Фото лица и данные микробиома объединили в модель для оценки состояния кожи

В выборке из 242 женщин мультимодальная модель различала условно «идеальное» и «неидеальное» состояние кожи с площадью под ROC-кривой 0,91, тогда как модель только по микробиому показала AUC 0,62. Внешней проверки алгоритма на другой популяции не проводили. Работа опубликована в журнале «Количественная биология» (Quantitative Biology).

В исследование включили 242 здоровых женщины 16–50 лет из Шанхая. Состояние кожи оценивали по четырем основным направлениям — акне, порам, пигментации и морщинам. По совокупности критериев 53 участниц отнесли к группе «идеальной кожи», 189 — к группе «неидеальной». С помощью системы VISIA-CR получали стандартизированные изображения лица; дополнительно измеряли увлажненность, трансэпидермальную потерю воды (transepidermal water loss, TEWL), секрецию кожного сала, блеск, содержание меланина и гемоглобина, pH и эластичность кожи. Микробиом исследовали в мазках со щек методом секвенирования гена 16S рибосомной РНК.

Общее альфа-разнообразие микробиома по индексу Шеннона между группами статистически значимо не различалось. При этом более высокое микробное разнообразие слабо коррелировало с меньшей TEWL и меньшей секрецией кожного сала.

Отдельные роды бактерий ассоциировались с конкретными характеристиками кожи: Streptococcus — с выраженностью следов акне, Ralstonia — с расширенными порами, Lactobacillus — с комедонами, Porphyromonas — со следами акне; наиболее выраженные различия авторы обнаружили для Pseudomonas.

Модель на основе только относительной представленности микроорганизмов имела AUC 0,62. После добавления характеристик участниц и физиологических параметров кожи AUC увеличилась до 0,76, а после отбора признаков — до 0,83. Затем исследователи добавили признаки, автоматически извлеченные из изображений лица с помощью глубокой нейронной сети ResNet-18. Итоговая модель, одновременно учитывавшая фотографии, микробиом и характеристики кожи, достигла AUC 0,91 на тестовой части исходной выборки.

На ее основе авторы разработали мультимодальный индекс состояния кожи (Multimodal Skin Index, MSI) от 0 до 100 баллов. Значение 75 использовали как расчетную границу между условно «идеальным» и «неидеальным» состоянием, однако сами авторы подчеркивают, что показатель следует рассматривать как непрерывный индекс, а не как установленный диагностический порог.

При сравнении MSI с визуальной оценкой исследователи обнаружили участников, у которых эти методы давали разные результаты. У части женщин кожа визуально соответствовала критериям «идеальной», но модель относила ее к «неидеальной» группе; структура их микробиома была ближе к микробиому основной «неидеальной» группы. Встречалась и обратная ситуация — при визуально неидеальном состоянии кожи микробиом и итоговый MSI были ближе к «идеальной» группе. Авторы считают, что это может отражать скрытые различия состояния микробиома, однако исследование не показывает, развиваются ли у таких людей впоследствии дерматологические заболевания или видимые изменения кожи.