超声观察高原日光照射对正常人皮肤厚度及硬度的影响

唐远姣，唐一植，唐 雪，杨裕佳，王丽芸，向 茜，邱 逦*

(1.四川大学华西医院超声科，3.胸外科，四川 成都 610041；2.航空工业三六三医院超声科，四川 成都 610041)

图1 超声测量皮肤厚度及弹性值 A.测量右侧中指皮肤厚度； B.测量右侧前臂皮肤SWE弹性值

研究[1]显示，高原日光照射会对人体皮肤产生不利影响，不仅可引起皮肤慢性损伤，还可产生日光性组织形态变性,影响皮肤正常功能。皮肤组织形态改变可致皮肤厚度及相应物理性质如硬度发生变化。高频超声不仅能够区分皮肤的不同层次，清晰显示皮肤表皮层、真皮层及皮下脂肪层，还能定量评估皮肤厚度改变[2]。剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)是评估组织硬度的新技术，目前已用于研究肝脏、肾脏、乳腺、肌肉骨骼等正常和病变组织硬度[3-6]。本研究应用高频超声及SWE评估高原日光照射对皮肤厚度及硬度的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2018年1—6月于四川大学华西医院招募78名健康志愿者，其中高原地区志愿者30名(高原组)，男15名，女15名，年龄20～69岁，平均(42.9±10.9)岁，体质量指数(23.95±3.33)kg/m2；非高原地区志愿者48名(非高原组)，男24名，女24名，年龄20～72岁，平均(46.8±16.5)岁，体质量指数(23.52±3.27)kg/m2。纳入标准：高原组来自高原地区常住人群，海拔≥1 500 m，均为室外工作人员，平均日照时间≥6 h，检查依从性好；非高原组来自非高原地区常住人群，海拔<1 500 m，均为室外工作人员，平均日照时间<6 h，检查依从性好。排除标准：①妊娠；②被测部位皮肤瘢痕；③皮肤病、风湿免疫系统病、内分泌代谢病、放化疗病史；④检查依从性差。两组间性别、年龄及体质量指数差异无统计学意义(P均>0.05)。本研究经本院伦理委员会审核同意，所有志愿者均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用声科SuperSonic Imagine Aixplorer彩色超声诊断仪，线阵探头，频率4～15 MHz，选择“superficial MSK”条件，深度调节至≤2 cm，Focus调节至皮肤层水平。

参照Moore等[7]方法，选4个部位测量皮肤厚度及弹性，包括右侧中指(中节指骨背侧)、右侧前臂(前臂背侧，距离尺骨茎突近端约10 cm)、前胸壁(胸骨角和胸骨切迹之间)和腹壁(剑突远端约10 cm)。检查右侧中指、右侧前臂时，嘱受检者将手和前臂平放于检查床，手掌向下，完全放松各关节呈自然弯曲状态；检查前胸壁、腹壁时，嘱受检者仰卧于检查床，双手置于两侧，放松肩部。于探头表面涂适量耦合剂，探头垂直于皮肤，不施加任何压力，使皮肤层与探头之间由耦合剂填充，注意耦合剂内避免气泡产生。测量时嘱受检者屏气，先测量皮肤层厚度，包括表皮层和真皮层(图1A)，每个部位测量3次，取平均值；然后将弹性模量scale调至0～100 kPa，移动ROI位置使皮肤层位于ROI中间，当图像稳定5 s左右时，冻结图像。调节取样框直径大小，保证取样框包含表皮与真皮的完整结构，系统自动生成皮肤层的硬度值，包括最大弹性值(Emax)、平均弹性值(Emean)、最小弹性值(Emin)及弹性值标准差(Esd)，见图1B。每个部位测量3次，取平均值。

正常皮肤超声表现：浅层高回声为表皮层与耦合剂交界，中间带状中等回声为真皮层，深层线状高回声为真皮层与皮下组织的交界[8-9]。

1.3 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计量资料以±s表示，2组间计量资料比较采用独立样本t检验；选取高原组与非高原组皮肤厚度及硬度差异有统计学意义的参数行诊断性试验，并绘制ROC曲线。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组皮肤厚度及弹性值比较 高原组右侧中指皮肤厚度、Emax、Emean、Emin及Esd，右侧前臂皮肤Emax、Emean及Emin，前胸壁皮肤Emax、Emean及Emin，腹壁皮肤Emax、Emean、Emin及Esd均大于非高原组(P均<0.05)；前胸壁、腹壁皮肤厚度均小于非高原组(P均<0.05)；2组间右侧前臂皮肤厚度、Esd和前胸壁Esd差异无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

