20 MHz 与50 MHz超声皮肤成像与测量的比较研究

冉梦龙 刘德华 张婧秋 涂平 杨淑霞 李航100034北京大学第一医院皮肤病与性病科

·论著·

20 MHz 与50 MHz超声皮肤成像与测量的比较研究

冉梦龙 刘德华 张婧秋 涂平 杨淑霞 李航100034北京大学第一医院皮肤病与性病科

目的了解20 MHz和50 MHz两种超声频率下人体不同部位皮肤的成像特点，比较两种频率超声测量皮肤厚度时的信度。方法招募健康志愿者39名，年龄18～39岁。采用20 MHz和50 MHz超声对受试者全身20个部位皮肤进行超声成像，由3名医师分别测量各人体部位表皮与真皮的厚度，分析超声图像，并通过计算组内相关系数判断不同频率超声测量不同部位皮肤厚度时的信度。结果两种频率超声测量各部位表皮时组内相关系数基本小于或接近0.7，信度不理想；在光滑平坦的人体部位，两种频率超声测量真皮时组内相关系数基本大于0.75，信度较高。20 MHz超声可以充分显示真皮与部分皮下组织，50 MHz超声仅能显示真皮层结构，但对细节成像更清晰。在一些解剖结构复杂且不平整的部位，两种频率超声在成像深浅、细节分辨能力方面各有利弊。结论20 MHz和50 MHz超声作为无创影像工具能够很好地反映表皮及真皮结构；在人体不同部位，要根据两种频率超声的成像特点进行选择。

超声检查；皮肤结构；皮肤厚度；组内相关系数

超声是一种传统的无创影像检查技术。理论上，超声频率与成像分辨率成正比，与穿透深度成反比。20 MHz与50 MHz超声探头的轴向和侧向分辨率均可达到50 μm，并且50 MHz超声穿透深度约为 4 mm，而 20 MHz超声的穿透深度可达 1 cm［1］。这两种频率的超声基本可以满足皮肤成像需求，可成为皮肤无创检查工具。然而，它们在皮肤成像时的区别、人体不同部位皮肤结构对超声成像的影响都还不清楚。针对上述问题我们采集不同部位皮肤超声图像，并进行信度分析，为两种频率超声进一步应用于皮肤科临床打下基础。

对象与方法

一、对象

招募皮肤完全发育成熟、无明显老化的青中年健康志愿者39名，年龄18～39岁，女20名，男19名。本研究通过北京大学第一医院医学伦理委员会批准，受试对象均签署知情同意书。

二、方法

超声成像部位：额部、面颊、鼻背、鼻翼、下颌、颈部、前胸、上腹、下腹、背部、腰部、股前、胫前、小腿屈侧、手背、手掌、足背、足跟、指甲、趾甲。分别使用20 MHz和50 MHz超声探头采集39名受试对象上述部位的超声图像，超声设备为MEDA MD⁃300S皮肤超声诊断系统（天津迈达有限公司）。定义真皮层为中等回声，表皮则为高回声，皮下组织为低回声，以此可明确区别超声图像中表皮、真皮、皮下组织等结构。3名皮肤科医师经统一培训后，分别独立判读皮肤超声图像，并测量图像中表皮与真皮的厚度（指甲和趾甲除外），对结果进行一致性比较和分析，总结成像特点。

三、统计分析方法

应用stata9.0软件，对3名医师测量的表皮与真皮厚度进行统计分析，采用混合效应模型和Consistency类型，通过计算组内相关系数判断不同频率超声测量不同部位皮肤厚度时的信度。组内相关系数大于0.75说明信度良好；对于定量数据，组内相关系数越高，信度越高。

结 果

一、皮肤结构的一般超声成像特点

在20 MHz和50 MHz超声下，表皮层通常表现为强回声，细带状，有时可见“三线征”，即上下2条强回声带加中央1条中等至弱回声带；真皮为较宽厚的中等回声区域，在部分影像中可以看到真皮深层回声比浅层略强；皮下层表现为低回声，其中可见条索状或网格状、强至中等回声带，这些回声带应是脂肪筋膜结构中的纤维结缔组织及神经组织。

