Аппаратная косметология диагностика кожи лица
В дерматологию и косметологию пришли более точные и более сложные методы диагностических исследований, которые основаны на принципах доказательной медицины 1.
Мы сделали обзор наиболее успешных и перспективных методов, которые уже сегодня можно внедрять в собственную практику.
Современные методы диагностики в медицине делятся на:
- формирующие изображение (визуальные методы, например цифровая фотография, ультразвуковое изображение или рентгеновское изображение)
- количественные (доставляют количественный сигнал, например, в форма электрического тока или разности потенциалов).
Фотодокументирование
Вопрос централизованной фотофиксации пациентов становится все актуальнее для клиник. Как правило, в системах для фотодокументирования используются профессиональные зеркальные фотоаппараты и специализированное программное обеспечение, которое позволяет удобно хранить высококачественные фотографии пациентов, быстро составлять коллажи до/после и соблюдать все требования законодательства.
В современных системах для фотодокументирования пациентов ссылка присутствует технология распознавания лиц (face recognition) для получения изображений с едиными настройками освещенности и автоматическим распределением изображений по папкам пациентов.
3D-сканирование
3D-сканеры сегодня начинают внедряться во многие области медицины. Они позволяют формировать точные 3D-модели строения человеческого тела.
В дерматологии и косметологии применяются для точного измерения и изучения человеческой кожи. Например, с помощью 3D-сканера можно количественно подсчитать уровень шероховатости кожи, выраженность морщин, степень целлюлита, а также использовать аппарат для изучения морфологических характеристик кожи при подозрении на рак 2. Датчики в подобных сканерах могут оснащаться узкополосным источником света синей области спектра, и изображение кожи на выходе получается контрастным и хорошо читаемым. Пластические хирурги могут визуально демонстрировать результаты будущей работы пациенту, выстраивая трехмерную модель.
Сегодня подобные аппараты могут выпускаться в портативном форм-факторе. В 2018 году одна из подобных камер получила в Монако приз за инновации как самая компактная в мире фотокамера для 3D-анализа и моделирования результатов процедур – 3D LifeViz (Франция). Камера помогает врачу продемонстрировать пациентам реальную и объективную картину, показать, какие результаты возможны, и получить независимую экспертизу «до и после». Моделирование лица, тела и груди в режиме реального времени наглядно демонстрирует, какие ожидания могут быть реализованы с учетом анатомических особенностей. Врач также с помощью многофакторного анализа имеет возможность оценить состояние кожи пациента в один клик и свести все аналитические данные в отчет: морщины, поры, жирность, гладкость, сосуды и пигментация.
Обязательный этап перед инъекционными процедурами – фотодокументирование клиентов. Именно система 3D LifeViz позволяет убедить клиентов провести процедуру и мгновенно оценить полученный результат
Оборудование сделано максимально удобным в использовании: изображения копируются через USB порт за пару минут, врач может выбрать наиболее подходящую опцию для сравнения («до и после» на одном экране, слайдер или силуэт) в интуитивно понятном интерфейсе, результаты легко экспортируются как изображение с высоким разрешением либо как видео. 3D-фотокамера существует в трех исполнениях: для лица (Mini), для тела (Body), для лица и тела (Infinity). Оборудование не требует специального помещения и легко переносится. Двойная вспышка всегда обеспечивает идеальное освещение, а система стереовидения с двумя направляющими лучами позволяет выбрать точную дистанцию и положение камеры без дополнительной фиксации.
Фотография с параллельным поляризованным светом (PPL)
Методика создана для объективной оценки отраженного от поверхности кожи света. Фотографии, сделанные с помощью зеленых светодиодов (LED), могут быть полезны для анализа таких заболеваний, как атопический дерматит, розацеа и ксеротический дерматит.
В 2017 году корейские ученые успешно использовали методику для количественной и объективной оценки розацеа в клинических условиях 3. Два основных подтипа розацеа – эритемато-телеангиэктатический (ETR) и папуло-пустулезный (PPR) визуально и оптически по-разному определялись во время исследования, что позволило точно дифференцировать диагноз.
Автоматическая визуализация
Устройства визуализации (TiVi) позволяют количественно оценивать физические параметры кожи, которые обычно устанавливаются «на глаз», чтобы уменьшить субъективность кожных тестов. Метод позволяет количественно замерять эритему, уровень пигментных изменений.
