JPH08509146A - イメージデータの記録、再生及び分析による、ヒトの皮膚表面の組織の計測学的定量的測定のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 イメージデータの記録、再生及び分析によるヒトの皮膚の表面の組織の技術的測定方法であって、その場合、前以て決められた照明の角度での、皮膚又はレプリカの目標に向けた照明下で、皮膚又は皮膚の表面の複写（レプリカ）のグレー度合イメージの分析が行われ、ディジタルイメージ処理によるグレー度合の分布の数学的特性が発見され、そしてａ）異なったコントラストの平面構造のイメージも又作成されそして、グレー度合の移動及び／又はｂ）グレー度合値のランレングスにより、特性値が発見され、そして、それらの標準分布及び分布関数及び有意偏差について解析される方法。

Description

【発明の詳細な説明】 イメージデータの記録、再生及び分析による、ヒトの皮膚表面の組織の計測学的 定量的測定のための方法及び装置 本発明はヒトの皮膚表面の組織の定量的測定法並びにその方法を実施するため の装置に関する。 医学及び化粧品学におけるヒトの皮膚表面の構造の定性的な分析に対しては、 ２世紀に渡り、例えばドイツ工業規格（ＤＩＮ）４７６２号又は国際標準化機構 （ＩＳＯ）第４２８７／１号において規定されているような、粗さ（roughness ）のパラメーターが使用されてきた。一般的に表面の計測学においては生体内（ in vivo）の方法は除外されるので、その代替品としてレプリカが測定される。 測定自体は走査法（機械的及び光学的方法が使用される）により実施される。 角質層の特性量の測定のための、既知の機械的な方法の場合には、電気断片走 査システムを用いて、皮膚表面のレプリカの表面プロファイルが、個々の正常な 断片においてテストプローブを使用して走査される。この場合、参考線に関連し て得られたプロファイルの偏差を評価コンピューターに入力する。 この後者の方法は、測定された変数に基づいて、しばしば皮膚科学的研究にお いて使用される、 粗さの算術平均値Ｒ_a 粗さの不偏分散値Ｒ_q及び 最大ピーク値Ｒ_max のような特性値の測定を実施することができる。 種々の研究において、皮膚表面のレプリカの個々のプロファイル片の 測定値及びそれに続く粗さのパラメーターの確定を参照することにより、例えば 化粧品の、皮膚平滑効果を示したり、皮膚の粗さの特性量に対する老化及び疾病 の影響を探知したり、そして乾燥性皮膚の特性化を実施したりすることが可能で あった。 この既知の方法は概括的にドイツ工業規格第４７６８号に記載されており、そ してドイツ特許第２７１９３４１号明細書において、ヒトの皮膚に対する使用に 関して−特に有方性の確認に関して−説明されている。 個々のプロファイル片のみが評価される、すなわち線を基礎とし、領域を基礎 としない情報のみが入手できるということは、電気断片走査システムを使用する 、このような微細局所学的測定には典型的なことである。 幾つかの、より最近の論文において、皮膚の起伏図の、改善された三次元の複 写を測定するために、すでに多数の平行プロファイル片も又測定された。この場 合の機械的走査法に拘るかなりの時間消費のため、ごく最近、レーザー側面計も 初めて使用された。しかし、この場合にも、ある皮膚片の正確な三次元測定には 、かなりの測定時間が予定されせねばならない。更に、この方法においてはこれ まで、個々のプロファイル片について特定されており、そしてその中では単に特 定されているにすぎず、皮膚組織のデータは含まれていない、粗さの特性量を基 礎にしてのみ測定が行われた。 更に、イメージ分析法がヒトの皮膚を描写するために散発的に既に使用されて きた；この場合、レプリカのグレーレベルイメージがそれに続く評価法の基礎に なった。特に、コルカフ（Corcuff,P.；de Regal,J.；Leveque,J.L.：皮膚の起 伏図と老化；Journal of the Soiety of Cosmetic Chemists34；177-190；7/1983）は、機械による粗さの測定の代わりに なる方法を開発した。その方法は、プロファイルの先端による陰の射程の長さを 基にした一定の角度の照明でレプリカに光を当てると、高さの情報がグレーレベ ルイメージから計算できる、という事実に基づいている。