DE19612531A1 - Verfahren zur Dokumentation von Hautzuständen und Hautveränderungen - Google Patents

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem Hautzustände und Hautveränderungen dokumentiert werden können.

Hautzustände und Hautveränderungen werden in der Dermatologie visuell bewertet, und es werden zusätzlich ggf. biophysikalische Parameter apparativ gemessen. Es existieren beispielsweise zur Bewertung von Erythemen Geräte, die reflektionsspektro­ metrisch punktuell Hautfarben messen (z. B. Chromameter). Mit der Methode der Laser- Doppler Flowmetrie kann die veränderte Hautdurchblutung in den kutanen Mikrokapilla­ ren bei einem Erythem bestimmt werden.

Nachteil der visuellen Bewertung von Hautcharakteristika ist die Subjektivität der Bewer­ tung durch den jeweiligen Versuchsdurchführenden, was zu Problemen bei dem Ver­ gleich der Ergebnisse unterschiedlicher Labors führen kann.

Aber auch die bisherigen apparativen Methoden zur Messung der Hautveränderungen wie die Punktförmigkeit der Messung, die fehlende interne Farbreferenz, der fehlende Abgleich auf eine interne Referenz, die fehlende Dokumentation der zweidimensionalen Verteilung der Farben und die fehlende Dokumentation des tatsächlichen Hautbildes sind durch Mängel gekennzeichnet.

In der PCT-Anmeldung WO 92/14402 wird ein System offenbart, das dazu dient, die Farbe, die Größe und die Lage einer Hautirritation auf der menschlichen Haut zu bestimmen.

Dazu sind zwei Skalen vorgesehen, eine Farbskala, auf der verschiedene Farben samt Abschattierungen sowie mehrere Maßangaben vorgegeben sind, und die zur Festle­ gung der Größe und Farbe der Hautirritation dient, und eine Abstandsskala, die zur Bestimmung des Abstand es der Hautirritation von einem Referenzpunkt auf der Haut des menschlichen Körpers eingesetzt wird. Weiterhin umfaßt das System eine Karte der Hautoberfläche des gesamten menschlichen Körpers, auf der die Referenzpunkt ver­ zeichnet sind, die zur Festlegung der Lage der Hautirritation auf der Haut dienen.

Wenn eine Hautirritation auf der Haut, beispielsweise auf dem Unterarm, festgestellt wird, wird zur Vermessung dieser Irritation zunächst eine gerade Linie von dieser zum nächsten Referenzpunkt eingezeichnet. Somit kann der Abstand und die Lage der Haut­ irritation zum nächsten Referenzpunkt ausgemessen werden. Diese Daten und die Lage der Irritation werden auf der Karte eingetragen bzw. eingezeichnet.

Mittels der Farbskala werden die Größe und die Farbe der Hautirritation festgelegt, die ebenfalls auf der Karte vermerkt werden.

Mit Hilfe dieser Daten kann die Entwicklung der Hautirritation über einen längeren Zeit­ raum beobachtet werden.

Das in der PCT-Anmeldung offenbarte System ist aber für eine objektive Charakterisie­ rung der Hautirritation nicht geeignet.

Die Farbe wird durch einen visuellen und damit subjektiven Vergleich der Irritation mit der Skala durch einen Arzt bestimmt. Darüber hinaus sind auf der Farbskala nur bis maximal 36 Farben bzw. Farbschattierungen vorgesehen, was nur eine sehr grobe Rasterung ermöglicht. Insbesondere nur kleine Veränderungen der Farbe der Hautirrita­ tion lassen sich somit nicht an der Skala festmachen.

Ist die Hautirritation an seinen Rändern ausgefranst, ist auch eine objektive Messung der Größe der Irritation, die über den Durchmesser festgelegt wird, nicht möglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren darzustellen, mit dem die Dokumentation von Hautzuständen und Hautveränderungen möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Verfahren vor, wie es in dem Anspruch 1 näher gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind dabei Gegenstand der Unteransprüche.

Im ersten Schritt wird neben dem zu dokumentierenden Hautareal des Probanden, bei dem es sich insbesondere um einen Menschen handelt, eine Farbreferenzmarkierung mit einer definierten Größe, Geometrie und Farbe befestigt. Auf diesen Farbreferenz­ markierungen können beispielsweise auch Probanden- und Testinformationen, zum Beispiel in Form von Barcodes, enthalten sein.

