專利名稱：指示出現(xiàn)前丘疹的方法
指示出現(xiàn)前丘疹的方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2006年3月2日提交的USSN 60/778199的優(yōu)先權(quán)，其全 部?jī)?nèi)容通過引用納入本文。
背景技術(shù)：
1. 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及指示出現(xiàn)前丘疹(pre-emergent pimple)的方法。該方法采用光 譜成像技術(shù)。該方法可用于診斷何處皮膚需要治療以預(yù)防丘疹出現(xiàn)并評(píng)估何處 皮膚因治療而得到改善。
2. 現(xiàn)有技術(shù)描述
可將炎性痤瘡病損的臨床表現(xiàn)描述為可見的(紅斑)、可觸知的(腫塊)和可 感知的(搔癢、疼痛、不適)。然而，痤瘡病損首先在毛囊皮脂腺單位 (pilosebaceous unit)中形成("出現(xiàn)前丘疹")，數(shù)天或數(shù)周后才可在皮膚上看見。 患者常會(huì)感覺到出現(xiàn)中的炎性病損，例如在皮膚以下正在形成病損之處的輕微 疼痛、不適、皮膚變硬、搔癢或麻刺感。就痤瘡患者而言，在病損出現(xiàn)前進(jìn)行 治療對(duì)于減輕和防止任何痤瘡生理學(xué)后遺癥(即，殘留的斑點(diǎn)、疤痕、炎癥后 色素沉著過多)或痤瘡的心理影響(即，尷尬、社交不適)是非常有利的。因此， 需要一種指示出現(xiàn)前丘疹的方法。
已知可以在各種照明條件下拍攝皮膚的圖像，通過各種濾光片指示皺紋、 痤瘡、皮膚色素沉著等。美國專利申請(qǐng)20050270528介紹了多光譜和/或超光 譜成像(hyperspectral imaging)的各種應(yīng)用。該申請(qǐng)披露了皮膚的多光譜和/ 或超光譜圖像。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供顯示出現(xiàn)前丘疹的方法，該方法包括提供具有線性偏振濾光 鏡和光源的照相機(jī)，所述濾光鏡具有10-50個(gè)光譜范圍是400-1000 nm的窄帶
濾光片，所述光源裝有取向與該照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂直的線性偏振鏡；用
該照相機(jī)獲取對(duì)象面部的一系列圖像；利用相應(yīng)各像素處氧合血紅蛋白值 (oxy-hemoglobin value)產(chǎn)生成像區(qū)域的紅斑圖；獲得該對(duì)象面部的可見光圖 像；和比較這些圖像以觀察出現(xiàn)前丘疹。
本發(fā)明還提供防止或盡可能減少丘疹出現(xiàn)的方法，該方法包括提供具有 線性偏振濾光鏡和光源的照相機(jī)，所述濾光鏡具有10-50個(gè)光譜范圍是 400-1000 nm的窄帶濾光片，所述光源裝有取向與該照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂 直的線性偏振鏡；用該照相機(jī)獲取對(duì)象面部的一系列圖像；利用相應(yīng)各像素處 氧合血紅蛋白值產(chǎn)生成像區(qū)域的紅斑圖；獲得該對(duì)象面部的可見光圖像；比較 這些圖像以觀察出現(xiàn)前丘疹；和將抗痤瘡組合物應(yīng)用于出現(xiàn)前丘疹以防止或盡 可能減少丘疹出現(xiàn)。
本發(fā)明還提供指示出現(xiàn)前丘疹的方法，該方法包括依次獲取以特征性窄譜 帶過濾的圖像。這些圖像構(gòu)成了光譜圖像立方體(spectral image cube),圖像的 各像素對(duì)應(yīng)于成像皮膚區(qū)域的反射光譜?？煞治鲈摴庾V以評(píng)估包括黑色素、氧 合血紅蛋白和去氧血紅蛋白在內(nèi)的皮膚生色團(tuán)的相對(duì)濃度。可利用相應(yīng)各像素 處的氧合血紅蛋白值構(gòu)成成像區(qū)域的紅斑圖。與周圍皮膚相比，炎性病損顯 示氧合血紅蛋白水平升高。可以測(cè)定病損中存在的紅斑的相對(duì)強(qiáng)度和大小。 將紅斑圖與常規(guī)可見光圖像作比較，可以鑒定即將出現(xiàn)病損的區(qū)域。即將 出現(xiàn)的病損在紅斑圖中是明顯的，但在可見光圖像中不明顯。該方法只標(biāo) 識(shí)具有紅斑的病損，特異性更佳。其它成像技術(shù)檢測(cè)色素過多沉著的病損 或疤痕和黑斑(shadowing)，這就更難以分辨是活性病損還是以前病損的殘 留斑點(diǎn)。