二、人体不同部位皮肤超声成像特点

在较为平坦的部位，20 MHz和50 MHz超声皮肤成像较为清晰，能够明确区分表皮层、真皮层与皮下层（图1A、1B），成像特点符合上述一般规律。20 MHz超声图像即使是在真皮最厚的区域（如背部、腰部）也能完整地呈现出真皮全层及皮下组织（图2A），但有时表/真皮边界不够清晰，在解剖结构复杂且不平整的区域（如鼻部、手、足），超声图像难以清晰反映结构层次（图1C）。在50 MHz超声图像中，皮肤各层次更加分明，区别度更高，在解剖结构较为复杂且不平整的区域能够提供结构层次更为清晰的图像（图1D），但是在真皮较厚的区域图像不能完全反映出真皮的全貌，部分真皮深层未能完整成像（图2B），皮下组织基本无法成像。

图1 不同区域皮肤20 MHz和50 MHz超声图像 1A、1B：平坦区域（前胸）皮肤；1C、1D：解剖结构复杂且不平整区域（鼻背）皮肤；1E、1F：甲

在手足指、趾甲区域，20 MHz和50 MHz超声均能很好地反映甲的解剖结构，甲板显示为高回声的亮影，甲母和甲床显示为低回声暗影。在20 MHz超声图像中，可以清楚地观察到甲母、甲床的结构和回声强弱（图1E）。50 MHz探头由于穿透力较差，甲母和甲床显示为无回声区，但是甲板成像非常清晰（图1F）。

在胡须较浓密的男性志愿者下颏区域，50 MHz超声图像中可以看到纵向平行排列的低回声条带，反映该区域存在大量毛囊（图2C、2D）。

在足跟区域，20 MHz和50 MHz超声均不能很好地成像，图像中仅见一条线状强回声带，其后为杂乱的低回声，甚至无回声（图2E、2F）。

不同区域皮肤在20 MHz和50 MHz超声下的表现特点总结见表2。

三、20 MHz和50 MHz超声测量皮肤厚度的信度

3名医师对不同部位皮肤厚度测量的组内相关系数见表1。结果显示，在表皮厚度测量方面，不管是使用20 MHz还是50 MHz探头，各部位（除外面颊部位）的组内相关系数都小于或接近0.7。而在真皮厚度测量方面，不同部位的测量结果有较大差异。根据人体解剖结构特征、超声成像特点和真皮厚度测量的信度，可将全身皮肤分为3类：光滑、平坦、结构一致的区域（额部、面颊、下颌、颈部、前胸、上腹、下腹、背部、腰部、股前、胫前、小腿屈侧），结构复杂的区域（鼻背、鼻翼、手掌、手背、足背、足跟），甲（指甲、趾甲）。

在光滑、平坦、结构一致的区域，除50 MHz超声测得的腰部真皮厚度组内相关系数较低外，两种频率超声探头所测得的其他真皮厚度组内相关系数均大于0.8，多数接近或超过0.9。在结构复杂且不平整的区域，两种频率的超声探头所测得的结果组内相关系数均小于0.75。由于20 MHz和50 MHz的超声均不能很好地穿透表皮，无法对足跟处皮肤厚度进行准确测量。而对于指甲和趾甲，由于其解剖结构的特殊性，未纳入表皮、真皮厚度测量的范畴中。

讨 论

超声作为一种传统的无创影像检查技术，由于其分辨率的局限性，过去很少被用于皮肤检测。随着20 MHz、50 MHz及更高频率探头的出现，其分辨率和穿透深度已从理论上满足了皮肤检测的需要，使超声应用于皮肤科领域成为可能。

超声影像是纵剖面成像，符合皮肤病理阅片习惯，皮肤科医生更容易接受和学习；此外，在现今能够临床应用的皮肤影像技术中，超声穿透深度最深，理论上应能反映皮肤各层次的结构和变化［2］。目前，超声在皮肤科潜在的应用领域包括：①判断皮肤肿物的性质、范围及其与周围组织的关系［3⁃5］；②通过病变部位与正常组织的超声影像对比，对硬皮病、瘢痕等炎症或肿物的疗效进行评判［6⁃8］；③由于通过超声影像可以判断药物被注射的层次和范围，还可采用超声对糖皮质激素局封等治疗进行实时监测。然而，要想真正实现超声在皮肤科的临床应用，还必须对常用超声探头的成像特点和优势有充分的了解。

图2 特殊区域皮肤20 MHz和50 MHz超声图像 2A、2B：真皮最厚区域（背部）皮肤；2C、2D：终毛区域皮肤；2E、2F：足底皮肤

表1 20 MHz和50 MHz超声分别测量不同部位表皮、真皮厚度的组内相关系数（ICC）

表2 20 MHz和50 MHz超声在观察不同区域皮肤时的特点

本研究结果提示，在光滑、平坦、结构一致的区域（额部、面颊、下颌、颈部、前胸、上腹、下腹、背部、腰部、股前、胫前、小腿屈侧），20 MHz和50 MHz超声均能很好地反映皮肤各层结构。相较而言，20 MHz超声穿透力较强，对皮下组织也能很好地成像，在需要观察皮肤深层结构时是较好的选择。50 MHz超声分辨率更高，对表/真皮界限区别清楚，能更好地观察表皮及真皮浅层变化。

