試験物質を塗布し(2μL/cm2)、一方の部位は未処置のままにした。以降4日間、試験物質を対象の部位に毎日塗布した。研究期間中、画像が毎日撮影された。図3の実施例は、3日目のボランティアの腕の写真を示す。紅斑がこの部位に明らかに生じている。しかしながら、この画像を観察しただけでは、程度によって部位の定量化を行うこと、つまり紅斑を定量的に評価することは不可能である。
洗浄剤(ジョンソン(Johnson’s)(登録商標)ヘッド・トゥー・トウ・ベイビー・ウォッシュ(Head-to-Toe Baby Wash)、ジョンソン・エンド・ジョンソン・コンシューマー・カンパニー社(Johnson & Johnson Consumer Companies, Inc.)(ニュージャージー州スキルマン(Skillman))から販売)の皮膚に対するマイルドさを評価し、それを水と比較する研究が実施された。ボランティアの前腕の手のひら側の3つの部位に、a)洗浄剤を蒸留水で25%に希釈した希釈液、b)洗浄剤を蒸留水で10%に希釈した希釈液、及びc)蒸留水のみ、で処置を行い、3時間密閉した。基準、及び処置から1日及び2日後に、画像が撮影された。図5の実施例は、2日目のボランティアの腕の写真を示す。3つの処置箇所すべてにおいて紅斑の徴候を区別するのは困難である。次にこの画像が、本発明の方法によって解析され、その結果得られた紅斑強度マップが図6に示されている。紅斑強度の平均値、標準偏差、及び中央値がそれぞれの部位について算出された。この実施例では、部位の左から右へ順にそれぞれ、紅斑指数182、180、及び181を示し、周辺の皮膚の値は178を示している。この実施例では、本発明の方法を使用することによって、皮膚に対するマイルドさという観点から洗浄剤又は洗浄剤濃度を区別できることが示されている。
下記の実施例において、人間の顔の直交偏光画像が本発明の方法(及び関連アルゴリズム)を用いて解析された。この紅斑強度マップを図7に示す。顔の自然な湾曲による陰影及びアーチファクトは、この紅斑マップでは除去されている。この紅斑マップでは、元の画像上に現われている炎症病変はすべて、コントラストの増加により容易に識別できる。唇部分の高い強度値は、唇上で血液濃度が高いことを示している。この紅斑マップ上で、例えば鼻、頬、及び顎部分の拡散紅斑などの無症状の炎症部分も明らかにわかる。更に、目及び鼻唇溝回りなどの、オキシヘモグロビン濃度の低下部分も識別できる。
潜在する無症状の紅斑をより良く視覚化するために、用途に応じてカスタム化が可能なカラーマッピングスキームを用いて、紅斑強度マップを表示させることができる。図7の紅斑マップに対し、画像の下に示されているカラーマップを使用した例を下に示す(図8)。
(1) a)直交偏光条件下で、皮膚のデジタル画像を、該画像の視野内に含まれる白色較正標準とともに、取得することと、
b)該白色標準に対する赤、緑、及び青のチャネルについての強度中央値を同定することと、
c)皮膚を表わすすべての画素について、該画像のそれぞれの画素の赤、緑、及び青の強度値によって得られる皮膚反射率値を、該赤、緑、及び青のチャネルそれぞれにおける該皮膚反射率値で別々に割られた該白色標準値の比率の対数をとることによって、吸光度値に計算することであって、該吸光度=log(Iwhite(red,green,blue)/Iskin(red,green,blue))である、計算することと、
d)皮膚を表わすすべての画素について、緑チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、
e)皮膚を表わすすべての画素について、青チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、
f)手順(d)で算出された値を、手順(e)で算出された値で割った比率を計算することと、
g)手順(f)で算出された該比率の強度マップを構築することと、を含む、皮膚紅斑の測定方法。
(2) 実施態様1に記載の方法により、皮膚の領域のデジタル画像を撮影し、該皮膚の解析を行うことと、
効果を発揮する時間にわたって、スキンケア製品を皮膚の同じ領域に塗布することと、
実施態様1に記載の方法により皮膚の該領域のその後のデジタル画像を撮影して該皮膚を解析することと、
該画像の前記強度マップを比較して該皮膚の紅斑が減少していることを示すことと、を含む、スキンケア製品の有効性を示す方法。
(3) 実施態様1に記載の方法により、皮膚の領域のデジタル画像を撮影し、該皮膚の解析を行うことと、
効果を発揮する時間にわたって、スキンケア製品を皮膚の同じ領域に塗布することと、
実施態様1に記載の方法により皮膚の該領域のその後のデジタル画像を撮影して該皮膚を解析することと、
該画像の前記強度マップを比較して該皮膚の紅斑の増加がないことを示すことと、を含む、スキンケア製品のマイルドさを示す方法。
Claims (3)
- a)直交偏光条件下で、皮膚のデジタル画像を、該画像の視野内に含まれる白色較正標準とともに、取得することと、
b)該白色標準に対する赤、緑、及び青のチャネルについての強度中央値を同定することと、
c)皮膚を表わすすべての画素について、該画像のそれぞれの画素の赤、緑、及び青の強度値によって得られる皮膚反射率値を、該赤、緑、及び青のチャネルそれぞれにおける該皮膚反射率値で別々に割られた該白色標準値の比率の対数をとることによって、吸光度値に計算することであって、該吸光度=log(Iwhite(red,green,blue)/Iskin(red,green,blue))である、計算することと、
d)皮膚を表わすすべての画素について、緑チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、
e)皮膚を表わすすべての画素について、青チャネルの吸光度値から、赤チャネルの吸光度値を差し引くことと、
f)手順(d)で算出された値を、手順(e)で算出された値で割った比率を計算することと、
g)手順(f)で算出された該比率の強度マップを構築することと、を含む、皮膚紅斑の測定方法。 - 請求項1に記載の方法により、皮膚の領域のデジタル画像を撮影し、該皮膚の解析を行うことと、
効果を発揮する時間にわたって、スキンケア製品を皮膚の同じ領域に塗布することと、
請求項1に記載の方法により皮膚の該領域のその後のデジタル画像を撮影して該皮膚を解析することと、
該画像の前記強度マップを比較して該皮膚の紅斑が減少していることを示すことと、を含む、スキンケア製品の有効性を示す方法。 - 請求項1に記載の方法により、皮膚の領域のデジタル画像を撮影し、該皮膚の解析を行うことと、
効果を発揮する時間にわたって、スキンケア製品を皮膚の同じ領域に塗布することと、
請求項1に記載の方法により皮膚の該領域のその後のデジタル画像を撮影して該皮膚を解析することと、
該画像の前記強度マップを比較して該皮膚の紅斑の増加がないことを示すことと、を含む、スキンケア製品のマイルドさを示す方法。
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