高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)用于化妝品祛斑美白功效評價

江文才 徐雅菲 楊靜文 王建玟 談益妹

摘 要 目的：利用高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)提取皮膚顏色，評估該系統(tǒng)在祛斑美白產(chǎn)品功效性評價應(yīng)用中的可行性。方法：本研究招募22例受試者，分別于祛斑美白化妝品使用前、使用后4周、8周應(yīng)用Chromameter CR400和高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)測量試驗區(qū)和對照區(qū)的皮膚顏色參數(shù)。結(jié)果：高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)測量的皮膚顏色值與Chromameter CR400測量結(jié)果一致；兩種方法測量的L*值、b*值和ITA°值具有較高的相關(guān)性。結(jié)論：高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)非接觸式皮膚顏色檢測方法在身體用祛斑美白產(chǎn)品拍攝定位和功效評價中具有重要的價值和意義。

關(guān)鍵詞 HeadScan標(biāo)化人體圖像系統(tǒng) L*a*b*色度系統(tǒng) 祛斑美白 功效評價

中圖分類號：TQ658.59 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1006-1533（2023）11-0021-04

引用本文 江文才， 徐雅菲， 楊靜文， 等. 高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)用于化妝品祛斑美白功效評價[J]. 上海醫(yī)藥， 2023， 44（11）： 21-24； 47.

基金項目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會皮膚健康相關(guān)產(chǎn)品人體評測專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺項目（21DZ2294500）

High-definition digital camera combined with HeadScan V04 standard photography platform for evaluating the efficacy of the whitening cosmetics

JIANG Wencai， XU Yafei， YANG Jingwen， WANG Jianmin， TAN Yimei

（Department of Skin and Cosmetic Research， Shanghai Skin Disease Hospital， Shanghai 200443， China）

ABSTRACT Objective： To extract skin color using high-definition digital camera combined with HeadScan V04 standard photography platform and study their feasibility in the evaluation of the effect of whitening cosmetics. Methods： Twenty-two volunteers were recruited in the study and the skin color parameters on the test and control area were measured by Chromameter CR400 and high-definition digital camera combined with HeadScan V04 standard photography platform before the application of whitening cosmetics and 4， 8 weeks after. Results： The measurement results by high-definition digital camera combined with HeadScan V04 standard photography platform were nearly consistent with those by the Chromameter CR400， and there is a strong correlation in L*， b* and ITA° between two methods. Conclusion： The high-definition digital camera combined with HeadScan V04 standard photography platform has good prospects in the efficacy evaluation of whitening cosmetics.

KEY WORDS HeadScan standard photography platform； L*a*b* color system； whitening cosmetics； efficacy evaluation

近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們對健康美麗要求的不斷提升，特別是東方女性歷來崇尚“膚如雪，凝如脂”之美，使得祛斑美白化妝品的銷售與日俱增，并已成為主要的護(hù)膚產(chǎn)品之一。測量皮膚色度的變化是目前最常用的客觀評價祛斑美白類化妝品功效的技術(shù)手段之一。其中國際照明委員會（CIE）推薦的Chromameter CR400皮膚色度儀，采用L*a*b*色度系統(tǒng)反映皮膚顏色空間的多維變化，是目前應(yīng)用最為廣泛的祛斑美白類化妝品功效評價測量儀器[1-3]。但近年來，利用高清數(shù)碼相機圖像測量膚色的相關(guān)研究也逐步發(fā)展起來[4]，數(shù)碼相機拍攝的照片結(jié)合專用的分析軟件還能分析皮膚紋理和透明度等信息[5]，能更全面反映皮膚色度，但數(shù)碼相機在拍照過程中存在前后對位一致性差的缺陷，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)作為一種拍照輔助裝置，能夠?qū)︻^面部和四肢軀體進(jìn)行全方位定位，并配備有標(biāo)準(zhǔn)光源，最大程度上保證了每次拍攝照片角度和光線的一致性，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究利用Chromameter CR400和高清數(shù)碼相機聯(lián)合HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)（HeadScan法）分別測量使用2種祛斑美白產(chǎn)品后皮膚的顏色，分析兩種方法測量結(jié)果的相關(guān)性及HeadScan法檢測值的可靠性，評估高清數(shù)碼相機聯(lián)合使用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)拍攝圖像在評價祛斑美白化妝品功效中的可行性和科學(xué)性。

1 材料和方法

1.1 儀器設(shè)備

皮膚色度儀Chromameter CR400（日本Minolta Camera Co.）測量皮膚的L*值、a*值和b*值，以及基于L*a*b*顏色空間數(shù)據(jù)表征的人體皮膚顏色參數(shù)ITA°值（L*表示顏色的亮度；a*正值表示紅色，負(fù)值表示綠色；b*正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色；ITA°={ arctan（50）}180°）；尼康D610單反數(shù)碼相機（鏡頭AF-S Nikkor 24～85 mm，f/3.5～4.5 G ED VR）；HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)（法國Orion公司），配備D65標(biāo)準(zhǔn)光源，固定受試者位置及角度；Visia-CR標(biāo)準(zhǔn)色板（美國Canfield公司）輔助黑白校色；圖像色彩分析軟件采用Adobe Photoshop CS。