しかしこれまでのとこ ろイメージ分析と側面計量学的粗さの度合との間に有意な相関を示すことはでき なかった。更に、この評価法は二要素からなるイメージ、すなわち、黒と白の値 のみを採用することができるイメージに関連して実施されるので、このイメージ 処理方法において、より詳細な分析の為の、グレーレベルイメージの中に含まれ る、皮膚分野の情報を使用することは奨励されなかった。従って、より詳細な分 析法は使用されなかった。 従って、前述の既知の測定方法は、原則的に皮膚表面の固定した測定部位の詳 細な描写を実施する立場にはないようなパラメーター（どんな整数の平均値でも ）を与える、すなわちそれらは原則的に組織の確認及び組織の描写のためには除 外される。 更に、ドイツ特許第３４３３１９５号明細書に記載され、そしてそこで皮膚の 襞及び皮膚小溝の深度がビデオカメラを使用して測定される、イメージ分析法に よっては、データは供給されることができない。なぜなら、測定される表面の、 視覚電気変換器により発生されるビデオ信号は、適切なしきい値の選択により二 重性をもたされるからである。 従って、本発明の目的は、角質層の、表面を基礎にした範囲を考慮にいれた、 皮膚表面のイメージ分析微小局所学において、粗さの特性量を測定するために、 最初に記述されたコルカフの方法を更に発展させることである。 この目的を達成するために、本明細書の請求の範囲の内容を特徴とする方法が 提案される。その請求の範囲の内容は又本明細書の部分でもある。 自然のイメージ情景及び又、グレーレベルイメージの両者を見る場合、ヒトの 目は異なった構造及び形状をもつ特定の領域を識別することができる。その特性 的分野をもつヒトの皮膚表面も又、多かれ少なかれ非常に顕著な構造を示す。こ れらの形状の存在は一般に組織と称される。従って、以下の本論文では、特定の 構造を含む小領域の繰り返しが、イメージ中の組織の本質的な性状と理解される 。 本発明の更なる発展は、再度、皮膚又はヒトの皮膚表面のレプリカのグレーレ ベルイメージが使用される、組織分析から出発する；しかし、この場合、二重イ メージのみが評価され、そしてそのため殆どの組織の特性量は測定されない。そ れに対し、本発明によるａ）及びｂ）段階では、グレーレベルの近辺又はグレー レベル領域の間ですら、に存在する相互関係及び依存性についての情報を与える 、特性量及びパラメーターを提供する。それらは本質的に本発明中で提示される ヒトの皮膚の組織分析法、共生起行列（co-occurrence-matrix）（９）及びラン レングス行列（run-length-matrix）（１０）のパラメーターの測定法の開発に 基礎を置いている。 グレーレベルイメージの作成 以下に研究されたグレーレベルイメージは、顕微鏡とＣＣＤカメラを使用して 、皮膚又はヒトの皮膚のレプリカ［材料：コントラストを高めるために極微細鉄 粉と混合された、製造業者フレキシコ（Flexico）から提供されるシリコンゴム 塊のシルフロ（商品名）（Silflo）］から記録され る。この場合、レプリカは冷光源により照らされ、その光源の位置は図１に従っ てレプリカに関連して特定される。水平面と照射光源の角度は、レプリカの中心 から進む光の入射角、αと定義され；水平面上の選択された参考線と、その面へ の光源の投射角は照射角度、βと定義される。ヒトの皮膚表面のレプリカ又は皮 膚のグレーレベルイメージは、イメージ処理システムにより評価コンピューター に入力され、そしてそれぞれ列方向の逐次インデックスｉ_z及び行方向の逐次イ ンデックスｉ_sをもつ、平方行列Ｇ＝［ｇ（ｉ_z，ｉ_s）］中にファイルされる。 前記の行列のフォーマットは（Ｎ，Ｎ）である。この場合、行列の要素ｇ（ｉ_z ，ｉ_s）はＮ²ピクセルの量子化されたグレーレベルｇ_wである。典型的には、２ ５６個の異なったグレーレベル段階がディジタルイメージ処理に使用される；す なわちグレーレベルは領域［０，Ｎ_g］内にある。この場合、Ｎ_gは最大生起グレ ーレベルを表す。グレーレベルｇ_w＝０は黒と解釈され、そしてグレーレベルｇ_w ＝２５５は白と解釈される。 グレーレベルイメージの作成及び皮膚組織の測定のための、本発明による装置 は図１に記され、そして被検体（皮膚、レプリカ）を照らすための冷光源、顕微 鏡及びグレーレベルイメージを記録するためのＣＣＤカメラ及びイメージ処理シ ステム及びグレーレベルイメージの評価コンピューターを含んでなる。そのシス テムは市販されている。 