Патент на изобретение №2251963

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЖИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в дерматологии для определения степени выраженности эритемы и меланиновой пигментации кожи человека. Осуществляют измерение коэффициентов диффузного отражения кожи на трех длинах волн, одну из которых, ₁, выбирают в желто-зеленой области спектра, а две другие, ₂ и ₃, – в красной области спектра, расчет значений эффективной оптической плотности кожи OD₁, OD₂ и OD₃ для каждой длины волны и определение характеристик кожи из соотношений. Индекс эритемы определяют по формуле где ₁₂=₂–₁, ₂₃=₃–₂. Для определения степени меланиновой пигментации кожи дополнительно измеряют коэффициенты диффузного отражения кожи, лишенной меланина, на двух длинах волн, выбранных в красной области спектра, с последующим расчетом значений эффективной оптической плотности , и определением степени меланиновой пигментации путем вычитания из соотношения соотношения . Способ позволяет повысить точность определения индекса меланиновой пигментации кожи человека, сохраняя при этом возможность одновременного определения индексов эритемы и меланиновой пигментации. 2 ил.

(56) (продолжение):

CLASS=”b560m”Новый прибор для оценки степени эритемы и пигментации кожи человека. Новые технологии в медицине. Сборник научных трудов. Саратов, 1999, с.185-186. СИНИЧКИН Ю.П., УТЦ С.Р. In vivo отражательная и флуоресцентная спектроскопия кожи человека. Саратов, 2001. УТЦ С.Р. и др. Оценка степени эритемы и пигментации кожи методом лазерной флюоресцентной спектроскопии. Вестник дерматологии и венерологии, 1996, №3, с.5-9.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в экспериментальной и клинической медицине, в том числе в дерматологии, для определения степени выраженности эритемы и меланиновой пигментации кожи человека.

Одними из важнейших физико-биологических характеристик кожи являются содержание в ней крови и содержание пигмента меланина, определяемые соответственно по степени выраженности эритемы (индексу эритемы) и меланиновой пигментации (индексу меланиновой пигментации) кожи.

₃₆₅ и R₃₉₅ диффузного отражения кожи на двух длинах волн (₁=365 нм, ₂=395 нм) в ультрафиолетовой области спектра, в определении значений эффективной оптической плотности кожи OD₃₆₅ и ОD₃₉₅ на выбранных длинах волн согласно соотношениям OD₃₆₅=lg(1/R₃₆₅), OD₃₉₅=lg(1/R₃₉₅) и в расчете индекса меланиновой пигментации по формуле

Недостатком данного способа является не совсем корректное представление спектральной зависимости оптической плотности эпидермального меланина в ультрафиолетовой области спектра в виде линейной зависимости. В данном способе не учитывается вклад в эффективную оптическую плотность кожи в данном спектральном диапазоне других хромофоров кожи, в частности гемоглобина. Кроме того, данный способ предполагает необходимость проведения измерений коэффициентов отражения. Все это приводит к уменьшению точности определения индекса меланиновой пигментации. Данный способ также не позволяет определить степень выраженности эритемы кожи.

₆₂₀ и R₇₀₀ диффузного отражения кожи на двух длинах волн (₁=620 нм, ₂=700 нм) в красной области спектра, на определении значений эффективной оптической плотности кожи OD₆₂₀ и OD₇₀₀ нa выбранных длинах волн согласно соотношениям OD₆₂₀=lg(1/R₆₂₀), OD₇₀₀=lg(1/R₇₀₀) и на расчете индекса меланиновой пигментации по формуле:

Недостатком метода является невысокая точность определения индекса меланиновой пигментации, так как способ не учитывает вклад рассеивающих свойств кожи в эффективную оптическую плотность кожи в данном спектральном диапазоне. Кроме того, данный способ не позволяет определить степень выраженности эритемы кожи.

где нижние индексы обозначают длину волны в нанометрах (нм), на которой определяется эффективная оптическая плотность кожи.

Из всех известных аналогов данный способ позволяет наиболее точно оценить содержание крови в кожной ткани (через индекс эритемы), однако недостатком способа является необходимость использования для его реализации спектрального оборудования, работающего в специально приспособленных лабораторных помещениях, что создает определенные ограничения для широкого диагностического применения данного способа.