優(yōu)選實(shí)施方式詳述
本發(fā)明采用光譜成像系統(tǒng)產(chǎn)生皮膚的圖像。一種合適的光譜成像系統(tǒng)包括 裝有25 mm宏觀物鏡和線性偏振濾光鏡的客戶定制照相機(jī)(福斯光子學(xué)公司 (FORTH Photonics),希臘雅典)，從而能進(jìn)行多光譜(最多約30個(gè)窄帶濾光 片)和/或超光譜(大于約30個(gè)窄帶濾光片)成像(下文將多光譜和超光譜統(tǒng)稱 為"ms/hs")。該照相機(jī)裝有多個(gè)窄帶濾光片，例如10-50個(gè)光譜范圍是400-1000
nm的窄帶濾光片。本發(fā)明特別有用的照相機(jī)裝有30個(gè)光譜范圍是400-970 nm 的窄帶濾光片。至少有4個(gè)光譜范圍是560-730 nm的濾光片至關(guān)重要。優(yōu)選 通過計(jì)算機(jī)軟件控制圖像獲取的設(shè)置，包括濾光片選擇、曝光時(shí)間和照相機(jī)增 益(camera gain)。
本發(fā)明利用線性偏振光源。一種合適的線性偏振光源是緬因州格雷市西利 斯公司(Syris, Gray, ME)的v600。優(yōu)選將其偏振面置于與照相機(jī)偏振鏡的偏 振面垂直。因而可以盡可能減少光譜反射所造成的假象。
為了可再現(xiàn)對(duì)象的定位，可以使用頭部限制器(head restraint)。照相機(jī)到 待成像對(duì)象的距離可以介于60-100厘米?？蓪⒁曇霸O(shè)置在16厘米X12厘米， x和y軸的分辨率均為0.156毫米/像素。
圖像分析要求按照以下方法預(yù)加工原始數(shù)據(jù)
圖像預(yù)加工方法
首先，采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的相位校正算法(phase correction algorithm)調(diào)準(zhǔn)ms/hs圖像。第二，將各像素的吸收光譜計(jì)算成感興趣圖像對(duì) 850nm圖像的負(fù)對(duì)數(shù)，其中水、黑色素和血紅蛋白吸收可忽略不計(jì)。按照850 rnn圖像歸一化還盡可能地減少了輪廓所致的假象。最后，按照為漫反射光譜 測(cè)定法(Diffuse Reflectance Spectrometry)開發(fā)的算法(Kollias N， B叫er AH: "定量評(píng)估UV誘導(dǎo)的色素沉著和紅斑"(Quantitative assessment of UV-induced pigmentation and erythema). Photodermatol 5:53-60， 1988; Stamatas GN， Kollias N:"血液淤滯對(duì)感知皮膚色素沉著的作用"(Blood stasis contributions to the perception of skin pigmentation), J Biomed Opt 9:315-322， 2004;美國專利申請(qǐng)?zhí)?005/0049467A1 "評(píng)估著色皮膚的方 法"(Method for Assessing Pigmented Skin)，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容通過引用納入 本文)計(jì)算生色團(tuán)圖(chromophoremap)。簡(jiǎn)言之，將各像素的吸收光譜計(jì)算成 該像素的衰減光譜(remittance spectrum)與白靶(white target)ms/hs圖像的相應(yīng) 像素的衰減光譜之比的負(fù)對(duì)數(shù)。對(duì)630-730 nm區(qū)域中去氧血紅蛋白吸收的作 用進(jìn)行校正后，將色素評(píng)估為該吸收曲線在該區(qū)域中擬合直線的斜率。然后校 正該曲線的色素吸收，最后將校正光譜擬合至顯示局部最大值的550-580 nm 范圍的氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白吸收光譜。