統計的特性値 統計学から、既存の、二次元性で慎重なイメージの呈示に対して、一般的な形 態で使用することができる、種々のパラメーターが知られている。さしあたり、 分布の定義から出発して、皮膚表面のグレーレベルイメージの、これらの特性値 を計算することができる： ｎ次の０モーメント： ｎ次の中心モーメント： 下記の統計的特性値が、分布を特性化するために使用される： これらの特性量の定義からだけで明らかなように、イメージ平面における個々 のピクセルのその他との相関関係に関する、以下の本論文に提示されるパラメー ターにより読み取ることができるような情報は、これから読み取ることは出来な い。ちょうど又、個々のプロファイル片につ いてのみ定義されている３Ｄ起伏図に対しての粗さのパラメーターの応用が、表 面の構造に関してごく限られた証拠としての説得力を与えるのみであるように、 これらの統計的特性値を使用する場合、表面上の個々のグレーレベルとその他と の相関関係に関しては、やはりステートメントは得られない。それらは単に、イ メージ中に存在するすべてのグレーレベル分布の複写を与えるのに非常に適切で あるだけである。 従って、このような統計的に測定されたパラメーターは、それらがグレーレベ ル分布に関するステートメントを与えるだけなので、角質層の、領域を基礎にし た範囲の定義に対しては適切でない。従って組織全体を測定するためには、その 中でそれらがいわゆる共生起行列ａ）及びランレングス行列により供給されるよ うな形態にある、本発明による更なる特性量が必要である。 共生起行列（co-occurrence matrix）の特性値 本発明による、共生起行列の特性値の測定においては、その組織の説明的パラ メーターを探しだすために、ある組織の個々の点とその環境の間に存在する相互 関係が使用される。ハラリックはこの方法の本質的な特徴を数式化し、そして航 空写真の評価の問題に応用した（Haralick,R.M.；Shanuga,K.；Dinstein I.：イ メージの分類のための組織の特徴；システムにおけるIEEE処理（IEEE Transacti ons on Systems）,人間とサイバネチックス（Man and Cybernetics）3；610-621 ；1979）。 共生起行列の助けによる本研究の内容はグレーレベルの移動である。これは、 グレーレベル行列内の２個のピクセルにより形成される組み合わせに関連して理 解される。これはシークエンス［０００１２］について具体的に示すことができ る。この場合、組み合わせ［０，０］は２回 生起し、そして組み合わせ［０，１］及び［１，２］は右隣へグレーレベルが移 動する時にそれぞれ１回生起する。共生起行列Ｃ_φ,1は今やグレーレベル行列Ｇ の２個のピクセルの間のグレーレベル移動のすべての組み合わせの数を含む。従 って共生起行列の個々の要素Ｃ_φ,1（ｉ，ｊ）は下記のように計算される： グレーレベル行列の第１のピクセルのグレーレベルｇ_wlをｉとし、そしてグレ ーレベル行列のもう１つのピクセルのグレーレベルｇ_w2をｊとしよう。その行列 の要素ｃ_φ,1（ｉ，ｊ）はＧ中で生起するグレーレベルの組み合わせ［ｉ，ｊ］ の数を含む。研究された２個のピクセルの間に介在する位置関係は共生起行列Ｃ_φ,1 のインデックスφ及び１により表わされる。移動角度φは、考慮される２個 のピクセルの結合部とグレーレベル行列Ｇにおける列方向との間にある角度であ る。この場合、平方グレーレベル行列の４方向：行方向と列方向及びそれに直角 の２方向、が考えられる。移動距離ｌはピクセル間にある空間を表す。 今、２５６段階のグレーレベルで形成されるグレーレベルイメージについて考 えてみると、その共生起行列はフォーマット（２５６、２５６）を持つであろう 。従って計算時間をできるだけ少なくするためには、そのグレーレベルは新しく 量子化される。この場合、その時生起する共生起行列がフォーマット（３２，３ ２）もしくは（６４，６４）をもつような、３２もしくは６４のグレーレベルへ の減少が普通である。 広い領域、低いコントラスト構造をもつイメージは、その要素が主対角線に沿 って強力に整列している共生起行列をもたらす。それに対し、微細な、コントラ ストの強い構造は、共生起行列の要素の、広い分布をもたらす。 