JP5579393B2 - 出現前にきび明示のための画像収集方法 - Google Patents

Description

開示の内容

〔関連出願に対する相互参照〕
本出願は、２００６年３月２日に出願された米国特許出願第６０／７７８，１９９号の優先権を主張していて、上記特許出願の開示内容の全体は、引用することによって、本明細書に組み込まれる。

〔発明の背景〕
１．発明の分野
本発明は、出現前のにきびを明示する方法に関する。本発明の方法は、スペクトラムイメージング技術（spectral imaging technology）を用いる。この方法は、皮膚のどの部分がにきびの出現を防ぐために治療を必要しているかを診断するのに、および、皮膚のどの部分が治療の結果として改善されたかを評価するために、有用である。

２．先行技術に関する記述
炎症性座瘡病変の臨床上の発現は、見える（紅斑）、触知できる（浮腫）、および、感じる（かゆみ、痛み、不快感）、として記述できる。しかし、座瘡病変は、座瘡病変が皮膚の表面に見えるようになる数日から数週間前に、毛包脂腺単位の中に形成し始める（「出現前にきび」）。患者は、出現しつつある炎症性病変を、わずかな痛み、不快感、皮膚の硬化、痒み、または、その病変の形成しつつある皮膚の下の刺痛として感じることが多い。にきび患者にとって、にきびが出現する前ににきびを治療することは、いずれのにきびの生理学的な後遺症（すなわち、残留マーク、瘢痕化、炎症後色素沈着過剰症）、または、にきびの心理学的な側面（すなわち、気おくれ、人づきあいの不安）をも減らし、また防止するのに、非常に有益である。したがって、出現前のにきびを明示する方法が必要とされている。

さまざまな照明条件の下で、また、さまざまなフィルターを通して、しわ、座瘡、皮膚の色素沈着、および、それらの類似物を明示するために、皮膚の画像を撮像することが知られている。米国特許出願公開第２００５／０２７０５２８号は、マルチスペクトラムおよび／またはハイパースペクトラムイメージングのさまざまな適用を教示している。皮膚のマルチスペクトラムおよび／またはハイパースペクトラムイメージングは、その米国特許出願に開示されている。

〔発明の概要〕
本発明は、出現前にきび明示方法を提供し、その方法は、カメラを提供することであって、そのカメラは、４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲内での１０個から５０個までの狭帯域フィルターを備えた直線偏光フィルター、および、カメラの偏光子の偏光面に垂直に配向された直線偏光子を有する光源を有する、カメラを提供することと、カメラを用いて被験者の顔の一連の画像を撮像することと、対応する各画素での酸化ヘモグロビンの値を用いて、映し出された領域の紅斑マップを作ることと、被験者の顔の可視光画像を撮像することと、出現前にきびを見出すために画像を比較することと、を含む。

本発明は、にきびの出現を防止または最小化する方法をも提供し、その方法は、カメラを提供することであって、そのカメラは、４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲内での１０個から５０個までの狭帯域フィルターを含む直線偏光フィルター、および、カメラの偏光子の偏光面に垂直に配向された直線偏光子を有する光源、を有する、カメラを提供することと、カメラを用いて被験者の顔の一連の画像を撮像することと、対応する各画素での酸化ヘモグロビンの値を用いて、映し出された領域の紅斑マップを作ることと、被験者の顔の可視光画像を撮像することと、出現前にきびを見出すために画像を比較することと、にきびの出現を防止または最小化するために、出現前にきびに、抗にきび配合物を適用することと、を含む。