1.2 研究對象

①入選標(biāo)準(zhǔn)：年齡范圍18～60歲的健康女性、Fitzpatrick皮膚分型為Ⅲ或Ⅳ型、能嚴(yán)格遵守實驗方案要求并簽署知情同意書。

②排除標(biāo)準(zhǔn)：雙側(cè)手臂患有炎癥皮膚病或其他皮膚病者；妊娠、哺乳期及化妝品過敏或體質(zhì)高度敏感者；2個月內(nèi)參加其他臨床試驗或化妝品試驗者；不能按要求完成實驗者。

22名志愿者參加并完成了全部測試，年齡18～60歲，平均年齡（39.8±12.6）歲。

1.3 試驗產(chǎn)品

2款祛斑美白產(chǎn)品，配方體系相同，僅有效美白成分濃度不同（產(chǎn)品A：1.0%，產(chǎn)品B：2.0%），由某化妝品公司配制。

1.4 方法

1.4.1 測量部位

雙側(cè)前臂屈側(cè)中央距腕關(guān)節(jié)上方10 cm處為產(chǎn)品使用區(qū)測量位點，空白對照測量位點為上臂屈側(cè)中央距肘關(guān)節(jié)上方5 cm處。檢測部位應(yīng)避開色素痣、紅斑或毛發(fā)密集部位，及其他影響實驗結(jié)果的因素。

1.4.2 Chromameter CR400測量

所有受試者先用溫水清洗整個手臂，在溫度（20±2）℃、相對濕度40%～60%環(huán)境條件下，靜坐30 min后進(jìn)行測試，所有的測試均在該環(huán)境條件下進(jìn)行。Chromameter CR400每次開機后需進(jìn)行白板校正（Y=93.50，x=0.313 6，y=0.320 0），每個位點測量3次，取平均值。

1.4.3 高清相機聯(lián)合HeadScan系統(tǒng)法

首先利用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)固定受試者的方位，使受試者與相機間的距離，以及與支架立柱間的距離、手臂與支架的角度，及相機的高度等參數(shù)始終保持一致，以相機9點對焦中心點的位置設(shè)置定位線。每次在采集部位的平面放置Visia-CR標(biāo)準(zhǔn)色板，同期攝入照片。并根據(jù)預(yù)實驗標(biāo)準(zhǔn)色板檢測結(jié)果，設(shè)置相機參數(shù)：快門1/25 s，光圈4.5，自動白平衡，ISO 800。每次采集圖像前30 min打開HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)配備的D65標(biāo)準(zhǔn)光源。

1.4.4 高清數(shù)碼圖像校正及皮膚顏色分析

由于光源在照射過程中存在微小波動，雖然拍攝參數(shù)不變，但采集的圖像仍存在細(xì)微的色偏，因此后期利用標(biāo)準(zhǔn)色板參照文獻(xiàn)對照片做統(tǒng)一色彩校正[6]。再應(yīng)用該軟件的拾色功能，分別采集待測部位皮膚L*a*b*值，提取位點與Chromameter檢測位點相同。

1.4.5 試驗產(chǎn)品涂抹

每位受試者根據(jù)隨機表法將2款產(chǎn)品分別涂抹于整個前臂伸側(cè)，每天早晚各1次，涂抹量以略見涂膜層即可，連續(xù)使用8周。上臂空白對照區(qū)域不涂試驗產(chǎn)品及其他祛斑美白產(chǎn)品。

1.4.6 測試時間及受試者自我評估

受試者分別于使用產(chǎn)品前和使用后4周、8周時進(jìn)行上述儀器檢測。同時，在產(chǎn)品使用4周和8周回訪時，由受試者根據(jù)試驗產(chǎn)品使用后的體驗自我評估2款產(chǎn)品的美白效果（評分標(biāo)準(zhǔn)：0=無變化、1=不明顯變白、2=明顯變白、3=非常明顯變白）。

1.5 統(tǒng)計分析

全部數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析。首先對定量變量進(jìn)行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的定量變量比較采用配對t檢驗，不符合正態(tài)分布的定量變量組間和組內(nèi)比較采用配對非參數(shù)檢驗，分析2種方法不同時點測量值與基礎(chǔ)值以及產(chǎn)品使用區(qū)相對值與空白對照相對值（相對值=不同時點皮膚色度測量值-基礎(chǔ)值）比較結(jié)果。同時，根據(jù)分析資料是否滿足正態(tài)分布分別應(yīng)用Pearson線性相關(guān)或Spearman秩相關(guān)分析2種方法測量參數(shù)間的相關(guān)性。P<0.05提示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2種方法不同時點的測量結(jié)果比較

產(chǎn)品A和B使用8周時，2種方法測量的L*值和ITA°值均顯著升高（P<0.01），但a*值和b*值兩種檢測方法測量結(jié)果不完全一致，其中HeadScan法的a*值均顯著降低（P<0.001），Chromameter CR400檢測的b*值均顯著降低（表1，P<0.01）。

