非創(chuàng)傷性檢測技術(shù)在光老化皮膚治療中的應(yīng)用進(jìn)展

董依云　周國瑜

皮膚的老化分為內(nèi)源性老化和光老化，內(nèi)源性老化即自然老化，目前大多數(shù)研究認(rèn)為光老化加速了皮膚自然老化的進(jìn)程。皮膚光老化常發(fā)生于習(xí)慣暴露的部位，其中面部是最易受累的部位，另外還有手背、前臂、上胸部等光暴露部位。光老化的臨床特點(diǎn)為：皮膚質(zhì)地的改變，如皮膚干燥、松弛、細(xì)小皺紋、皮膚粗糙、毛孔擴(kuò)大等；色素性改變，如色素增加或脫失；血管性改變，如皮膚血管擴(kuò)張等[1-3]。對光老化皮膚的不同參數(shù)進(jìn)行檢測，有助于評價(jià)治療效果，本文就非創(chuàng)傷性檢測技術(shù)在光老化皮膚治療中的應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1皮膚光老化檢測方法

1.1光數(shù)值等級：1992年，Griffiths等[4]以光數(shù)值等級對數(shù)個(gè)光老化皮膚參數(shù)進(jìn)行測量。他們選擇了不同階段光老化患者的典型照片，用遞增的9個(gè)階段標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)不同的參數(shù)（0為無，8為最嚴(yán)重）。這些參數(shù)為細(xì)紋、粗皺紋、色斑和臉色發(fā)黃的程度，臨床證明基于典型照片的光數(shù)值等級優(yōu)于書面描述。光數(shù)值等級方法簡單易行，有一定可重復(fù)性，可用于門診治療中，由有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師和患者共同進(jìn)行治療前后面部改善情況的評價(jià)。

1.2 檢測皮膚表面特性：皮膚光老化的一個(gè)顯著特征就是皮膚表面光滑度下降，粗糙度增加。目前國際上一個(gè)常用的方法是制作皮膚表面的硅膠復(fù)膜樣品，待復(fù)膜硬化后可將其掃描至電腦或以激光輪廓測量技術(shù)進(jìn)行測量。常規(guī)掃描方法有機(jī)械掃描法和光學(xué)掃描法，最近發(fā)展起來的透射測量法使用平行光照射非常薄的硅膠復(fù)膜樣品。Lee等[5]采用這種薄的硅膠復(fù)膜樣品分析皮膚粗糙度，復(fù)膜厚度為0.5mm，取下后放在光源和CCD攝像機(jī)之間，通過對其灰度的測量，可以得到不同年齡人群皮膚粗糙度的顯著差異。這種方法測量的速度較快，但是很薄的復(fù)膜樣品不容易制作。激光輪廓測量技術(shù)是根據(jù)光的放大和反射原理研制出來的，采用激光頭掃描，精確測量復(fù)膜樣品的三維坐標(biāo)并轉(zhuǎn)化為圖像[6]。當(dāng)然，這種方法耗時(shí)且價(jià)格昂貴，無法應(yīng)用于常規(guī)皮膚檢查。另外一種檢測手段就是皮膚鏡的使用，皮膚鏡可以對活體皮膚直接無創(chuàng)性放大，觀察皮膚表面精微形態(tài)，最新發(fā)展的利用偏振光原理制作的皮膚鏡可以提供皮膚表面紋理、色素和血管的更多信息[7]。聯(lián)合使用數(shù)字圖像處理技術(shù)可作為一種常規(guī)色素治療功效評價(jià)的定量測量工具。該技術(shù)起步較晚，需要特定的儀器和軟件，目前國內(nèi)應(yīng)用較少。Takeshi等[8]研究了二次諧振的偏振光（SHG）顯微鏡在UVB暴露皮膚中膠原與皺紋之間的聯(lián)系，SHG發(fā)出的光可以被真皮層中的膠原纖維產(chǎn)生倍頻諧振，可以清晰地看到膠原纖維的分布以及與皮膚表面的距離，再通過計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得出與皺紋之間的聯(lián)系。

