光学透明剂对脉冲染料激光治疗葡萄酒色斑效果的影响

陈彦瑀 于文心 马刚 林晓曦

葡萄酒色斑(Port wine stains，PWS)是一种先天性毛细血管畸形，发病率约为0.3%～0.5%[1]，其病理表现为真皮层的毛细血管扩张。PWS在婴儿期表现为粉红色斑块，一般不会自行消退。随着年龄增长病灶可能会逐渐出现增生性改变，约有2/3的患者在50岁时可见病灶的明显增厚和颜色加深[2]。由于PWS常位于面颈部等显露区域，增生的病灶严重影响患者外观，给患者带来很大的心理负担并影响其社会交往[3-4]。

脉冲染料激光(Pulsed dye laser，PDL)是PWS的标准疗法之一，通过选择性光热作用，具有595 nm波长的PDL可选择性加热血红蛋白并破坏病灶血管，从而实现兼具微创性和靶向性的治疗效果[5]。尽管PDL具有不可替代的优越性，仍有约79%的患者在进行多次治疗后不能完全清除病灶[6]。影响PDL治疗PWS效果的因素众多，其中病灶血管的深度和口径可能是较直接的影响因素。既往研究指出，PDL治疗仅破坏了特定范围内的血管，残余的更深更细小的血管则超出了激光的治疗范围，无法被进一步清除[7]。

光学透明技术可能具备相关潜力，可让激光进一步破坏这些残余病灶。早期研究表明，经过甘油处理的类皮肤模体，可以显著增加穿透系数；而在动物实验中，在鼠背上制造创面以暴露血管，经光学透明剂涂抹后再以激光照射血管，可显著减少破坏血管所需的激光能量[14-15]。然而，目前尚未见到应用此技术治疗PWS患者的相关报道。

本研究采用前瞻性自身对照试验，探讨OCA对PDL治疗PWS效果的影响。本研究临床试验注册号：ChiCTR2000030907。本研究经上海交通大学医学院附属第九人民医院医学伦理委员会审核批准，所有患者均知情同意。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本研究共13名患者(3名男性，10名女性)完成治疗和随访，患者年龄1～60岁，平均10.4岁。10名患者为Fitzpatrick Ⅲ型皮肤，3名患者为Fitzpatrick Ⅳ型皮肤。11名(84.6%)患者红斑位于面颈部，1名(7.7%)患者红斑位于躯干部，1名(7.7%)患者红斑分布于肢体。13名患者均为平坦型PWS。患者之前均未接受过相关治疗，均无瘢痕体质或影响创面愈合的慢性疾病(如糖尿病)；治疗部位均无局部炎症、湿疹、过敏或色素沉着。所有患者每次治疗前后均拍照，治疗完成后随访2个月。

1.2 治疗区域选择

将病灶分为两个治疗区域，其一为OCA联合PDL治疗区(OCA+PDL区)，于病灶表面涂抹0.5 mL无水甘油，5 min后行PDL治疗；另一区为单纯PDL治疗区(PDL区)，不涂抹甘油直接进行PDL治疗。两个治疗区面积相等，位置相邻，且位于同一个亚解剖区域内[16-17]，以随机数字表法随机分配治疗方式，并进行自身对照。

1.3 激光治疗

使用595 nm波长PDL(Vbeam®，Candela Corp.，Irvine，USA)进行治疗，选择的参数以治疗后即刻出现紫癜反应但未出现灰白为基准，光斑尺寸7 mm，能量10 J/cm2，脉冲持续时间0.45 ms，配合动态冷却系统(冷却40 ms，延迟20 ms)。治疗期间光斑重叠面积应<20%。术后予冰袋冰敷2 h以减轻组织水肿和痛感，指导患者外用抗生素以及严格防晒。每位患者均接受3次治疗，每次治疗间隔2个月。

1.4 疗效评价

1.4.1 色度计评估

采用色彩色差计(Delfin，Delfin technologies，Kuopio，Finland)测量病灶色度值(L*、a*和 b*)[18]，术前以及治疗后2个月各测量一次。L*代表病灶亮度，范围为 0～100(0 代表全黑，100代表全白)；a*代表红绿颜色的饱和度，范围为-60～+60(数值越小提示接近正红色，越大提示接近正绿色)；b*代表黄蓝颜色的饱和度，范围为-60～+60(数值越小越接近蓝色，越大则越接近黄色)。Δa和ΔE数值越大，提示颜色改善越多。得出测量值后根据以下公式计算ΔE值以及红斑清除率[19]。

