以因子分析方法定量評價人群手背部皮膚老化

[摘要]目的：定量評價人群手背部皮膚紋理老化。方法：采用主成分因子分析方法，對測量獲得的沈陽地區人群手背部皮膚紋理間距（x1）、網格數（x2）、角度最大值（x3）和角度差值（x4）進行分析，構建皮膚老化綜合評分模型。結果：經求解特征根及因子旋轉，提取了兩個公因子，分別代表自然老化因子和光老化因子。以此為基礎，構建皮膚老化綜合評分計算公式為：0.6150x1+21.7488/x2+0.0095x3+0.0178x4-3.8962。該皮膚老化綜合得分隨著年齡、每日日光暴露時間以及皮膚老化級別的增加均呈增加趨勢。結論：利用皮膚老化綜合評分模型，能夠獲得個體皮膚老化程度，便于在不同個體間進行皮膚老化的比較。

[關鍵詞]因子分析；皮膚老化；皮膚紋理；綜合評價

[中圖分類號]R622 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2013）01-0064-03

Study on quantitative evaluation on skin aging of dorsal hand by factor analysis

GAO Qian1， DONG Guo-qing2， LIU Rong1， HU Li-wen1，WANG Wen-ying1， LIU Yang1

（1.School of Public Health， China Medical University，Shenyang 110001，Liaoning，China；2. National Center for Rural Water Supply Technical Guidance， Chinese Center for Disease Control And Prevention）

Abstract： Objective To quantitative evaluate skin aging of dorsal hand. Methods The distance between texture （x1），grids （x2），the maximum angle （x3） and the difference between maximum and minimum angles （x4） were obtained from dorsal hand of a Shenyang population.Factor analysis was used to establish a model of comprehensive score of skin aging. Results After solving eigenvalues and factor rotation，two common factors were extracted.The two common factors could be interpreted as the natural aging factor and the photoaging factor respectively. The formula of comprehensive score of skin aging was carried out as follow： 0.6150x1+21.7488/x2+0.0095x3+0.0178x4-3.8962. The comprehensive score increased with the increase of age，sun exposure per day and skin aging grade. Conclusion By using factor analysis，a comprehensive score could be established and used to conveniently compare the skin aging among individuals.

Key words：factor analysis； skin aging； skin texture； comprehensive evaluation

根據皮膚老化過程中紋理形態的改變，研究者們建立了多種皮膚老化評價方法。其中半定量的皮膚老化評價方法僅把老化程度分為幾個級別，不能精確定量，也無法反映皮膚老化連續漸進的過程[1-2]。而常用的皮膚老化定量評價方法，如皮膚輪廓測量技術，可以得到代表皮膚粗糙度和皮膚溝紋深淺的一系列參數[3-5]。但是由于涉及多項指標、多個檢測點，每項指標都從不同的角度反映皮膚老化狀況，而各項指標之間又存在錯綜復雜的聯系，因此無法對個體的皮膚老化程度做出綜合的判定，也不便于個體間皮膚老化的比較。本文對在遼寧省沈陽市王濱鄉采集到的人群手背部皮膚圖像，使用Image-Pro Plus 圖像分析軟件，測量紋理間距、紋理形成的網格數和紋理形成的角度值；并通過因子分析將幾個皮膚老化指標整合，建立一個可以定量評價皮膚老化程度的綜合性評分。它將為客觀評價皮膚老化提供新的手段，為環境紫外線與皮膚老化的劑量效應關系評價提供效應定量，對判斷皮膚美容效果也具有應用價值。

1 資料和方法

1.1 資料來源：以沈陽市王濱鄉當地農民為調查對象，共計361人，其中男性141人，女性220人，年齡11～86歲，平均年齡42.08±19.01歲。按平均每日日光暴露時間<1h、1～2h、2～3h、3～4h和≥4h將調查人群分組。使用Olympus C-5050 Zoom數碼相機獲取調查對象左手手背部皮膚數字圖像，采用Image-Pro Plus 5.0 圖像分析軟件測量手背部皮膚紋理形態學指標。皮膚紋理形態學指標包括皮膚紋理間距、紋理形成的網格數、紋理最大角度和紋理角度差值[6]。同時依據Beagley-Gibso老化分級標準[7]，判定調查對象手背部皮膚老化級別。

1.2 統計分析

1.2.1 構建皮膚紋理指標因子分析模型：皮膚老化主要受日光照射和機體自然老化的影響[8]，我們之前的研究結果表明，紋理間距和網格數主要受年齡的影響，皮膚紋理的最大角度和角度差值主要受日光暴露影響，而平均角度個數受日光暴露和年齡的影響相差不大[9]。因此排除平均角度個數指標，假設紋理間距、網格數、最大角度和角度差值分別主要受光老化和自然老化兩個潛在的因子影響，建立因子分析路徑圖的數學關系模型：

