專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)量皮膚組織的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量皮膚組織的非侵入性方法，特別是涉及一種用于識(shí)別和測(cè)量真皮中黑色素的存在及侵入的深度，但這不是唯一的。在皮膚癌患者真皮中黑色素存在及侵入的程度被認(rèn)為是決定患者預(yù)后的一個(gè)最重要的因素。本發(fā)明被認(rèn)為具有初步篩選病人，并識(shí)別那些應(yīng)該被送交給適當(dāng)?shù)呐R床醫(yī)師進(jìn)行診斷，并進(jìn)一步協(xié)助臨床醫(yī)師診斷的潛力。
本發(fā)明是基于1995年12月30的伯明罕大學(xué)技術(shù)通報(bào)，“在LMS空間內(nèi)所有人類(lèi)皮膚顏色都位于限定的面嗎？(Do all human skincolours lie on a defined surface within LMS space？)”中Symon D’O Cotton報(bào)道的發(fā)現(xiàn)。這個(gè)技術(shù)通報(bào)的公開(kāi)在此作為參考。在此技術(shù)通報(bào)中，報(bào)道了健康皮膚和皮膚顏色之間的關(guān)系在LMS，一種特別的彩色空間中的表示。他論述到，不論鞣酸(tanning)的種類(lèi)或量，健康皮膚的顯色，在三維彩色空間中位于限定的曲面。這樣，如果使用正確的顏色測(cè)量系統(tǒng)，用此測(cè)量方法可測(cè)量和定量測(cè)定任意點(diǎn)的黑色素和血液的量。如果皮膚被取樣作為一個(gè)圖象，顯示皮膚的血液和黑色素的變化的對(duì)應(yīng)圖象可獲得。在上述技術(shù)通報(bào)中，闡述了黑色素有時(shí)會(huì)穿入真皮產(chǎn)生黑色素瘤的特征性色調(diào)，這種黑色素細(xì)胞的侵襲已用Clark等(“人類(lèi)初級(jí)皮膚惡性黑色素瘤的組織發(fā)生和生物行為(TheHistogenesis and Biological Behaviour of Primary Human MalignantMelanomas of the Skin)”，《癌癥研究(Cancer Research)》，1989年29期)定量劃分為侵入性腫瘤的五個(gè)級(jí)，其中一級(jí)為限于表皮內(nèi)，二級(jí)為侵入真皮乳頭層，等等。在另一種系統(tǒng)中，侵入性腫瘤從角質(zhì)層侵入的毫米程度以Breslow厚度表示。在上述的技術(shù)通報(bào)中CD Neville還報(bào)道了，在黑色素瘤的情況下，(“黑色素瘤臨床醫(yī)師的重要報(bào)道(MelanomaIssues of Importance to the Clinician)”，《英國(guó)醫(yī)藥雜志(British Journal of Hospital Medicine)》，1985年，三月)公開(kāi)了這種等級(jí)與預(yù)后之間的強(qiáng)相關(guān)。然而，上述技術(shù)通報(bào)沒(méi)有詳細(xì)公開(kāi)任何適合進(jìn)行必要測(cè)量的方法。
根據(jù)本發(fā)明，這里提供一種非侵入性方法分析皮膚的結(jié)構(gòu)，包括下列步驟(i).測(cè)量來(lái)自準(zhǔn)備檢查的皮膚區(qū)域上的多位點(diǎn)的紅外線輻射量，從而給出在所說(shuō)的區(qū)域真皮乳頭層厚度的變化指示；(ii).在所說(shuō)的皮膚區(qū)域測(cè)量多個(gè)位點(diǎn)的皮膚顏色坐標(biāo)值；(iii).用(i)和(ii)測(cè)量步驟得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)于預(yù)定真皮乳頭層厚度的所說(shuō)區(qū)域的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值；及(iv).將在步驟(iii)獲得的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值與同樣預(yù)定真皮乳頭層厚度的健康皮膚的參考色坐標(biāo)范圍比較。
