柯俐安 综述 杨军 审校
增生性瘢痕无创性评估策略及方法
柯俐安 综述 杨军 审校
【提要】 增生性瘢痕是皮肤遭遇创伤后,因细胞外基质异常沉积、过度纤维化造成的皮肤病理现象。对于瘢痕诊断、临床疗效判定及比较研究,临床上使用的客观且可靠的瘢痕评判方法具有关键作用。我们就增生性瘢痕的评估、测量方式及工具的研究进展进行综述。
增生性瘢痕 瘢痕评估 量表 无创测量
因各种创伤或手术引起的皮肤组织外观改变而形成的瘢痕是创伤修复过程的必然产物[1-2]。瘢痕的临床评价方式与瘢痕的防治一直是医学研究的热点与难点[3]。精准客观的瘢痕评价方法对于瘢痕诊断、临床疗效判定及比较研究具有关键的作用[4]。本文将对增生性瘢痕评估方式的现况进行综述,其中重点阐述瘢痕的主观评分及客观测量方法。
人体的皮肤由表皮、真皮及皮下组织所构成,还有神经、血管、淋巴管和皮肤附属器,如皮脂腺、汗腺等,有着抵御外源侵袭及调节体温的功能。表皮可分最外层的角质层、最底层的基底层及位于表皮中间的透明层、颗粒层和棘层。真皮则由胶原纤维、弹力纤维、基质和各细胞组成[5]。由物理、机械、化学和生物性等因素引起皮肤组织的损伤时,机体通过细胞增殖、分化、迁移、凋亡及消失等过程,对损伤进行修复。创面周围的细胞对损伤进行结构及功能复原,由创周细胞修复可称为再生,若由纤维组织进行修补则称为瘢痕修复或纤维修复[6]。瘢痕一般可分为生理性瘢痕及病理性瘢痕。
1.1 细胞生物学机制(肌成纤维细胞、胶原代谢障碍)
病理性瘢痕(Pathological scar)主要分为增生性瘢痕(Hy-pertrophic scar)及瘢痕疙瘩(Keloid),组织学观察可见结缔组织增生和皮肤附件逐渐丧失[7],因相关的细胞、分子因子的表达升高,出现成纤维细胞(Fibroblast)过度增殖及分泌过多细胞外基质(Extracellular matrix)[8]。正常的创口愈合过程中,胶原的合成及降解代谢之间维持复杂的动态平衡[9]。当这种动态平衡遭到破坏,使得胶原合成速度明显高于分解,导致胶原大量沉积,从而形成病理性瘢痕[1,10]。瘢痕纤维化的病理学表现主要为Ⅰ型、Ⅲ型胶原为主的细胞外基质沉淀。目前对增生性瘢痕的生成机制还缺乏了解。有研究发现,增生性瘢痕和纤维增生失衡与纤维细胞(Fibrocyte)增加有关。从烧伤瘢痕分离出的成纤维细胞在TGF-β表达、CTFG和α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin)之中扮演重要角色[8]。
1.2 细胞因子机制
转化生长因子β(TGF-β)能多方面地调节细胞增殖、分化、迁移及细胞外基质沉积,被认为是创伤愈合及瘢痕形成的关键细胞因子之一[11-12]。TGF-β家族至少有六种亚型,其中TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3是促进纤维化过程的主要因子,常用作检测瘢痕形成或其预后情况的指标[13]。TGF-β1、TGF-β2可促进成纤维细胞增殖,促使其分泌大量Ⅰ型和Ⅲ型胶原、纤维蛋白等ECM,使胶原纤维过度增生、排列混乱,进而形成纤维化[14]。而TGF-β3有拮抗TGF-β1、TGF-β2的作用,可抑制瘢痕形成,有抗纤维化作用[15]。有研究检测增生性瘢痕与正常皮肤组织中胶原及TGF-β1的表达,结果显示瘢痕组织中含量明显多于正常皮肤[16]。丁丹霞等[17]将瘢痕与正常皮肤活检组织行TGF-β1免疫组化染色,依据染色细胞数与染色强度综合评分发现,TGF-β1在瘢痕表皮全层角质形成细胞胞浆的阳性表达程度明显高于正常皮肤。
1.3 瘢痕组织有创性检测
瘢痕组织的穿刺活检目前依旧被认为是评估瘢痕厚度的金标准[18]。瘢痕组织HE染色后,光镜下观察,胶原纤维结构的改变是与正常皮肤组织最明显的差异,瘢痕组织镜下可观察到变性的胶原纤维较正常增厚且方向互相平行[19]。此外,其他特殊染色如Masson三色染色在偏振光下可将呈红色的变性胶原纤维与蓝染的正常胶原加以区别[20]。尽管皮肤活检是瘢痕厚度检测最直观的方式,但其可能因穿刺瘢痕原位的张力改变而影响厚度。另外,穿刺活检因抽取样本较瘢痕范围小而存在着抽样误差。
