采用3D皮肤检测方法探索中国上海地区女性在衰老过程中鱼尾纹的变化规律

姜银凤,张文娟,职蕾蕾,华伟光,於勤,马来记,鲁楠

.皮肤美容.

采用3D皮肤检测方法探索中国上海地区女性在衰老过程中鱼尾纹的变化规律

姜银凤,张文娟,职蕾蕾,华伟光,於勤,马来记,鲁楠

(上海家化联合股份有限公司上海200082)

目的:皱纹的严重程度评价是化妆品功效研究和医学美容研究的一个重要问题.本研究主要考察了一种3D皮肤检测方法(Primos)在中国女性鱼尾纹严重程度评估中的可用性,确定在该方法下评估的优选参数,探索中国上海地区女性衰老过程中鱼尾纹的变化规律,为3D皮肤检测方法在抗皱化妆品功效评估及临床研究应用中提供指导.方法:对3D检测方法进行可用性分析,评估其在测量中各参数的重复性、灵敏性,得到可用参数.运用3D皮肤检测方法对48名25～56岁受试者的鱼尾纹部位进行拍照,并进行鱼尾纹严重程度评分,分析可用参数与鱼尾纹严重程度评分及年龄的相关性,最终优选出与年龄相关性较高、灵敏度较高、重复性较好的参数用于鱼尾纹严重程度的评估.运用因子分析法对这些优选参数进行归类,将变量中信息重叠部分进行提取、降维成几个综合因子,以便进一步的分析.结果:12个参数:Sa、Sq、Sk、Sv、Svk、V2、Wd、maxWd、Ra、Wv、aWa、pWa具有较高的灵敏度(CV值大于25%)和较好的重复性(CV值小于10%),并且皆与年龄显著相关(R>0.55,P<0.01).从鱼尾纹的变化规律看,鱼尾纹严重程度评分与年龄及各优选参数显著相关,与年龄的相关系数为0.727(P<0.01),与各优选参数的相关系数在0.509～0.769(P<0.01)之间.通过因子分析法可将这12个参数降维成两个因子:皱纹深度因子和皱纹面积因子,这两个因子也与年龄及鱼尾纹严重程度评分显著相关,相关系数在0.364～0.601之间.结论:3D皮肤检测方法能够作为鱼尾纹部位皱纹评估的一种客观评估方法,其测得的参数中Sa、Sq、Sk、Sv、Svk、V2、Wd、maxWd、Ra、Wv、aWa、pWa更适合用做评估参数,这些参数表征的鱼尾纹特征因子经分析得到两个因子,分别表示皱纹的深度与面积.随着年龄的增长,鱼尾纹严重程度加重,优选参数与鱼尾纹严重程度呈显著相关,皱纹深度因子和皱纹面积因子也随鱼尾纹严重程度加重显著增大.

皮肤;皱纹评估;鱼尾纹;3D皮肤检测;Primos

面部皱纹是皮肤老化的代表性特征,导致面部皱纹的因素很多,如:年龄性老化、日光照射、万有引力、面部表情肌运动等.面部皱纹常发于外眦、眶下、前额、眉间、鼻唇沟等部位,其中外眦部位的鱼尾纹是较早出现的皱纹[1].

皱纹的评价方法可分为皱纹严重程度评分法和仪器客观量化评价法,皱纹严重程度评分法的优点是简便、直观,但容易受测试人员的工作经验、工作状态等主观因素影响.仪器客观量化评价法是采用非侵入性的仪器进行皱纹评估,依据其测量原理可分为机械性皮肤轮廓测量技术、光学皮肤轮廓测量技术、激光皮肤轮廓测量技术、干涉条纹光投影技术、共聚焦激光扫描显微镜技术和透视皮肤轮廓仪等[2].本文所用的3D皮肤检测方法是基于数字显微条纹投影的原理.测试时具有正弦曲线密度的条纹光被投影到皮肤表面,由于皮肤表面高度的凹凸不平,条纹光就会发生弯曲变形,在一个特定角度放置的CCD摄像机将同时记录下这一变化,通过测试条纹光的位置变化和所有图像点的灰度值,可以得到整个测试皮肤表面的数字三位图像.自2000年问世以来,该仪器已在皮肤科、化妆品研究、医学研究等领域得到了广泛应用.目前国外已有多篇文献报道了3D皮肤检测方法(Primos)在皱纹评估中的应用[3-5],但该方法在中国女性鱼尾纹评估中的应用尚无报道.此外,通过3D皮肤检测方法(Primos)分析得到的参数有30多个,在实际评估工作中如果将每个参数都进行计算分析是很费时、费力的,同时这些参数源于描述金属表面的标准参数,金属表面与皮肤表面是有区别的,并不是所有参数都可直接用于皮肤皱纹的评估.因此,需进行参数优选,将那些与年龄相关性较高、灵敏度较高、重复性较好的参数确定为优选评估参数,为该方法在皱纹评估中的使用提供指导.

