組合無創(chuàng)皮膚測試儀結合IPP圖像分析系統(tǒng)評價美白化妝品的功效

劉艷紅 唐嘉雯 李雪竹

[摘要]目的：通過組合無創(chuàng)探頭檢測儀器及圖像分析系統(tǒng)全方位評估一款美白精華液的功效性。方法：選取年齡在18～50歲的健康成年志愿者30例，采用半臉測試法，受試者連續(xù)使用含美白活性成分的精華液12周，分別在使用前、使用后1周、4周、8周和12周，利用CK-Skincolor儀器測定顏面部皮膚的L*，Maxmeter MX18反射光譜儀測量相同位置皮膚的黑色素指數，GLossymeter測定皮膚的光澤度，Conermeter測定皮膚的水分含量。通過VISIA-CR采集受試者不同時期不同光源下的面部圖形，利用IPP軟件分析受試者面部不同測試時間點同一個感興趣的測量區(qū)域（AOI）皮膚光澤度、白度值L*和可見色斑面積。結果：使用該美白活性成分的精華液12周能夠提高受試者面部的水分含量（MMP）33.29%，降低黑色素含量10.96%，提升面部皮膚亮度L*值1.05%，提升皮膚亮度13.53%，減少色斑面積受試者有效比為63.00%。結論：該美白精華液有美白淡斑的效果，同時組合使用無創(chuàng)性皮膚檢測儀可以客觀反映皮膚顏色、色素含量、光澤度、水分含量的變化，利用IPP軟件分析圖像，可行可視化效果評估，該方法適用于美白類產品的臨床功效評估。

[關鍵詞]化妝品；美白；VISIA-CR；圖像分析系統(tǒng)；IPP

[中圖分類號]TQ658.5 [文獻標志碼]A [文章編號]1008-6455（2018）07-0100-05

Abstract： Objective Combine noninvasive testing instruments with image analysis system for comprehensive evaluation the effectiveness of whitening essence. Methods select 30 healthy adult volunteers aged 18 to 50， to use whitening essence containing the light whitening active ingredients for 12 weeks by half face test， respectively before using the essence and 1，4，8，12 weeks after using， to collect the skin datas such as L*，MI， skin gloss， moisture content by the CK-Skincolor，Maxmeter MX18，Glossymeter，Conermeter，then compare the data in different time-points.Through collecting subjects facial shapes under different light source by VISIA-CR in different periods， The skin whiteness value L* and visible spot area were analyzed by IPP software. Results The water content of the skin increased by 33.29% ，skin gloss increased by 13.53%，the value of L increased by 1.05%，Melanin index （MI） decreased by 10.96%. Conclusion The essence has good whitening efficacy. Using non-invasive skin detector can objectively reflect the skin color， Pigment content， the change of water content， Using IPP software to analyze images， visual effects can be evaluated. This method is applicable to the clinical efficacy evaluation of whitening products.

Key words： cosmetics； whitening； VISIA-CR； image analysis system； IPP

白玉無瑕，肌膚如雪，一直是東方女性的追求，中國的傳統(tǒng)觀念素有“一白遮百丑”的說法，所以在中國美白護膚品的市場份額非常巨大[1-3]。根據英敏特數據庫研究表明，2010年至2017年，美白護膚品的市場逐年遞增，宣稱具有美白功效的特殊化妝品更是五花八門，如何科學地驗證美白類護膚品的真實功效性，維護消費者的權益，尚且沒有國家標準的測試方法。目前，我國化妝品評價標準只有保濕化妝品和防曬化妝品的化妝品行業(yè)標準，要想準確評估產品的功效，不欺騙消費者，采用人體功效驗證是最直接的方法[4-5]。

目前行業(yè)內，常用的無創(chuàng)皮膚檢測儀器有CK公司的MPA-9等一系列的測試探頭，包括測定皮膚水分、皮膚黑色素、皮膚顏色等測試探頭，該系列探頭很敏感，可以精確地測定靶部位皮膚指標的變化[6-10]。而圖像分析技術因其形象直觀、可視化等優(yōu)勢也越來越受到青睞。本文利用實驗室自制加入的高效美白活性成分的精華液，利用無創(chuàng)傷測試儀器以及IPP圖像分析系統(tǒng)全面評價該款產品的美白功效，同時將客觀數據與圖像分析相結合，更為全方位地評估產品的功效，為該類產品的功效驗證提供一定參考價值。

