Estimation of skin phototypes with optical parameters: an experimental study using newly developed fibre optic detection device

Authors


Correspondence: Florian Ries, University of Applied Science Mannheim, Institute of Process Control and Innovative Energy Conversion, Paul-Wittsack-Straße 10 68163 Mannheim, Germany. Tel.: 0049-621-76150832; fax: 0049-621-761508-99; e-mail: f.ries@hs-mannheim.de

Synopsis

In an experimental study (October 2010 Mannheim Germany) with 99 Caucasian volunteers, the skin colour (L*, a*, b*) and the reflectance spectra of human skin were compared to the Fitzpatrick's sun-reactive skin photo types (SPT). For this purpose, the skin colour and the reflectance spectra of human skin were determined using non-invasive method with a newly developed fibre optic detection device. The device, based on reflectance spectroscopy, was designed and optimized using a commercial optical analysis Software. By means of the measured spectra of scattered light, the colour values and the absorption spectra of the skin were calculated. Neither any of the L*, a*, b* colour values nor any of the parameters of the absorbance spectra can be used alone to assess the skin type properly. Therefore, an ordinal logistic regression analysis was performed, using the statistical computing software r, to correlate the skin types with the measured optical parameters. It turned out that the detection device combined with the extended statistical analysis gives a better estimate of skin type in respect of the measured optical parameters than a procedure with only L*, a*, b* colour values. Even with the extended methodology, the procedure gives only a rough estimation of the skin type.

Résumé

Dans une étude expérimentale (Octobre 2010 Mannheim Allemagne) avec 99 personnes volontaires d'ethnicité blanche, la couleur de la peau (L*, a*, b*) et les spectres de réflectance de la peau humaine ont été comparés à l'échelle de Fitzpatrick (typologie de la peau réactive au soleil). A cet effet, la couleur de peau et les spectres de réflectance de la peau humaine ont été déterminés à l'aide d'une méthode non invasive avec un dispositif nouvellement développé de détection à fibre optique. Le dispositif, basé sur la spectroscopie de réflectance, a été conçu et optimisé à l'aide d'un logiciel d'analyse optique commercial. Par le biais des spectres de la lumière diffusée, les valeurs de la couleur et des spectres d'absorption de la peau étaient calculées. Ni les valeurs L*, a*, b*, ni les paramètres des spectres d'absorbance peuvent être utilisés seuls pour évaluer le type de peau correctement. Par conséquent, une analyse de régression logistique ordinale a été effectuée, en utilisant le logiciel de statistique r, pour corréler les types de peau avec les mesures des paramètres optiques. Il s'est avéré que le dispositif de détection combinée avec l'analyse statistique étendue, donne une meilleure estimation du type de peau par rapport à la mesurée des paramètres optiques qu'une procédure avec seulement les valeurs de couleur L*, a*, b*. Même avec la méthodologie déployée, la procédure ne donne qu'une estimation approximative du type de peau.

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