此方法可被用做定位和測(cè)量異常皮膚的特性，其中的方法還包括以下步驟；(v).識(shí)別在所說(shuō)的皮膚區(qū)域內(nèi)的異常位點(diǎn)(即黑色素存在于真皮內(nèi)的區(qū)域)，其修正的皮膚顏色坐標(biāo)值位于參考色坐標(biāo)值范圍外；(vi).用具有位于所說(shuō)的正常皮膚參考顏色坐標(biāo)值范圍內(nèi)的顏色坐標(biāo)的至少一個(gè)皮膚位點(diǎn)的修正的皮膚顏色坐標(biāo)校準(zhǔn)所說(shuō)的異常位點(diǎn)的修正的皮膚顏色坐標(biāo)。及(vii).用此皮膚顏色坐標(biāo)估計(jì)所說(shuō)的異常皮膚位點(diǎn)的異常程度。
應(yīng)該明白的是使用這個(gè)方法，可能重建一個(gè)完全三維的皮膚結(jié)構(gòu)模型，它展示的信息可以粗略地與顯微鏡檢查活檢皮膚組織相比。
據(jù)發(fā)現(xiàn)皮膚真皮乳頭層的厚度在一些在其他方面關(guān)系不大的皮膚病損時(shí)可有明顯變化。這就使得皮膚的顯色偏離了預(yù)測(cè)的顯色面，從而引起這類(lèi)皮膚病損的組織學(xué)測(cè)量誤差增高。因此，應(yīng)該首先測(cè)量真皮乳頭層的厚度，繼而根據(jù)以預(yù)定的真皮乳頭層的厚度修正的皮膚顏色坐標(biāo)值計(jì)算。這個(gè)厚度可以選定任意值，如對(duì)于一般健康人類(lèi)皮膚而言平均值是2.0×10-4m。
真皮乳頭層的厚度可以利用不同真皮乳頭層厚度吸收紅外線輻射的量不同這一人類(lèi)皮膚的特性而獲得?？偟膩?lái)說(shuō)，吸收值和厚度之間的關(guān)系成反比。紅外輻射還被皮膚內(nèi)其它組織特別是黑色素和血液吸收這一事實(shí)，是一個(gè)復(fù)雜的因素。然而，變化的血液和黑色素程度對(duì)吸收值的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真皮厚度的影響，因此后者也許還會(huì)被測(cè)量。這可通過(guò)獲得兩個(gè)各具不同波長(zhǎng)的紅外圖象來(lái)解決。被選的波長(zhǎng)并不重要，但一個(gè)必須進(jìn)一步進(jìn)入紅外段(即比另一個(gè)有較長(zhǎng)的波長(zhǎng))。適合的波段是800到1000nm和600到800nm，因?yàn)榭梢允褂萌菀椎玫降募t外膠片或?yàn)V片。在長(zhǎng)波長(zhǎng)獲得的圖象內(nèi)位點(diǎn)的亮度在很大程度上受真皮乳頭層厚度變異的影響。相反，在短波長(zhǎng)獲得的圖象內(nèi)位點(diǎn)的亮度將會(huì)在很大程度上受其它組織如黑色素和血液的影響。通過(guò)預(yù)測(cè)在兩個(gè)不同紅外線波長(zhǎng)處吸收近紅外輻射的不同真皮乳頭層厚度的位點(diǎn)的亮度和表皮黑色素量，可獲得一個(gè)由真皮乳頭層厚度常數(shù)線構(gòu)成的參考圖表(

圖1)，其中初級(jí)1是在長(zhǎng)波長(zhǎng)(800-1000nm)測(cè)量所得，初級(jí)2是在短波長(zhǎng)(600-800nm)測(cè)量所得，在這些波長(zhǎng)時(shí)血液的吸收很小(在600-800nm時(shí)是可見(jiàn)波長(zhǎng)的峰值的百分之一，在800-1000nm時(shí)甚至更小)，對(duì)于其第一近似值可以忽略不計(jì)。真皮黑色素的存在對(duì)于兩個(gè)初級(jí)的低值范圍會(huì)引入小的誤差，但在實(shí)際中沒(méi)有顯著性。因此，通過(guò)比較在此表內(nèi)的這些波長(zhǎng)處得到的值，就可能確定真皮乳頭層的厚度。然而，在1100nm這樣一個(gè)長(zhǎng)紅外波長(zhǎng)處測(cè)量亮度是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的，黑色素和血液的量對(duì)此亮度變化的影響小到忽略不計(jì)，而僅僅依賴(lài)真皮乳頭層的厚度。