视觉量表和仪器测量评估人发色多样性:一项全球性调查

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视觉量表和仪器测量评估人发色多样性:一项全球性调查

人类的自然发色涉及生物学、文化、社会以及美学等诸多方面。在自然状态下，头发颜色变化多样，其中白种人及其经地域散居后（美国、澳大利亚、加拿大、新西兰等）的白种人变化居多。对于五大洲各种族来说，深色（黑色至深棕色）的头发表型（与深色瞳孔一起）在很大程度上占据主导地位。而人自然发色在一生中也不是固定不变的。随着年龄的增长，几乎所有种族所有人的头发都会不同程度地变灰。这是头发毛囊黑素细胞随时间发生渐进性耗竭的结果，该现象会使个体头发逐渐变灰，慢慢在头上出现一根根白发。

目前公认的自然发色是从黑色到浅金或红色，这是由分布在头发皮质内的两种黑素（几微克的真黑素和褐黑素）通过不同比例组合而产生的结果。对于富含真黑素的头发而言，某些种族个体毛发内真黑素的含量受年龄影响。从黑发到金色头发，其毛发内真黑素的总含量逐渐减少，而褐黑素则一直呈低量或微量。对于红色头发，其毛发中的真黑素和褐黑素则一直均匀分布。

虽然看起来简单，但通过视觉检查来精确地描述头发的颜色并不是一件容易的事，因为在不同个体中头发的颜色存在微小差异。此外，物理学上的偏差（光线、亮度、头发纤维的形状等）还可能加大评估的难度。但培训有素的专家可通过视觉参考量表对发色进行评估，并在极大程度上减弱上述诸多限制。

自20世纪90年代以来，色度计的使用为我们提供了一种新型的更加客观的颜色界定。这类仪器大多数参照了CIE的L*、a*、b*参考体系（一种广泛使用的国际标准）且早期是先用于皮肤研究的。但对发色相关的研究，这类仪器的使用比较少见。该研究以色度计评估和特殊的视觉参考量表为标准，针对两大研究重点展开：①用仪器和视觉评估来检测志愿者（全球范围内）自然/构成性发色的多样性；②确定研究中检测发色的视觉量表对全球人类发色色谱的适用度。

一、材料和方法

该研究招募了2 057名18～79岁的志愿者（分别来自非洲、南北美洲、大洋洲、亚洲和欧洲的不同国家），男女各占一半。志愿者均为自然发色，且家族三代均为同一种族。首先由培训过的技术人员对居住不同地方志愿者的发色进行视觉评估。视觉评估以欧莱雅公司内部制定的视觉参考量表为标准，将发色（hair tone，HT）分为10级（1级为黑色发，逐渐变浅至10级的浅金色发）。随后在2 057名志愿者的头部不同部位取得发束样本2 870份，并通过仪器测量获得的数据来比较自定义的视觉参考量表。发束颜色由Minolta CM2022光谱色度计进行仪器评估。具体内容请参考原文。

二、结果

1.通过L*、a*、b*轴的整体分析：所有的仪器测量数据均通过二维模式进行处理，以L*为纵坐标，分别以a*和b*为横坐标作图。使用红点代表红色头发，灰点代表灰色头发，黑点代表除灰发和红发以外的所有其他发色来标记。通过该方法可以清晰地发现a*矢量几乎不能用于描述红色以外的其他发色。

2.有色头发（除红发和白发）：L*和b*的值能够很好地体现有色头发的颜色变化。可以通过L*、a*、b*参考量表的二维空间结构来证实。总体数据显示，L*的数值范围是14～57，b*的数值范围是0～14，a*的数值范围是0～6。该研究从五大洲获取的2 217份发束样本中收集了有色头发，其中欧洲的样本量（n＝894）占主导地位。检测数据显示，测量数值间具有很强的相关性。实际上，所有的点都包含于一个平面上，且相对L*轴有轻微的斜度（4°）。所有志愿者发色主要由L*和b*值决定。

3.仪器测量与视觉评估间的联系：视觉评估结果显示2 217根发束涵盖了头发HT的所有变量范围。以HT进行划分，能够更好地显示其分布特点。结果所呈现的是有着一些重叠的连续分布的发色。值得注意的是，金色头发（HT9和HT10）的数量特别少。当每组HT取其L*、a*、b*的均值时，HT的视觉评分有差异性与L*、a*、b*的分值吻合。因此可以验证专家的评估，同时证实HT排序的正确性。

该研究显示，两组连续的HT在横轴之间的距离不是恒定的，而是随着HT的增大而增加。这是由于b*和L*的双因素影响，以及HT评分的排序特征所致。这一结论在HT8～10中得到证实，其b*值相当接近，而L*值明显不同。在较深的发色中（HT1～HT4）则有所不同，其b*值（以及大多数L*值）的变化幅度特别低。因此，对于深发色能观察到较多重叠，使视觉和仪器评估在鉴别检测中达到极限。其他指标（光泽、头发形状、发束厚度……）可能对仪器测量也产生干扰。

该研究还总结了10组不同的HT中的L*、a*、b*平均值。其中，HT9和HT10的数值只是从数量有限的样本中获得的指标。值得注意的是，4组较深发色（HT1～HT4）的L*值范围非常窄（18.9～ 21.5）。L*、a*、b*范围较窄的较深发色，说明定量和定性两种方法的局限性，如两个相邻HT（如HT1和HT2）之间L*和b*值的重叠。