1 資料和方法

1.1 志愿者篩選：①納入標準：30例年齡18～50歲的健康受試者。皮膚光生物類型為Ⅱ型或Ⅲ型，以室內活動為主，能嚴格遵守實驗要求，并簽署志愿者知情同意書者。②排除標準：妊娠或者哺乳期女性；對化妝品有過敏或者高度敏感風險者；受試部位有急性炎癥、免疫缺陷或其他皮膚病者；近2個月內參加藥物臨床試驗者或其他化妝品功效評價者；6個月接受過任何形式的皮膚治療，試驗期間可能長期暴露于紫外線下（如旅游、度假）導致日曬增加；試驗期間受試部位應用抗炎藥物，試驗期間全身應用糖皮質激素及免疫抑制劑類藥物；不能嚴格遵守實驗要求，配合實驗者。③剔除標準：實驗過程中主動申請退出、依從性差、有妊娠、不良反應、失訪其他特殊情況要求退出試驗者。

1.2 儀器設備：德國Courage + Kahazaka（CK）公司皮膚水分含量測試儀Cornemeter CM825；皮膚黑色素血紅素測試儀 Mexameter MX18；皮膚光澤度測試儀Glossymeter GL200；皮膚顏色測試儀Colorimeter CL400；美國Canfield sci VISIA-CR；美國Media Cybernetics Image-Pro Plus7.0。

1.3 待測精華液配方：研究與創(chuàng)新中心提供的美白精華液，主要美白活性成分為VC、煙酰胺、熊果苷。每天早晚各使用1次，連續(xù)使用12周。

1.4 實驗設計：①根據隨機雙盲原則，隨機選擇志愿者左右臉頰，一側使用測試樣品為活性物組，另一側使用不含活性成分的安慰劑為安慰劑組；②按照測試分區(qū)，受試者每天早晚各使用一次測試樣品，涂抹量按個人習慣使用（測試期間受試者面部不得使用與測試樣品類似的化妝品）；③測試前洗脫期一周，測試前一周內，受試部位不得使用功能相似的化妝品；④美白功效檢測：在使用樣品前和使用樣品1周、4周、8周、12周分別使用無創(chuàng)儀器對受試區(qū)域進行測量。測試當天，志愿者不使用樣品，并需在室內[溫度（22±1）℃，濕度（55±5）%]休息30min后進行測試，同一部位3次，取其平均值；⑤采用VISIA-CR拍照，利用IPP軟件進行皮膚顏色的分析及可見斑點分析。

1.5 統(tǒng)計學處理：以志愿者自身為對照，比較使用產品前后不同時間的差異，同時比較相同時間點活性物組與安慰劑組的差異。應用SPSS 23.0軟件對數據進行正態(tài)分布分析，若數據呈正態(tài)分布，應用t檢驗的分析方法，若數據呈非正態(tài)分布，應用秩和檢驗進行統(tǒng)計學分析。

2 結果

2.1 面部皮膚水分值（MMV）：使用產品不同時間顏面部皮膚水分含量結果，測試周期12周內，受試者使用精華液后，左右受試區(qū)域皮膚水分含量MMV值均高于使用前。應用SPSS 23.0軟件對數據進行正態(tài)分布分析，統(tǒng)計結果均符合正態(tài)分布?；钚晕锝M測試區(qū)域MMV值，在第1周、第4周、第8周和第12周時與使用前相比，t檢驗結果均存在顯著性差異（P<0.05）；安慰劑組在第1周、第4周、第8周和第12周時，相對使用前配對t檢驗結果均存在顯著性差異（P<0.05），見表1。

測試區(qū)域皮膚的水分含量MMV值變化趨勢：在測試12周內，受試者使用活性物和安慰劑后，水分含量均高于使用前。說明在測試區(qū)域，活性物組和安慰劑組均具有明顯的補水效果，見圖1。

2.2 皮膚光澤度：測試周期12周內，受試者使用精華液后，左右受試區(qū)域皮膚光澤度值均高于使用前?；钚晕锝M測試區(qū)域光澤度，在第1周、第4周、第8周和第12周時，相對使用前配對t檢驗，結果均存在顯著性差異（P<0.05）；安慰劑組在第1周、第12周時，相對使用前配對t檢驗，結果均存在顯著性差異（P<0.05），見表2。

測試區(qū)域皮膚光澤度變化趨勢：在測試12周內，使用活性物和精華液安慰劑后，受試者皮膚光澤度均高于使用前。相對使用前，活性物組測試在第1周、第4周、第8周和第12周時均具有顯著性差異（P<0.05），說明在測試區(qū)域，活性物組有明顯提高皮膚光澤度的效果，見圖2。

