劉峰,郭海霞
(天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院,天津300120)
在皮膚病診療過程中,經(jīng)常需要對可疑皮損及其變化進行定期觀測,并對其采取干預(yù)手段及療效提供客觀量化的評價指標(biāo),皮膚CT的出現(xiàn)極好的滿足了臨床皮膚科醫(yī)師的需求。其基本結(jié)構(gòu)除了光學(xué)顯微鏡部分之外,主要由激光光源、掃描裝置、檢測器、計算機系統(tǒng)(包括數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換及應(yīng)用軟件)、圖像輸出設(shè)備和共聚焦系統(tǒng)等部分組成。皮膚CT即共聚焦激光掃描顯微鏡(CLSM)采用激光束做光源,激光束經(jīng)照明針孔,經(jīng)由分光鏡反射至物鏡,并聚焦于樣品上,對標(biāo)本內(nèi)焦平面上每一點進行掃描[1]。然后反射光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡,通過探測針孔時先聚焦,聚焦后的光被光電倍增管探測收集,并將信號輸送到計算機,在顯示器上顯示圖像。
1.1 皮膚CT發(fā)展簡史 皮膚CT的發(fā)明歸功于Malwin Minsky,他在90年代基于在不染色的活體腦組織觀察神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的,建立了一臺工作顯微鏡。1957年Malwin Minsky在他的專利中首次闡明了皮膚CT的基本原理,所有現(xiàn)代共聚焦顯微鏡采用的共聚焦成像原理都是基于1957年的專利。Egger和Petran在1967年成功地應(yīng)用皮膚CT產(chǎn)生了一個光學(xué)橫斷切面。1977年,Sheppard和Wilson首次描述了光與被照明物體原子之間的非線性關(guān)系和激光掃描器的拉曼光譜學(xué)[2]。隨后1985年,Wiijanedts第一次成功地用皮膚CT演示了用熒光探針標(biāo)記的生物材料的光學(xué)橫斷面,標(biāo)志著皮膚CT已成為進行科學(xué)研究的重要工具。
1.2 皮膚CT的工作原理 皮膚CT是近年來新興的無創(chuàng)性皮膚影像學(xué)技術(shù),主要應(yīng)用于皮膚腫瘤的診斷和鑒別診斷、良惡性黑色素瘤的鑒別診斷和毛囊炎、血管性皮膚病等的研究。皮膚CT于1995年首次應(yīng)用于人活體皮膚成像,從而開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。其以激光作為點光源,通過物鏡聚焦于組織內(nèi)。組織內(nèi)焦點處反射及反向散射回來的光由同一物鏡接收,然后通過探測光路系統(tǒng)的針孔傳輸至探測器而成像,從而構(gòu)成一薄層組織光學(xué)切片,焦點以外的反射光則被針孔濾除。應(yīng)用于皮膚病學(xué)的顯微鏡的探測器連接在專門的計算機上,并在其輔助下成像,所以稱作皮膚CT[3-4]。采用皮膚CT對病變部位掃描時無需進行組織活檢及其他特別處理,對組織無損傷。