形成された共生起行列から、今や、組織の性状、例えば粗いか細かいか、の結 論を下すことを可能にしたり、又は組織の配列を示すことすらしたり、そしてそ れにより個々の組織の識別を可能にするような、種々の特性値を計算することが 可能である。以下の論文では、更にヒトの皮膚のグレーレベルイメージの研究の ために使用される特性値を簡単に提示することが目的とされる。共生起行列の要 素は、この場合、最初に、行列のすべてのエントリーの合計により正準化される 。 この際Ｃ _φ,1の要素ｃ（ｉ，ｊ）はＧ中で生起するグレーレベルの組み合わせ ［ｉ，ｊ］の数を含む。 コントラスト： コントラストはイメージにおけるグレーレベルの変化の度合である。従って低 コントラストのイメージに対しては、多数のグレーレベルの変化をもつイメージ よりも小さい値が計算される。主軸から更に遠い場所にある共生起行列の要素は より強く強調される。 エントロピー： この特性値の動態はコントラストの動態と類似している、即ち均質イ メージの場合には、微細構造のものより低いエントロピー値が計算される。 角度の２次モーメント： この特性値はイメージの均質性の尺度である。従って、均質なイメージの場合 には、非均質なイメージに対するよりも大きな特性値が計算される。 相関関係： 相関関係は共生起行列の行と列の相互間の依存性の尺度である。従って非均質 イメージは低い相関関係をもつ。 ランレングス行列の特性値 個々のピクセル間に介在する相互関係及び依存性を基にして、グレーレベルイ メージの特性値を計算する可能性は、ランレングス行列の特性値により示される 。この方法の最初の記述はギャロウエイ（Galloway M.M.：グレーレベルラン行 列を使用した組織分析；Computer Grahics and Image Processing 4,172-179,19 75）により提示された。 この方法では、１つのグレーレベルのランレングスによりグレーレベル行列Ｇ について研究が実施される。この際、研究の方向内で同じグレーレベルをもつ連 続するピクセルの数が、ランレングスｌ_gと理解される。これはシークエンス［ ２２２３３２２］について簡単に説明することができる。グレーレベルｇ_w＝２ に対して、結果は１度はランレングスｌ_g＝３であり、そして１度はランレング スｌ_g＝２である；グレーレベルｇ_w＝３はこの場合ランレングスｌ_g＝２で生起 する。 次にグルーレベル行列Ｇに対するランレングス行列Ｒφの要素ｒφ（ｇ_w，ｌ_g ）は、グレーレベルｇ_wがランレングスｌ_gとともに生起するような数を含む。こ の場合インデックスφは、個々のランレングスが計算されるべき研究の方向を示 す。共生起行列の場合と同様に、グレーレベル行列の行方向と列方向及び２種の 直角方向が、皮膚の分析のために研究される。 異なったグレーレベルＮ_g及びフォーマット（Ｎ，Ｎ）のグレーレベル行列に 対しては、Ｎ_g×Ｎが、ランレングス行列Ｒ_φの最大サイズとして出現する。従 って、この場合も又、そのグレーレベルは概して、３２ もしくは６４の残りの異なったグレーレベルがそれらの行列の計算に使用される ように、新規に量子化される。 均質イメージはずっと右側に大きな要素ｒ_φ（ｇ_w，ｌ_g）をもち、一方反対に ごく微細なランレングスｌ_gをもつ非均質イメージのランレングス行列は「左側 負荷」として現れるであろう。研究の方向に沿って線形に並ぶ組織は、長いラン レングスにおいて大きな行列の要素を示すであろう；それに対し、この配列に垂 直に実行されるランレングスの研究は、短いランレングスに対し大きな要素をも つであろう。このように、この分析方法を基にして組織の配列を確認することが できる。 この場合、又異なった組織間の更なる識別を可能にする特性値が計算される。 以下の論文において、皮膚表面の分析に最近使用される特性値を簡単に提示しよ う。この場合、Ｎ₁は行列Ｒ_φ中の最大生起ランレングスを表す。 短いランの強調： 短いランレングスはこの特性値により強調される。この結果、微細構造のグレ ーレベルイメージに対しては、粗い表面に対するよりもより大きい特性値が計算 される。 長いランの強調： この特性値は、短いランの強調と正反対の行動を示す。粗い表面のイメージは 微細な構造のそれよりも大きい特性値を受ける。 特に、研究の種々の方向の中で、これら２つの特性値の比較は、組織の好まし い配列の確認を可能にする。 グレーレベルの非均質性： すべてのグレーレベルにランレングスが均質に分布されている場合に、最も小 さい値が計算される。