這同樣會(huì)減少由于真皮中黑色素的存在而帶來(lái)的誤差。在這種情況下，只需測(cè)量一批亮度。另外，如果有任何預(yù)定值的真皮乳頭層厚度，可以進(jìn)行變換計(jì)算，以創(chuàng)建皮膚圖象，表現(xiàn)出皮膚看起來(lái)的樣子。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，在預(yù)定真皮乳頭層厚度的正常皮膚的參考顏色坐標(biāo)值范圍，如上述技術(shù)通報(bào)中介紹的，作為一個(gè)位于三維彩色空間的曲面而獲得，邊界軸之一與表皮內(nèi)的黑色素量相關(guān)并且另一邊界軸與真皮內(nèi)的血液量相關(guān)。當(dāng)包含黑色素的真皮的區(qū)域被確定，即，位點(diǎn)不在正常的彩色表面，在這一區(qū)域的表皮的黑色素值要么通過(guò)參考被認(rèn)為是正常區(qū)域內(nèi)的正常皮膚的參考顏色坐標(biāo)值范圍估算得到，或通過(guò)參考在與所說(shuō)的包含真皮黑色素區(qū)域毗鄰的正常區(qū)域內(nèi)計(jì)算得到的表皮黑色素水平而獲取。這個(gè)值然后與有同樣預(yù)定真皮乳頭層厚度的異常區(qū)域的修正顏色坐標(biāo)一起計(jì)算黑色素侵入真皮的深部和濃度。這個(gè)用于被調(diào)查的皮膚區(qū)域的修正顏色坐標(biāo)可被校準(zhǔn)成相當(dāng)于零表皮黑色素的值?？梢杂闷渌魏尾噬臻g，如RGB彩色空間或UV GIR彩色空間代替LMS彩色空間。
真皮與表皮的結(jié)構(gòu)反差很強(qiáng)，因?yàn)檎嫫?nèi)血管豐富，且包含很多感受器和大量的膠原纖維提供給皮膚必需的結(jié)構(gòu)。在表皮和真皮之間，兩者的連接是凹凸不平的，真皮伸出指樣突起稱(chēng)做真皮乳頭突向皮膚表面。真皮可進(jìn)一步分為兩個(gè)清晰的組織學(xué)層，乳頭層和網(wǎng)織層，其中的膠原纖維明顯不同。乳頭層直接位于表皮的下方，其中的膠原纖維以細(xì)網(wǎng)狀的方式存在。這與真皮網(wǎng)織層中的反差很大，此處的膠原纖維是成粗大的束狀大致與皮膚表面平行。在黑色素侵入真皮乳頭層的情況下，有包含血液，黑色素和膠原的層；有包含血液和膠原或黑色素和膠原的層，依賴(lài)于黑色素是否穿過(guò)了血液層；有僅含膠原的層。這些層的厚度不同，血液的量和真皮黑色素的濃度與覆蓋的表皮內(nèi)的黑色素的量影響弛張光。這可以通過(guò)對(duì)于提出的不同參數(shù)計(jì)算三層的凈效應(yīng)而被模擬。
一種描述皮膚光學(xué)的數(shù)學(xué)模型在上面提到的Symon D’O Cotton’s技術(shù)通報(bào)中被報(bào)道，在這里介紹如下以做參考，這個(gè)模型可被擴(kuò)展到預(yù)測(cè)包含黑色素侵襲真皮的皮膚的顯色。
如圖2可見(jiàn)，在真皮內(nèi)可見(jiàn)四個(gè)明顯的層，它們構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，1)在真皮乳頭層內(nèi)上部不含黑色素的一層，2)在真皮乳頭層內(nèi)上部含黑色素的一層，3)在真皮乳頭層內(nèi)下部含黑色素的一層，4)在真皮乳頭層內(nèi)下部不含黑色素的一層。
值得注意的是，如果允許層1的厚度為零，則黑色素容易存在于表皮-真皮交界區(qū)；而如果設(shè)置層4厚度為零，則黑色素存在于乳頭層-網(wǎng)織層交界處。