本發(fā)明方法可用于評(píng)估皮膚狀況和顯示化妝品的有效性。例如，可在施用 抗-痤瘡乳膏之前和之后獲取圖像。這些圖像使得消費(fèi)者能將抗-痤瘡產(chǎn)品應(yīng)用 于含出現(xiàn)前丘疹的區(qū)域，從而能防止或盡可能降低丘疹的出現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通過ms/hs成像標(biāo)識(shí)包含出現(xiàn)前丘疹的區(qū)域， 并應(yīng)用抗-痤瘡劑。所謂"抗-痤瘡劑"是表示已由美國食品和藥品管理局(U.S. Food and Drug Administration)批準(zhǔn)用于痤瘡的局部治療的化合物?？?痤瘡劑 的例子包括但不限于水楊酸、過氧化苯甲酰、硫磺、視黃酸、假絲酵母/葡 萄糖/菜籽油酸甲酯發(fā)酵產(chǎn)物素(Candida bombicola/glucose/methyl rapeseedate ferment)、泥煤水(peat water)、間苯二酚、粉砂(silt)、泥煤、節(jié)氯 菊酯、壬二酸、氯林肯霉素、阿達(dá)帕林(adapalene)、紅霉素、乙?；前封c和 它們的組合。
實(shí)施例1
5位具有輕微炎性痤瘡的18-40歲男性和女性志愿者(I-IV型Fitzpatrick
皮膚)參與本項(xiàng)研究。合格的志愿者具有每周至少經(jīng)歷2次新炎性病損的病史 (通過自我報(bào)告)。研究期間，不允許進(jìn)行治療或?qū)δ壳捌つw護(hù)理方案作出改變。
從周一到周五每天獲取高分辨率可見照明圖像和多光譜圖像，持續(xù)兩周。 光譜成像系統(tǒng)由裝有25 mm宏觀物鏡和線性偏振濾光鏡的客戶定制照相機(jī) (福斯光子學(xué)公司，希臘雅典)構(gòu)成。該照相機(jī)裝有30個(gè)光譜范圍是400-970 nm 的窄帶濾光片。通過計(jì)算機(jī)軟件控制圖像獲取的設(shè)置，包括濾光片選擇、曝光 時(shí)間和照相機(jī)增益。利用線性偏振光源(緬因州格雷市西利斯公司的v600)，其 偏振面置于與照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂直。因而可以盡可能減少光譜反射 所造成的假象。為了對(duì)象的可再現(xiàn)定位，使用了定做的頭部限制器。照相機(jī) 到對(duì)象的距離可以介于60-100厘米?？蓪⒁曇霸O(shè)置在16厘米X12厘米，x和 y軸的分辨率均為0.156毫米/像素。
對(duì)圖像實(shí)施上述成像預(yù)加工方法。通過合并可見照明圖像與從ms/hs圖像 獲得的生色團(tuán)圖，表明可以檢測(cè)并評(píng)估即將出現(xiàn)的病損(

圖1)。在可見圖像中， 第4天前未見病損。在光譜成像的氧合血紅蛋白圖中，早在病損可見的3天前 即檢測(cè)到病損。通過像素?cái)?shù)量和反射強(qiáng)度可定量測(cè)定氧合血紅蛋白量。在所有
其它對(duì)象中，能在病損顯現(xiàn)前l(fā)-3天標(biāo)識(shí)病損。 實(shí)施例2
標(biāo)識(shí)和定量測(cè)定亞臨床炎性痤瘡病損的方法在開發(fā)后應(yīng)用于了較大規(guī)模 的臨床研究。實(shí)施臨床研究的目的是1)比較成像方法的結(jié)果與對(duì)象的自我 評(píng)估，和2)評(píng)估新的2%水楊酸組合物和10n/。過氧化苯甲酰(10n/。BPO)組合物 在治療即將出現(xiàn)的痤瘡中的效力。