1.4.2 视觉评估(VAS)

患者每次治疗前和最后一次治疗后2个月都在相同光源下进行拍照，拍照使用同一台单反相机(70D，Canon，Melville，NY)，并固定拍摄参数不变。视觉评估由3位有经验的整形外科医生对红斑颜色改善程度进行独立盲评。颜色改善程度分为5级：1级，无改善(0%)；2级，轻度改善(1%～25%)；3级，中度改善(26%～50%)；4级，显著改善(51%～75%)；5级，清除(76%～100%)。

1.5 数据分析

使用GraphPad Prism 7.0和SPSS 23.0分析患者数据。应用配对t检验分析色度计评估法和视觉评估法得出的疗效差异，P<0.05表示差异有统计学意义。应用Pearson相关系数分析检验色度计测量值和VAS之间的关系。

2 结果

2.1 色度计评估

按色度计评估结果，OCA+PDL区的Δa值略高于PDL区(P<0.05)，分别为(6.41±8.01)和(4.25±7.61)。OCA+PDL区和PDL区的ΔE分别为(11.70±5.85)和(10.63±5.45)，红斑清除率分别为(51.74%±17.00%)和(48.71%±19.60%)，两治疗区ΔE及红斑清除率均无显著差异(P>0.05)。上述结果提示完成三次治疗后，两治疗区疗效无显著差异(表1、图1)。

2.2 VAS评估

在第一次治疗后，OCA+PDL区和PDL区的VAS平均值分别为2.69和2.07，OCA+PDL区比PDL区有更好的清除率(P<0.05)。第2次治疗后，OCA+PDL区和PDL区的VAS评分分别为3.38和3.07，两组间差异无统计学意义(P>0.05)。3个疗程结束后，两组红斑消退效果均较好，OCA+PDL区和PDL区的VAS评分均为3.92。Pearson 相关系数表明VAS评分与色度计测量评估结果一致(r=0.39，P=0.047)(表2、图2、图1D)。

表1 各区色度计测量结果Table 1 Chromameter results in each area

图1 各区色度计测量结果比较Fig. 1 Comparison of chromameter results in different areas

表2 各区VAS评分Table 2 VAS score in each area

图2 各区VAS评分比较Fig. 2 Comparison of VAS score in different areas

2.3 治疗后反应

3名患者在两个治疗区域都出现水泡或结痂，1名患者在OCA+PDL治疗后出现炎症性色素沉着，并在6个月内恢复。没有患者出现萎缩、色素减退、瘢痕形成或瘢痕疙瘩(图3、4)。

A：治疗前；B：首次治疗后；C：第三次治疗后a: Before treatment; B: After the first treatment; C: After the third treatment图3 典型病例1Fig. 3 Typical case 1

A：治疗前；B：首次治疗后；C：第二次治疗后；D：第三次治疗后a: Before treatment; B: After the first treatment; C: After the second treatment; D: After the third treatment图4 典型病例 2Fig. 4 Typical case 2

3 讨论

影响PDL治疗PWS效果的因素包括年龄、病灶部位、治疗次数、病灶血管的深度及口径等，其中病灶血管的深度和口径可能是比较直接的影响因素。既往研究指出，经过多次PDL治疗仍无法完全清除的病灶，其病理表现为深度较深或是口径较小的血管[7]。PDL治疗仅破坏了特定范围内的血管，残余的更深更细小的血管则超出了激光的治疗范围，无法被进一步清除。若能通过特定方法增加PDL在皮肤内的穿透深度，或是提高能量传递效率，则可能增加疗效。相关研究认为光学透明技术可能具备这方面的潜力。

光学透明技术的理论基础：激光在皮肤中的传播是散射和吸收的结合，其中散射作用主要发生在真皮层，对光的穿透深度有极大影响。从生理结构的角度而言，真皮组织的组成可以视为许多细胞团嵌入在液体基质内，其中胶原纤维和弹性纤维是主要成分，占据真皮重量的70%。若将真皮视为一个光学元件，由于不同成分有不同的折射率(弹性纤维和胶原纤维的折射率约为1.47[8]，细胞核和细胞器的折射率在1.38～1.41[9]之间，液体基质的折射率约为1.36[10])，光通过皮肤组织时会有很强的散射效应，这对于光的穿透深度有很大的影响。反之，若真皮组织内各成分的折射率越接近，则散射效应越弱，光在皮肤中的穿透深度也就越深。