目前国际上常用的瘢痕评估量表有温哥华瘢痕评估量表(Vancouver scar scale,VSS)和患者、观察者联合评估量表(The patient and observer scar assessment scale,POSAS)两种。
2.1 温哥华瘢痕评估量表(VSS)
1990年,由Sullivan等制定,采用色泽、厚度、血管分布和柔软度4个指标,对瘢痕进行描述性评估,不借助设备,只依靠3位检查者的肉眼观察及徒手触诊。1995年,Baryza提出改良版温哥华瘢痕评量(Modified VSS,mVSS),将色泽的分类加上混合型。2000年,Nedelec的修改版温哥华瘢痕量表(mVSS)增加了对瘙痒与疼痛的评估,并以视觉类比量表方式(VAS)评分,总分为各项评分加上瘙痒和疼痛的VAS分数[20]。
2.2 患者与观察者瘢痕评估量表(POSAS)
Draaijers等[21]提出的POSAS包括两个部分。①观察者量表,为医师对血管分布、色素沉着、厚度、凹凸程度、柔软度、表面范围和总体评价等7种项目进行评分,分数从0到10分;②患者量表,由患者根据自身瘢痕与正常皮肤比较后,填写疼痛、瘙痒、颜色、硬度、厚度、形状和总体评价等7项指标[22]。
2.3 曼彻斯特瘢痕量表(MSS)
1998年,Beausang等[23]发表了一种定量评定量表,其中评量参数包括了瘢痕的轮廓、表面质地(磨砂或光亮)、颜色、质地以及是否变形等,比温哥华瘢痕评量表更适用于评估线型及增生性瘢痕[24]。因临床上血管分布和色素沉着较难区分开来,故MSS合并这两项要素成为相对于周围组织的颜色不匹配,分为没有(相同)、轻微的、明显的、总体不匹配4个等级[22,25-26]。此外,电子摄像图像及视觉类比评分也被纳入MSS进行总体评价[20,24]。除了瘢痕质地,瘢痕的摄影图像评分与临床评分有着一致性且有高度相关性。尽管如此,MSS相较于POSAS评量还是缺乏患者的评估要素。
尽管各个量表均体现瘢痕的各项特征,但没有一项瘢痕评量可以概括全部所有的项目。VSS是广泛公认的评量方法,但其总和不同参数后可能会误导所得的总体分数。现今许多研究认为POSAS更适合用于瘢痕评定[27]。
在许多瘢痕基础研究及临床试验中,瘢痕的颜色、质地、厚度、硬度及弹性,是常用的客观指标。瘢痕测量仪器需要无创、快速、可重复、简易地收集客观数据,并便于临床使用。
3.1 颜色测定
因为瘢痕组织常呈现出明显不同于周围正常皮肤的颜色。目测评估瘢痕色泽实用但并不客观,因为评价结果可因观察者不同而产生差异[26]。目前,具有客观和可复制性的色彩分析仪器依照检查使用原理,大致可分为三类。
3.1.1 光源的反射或吸收
分析经由光谱光度测量的颜色来评定红斑及黑色素的指标。如应用三刺激值色度计的Minolta Chromameter(Konica)及 Labscan(HunterLab)和窄谱反射分光光度计的 DermaSpectrometer(Cortex Technologies)和Mexameter(Courage& Khazaka)。
3.1.2 基于激光原理
激光多普勒成像(Laser Doppler imaging,LDI)是一种近期广泛研究的新型医学图像方法,并被认为是目前唯一能快速检测瘢痕深度的技术[28]。LDI是应用激光光束照射一小区域组织中快速移动经过的红血球,以红细胞平均通过速度和其位移产生的多普勒效应来分析运算血流的大小,经系统分析后以彩色图像形式立即显示在屏幕上。烧伤后未成熟的增生性瘢痕可呈现因微循环增加造成的红斑,故血流灌注模式的激光多普勒成像可用于观测烧伤患者的瘢痕。
3.1.3 图像计算机分析
