系统性红斑狼疮患者末梢血液改变的激光散斑成像观察

吴希晞 冯爱平 李鹏程 任军 杨艳清

430060武汉市第三医院医疗美容科激光室（吴希晞），整形美容科（任军、杨艳清）；华中科技大学同济医学院附属协和医院皮肤科（冯爱平）；华中科技大学生命科学与技术学院（李鹏程）

系统性红斑狼疮患者末梢血液改变的激光散斑成像观察

吴希晞 冯爱平 李鹏程 任军 杨艳清

430060武汉市第三医院医疗美容科激光室（吴希晞），整形美容科（任军、杨艳清）；华中科技大学同济医学院附属协和医院皮肤科（冯爱平）；华中科技大学生命科学与技术学院（李鹏程）

目的利用激光散斑衬比分析（LSCA）技术无创性观察分析和评价系统性红斑狼疮（SLE）患者治疗前后末梢血流改变与健康人之间的差异，探讨气温、年龄、性别因素对末梢血流改变的影响。方法收集47例SLE患者第1次就诊时的天气温度（≥20℃组和＜20℃组）、年龄（＜20岁、20～＜40岁、≥40岁组）、性别及血尿常规、补体、抗体免疫学检查等临床资料，依据SLEDAI评分法进行病情评估，与LSCA技术测量的末梢血流改变进行相关性分析，并与30例健康人进行比较。结果47例SLE患者末梢血流甲下为7.017±0.356，甲周为7.821±0.662，与30例健康人（甲下9.765±0.337，甲周3.129±0.128）相比，差异均有统计学意义（t值分别为5.182、5.414，P＜0.05）。SLEDAI评分与甲下及甲周血流改变程度之间存在正相关性（r分别为0.601、0.260，P＜0.05）。随访的28例患者治疗后甲周血流（5.204±0.476）改善明显，与治疗前（7.967±0.913）比较，t=4.644，P＜0.05；甲下血流（7.578±0.554）改善不明显，与治疗前（7.039±0.635）比较，t=2.064，P＞0.05。气温对甲下血流有影响（t=2.415，P＜0.05），对甲周无明显影响（t=0.758，P＞0.05）；性别和年龄对患者甲下及甲周血流的改变影响不明显。结论SLE患者末梢血流较健康人改变明显，治疗后有一定程度的改善，气温对患者甲下血流改变影响较大。LSCA技术或许可更加便捷、量化地作为SLE患者病情严重程度评价的补充方法。

红斑狼疮，系统性；血流速度；激光散斑衬比成像

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）患者多出现手指伸侧寒冷性紫红色斑，四肢远端易发生坏死性血管炎引起的皮疹如瘀点、瘀斑、溃疡和结节等。目前临床上多依据美国风湿协会（ACR）1997年制定的分类诊断标准进行诊断，SLE疾病活动性指数（systemic lupus erythematosus disease activity index，SLEDAI）也是协助医疗工作者判断患者病情、评估治疗和预后的一项重要指标［1］。但SLEDAI评分中某些指标主观性较大，评估结果易受患者心理、情绪和认知等因素的影响而出现偏差。鉴于SLE患者四肢远端易发生血管功能障碍，末梢微循环血流灌注异常，我们利用对微循环血流灌注改变较敏感、实时无创的激光散斑衬比分析（laser speckle contrast analysis，LSCA）技术［2⁃3］观察SLE患者末梢微循环与健康人之间的差异、与疾病活动性指数的相关性，以及年龄、性别、治疗等因素对SLE微循环改变的影响，以期能用散斑成像技术这种简单易行的方法协助SLE的诊疗和预后评估。

病例与方法

一、临床资料

实验组：2013年6月至2014年1月，武汉协和医院收治的47例SLE患者，均符合ACR 1997年制定的SLE诊断标准。其中女41例，男6例，年龄15～56（29.26±1.54）岁。病程1个月到10年不等。对照组：本院30例年龄在20～49（32.12 ± 3.67）岁正常体检职工的末梢血流资料作为对照。

二、实时LSCA系统

由华中科技大学武汉光电国家实验室生物医学光子学部提供。光路系统：氦氖激光器（波长632.8 nm，功率15 mW），极性滤光片（中心波长632.8±8 nm）。信号采集系统：CCD相机（PixelFly QE，德国PCO Computer公司；像素尺寸6.45 μm × 6.45 μm，焦距为16 mm，曝光时间40 ms），单位像素7.4 μm，每帧原始散斑图相机面阵656×494像素。成像系统：原始图像通过信号分析软件RTLSPI（时间分辨率快速算法为90 fps，高分辨算法20 fps；空间分辨率为5 mm/s）经衬比分析算法［4］转化为流速信息。