光学透明效应(Optical Clearing Effect，OCE)是利用具备高渗透性和适当折射率的透明剂(如无水甘油，折射率1.47)通过脱水作用替代真皮组织的水分，使真皮内液体基质具有和各散射成分相接近的折射率，从而减少光的散射作用并增加穿透深度。

可作为光学透明剂(Optical clearing agent，OCA)的高渗性材料包括甘油[11]、二甲基亚砜[12]和丙二醇[13]等，折射率分别为1.47、1.479和1.43。由于光学透明效应受折射率影响，具备与真皮散射成分相似折射率的材料较适合，故二甲基亚砜和甘油是较合适的选择。其中，二甲基亚砜对皮肤和呼吸道有刺激作用，故多以甘油作为光学透明剂。

既往的类皮肤模体研究中，模体表面涂抹0.5 mL无水甘油10 min，可以获得最佳的OCE，使漫反射系数降低了36.69%，透射系数提高了38.73%[20]。在相关动物实验中，将无水甘油注射到仓鼠皮肤中20 min后，透光率增加了50%[21]。在激光照射前将具有高渗透性的光学透明剂涂抹在皮肤上可以减少破坏血管所需的激光能量[22]。通过多普勒光学相干断层摄影术观察，将甘油添加到动物背部血管可以引起血流停止[23]。这些研究都表明，联合外用光学透明剂对病灶血管进行PDL治疗，有望提高治疗效率并减少正常皮肤的损伤。

本研究中，首次治疗后的OCA+PDL组的疗效较PDL组佳。这与既往的模体研究和动物实验结果一致，在模体和动物实验中对于相同条件的血管(同样深度、直径)，涂抹甘油可以减少达到血管凝固所需要的激光脉冲次数，提示单次激光照射到达目标血管的能量更多，表明应用光学透明剂后采用较低的激光能量进行治疗，可达到高能量参数同样的治疗效果，并且可以减少对周围组织的损伤，提高患者对治疗的耐受，但其具体程度仍需进一步研究。

但是，首次治疗并没有提前达到最终治疗效果，故不能认为光学透明剂可以减少治疗次数。已知不同部位病灶的PDL疗效不尽相同，若根据部位设置分组，或许光学透明剂能够减少特定部位的治疗次数，这需要进行设置患者间分组的研究来加以佐证。

此外，三次治疗后，两组的疗效没有明显差异。分析可能的原因如下：①小口径血管病灶的影响，既往研究提示激光联合光学透明剂治疗血管病变，对于较大和较深的血管有较佳的效果，但对于小口径血管的效果仍有限。因为小口径血管的热弛豫时间较短，散热较高，所以激光脉冲产生的热量积累会少于大口径血管。若为了提升疗效而增加激光照射次数可能有一定帮助，但也会给周围组织带来额外的损伤。②光学透明效应仍不足以克服组织的散射，光学透明剂的渗透深度会随着透明剂的浸润时间和浓度的增加而增加，然而光学透明剂的渗透深度也存在上限。研究表明在浸润时间足以获得最佳OCE后，即使再增加浸润时间，也不会提升激光的治疗效果。在临床治疗上可能也存在类似情况，本研究结果也可能是在充分光学透明效应的情况下，增加的激光穿透深度仍不足以克服真皮内散射成分带来的影响，更深部的血管依然无法被充分破坏。此外，目前尚未知晓透明剂在人类皮肤的浸润是否能如模体实验中一样理想，这也可能进一步减弱其OCE。今后可以尝试以不同的给药方式进行研究，比如皮内注射、透皮给药。③其他影响疗效的因素，研究认为PDL治疗后靶血管机化形成的纤维层将阻挡后续激光治疗穿透更深层的血管，即使血管在激光治疗范围内，但由于纤维层遮挡而无法有效治疗，产生“PDL抵抗”[24]。甘油提供的OCE可能无法克服纤维层的阻挡，使得多次治疗后激光的穿透深度仍然受限于纤维层。

综上所述，本研究首次为OCA+PDL治疗PWS的效果提供了初步资料，目前的研究结果提示OCA不能提升最终的治疗效果。然而，搭配OCA后有望在采用较低的激光能量进行治疗的情况下，也能达到高能量参数的治疗效果，但其具体的程度仍需进一步研究。此外，透明剂可能可作为辅助材料减少激光的治疗次数，但需进行设置患者间分组的研究以获得不同人群的研究结果。

本研究的局限性在于患者的样本量较小，研究结果尚待较大样本量研究的验证。同时，本研究没有针对年龄和病灶部位设置分组对照，尚需进一步开展设置分组的研究。