Запатентованная технология сочетает поляризационную спектроскопию с компьютерной обработкой изображений.
Технология мультиспектральной визуализации
Применяется в дерматологии в основном для диагностики меланомы. Однако имеются сообщения об использовании метода для оценки насыщения крови кислородом на основе спектральных характеристик окси- и дезоксигемоглобина и диагностики прочих заболеваний кожи 1, 4.
Суть метода состоит в том, что воспалительные заболевания имеют тонкие изменения цвета, которые трудно воспроизвести с помощью обычной визуализации RGB. Определенная длина волны дифференциального спектрального коэффициента отражения может также использоваться для количественного определения и классификации кожных заболеваний. При некоторых типах кожных заболеваний наблюдаются нерегулярные спектральные особенности, поскольку оптические свойства ткани изменяются по сравнению с нормальной кожей. Спектральные изображения содержат не только информацию о распределении красителей, но и гистологическую структуру кожных заболеваний.
Компьютерная капилляроскопия кожи
Капилляроскопия является неинвазивным инструментом для изучения микроциркуляции 5. Метод впервые появился в начале XX века, претерпел множество усовершенствований и сегодня все чаще используется в дерматологии, ангиологии и ревматологии для оценки активности сосудистого русла.
В последнее время методика была усилена видеокапилляроскопией – результаты исследования можно сохранять на компьютере и отслеживать динамику изменений.
Капилляроскопия может применяться и для дифференциальной диагностики заболеваний соединительной ткани.
Спектрофотометрия
У спектрофотометра широкий диапазон применения в дерматологии.
С его помощью могут проводиться оценки эффективности солнцезащитных кремов in vitro, он измеряет пропускную способность света с интервалом в 1 нанометр и оснащен источником ультрафиолета, сочетает в себе интегрирующую сферу и монохроматический свет, способный передавать поток энергии от 290 до 400 нм.
Кроме того, устройство позволяет объективно оценивать и определять цвет кожи пациентов и проводить измерения цветовых координат и показателей меланина и эритемы 6.
Спектроколориметрия
Современные спектроколориметры представляют собой портативные устройства, которые легко помещаются в карман.
Спектроколориметр позволяет проводить измерения пигментных изменений в тканях и оценивать степень дифференциации нормальной кожи. Он более точный и надежный, чем человеческий глаз, который воспринимает цвет индивидуально. Кроме того, на точность восприятия цвета влияют условия освещения, а цветовые сравнительные шкалы со временем могут повреждаться под действием света или иных физических факторов.
Спектроколориметр позволяет устранить эти проблемы.
Суть метода заключается в регистрации цвета по нескольким значениям в заданном трехмерном пространстве.
Первое значение, яркость (L), выражает яркость изменений цвета в спектре от черного до белого.
Второе значение (a) – это цветовой тон от красного (+) до зеленого (-). Когда на коже появляется сыпь, значение становится положительным.
Третье значение (b) представляет собой цветовой тон от синего (-) до желтого (+). Если появляется гиперпигментация, значение становится положительным.
Результаты исследований показали, что при сравнении точности оценки между человеком и аппаратом, надежность спектроколориметра была значительно выше 7, 8.
Ультразвуковое исследование кожи
Ультразвук использует высокочастотные звуковые волны и их эхо для захвата изображений структур тканей. Современные ультразвуковые аппараты предлагают превосходное разрешение изображения в портативном устройстве, что позволило методу прийти и в дерматологию.
Ультразвуковая визуализация используется в дерматологии уже почти 30 лет. На основании различий в содержании кератина, коллагена и воды ультразвуковые волны отражаются на преобразователь и переводятся в черно-белое изображение.
У метода широкий спектр применения: диагностика дерматологических состояний, включая меланому и немеланомный рак кожи, доброкачественные опухоли, воспалительные заболевания, липоабляция и др. 9
Ультразвук интегрирован также в такие неинвазивные методики, как допплерография с непрерывной волной, ультразвуковая эластография, ультрасонография.
В частности, ультрасонография используется врачами для выявления структурных слоев кожи лица при проведении инъекций ботулотоксина, чтобы правильно определить глубину проникновения иглы 10.
