引言：已經(jīng)有很多人嘗試通過使用顏色判別標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)地表征不同人種的皮膚類型，其中大多數(shù)方法都是基于肉眼觀察對皮膚顏色的評價(jià)。常用的評價(jià)方法是哈佛大學(xué)的皮膚病學(xué)家ThomasB. Fitzpatrick在1975年提出的基于數(shù)值分類圖表的Fitzpatrick標(biāo)度。該方法將皮膚類型劃分為6個(gè)類別。對于保健和護(hù)膚品行業(yè)，該方法也被認(rèn)可用作劃分人類皮膚對可見光響應(yīng)的皮膚人類皮膚的可見光反射光譜：CIEL*a*b*顏色分析在不同人種皮膚表征中的應(yīng)用病學(xué)研究工具之一。Fitzpatrick標(biāo)度是更早期的Von Luschan色度的現(xiàn)代化，后者使用36塊不透明的玻璃片表征皮膚的顏色。圖1所示為Von Luschan玻璃片描述的人類皮膚的顏色范圍。Fitzpatrick標(biāo)度將這些顏色劃分為6種皮膚類型：白化、白色、淡棕色、地中海棕色、深棕色、黑色。直觀比較實(shí)驗(yàn)對象的皮膚與標(biāo)準(zhǔn)玻璃片的顏色，找出接近的匹配。這種視覺檢查和比較的方法現(xiàn)在看來是存在誤差的，因?yàn)槠浣Y(jié)論受主觀因素影響是易變的，在很多實(shí)例中不同研究者對同一實(shí)驗(yàn)對象的測試結(jié)果是不同的

視覺檢查結(jié)果的差異主要是因?yàn)槿搜蹖︻伾舾卸鹊淖兓铜h(huán)境照明條件的不同。目前視覺方法已經(jīng)逐漸被反射分光光度法所取代，因?yàn)楹笳卟粫苤朴谌梭w和環(huán)境的變動(dòng)。

配備有積分球的分光光度計(jì)可以精確測量人體皮膚的反射光譜，還可以配置顏色分析的數(shù)學(xué)方法，使膚色評價(jià)成為一種嚴(yán)密、可重復(fù)、準(zhǔn)確的技術(shù)。顏色分析的數(shù)學(xué)方法使用樣品的百分比反射率光譜、給定照明光源的光譜響應(yīng)曲線以及三種人眼可見顏料的光譜靈敏度，得到反映樣品視覺顏色的量化標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，現(xiàn)代光譜顏色分析方法可以計(jì)算出顏色的數(shù)值，對應(yīng)于人眼在特定照明條件下看到的顏色。

反射光譜測量的數(shù)據(jù)與樣品的化學(xué)成分直接相關(guān)。人類皮膚分為三個(gè)亞層：角質(zhì)層（起保護(hù)作用的一層死細(xì)胞）、表皮層和真皮層。反射光譜可以穿透上述三個(gè)皮膚亞層，包含其化學(xué)成分信息。表皮層僅由細(xì)胞構(gòu)成，其底部有內(nèi)含黑色素的黑素細(xì)胞。表皮層的主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)（色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸）、DNA、黑色素和尿刊酸。真皮層除了含有細(xì)胞之外，還包含神經(jīng)和毛細(xì)血管。真皮層的化學(xué)成分還包括氧合血紅蛋白、還原血紅蛋白和膽紅素

本研究將通過顏色分析方法評價(jià)Von Luschan顏色圖表玻璃片和不同人種皮膚的反射光譜。盡管光譜顏色分析方法比直觀檢查更加可靠，但是對于理解人類皮膚著色的化學(xué)機(jī)理該方法仍有一些不足。顏色分析方法雖然可以很好地測量肉眼看到的顏色，但是僅限于定性評價(jià)樣品可見光的顏色性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)樣品反射光譜的測量使用裝有150 mmSpectralon積分球的LambdaX50紫外-可見-近紅外光譜儀。使鏡面反射口保持原位，以便獲得全反射光譜。將實(shí)驗(yàn)對象的前臂內(nèi)側(cè)放置于積分球的漫反射口，采集皮膚樣品的光譜。Von Luschan玻璃片的光譜也使用漫反射口進(jìn)行測量。圖3所示為150 mm積分球處于全反射模式時(shí)的樣品光路。鏡面反射光和漫反射光都被收集。為了全面研究不同類型的人類皮膚，本研究中測量了從輕度白化到美國黑人等多個(gè)人種的實(shí)驗(yàn)對象。

樣品光譜的顯示和處理使用PerkinElmer的UV WinLabTMV6譜圖分析軟件。樣品的顏色分析使用PerkinElmer的顏色分析軟件，按照國際照明委員會CIE 1976 L*a*b*規(guī)程使用400~700 nm的標(biāo)準(zhǔn)波長范圍。該分析方法使用CIE1964 10。標(biāo)準(zhǔn)觀察者以及標(biāo)準(zhǔn)光源C（代表了對應(yīng)色溫為6774K的平均日光照明）。本研究在顏色分析過程中選擇了CIE L*a*b*顏色空間。L*a*b*顏色空間將色度分量和亮度分量進(jìn)行分離，使得對樣品的色度和亮度分別進(jìn)行研究成為可能。

圖4形象地說明了一個(gè)典型的L*a*b*顏色圖中L*分量和a*b*分量的分離。在這個(gè)三維空間中，x軸代表綠色/紅色（a*），y軸代表藍(lán)色/黃色（b*），z軸代表暗度/亮度（L*）。色度和亮度的分離對于膚色分析是非常重要的。人類膚色的亮度主要決定于表皮層底部的黑色素含量，而皮膚色度的主導(dǎo)因素是真皮層的血紅蛋白和膽紅素。既然我們可以對顏色進(jìn)行量化地測量，也就可以將人類皮膚與Von Luschan玻璃片進(jìn)行比較。關(guān)鍵問題在于：Fitzpatrick標(biāo)度中使用的玻璃片與人類皮膚的顏色接近程度如何時(shí)才算是匹配？由于使皮膚和玻璃片產(chǎn)生顏色的化學(xué)成分差異很大，這是一個(gè)需要考慮的問題。

結(jié)果在人類皮膚光譜中，可見光的波長能夠穿過相對透明的表皮層，與富含血管的真皮層中復(fù)雜多樣的化學(xué)成分發(fā)生相互作用。圖5所示為剝離的豬皮表皮層的百分比透射光譜。對于可見光的波長來說，表皮層是相對透明的，僅因?yàn)樯⑸溥^程而減弱到達(dá)真皮層的可見光（400 nm以上區(qū)域）。400 nm以下的紫外光被尿刊酸、DNA的核酸環(huán)和蛋白質(zhì)的芳香氨基酸等細(xì)胞成分所吸收。表皮層的廣泛吸收表現(xiàn)為280 nm附近的吸收峰。