超聲觀察高原日光照射對正常人皮膚厚度及硬度的影響

唐遠姣，唐一植，唐 雪，楊裕佳，王麗蕓，向 茜，邱 邐*

(1.四川大學華西醫(yī)院超聲科，3.胸外科，四川 成都 610041；2.航空工業(yè)三六三醫(yī)院超聲科，四川 成都 610041)

圖1 超聲測量皮膚厚度及彈性值 A.測量右側(cè)中指皮膚厚度； B.測量右側(cè)前臂皮膚SWE彈性值

研究[1]顯示，高原日光照射會對人體皮膚產(chǎn)生不利影響，不僅可引起皮膚慢性損傷，還可產(chǎn)生日光性組織形態(tài)變性,影響皮膚正常功能。皮膚組織形態(tài)改變可致皮膚厚度及相應物理性質(zhì)如硬度發(fā)生變化。高頻超聲不僅能夠區(qū)分皮膚的不同層次，清晰顯示皮膚表皮層、真皮層及皮下脂肪層，還能定量評估皮膚厚度改變[2]。剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)是評估組織硬度的新技術，目前已用于研究肝臟、腎臟、乳腺、肌肉骨骼等正常和病變組織硬度[3-6]。本研究應用高頻超聲及SWE評估高原日光照射對皮膚厚度及硬度的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2018年1—6月于四川大學華西醫(yī)院招募78名健康志愿者，其中高原地區(qū)志愿者30名(高原組)，男15名，女15名，年齡20～69歲，平均(42.9±10.9)歲，體質(zhì)量指數(shù)(23.95±3.33)kg/m2；非高原地區(qū)志愿者48名(非高原組)，男24名，女24名，年齡20～72歲，平均(46.8±16.5)歲，體質(zhì)量指數(shù)(23.52±3.27)kg/m2。納入標準：高原組來自高原地區(qū)常住人群，海拔≥1 500 m，均為室外工作人員，平均日照時間≥6 h，檢查依從性好；非高原組來自非高原地區(qū)常住人群，海拔<1 500 m，均為室外工作人員，平均日照時間<6 h，檢查依從性好。排除標準：①妊娠；②被測部位皮膚瘢痕；③皮膚病、風濕免疫系統(tǒng)病、內(nèi)分泌代謝病、放化療病史；④檢查依從性差。兩組間性別、年齡及體質(zhì)量指數(shù)差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核同意，所有志愿者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用聲科SuperSonic Imagine Aixplorer彩色超聲診斷儀，線陣探頭，頻率4～15 MHz，選擇“superficial MSK”條件，深度調(diào)節(jié)至≤2 cm，F(xiàn)ocus調(diào)節(jié)至皮膚層水平。

參照Moore等[7]方法，選4個部位測量皮膚厚度及彈性，包括右側(cè)中指(中節(jié)指骨背側(cè))、右側(cè)前臂(前臂背側(cè)，距離尺骨莖突近端約10 cm)、前胸壁(胸骨角和胸骨切跡之間)和腹壁(劍突遠端約10 cm)。檢查右側(cè)中指、右側(cè)前臂時，囑受檢者將手和前臂平放于檢查床，手掌向下，完全放松各關節(jié)呈自然彎曲狀態(tài)；檢查前胸壁、腹壁時，囑受檢者仰臥于檢查床，雙手置于兩側(cè)，放松肩部。于探頭表面涂適量耦合劑，探頭垂直于皮膚，不施加任何壓力，使皮膚層與探頭之間由耦合劑填充，注意耦合劑內(nèi)避免氣泡產(chǎn)生。測量時囑受檢者屏氣，先測量皮膚層厚度，包括表皮層和真皮層(圖1A)，每個部位測量3次，取平均值；然后將彈性模量scale調(diào)至0～100 kPa，移動ROI位置使皮膚層位于ROI中間，當圖像穩(wěn)定5 s左右時，凍結(jié)圖像。調(diào)節(jié)取樣框直徑大小，保證取樣框包含表皮與真皮的完整結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)自動生成皮膚層的硬度值，包括最大彈性值(Emax)、平均彈性值(Emean)、最小彈性值(Emin)及彈性值標準差(Esd)，見圖1B。每個部位測量3次，取平均值。

正常皮膚超聲表現(xiàn)：淺層高回聲為表皮層與耦合劑交界，中間帶狀中等回聲為真皮層，深層線狀高回聲為真皮層與皮下組織的交界[8-9]。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，2組間計量資料比較采用獨立樣本t檢驗；選取高原組與非高原組皮膚厚度及硬度差異有統(tǒng)計學意義的參數(shù)行診斷性試驗，并繪制ROC曲線。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 2組皮膚厚度及彈性值比較 高原組右側(cè)中指皮膚厚度、Emax、Emean、Emin及Esd，右側(cè)前臂皮膚Emax、Emean及Emin，前胸壁皮膚Emax、Emean及Emin，腹壁皮膚Emax、Emean、Emin及Esd均大于非高原組(P均<0.05)；前胸壁、腹壁皮膚厚度均小于非高原組(P均<0.05)；2組間右側(cè)前臂皮膚厚度、Esd和前胸壁Esd差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.2 診斷性試驗及ROC曲線 腹壁皮膚Emax、Emean及Emin診斷高原地區(qū)皮膚的ROC曲線AUC均>0.95。以腹壁皮膚Emax=13.30 kPa、Emean=12.45 kPa、Emin=11.50 kPa為界值，診斷高原地區(qū)皮膚的敏感度均為100%，特異度分別為85.40%、87.50%及85.40%。右側(cè)中指皮膚厚度、Emax、Emean、Emin、Esd,右側(cè)前臂及前胸壁皮膚Emax、Emean、Emin,腹壁Esd診斷高原地區(qū)皮膚ROC曲線AUC為0.70～0.87，前胸壁及腹壁皮膚厚度診斷高原地區(qū)皮膚的AUC最小，分別為0.19及0.25，見表2、圖2。