表1　受试者基本信息

1　对象和方法

1.1研究对象

选择48名中国女性,年龄25～56岁,平均年龄为(40.0±10.1)岁,根据年龄段分为4组,依次为25～34岁、35～44岁、45～54岁、55岁以上,各组受试者人数依次为14名、13名、13名、8名,见表1.

1.2评估方法

1.2.13D皮肤检测法

3D皮肤检测法所采用的仪器为Primos,所有参数都由该仪器自带的软件Primos 5.7E分析得到.用该方法测量得到的评估参数共有30多个,包括Sa、Sq、Smax、Sz、St、Stm、Sp、Spm、Sv、Svm、Ssk、Sku、Sda、Sdq、Sla、Slq、Sdr、Sk、Spk、Svk、V1、V2、Wd、maxWd、IWd、Wc、Wl、Wv、aWa、pWa、Ws、Ra、Ry、Rz.

1.2.2鱼尾纹严重程度评分法

鱼尾纹严重程度评分所用的图片为Primos仪器拍得的左眼角JPG格式图片.根据肉眼观察到的皱纹严重程度进行分级[6].鱼尾纹严重程度评分共分为5级,其中1级代表基本无皱纹;2级代表有极细的纹路;3级代表局部出现细纹;4级代表整体出现中等程度的皱纹;5级代表整体出现严重的皱纹.

1.3分析方法和标准

1.3.1重复性分析

选取年龄为35岁以上受试者1名,利用Primos仪器通过复位法对其眼角部位重复拍摄5次,并对5次的图片进行分析,计算各参数的CV值,以CV值代表重复性,CV值越低,重复性越好,优选CV值低于10%的参数.

1.3.2灵敏度分析

计算全年龄段各参数的均值及标准差,由此计算CV值(CV=标准差/均值),将CV值定义为各参数的灵敏度[7],参数的CV值越大说明该参数在全年龄段的离散度越大,参数的灵敏度就越高.优选CV的绝对值≥25%的参数进行后续分析.

表2　3D检测方法(Primos)各参数与年龄相关性、灵敏度及重复性

1.3.3相关性分析

评估参数与年龄的相关性,评估参数与鱼尾纹严重程度评分的相关性,年龄与鱼尾纹严重程度评分的相关性都通过Spearman统计方法分析得到.在参数优选过程中优选标准为:各优选参数与年龄相关性R>0.55,P<0.01.

1.3.4参数归类

对优选出来的参数通过因子分析法进行降维,形成较少的几个因子.降维的标准为特征值>1.采用最大方差法对因子载荷矩阵进行旋转,确定各公因子与优选参数之间的关系.

2　结果

2.13D皮肤检测方法参数优选

3D检测方法(Primos)各参数与年龄相关性分析、灵敏度及重复性分析结果(见表2).根据前述筛选标准,共筛选出12个参数作为优选参数,依次为Sa、Sq、Sv、Sk、Svk、V2、Wd、MaxWd、Ra、Wv、aWa、pWa,这些优选参数与年龄相关系数R值为0.552～ 0.655;灵敏度分析CV值为28.1%～56.6%;重复性分析CV值为1.4%～6.8%.

2.2鱼尾纹变化规律分析

对鱼尾纹严重程度评分与受试者年龄进行相关性分析,结果发现鱼尾纹严重程度评分与受试者年龄之间呈显著正相关,其相关系数为0.727,说明随着年龄的增大,鱼尾纹严重程度加重.