三、方法

1.SLEDAI计算：对患者此次门诊就诊或在住院期间的血象及尿检、免疫学检查等结果进行整合分析，根据SLEDAI评分系统对该患者当前病情严重程度进行初步评估，得到SLEDAI积分值。

2.手部末梢血流测量：室温下（25℃），嘱受试者静坐，调整光源距离，使受试者左手无名指末端显示于图像的中心，呈现清晰画面，调整曝光时间为20 ms时拍摄散斑图，进行手部末梢血流LSCA，测得甲下及甲周散斑流速指数（speckle flow index，SFI）。47例SLE患者与30例健康人按照性别、第1次就诊时的天气温度（≥20℃或＜20℃）以及年龄（＜20岁、20～＜40岁、≥40岁）分组，分析SFI值的差异。

3.手部末梢血流监测：经常规治疗（如，糖皮质激素、环磷酰胺、羟氯喹、雷公藤多苷等），并在对症治疗一段时间（约4周）后随访复诊的患者，在前一次检查同样的部位进行血流监测（图1）。

四、评价方法

30例健康人甲下及甲周血流男女性之间（t=0.783，P＞ 0.05）、首次就诊时不同气温组间（t=0.126，P＞0.05）及不同年龄组间（F=1.743，P＞0.05）差异均无统计学意义，故将健康人甲下、甲周血流SFI值（9.765±0.337、3.129±0.128）作为参考值，计算SLE患者不同性别、气温及年龄组间甲下、甲周血流改变ΔSFI值［5］，ΔSFI=（患者SFI- 健康人SFI）/健康人SFI，若ΔSFI数值为正，代表SLE患者局部血流速度较健康人增加，ΔSFI绝对值越大，说明与健康人之间血流速度差异越大，微循环障碍越明显。同时比较治疗前后局部血流改变的关系，来评价治疗后末梢血流的改善程度，其计算公式为：ΔSFI=（治疗后 SFI- 治疗前 SFI）/治疗前 SFI，若ΔSFI数值为正，代表常规药物治疗后局部血流速度较治疗前增加，ΔSFI绝对值越大，说明前后血流速度差异越大，改善越明显。

五、统计学分析

用SPSS 19.0软件对数据进行统计学处理，对47例SLE患者末梢血流（包括甲下及甲周血流）与对照组进行独立样本t检验；对患者SLEDAI评分和末梢血流ΔSFI值进行Spearman相关性分析；对30例患者治疗前后末梢血流SFI值进行配对t检验；将初诊患者按性别、气温及年龄因素分组，对末梢血流ΔSFI值进行方差分析。上述检验均取P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、SLE患者与健康人末梢血流的比较

SLE患者甲下血流SFI值为7.017±0.356，对照组为9.765±0.337，两组差异有统计学意义（t=5.182，P＜0.01）。患者组甲周血流SFI值为7.821±0.662，对照组为3.129±0.128，两组差异有统计学意义（t=5.414，P＜ 0.01）。

二、SLE患者SLEDAI评分与末梢血流改变的相关性分析

47例SLE患者纳入研究时的SLEDAI评分2～18（7.914± 0.528）分。SLEDAI评分与SLE患者甲下血流ΔSFI值进行Spearman相关性分析，在α=0.05水平（双侧）上，r=0.601，P＜0.05，呈中度正相关性；甲周血流r=0.260，P＜0.05，呈低度正相关性。

三、治疗前后SLE患者末梢血流改变

28例接受常规治疗并在4周后复诊的SLE患者，治疗前甲周血流SFI值为7.967±0.913，治疗后为5.204±0.476，经配对t检验，差异有统计学意义（t=4.644，P＜0.01）；治疗前甲下血流 SFI值为7.039±0.635，治疗后为7.578± 0.554，经配对t检验，差异无统计学意义（t=2.064，P＞0.05）。

四、性别、温度及年龄因素对SLE患者末梢血流改变的影响

SLE患者就诊时不同气温组间甲下血流差异有统计学意义（t=2.415，P＜ 0.01），而不同性别及不同年龄组间差异均无统计学意义；同时，不同性别、就诊时气温及年龄组间甲周血流的差异均无统计学意义。见表1。

