A comprehensive comparison of facial skin hydration based on capacitance and conductance measurements in Chinese women

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 44; no. 6; pp. 703 - 718
• Main Authors: Voegeli, Rainer, Cherel, Marie, Schoop, Rotraut, Rawlings, Anthony V.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Wiley Subscription Services, Inc 01.12.2022; John Wiley and Sons Inc
• Subjects: Avatars; Body Water; Capacitance; Cartography; Cheek; China; Clusters; Coefficient of variation; colour mapping; Complexity; Conductance; Epidermis - physiology; facial skin hydration; Female; Forehead; Humans; Hydration; Instrumentation; Interpolation; Jaw; Measuring instruments; moisturization; Original; Skin; skin capacitance; skin conductance; Skin Physiological Phenomena; Stratum corneum; China; colour mapping; facial skin hydration; stratum corneum; moisturization; skin capacitance; skin conductance
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494; 1468-2494
• DOI: 10.1111/ics.12814

Objectives The aim of this study was to compare the data of conductance and capacitance measurements of facial skin hydration and to evaluate and discuss the advantages and disadvantages of the different approaches. Methods We measured skin capacitance (Corneometer® CM 825) and skin conductance (Skicon‐200EX®) on 30 pre‐defined facial sites of 125 Chinese women, resulting in 3750 readings per device. The data were analysed and compared, and continuous colour maps were generated on a 3D avatar for capacitance, conductance, relative difference (Δ%) and correlation (R‐value) by interpolating between the individual readings and converting the values to colours. This visualization allows a better interpretation of the results. Results The complexity of facial skin hydration is revealed by this approach. The similarities and discrepancies in the facial hydration maps are clearly apparent. Due to the superiority of the Skicon in measuring high hydration levels, differences in skin hydration were evident on the forehead compared with the Corneometer maps, which may be related to the more superficial measurement of the Skicon within the stratum corneum. Conversely, a greater understanding of the complexity of facial skin hydration in the nasolabial fold was obvious when using the Corneometer. The best congruence between the instruments was found at two specific but separated facial areas, one around the inner eye region and the other one on a line between the nasolabial sulcus and the oblique, lateral jaw. Interestingly, the data were not normally distributed for both instruments and they had opposite skews. All facial clusters were statistically different from each other (p < 0.001), except the cheek and jaw for the Skicon. Larger than expected percentage coefficients of variance were found for the Corneometer on some facial sites that might be explainable by differences in stratum corneum physiology and biochemistry. Corneometer values of 48 AU and Skicon values of 132 μS were taken as the cutoff for normally hydrated facial skin. Conclusions Both devices have their advantages and disadvantages suggesting that bio‐instrumental measurement of skin hydration is actually more complicated than commonly thought and that the different facial zones and the use of multiple instrumentation have not been adequately considered. Résumé OBJECTIFS L’objectif de cette étude était de comparer des données issues de mesures d’hydratation de la peau du visage par conductance et capacité électrique, et d’évaluer et discuter les avantages et désavantages de ces différentes approches. METHODES La capacité électrique de la peau (Corneometer® CM 825) et saconductance (Skicon‐200EX®) ont été mesurées en 30 points pré‐définis du visage de 125 femmes chinoises, menant ainsi à 3750 mesures par appareil. Les données ont été analysées et comparées, puis transposées visuellement sur avatar 3D via la création de cartographies continues de couleur par conversion de chaque valeur en une coordonnée de couleur et interpolation colorielle entre les différents points. Des cartographies de capacité électrique, de conductance ainsi que celle de la différence relative (Δ%) et de corrélation (R‐value) ont été générées, ces visualisations permettant de mieux interpréter les résultats. RESULTS Cette étude a mis en lumière la complexité de l’hydratation de la peau du visage. Les similarités et différences entre les cartographies d’hydratation faciale apparaissent clairement. Du fait de la supériorité du Skicon pour la mesure de hauts taux d’hydratation, des différences sont clairement visualisées entre les cartographies d’hydratation des deux appareils au niveau du front, et pourraient être dues à une mesure plus superficielle au sein du stratum corneum avec le Skicon. A l’inverse, l’utilisation du Corneometer permet une bien meilleure compréhension de la complexité de l’hydratation de la peau au niveau du sillon nasogénien. Les appareils montrent les résultats les plus similaires au niveau de deux zones spécifiques et séparées du visage, une au niveau du coin interne de l’œil et l’autre sur une ligne séparant le sillon nasolabial et l’oblique latéral de la machoire. Il est intéressant de noter que les distributions des données ne suivent pas une loi normale, pour aucun des deux appareils, et présentent des biais de distribution opposés. Tous les résultats obtenus au niveau des clusters faciaux étudiés montrent des différences statistiquement significatives entre eux (p⟨0.001), à l’exception de la joue et de la mâchoire, avec le Skicon. Des pourcentages de coefficients de variation plus élevés qu’attendus ont été obtenus avec le Corneometer en certaines zones du visage, qui pourraient être expliqués par des différences physiologiques et biochimiques du stratum corneum. Des valeurs de 48 UA avec le Corneometer et de 132 μS avec le Skicon ont été retenues comme valeurs seuil d’une peau du visage normalement hydratée. CONCLUSIONS Les deux appareils montrent des avantages et désavantages, suggérant que la mesure bio‐instrumentale de l’hydratation cutanée du visage est en réalité plus compliquée que communément admise et qu’une approche multiinstrumentale n’a pas été suffisamment considérée à ce jour pour appréhender les différentes zones du visages. As many as 3750 Corneometer and Skicon readings each, taken at 30 defined facial sites of 125 Chinese women, were analysed and compared. Both devices have their advantages and disadvantages, suggesting that bio‐instrumental measurement of skin hydration is actually more complicated than commonly thought and that the different facial zones and the use of multiple instrumentation were and are not sufficiently taken into account.