无创性皮肤检测技术在面部红斑评估中的应用进展

2023-03-22李庆文涂颖

中国皮肤性病学杂志 2023年2期

李庆文，涂颖

临床上越来越多的患者向皮肤科医生抱怨“面部皮肤发红”，同时伴或不伴有灼烧、刺痛、瘙痒等症状[1]。间歇性或持续性面部红斑可与多种皮肤病相关，如：玫瑰痤疮、接触性皮炎等，面部红斑被认为是这类皮肤病的一种重要临床表现[2]，因此，可通过检测面部红斑的颜色深浅以评估这些面部皮肤病的严重程度以及评价临床疗效。

以往临床多采用主观方法评估面部红斑，例如：视觉模拟量表(visual analogue scale，VAS)、比色卡等，由于其主观性较强可能会导致红斑评估的偏差[3]。为了评估和客观量化面部红斑，需要更精确和客观的评估方法和技术。随着各种光学仪器的飞速发展，各种无创性皮肤颜色分析技术相继问世并应用于临床，了解这些无创性检测技术的原理及临床应用将对指导临床面部红斑严重程度的评估以及临床治疗效果的评价起到重要作用[1]。

1 反射光谱法

1.1漫反射光谱法(diffuse reflectance spectroscopy, DRS) 进入组织的光子通过散射和吸收,与组织中发色团相互作用，对其散射光进行光谱解析，从而分析出该组织不同成分的信息[4]。如漫反射光谱组织血氧仪，该方法可实时监测皮肤血流灌注，判断血管瘤的治疗进展、评估银屑病患者的血管情况以及对皮肤炎症、红斑和血管阻塞进行定量评估，即使在严重色素沉着情况下也能客观检测红斑反应[5-7]，但表皮厚度及炎细胞等均可影响反射光谱，且使用时需对皮肤施加一定的压力，会影响测试区域皮肤的血流含量，导致多次检测间存在差异[6]。

1.2近红外光谱法(near infrared spectroscopy, NIRS) 由于皮肤组织内的血管非常丰富，近红外光谱仪可通过检测组织中红细胞运动来测量血流量及组织血氧饱和度[8]，是监测皮肤血氧变化的有效检测技术。该方法可以评估移植手术后的皮瓣成活状况[9]，以及光线性角化病局部治疗前后的血管反应信息，从而进行疗效评估[10]。该仪器有很高的时间分辨率，但空间分辨率较低，且受到光谱数据处理复杂性的限制，其灵敏度不高[11]。

1.3分光光度计目前用于临床的主要有Derma分光光度计和Mexameter皮肤黑色素和血红素测试仪。可以根据黑色素和血红蛋白对不同波长光的吸收光谱和反射的不同计算皮肤红斑和黑色素指数[12]。该仪器可用于检测痤疮、接触性皮炎治疗后红斑严重程度，从而评估治疗效果以及治疗方案的有效性[13-14]。该仪器能够量化微小的皮肤颜色变化，可重复性及敏感度均较好，但受到黑色素等其他皮肤发色团的影响会使其特异性降低[15]。

1.4三色色度计常用的仪器有Chroma Meter色度计，收集与皮肤表面垂直的反射光进行三色分析并将其转化为L*，a*，b*值，其中a*值主要来源于真皮中的血红蛋白，皮肤越红润，a*值越高，因此可客观反映出局部皮肤红斑程度[16]。Choi等[17]使用该仪器评估紫外线照射后的皮肤红斑反应，从而客观定量的评估最小红斑量(MED)，临床上用于辅助制定银屑病等疾病的光疗方案及诊断光敏性疾病，也被用于评估痤疮和色素性疾病等的治疗效果[18]。但该仪器使用时可受到环境光及皮肤亮度的影响，导致评估结果的差异。

2 成像技术

随着数字摄影技术的发展，医学成像技术在皮肤病学和美容学中起到越来越重要的作用。将单色光、偏振光和紫外光等多种光源应用于成像技术中，生成相应的皮肤图像[19]，然后将图像中的信息转换为数字数据，可以更加直观的进行统计分析和比较，近年来在皮肤病的诊断中被较多的应用[20]。

2.1面部皮肤多光源数字化检测仪目前常用仪器如VISIA、ANTERA 3D，两种仪器都用于皮肤肤色及状态的分析，VISIA使用三种光源包括：标准白炽灯、紫外光和偏振光，不同的光源对应分析不同的皮肤状态数据。红色通道代表血红蛋白，与红斑严重程度呈线性相关。Zhang等[21]认为该仪器能很好的评估敏感性皮肤药物治疗后的红斑面积改善情况，该仪器测量范围大，为面部红斑面积评估带来便利[3]。在使用VISIA检测鲜红斑痣时发现病变部位较正常皮肤的血管聚集程度更高，能够有效评估治疗效果[22]。不同于VISIA，ANTERA 3D仪器使用7种不同波长的光获取皮肤反射数据，转换为皮肤吸收系数来量化血红蛋白浓度[23]，该仪器应用于光老化、痤疮等皮肤病领域[24]。Linming等[23]研究发现，两种仪器在面部红斑面积的评估上显示出很强的相关性，但在皮肤皱纹及毛孔的显示上，ANTERA 3D较VISIA更为敏感。