Фотоакустические методы
Это новый метод биомедицинской визуализации, который позволяет визуализировать ткани с помощью акустических детекторов (световой сигнал – выходной звук).
Такая методика обладает огромным потенциалом, поскольку формирует изображение с высоким разрешением, достаточной глубиной визуализации, с различным эндогенным и экзогенным контрастом и свободна от ионизирующего излучения.
Метод позволяет диагностировать псориаз и другие поражения кожи, включая меланому 11.
Нейронные сети
Футуристические прогнозы говорят, что скоро нейронные сети смогут диагностировать заболевания с большей точностью и исключать человеческий фактор.
Недавно было представлено исследование эффективности нейронной сети в распознавании акне, а приобретенный гигантом L’Oréal стартап ModiFace объявил о запуске цифровой диагностики старения кожи для пользователей 12, 13.
Эта новая технология основана на алгоритме на основе искусственного интеллекта, разработанном ModiFace и основанном на опыте L’Oréal в области старения кожи и базе данных фотографий. Используя глубокое обучение, алгоритм был обучен на 6000 изображений из базы данных L’Oréal, отобранных с помощью атласов старения кожи, а затем была создана новая модель из более чем 4500 селфи для трех групп женщин (азиатская, кавказская и афроамериканская этногруппа) при разных условиях освещения.
Результаты, дополненные дерматологами, позволили достичь высокой точности оценки состояния кожи.
Заключение
Современная медицина стремится упростить диагностику и уменьшить риск ошибки.
Компьютерные инструменты обработки изображений помогают в количественной оценке данных, сокращают огромный объем информации, содержащийся в визуальных изображениях, до ограниченного количества данных.
Эти данные затем обрабатываются врачом, сравниваются с накопленным опытом и базами данных. Диагноз имеет субъективную составляющую, и опыт человека, проводящего анализ, играет значительную роль.
Диагностические методы сегодня стремятся снизить субъективизм в диагностике, максимально объективизировать исследование и упростить его для врача.
Источник
Представляем цикл статей об объективных методах оценки состояния кожи. Начинаем обзор с аппаратных методик
В последнее десятилетие, когда начался бум компьютерных гаджетов, девайсов, аппаратов, технологии не обошли стороной дерматологию и эстетическую медицину. Появилась даже отдельная дисциплина – биоинженерия кожи. Ученые, работающие в этой области, разрабатывают различные диагностические аппараты для оценки состояния кожи. Существует также Международное общество биоинженерии кожи (The International Society for Bioengineering of the Skin), которое выпускает журнал и книги, посвященные новым методам диагностики.
Диагностика кожи позволяет врачам использовать научные достижения для объективного анализа состояния кожи пациента, минимизируя субъективную составляющую, а также предугадывать возможные побочные эффекты от тех или иных процедур либо наоборот улучшить прогнозируемый эффект.
Подобные тесты являются необходимым дополнением в клинических условиях, и грамотный дерматолог, идущий в ногу со временем, должен знать о последних достижениях в этой области и внедрять их в свою практику.
В статье мы рассмотрим наиболее популярные методики и аппараты, пойдем «от простого к сложному», рассмотрим сначала более простые и портативные устройства, которые можно внедрить даже в небольшую клинику, закончим обзором более сложных, дорогостоящих, но и более точных аппаратов, доступных в крупных клиниках.
Портативные устройства
Портативные устройства
Дерматоскоп
Дерматоскопия является неинвазивной методикой для оценки морфологических особенностей кожных поражений. Используется для диагностики рака кожи, себорейного кератоза, солнечного лентиго, невусов, меланомы. Дерматоскоп оценивает уровень пигментированности кожи, ее структурный рисунок, границы поражения и симметрию. Дерматоскоп также применяется для оценки состояния кожи при акне.
Это сложный метод оценки, и ему будет посвящена отдельная экспертная статья.
Dermaflex и Cutometer
Эти приборы применяются для измерения степени упругости кожи за счет метода «щипка». Действие Cutometer основано на поверхностном натяжении кожи, Dermaflex фиксирует полнослойное натяжение кожи. Cutometer чаще применяется в эстетической медицине, в то время как Dermaflex используется в клинических исследованиях по дерматологии.
Термограф
Редкий в России способ диагностики на Западе довольно распространен и популярен. Он широко используется в различных областях, не только в медицине. В дерматологии он применяется с успехом для оценки состояния кожи после солнечных ожогов или после контакта с различными агрессивными веществами.