41位具有輕微到中等炎性痤疫的12-30歲男性和女性對(duì)象(I-IV型 Fitzpatrick皮膚)完成了本項(xiàng)研究。為成為合格對(duì)象，對(duì)象必須具有每周至少經(jīng) 歷2次新炎性病損的病史(通過自我報(bào)告)。將對(duì)象隨機(jī)指派到2個(gè)治療組之一
a) 10。/。過氧化苯甲酰治療(n-21)，和
b) 2。/。水楊酸產(chǎn)品治療(n = 20)。
對(duì)象在整個(gè)面部施用他們所指定的治療方案，每天兩次，持續(xù)6周。在開 始時(shí)、第7-13天*、第5和第6周進(jìn)行可見照明數(shù)字成像。在第7-13天*、第 5和第6周進(jìn)行多光譜成像。在開始時(shí)、第7-13天、第5和第6周*進(jìn)行自我 評(píng)估問巻調(diào)査。進(jìn)行每日連續(xù)檢測(cè)是為了監(jiān)測(cè)即將出現(xiàn)的病損。
改裝紐約州格雷特奈克市電圖公司的特里皮克斯照相機(jī)(Tripix camera, Electrolmagelnc.， Great Neck， NY)使之包括具有關(guān)于皮膚生色團(tuán)的譜帶的 濾光片。所用的窄帶干涉濾光片的中心定在560、 580、 630和700nm上， 帶通為10nm。將12-36 mm宏觀物鏡裝在照相機(jī)上，將線性偏振濾光鏡置 于透鏡之前。該照相機(jī)的分辨率是1280X 1024像素。通過計(jì)算機(jī)軟件控制 圖像獲取的設(shè)置，包括濾光片選擇、曝光時(shí)間和照相機(jī)增益。使用線性偏振光 源(緬因州格雷市西利斯公司的v600)，其偏振面置于與照相機(jī)偏振鏡的偏振 面垂直。因而可以盡可能減少光譜反射所造成的假象。為了對(duì)象的可再現(xiàn)定 位，使用客戶定制的頭部限制器。
同樣對(duì)圖像實(shí)施上述成像預(yù)加工方法。
在研究期間，參與者對(duì)解決即將出現(xiàn)的痤瘡的兩種陳述(statement)有反應(yīng)。 兩組中的參試者均表明治療方法對(duì)治療即將出現(xiàn)的痤瘡有效。即將出現(xiàn)的痤疫 病損在ms/hs圖像中顯現(xiàn)，而這些病損在出現(xiàn)在可見照明圖像中之前即得到了
解決。因此，該方法可為亞臨床炎性病損的解決有效提供證明。
權(quán)利要求
1. 一種指示出現(xiàn)前丘疹的方法，該方法包括以下步驟a)獲取以特征性窄譜帶過濾的連續(xù)圖像，這些圖像構(gòu)成光譜圖像立方體，圖像的各區(qū)域?qū)?yīng)于成像皮膚區(qū)域的反射光譜；b)分析光譜以評(píng)估至少一種皮膚生色團(tuán)的相對(duì)濃度；c)利用該圖像各相應(yīng)區(qū)域的所述至少一種皮膚生色團(tuán)的濃度值產(chǎn)生成像皮膚的紅斑圖；和d)將紅斑圖與成像皮膚區(qū)域的至少一種寬譜可見光圖像作比較以標(biāo)識(shí)出現(xiàn)前病損的區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括利用超光譜照 相機(jī)獲取連續(xù)圖像的步驟。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述超光譜照相機(jī)裝有25 mm 宏觀物鏡。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述超光譜照相機(jī)裝有線性 偏振濾光鏡和光源，所述濾光鏡具有10-50個(gè)光譜范圍是400-1000 nm的窄帶 濾光片，所述光源裝有取向與該照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂直的線性偏振鏡。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述線性偏振濾光鏡具有約 30-50個(gè)光譜范圍約400-約970 nm的窄帶濾光片。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述線性偏振濾光鏡具有至 少4個(gè)光譜范圍約560-約730 nm的窄帶濾光片。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測(cè)定各圖像中各像素的反射 光譜。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述圖像各相應(yīng)像素處 的皮膚生色團(tuán)濃度值產(chǎn)生所述成像區(qū)域的紅斑圖。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)皮膚生色團(tuán)選 自黑色素、氧合血紅蛋白、去氧血紅蛋白、和它們的組合。