1.3檢測皮膚內(nèi)部特性：雖然皮膚活檢可以很方便地提供光老化皮膚相關(guān)的結(jié)構(gòu)改變，但這畢竟是一種有創(chuàng)方法，很多患者無法接受。越來越多的無創(chuàng)檢測手段發(fā)展起來。

1.3.1超聲檢測法：同其他以超聲為基礎(chǔ)的技術(shù)一樣，用可以發(fā)射超聲波的探頭接觸皮膚，通過超聲波作用到表皮下從而測得表皮下結(jié)構(gòu)[9]。隨著技術(shù)的發(fā)展，高頻率的超聲換能器實(shí)現(xiàn)了對皮膚高分辨率的測試。Lee等[5]采用Dermascan C高頻率超聲測試儀對皮膚真皮層的距離和密度做出測量，由微處理器評價(jià)和可視化成為一個(gè)二維彩色圖像[10]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示皮膚真皮層密度與皮膚表面粗糙度有強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系，這為我們提供了一種新的直接測量皮膚表面皺紋的方法。

1.3.2磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一種廣泛應(yīng)用于身體各部位診斷的檢測技術(shù)，尤其是皮膚深處的組織。由于無法獲取高的空間分辨率，該方法在很長的一段時(shí)間內(nèi)都不適用于皮膚。新發(fā)展的磁共振微成像（MRM）可以無創(chuàng)性地呈現(xiàn)出高分辨率的皮膚圖像，并借助計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)獲取皮下的3D結(jié)構(gòu)，得到毛孔大小、表皮厚度和真皮結(jié)構(gòu)改變[11]，可用于皮膚不同層次變化的評估。

1.3.3共聚焦顯微鏡：共聚焦顯微鏡（CLSM）是一種非創(chuàng)性、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)掃描三維成像技術(shù)，可對活體的不同皮膚層面進(jìn)行分析，被稱為“皮膚CT”。共聚焦顯微鏡利用組織細(xì)胞不同聚焦面的發(fā)射系數(shù)不同，一層層對皮膚進(jìn)行顯像，空間分辨率達(dá)1μm[12]。超聲檢測和MRI檢測更適合于觀測真皮和皮下組織，而共聚焦顯微鏡在觀測角質(zhì)層、表皮和真皮乳頭層上更有優(yōu)勢。共聚焦顯微鏡是一種準(zhǔn)確敏感，可以把年齡對皮膚的影響量化和特征化的工具。用這種技術(shù)對青年（18～25歲）和老年人（大于65歲）前臂內(nèi)側(cè)的皮膚檢測，逐層分析表皮和真皮乳頭層，隨年齡增長，角質(zhì)層厚度無明顯改變，顆粒層、基底細(xì)胞層厚度增加，真皮乳頭數(shù)目顯著減少[13]。紫外線照射皮膚之后，在皮膚還未發(fā)生肉眼可見的變化時(shí)，共聚焦顯微鏡即可觀測到黑素細(xì)胞體積增大，數(shù)量增多，當(dāng)局部毛細(xì)血管血流增加被腎上腺素阻斷后，可以減少色素沉著的發(fā)生[14]。共聚焦顯微鏡最大的優(yōu)點(diǎn)是可以將皮膚受到外界刺激之后表皮和真皮的變化量化，這為臨床和實(shí)驗(yàn)研究提供了統(tǒng)計(jì)依據(jù)。Christopher等[15]最近報(bào)道有一種新的手持共聚焦激光掃描顯微鏡MEMS （Lucid Vivascope 3000），可以直接測量一些較難的部位，拍到毛細(xì)血管情況并且提供更加高清的圖片。