2.2 诊断性试验及ROC曲线 腹壁皮肤Emax、Emean及Emin诊断高原地区皮肤的ROC曲线AUC均>0.95。以腹壁皮肤Emax=13.30 kPa、Emean=12.45 kPa、Emin=11.50 kPa为界值，诊断高原地区皮肤的敏感度均为100%，特异度分别为85.40%、87.50%及85.40%。右侧中指皮肤厚度、Emax、Emean、Emin、Esd,右侧前臂及前胸壁皮肤Emax、Emean、Emin,腹壁Esd诊断高原地区皮肤ROC曲线AUC为0.70～0.87，前胸壁及腹壁皮肤厚度诊断高原地区皮肤的AUC最小，分别为0.19及0.25，见表2、图2。

3 讨论

到达地面的日光光谱主要由紫外线、可见光和红外线组成。高原地区紫外线强烈，可刺激皮肤，导致炎性因子释放，诱发皮肤的炎症反应，如皮肤红斑、肿胀、高原性皮炎等[10]；还可造成胶原蛋白和弹性蛋白降解，引起皮肤的光老化，表现为皮肤粗糙、增厚、干燥，皱纹形成、色素沉着、毛细血管扩张，甚至形成肿瘤等[11]。可见光的穿透能力强，长时间高原日光照射也会引起皮肤炎症反应和光老化[12]。红外线会导致线粒体功能障碍，促进胶原蛋白降解和产生减少[13]。长期的阳光照射可引起皮肤表皮层增厚，真皮内胶原纤维减少，弹力纤维增多[14]。

应用高频超声对皮肤厚度和弹性进行测量，具有准确率高、分辨率高、可重复性好、无创、无辐射等优点[2，15]，可弥补临床医师肉眼观察皮肤厚度的主观性强、准确率欠佳等缺点，已有学者[2，16-18]将其用于正常人皮肤及病变皮肤如硬皮病、鲜红斑痣、弥漫性硬化症等的研究。目前高频超声在皮肤病的诊断与疗效评价方面发挥越来越重要的作用。本研究应用高频超声测量皮肤厚度，发现高原组与非高原组不同部位皮肤厚度有差异，高原组右侧中指皮肤厚度较非高原组增大，前胸壁及腹壁皮肤厚度较非高原组减小，可能与不同部位皮肤接受高原日光照射的时间和强度、不同人群生活和工作的地理位置和环境等有关。

表1 高原组与非高原组皮肤厚度及SWE弹性值比较(±s)

表1 高原组与非高原组皮肤厚度及SWE弹性值比较(±s)

组别右侧中指皮肤厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原组(n=30)1.27±0.2448.74±14.2845.23±13.4442.37±12.741.76±1.13非高原组(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组别右侧前臂皮肤厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原组(n=30)1.43±0.2723.70±5.6822.29±4.9121.22±4.630.65±0.45非高原组(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组别前胸壁皮肤厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原组(n=30)1.68±0.3232.71±11.9231.27±11.3430.20±11.230.80±0.10非高原组(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组别腹壁皮肤厚度(mm)Emax(kPa)Emean(kPa)Emin(kPa)Esd(kPa)高原组(n=30)1.96±0.3622.19±12.1520.93±12.0519.78±11.700.64±0.36非高原组(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

图2 腹壁Emax(A)、Emean(B)及Emin(C)诊断高原地区皮肤的ROC曲线

表2 不同部位各参数诊断高原地区皮肤的效能

在测量皮肤硬度方面，临床通常采用医师触摸查体及各种评分系统进行判断，存在操作者依赖性强、主观性强、评估准确率欠佳、皮肤受累较轻部位不敏感等缺点。有学者[19]应用邵氏硬度计测量皮肤硬度，测试和校准相对复杂，且邵氏硬度是一个综合值，包含多个相互影响的参数，不能单一进行修约、补偿等。SWE是基于瞬时剪切波自动生成和分析的一种新的弹性成像技术。组织越硬，剪切波传播速度越快，弹性值越大；反之，组织越软，弹性值越小。已有学者[18,20-21]将超声弹性成像技术用于测量正常人皮肤硬度及病变皮肤硬度改变。本研究中，高原组4个部位皮肤硬度均大于非高原组，提示高原日光照射会导致皮肤硬度增加，原因可能与高原地区长期日光照射引起皮肤炎症反应和光老化以及皮肤各种组织学改变有关。

在诊断效能方面，本研究发现腹壁皮肤弹性值Emax、Emean及Emin诊断高原地区皮肤病的效能最高，AUC均>0.95，其诊断敏感度均达100%，特异度均>85%。可能原因在于腹壁皮下脂肪层较其他部位厚，距离骨骼最远，皮肤弹性值测量所受影响最小，提示应用SWE对正常或病变皮肤进行皮肤硬度评估时，应尽量选择诊断效能较高的部位和参数。SWE技术较高频超声技术能更加敏感地反映高原日光照射对皮肤的影响，且腹壁弹性值的敏感度最高。

综上所述，高原日光照射可致皮肤厚度改变和皮肤硬度增加；腹壁皮肤弹性值Emax、Emean及Emin的诊断效能最高。