表3　3D皮肤检测方法(Primos)优选参数与主观评判相关性分析-1

表4　3D皮肤检测方法(Primos)优选参数与主观评判相关性分析-2

表5　因子分析:特征值和累积贡献率

各优选参数与鱼尾纹严重程度评分的对应关系见表3～4,优选的各参数与鱼尾纹严重程度评分均有相关性,且相关性具有统计学意义(P<0.01),相关系数为0.509～0.769.除Sv之外的其他优选参数与鱼尾纹严重程度评分呈正相关,参数值随鱼尾纹严重程度评分的增大而增加;Sv参数与鱼尾纹严重程度评分负相关,参数值随鱼尾纹严重程度评分的增大而减小.

2.3参数归类

优选出的12个参数通过相关分析矩阵结果发现这些参数间存在较强的相关性,因此采用因子分析法对这些参数进行降维分析.因子分析得到的特征值和累积方差贡献率(见表5),根据特征值大于1的原则保留前两个因子,两个因子的累积方差贡献率达到95.403%.

采用最大方差法对因子载荷矩阵进行旋转,旋转后的因子载荷矩阵见表6(表中略去了低于0.5的系数).从表上可看出第一因子在Sa、Sq、Wd、maxWd、Ra、Sk、Sv、Svk、V2、Wv上有较大的载荷,根据参数含义,这些参数与皱纹深浅相关,将第一因子定义为皱纹深度因子;第二因子在aWa、pWa、Wv上有较大的载荷,这些参数与皱纹面积相关,将第二因子定义为皱纹面积因子.

根据因子分析法提取的皱纹深度因子和皱纹面积因子也与年龄、主观评判呈现显著相关性(见表7).

表6　因子分析:旋转后的因子载荷矩阵

表7　提取因子与年龄及主观评判的相关性

3　讨论

皱纹是皮肤老化的主要指标之一,皱纹评估对于评价抗衰老护肤品的抗皱功效、美容外科的疗效评价都具有重要意义.从本研究结果来看3D皮肤检测方法(Primos)能够测量出随年龄变化而发生的肉眼可见的鱼尾纹差异,这与文献报道一致[3],该方法可用于衰老过程中皱纹的评估.在该方法得到的30多个参数中,优选出12个参数用于皱纹评估,其中Sa、Sq、Sk、Wd、maxWd、Ra、Sv、Svk、V2用于表征皱纹深浅,aWa、pWa用于表征皱纹面积,Wv则是表征皱纹严重程度的综合参数.

评估皱纹的方法除了Primos方法还有视觉评分法和硅胶覆膜法等,相对于视觉评分法Primos方法更为客观,与传统的硅胶覆膜法相比Primos方法操作便利性更好,因为其操作步骤相对简单、直接,硅胶覆膜法有一个先覆膜后测量的过程,对于覆膜的质量有很高的要求,如覆膜过程中形成气泡以及硅胶特性的不同都可能影响皱纹评估结果[6].

运用Primos方法研究鱼尾纹随衰老的变化规律发现,随着年龄增加鱼尾纹严重程度加重.除Sv以外的鱼尾纹深度参数随鱼尾纹严重程度评分的增加而逐渐增大,Sv值随鱼尾纹严重程度评分的增大而减小,这是因为Sv代表轮廓线以下波谷的深度值,是以负数来表示的,皱纹深度越深其值越小,所以其相关系数为一负值.

优选的各参数随鱼尾纹严重程度评分增加而变化的趋势基本一致,但在不同等级上增加的幅度不完全相同.Sa、Sq、Sk、Wd、Ra仅在4～5级间参数值有较大幅度的变化;Svk、V2参数在2～3级,4～5级间数值都有较大幅度的变化.这些说明鱼尾纹发生本质的改变始于2级,在皱纹轮廓线以下的参数中体现;发展到4级后随着皱纹深度的加深又发生一次较大的变化,在皱纹平均深度和皱纹轮廓线以下的参数中均有体现.

与前述参数不同的是表征皱纹面积的aWa、pWa参数在4级时达到最大值,在4～5级间没有显著增加,这说明当鱼尾纹发展到4级时在皱纹面积上已经达到了最大,皱纹由4级发展到5级主要涉及皱纹深度的变深.

表征皱纹深浅的参数可分为皱纹平均深度参数如Sa、Sq等和皱纹最大深度参数如Smax、Sz等,从与年龄相关性来讲皱纹平均深度参数与年龄的相关性高于皱纹最大深度参数(见表3),从重复性来讲皱纹平均深度参数的重复性优于皱纹最大深度参数(见表3).主要是因为皱纹最大深度参数除了受皱纹本身深度影响之外还受实验操作因素影响(如:拍摄位置的微小偏移),而皱纹平均深度的计算取的是一定面积范围内高度差的均值,因此,其值更稳定,受实验操作的因素影响更小,更适合作为优选参数.