Метод основан на измерении потери тепла кожей при воздействии различных раздражителей. «Горячие» точки на экране термографа указывают на возможные области с повышенной циркуляцией крови. Термограф составляет своеобразную температурную карту поверхности кожи, которая является маркером для измерения метаболического статуса, который может сигнализировать о различных воспалениях.
Теваметр (эвапориметр)
Этот аппарат позволяет зафиксировать потерю влаги кожей (ПВК) и как следствие уровень повреждения рогового слоя. Это в свою очередь сигнализирует о нарушениях целостности рогового слоя и кожной барьерной функции. В ряде исследований было отмечено, что уровень потери влаги увеличивается в местах повреждений, воспалений, особенно у людей, страдающих различными кожными заболеваниями (акне, розацеа, дерматит, псориаз и т. д.).
Большинство кожных заболеваний, которые характеризуются аномалиями в нормальных терминальных реакциях в кератиноцитах, часто ассоциируются с повышенной потерей влаги. Кроме того, ПВК повышается и при различных внешних раздражителях и высокой чувствительности кожи.
Себометр
В основе лежит метод объективной оценки выработки кожного сала. Люди с повышенным салоотделением часто более подвержены акне, высыпаниям и повышенной чувствительности кожи в ответ на раздражители, сдерживающие высыпания.
Себометр – фотометрическое устройство, в котором имеется специальная полоска, которая помещается на кожу пациента, а затем в анализатор на приборе. Полоска абсорбирует жиры на поверхности кожи и становится более прозрачной. Аппарат имеет коммерческое название The Sebumeter (SM 815, Courage-Khazaka, Koln, Germany). Кожное сало можно также анализировать и более простым и доступным способом – т. н. метод сальной полоски (sebutape). Здесь в основе лежит техника полимерной пленки, на которую помещается фрагмент кожного жира, который затем анализируется по визуальной шкале от 1 до 5 баллов.
pH-метр
Измерение уровня кислотности на поверхности кожи также используется для диагностики и лечения различных кожных заболеваний. Нормальный уровень pH кожи составляет от 4 до 6, это зависит от участка кожи и возраста пациента.
рН влияет не только на барьерную функцию кожи, но и на целостность рогового слоя. При повышении рН ферменты, ответственные за производство церамидов, для которых оптимальна кислая среда, инактивируются, что приводит к нарушению целостности рогового слоя и шелушениям.
pH-метрия может быть эффективна при диагностике акне: бактерии P. acnes хорошо размножаются при несколько повышенных значениях рН между 6 и 6,5 и заметно снижают рост при рН менее 6. Введение в практику pH-метра позволяет грамотно подобрать лечебный протокол как в клинических, так и в домашних условиях.
Хронометр (колориметр)
Хронометр применяется для оценки цвета кожи, которая анализируется в трехмерном пространстве. Излучение ксеноновой импульсной лампы анализируется дает цветовые компоненты красно-зеленого и сине-желтого спектров. Эритема хорошо диагностируется по красно-зеленой шкале. Хронометрия эффективна при диагностике покраснений, которые являются признаком раздражения и повышенной чувствительности. Метод также может быть полезен при выявлении улучшений или ухудшений пигментации при определенных состояниях, например, мелазме.
Корнеометр
Это эффективный инструмент для определения уровня увлажненности кожи. Повышение содержания воды вызывает увеличение показателей прибора.
Ревискометр
Используя аппарат Reviscometer РВМ 600 (Courage & Khazaka Electronic GmbH, Köln, Германия), группа ученых из Johnson & Johnson предложила новую методологию для оценки возрастных изменений состояния кожи. Метод основан на определении скорости движения акустической волны по поверхности кожи с интервалом в 3 градуса.
С увеличением возраста увеличивается анситропия, в то время как угловая дисперсия уменьшается. Отношение этих двух значений является чувствительным параметром для оценки механических свойств кожи, а также является способом оценки упругости кожи. Прибор может применяться даже на младенцах и взрослых в возрасте 75 лет.
Ультрафиолетовая лампа
Ультрафиолетовое (УФ) излучение широко используется в дерматологии при диагностике некоторых расстройств, связанных с пигментацией кожи. УФ-лампы, как правило, излучают световой спектр от 300 до 400 нм. Меланин в эпидермисе поглощается светом.