1.3.4光學(xué)相干斷層掃描：光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)（OCT）是超聲的光學(xué)模擬品，檢測生物組織不同深度層面對入射弱相干光的不同反射信號，可得到活體組織表面2～3mm深的超微二維或三維結(jié)構(gòu)圖像，可用于無創(chuàng)檢測活體表皮和真皮超微結(jié)構(gòu)[16]，具有廣闊的發(fā)展前景。高分辨率的OCT能檢測到人體健康皮膚的表皮層、真皮層、附屬器和血管。Welzel等[17]用各種外部刺激引導(dǎo)正常皮膚形態(tài)和功能的改變，并成功地應(yīng)用OCT檢測了角質(zhì)層厚度的改變，黑素可輕微減少真皮中的信號強(qiáng)度，紅斑和水腫可減少光衰減，表明不同的生理狀況將影響皮膚的光學(xué)特性。

1.3.5多光子激光掃描成像：多光子吸收的歷史可追溯到1931年，當(dāng)時(shí)Meier做出了高光強(qiáng)度下多光子吸收會發(fā)生的理論預(yù)斷。多光子激光掃描顯微鏡采用波長較長的紅外激光，能量脈沖式激發(fā)，能量密度高，在生物組織中的穿透力更強(qiáng)，熒光激發(fā)只發(fā)生在焦點(diǎn)，定位準(zhǔn)確，對活細(xì)胞損傷小，可以從細(xì)胞及分子水平反映真皮基質(zhì)膠原情況[18]。Keiichi等[19]通過多光子激光掃描顯微鏡攝取志愿者臉頰部皮膚圖像，可以深入到皮膚表面110μm的深度，分析發(fā)現(xiàn)SHG和SAAID與年齡線性相關(guān)，并且準(zhǔn)確反映真皮膠原層和皮膚彈性，可以認(rèn)為SHG和SAAID指數(shù)可以作為評價(jià)皮膚老化的有效客觀指標(biāo)。多光子激光掃描顯微鏡彌補(bǔ)了共聚焦顯微鏡易產(chǎn)生光漂白和光毒性的不足。各種無創(chuàng)性檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

1.4皮膚機(jī)械性能檢測：皮膚彈性無創(chuàng)性評價(jià)把皮膚彈性的研究加以量化，使皮膚彈性的評價(jià)有了客觀標(biāo)準(zhǔn)。目前的測量方法主要分為三類：①彈性切力波測量法：如DensiScore，該儀器通過接觸皮膚，按壓雙臂水平施加同等壓力，在青年人的皮膚，水平壓力可以產(chǎn)生細(xì)小的皺褶，而皺褶的數(shù)目和寬度隨著年齡而增長。這為測量年齡相關(guān)的皮膚機(jī)械性能下降提供了直接的檢測技術(shù)。與DensiScore不同的是，Extensometer[20]采用伸拉的方法測量，傳感器記錄皮膚可被牽拉的伸展度，此方法耗時(shí)較短，使用起來比較方便；②扭力法：早在1989年Escoffier等[21]開始應(yīng)用twistometer研究年齡對皮膚生物特性的影響，該儀器可以輕柔地?cái)Q轉(zhuǎn)皮膚，通過不斷施加特定時(shí)間間隔的轉(zhuǎn)力，研究者可以測量皮膚的變形程度，以及變形恢復(fù)到基線狀態(tài)所需要的時(shí)間。研究者可據(jù)此計(jì)算皮膚的伸展性、粘性和還原性。優(yōu)點(diǎn)是較適合對皮膚硬度做評價(jià)，但對其他彈性參數(shù)無法獨(dú)立評價(jià)；③吸力法：代表是CK公司的Cutometer[22]系列，這種方法目前應(yīng)用最廣泛。從最早的SEM474到SEM575、MPA580，都是基于吸力和拉伸原理設(shè)計(jì)。在被測試皮膚表面產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓將皮膚吸進(jìn)一個(gè)特定的測試探頭內(nèi)，皮膚被吸進(jìn)測試探頭的深度通過一個(gè)非接觸式光學(xué)測試系統(tǒng)測得，得到一條皮膚被拉伸的長度和時(shí)間的關(guān)系曲線，通過此曲線得到的彈性參數(shù)代表皮膚彈性特征。該方法測試程序迅速簡便，采用的參數(shù)不受皮膚厚度的影響，是研究皮膚老化的較好指標(biāo)。缺點(diǎn)是測試部位較局限，并且不能測量較硬皮膚的粘彈性和評價(jià)皮膚的各向異性。