高いランレングス値の結果として、パラメーターの値は大 きくなる ランレングスの非均質性： この場合、このパラメーターの値は、ランレングスにグレーレベルが均質に分 布される場合に最小になる。 照射角βの影響 まず最初に、顕微鏡下でのレプリカの配置に関して、依存性が重要であるため 、ヒトの皮膚の組織パラメーターが照射角βに依存する程度について研究された 。この目的のため、健康な皮膚をもつ２５才の男性被験者の手の平側前腕から供 給された皮膚もしくはレプリカのグレーレベルイメージにつきβ＝０°からβ＝ ３６０°までの間で５°段階で記録された。裸眼で見てすら、その手の平側前腕 の皮膚は顕著な主要な皺の方向を示している。今や次の疑問が興味深い： 種々の照射角βに対してそれらのパラメーターはどの範囲の値で典型的に変動 するのか？明らかに可視の、主要な皺の方向のような優勢な方向が組織パラメー ターにより探知できるか？ 研究のために、光の侵入角αはこの場合α＝２８°の定常値に設定された。β ＝０°に対し、この照射方向に対するそのグレーレベルイメージが図２に示され るレプリカは、明らかに確認できる主要な皺方向に対して垂直に配列された。組 織パラメーターを計算するために、２５６×２５６のグレーレベルをもち、そし て５．１２×５．１２mm²のサイズを持つイメージ片が評価された。 この移動角φ及びこの移動距離ｌに対して、組織パラメーターの数列は特に重 要であるため、種々のランレングス及び研究の方向についての実施例により、共 生起行列Ｃ_φ,₁＝Ｃ₉₀°,₁のパラメーター、並びにランレングス行列Ｒ_o＝Ｒ₉₀ °の幾つかの特性値が、照射角β＝０°からβ＝３６０°に対して図３に描かれ た。すべてのパラメーターにおいて、 照射方向に対する明らかな依存性を認めることができる。図３に示されていない がパラメーターのラン百分率Ｒ_RPはこの場合、短いランの強調Ｒ_SREに類似した 、そしてグレーレベルの非均質性Ｒ_GLNはランレングスの非均質性Ｒ_RLNに類似し た動態を示す。組織パラメーターの多かれ少なかれ著しく顕著な周期性が非常に 容易に明らかになる；この場合、組織の特性量の最高値はそれらの定義により、 例外なくβ＝０°、９０°、１８０°、２７０°で、すなわち、主要な皺方向に 垂直かあるいは主要な皺方向への照射の場合に得られた。従って、優先的方向は 、すべての組織パラメーターとともに照射方向の変化を参考にして、簡単な方法 により定量化できる。 このことは１つのパラメーター、コントラストＣ_CONに関する実例により具体 的に示すことができる。照射角β＝０°、すなわち主要皺方向に垂直な角度に対 して、Ｃ_CONは、φ＝９０°すなわち主要皺方法と平行な角度で最小値を示す。 この方向、すなわち主要皺方向に沿った方向で研究を進めると、図２を参照する ことにより容易に理解されるように、共生起行列Ｃ₉₀°,₁のグレーレベル移動は 、同じ又は近接のグレーレベルの多数の組み合わせにより明らかである。従って 、共生起行列の要素はその主要対角線の近接部にあり、そしてそのため、パラメ ーターのコントラストＣ_CONは、定義方程式（８）によると、主要対角線からの 距離が第２次的にこの特性量に寄与するため、小さくなる。これに対して、β＝ ９０°の方向、すなわち主要皺方向からの照射においては、皺方向の比較的小さ な皮膚の不均質性ですら強調される；その際グレーレベルの移動はもっと離れて いるグレーレベルでさえの、より多くの組み合わせを含む。従ってその共生起行 列は主要対角線に沿ってより広い幅の中 に存在し、そして主要皺方向β＝９０°への照射に対しては、コントラストＣ_{CO N} は移動角φ＝９０°に対して最高値に達する。 更に詳しい研究のために、図３に関連して、照射角βの変化に対してすべての 組織パラメーターが多かれ少なかれ広い範囲の値に広がることが明らかに認めら れるために、すべてのレプリカは、身体の軸に関連したレプリカの配列を詳細に 表すマークをつけられた。次いでそのレプリカは、このマークに従って顕微鏡下 で配列された。 身体の異なった部分の皮膚表面の特性化 次に健康な皮膚をもつ２４才の男性の被験者の異なった８カ所の皮膚の組織パ ラメーターについて更に測定が行われた；この場合、図４による型押しが下記の ８部分において取られる： ａ．顔（こめかみ部のいわゆる烏の足跡）、 ｂ．首のうなじ、 ｄ．上腕、 ｅ．前腕、手の平側 ｆ．