在計(jì)算一個(gè)模型以預(yù)測(cè)顯色時(shí)，需要注意的事實(shí)是，如在技術(shù)通報(bào)2.1中討論的，黑色素引起的背部散射的量可以忽略不計(jì)。因此，可以應(yīng)用Kubelka-Munk理論以相同的方式，對(duì)于真皮乳頭層(技術(shù)通報(bào)3.2.2節(jié))，計(jì)算包含血液的真皮乳頭層截面的顯色，這里的血液的背部散射成分忽略不計(jì)，這就可能計(jì)算包含黑色素的截面的顯色。在這種情況下，ζ(λ)(散射系數(shù))始終僅僅依賴(lài)于波長(zhǎng)同時(shí)α(每單位波程長(zhǎng)度吸收的輻射分?jǐn)?shù))變成α(λ，ρ，φ)，其中φ代表在那一層內(nèi)的真皮黑色素密度。另外，在技術(shù)通報(bào)中的等式(17)的證明后，α(λ，ρ，φ)可表示為αiv(λ)、αb(λ)和αm(λ)的總和，其中αm(λ)是黑色素的吸收系數(shù)。從上面可以計(jì)算出R和T(分別為漫輻射和透射)。為了簡(jiǎn)化記號(hào)考慮R1和T1是有用的，其中R1(λ，ρ，φ，dn)＝R(β(k(α(λ，ρ，φ))，s(ζ(λ)))，K(k(α(λ，ρ，φ))，s(ζ(λ)))，dn)及T1(λ，ρ，φ，dn)＝T(β(k(α(λ，ρ，φ))，s(ζ(λ)))，K(k(α(λ，ρ，φ))，s(ζ(λ)))，dn)其中dn是層厚度。
如技術(shù)通報(bào)3.2.3節(jié)所示，兩-層系統(tǒng)可以結(jié)合以產(chǎn)生真皮的總弛張的和透射的光，結(jié)果如技術(shù)通報(bào)中的等式(20)。這可以用幾何級(jí)數(shù)簡(jiǎn)化a+ar+ar2+ar3+···=a1-rif-1<r<1]]>到R1total(λ,ρud,ρld,dud,dld)=R1ud(λ,ρud,dud)+T1ud(λ,ρud,dud)2R1ld(λ,ρld,dld)1-R1ud(λ,ρud,dud)R1ld(λ,ρld,dld)]]>同樣，T1total可被顯示為T(mén)1total(λ,ρud,ρld,dud,dld)=T1ud(λ,ρud,dud)*T1ld(λ,ρld,dld)1-R1ud(λ,ρud,dud)R1ld(λ,ρld,dld)]]>這個(gè)等式可被擴(kuò)展為，如1981年Wan等所示的，對(duì)于n層系統(tǒng)結(jié)果值為R12…n和T12…nR12...n=R12...n-1+T12...n-12Rn1-R12...n-1Rn]]>T12...n=T12...n-1Tn1-R12...n-1Rn]]>這個(gè)等式系統(tǒng)可因此從任意復(fù)雜的n層系統(tǒng)計(jì)算總弛張的和透射的光，假定層厚度和組成是指定的。
圖2所示的四-層系統(tǒng)，根據(jù)λ，ρud，ρld，dud，dld，dl2，φl(shuí)2和φl(shuí)3，從真皮可導(dǎo)出總弛張光和透射光的值，其中dld和dl2是層2和層3的厚度，同時(shí)φl(shuí)2和φl(shuí)3是它們對(duì)應(yīng)的黑色素密度。層1和層2的厚度不需要被明確的限定，因?yàn)樗鼈兎謩e僅僅是dud-dld和，dld-d13；同樣，φl(shuí)1和φl(shuí)4被界定為零。如果假定φl(shuí)2＝φl(shuí)3，則可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，導(dǎo)致真皮就一個(gè)單一值φ。
這些等式的結(jié)果可以與技術(shù)通報(bào)3.3節(jié)討論的相同方式結(jié)合預(yù)測(cè)的表皮的光透射，因此引出下面的總弛張Srd和透射Std的描述，Srd(λ，ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝R2total(λ，ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ)θ(λ，dm)2S(λ)Std(λ，ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝T2total(λ，ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ)θ(λ，dm)2S(λ)這些可被用做預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)于LMS原色的值L(ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝∫0∞R2total(λ,ρud,ρld,dud,dld,dl2,dl3,Φ)θ(λ,dm)2S(λ)SL(λ)dλ]]>M(ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝∫0∞R2total(λ,ρud,ρld,dud,dld,dl2,dl3,Φ)θ(λ,dm)2S(λ)SM(λ)dλ]]>S(ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝∫0∞R2total(λ,ρud,ρld,dud,dld,dl2,dl3,Φ)θ(λ,dm)2S(λ)Ss(λ)dλ]]>對(duì)任一初級(jí)Pn，可做進(jìn)一步的總結(jié)，引出下列等式，其中Sn界定初級(jí)的光譜響應(yīng)。Pn(ρud，ρld，dud，dld，dl2，dl3，Φ，dm)＝∫0∞R2total(λ,ρud,ρld,dud,dld,dl2,dl3,Φ)θ(λ,dm)2S(λ)Sn(λ)dλ]]>這個(gè)等式可被用來(lái)產(chǎn)生所期望的展示黑色素侵襲真皮的人類(lèi)皮膚的顯色。
這個(gè)分析的結(jié)果是從上面參數(shù)的不同結(jié)合可以得出相同的顯色。這樣使真皮黑色素侵入的測(cè)量復(fù)雜化，(但不能識(shí)別真皮黑色素的存在)。實(shí)際上，要獲得這種結(jié)果，需要知道覆蓋的表皮中的黑色素的量。然而，在已經(jīng)發(fā)生黑色素侵入真皮的點(diǎn)，單純從比較異常位點(diǎn)的顏色坐標(biāo)與正常皮膚顏色坐標(biāo)，這個(gè)參數(shù)很難確定。因?yàn)?，在本發(fā)明中，真皮黑色素存在的區(qū)域通過(guò)參考正常皮膚的參照色坐標(biāo)范圍來(lái)識(shí)別，然后，這些區(qū)域的顏色坐標(biāo)與正常皮膚的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)處的顏色坐標(biāo)進(jìn)行比較。如果所說(shuō)的正常皮膚位點(diǎn)臨近真皮存在黑色素的位點(diǎn)，用正常皮膚位點(diǎn)的表皮黑色素水平計(jì)算來(lái)估計(jì)真皮黑色素存在的區(qū)域的表皮黑色素水平已足夠。另外，由于這樣的真皮黑色素的存在，從正常皮膚的參考色坐標(biāo)范圍，通過(guò)估價(jià)在光譜藍(lán)端的顏色偏差，在已經(jīng)識(shí)別出存在真皮黑色素的皮膚區(qū)域內(nèi)執(zhí)行表皮黑色素水平的測(cè)量是可能的。在光譜藍(lán)端，這種偏差的增加隨著黑色素的穿透深度的增加很快慢下來(lái)直至達(dá)到“飽和”點(diǎn)。通過(guò)假定黑色素穿透真皮的深度已經(jīng)大到飽和的程度，可以得到與正常皮膚的參考色坐標(biāo)范圍的偏差的估計(jì)。這個(gè)估計(jì)允許假定真皮中沒(méi)有黑色素，因此通過(guò)參考正常皮膚的顏色坐標(biāo)范圍，來(lái)計(jì)算皮膚的顯色和表皮黑色素水平。在本發(fā)明范圍內(nèi)直接測(cè)量表皮黑色素水平，例如用偏振光，并將這種測(cè)量加入上述測(cè)量步驟(ii)。
用上述任意方法，在異常皮膚位點(diǎn)的正常表皮黑色素水平的影響應(yīng)該考慮，因而能更準(zhǔn)確地確定黑色素的侵襲。
通過(guò)比較在某一彩色空間表示的皮膚圖象的值與相同彩色空間內(nèi)的包括所有可能的血液，真皮黑色素侵襲量和黑色素濃度的理論計(jì)算值，這三個(gè)參數(shù)的值可以在圖象的每一點(diǎn)得到。因?yàn)檎嫫と轭^層厚度和表皮黑色素濃度已經(jīng)知道，有可能計(jì)算出人類(lèi)皮膚頂層的詳細(xì)三維重建。這對(duì)于醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)有巨大的使用價(jià)值，能夠使常規(guī)的對(duì)活體皮膚內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢查如X-線，NMR和超聲用于檢查身體其它部位。