Von dem Hautareal (bzw. je nach Testdesign von mehreren Arealen simultan) sowie der daneben liegenden Farbreferenzmarkierung wird durch einen entsprechenden Photo­ apparat eine digitalisierte Aufnahme gemacht. Vorzugsweise ist zur Aufnahme Zusatz­ licht von einer definierten Blitzlichteinheit vorgesehen, welche in ihrer Helligkeit regelbar ist, um unterschiedliche Objektabstände berücksichtigen zu können (Abstandsgesetz), und durch das Auslösen der Fotoapparates aktiviert wird. Die digitalisierte Aufnahme wird von dem Photoapparat auf eine EDV-Anlage übertragen. Dazu wird eine im EDV- Bereich übliche SCSI-Schnittstelle verwendet.

Mittels eines entsprechenden Softwareprogramms mit speziellen Auswertealgorithmen, welches unten näher erläutert wird, findet ein objektiver Vergleich des Hautareals mit der Farbreferenzmarkierung statt, wobei vorzugsweise die Rot-, Grün- und Blauanteile des Hautareals und der Farbreferenzmarkierung in dem Photo bestimmt werden. Ebenfalls vorgesehen sind Auswerteoptionen in den verschiedenen, im Bereich der digi­ talen Bildbearbeitung üblichen Farbmodellräumen wie bspw. HSB (Farbmodell für Farbton, Sättigung und Helligkeit), CMYK (Skalenfarbmodell für Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz) oder LAB (L: Lichtstärke, a: Grün auf Magenta, b: Blau auf Gelb).

Um die Farbreferenzmarkierung sicher auf der Haut zu befestigen, ist diese bevorzugt auf der Haut verklebt.

Mit Hilfe des Verfahrens können die Lage, die Intensität und Größe von Erythemen oder Melanomen und/oder der Bräunungsgrad der Haut festgestellt werden.

Die selbst erstellte Software unterteilt sich im wesentlichen in vier Hauptkomponenten:

• 1. Ansteuerung des Kamerasystems
• 2. Analyse und Auswertung der gewonnenen Daten (=Photos)
• 3. Probanden- und Testverwaltung
• 4. Berichtserstellung.

Im folgenden werden die einzelnen Hauptkomponenten kurz umrissen.

Ansteuerung des Kamerasystems

Die momentan verwendete digitale Kamera Kodak DCS 420c wird mittels eines SCSI- Controllers über einen handelsüblichen PC mit einem Intel P90-Prozessor angesteuert. Nach der Initiierungsanweisung wird mittels PC eine Aufnahme ausgelöst. Die so gewonnene Datei wird direkt zum Rechner übertragen, die Kenndaten wie Blende und Belichtungszeit werden durch den Rechner mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Stellt das Programm eine Ungleichheit "Soll" zu "Ist" fest, so wird der Anwender darauf hingewiesen und zu einer Neuaufnahme mit korrigierten Parametern aufgefordert, wobei wahlweise eine manuelle Übernahme des Bildes in die Auswertung möglich ist. Sind die Parameter verifiziert, wird ein Kontrollbild auf den PC-Monitor ausgegeben, anhand des­ sen der Anwender kontrolliert, ob alle relevanten Areale bei guten Abbildungsverhältnis­ sen aufgenommen worden sind. Werden mit der Aufnahme alle Versuchsbedingungen erfüllt, wird sie in den "Auswertungsbestand" übernommen, anderenfalls wird das Procedere wiederholt.

Analyse und Auswertung der gewonnenen Daten (=Photos)

Mittels der Referenzmarkierungen werden unter Verwendung gängiger Bildverarbei­ tungsalgorithmen die auszuwertenden Areale auf dem Photo lokalisiert. Die Größe und die RGB-Werte werden ermittelt. Aus diesen Daten kann dann beispielsweise die Grö­ ßenbestimmung des Erythems und die Normierung der Erythem-RGB-Werte auf die Referenzfarbe erfolgen. Daneben können auch alle anderen optischen Hautphänomene untersucht werden wie der Bräunungsgrad der Haut oder - allgemein - aufgetretene Melanome. Die so gewonnenen Daten werden umfangreichen Auswertealgorithmen zugeführt. Im wesentlichen werden hier Kenndaten aus operationellen Verknüpfungen der Farbkanalwerte untereinander, vorzugsweise durch Basisoperatoren, gewonnen.