腹部、 ｃ．腰部 ｇ．大腿部、内側 ｈ．下肢、背側。 これらの個々の皮膚の部分の、典型的な、部分的には著しく異なる皮膚の構造 も同様に図４に示される。それらのレプリカは、各々６種の異なる測定分野で評 価を実施することができるようなサイズ（約１０cm²）で作成された。それらの 組織のパラメーターはこれらの測定分野から測定され、そして次にこうして得ら れた特性量から、それぞれの身体部分 の組織パラメーターの平均値並びに生起する最高値及び最小値が、それぞれの場 合に確定された。 以下の論文で、幾つかの特に明らかに有力な組織の特性量につき考察される。 下記の項目は８カ所の皮膚の部分につき、図５に棒グラフとして示される − 統計的特性値、グレーレベル分布の平均値Ｍ_gw及び過剰値γ₂ − 共生起行列Ｇ₀°,₁のパラメーター、特性量の、角度の第２モーメントＣ_ASM 、相関関係及びコントラストは中空の棒グラフとして描かれ；更に共生起行列Ｇ₁₃₅ °,₁の幾つかのパラメーターは中黒の棒グラフとして描かれ、行列Ｇ₉₀°,₁ のパラメーターは点線の棒グラフで描かれている − ランレングス行列Ｒ₀°のパラメーター、特性量の、短いランの強調Ｒ_SRE、 長いランの強調Ｒ_LRE及びランの長さの非均質性Ｒ_RLN。 図５は棒グラフとして表され、１つの皮膚の領域の６種の異なった測定分野に おいて確定されたそれぞれの特性量が、その中に含まれる帯を示す。これらの６ 種の値の平均値は棒グラフを横切る水平線により確認される。 観察者は、問題の皮膚の部分の粗さのパラメーターは、ある場合には互いに非 常に近接しているが、図４の８種の異なったグレーレベルイメージを参考にして 、皮膚の部分の識別を実施することができる。粗さ特性量と対照的に、これらの 組織パラメーターは個々の皮膚部分の、比較的簡単な分類を可能にする。 図５における統計的特性値の評価だけでも、個々の皮膚部分がこれらのパラメ ーターにより大まかに区別することができることを示す。グレ ーレベル分布の平均グレーレベル値ｍ_gwは個々の皮膚部分でかなりの相違を示す 。これは、順次多かれ少なかれ照射により陰をもたらす皮膚の襞の、種々の程度 の特殊性に起因する。しかしそれは、皮膚の部分の６種の特性値がその中にある 帯が、ある場合に非常に大きいような、差異の大きい皮膚の部分の特性化には好 都合でない。それに対し、グレーレベル分布の過剰値（excess）は、この場合６ 種の特性値の非常に狭い帯が主として存在するために、皮膚の部分を識別する目 的には、統計的特性値の最も適したパラメーターである。ある皮膚部分、例えば 首のうなじ及び腹部の場合の、又は大腿部及び下肢の場合の、ある範囲の値に対 しては、それらの統計的特性値はその皮膚部分を識別するに十分でない。本発明 によると、この場合に、分類の目的のためには、共生起行列及びランレングス行 列の特性値から更に情報が必要になる。 共生起行列Ｃ₀°,₁のパラメーターの助けにより、問題としている殆どすべて の皮膚部分に対して直接的に識別することが可能である。実施例により、コント ラストＣ_CONのみにより上腕、下肢、下肢及び腰部の領域を信頼性をもって識別 することができる。下肢及び大腿部の場合、並びに上腕の場合には、この特性量 の小さい値が得られる。この場合、小さい深度の襞により特徴づけられる構造が 確認される。これに対し、高いコントラストは、その皮膚の襞の方向がこの方向 に直角にあるため、方向 φ＝０°において首のうなじ及び腹部のイメージを確定する；従ってφ＝９０° に対しては、これらの２種の皮膚部分の場合、コントラストは図５に点線の棒グ ラフとして示されるようにあまり明白でない。 角度の第２次モーメントＣ_ASMから得られる情報が更に含まれれば、 顔面と前腕の間の識別並びに首のうなじと腹部の識別（それらはそれぞれ同様な 範囲の特性量をもつ）を除いて、皮膚部分のかなり詳細な識別が可能である。最 後に述べられた（うなじと腹部の）組み合わせに対しては、移動角φ及び移動距 離ｌから得られた、提示された情報では十分でない。しかし、図５において、あ る皮膚部分に対して中黒の棒グラフの形態でφ＝１３５°に対するコントラスト の場合で示されたように、更に詳細な移動距離が測定されれば、同様なデータの 助けにより、使用された共生起パラメーターを参考にして、すべての皮膚部分の 完全な識別がなされる。 