用不同波長(zhǎng)的激光或用光譜分析獲得紅外線和/或可見(jiàn)圖象也是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在計(jì)算機(jī)上用上面的算法程序執(zhí)行實(shí)際計(jì)算是可能的。然而，在執(zhí)行這些計(jì)算之前，將被檢查的皮膚區(qū)域圖象必須用與正常皮膚參考色坐標(biāo)范圍相同的彩色空間表示。這可以在用許多方式實(shí)現(xiàn)。一種方法是，與用于產(chǎn)生健康皮膚參考色坐標(biāo)范圍相同的校準(zhǔn)方式，以相同的照明條件和CCD照相機(jī)從一個(gè)圖象獲得皮膚顏色坐標(biāo)。另外，如果沒(méi)有正確使用相同的照明條件，標(biāo)準(zhǔn)白色或其它合適的修正因子可被用來(lái)在軟件內(nèi)進(jìn)行圖象的修正。再有，彩色圖象可用彩色照相膠片獲得，然后被數(shù)字化。這個(gè)可用相同的照明條件和校準(zhǔn)的設(shè)置或者再使用包括標(biāo)準(zhǔn)白色或其它合適的修正因子來(lái)執(zhí)行。用單數(shù)字相機(jī)獲得紅外線和可見(jiàn)圖象或通過(guò)使用光譜法計(jì)算必要的初級(jí)值也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本發(fā)明將參考草圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖1是一個(gè)顯示如上所述的初級(jí)1和2真皮乳頭層厚度的亮度變化的圖表。
圖2是通過(guò)一個(gè)皮膚截面圖示黑色素侵襲真皮乳頭層的截面圖。
圖3是通過(guò)一個(gè)皮膚截面顯示正常，健康區(qū)域和在黑色素已經(jīng)侵襲真皮乳頭層和網(wǎng)織層的異常區(qū)域的截面圖。
圖4是顯示包含在本發(fā)明方法的實(shí)施例內(nèi)的各步驟的方塊5是顯示在三維彩色空間內(nèi)預(yù)期的正常皮膚表面顯色的圖。
圖6是顯示圖7所示的皮膚癌在與圖5描述的相同的三維彩色空間內(nèi)的顯色，其中顯示了正常和異常區(qū)域的顯色；及圖7是一個(gè)皮膚癌的照片。
現(xiàn)在參考圖3的附圖，圖解的皮膚截面顯示其中的正常健康皮膚的黑色素(在圖3中有黑圈表示)，存在于表皮10的較低部位，臨近但高于表皮和真皮乳頭層14之間的真皮-表皮連接部12。上面提到的Breslow厚度是從表皮層10內(nèi)的顆粒層16測(cè)量黑色素侵襲的毫米數(shù)，這里的皮膚是鱗狀，形成粗糙的角質(zhì)層18。在皮膚的異常區(qū)域，顯示黑色素不但已經(jīng)侵襲到真皮乳頭層14，而且進(jìn)入下面的皮下脂肪層22之上的網(wǎng)織層20。值得注意的是，在其它情況下，黑色素可以進(jìn)入皮膚的任何層甚至侵襲到皮下脂肪層22。
現(xiàn)在來(lái)看圖4，這里的塊圖顯示根據(jù)本發(fā)明的典型的測(cè)量方法所包括的步驟。在圖4中，塊圖38例示了上述步驟(i)通過(guò)將在兩個(gè)波長(zhǎng)的紅外線光照射到欲檢測(cè)區(qū)域的皮膚，測(cè)量那一區(qū)域多個(gè)位點(diǎn)的反射光，從而確定真皮乳頭層的厚度；塊圖40例示了上述步驟(ii)在同一皮膚區(qū)域的可見(jiàn)光波長(zhǎng)內(nèi)獲得圖象。這可以使用CCD照相機(jī)，數(shù)字膠片或其它任意便利的裝置。塊圖42例示了上述步驟(iii)在預(yù)定真皮乳頭層的厚度的情況下變換圖象成為修正的皮膚模型彩色空間。塊圖44例示了上述步驟(iv和v)通過(guò)將修正的皮膚顏色坐標(biāo)與參考色坐標(biāo)范圍比較，識(shí)別包含真皮黑色素的區(qū)域。塊圖46例示了上述步驟(vi)用修正的彩色空間計(jì)算臨近包含真皮黑色素的區(qū)域的正常區(qū)域內(nèi)的表皮黑色素的量，用它給出包含真皮黑色素的區(qū)域內(nèi)存在的黑色素的量的指示。塊圖48例示了上述方法步驟(vii)的第一部分，從46測(cè)量的異常區(qū)域的顯色和計(jì)算的表皮黑色素的量來(lái)計(jì)算真皮的侵襲。塊圖50例示了上述方法步驟(vii)的第二部分，轉(zhuǎn)換計(jì)算的黑色素侵襲真皮的數(shù)成為Breslow厚度或Clark’s侵襲級(jí)別。這可以用最大侵襲數(shù)代表或作為一個(gè)圖象顯示侵入皮膚的情況。