本発明は、特徴的な狭スペクトラム帯域でフィルタリングされた一連の画像収集を含む、出現前にきび明示方法をも提供する。その画像は、スペクトラム画像の立方体（spectral image cube）を構成し、画像の各画素は、映し出された皮膚の領域の反射スペクトラムに対応する。スペクトラムは、メラニン、酸化ヘモグロビン、および、デオキシヘモグロビンを含む、皮膚の発色団の相対的な濃度を求めるために、分析されることができる。映し出された領域の紅斑マップは、対応する各画素での酸化ヘモグロビンの値を用いて、作成されることができる。炎症性病変は、周囲の皮膚と比べて、高いレベルの酸化ヘモグロビンを明示する。ある病変中に存在する紅斑の相対的な光度および寸法が、測定されることができる。紅斑マップを従来の可視光画像と比較することによって、出現しつつある病変の領域が、識別されることができる。出現しつつある病変は、紅斑マップでは明らかであるが、可視光画像では明らかではない。この方法は、より良好な特定を可能にし、紅斑の様相を有する病変のみを識別する。他のイメージング方法は、色素沈着過剰症の病変または瘢痕化、および、影（shadowing）を検出し、そのことが、活性の病変が存在するのか、過去の病変の残留マークが存在するのか、の判別をより困難にしている。

〔好ましい実施の形態の詳細な説明〕
本発明は、スペクトラムイメージングシステムを用いて、皮膚の画像を生成する。ある適切なスペクトラムイメージングシステムは、特注のカメラ（ギリシャ国アテネ（Athens, Greece）のフォース・フォトニクス（FORTH Photonics））を含み、そのカメラは、２５ｍｍのマクロレンズと、マルチスペクトラム（ほぼ３０個以下の狭帯域フィルター）および／またはハイパースペクトラム（ほぼ３０個より多い狭帯域フィルター）イメージング（以下、マルチスペクトラムおよびハイパースペクトラムの両方を総じて「ｍｓ／ｈｓ」と呼ぶ）が可能な直線偏光フィルターと、を含む。そのカメラは、複数の狭帯域フィルターを収容していて、例えば、４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲内での４個から５０個までの狭帯域フィルターを収容している。本発明にとりわけ有用なカメラは、４００ｎｍ〜９７０ｎｍまでのスペクトラム範囲内での３０個の狭帯域フィルターを収容している。５６０ｎｍ〜７３０ｎｍまでのスペクトラム範囲内に少なくとも４個のフィルターを有することが重要である。フィルター選択、露出時間、および、カメラ利得（camera gain）を含む、画像収集の設定値は、好ましくは、コンピュータソフトウェアによって制御される。

直線偏光光源が、本発明で用いられる。ある適切な直線偏光光源は、アメリカ合衆国メイン州グレイのサイリス社製ｖ６００（v600, Syris, Gray, ＭＥ）である。好ましくは、偏光面は、カメラの偏光子の偏光面と垂直に位置付けられている。したがって、鏡面反射に起因するアーティファクトは最小にされる場合がある。

頭部の拘束具が、被験者の再現可能な位置付けのために用いられる場合がある。カメラから、映し出されるべき被験者までの距離は、６０ｃｍから１００ｃｍまでの範囲内にある場合がある。視界は、ｘ軸およびｙ軸の両方での解像度が０．１５６ｍｍ／画素で、１６ｃｍ×１２ｃｍに設定される場合がある。