对于解剖结构复杂且不平整的区域，如鼻背、鼻翼、手背、手掌、足背，20 MHz超声对解剖细节的反映能力不足，50 MHz高频超声更有利于区别不同的解剖结构。因此，对这些区域的皮肤进行超声检测时，应首选50 MHz超声探头。足跟部角质层极厚，20 MHz和50 MHz超声均不能完全穿透，因此无法应用超声技术观察该部位病变。由此推断，一些表皮增生、角化过度的皮损也会影响高频超声的穿透，在这种情况下应考虑通过物理或药物手段去除过多的角质后再进行超声检测。

20 MHz超声由于穿透力好，可以完整地显示甲母和甲床的结构，故而需要观察甲母、甲床时应选用该频率探头；50 MHz超声仅能显示甲板，但甲板回声图像非常锐利，所以需要观察甲板本身变化时首选50 MHz探头。

测量皮肤各层次厚度及相关信度研究，不仅对检测患者皮肤实时生理状态、比较治疗前后效果有实际意义，而且可以间接提示不同频率超声在不同状态下检测的准确性。在使用20 MHz和50 MHz超声对表皮、真皮厚度进行测量时，表皮和真皮以及不同区域的真皮之间测量结果的信度有较大差异，这与皮肤本身的解剖结构特点有密切关系。表皮本身平均厚度不足1 mm，在测量过程中可能受到诸多外在因素影响，因此，不管在哪种频率的超声图像中，其厚度测量的信度均较差。对于真皮而言，光滑、平坦、结构一致的区域由于解剖层次清晰，在超声图像中真皮与皮下组织的界限易于分辨，因而厚度测量的信度良好；而解剖结构复杂且不平整的区域，由于其本身皮下组织菲薄，真皮下缺少脂肪组织，而血管、软骨、肌腱等结构交错存在，使得其超声图像较为复杂，难以明确分辨真皮与皮下组织的界限，因此不同医师间测得的厚度差异较大，信度较差。

因此，20 MHz和50 MHz超声技术是皮肤影像学的重要组成部分，能为皮肤科医师提供无创、纵向、皮肤全层的影像。不同频率超声探头有不同的适应证，故而要针对检测的目的选择恰当频率的超声。

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A comparison of 20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasonography in imaging and measuring the skin

Ran Menglong,Liu Dehua,Zhang Jingqiu,Tu Ping,Yang Shuxia,Li Hang
Department of Dermatology and Venereology,Perking University First Hospital,Beijing 100034,China

Li Hang,Email:drlihang@126.com

ObjectiveTo investigate imaging characteristics of human skin in different sites by using 20⁃MHz and 50⁃MHz high⁃frequency ultrasonography,and to compare the reliability of skin thickness measurement by the above two approaches of ultrasonography.MethodsA total of 39 healthy volunteers aged 18-39 years were enrolled into this study.Then,20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasonography were separately performed to image 20 different sites on the body,and the thickness of the epidermis and dermis were measured and evaluated by 3 dermatologists independently.The ultrasonic images were analyzed,and the intraclass correlation coefficient（ICC）was used to assess and compare the reliability of skin thickness measurement by 20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasound.ResultsThe ICC values were less than or close to 0.7 in epidermal thickness measurement at almost all the tested sites between 20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasono⁃graphy,suggesting poor reliability.However,20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasonography showed excellent reliability in dermal thickness measurement with the ICC greater than 0.75 at almost all the tested smooth and flat body sites.The 20⁃MHz ultrasound could provide clear images of the dermis and subcutaneous tissue,while 50⁃MHz ultrasound could only provide clearer images of the dermis in details.In some uneven sites with complex anatomical structures,20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasound probes had their own advantages and disadvantages in imaging depth and detail resolution.ConclusionsThe 20⁃MHz and 50⁃MHz ultrasono⁃graphy both can serve as non⁃invasive imaging techniques to show structures of the epidermis and dermis better.In different parts of human body,ultrasound frequencies should be selected according to their imaging characteristics.

Ultrasonography;Skin structure;Skin thickness;Interclass correlation coefficient

李航，Email：drlihang@126.com

10.3760/cma.j.issn.0412⁃4030.2017.07.004

2017⁃04⁃18）

（本文编辑：颜艳）