現(xiàn)在來(lái)看圖5，陰影面代表根據(jù)預(yù)定真皮乳頭層厚度修正的可以存在于正常健康皮膚的顯色范圍。不在這個(gè)面積內(nèi)的皮膚顯色代表真皮黑色素。
現(xiàn)在來(lái)看圖6和7，可以看見(jiàn)顯示在圖7的皮膚區(qū)域和圖6的箭頭H所指區(qū)域?qū)?yīng)于圖5所示的陰影表面部分，表示正常健康皮膚，位于這個(gè)表面之外由的圖6的箭頭U所指的臨近區(qū)域代表包含真皮黑色素的部位。比較這兩個(gè)相鄰區(qū)域H和U的顯色，可以計(jì)算出圖7的異常部位皮膚的黑色素侵入深度。
權(quán)利要求
1.一種非侵入性分析皮膚結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟(i).測(cè)量來(lái)自準(zhǔn)備檢查的皮膚區(qū)域上的多位點(diǎn)測(cè)量紅外線輻射量，從而給出在所說(shuō)的區(qū)域上真皮乳頭層厚度的變化指示；(ii).在所說(shuō)的皮膚區(qū)域測(cè)量多個(gè)位點(diǎn)的顏色坐標(biāo)值；(iii).用(i)和(ii)測(cè)量步驟得到的數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)應(yīng)于預(yù)定真皮乳頭層厚度的所說(shuō)的區(qū)域的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值；及(iv).將在步驟(iii)獲得的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值與同樣預(yù)定真皮乳頭層厚度的健康皮膚的參考顏色坐標(biāo)值比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟；(v).識(shí)別在所說(shuō)的皮膚區(qū)域內(nèi)的異常位點(diǎn)，其修正的皮膚顏色坐標(biāo)值位于參考顏色坐標(biāo)值范圍外；(vi).用具有位于所說(shuō)的正常皮膚參考顏色坐標(biāo)值范圍內(nèi)的顏色坐標(biāo)的至少一個(gè)皮膚位點(diǎn)的修正的皮膚顏色坐標(biāo)校準(zhǔn)所說(shuō)的異常位點(diǎn)的修正的皮膚顏色坐標(biāo)。及(vii).用此皮膚顏色坐標(biāo)估計(jì)所說(shuō)的異常皮膚位點(diǎn)的異常程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中進(jìn)行了表皮黑色素等級(jí)的獨(dú)立的測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所說(shuō)的表皮黑色素等級(jí)的獨(dú)立的測(cè)量是用偏振光。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)的步驟(vi)的校準(zhǔn)包括通過(guò)參考在至少一個(gè)臨近所說(shuō)的異常區(qū)域的正常皮膚位點(diǎn)內(nèi)計(jì)算的表皮黑色素等級(jí)，評(píng)估在所說(shuō)的異常位點(diǎn)的表皮黑色素等級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)的步驟(vi)的校準(zhǔn)包括通過(guò)從正常皮膚的參考顏色坐標(biāo)范圍評(píng)估在所說(shuō)的異常位點(diǎn)的光譜藍(lán)端的偏差，來(lái)測(cè)量在所說(shuō)的異常位點(diǎn)的表皮黑色素等級(jí)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中在步驟(i)，對(duì)于每一個(gè)所說(shuō)的位點(diǎn)獲得一個(gè)在大于1100nm波長(zhǎng)的單一的紅外線圖象。