^green и R^red на двух длинах волн, одна из которых находится в желто-зеленой (545-575 нм) области спектра, в которой кровь сильно поглощает, а другая – в красной (620-710 нм) области, где кровь мало поглощает. Степень выраженности эритемы определяется как величина, пропорциональная отношению коэффициентов отражения кожи, измеренных в данных спектральных интервалах:

Достоинством способа является простая схема его реализации в виде компактного прибора широкого диагностического применения. Однако выбор в качестве индекса эритемы соотношения коэффициентов диффузного отражения не совсем удачен, так как связь коэффициента отражения с поглощением нелинейна и изменение индекса эритемы, определенного согласно выражению (4), не пропорционально изменению содержания крови в коже. В результате недостатком способа является невысокая точность определения индекса эритемы и невозможность определения меланиновой пигментации кожи.

Данный способ увеличивает точность определения индекса эритемы, тем не менее она остается недостаточно высокой из-за отсутствия учета вклада поглощения меланина в эффективную оптическую плотность кожи в диапазоне длин волн 545-575 нм. Кроме того, способ не дает возможности определения индекса меланиновой пигментации кожи.

₁, OD₂, OD₃) кожи на трех длинах волн (₁, ₂, ₃), одна из которых (₁) лежит в желто-зеленой (545-575 нм) области спектра, а две другие (₂, ₃) лежат в красной (620-710 нм) области спектра, и последующем расчете индексов эритемы и меланина согласно соотношениям

где ₁₂=₂–₁, ₂₃=₃–₂.

Способ позволяет одновременно определить индексы эритемы и меланиновой пигментации кожи, при этом индекс эритемы определяется с учетом поглощения гемоглобина, что существенно увеличивает точность определения индекса эритемы.

Недостатком данного способа является тот факт, что согласно соотношению (7) индекс меланина определяется по наклону спектральной зависимости эффективной оптической плотности кожи в диапазоне 620-710 нм, в который помимо меланина дает определенный вклад сама кожная ткань и содержащаяся в ней кровь (гемоглобин). В результате способ дает завышенные значения (порядка 10%) при определении индекса меланиновой пигментации.

Задачей данного изобретения является увеличение точности определения индекса меланиновой пигментации кожи человека при сохранении возможности одновременного определения индексов эритемы и меланина.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения физико-биологических характеристик кожи, основанном на измерении степени меланиновой пигментации и индекса эритемы кожи, включающем измерение коэффициентов диффузного отражения кожи на трех длинах волн, одну из которых, ₁, выбирают в желто-зеленой области спектра, а две другие, ₂ и ₃, – в красной области спектра, расчет значений эффективной оптической плотности кожи OD₁, OD₂ и OD₃ для каждой длины волны и определение характеристик кожи из соотношений, при этом индекс эритемы определяют по формуле

где ₁₂=₂–₁, ₂₃=₃–₂, согласно предлагаемому решению для определения степени меланиновой пигментации кожи дополнительно измеряют коэффициенты диффузного отражения кожи, лишенной меланина, на двух длинах волн, выбранных в красной области спектра, с последующим расчетом значений эффективной оптической плотности , , и определением степени меланиновой пигментации из соотношения:

Не известен способ с заявляемыми совокупными признаками, который позволил бы одновременно определить степень выраженности эритемы и индекс меланиновой пигментации кожи с высокой степенью точности (с ошибкой менее 5%).

Изобретение поясняется графиками, приведенными на Фиг.1 и 2. На Фиг.1 приведены временные изменения степени меланиновой пигментации (индекса меланина) в процессе образования меланина в коже после облучения ее ультрафиолетовым излучением, измеренные заявляемым способом (кривая 1) и на спектральном комплексе (кривая 2, значения индекса уменьшены для наглядности в 2 раза по сравнению с кривой 1). Фиг.2 иллюстрирует зависимость величины минимальной фототоксической дозы (МФД) ультрафиолетового излучения перед фотохимиотерапией псориаза (ПУФА-терапия) от типа кожи по Фитцпатрику (а) и от индекса меланиновой пигментации, определенного предлагаемым способом (б).