根据粗糙度轮廓线可将皱纹分为轮廓线以上的部分(皱纹的突起部位)和轮廓线以下的部分(皱纹的凹陷部位),表征轮廓线以上部分的参数包括Sp、Spm、Spk、V1,表征粗糙度轮廓线以下的参数包括Sv、Svm、Svk、V2.Sp、Spm、Spk、V1与年龄的相关性分析中相关系数分别为0.19、0.19、0.379、0.373,而表征皱纹凹陷部位的四个参数与年龄的相关性都大于0.55,皱纹的凹陷部位各参数与年龄相关性都大于皱纹突起部位各参数,这可能是因为皱纹突起部分在皮肤表面,皮肤特征中除了皱纹的深浅还有其他因素如色斑等因素也可能会影响皱纹突起部位的检测结果,因此各参数与年龄的相关性不高;而皱纹凹陷部位主要受皱纹深浅影响,因此表征轮廓线以下的参数Sv、Svm、Svk、V2更适合用于皱纹评估.

从各参数灵敏度来讲,表征皱纹体积的参数Wv灵敏度最高,其在全年龄段的CV值达到56.6%,这是因为皱纹体积参数受多个因素影响,如:皱纹多少、皱纹深度、皱纹宽度,任何一个因素的改变都会导致Wv发生变化,而其他参数主要受其中某一个因素的影响,因此,Wv参数的灵敏度最高.

皱纹深度因子与主观评分的相关系数为0.601,而皱纹面积因子与主观评分的相关系数仅为0.364.这两个因子与年龄的相关性之间没有这么明显的差异(见表8).说明视觉所见的鱼尾纹严重程度更容易受皱纹深度影响,由此在抗皱化妆品的功效评估过程中选用皱纹深度参数更接近消费者的主观认识.

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编辑/李阳利

Applying a 3D skin measuring method to explore variation of Crow's feet during aging process in Chinese females live in Shanghai

JIANG Yin-feng,ZHANG Wen-juan,ZHI Lei-lei,HUA Wei-guang,YU Qin,MA Lai-ji,LU Nan
(Shanghai Jahwa Co.Ltd,Shanghai 200082,China)

ObjectiveThe assessment of wrinkle severity was important for cosmetics efficacy evalu⁃ation and medical cosmetology research.Aim of the present study was to investigate the applicability of 3D skin measuring device Primos in wrinkle evaluation at Crow's feet in Chinese females live in Shanghai,determine the preferred parameters.Analyzing the variation of wrinkle.Providing practical ap⁃plication guidance for both cosmetic efficacy evaluation and clinical research.Methods 48 healthy Chinese women were recruited for this study.Wrinkle severity at Crow's feet was evaluated using 3D skin measuring device Primos and visual scoring.Gathering the parametersand selecting parameters based on correlations with age,sensitivity and repeatability.The relationships between preferred pa⁃rameters and wrinkle scores were explored.The preferred parameters were classified by factor analy⁃sis.Extracting the overlapping information,reducing the dimensionality.Results Twelve parameters(Sa、Sq、Sk、Sv、Svk、V2、Wd、maxWd、Ra、Wv、aWa、pWa)which had higher sensitivity、better reproduc⁃ibility and correlate significantly with age were selected as preferred parameters.The correlation coeffi⁃cient of wrinkle severity scores in comparison to subject's age was 0.727.The correlation coefficients betweenwrinkle severity scores and preferred parameters were between 0.509 and 0.769.The pre⁃ferred parameters could be classified into twocategories,one represented wrinkle depth,the other represented wrinkle area.These two factors were obviously correlated with age and wrinkle severity scores,the correlation coefficients were between 0.364 and 0.601.Conclusion 3D skin measuring device Primos provided an objective method for wrinkle evaluation at Crow's feet in Chinese female. There were 12 preferred parameters that could be represented wrinkle depth and area respectively. The wrinkle severity was increased with age.The preferred parameters were obvious correlated with wrinkle severity.Wrinkle depth and wrinkle area factors were increased with wrinkle severity.

skin;wrinkle;crow's feet;3D skin measurement;Primos

R335

A

1008-6455(2015)07-0044-06

2015-02-11

2015-04-10