4.有色头发与地理区域：对所有仪器测量的结果进行地理区域划分，可以通过三维空间模式在相同量级范围内描述发色连续变化的差异。如同预期，欧洲大陆发色的跨度明显大于其他四大洲。大洋洲人头发b*值的变化相当大。有趣的是，亚洲人和非洲人的b*值非常接近，虽然在统计学上差异无统计学意义，但其发色略有不同。非洲人发色的L*均值较低（L*=18），比亚洲人（L*=20.3）的发色略深。如上所述，这种情况很可能是由视觉评估和仪器测量中其他指标（光泽、头发形状、发束厚度）的干扰所致。

5.红发：为了关注红发这种非常稀有的头发表型，该研究还通过询问“你是自然红发吗？”，额外招募了92名红色头发的志愿者（78%欧洲人、18%大洋洲人和4%南美洲人）并获取他们的头发样本。在所有的有色头发中，红色头发分布较为分散，其a*值（0～14）和b*值（0～30）较高，而L*值的范围为13～60。尽管该研究中所提供的小样本不能得出明确的结论，但是值得注意的是，欧洲红发志愿者的HT（5～9）高于美拉尼西亚的红发志愿者（1～3）。

6.灰色头发：该类发束取样于至少出现5%白发（5%～100%）的志愿者，总共561例样本（非洲30例、美洲127例、亚洲199例、欧洲173例、大洋洲32例），其平均白发覆盖范围为28%。在不同白发志愿者中，HT值相对均匀分布，尽管在浅色头发中呈下降趋势。简言之，对于这群志愿者，白发在浅色头发（≥HT6）中不太多见，与该结果之前的研究相符。

理论上讲，这些灰发的特征是L*值较高（13～83）、a*值（2～7）和b*值（0～13）较低。100%白发发束的中位数相当于L*：70，a*：0，以及 b*：6。简言之，这些头发不仅更加均一，而且比其他所有的发束更偏黄。检测的发束中，白发的比率越高越会导致L*值夜显著增高。

三、讨论

早在20世纪30年代，随着染发产品的出现，即出现了与发色匹配的视觉参考量表。虽然用这些实用工具可以快速确定发束的HT，但即使是经验丰富的技术人员也只能准确判断出一半的颜色。该研究结果显示，较深发色（HT1～HT4）在志愿者中占大多数（＞60%），不过值得注意的是，头发的形状、直径、亮度、毛发纤维的排列等因素可能影响视觉评估的结果。实验证实，在L*值相同的情况下，有光泽的深色头发可能比光泽度差的头发看上去发色更深。

关于人类的头发，该研究的数据首次在全球水平上对发色的某些方面进行了定量。它证实了深色头发是全球范围内占数量优势的发色，其中欧洲人（或其散居者）扩大了头发色调的跨度（例如苏格兰人），一共多达8个HT。来自南美洲的志愿者，特别是巴西人（以及在某种程度上的墨西哥人）的发色范围更广且分布更加均衡，涵盖6个HT，可能反映了种族的混血程度。亚洲志愿者的发色跨度则较少，罕有覆盖＞4组的HT。对于亚洲人，相比HT2和HT3，通常被命名为“乌黑色”的HT1并不占主导地位。实际上，对于所有深发色的志愿者，HT1只占少数，且在白种人中极为罕见。

对视觉评估的头发进行仪器检测，可以获得许多重要的信息。之前有研究者证实，在白种人的头发中，L*、a*、b*系统的a*变量缺失（绿-红矢量）。该研究对这项工作清楚地进行了确认并加以拓展。在其他人种中，除了红色头发之外，可以观察到HT色谱中L*和b*的动态变化。用色度测量来鉴别这些深色头发（HT3或HT4）是枯燥而乏味的，更不用说目前的仪器是难以完成的。如上所述，头发纤维的排列、卷曲度、亮度和头发的厚度等因素均有可能干扰被分析发束的光反射和吸收特性。此外，仪器只能记录暴露在5 mm口径聚光灯下的50～100根头发（厚度变化范围50～100 μm）的色度曲线。该结果会与个体发色的临床观察略有不同。此时，将色度信号整合并均分为毛发的许多物理特征，这是不可避免的离散性的内在原因。结果使得HT1或HT2两组头发在坐标轴间的距离幅度极小，明显低于测量精度的极限。因此，试图对这两种深发色的区分变得毫无意义。当以法医学为目的进行这些深发色色度测量时，这一点就变得极为重要。

综上所述，真黑素的数量及其在浅色头发中的“稀释”决定了头发的颜色坐标，由增加的亮度（L*）和b*（黄色）成分所驱动。简而言之，除了红色头发，二维颜色参照完全可以对某一给定的中度到极浅色的头发进行非常充分的定义。然而研究还表明，对于非常深的发色（HT1～HT4），其间的界限是十分模糊的。有趣的是，除了红色头发，其他发色中少量或微量褐黑素的存在未明显影响其L*和b*的值。在真黑素和褐黑素几乎含量相当的情况下，a*（红色）成分才会变得更有影响力。关于HT的排序/主观特征，不能用L*、a*、b*的客观坐标来绘制其常规相关性。然而，指数型的点型关系显示这两个变量之间似乎存在密切关联，其中两个连续HT之间的平均距离会随HT值的增高而增加。

［陈旭 孔佩慧摘自LozanoI,SaunierJB,Panhard S,et al.The diversity of the human hair colour assessed by visual scales and instrumental measurements.A worldwide survey［J］.Int J Cosmet Sci,2017,39（1）:101-107.DOI:10.1111/ics.12359.］原作者单位：欧莱雅法国研发和创新中心