1.5皮膚水分的檢測：皮膚屏障功能在很大程度上依賴于角質(zhì)層的水分和脂質(zhì)成分[23]。皮膚水分的非創(chuàng)傷性檢測用于在保證皮膚不受任何損傷的情況下，測量出人體皮膚的水分比值。主要采用電容原理，即根據(jù)水和其他物質(zhì)的介電常數(shù)的差別進(jìn)行皮膚含水量的測定。較常見的有corneometer測試儀，通過測定角質(zhì)層對電流的抵抗力，檢測皮膚電特性[24]，可提供直觀、可信的角質(zhì)層水分檢測方法。另外，還可以使用Evaporimeter濕度計(jì)檢測經(jīng)表皮失水率，檢測在一定時(shí)間內(nèi)水蒸氣丟失量[25]。

1.6皮膚脂質(zhì)產(chǎn)物檢測：皮膚表面的脂質(zhì)可以通過顯微鏡觀測，也可以采用更加方便的方法，比如Lipometer、Sebumeter或Sebutape進(jìn)行檢測，后者是一種可以吸收油脂的卷帶[26]，這種卷帶是不透明的薄膜，當(dāng)接觸皮膚油脂后變?yōu)橥该?，然后放入脂質(zhì)儀中通過記錄透明區(qū)域的大小和數(shù)量檢測脂質(zhì)產(chǎn)量和皮脂腺活躍度。

2展望

縱觀皮膚光老化的無創(chuàng)性測量方法，老方法得到不斷研究擴(kuò)展，新方法不斷開發(fā)和引進(jìn)，如何制定出一套系統(tǒng)客觀有效的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)成為一個(gè)值得思索的問題。隨著數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展，從主觀目測發(fā)展到客觀的計(jì)算機(jī)數(shù)字化處理體系的應(yīng)用，以及多種技術(shù)和方法的聯(lián)合應(yīng)用。最終目的均在于使得檢測更為簡便、精確和科學(xué)，從而為光老化皮膚的診斷和治療提供科學(xué)依據(jù)。但必須意識到各種方法均有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇，特別是在精確性、實(shí)際可操作性方面，如臨床治療效果評估要求快速方便，可借助于皮膚鏡、數(shù)碼照片、評分表等。而對精確性要求較高的科研工作，可借助昂貴的大型儀器，如共聚焦顯微鏡、多光子激光掃描顯微鏡和光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)等。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Darlenski R. Non-invasive in vivo methods for investigation of the skin barrier physical properties[J]. Eur J Pharm Biopharm，2009，72：295-303.

[2]Giacomoni PU，Rein G.A mechanistic model for the aging of human skin[J].Micron，2004，35：179-184.

[3]Waller JM，Maibach HI.Age and skin structure and function，a quantitative approach （II）：protein， glycosaminoglycan， water， and lipid content and structure[J].Skin Res Technol，2006，12：145-154.

[4]Griffiths CE，Wang TS，Hamilton TA ，et al. A photonumeric scale for the assessment of cutaneous photodamage[J].Arch Dermatol，1992，128：347-351.

[5]Lee HK，Seo YK，BaekJH，et al.Comparison between ultrasonography （Dermascan C version 3） and transparency profilometry （Skin Visiometer SV600）[J].Skin Res Technol，2008，14：8-12.

[6]Akazaki S，Nakagawa H，Kazama H，et a1.Age-related changes in skin wrinkles assessed bv a novel three-dimensional morpho-metric analvsis[J].Br J Dermatol，2002，147（4）：689-695.

[7]Musnier C，Piquemal P，Pittet JC. Visual evaluation in vivo of 'complexion radiance' using the C.L.B.T. sensory methodology[J].Skin Res Technol，2004，10：50-56.