画像分析は、以下の方法に基づく生データの前処理を必要とする。

〔画像前処理方法〕
ｍｓ／ｈｓ画像の最初の位置合わせが、当業者によって認識されるように、位相補正アルゴリズム（phase correction algorithm）を用いて、実行される。次に、吸収スペクトラムが、水、メラニン、および、ヘモグロビンの吸収を無視できる８５０ｎｍでの画像に対する、注目される画像の負の対数（negative logarithm of the image of interest）として、各画素で計算される。８５０ｎｍでの画像に対する正規化（Normalization）は、さらに、輪郭（contours）に起因するアーティファクトを最小にする。最後に、発色団マップが、拡散反射率分光測定法（Diffuse Reflectance Spectrometry）用に開発されたアルゴリズムに基づいて計算される。（コリアス・エヌ（Kollias N）、バクル・エー・エイチ（Baqer AH）：紫外線によって誘発された色素沈着および紅斑の定量的評価（Quantitative assessment of UV-induced pigmentation and erythema），フォトダーマトール第５巻，５３頁から６０頁（Photodermatol 5:53-60），１９８８年、ステイマタス・ジー・エヌ（Stamatas GN）、コリアス・エヌ（Kollias N）：皮膚の色素沈着の知覚へのうっ血の寄与（Blood stasis contributions to the perception of skin pigmentation），ジェイ・バイオムド・オプト第９巻，３１５頁から３２２頁（J Biomed Opt 9:315-322），２００４年、米国特許出願第２００５／００４９４６７Ａ１号「色素沈着した皮膚の評価方法（Method for Assessing Pigmentated Skin）」）これら刊行物の開示内容は、引用することによって本明細書に組み込まれる。つまり、吸収スペクトラムは、各画素について、白色標的ｍｓ／ｈｓ画像の、対応する画素のレミッタンススペクトラムに対する、その画素のレミッタンススペクトラムの比率の負の対数として、計算される。色素は、６３０ｎｍ〜７３０ｎｍまでの波長範囲に亘る、当てはまる直線の勾配として、吸収率曲線から、この領域でのデオキシヘモグロビン吸収の寄与に対する補正をした後に、求められる。次に、曲線が、色素の吸収に対する補正をされ、最後に、補正されたスペクトラムが、５５０ｎｍ〜５８０ｎｍまでの範囲内の酸化ヘモグロビン吸収スペクトラムおよびデオキシヘモグロビン吸収スペクトラムに当てはめられ、５５０ｎｍから５８０ｎｍまでの範囲内では、補正されたスペクトラムが局所最大値を示す。

本発明の方法は、皮膚の状態を評価するのに、および、化粧品の有効性を明示するのに、有用である。例えば、画像は、抗座瘡クリームを適用する前および適用した後に撮像される場合がある。その画像は、消費者が出現前にきびを含みもつ部位に抗座瘡生成物を適用することができるようにし、それによって、にきびの出現を防止または最小化する。

本発明のある実施の形態では、出現前にきびを含みもつ部位は、ｍｓ／ｈｓイメージング、および、抗座瘡薬によって識別される。抗座瘡薬が意味するのは、アメリカ合衆国食品医薬品局によって、座瘡の局部治療用に認可された化合物である。抗座瘡薬の例には、以下に限定されないが、サリチル酸、過酸化ベンゾイル、硫黄、レチノイン酸、カンジタボンビコーラ（candida bombicole）／グルコース／ナタネ油脂肪酸メチル発酵物（methyl rapeseedate ferment）、ピート水、レソルシノール、シルト、ピート、ペルメチン（permethin）、アゼライン酸、クリンダマイシン、アダパレン（adapalene）、エリスロマイシン、ナトリウムスルファセタミド、および、それらの組み合わせ、が含まれる。

例１．
年齢１８歳〜４０歳まで、フィッツパトリック皮膚タイプＩ〜IV（Fitzpatrick Skin Type I-IV）の、軽度の炎症性座瘡を患った、５人の男女の志願者が、研究に参加した。それらの適格者とされた志願者は、１週間に少なくとも２つの新たな炎症性病変を経験した（自己申告）経歴を有していた。どのような、治療の適用または現行のスキンケアの養生法の変更も、その研究の期間中は許可されなかった。

高解像度の可視照射画像およびマルチスペクトラム画像が、毎日月曜から金曜まで２週間に亘って収集された。スペクトラムイメージングシステムは、２５ｍｍマクロレンズおよび直線偏光フィルターを備えた特注のｍｓ／ｈｓカメラ（ギリシャ国アテネのフォース・フォトニクス（FORTH Photonics, Athens, Greece））で構成されていた。カメラは、４００ｎｍ〜９７０ｎｍまでのスペクトラム範囲内での３０個の狭帯域フィルターを含みもっていた。フィルターの選択、露光時間、および、カメラの利得を含む画像収集の設定値は、コンピュータソフトウェアによって制御された。直線偏光光源は、その偏光面がカメラの偏光子の偏光面と垂直となるように位置付けられた状態で、用いられた（アメリカ合衆国メイン州グレイのサイリス社製ｖ６００（v600, Syris, Gray, ＭＥ））。したがって、鏡面反射に起因するアーティファクトが最小化された。特注の頭部拘束具が、被験者の再現可能な位置付けのために用いられた。カメラから被験者までの距離は、６０ｃｍから１００ｃｍまでの範囲内にあった。視界は、解像度が、ｘ軸およびｙ軸の双方で０．１５６ｍｍ／画素で、１６ｃｍ×１２ｃｍに設定された。