2.3 皮膚白度（光亮度）L*值：皮膚顏色測定是分析美白效果比較客觀的方法。Lab色度系統(tǒng)中，L*反映顏色的亮度，即從白到黑的顏色變化，L*值越大，顏色越偏向白色，反之偏向黑色。使用產品不同時間顏面部斑點處皮膚白度結果見表3。測試周期12周內，受試者使用活性物組精華液后，受試區(qū)域皮膚白度值有緩慢升高趨勢，應用SPSS 23.0軟件對數據進行正態(tài)分布分析，統(tǒng)計結果均符合正態(tài)分布?；钚晕锝M測試區(qū)域白度，在第12周時，相對使用前配對t檢驗結果，存在顯著性差異（P<0.05）；安慰劑組在12周內各測試點，相對使用前配對t檢驗結果，均無顯著性差異（P>0.05）。

測試區(qū)域皮膚白度變化趨勢：在測試周期12周內，使用活性物組精華液后，皮膚白度L*呈上升趨勢，高于使用前，且在第12周相對使用前具有顯著性差異（P<0.05），說明在受試區(qū)域，活性物組精華液具有提高皮膚白度的效果。安慰劑組對受試區(qū)域白度的提升效果無顯著性差異。見圖3。

2.4 黑色素含量MI值：MI值表征皮膚中黑色素含量，測量數值越高，說明黑色素的含量越高。測試周期12周內，受試者使用活性物組精華液后，受試區(qū)域皮膚黑色素含量MI值有緩慢下降趨勢，應用SPSS23.0軟件對數據進行正態(tài)分布分析，統(tǒng)計結果均符合正態(tài)分布。活性物組和安慰劑組測試區(qū)域明亮度，在第12周時，相對使用前配對t檢驗結果存在顯著性差異（P<0.05）。使用產品不同時間顏面部斑點處皮膚黑色素含量MI值結果見表4。

測試區(qū)域皮膚黑色素含量變化趨勢：在測試周期12周以內，受試者使用活性物組和安慰劑組精華液后，皮膚黑色素含量MI值均低于使用前，在第12周時，相對使用前均存在顯著性差異（P<0.05），即說明在測試區(qū)域，活性物組和安慰劑組具有明顯降低皮膚黑色素含量的效果，見圖4。

2.5 圖像采集及分析：用Visia-CR采集受試者的全臉照片，然后利用Image-Pro Plus 7.0進行分析。Visia-CR具有標準化的4種光源，所具有的內置重影技術可以確保同一受試者不同測試點照片的一致性；同時內置的標準色卡，可以對微弱色差的照片進行顏色校準。采集后的照片在分析之前均使用IPP的顏色校準功能進行校準，確保實驗分析的精準[11-12]。圖像分析軟件Image-Pro Plus具有多種功能?？筛鶕煌臏y試目的選擇感興趣的測量區(qū)域（Area of Interest，AOI）。選擇AOI后對其進行保存，加載在不同時間點拍攝的同一物體照片的同一位置上，然后利用IPP綜合分析即可以對AOI選區(qū)內的圖像特點進行分析，進而得出該測試部位的皮膚特征參數[13]。

2.6 光澤度分析：利用光澤度批量計算分析受試者使用產品前后的光澤度。不同回訪時間皮膚光澤度數值的變化（見表5）。使用產品前后受試者的光澤度數值基本保持不變，使用后各測試時間點數據組與使用前相比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；同一時間點安慰劑組與活性物組光澤度變化數值相比，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

2.7 L*值分析：利用L*a*b*計算宏插件分別計算使用產品前后兩側的L*值。給出了參數L*值每個回訪日安慰劑一側皮膚與0d時相比的差值，活性物一側皮膚與0d時相比的差值。增長率=

?；钚晕锝M使用第1周時，L*值在53%的人群上增加1.8%；第4周時，L*值在63%的人群上增加1.9%；第8周時L*在43%的人群上增加1.9%；第12周時L*在53%的人群上增加1.8%。與安慰劑組相比，使用美白精華活性物組4周后 L*值增加1.9%，有顯著性的美白效果（P<0.05）。見表6。與安慰劑組相比，使用美白精華活性物組4周后 L*值增加67%，有顯著的美白效果（P<0.05）。見表6。