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任一方法，其中在步驟(i)，對(duì)于每一個(gè)所說(shuō)的位點(diǎn)獲得兩個(gè)紅外線圖象，每一個(gè)的波長(zhǎng)不同，從而可以在步驟(iii)的計(jì)算中計(jì)算表皮黑色素和真皮血液的存在所帶來(lái)的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所說(shuō)的波長(zhǎng)分別在800-1000nm和600-800nm波段內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9的任一方法，其中所說(shuō)的紅外線圖象是用紅外線攝像膠片，或激光，或光譜分析獲得的。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中在步驟(iv)提到的，在預(yù)定真皮乳頭層厚度的正常皮膚的參考色坐標(biāo)范圍，以一個(gè)位于三維彩色空間的曲面得到，具有與表皮內(nèi)的黑色素量相關(guān)的第一邊界軸和與真皮內(nèi)的血液量相關(guān)的第二邊界軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說(shuō)的三維彩色空間選自LMS，RGB和UV G IR彩色空間。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中步驟(ii)的皮膚顏色坐標(biāo)，是從使用與產(chǎn)生健康皮膚參考顏色坐標(biāo)范圍同樣的光照條件和同樣的校準(zhǔn)設(shè)置的圖象獲得的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一的方法，其中在步驟(ii)的皮膚顏色坐標(biāo)，是從使用不同于產(chǎn)生健康皮膚參考顏色坐標(biāo)范圍的光條件的圖象獲得的，并且標(biāo)準(zhǔn)白色或其它修正因子被用來(lái)用參考顏色坐標(biāo)范圍校準(zhǔn)圖象。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非侵入性檢測(cè)皮膚結(jié)構(gòu)的方法,測(cè)量來(lái)自準(zhǔn)備檢查的皮膚區(qū)域多位點(diǎn)的紅外線輻射量,從而給出在所說(shuō)區(qū)域的真皮乳頭層厚度的變化指示;同時(shí)還在所說(shuō)的同一皮膚區(qū)域測(cè)量多個(gè)位點(diǎn)的顏色坐標(biāo)值。得到的數(shù)據(jù)被用來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)于預(yù)定真皮乳頭層厚度的所說(shuō)區(qū)域的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值。獲得的修正的皮膚顏色坐標(biāo)值與同樣預(yù)定真皮乳頭層厚度的健康皮膚的參考色坐標(biāo)值比較。在異常區(qū)域,修正的皮膚顏色坐標(biāo)值位于參考色坐標(biāo)值范圍外,黑色素侵入真皮的深度可被測(cè)量。
文檔編號(hào)A61B5/103GK1240339SQ97180758
公開(kāi)日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1997年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月19日
發(fā)明者西蒙·道伊里·科頓 申請(qǐng)人:奧普蒂斯坎有限公司