画像は、上記のイメージング前処理方法を施された。可視照射イメージングを、ｍｓ／ｈｓイメージング（図１）から得られた発色団マップと組み合わせることによって、出現しつつある病変が検出され評価されることができることが明示された。可視画像中では、４日目まで何れの病変も見られなかった。スペクトラムイメージングから得られた酸化ヘモグロビンマップ中では、病変は、その病変が見えるようになるより早く、３日前に、検出された。酸化ヘモグロビンの量が、画素の個数および反射率の強さによって、定量化された。他のすべての被験者で、病変が表に現れる１日前から３日前に、病変を識別することが可能であった。

例２．
潜在性の炎症性座瘡病変を識別し定量化する方法論を開発したことによって、本発明の方法が、より大規模な臨床研究に用いられた。臨床研究は、以下の目的で実施された。１）イメージング方法の結果を、被験者自身による評価と比較する。２）新規な２％サリチル酸配合物、および、１０％過酸化ベンゾイル（１０％ＢＰＯ）配合物の、出現しつつある座瘡の治療での効力を評価する。

年齢１２歳〜３０歳までの、フィッツパトリック皮膚タイプＩ〜IV（Fitzpatrick Skin Type I-IV）の、軽度から中程度までの座瘡を有する、４１人の男女の被験者が、研究を仕上げた。適格者となるために、被験者は一週間で２個の新たな炎症性病変を経験した（自己申告による）経歴を有していなければならなかった。被験者は、無作為に、以下の２つの治療グループのいずれかに割り振られた。
ａ）１０％過酸化ベンゾイルによる治療（ｎ＝２１）、および
ｂ）２％サリチル酸生成物による治療（ｎ＝２０）

被験者は、自分に割り当てられた治療を、一日に二度、６週間に亘って、顔全体に適用した。可視照射デジタルイメージングが、基準線（baseline）、７日目〜１３日目、５週目、および、６週目に実行された。マルチスペクトラムイメージングが、７日目〜１３日目、５週目、および、６週目に実行された。被験者自身による評価質問事項が、基準線、７日目から１３日目、５週目、および、６週目に与えられた。連続した毎日の計測が、出現しつつある病変を監視するために行われた。

トリピックス（Tripix）カメラ（アメリカ合衆国ニューヨーク州グレートネック（Great Neck, NY）のエレクトロイメージ・インコーポレイテッド（ElectroImage Inc.））が、皮膚発色団に関するスペクトラム帯を備えたフィルターを含むように変更された。使用された狭帯域干渉フィルターが、通過帯域（band pass）１０ｎｍを備えて、５６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６３０ｎｍ、および、７００ｎｍに中心を合わせられた。１２ｍｍ〜３６ｍｍのマクロレンズが、カメラに嵌め合わされ、直線偏光フィルターが、レンズの前面に配置された。カメラの解像度は、１２８０画素×１０２４画素であった。フィルターの選択、露出時間、および、カメラの利得を含む画像収集のための設定値が、コンピュータソフトウェアによって制御された。直線偏光光源（アメリカ合衆国メイン州グレイのサイリス社製ｖ６００（v600, Syris, Gray, ＭＥ））が、光源の偏光面をカメラの偏光子の偏光面と垂直に位置付けて用いられた。したがって、鏡面反射に起因するアーティファクトが最小化された。特注の頭部拘束具が、被験者の再現可能な位置付けのために用いられた。

再び、画像は、上記のイメージング前処理方法を施された。

研究の間、参与者は、出現しつつある座瘡を扱う２つの文書に応答した。両方のグループの参与者は、治療が、出現しつつある座瘡を治療するのに効果があることを示した。出現しつつある座瘡の病変は、ｍｓ／ｈｓ画像中で可視化され、可視照射画像中では決して見えなくとも、解像された。したがって、本発明の方法は、潜在性の炎症性病変が解像できることを有効に文書で証明する。