通过数码相片来记录及制定治疗流程已成为诊疗瘢痕的常规步骤。因此,许多评估照片相关的计算机程序逐渐发展起来。一开始,由于彩色相片自身不太复杂的电子编排,可转换成黑白的方式表现[29]。而最常见的计算机图像颜色模型是三原色光模式RGB(Red,Green和Blue)。RGB颜色模型利用三基色原理的摄像系统直接应用于摄像机电荷耦合器件的色彩传感器,从而拍摄出具有原始数据的相片资料。RGB系统三种基色之间等效转换是较简单的,利用标准颜色的色卡(如 Pantone)为框架,可以将照片各区域标上已知色彩值来表达瘢痕。然而,RGB值因过度依赖设备及对颜色差异性较不灵敏,用于图像分析不够直接[30]。因此,国际照明委员会设计出以模仿人类视觉感测及线型色彩空间生成为关键的三色刺激值CIE L*a*b色彩空间系统(简称Lab)。Lab色彩系统表达一种颜色在一组具有极性的坐标中的位置。其中L参数代表颜色的相对明暗度,a和b参数不再像RGB系统代表着单一色彩,而是红色-绿色和蓝-黄两种色彩显示。a参数若为正表示红色,负值为绿色;同理,正值的b参数为黄色,负值显示蓝色。Lab色彩空间模型的三种参数使色彩存在于大致均匀的三维空间中[31]。除去照明条件及摄像设定的影响,计算机图形分析是客观、准确及定量的颜色评价方式。
3.2 厚度
3.2.1 高频超声
高频超声用于皮肤检查能清晰区分皮肤各层次及结构,表皮呈一强回声线状结构,而真皮为一低回声带。但表皮与真皮之间的表皮下组织在超声下难以区分[30-32]。
在瘢痕厚度无创检查中,超声仪器如Dermascan C(Cortex Technology,Denmark) 和 Tissue Ultrasound Palpation (TUPS,Biomedical Ultrasonic Solutions,Hong Kong,China)常用于测量瘢痕及正常皮肤厚度[24]。Dermascan是一种具有高频(10~50 MHz)和高分辨率的超声扫描仪,可以取得及再现软组织图像。它能穿透组织深度达15 mm,故成为方便测量瘢痕的仪器。TUPS是可携式超声机器,装载同时具有发射及接受器的超声换能器探头[24,33]。
Vivid 900(Konica-Minolta,United Kingdom)是一款结合影像及激光科技的非接触性扫描仪器,多用于体积测量,也可使用于皮肤瘢痕厚度测量,但因其不方便携带和价格昂贵,目前并不太普及[18,24]。
3.2.2 LDI扫描技术
LDI扫描技术可以对组织微循环血液的灌注和血流提供即时彩色影像[34],如提供烧伤瘢痕深度和严重程度的检测。烧伤后瘢痕因局部组织微循环血流增多,进而有可能发展为HTS,故LDI是很好的瘢痕预测工具。LDI具有使用简易、无创检测的优点[35-36]。根据Mill等[39]针对儿童烧伤的研究,LDI取得信息经Moor软件计算可发现,扫描影像呈黄色、粉色及红色的伤口可14 d内治愈,且不需移植及瘢痕管理;如果伤口影像显示为绿色则需约14 d愈合、不需皮肤移植,但可能要求瘢痕管理;烧伤伤口LDI图像为淡蓝色则需要约19 d重新复原,且可能需要植皮和必要的瘢痕管理;若影像呈现深蓝色就需要皮肤移植及瘢痕管理。因此,依据LDI图像呈现的扫描颜色,可比一般临床评量提早明确诊断、准确预测创面预后,并给予最佳治疗方案[39-40]。甚至有研究建议,LDI应该作为评估烧伤深度(至少中、深度)的常规工具[41]。
3.2.3 核磁共振成像(MRI)
MRI用于软组织检查有较好的成效,也可用于检测皮肤厚度。但价格昂贵并费时,目前尚未有研究将其应用于瘢痕组织厚度的检查[25]。
3.3 硬度及弹性(柔软度)
可根据测量方法的不同分成4种类型,依施力为垂直方向作用的吸引及压力方式,水平方向的旋转及张力方式[42]。
3.3.1 吸引方式
此原理是以可控的负压施加在瘢痕一小范围上,依皮肤产生变形的程度或延伸率再经过计算机分析得出结果。装置通过产生负压吸引测量皮肤进入探头中心的中空孔后,再以光学测量系统估计皮肤穿透探头深度[43]。常见的负压吸引弹性测量工具有测量探头孔径范围 2~8 mm的 Cutometer (Courage&Khazaka,Germany)和孔径10 mm且皮肤高度需达到1.5 mm的DermaLab(Cotex Technology,Denmark)[19,25,29]。
3.3.2 压力原理
该压力仪器可作用于皮肤而量化出正常皮肤和瘢痕的坚固及柔韧性[35]。压力测量器可分为两个类型:一种为基于气流系统且可固定在一定压力的测量器,如Cicatrometer、Pneumatonometer及Tissue Tonometer。另一种类型,在垂直测量物质方向提供一压痕载荷,如Durometer。压力计可受测量部位以下组织硬度的影响,因此对于骨性结构直接位于皮下(如手、手指和部分面部)的部位,其测量结果是不可靠的[29,35]。