コントラストと同様な傾向がエントロピー（図は含まれない）により示される ；しかし、６種のそれぞれの値は幾分狭い帯の中に認められ、従って個々の皮膚 部分を識別するのに意味のある方法で、同様に使用することができる。相関関係 は個々の皮膚部分に対し、φ＝０°については非常に大きな差異は示さない；し かしその他の移動角φに対しては、より明白な識別が可能になる。 ランレングス行列の特性量も又、皮膚表面の特性化のために意味のある方法で 使用することができる。短いランの強調Ｒ_SRE及び長い強調Ｒ_LREは、それらの定 義により期待されるように、逆方向に変動する。特に、種々の測定分野からの６ 種の値をもった短いランの強調は非常に狭い帯の中にあり、従って個々の皮膚領 域を十分に区別する。短いランの強調と同様な傾向がランの百分率によっても示 される。首のうなじ及び腹部のレプリカの場合、ランレングスの非均質性Ｒ_RLB はφ＝０°の方向において極めて特徴的に最大値を示す、すなわちどんなグレー レベルでも主要襞方向に垂直な、著しく大きなランレングスはもたない。従っ て、この特性量は共生起パラメータ−Ｃ_CON及び又、グレーレベルの非均質性Ｒ_{G LN} （図示されていない）の両者に反比例するような動態を示す。ラン百分率Ｒ_RP はＲ_RLNと同様に変動する。 今や組織のパラメーターを参考にして、８種の皮膚の部分の特性化を実施する ことが可能になったので、逆に又、種々の皮膚部分の分類を実行すること、すな わち任意の皮膚部分からの組織の一連のパラメーターを確定し、次いでそれを基 にして、その皮膚部分を身体の部分に位置付けることが可能である。これは特に ヒトの皮膚の混乱した写真の分類に関して特に興味深いように思われる。 化粧品による処置の効果の研究 種々の著者は、粗さの特性量を参考にして、化粧品によるヒトの皮膚への影響 を証明することが可能になった。側面計と組織分析との間の比較研究の助けによ り、化粧品の皮膚への使用が組織パラメーターへの関連により示すことが出来る か否かの問題に関して、研究が実施された。この目的のため、右ひざ上部の大腿 部のレプリカが、３週間毎日、２５才の女性被験者から採られ、側面計及び組織 分析の両者により評価された。最初の７日間は、化粧品処置はされず；次の１５ 日間は、市販のＷ／ＯクリームのｐＨ５−オイセリン（Eucerin）（商品名）（ 製造者：Beiersdorf AG,Hamburg）で毎日処置した。 レーザー−側面計による測定［ザウルも参照願いたい（Saur,R.；Schramm,U. ；Steinhoff,R.；Wolff,H.H.：コンピュ-ターの補助によるレーザー側面計によ る皮膚表面の構造分析；Der Hautarzt 42；499-506；1991）］のために５．１２ ×５．１２mm²の部分が２０μｍの鮮明度で２５６の平行な断片について測定さ れ、そして粗さの算術平均値Ｒ_aが、 ドイツ工業規格（ＤＩＮ）第４７６２号（：表面の粗さ、概念、表面及びその特 性量；Beuth Verlag,Berlin；1/1989）に従って、それらから計算された。図６ において、確定されたＲ_a値が、処置期間に対してグラフに描かれている；この 場合、粗さの平均値の減少が認められる。処置期間の最後にはその製品の皮膚潤 滑作用の僅かな減少の開始が見られ、それは再度Ｒ_a値の僅かな上昇により表さ れるが、しかしこの場合、粗さの算術平均値は、以前と同様に、ｐＨ５−オイセ リン（商品名）使用前に測定された値よりも著しく下方の値で継続した。 図６に関連した比較を基礎にして、組織パラメーターに関して以下の事実を述 べることができる：幾つかの組織パラメーターは粗さの平均値の変化と同様な動 態を示す、そして従って化粧品による処置の効果検出に対して明らかに鋭敏であ る。その他の組織特性量は、化粧品製品の使用によりそれらの曲線の変化に影響 を受けなかった。詳細には下記の事項が応用できる： 処置の効果は次のパラメーター − 相関関係Ｃ_COR、 − コントラストＣ_CON、 − ランレングスの非均質性Ｒ_RLN に関連して、明らかであり；これらの特性量は図７に描かれる。相関関係は、化 粧品の使用の結果として、Ｒ_a値に対応して減少を、そして処置の終わりに向か って僅かに上昇傾向を示すが、コントラストは粗さの算術平均値に対して反比例 の形態の動態を示す；後者の変動は又ランレングスの非均質性によっても示され る。 