〔実施の態様〕
（１）出現前にきび明示方法において、
（ａ）特徴的な狭スペクトラム帯域でフィルタリングされた皮膚の一連の画像を収集する過程であって、前記画像は、スペクトラム画像立方体を構成し、前記画像の各領域は、映し出された前記皮膚の領域の反射スペクトラムに対応する、皮膚の一連の画像を収集する過程と、
（ｂ）少なくとも一つの皮膚の発色団の相対的な濃度を測定するために、前記スペクトラムを分析する過程と、
（ｃ）前記画像の対応する各領域での前記少なくとも一つの皮膚の発色団の前記濃度の値を用いて、映し出された前記皮膚の紅斑マップを作る過程と、
（ｄ）前記紅斑マップを、映し出された前記皮膚の領域の少なくとも一つの広スペクトラムの可視光画像と比較して、出現前病変のいずれの領域をも識別する過程と、
を含む、方法。
（２）実施態様（１）に記載の方法において、
ハイパースペクトラムカメラを用いて前記一連の画像を収集する過程
をさらに含む、方法。
（３）実施態様（２）に記載の方法において、
前記ハイパースペクトラムカメラは、２５ｍｍマクロレンズを含む、方法。
（４）実施態様（２）に記載の方法において、
前記ハイパースペクトラムカメラは、
４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲内での１０個から５０個までの狭帯域フィルターを含む直線偏光フィルターと、
前記カメラの偏光子の偏光面に垂直に配向された直線偏光子を有する光源と、
を含む、方法。
（５）実施態様（４）に記載の方法において、
前記直線偏光フィルターは、
ほぼ４００ｎｍからほぼ９７０ｎｍまでのスペクトラム範囲内でのほぼ３０個からほぼ５０個までの狭帯域フィルター、
を含む、方法。
（６）実施態様（５）に記載の方法において、
前記直線偏光フィルターは、
ほぼ５６０ｎｍからほぼ７３０ｎｍまでのスペクトラム範囲内での少なくとも４個の狭帯域フィルター、
を含む、方法。
（７）実施態様（１）に記載の方法において、
前記反射スペクトラムは、前記画像の各々の各画素に対して測定される、方法。
（８）実施態様（１）に記載の方法において、
映し出された前記領域の前記紅斑マップは、前記画像の対応する各画素での前記皮膚の発色団濃度の値を用いて作られる、方法。
（９）実施態様（１）に記載の方法において、
前記少なくとも一つの皮膚の発色団は、
メラニン、酸化ヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、方法。
（１０）にきび出現防止または最小化方法において、
（ａ）特徴的な狭スペクトラム帯域でフィルタリングされた皮膚の一連の画像を収集するために、ハイパースペクトラムカメラを用いる過程であって、
前記画像は、スペクトラム画像立方体を構成し、前記画像の各領域は、映し出された前記皮膚の領域の反射スペクトラムに対応し、
前記ハイパースペクトラムカメラは、４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲での１０個から５０個までの狭帯域フィルターを含む直線偏光フィルター、および、前記カメラの偏光子の偏光面に垂直に配向された直線偏光子を有する光源を含む、
ハイパースペクトラムカメラを用いる過程と、
（ｂ）少なくとも一つの皮膚の発色団の相対的な濃度を測定するために、前記スペクトラムを分析する過程と、
（ｃ）前記画像の対応する各領域での前記少なくとも一つの皮膚の発色団の前記濃度の値を用いて、映し出された前記皮膚の紅斑マップを作る過程と、
（ｄ）前記紅斑マップを、映し出された前記皮膚の領域の少なくとも一つの広スペクトラムの可視光画像と比較して、出現前病変のいずれの領域をも識別する過程と、
（ｅ）病変の出現を抑制するために、前記出現前病変に配合物を適用する過程と、
を含む、方法。