[8]Takeshi Yasui，Yu Takahashi，Shuichiro Fukushima，et al.Observation of dermal collagen fiber in wrinkled skin using polarization-resolved second harmonic- generation microscopy[C].OSA，2009，17：912.

[9]Sandby-Moller J，Wulf HC.Ultrasonographic subepidermal low-echogenic band，dependence of age and body site[J].Skin Res Technol，2004，10：57-63.

[10]Elsenbeiss C，Welzel J，Eichler W，et al.Influence of body water distribution on skin thickness： measurements using high-frequency ultrasound[J].Br J Dermatol，2001，144：947-951.

[11]Sharma R，Locke BR.Jet fuel toxicity：skin damage measured by 900-MHz MRI skin microscopy and visualization by 3D MR image processing[J].Magn Reson Imaging，2010，28（7）：1030-1048.

[12]Anca L.In vivo confocal scanning laser microscopy in dermatology[J].Lasers Med Sci，2007，22：73-82.

[13]Sauermann K，Clemann S，Jaspers S，et al.Age related changes of human skin investigated with histometric measurement by confocal laser scanning microscope in vivo[J].Skin Res Technol，2002，8：52-56.

[14]Yamashita T，Akita H，Astner S，et al.In vivo assessment pigmentary and vascular compartments changed in UVA exposed skin by reflectance-mode confocal microscope[J].Exp Dermatol，2007，16（11）：905-911.

[15]Christopher L.MEMS-based handheld confocal microscope for in-vivo skin imaging[J].Optical Society of America，2010，18（4）：3806-3819.

[16]Edward Z，Boris Povazay，Jan Laufer.Multimodal photoacoustic and optical coherence tomography scanner using an all optical detection scheme for 3D morphological skin imaging[J].Biomed Opt Express，2011，2（8）： 2202-2215.

[17]Welzel J，Reinhardt C，Lankenau E，et a1.Cutaneous biology changes in function and morphology of normal human skin：evaluation using optical coherence tomography[J].Br J Dermatol，2004，150：220-225.

[18]Martin Johannes Koehler，Karsten Konig，Peter Elsner.In vivo assessment of human skin aging by multiphoton laser scanning tomography[J]. Optical Society of America，2006，31：2879-2881.

[19]Keiichi Sugata，Osamu Osanai，Tomohiko Sano. Evaluation of photoaging in facial skin by multiphoton laser scanning microscopy[J]. Skin Res Technol，2011，17：1-3.

[20]Quan MB，Edwards C，Marks R，et al.Non-invasive in vivo techniques to differentiate photodamage and aging in human skin[J].Acta Derm Venereol，1997，77：416-419.

[21]Escoffier C.Age related mechanical properties of skin：an in vivo study[J].Inves Derm，1989，93：353-357.

[22]Nishimori Y，Edwards C，Pearse A，et al.Degenerative alterations of dermal collagen fiber bundles in photodamaged human skin and UV-irradiated hairless mouse skin：possible effect on decreasing skin mechanical properties and appearance of wrinkles[J].J Invest Dermatol，2001，117：1458-1463.

[23]Rosa Pena Ferreira M，CostaPC，F(xiàn)ernanda M.Efficacy of anti-wrinkle products in skin surface appearance： a comparative study using non-invasive methods[J].Skin Res Technol，2010，16：444-449.

[24]Alanen E，Nuutinen J，Nicklen K，et al.Measurement of hydration in the stratum corneum with the moistureMeter and comparison with the Corneometer[J].Skin Res Technol，2004，10：32-37.

[25]Shah JH，Zhai H，Maibach HI.Comparative evaporimetry in man[J]. Skin Res Technol，2005，11：205-208.

[26]Pierard-Franchimont C，Pierard GE.Postmenopausal aging of the sebaceous follicle：a comparison between women receiving hormone replacement therapy or not[J].Dermatology，2002，204：17-22.

[收稿日期]2012-05-07[修回日期]2012-07-28

編輯/李陽利