Лампа Вуда (360 нм) является полезным инструментом для оценки пациентов с мелазмой. Если в коже присутствует эпидермальный компонент, гиперпигментированные области будут выглядеть темнее, чем эпидермис. У пациентов с витилиго, наоборот, гипопигментированные пятна загораются при освещении, что указывает на отсутствие меланина.
Сложные аппараты
Сложные аппараты
Конфокальный лазерный сканирующий микроскоп
Анализ с помощью такого микроскопа представляет собой сканирование с использованием диодного лазера для визуализации трехмерного изображения кожи от эпидермиса до сосочкового слоя дермы.
Самым популярным устройством на рынке является прибор Vivascope с длиной волны 830 нм и фокусным расстоянием объектива 30.
Аппарат применяется в дерматологии для оценки пигментных пятен, меланомы.
Оптический профилометр
Этот прибор применяется для оценки возрастных изменений кожи. С помощью специального силикона делаются резиновые слепки поверхности кожи. Эти слепки затем анализируются с использованием оптического профилометра на основе цифровой обработки изображений при различном освещении. Степень неровности поверхности кожи измеряется с помощью цифровой камеры. Если поверхность гладкая, то будет меньше тени, тогда как для грубой и морщинистой кожи поверхность будет более затемненной.
Лазерный доплеровский велосиметр
В основе этой технологии лежит оптический метод измерения, который позволяет бесконтактно и безболезненно зафиксировать скорость циркуляции крови в поверхностном слое кожи. Он также подходит для оценки уровня раздражения кожи, что может хорошо зарекомендовать себя при оценке дерматитов.
Система TruVu Digital Imaging
Эта система была разработана компанией Johnson & Johnson и используется для визуализации поверхности кожи лица за счет снимков и последующей объективной оценки кожных показателей. Это очень полезный в клинической практике прибор, потому что он дает возможность отслеживать улучшения состояния кожи пациента.
За последнее десятилетие компания провела более 100 клинических испытаний своих продуктов по уходу за кожей и накопила базу изображений более чем 40 000 потребителей. Аппарат точно определяет состояние как поверхностных, так и глубинных слоев кожи и формирует серию из пяти изображений лица каждого клиента.
Все пять изображений следуют с интервалом в 10 секунд. Эта система формирования изображения использует сложную линзу, лампы и фильтры с двумя типами поляризованного света, а также люминесцентные и ультрафиолетовые лампы.
Система из четырех спектров света включает параллельно-поляризованный свет (для оценки морщин и пор), кросс-поляризованный свет (покраснения и раздражения); синий свет (бактерии и забитые поры); ультрафиолетовый свет (фотостарение).
Системы Canfield Scientific
Американская компания Canfield разрабатывает различные приборы для оценки состояния кожи. Приборы используют камеры, позволяют отрегулировать положение подбородка и лба, чтобы обеспечить надлежащее позиционирование головы, необходимое для точной оценки состояния пациента.
Система может активно применяться для оценки побочных эффектов после введения ботулотоксина. Камеры способны зафиксировать форму бровей и их высоту до и после процедуры, что позволяет дать объективную картину и в случае необходимости скорректировать протокол выполнения процедуры, а не полагаться на субъективную оценку самого пациента или врача.
Компания имеет в арсенале такие продукты, как VISIA Complexion Analysis System. Прибор представляет собой камеру, куда помещается лицо пациента, происходит его «захват» камерой, плавно вращающейся вокруг лица, что значительно упрощает процесс обработки изображений, обеспечивая больший комфорт для клиента. Обновленное программное обеспечение позволяет увеличить скорость захвата изображения и сразу сравнить его с запрограммированными таблицами типов кожи и другими диагностическими параметрами.
Beau Visage
Система Beau Visage была разработана специально для эстетической медицины.
Beau Visage позволяет проанализировать кожу в глубину до 2 мм и оценить такие показатели, как возрастные изменения, уровень кровообращения, количество меланина.
Это модульная система с дополнительными элементами, включающими приборы для анализа морщин, уровня коллагена и т. д. Имеется и модуль Baumann Visage System для определения типа кожи по системе дерматолога Лесли Бауманн.
Источник