（１１）実施態様（１０）に記載の方法において、
前記ハイパースペクトラムカメラは、２５ｍｍマクロレンズを含む、方法。
（１２）実施態様（１０）に記載の方法において、
前記直線偏光フィルターは、
ほぼ４００ｎｍからほぼ９７０ｎｍまでのスペクトラム範囲内でのほぼ３０個からほぼ５０個までの狭帯域フィルター、
を含む、方法。
（１３）実施態様（１２）に記載の方法において、
前記直線偏光フィルターは、
ほぼ５６０ｎｍからほぼ７３０ｎｍまでのスペクトラム範囲内での少なくとも４個の狭帯域フィルター、
を含む、方法。
（１４）実施態様（１０）に記載の方法において、
前記反射スペクトラムは、前記画像の各々の各画素に対して測定される、方法。
（１５）実施態様（１０）に記載の方法において、
映し出された前記領域の前記紅斑マップは、前記画像の対応する各画素での前記皮膚の発色団濃度の値を用いて作られる、方法。
（１６）実施態様（１０）に記載の方法において、
前記少なくとも一つの皮膚の発色団は、
メラニン、酸化ヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、方法。
（１７）実施態様（１０）に記載の方法において、
前記病変は、にきびを含む、方法。
（１８）実施態様（１７）に記載の方法において、
前記配合物は、抗座瘡薬を含む、方法。

Claims (9)

1. 出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   （ａ）特徴的な狭スペクトラム帯域でフィルタリングされた皮膚の一連の画像を収集する過程であって、前記画像は、スペクトラム画像立方体を構成し、前記画像の各領域は、映し出された前記皮膚の領域の反射スペクトラムに対応する、皮膚の一連の画像を収集する過程と、
   （ｂ）少なくとも一つの皮膚の発色団の相対的な濃度を測定するために、前記スペクトラムを分析する過程と、
   （ｃ）前記画像の対応する各領域での前記少なくとも一つの皮膚の発色団の前記濃度の値を用いて、映し出された前記皮膚の紅斑マップを作る過程と、
   （ｄ）前記紅斑マップとの比較によって出現前にきびのいずれの領域をも識別するために、映し出された前記皮膚の領域の少なくとも一つの広スペクトラムの可視光画像を収集する過程と、
   を含む、出現前にきび明示のための画像収集方法。
2. 請求項１に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記一連の画像を収集する過程において、ハイパースペクトラムカメラが用いられる、出現前にきび明示のための画像収集方法。
3. 請求項２に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記ハイパースペクトラムカメラは、２５ｍｍマクロレンズを含む、出現前にきび明示のための画像収集方法。
4. 請求項２に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記ハイパースペクトラムカメラは、
   ４００ｎｍ〜１０００ｎｍまでのスペクトラム範囲内での１０個から５０個までの狭帯域フィルターを含む直線偏光フィルターと、
   前記カメラの偏光子の偏光面に垂直に配向された直線偏光子を有する光源と、
   を含む、出現前にきび明示のための画像収集方法。
5. 請求項４に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記直線偏光フィルターは、
   ４００ｎｍからほぼ９７０ｎｍまでのスペクトラム範囲内でのほぼ３０個から５０個までの狭帯域フィルター、
   を含む、出現前にきび明示のための画像収集方法。
6. 請求項５に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記直線偏光フィルターは、
   ほぼ５６０ｎｍからほぼ７３０ｎｍまでのスペクトラム範囲内での少なくとも４個の狭帯域フィルター、
   を含む、出現前にきび明示のための画像収集方法。
7. 請求項１に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記反射スペクトラムは、前記画像の各々の各画素に対して測定される、出現前にきび明示のための画像収集方法。
8. 請求項１に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   映し出された前記領域の前記紅斑マップは、前記画像の対応する各画素での前記皮膚の発色団濃度の値を用いて作られる、出現前にきび明示のための画像収集方法。
9. 請求項１に記載の出現前にきび明示のための画像収集方法において、
   前記少なくとも一つの皮膚の発色団は、
   メラニン、酸化ヘモグロビン、デオキシヘモグロビン、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、出現前にきび明示のための画像収集方法。