2.2 試驗區(qū)域與空白對照區(qū)域相對值比較

產(chǎn)品A和B使用后，2種方法測量的L*值和ITA°值相對值均高于空白對照區(qū)域。其中使用8周時，HeadScan法測量的產(chǎn)品使用區(qū)域L*值和ITA°值相對值顯著高于對照區(qū)域（P<0.05），而Chromameter CR400測量的L*值和ITA°值相對值，僅產(chǎn)品A區(qū)域顯著高于對照區(qū)域（表2，P<0.05）。

2.3 2種方法測量的皮膚顏色參數(shù)的相關(guān)性

不同時間點，2種檢測方法測量的L*值、b*值和ITA°值均具有良好的相關(guān)性（P<0.05），其中L*值的相關(guān)系數(shù)最高為0.79，b*值的相關(guān)系數(shù)最高為0.73，ITA°值的相關(guān)系數(shù)最高為0.81（表3）。

2.4 自我評估結(jié)果

2款產(chǎn)品使用4周時，受試者認(rèn)為產(chǎn)品A具有祛斑美白效果（美白效果評分≥1）的比例為86.4%，產(chǎn)品B為90.9%；使用8周時，產(chǎn)品A和產(chǎn)品B的比例分別為95.5%和100.0%。

3 討論

祛斑美白產(chǎn)品的功效性評價方法主要包括目測法、動物實驗法和人體試驗法。其中，目測法使用最早，但此法易受觀察者的光感差異、光源亮度等因素的影響，主觀成分較多[7]；動物實驗法雖然重復(fù)性好，但試驗結(jié)果不能完全等同與人體使用效果[8]。人體試驗法是目前使用最廣泛的評價方法，通過比較使用產(chǎn)品前后皮膚色度的變化，可以直觀地評估祛斑美白產(chǎn)品的功效。當(dāng)前，使用最多的膚色測量設(shè)備是Chromameter（Minolta Camera Co.， Japan）和Mexameter（C&K Electronic， Germany）。然而，兩者均為接觸式色度測量儀，無法避免測色時壓迫可能帶來的膚色變化和在測量較大曲率部位時的邊緣漏光、邊緣光損失等問題，以及受制于儀器測試探頭的大小、形狀，導(dǎo)致一些部位無法測量或者測量部位存在皮損不能直接接觸等情況[9]。

鑒于此，非接觸式皮膚顏色測量技術(shù)越來越受到重視。本研究應(yīng)用高清數(shù)碼相機聯(lián)合使用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)的非接觸式檢測方法測量產(chǎn)品使用區(qū)域的L*值、a*值和b*值最低值明顯高于Chromameter CR400測量的對應(yīng)參數(shù)最低值，較高的測量數(shù)值有利于提高檢測方法的敏感性。另外，相對于Chromameter CR400測量結(jié)果，HeadScan法測量產(chǎn)品B的L*值和ITA°值及其改變值均高于產(chǎn)品A，這與產(chǎn)品B的有效成分濃度是產(chǎn)品A的2倍更吻合。受試者自我評估結(jié)果顯示，產(chǎn)品B具有更好的祛斑美白效果，進(jìn)一步佐證了HeadScan法測量皮膚顏色的結(jié)果更加準(zhǔn)確、可靠。

HeadScan法作為非接觸式測量皮膚顏色的方法之一，可以更好地避免接觸式測量方法由于按壓對皮膚顏色的影響[10]。本研究中2款產(chǎn)品使用8周時，HeadScan法測量的a*值均顯著低于基礎(chǔ)值，且改變值均明顯低于Chromameter CR400檢測方法。相關(guān)性分析結(jié)果也顯示，2種方法測量的L*值、a*值和b*值中，a*值的相關(guān)性最低，該結(jié)果與袁登峰等[11]的研究結(jié)果一致。以上研究結(jié)果均展現(xiàn)出HeadScan法在測量皮膚顏色中的優(yōu)勢。

此外，本研究中高清數(shù)碼相機聯(lián)合使用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)拍攝的圖像分析無需特殊的分析軟件[12]，采用Adobe Photoshop CS軟件即可完成皮膚顏色分析。不僅如此，該組合方法也無需特殊的輔助設(shè)備和光源[13-14]，且能夠?qū)︻^面部和四肢軀體進(jìn)行全方位定位，填補了身體部位皮膚高清圖像拍攝定位的空白。但HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)總質(zhì)量和體積大，需要足夠的安裝空間，且移動不便，一定程度上限制了其應(yīng)用場景；同時，與其它非接觸式皮膚顏色測量方法[4]一樣，高清數(shù)碼相機聯(lián)合使用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)對光源角度要求非常高，光源角度的偏差會導(dǎo)致測量結(jié)果的嚴(yán)重偏離。

綜上所述，高清數(shù)碼相機聯(lián)合使用HeadScan V04標(biāo)化人體圖像系統(tǒng)的非接觸式檢測方法在皮膚顏色測量中具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是對于身體用祛斑美白化妝品功效評價部位皮膚照片拍攝的定位具有重要意義。

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