3.3.3 旋转方式
皮肤扭力计 (Dermal Torque Meter,DTM;Dia-stron,UK)是种通过评估皮肤变形所需扭转力的皮肤弹力测量工具[29]。DTM通过在皮肤表面施加扭转力后,记录旋转角度而得到测量数值。它的测量探头上有一个可与皮肤直接接触的旋转盘,可在皮肤平面上作旋转力。而旋转力则由一个可控制电压及可调节旋转矩的电动机提供。为了限制因旋转而变形的区域,护圈在转盘外一毫米形成一圈间隔[25,44]。
3.3.4 张力方式
此测量工具是测量施加皮肤水平面张力后形成的变形程度。弹力计(Elastometer,Washington University,USA)是一款手持测量工具,使用于因分散皮肤两个位点而产生的延长评估。而引伸计(Extensometer,University of Hong Kong,China)是另一款使用相同原理的测量工具。利用已知延伸率通过两个金属标签上的双面胶带作用于皮肤,最后图表显示出与负荷强度相关的皮肤延伸程度。以上这两种测量计皆可用来评估正常皮肤和增生性瘢痕的弹性[25],但目前并无销售及推广[19]。
上述设备中,压力计因受皮肤下物质硬度影响而可能产生测量误差,旋转与张力原理的测量工具并非瘢痕评估的主要器械。Cutometer分析仪测量弹性可靠且具有合理有效性,烧伤手册建议将其作为首选工具[25]。
综上所述,瘢痕因其复杂的调控机制及途径,对于其形成机制及治疗效果的研究仍需进一步研究。目前,临床使用的瘢痕评定方法中,尚无公认的可覆盖全部指标,具有较高客观性及可重复性的量化评估方法。结合瘢痕细胞、分子生物学检测与瘢痕组织测量,应用计算机成像系统和软件对评量数据进行分析,可为临床瘢痕评估研究提供新的思路。
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The Strategies and Measures of Non-invasive Assessment for Hypertrophic Scar
KO Li'an,YANG Jun.Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Shanghai Ninth People's Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine,Shanghai 200011,China.Corresponding author:YANG Jun
(E-mail:yj55569@sina.com).
【Summary】 Hypertrophic Scar is a pathological phenomenon,characterized by abnormal deposition of extracellular matrix components and excessive fibrosis after skin injury.The application of objective and reliable scar assessment is the key for scar diagnosis,clinical evaluation and comparative studies.In this paper,the current studies of scar assessments and tools for hypertrophic scar were reviewed.
Hypertrophic Scar;Scar Assessment;Scale;Non-invasive measure
R619+.6
B
1673-0364(2016)04-0262-04
10.3969/j.issn.1673-0364.2016.04.015
200011 上海市 上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科。
杨军(E-mail:yj55569@sina.com)。
(2015年12月10日;
2016年2月26日)