2.2偏振光光谱成像(polarized light spectral imaging) 目前常用设备为TIVI系统(组织生存力成像)，利用红细胞和周围皮肤组织吸收的波长差异来生成红细胞浓度的数值(TiVi 值)和彩色编码图像，主要用于检测皮肤微血管中红细胞浓度，还可提供血红蛋白氧化和脱氧血红蛋白的变化趋势[25]。Holst等[26]发现该方法可用于测量反应性红斑的快速瞬时变化，也可用于评估皮肤微循环，在疾病评估、药物开发、护肤品开发等领域的研究中起到一定作用[27]。

2.3激光多普勒血流仪(laser doppler flowmeter, LDF) 基于多普勒频移原理，激光在回到皮肤时会改变其波长，频率的变化和幅度与区域内红细胞的数量和速度成正比。该仪器提供可靠且可重复的组织灌注图像，Waszczykowska[28]使用该仪器评估系统性硬化症患者的微血管病变程度，但其空间分辨率较低，且由于需将探头直接接触皮肤可干扰血液流动，从而导致结果的不准确[29]。基于该仪器开发出激光多普勒灌注成像可以在不接触皮肤表面的情况下评估皮肤灌注的空间分布[30]，更适用于深层血管血流量的测定[31]。

2.4皮肤镜(dermatoscope) 可放大肉眼不可见的表皮结构和表皮下特征，其检测深度可达到真皮浅层，对于血管结构及色素结构有很高的灵敏度及特异性[32]，在不同的疾病有不同的皮肤镜表现，如激素依赖性皮炎表现为粗大的分支状血管、银屑病表现为均一的球状血管[33]，在鲜红斑痣中可见呈环状排列的扩张的血管，为评估红斑及疾病诊断提供线索，是指导治疗剂量和监测治疗终点的有用工具[34]。

2.5显微成像(microimaging) 如反射共聚焦显微成像仪，通过逐层获取组织共聚焦图像，使各层细胞结构可视化，如毛细血管床和红细胞，来对皮肤红斑进行评估[35]。如皮炎改变可见细胞间水肿，真皮血管周围炎症细胞浸润，该仪器应用较广，可用于各种皮肤病的诊断及鉴别诊断，炎症性疾病如接触性皮炎、湿疹等，自身免疫性疾病如系统性红斑狼疮，但其局限性在于其成像视野范围相对较小，且成像深度比较浅，仅限于真皮层，因此在评估红斑时存在一定的限制[36]。

2.6超声成像(ultrasonic imaging) 常用仪器如高频多普勒超声，可用于测量移动结构如：皮肤血流[37]。不同的回声带反映不同的皮肤结构。目前超声技术在脂溢性角化、化脓性汗腺炎、鲜红斑痣、湿疹、银屑病等疾病上都有较广泛的应用[38]。如在炎症性疾病中可看到不同厚度的表皮下低回声带以及真皮层回声减弱，可用于评估疾病严重程度以及监测疾病进展[39]。该仪器分辨率高，检测深度较浅，无法区分皮肤深层微小血管，使用时受到一定限制[40]。

2.7激光散斑对比成像(laser speckle contrast imaging) 用于对组织中的血流进行无创、实时成像。当物体运动时，散斑图案会随着时间变化，可根据散斑图案的变化来可视化组织灌注[41]。有助于评估局部缺血，如溃疡形成，也可用于评估系统性硬化症患者的面部血流循环以及激光治疗后鲜红斑痣的血流变化情况，从而有助于调整激光治疗参数[42]。Pauling等[43]认为，该仪器较红外热成像仪有更高的时间和空间分辨率。但由于该方法对运动信号比较敏感，因此易产生伪影，有效区分伪影及测量信号是当前的研究挑战[44]。

2.8光声显微活检(photoacoustic microscopic bio-psy，PAMB) 通过选择不同孔径的物镜调节皮肤表面下的光声聚焦深度，可获得真皮血管形态、直径、深度、密度信息，其空间分辨率及穿透深度、灵敏度均较好，临床上可用于各种红斑血管性疾病，如评估鲜红斑痣的严重程度，监测治疗进展、评估预后和指导治疗方案[45]。

2.9红外热像仪(infrared thermography) 通过检测皮肤表面发出的红外辐射，产生不同身体部位的热模式，是用于测量皮肤表面温度分布的图像技术[46]。由于面部肿瘤、炎症及血管性疾病等血流存在差异，影响皮肤温度，该仪器在皮肤病学诊疗中得到广泛运用，如局限性硬皮病、血管瘤、化脓性汗腺炎等[47]。为疾病诊断提供帮助，也可用于疾病治疗后疗效的监测。Magalhaes等[48]认为，其在检测早期肿瘤及监测肿瘤生长方面有很大的优势，其温度敏感性、空间分辨率均较好，但临床上仍有使用携带不便、成本高，成像不稳定等问题[49]。

2.10光学相干层析成像(optical coherence tomography，OCT) 通过测量来自生物组织的反向散射光的强度来三维重建组织横截面图像，如OCT扫描仪，该方法已经被应用于炎症性疾病以及皮肤肿瘤中。Nelson 等[50]使用光学相干断层扫描成像来可视化血管，评估血管壁形态和血管深度，与共聚焦显微镜相比，OCT 具有更大的视野和穿透深度，与超声相比，该方法有更高的图像分辨率。但其成像深度稍浅，无法显示皮肤真皮深层血管[51]。