表1 性别、气温及年龄因素对SLE患者甲下及甲周血流改变（ΔSFI）的影响（±s）

注：a：两独立样本t检验t值；b：单因素方差分析F值

分组 例数 甲下血流│ΔSFI│统计量P值甲周血流│ΔSFI│统计量P值性别女男气温41 6 0.281±0.036 0.219±0.1130.564a 0.5741.550±0.232 1.170±0.5160.932a 0.424≥20℃＜20℃年龄＜20岁20～＜40岁≥40岁21 26 0.251±0.034 0.386±0.0462.415a 0.0191.719±0.304 1.326±0.5160.758a 0.145 7 31 9 0.194±0.063 0.295±0.039 0.366±0.065 1.802b 0.177 2.102±0.669 1.346±0.209 1.562±0.687 0.776b 0.071

图1 SLE患者治疗前后和健康人手部散斑血流图 1A：SLE患者治疗前；1B：SLE患者治疗后；1C：健康人；1D：标准色表，颜色越接近红色说明血流越快

讨 论

本研究中我们观察到，与对照组相比，SLE患者末梢血流存在明显改变，SLE患者的甲下血流明显低于甲周血流，与健康人相反（图1）。这是由于疾病的炎症作用导致局部毛细血管扩张，且以甲周炎症更为明显，出现甲周局部淤血瘀斑红肿和血流速度升高；同时甲周组织淤血、微血管功能障碍和疾病的病理改变导致甲下组织供血不足，故呈现低血流状态。并且这种微循环血流灌注的改变与患者病情的严重程度呈中度正相关。有文献报道，SLE患者血清中血管内皮素明显升高的，微循环常常有异常积分增高样的改变，血管呈异常收缩状态，造成管襻形态异常，内皮通透性也发生改变，同时内皮素的量与微循环血流灌注的改变呈正相关［6］。Parker等［7］通过研究前臂缺血反应中动脉血流介导的血管舒缩功能和微血管改变的关系，证实了SLE患者表现出的微循环异常的重要意义。在临床上，由于血管舒缩功能障碍，很多SLE患者还容易出现雷诺现象，这也与患者体内内皮素升高、降钙素基因相关肽减少和血液中出现抗纤维蛋白结合性组织型纤溶酶原激活物的抗体相关，纤溶活性的降低使血液易发生凝固，从而导致雷诺现象的发生［8］。

经过4周糖皮质激素及免疫抑制剂治疗后，炎症反应得到控制，甲周血流下降，甲下血流未发生明显改善，这可能是因为病程迁延反复、长期的炎性作用已经使微血管在形态和结构上发生了难以扭转的破坏，短期内的常规治疗逆转意义并不大，故甲下血供难以得到恢复。

同时我们在研究中发现，气温对SLE患者末梢血流有一定影响，较低气温下患者甲下血流改变更为明显。考虑原因为低温时人体神经体液调节作用使机体代谢处在较低水平，血管活性物质活性下降，血管收缩而出现甲下血流不足。另一方面，在我们的研究中患者的性别和年龄对其甲下及甲周血流的改变影响不大，这和Tarr等［9⁃10］研究的不同年龄SLE发病特点的结论并不完全一致。这可能与我们收集的男性患者和老年患者数量偏少有关，有待进一步扩充病例数量研究和分析。

由于在SLE发生发展过程中存在微循环血流灌注改变，其微血管床在结构和功能上的改变已被证明能够提供评价疾病严重程度、活动性和预测疾病发展的有效信息，并能帮助监测具有微血管和大血管损害的其他并发症的发生［6，11］，故利用LSCA技术对微循环血流改变的监测也许能在一定程度上作为SLE疾病评价的补充方法。

［1］Touma Z,Urowitz MB,Gladman DD,et al.Systemic lupus erythe⁃matosus disease activity index 2000 responder index⁃50 website［J］.J Rheumatol,2013,40（5）:733.DOI:10.3899/jrheum.130030.

［2］Richards LM,Towle EL,Fox DJ,et al.Intraoperative laser speckle contrastimaging with retrospective motion correction for quantitative assessment of cerebral blood flow［J］.Neurophotonics,2014,1（1）:015006.DOI:10.1117/1.NPh.1.1.015006.

［3］Li H,Liu Q,Lu H,et al.Directly measuring absolute flow speed by frequency⁃domain laser speckle imaging［J］.Opt Express,2014,22（17）:21079⁃21087.DOI:10.1364/OE.22.021079.

［4］Briers JD,Webster S．Laser speckle contrast analysis（LASCA）:a nonscanning,full⁃field technique for monitoring capillary blood flow［J］.J Biomed Opt,1996,1（2）:174 ⁃179.DOI:10.1117/12.231359.