Способ может быть реализован путем предварительного измерения коэффициентов диффузного отражения кожи, лишенной меланина (кожи vitiligo) на двух длинах волн в красной области спектра, определения эффективной оптической плотности кожи vitiligo на данных длинах волн и занесения полученных величин в память в качестве параметров, используемых при определении индекса меланина кожи любого типа в соответствии с предлагаемым алгоритмом (см. соотношение (9)). Так как наклон спектральной зависимости эффективной плотности кожи в диапазоне спектра 620-710 нм определяется тремя факторами, а именно спектральной зависимостью поглощающих свойств меланина, спектральной зависимостью поглощающих свойств гемоглобина и спектральной зависимостью рассеивающих свойств кожной ткани в данном диапазоне спектра, то операция вычитания из суммарного наклона спектральной зависимости эффективной оптической плотности кожи наклона аналогичной зависимости, полученной для кожи vitiligo, позволяет определить индекс меланиновой пигментации кожи, который оценивает чистое содержание меланина в коже и соответственно увеличивает точность его определения.

Способ может быть реализован с помощью устройства, защищенного ПМ РФ №4900, который содержит импульсный источник питания, блок коммутации питания светоизлучающих диодов, светоизлучающие диоды и приемник отраженного кожей излучения, конструктивно расположенные внутри оптической головки, блок обработки данных и индикатор определенных величин степени выраженности эритемы и меланиновой пигментации кожи.

Импульсное напряжение с источника питания поступает на коммутирующее устройство, которое обеспечивает последовательное импульсное (скважность импульсов равна 3) включение светоизлучающих диодов трех типов, работающих в трех различных спектральных диапазонах, излучение которых направляется с помощью оптической головки поочередно на два тест-объекта (тест-объекты представляют собой полностью диффузно отражающую и полностью поглощающую поверхности и необходимы для расчета значений коэффициентов отражения кожи и коррекции рассчитанных величин с учетом темнового тока и паразитных засветок фотоприемника) и исследуемую кожу. Фотодиод обеспечивает измерение интенсивности отраженного объектами излучения на всех длинах волн. Измеренные величины запоминаются и обрабатываются в блоке обработки данных и значения определенных величин степени выраженности эритемы и меланиновой пигментации кожи отображаются на индикаторе.

Использование предлагаемого способа для определения начальной дозы УФА излучения перед ПУФА-терапией показало, что предлагаемый нами способ является более надежным по сравнению с ориентацией на тип кожи. Корреляционная связь между МФД и индексом меланиновой пигментации (М) оказалась значительно сильней, чем между МФД и типом кожи (r=0,79 и r=0,52, соответственно, р<0,05) (см. Фиг.2).

Заявляемый способ расширяет возможности инструментальной неинвазивной диагностики кожи человека, а его реализация в компактном и транспортабельном приборе дает возможность широкого применения измерителя в диагностических целях.

Формула изобретения

Способ определения физико-биологических характеристик кожи, основанный на измерении степени меланиновой пигментации и индекса эритемы кожи, включающий измерение коэффициентов диффузного отражения кожи на трех длинах волн, одну из которых, ₁, выбирают в желто-зеленой области спектра, а две другие, ₂ и ₃, – в красной области спектра, расчет значений эффективной оптической плотности кожи OD₁, OD₂ и ОD₃ для каждой длины волны и определение характеристик кожи из соотношений, при этом индекс эритемы определяют по формуле

где ₁₂=₂–₁, ₂₃=₃–₂, отличающийся тем, что для определения степени меланиновой пигментации кожи дополнительно измеряют коэффициенты диффузного отражения кожи, лишенной меланина, на двух длинах волн, выбранных в красной области спектра, с последующим расчетом значений эффективной оптической плотности , , и определением степени меланиновой пигментации путем вычитания из соотношения соотношения .

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.08.2006

Извещение опубликовано: 20.06.2007 БИ: 17/2007

Изменения:

Публикацию о досрочном прекращении действия патента считать недействительной.

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2007

Извещение опубликовано: 10.12.2008 БИ: 34/2008