X1=a11F1+a12F2+ε1X2=a21F1+a22F2+ε2X3=a31F1+a32F2+ε31X4=a41F1+a42F2+ε4

注：X1～X4分別代表紋理間距、網格數、最大角度和角度差值；F1和 F2表示公共因子；a11～a42為因子載荷；ε1～ε4表示特殊因子。該模型即皮膚老化綜合評分模型。用矩陣形式表示為：X =AF +ε

1.2.2構建綜合評分：采用SPSS15.0統計分析軟件，使用主成分法求解特征根方程，并計算特征向量和初始因子載荷矩陣。計算因子得分，并以各因子的方差貢獻為權重，構建皮膚老化綜合評分模型。

2 結果

2.1 手背部皮膚老化綜合評分的建立

2.1.1主成分法因子分析的約相關矩陣特征值分析：應用主成分法因子分析模型，提取因子，求得的特征根、貢獻率和累積貢獻率見表1。從表1可見，特征根大于1，且累積貢獻率在70%以上的特征根有2個，因此，選擇前兩個因子進行進一步分析，得出相應的因子負荷系數，見表2。

2.1.2 主成分法初步因子載荷陣分析：分析初步因子載荷發現，因子1在各紋理形態學指標上均有較大的負荷，而因子2僅在角度差值上有較大負荷，在其他紋理形態學指標上的負荷較小（表2）。以上結果不能明確解釋各因子的意義，需要做因子旋轉進行調整。

2.1.3 旋轉后因子載荷矩陣分析：使用正交最大方差進行旋轉，重新計算因子載荷（見表3）。因子1在紋理間距和網格數上的負荷最大，在角度最大值和角度差值上的負荷較小，可以認為因子1主要支配紋理間距和網格數；因子2在角度最大值和角度差值上的負荷比未旋轉前明顯增加，同時在其它指標上的負荷明顯減少，說明因子2主要支配角度最大值和角度差值。

2.1.4構建因子得分和皮膚老化綜合評分：根據因子得分系數，以各因子的方差貢獻為權重，構建皮膚老化綜合評分（SI）方程：

SI=0.6150x1+■+0.0075x3+0.0178x4-3.8962

注：x1～x4分別為紋理間距、網格數、最大角度和角度差值

2.2 手背部皮膚老化綜合評分的評價：沈陽地區人群手背部皮膚老化綜合得分隨年齡、累積日光暴露時間和皮膚老化級別的增加而增加，見圖1。

3 討論

皮膚的老化狀況不僅對人的容貌有重要影響，同時也反映了機體的健康狀態和環境因素作用的結果，通過對皮膚紋理變化的判定來評價皮膚老化狀態是一種十分有效的方法。皮膚老化反映在手背部皮膚上，表現為初級線和二級線的變化，隨著老化程度的加重，手背部皮膚紋理初級線之間的距離增大，二級線缺損甚至消失，紋理交叉所形成的網狀結構逐漸減少[7]。根據手背部皮膚的紋理特征性表現，我們將其轉換成可測量的參數，即紋理間距、網格數、角度最大值和角度差值。其中，紋理間距和網格數的變化主要受年齡的影響，皮膚紋理的最大角度和角度差值變化則主要受日光暴露的影響[9]。

然而，這些皮膚紋理形態學指標在為皮膚老化評價提供豐富信息的同時，也增加了對數據處理的難度，此外，單憑某一指標對皮膚老化做出評價往往具有一定的片面性。因子分析方法將多個指標納入同一系統進行定量化研究，是一種能夠將多個實測原始變量轉換為少數幾個不相關的綜合指標的多元統計方法，這些綜合指標不能直接觀測到，但更能反映事物的本質，因此在醫學等領域得到了廣泛的應用[10-12]。本研究通過因子分析法實現對皮膚老化狀況的綜合評價，對多個皮膚紋理測量指標進行降維，所用權數隨著數學變換過程自動生成，具有較強的客觀性，能夠更全面的反應皮膚老化的程度。

通過本研究提取2個公因子，對原始皮膚紋理指標進行了降維處理。對于因子1，與年齡密切相關的紋理間距和網格數的因子負荷都在0.85以上，因此，因子1可以稱為自然老化因子。對于因子2，與日光暴露時間密切相關的角度最大值和角度差值的因子負荷都在0.80以上，因此，因子2可以稱為光老化因子。這兩個因子反映了影響皮膚老化的兩個最主要因素，即年齡和日光暴露。考慮2個因子對總體方差的貢獻，本研究建立了皮膚老化綜合評分方程。該皮膚老化綜合得分隨著年齡、每日日光暴露時間以及皮膚老化級別的增加均呈增加趨勢，說明該綜合評分與皮膚老化存在劑量反應關系，可以用于皮膚老化程度的評價。

本研究通過測量皮膚紋理形態學指標，進行因子分析，建立了一個可以定量評價皮膚老化程度的綜合性指標--皮膚老化評分，達到簡化觀測指標，并客觀、定量的評估皮膚老化程度的目的，利用該指標便于在不同個體間進行皮膚老化的比較，具有一定的應用價值。

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