［5］Ramirez⁃San⁃Juan JC,Ramos⁃García R,Guizar⁃Iturbide I,et al.Impact of velocity distribution assumption on simplified laser speckle imaging equation［J］.Opt Express,2008,16（5）:3197⁃3203.DOI:10.1364/OE.16.003197.

［6］Ciołkiewicz,Kuryliszyn ⁃Moskal A,Klimiuk PA.Analysis of correlations between selected endothelial cell activation markers,disease activity,and nailfold capillaroscopy microvascular changes in systemic lupus erythematosus patients［J］.Clin Rheumatol,2010,29（2）:175⁃180.DOI:10.1007/s10067⁃009⁃1308⁃7.

［7］Parker B,Al⁃Husain A,Pemberton P,et al.Suppression of inflammation reduces endothelial microparticles in active systemic lupus erythematosus［J］.Ann Rheum Dis,2014,73（6）:1144⁃1150.DOI:10.1136/annrheumdis⁃2012⁃203028.

［8］Dhillon PK,Adams MJ.Thrombosis in systemic lupus erythe⁃matosus:role of impaired fibrinolysis［J］.Semin Thromb Hemost,2013,39（4）:434⁃440.DOI:10.1055/s⁃0033⁃1334484.

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［11］Kuryliszyn⁃Moskal A,Ciolkiewicz M,Klimiuk PA,et al.Clinical significance of nailfold capillaroscopy in systemic lupus erythematosus:correlation with endothelial cell activation markers and disease activity［J］.Scand J Rheumatol,2009,38（1）:38⁃45.DOI:10.1080/03009740802366050.

Monitoring of peripheral blood flow in patients with systemic lupus erythematosus by using laser speckle contrast analysis

Wu Xixi,Feng Aiping,Li Pengcheng,Ren Jun,Yang Yanqing
Laser Room,Department of Plastic Surgery,Wuhan Third Hospital,Wuhan 430060,China（Wu XX）;Department of Plastic Surgery,Wuhan Third Hospital,Wuhan 430060,China（Ren J,Yang YQ）;Department of Dermatology,Union Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430022,China（Feng AP）;College of Life Science and Technology,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China（Li PC）Corresponding author:Yang Yanqing,Email:xunxicici@163.com

ObjectiveTo noninvasively assess peripheral blood flow changes in patients with systemic lupus erythematosus（SLE）before and after treatments by using laser speckle contrast analysis（LSCA）,to compare eripheral blood flow between SLE patients and healthy controls,and to evaluate effects of air temperature,age and gender on peripheral blood flow changes.MethodsClinical data on air temperature at the first visit（groups of≥ 20℃ and＜20℃）,age（groups of＜20,20-＜40 and≥ 40 years）,gender,blood and urine routine test results,complement levels and immunologic test findings were collected from 47 patients with SLE.The patients′condition was evaluated by systemic lupus erythematosus disease activity index（SLEDAI）,and Spearman′s correlation analysis was carried out to assess its correlation with peripheral blood flow changes（expressed as changes in speckle flow index［△SFI］values）measured by LSCA.Peripheral blood flow was compared between the 47 patients and 30 healthy human controls.ResultsCompared with healthy controls,SLE patients showed significantly lower subungual SFI values（7.017±0.356vs.9.765±0.337,t=5.182,P＜0.05）,but significantly higher periungual SFI values（7.821±0.662vs.3.129±0.128,t=5.414,P＜0.05）.SLEDAI scores of patients were positively correlated with both subungual and periungual△SFI values（rs=0.601,0.260,respectively,bothP＜ 0.05）.A total of 28 patients completed 4⁃week conventional treatment and follow up,and periungual SFI values significantly decreased in these patients at the end of treatment（5.204± 0.476vs.7.967 ± 0.913,t=4.644,P＜ 0.05）,while subungual SFI values experienced no evident changes（7.578±0.554vs.7.039±0.635,t=2.064,P＞0.05）compared with those at the baseline.Air temperature affected subungual blood flow significantly（t=2.415,P＜ 0.05）,but had no significant effects on periungual blood flow（t=0.758,P＞ 0.05）.In addition,neither gender nor age had obvious effects on subungual or periungual blood flow.ConclusionsCompared with healthy controls,peripheral blood flow significantly changed in patients with SLE,and was improved to a certain extent after treatment.Air temperature markedly affects subungual blood flow.LSCA may be a supplementary approach to more convenient and quantitative assessment of the severity of SLE.

Lupus erythematosus,systemic;Blood flow velocity;Laser speckle contrast analysis

杨艳清，Email：xunxicici@163.com

10.3760/cma.j.issn.0412⁃4030.2016.12.005

2015⁃11⁃09）

（本文编辑：颜艳）