2.8 斑點面積分析：利用計算宏插件分別計算使用產品前后兩側AOI區(qū)域內的色斑面積。給出了參數色斑面積值每個回訪日安慰劑一側皮膚及活性物一側皮膚與0d時相比的差值。色斑面積減少率= 。活性物組使用第1周時，67%人群使用有效，色斑面積值減少了7.7%；第4周時，57%人群使用有效，色斑面積減少了14.7%；第8周時，57%人群使用有效，色斑面積減少了18.6%；第12周時，63%人群使用有效，色斑面積減少了8.6%。與安慰劑組相比，使用美白精華活性物組4周后色斑面積減少了14.7%，有顯著性的美白效果（P<0.05）。見表7。

3 討論

從皮膚角質層水分含量試驗數據可以看出，使用活性物組和安慰劑組皮膚的水合含量均有顯著提高，與各自使用前的數值相比均存在顯著性差異（P<0.05）。行業(yè)內也普遍認為皮膚保濕是一切功效實現(xiàn)的基礎，離開保濕談美白、舒緩以及改善皮膚衰老引起癥狀的效果，是不科學的。所以對于評估產品的美白功效來說，必須保證皮膚水分含量的充足。兩組產品對人皮膚角質層水分含量的改變趨勢一致，避免了由于水分含量相差較大導致皮膚出現(xiàn)問題，從而影響美白活性發(fā)揮功效。

皮膚健康而有光澤是消費者在使用美白產品訴求的一個點，通過CK光澤度測試儀所采集的數據可以看出含有活性物組皮膚斑點處光澤度的提升效果優(yōu)于安慰劑組；而通過結合VISIA-CR拍照與IPP圖像分析系統(tǒng)所得的光澤度數據可以看出，活性物組和安慰組對受試者臉頰測試區(qū)域的整體皮膚光澤度均無顯著性提高。通過這兩組數據對比可以間接說明該活性物能夠淡化斑點。

利用CK皮膚顏色測試儀所采集的從實驗數據可以看出使用活性物組皮膚的L值有上升趨勢，在使用12周后，與使用前相比存在顯著性差異（P<0.05），表明產品具有良好的美白淡斑效果。而利用VISIA-CR與IPP圖像分析系統(tǒng)可以看出，使用4周后受試者整體皮膚臉頰部位皮膚的L值也比安慰劑組的改善效果顯著（P<0.05）。通過這兩組數據可以看出含活性物的美白精華不僅能夠很好地淡化斑點，還能對受試者的整體膚色有一個很好的提亮作用。

利用CK紅黑色素測試儀測定斑點靶部位黑色素指數MI的變化，從實驗結果可以看出使用活性物組和安慰劑組后，斑點處的MI值均有下降趨勢，使用12周后，數值與使用前相比存在顯著性差異（P<0.05）。而通過IPP圖像分析系統(tǒng)得到的數據可以看出，含活性物組的精華液能夠減少受試者皮膚表面斑點的面積，這對改善受試者整體膚色的均勻性有一定的效果，說明產品具有美白均勻膚色的效果。

目前，大量研究顯示美白機理主要是通過減少面部黑色素的生產來實現(xiàn)的，減少面部黑色素沉著的途徑主要可以分為三個時間段，分別為：①黑色素合成前的酶和相關調控基因的抑制[14]；②黑色素合成后的轉運途徑的阻斷[15]；③黑色素合成后的代謝，包括還原劑還原已經合成的黑色素以及通過加速黑色素代謝[16]。本課題主要選擇3個主要的美白成分，從黑色素合成前、合成后轉運及代謝3個途徑來達到美白效果。其一主要美白成分為熊果苷，它能夠通過抑制體內酪氨酸酶的活性，阻止黑色素的生成，從而減少皮膚色素沉積；其二為煙酰胺，它加速新陳代謝，促進含黑色素的角質細胞脫落，作用于已經產生的黑色素，減少其向表層細胞轉移；其三是維生素C，可以使黑色素發(fā)生還原反應，從黑色還原成無色。本課題選用的美白淡斑精華液通過多途徑的控制黑色素從而達到一定的美白淡斑效果。

綜上，在研究美白宣稱功效產品的人體臨床效果時，可以優(yōu)化選擇特定的考察指標，建立全面的評估方法至關重要，一個指標的測試并不能全面反映產品的真實效果。本研究除了選用人體臨床美白功效測試常選用的最直接的顏色指標外，補充其它無創(chuàng)性檢測指標水分含量、光澤度及黑色素含量等指標，可全面反映產品的性能，同時結合VISIA-CR拍照與IPP圖像分析系統(tǒng)分析AOI區(qū)域內皮膚顏色L*值和色斑面積的變化，客觀全面地評估美白精華的功效。

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[收稿日期]2018-01-22 [修回日期]2018-04-30

編輯/李陽利