Ebenfalls ausgewertet werden statistische Kenngrößen eines Areals wie Minimum, Maximum, Mittelwert, Median, Histogramm und Verteilungsgrößen.

Probanden- und Testverwaltung

Vor Testbeginn wird das Testdesign (Anzahl Probanden, Areale, Meßzeitpunkte usw.) sowie die Testbeschreibung (Testnummer, Testsubstanzen, Permutation der Areale usw.) dem Programm eingegeben. Außerdem werden die Namen der beteiligten Pro­ banden eingegeben, woraus sich das Programm dann aus einer Datenbank weitere Daten ermittelt (Geschlecht, Alter, vorangegangene Tests usw.). Jedes gemachte Photo wird dann dem entsprechenden Probanden zum entsprechenden Meßzeitpunkt zuge­ ordnet.

Berichtserstellung

Nach Abschluß des Tests wird von dem Programm ein Bericht erstellt, der zunächst alle relevanten Ergebnisse zusammenfaßt und dann differenziert darstellt:

• 1. Abschnitt: Testbeschreibung
• 2. Abschnitt: Ergebnisse der getesteten Produkte/Verfahren nach Auswertemethoden differenziert
• 3. Abschnitt: Ranking der Produkte nach Auswertemethoden differenziert
• 4. Abschnitt: Einzelergebnisse der einzelnen Probanden.

Das offenbarte Verfahren basiert auf folgendem physikalischen Hintergrund:
Die Haut reflektiert normalerweise, wenn auch in Abhängigkeit vom individuellen Haut­ typ, eine relativ konstante Addition der sogenannten RGB (Rot, Grün, Blau) Farbanteile. Bildet sich nun beispielsweise ein Erythem, welches i.A. eine rötliche Färbung aufweist, wird ein größerer Teil des Blau- und Grünanteils des kontinuierlichen Spektrums absorbiert, d. h. weniger blaue und grüne Farbkomponenten werden reflektiert.

Dies ist eine aus der Körperfarblehre bekannte Tatsache. Ein Material, welches bei­ spielsweise nur rotes Licht reflektiert, erscheint bei Beleuchtung mit weißem Licht wei­ terhin rot. Enthält das einstrahlende Licht nicht die Farbe Rot, beleuchtet man also beispielsweise mit einem reinen blauen Licht, erscheint der Körper schwarz.

Im Bereich der digitalisierten bzw. digitalen Photographie spricht man von der Farbtiefe der einzelnen Kanäle. Ein 24 Bit-Photo besitzt also eine Farbtiefe von 8 Bit pro Farbka­ nal, dies entspricht einer Auflösung von 256 (=2⁸) Intensitätsabstufungen pro Farbe. Ein weißer Körper würde (wenn er durch weißes Licht beleuchtet wird) im Idealfall für jeden Kanal die maximale Intensität (R=255, G=255, B=255) reflektieren. In der praktischen Photoanalyse sind diese Werte jedoch stark vom Farbton und der Beleuchtungsstärke der jeweiligen Lichtquelle abhängig.

Wird gleichzeitig zum zu untersuchenden Objekt eine definierte Normfarbe aufgenom­ men, lassen sich die reflektierten Farben des Objekts auf die reflektierten Farben der Referenzmarkierung normieren. Auf diese Weise ist eine objektive Bewertung, auch bei lokal und temporär unterschiedlichen Lichtverhältnissen möglich.

Zusätzlich kann über die Größe der aufgenommenen Referenzmarkierung auf den Win­ kel des Areals zur optischen Achse und dessen flächige Ausdehnung geschlossen wer­ den. Somit kann mit einer hinreichenden Genauigkeit die Größe eines etwaigen, Erythems als Bewertungsparameter herangezogen werden, ohne daß die exakte Posi­ tion der Kamera zum Hautareal festgehalten werden muß.

Mit dem offenbarten Verfahren ist es demnach möglich, Hautzustände und Hautverän­ derungen objektiv zu bewerten, ohne daß Diskrepanzen bei einem Vergleich der Ergebnisse auftreten, die von unterschiedlichen Labors oder Versuchsdurchführenden unter ansonsten gleichen Bedingungen gewonnen worden sind.