3 討論

到達地面的日光光譜主要由紫外線、可見光和紅外線組成。高原地區(qū)紫外線強烈，可刺激皮膚，導致炎性因子釋放，誘發(fā)皮膚的炎癥反應，如皮膚紅斑、腫脹、高原性皮炎等[10]；還可造成膠原蛋白和彈性蛋白降解，引起皮膚的光老化，表現(xiàn)為皮膚粗糙、增厚、干燥，皺紋形成、色素沉著、毛細血管擴張，甚至形成腫瘤等[11]?？梢姽獾拇┩改芰?，長時間高原日光照射也會引起皮膚炎癥反應和光老化[12]。紅外線會導致線粒體功能障礙，促進膠原蛋白降解和產(chǎn)生減少[13]。長期的陽光照射可引起皮膚表皮層增厚，真皮內(nèi)膠原纖維減少，彈力纖維增多[14]。

應用高頻超聲對皮膚厚度和彈性進行測量，具有準確率高、分辨率高、可重復性好、無創(chuàng)、無輻射等優(yōu)點[2，15]，可彌補臨床醫(yī)師肉眼觀察皮膚厚度的主觀性強、準確率欠佳等缺點，已有學者[2，16-18]將其用于正常人皮膚及病變皮膚如硬皮病、鮮紅斑痣、彌漫性硬化癥等的研究。目前高頻超聲在皮膚病的診斷與療效評價方面發(fā)揮越來越重要的作用。本研究應用高頻超聲測量皮膚厚度，發(fā)現(xiàn)高原組與非高原組不同部位皮膚厚度有差異，高原組右側(cè)中指皮膚厚度較非高原組增大，前胸壁及腹壁皮膚厚度較非高原組減小，可能與不同部位皮膚接受高原日光照射的時間和強度、不同人群生活和工作的地理位置和環(huán)境等有關。

表1 高原組與非高原組皮膚厚度及SWE彈性值比較(±s)

表1 高原組與非高原組皮膚厚度及SWE彈性值比較(±s)

組別右側(cè)中指皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.27±0.2448.74±14.2845.23±13.4442.37±12.741.76±1.13非高原組(n=48)1.10±0.1534.68±10.5532.87±9.7631.13±9.151.08±0.82t值3.614.994.704.523.11P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01組別右側(cè)前臂皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.43±0.2723.70±5.6822.29±4.9121.22±4.630.65±0.45非高原組(n=48)1.48±0.2215.37±6.4614.55±6.1113.79±5.740.46±0.49t值-0.945.795.865.981.73P值0.35<0.01<0.01<0.010.09組別前胸壁皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.68±0.3232.71±11.9231.27±11.3430.20±11.230.80±0.10非高原組(n=48)2.04±0.3119.27±6.3218.14±6.0617.01±5.780.65±0.08t值-4.925.705.845.961.14P值<0.01<0.01<0.01<0.010.26組別腹壁皮膚厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原組(n=30)1.96±0.3622.19±12.1520.93±12.0519.78±11.700.64±0.36非高原組(n=48)2.23±0.289.72±3.599.00±3.108.40±2.800.34±0.29t值-3.655.475.325.234.07P值<0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

圖2 腹壁Emax(A)、Emean(B)及Emin(C)診斷高原地區(qū)皮膚的ROC曲線

表2 不同部位各參數(shù)診斷高原地區(qū)皮膚的效能

在測量皮膚硬度方面，臨床通常采用醫(yī)師觸摸查體及各種評分系統(tǒng)進行判斷，存在操作者依賴性強、主觀性強、評估準確率欠佳、皮膚受累較輕部位不敏感等缺點。有學者[19]應用邵氏硬度計測量皮膚硬度，測試和校準相對復雜，且邵氏硬度是一個綜合值，包含多個相互影響的參數(shù)，不能單一進行修約、補償?shù)?。SWE是基于瞬時剪切波自動生成和分析的一種新的彈性成像技術。組織越硬，剪切波傳播速度越快，彈性值越大；反之，組織越軟，彈性值越小。已有學者[18,20-21]將超聲彈性成像技術用于測量正常人皮膚硬度及病變皮膚硬度改變。本研究中，高原組4個部位皮膚硬度均大于非高原組，提示高原日光照射會導致皮膚硬度增加，原因可能與高原地區(qū)長期日光照射引起皮膚炎癥反應和光老化以及皮膚各種組織學改變有關。

在診斷效能方面，本研究發(fā)現(xiàn)腹壁皮膚彈性值Emax、Emean及Emin診斷高原地區(qū)皮膚病的效能最高，AUC均>0.95，其診斷敏感度均達100%，特異度均>85%?？赡茉蛟谟诟贡谄は轮緦虞^其他部位厚，距離骨骼最遠，皮膚彈性值測量所受影響最小，提示應用SWE對正?；虿∽兤つw進行皮膚硬度評估時，應盡量選擇診斷效能較高的部位和參數(shù)。SWE技術較高頻超聲技術能更加敏感地反映高原日光照射對皮膚的影響，且腹壁彈性值的敏感度最高。

綜上所述，高原日光照射可致皮膚厚度改變和皮膚硬度增加；腹壁皮膚彈性值Emax、Emean及Emin的診斷效能最高。