10. —種防止丘疹出現(xiàn)或使之最小化的方法，該方法包括以下步驟a)利用超光譜照相機(jī)獲取以特征性窄譜帶過濾的連續(xù)圖像，這些圖像構(gòu) 成光譜圖像立方體，圖像的各區(qū)域?qū)?yīng)于成像皮膚區(qū)域的反射光譜，該超光譜照相機(jī)具有線性偏振濾光鏡和光源，所述濾光鏡具有10-50個(gè)光譜范圍是 400-1000 nm的窄帶濾光片，所述光源裝有取向與該照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂 直的線性偏振鏡；b) 分析光譜以評(píng)估至少一種皮膚生色團(tuán)的相對(duì)濃度；c) 利用該圖像各相應(yīng)區(qū)域的至少一種皮膚生色團(tuán)的濃度值產(chǎn)生成像皮膚 的紅斑圖；和d) 將紅斑圖與成像皮膚區(qū)域的至少一種寬帶可見光圖像作比較以鑒 定出現(xiàn)前病損的任何區(qū)域；和e) 將一種組合物施加于該出現(xiàn)前病損以抑制病損的出現(xiàn)。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述超光譜照相機(jī)裝有25 mm宏觀物鏡。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述線性偏振濾光鏡具有 約30-約50個(gè)光譜范圍約400-約970 nm的窄帶濾光片。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述線性偏振濾光鏡具有 至少4個(gè)光譜范圍約560-約730 nm的窄帶濾光片。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，測(cè)定各圖像的各像素的反 射光譜。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，利用所述圖像各相應(yīng)像素 處的皮膚生色團(tuán)濃度值產(chǎn)生所述成像區(qū)域的紅斑圖。
16. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)皮膚生色團(tuán) 選自黑色素、氧合血紅蛋白、去氧血紅蛋白、和它們的組合。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述病損包括丘疹。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，組合物包含抗-痤瘡劑。
全文摘要
公開了一種顯示出現(xiàn)前丘疹的方法。該方法包括提供具有25mm宏觀物鏡和線性偏振濾光鏡及和光源的照相機(jī)，所述濾光鏡具有10-50個(gè)光譜范圍是400-1000nm的窄帶濾光片，所述光源裝有取向與該照相機(jī)偏振鏡的偏振面垂直的線性偏振鏡；用該照相機(jī)獲取某對(duì)象面部的一系列圖像；利用相應(yīng)各像素處的氧合血紅蛋白值產(chǎn)生成像區(qū)域的紅斑圖；獲得該對(duì)象面部的可見光圖像；和比較這些圖像以觀察出現(xiàn)前丘疹。該方法使得客戶能觀察出現(xiàn)前丘疹并治療這些丘疹，從而防止或降低丘疹的出現(xiàn)。
文檔編號(hào)A61B5/103GK101394786SQ200780007502
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者G·N·斯塔馬塔斯, N·科列斯 申請(qǐng)人:強(qiáng)生消費(fèi)者公司