処置の効果は、特性量の、角度の２次モーメントＣ_ASM、エントロピ ーＣ_ENT、ラン百分率Ｒ_RP、短いランの強調Ｒ_SRE、長いランの強調Ｒ_LRE及びグ レーレベルの非均質性Ｒ_GLNに関連して、僅かに認められたが、有意ではなかっ た。 統計的な特性値は、化粧品処置の場合のパラメーターの変化において顕著な傾 向を示さなかった。 グレーレベル分布のパラメーターは適切性を示さないが、共生起行列及びラン レングス行列のここに記載されたすべてのパラメーターにおいて、未処置の皮膚 とは反対に、化粧品処置のために多かれ少なかれ著しい変化が認められると言え る。この場合、相関関係は粗さの算術平均値に比例して変化し、一方コントラス ト及びランレングスの非均質性の値は対照的にＲ_aに反比例の動態をもつ。処置 による組織パラメーターの変化は、数値的に、その中に皮膚の部分の異なった測 定分野について得られた６種の特性量が入るような帯の数値よりもやや大きい数 値を示す；しかし、その変化は個々の皮膚部分の間の差異よりも著しく小さい。 従って、処置の効果は、前記の簡単なイメージ分析法により特性化することがで きる。 本発明による方法により、皮膚の定量的研究にとって新規であり、そして研究 されるヒトの皮膚表面の、高度に識別的な特性化の実行を可能にするような一連 のパラメーターが提示される。共生起行列及びランレングス行列の特性量並びに グレーレベル分布の統計的特性値は、以前に主として使用されていた粗さのパラ メーターの重要な代替物を表す。一方で、提示された方法は、粗さの特性量の測 定よりも、測定とその後の評価のための消費時間が著しく少なくなり、そして他 方で、簡単な方法で確定できる多数の組織特性量により、個々の皮膚の特性の、 より精確 な識別を実施することができる。組織パラメーターの助けによる８種の異なった 皮膚の部分の描写は、人体の皮膚表面の、単一の、数学的描写の方向の第１段階 である。 イメージ分析による組織の研究により、化粧品処置のような影響による皮膚表 面の比較的僅かな変化を特性化する可能性が、本発明で提示された。これらの結 果を基礎にして、明らかに処置効果を示した幾つかのパラメーター及びごく僅か の傾向が認められるようなパラメーターを特定化することができた。しかし、組 織分析によって、十分な確実性をもって、多少明白な、そして恐らく病理的なも のですらある、皮膚表面の変化を検知することができる。 この事実は、特に、将来実質的に簡略化されるであろう、ヒトの皮膚表面の定 量的研究の方法を考慮すると、決定的である。 本発明による本方法の特別な利点は、その測定が早急に実施できるため、生き ている皮膚に対して直接使用できる点にある。従って、高価な中間的段階におい て皮膚表面のレプリカを作成する必要がない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．イメージデータの記録、再生及び分析によるヒトの皮膚表面の組織の計測学 的定量的測定方法であって、皮膚又は皮膚表面の複写（レプリカ）のグレーレベ ルイメージが、皮膚もしくはレプリカの、一定の照明角度における、調節された 照明の下で作成され、そしてグレーレベル分布に関する数学的特性量が、ディジ タルイメージ処理により確定されること、並びにａ）更に、異なったコントラス トの、表面に基礎をおいた構造のイメージが作成され、そしてグレーレベル移動 に関する特性量が確定され、そして／又はｂ）グレーレベルのランレングスが、 それらの正規分布及びそれらの分布関数並びに有意な偏差に関して解析されるこ と、を特徴とする方法。 ２．共生起行列及び／又はランレングス行列の特性値又は特性量が使用されるこ とを特徴とする、請求の範囲第１項による方法。 ３．相関関係Ｃ_COR、コントラストＣ_CON及び／又はランレングスの非均質性Ｒ_{RL N} が特性量又はパラメーターとして使用されることを特徴とする、請求の範囲第 １項による方法。 ４．化粧品又は医薬品によるヒトの皮膚表面の処置前及び／又は処置後の、組織 の計測学的測定のための、請求の範囲第１項による方法。 ５．請求の範囲第１項による方法を実施するための装置であって、その装置が、 被験体（皮膚、レプリカ））を照らすための冷光源、顕微鏡及びグレーレベルイ メージを記録するためのＣＣＤカメラ及びイメージの処理システム及びそのグレ ーレベルイメージの記載されたコンピュータープログラムをもった評価用コンピ ューター、を含んでなることを特徴とする装置。