Durch Abgleich des Hautareals mit der Farbreferenzmarkierung ist diese Bewertung weiterhin jederzeit reproduzierbar. Lokale oder temporäre Unterschiede hinsichtlich der Beleuchtung können das Ergebnis somit nicht beeinflussen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein Hautareal, d. h., eine zweidimensionale Fläche von defi­ nierter Größe, photographisch dokumentiert ist. In Abhängigkeit von den verwendeten Bestandteilen innerhalb des Aufnahmesystems kann die Empfindlichkeit der Bewertung, und damit die Genauigkeit des Verfahrens, gesteigert werden. So ist zur Zeit die Diffe­ renzierung von 2³⁶ (also über 68 Milliarden) Farben möglich.

Darüber hinaus können die gemachten Aufnahmen durch das entsprechende Software­ programm mit einem Datencode versehen werden, die die zweifelsfreie Zuordnung zu dem entsprechenden Probanden ermöglicht.

Neben der objektiven Erythemquantifizierung kann das Verfahren insbesondere auch dann zur objektiven Messung angewandt werden, wenn der Verlauf der Bräunung eines Hautareals oder die Entwicklung eines Melanoms über einen längeren Zeitraum beob­ achtet werden soll.

In Fig. 1 ist eine Anwendung des Verfahrens dargestellt. Auf dem Rücken eines Pro­ banden (10) werden mehrere Erytheme (3) durch topische Applikation chemischer Sub­ stanzen verursacht. Neben den Erythemen (3) werden Referenzmarkierungen (2) ver­ klebt. Zusammen bedecken die Erytheme (3) und die Farbreferenzmarkierungen (2) den Photoausschnitt (1), der zur weiteren Charakterisierung der Erytheme (3) erstellt wird.

Im folgenden soll das Verfahren anhand eines Beispiels näher erläutert werden, ohne in irgendeiner Form die Erfindung unnötig einschränken zu wollen.

Beispiel

Das zu dokumentierende Hautareal liegt auf dem Rücken eines menschlichen Proban­ den. Neben dem Hautareal wird eine Farbreferenzmarkierung, beispielsweise 18% Grau, mit einer Fläche von 5 × 10 mm² verklebt.

Für die Photographie kommt eine digitale Kamera vom Typ Kodak DCS 420c zum Ein­ satz. Die Kamera arbeitet mit einem 9 × 15 mm²-Sensor mit einer Auflösung von 1.542.288 Pixeln (1012 × 1054) und einer Gesamtfarbtiefe von 36 Bit (entspricht mehr als 68 Milliarden Farben). Zur Beleuchtung des Hautareals und der Farbreferenzmarkie­ rung wird ein Blitzlichteinheit von Broncolor verwendet.

Nach Aufnahme des Photos erfolgt die automatische Auswertung mit Hilfe des Soft­ wareprogramms der oben beschriebenen Hauptkomponenten.

Ein Vergleich einer SDS-Testreihe, also eine Reihe von Natriumdodecylsulfat - einem waschaktiven Tensid - in verschiedenen Konzentrationen, welche topisch auf dem Rücken von Probanden appliziert wird, die zum einen nach der im Labor üblichen Methode der visuellen Beurteilung und zum anderen nach dem offenbarten Verfahren bewertet wurde, ergab eine vollständige Übereinstimmung der qualitativen Bewertung.

Claims (6)

1. Verfahren zur Dokumentation von Hautzuständen und -veränderungen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) neben dem zu dokumentierenden Hautareal eine Farbreferenzmarkierung mit einer definierten Größe und Farbe befestigt ist,
• b) von dem Hautareal sowie der daneben befindlichen Farbreferenzmarkie­ rung durch einen entsprechenden Photoapparat eine digitalisierte Auf­ nahme gemacht wird,
• c) die digitalisierte Aufnahme von dem Photoapparat auf eine EDV-Anlage übertragen wird,
• d) mittels eines entsprechenden Softwareprogramms ein objektiver Ver­ gleich des Hautareals mit der Farbreferenzmarkierung stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rot-, Grün- und Blauanteile des Hautareals und der Farbreferenzmarkierung in dem Photo bestimmt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hautareal und die Farbreferenzmarkierung in dem Photo nach den Farbmodell­ räumen HSB, CMYK und/oder LAB ausgewertet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auf­ nahme des Hautareals und der Farbreferenzmarkierung Zusatzlicht von einer definierten, steuerbaren Blitzlichteinheit vorgesehen ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farb­ referenzmarkierung auf der Haut verklebt ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Bestimmung der Lage, Intensität und Größe von Erythemen oder Melanomen und/oder zur Bestimmung des Bräu­ nungsgrads der Haut.