1.3 皮膚CT的特點及優(yōu)勢 皮膚CT是近年來新興的無創(chuàng)性皮膚影像學(xué)技術(shù),主要應(yīng)用于皮膚腫瘤的診斷和鑒別診斷、良惡性黑色素瘤的鑒別診斷和毛囊炎、血管性皮膚病等的診斷[5-6]。其特點如下:①無創(chuàng)性是最大的優(yōu)點,尤其對于美容部位皮損的檢測,無損傷,無瘢痕產(chǎn)生,利于在生理狀態(tài)下研究細(xì)胞組織的形態(tài)、顯微結(jié)構(gòu)及生理功能和代謝過程的變化。②能實時動態(tài)地對皮損進行監(jiān)測,在病程變化及治療過程中對同一組織多次進行成像。觀察其發(fā)展變化、治療后的改善狀態(tài);特別是能觀察皮膚血流的動態(tài)變化。③皮膚CT掃描為水平面成像,且可以沿矢狀面方向逐層深入掃描,每層跨度約為1.6 μm??闪Ⅲw地反映皮損狀況[7]。與傳統(tǒng)組織病理切片顯著不同的是皮膚CT的切片方向為橫向,而不是豎向。④成像迅速,數(shù)據(jù)易于存儲和輸出。
2.1 正常皮膚結(jié)構(gòu)的檢測 皮膚CT皮膚檢查圖像為軸位圖像(水平切面),且為類似X線片的灰度圖像。其原理與病理切片不盡相同,各組織對激光的反射和折射系數(shù)不同,因此所顯示的黑白深淺也有所不同[8-10]。由于黑色素和角蛋白反射系數(shù)較高,所以成像為較亮區(qū)域,而反射系數(shù)較小的組織,如胞核和膠原的圖像則較暗,角質(zhì)形成細(xì)胞的胞漿由于含有角蛋白成分,所以成像較亮。皮膚第一層為角質(zhì)層,該層含有大量的角蛋白,形態(tài)上表現(xiàn)為無核的多邊形角質(zhì)細(xì)胞,約10~30 μm大小,表現(xiàn)為暗色的皮褶分隔為成群的島嶼狀;第二層為顆粒層,該層由25~35 μm大小的2~4層細(xì)胞組成,在其中可見處于細(xì)胞中央處的細(xì)胞核呈黑色的卵圓形,周圍包繞明亮的顆粒狀胞漿;第三層為棘層,棘層細(xì)胞比顆粒層細(xì)胞小,約15~25 μm,呈蜂巢狀排列,細(xì)胞間隔較為明顯;第四層為基底層,該層由7~10 μm大小的細(xì)胞并成簇分布細(xì)胞構(gòu)成,成像明亮。此外,在表皮、真皮交界處,可見明亮的成環(huán)狀基底細(xì)胞,周圍環(huán)繞黑色的真皮乳頭[11-12]。但其深度有其限制,需要注意的是不同部位皮膚的鏡下結(jié)構(gòu)有所不同,臨床醫(yī)師檢測時應(yīng)注意不同部位帶來的差異性。
2.2 協(xié)助診斷良惡性腫瘤或者癌前期病變 皮膚惡性腫瘤或癌前期的早期發(fā)現(xiàn)、診斷是皮膚科的一大難題,所有的皮膚惡性腫瘤應(yīng)該早期診斷、早期治療,否則隨著病情的發(fā)展,一旦發(fā)生轉(zhuǎn)移,就會增加治療的難度,患者預(yù)后較差。早期的皮膚病變經(jīng)常被漏診,緣于其早期的臨床表現(xiàn)不具有典型性,經(jīng)常被當(dāng)成普通的皮膚病進行治療,而且我國皮膚病臨床病理檢查率普遍偏低,又進一步增加了漏診的可能。因此皮膚CT的出現(xiàn)在臨床上具有重大的意義,皮膚腫瘤的早期診斷有賴于其進一步的更為廣泛的應(yīng)用。
以基底細(xì)胞癌為例,在病理學(xué)切片上表現(xiàn)為基底樣細(xì)胞增生,腫瘤周邊的細(xì)胞呈柵欄樣排列,中間的細(xì)胞呈圓形,細(xì)胞大小一致,未見間變。腫瘤細(xì)胞團周圍伴有結(jié)締組織增生,排列成平行束[13]。皮膚CT具有無創(chuàng)的特點,可以在病變組織上進行活體檢測,分辨率較高,Gonzalez等[14]通過應(yīng)用皮膚CT對經(jīng)過組織病理學(xué)確診的基底細(xì)胞癌皮損和正常皮膚的成像進行研究后,認(rèn)為皮膚CT可以應(yīng)用于皮膚腫瘤的輔助診斷和檢測較大腫瘤的邊緣,為以后的治療提供依據(jù)。
目前,國外學(xué)者對皮膚腫瘤的皮膚CT檢測做了大量的研究,并積累了大量的臨床資料,國內(nèi)處于研究的初級階段,有待于我們做進一步更為深入的臨床研究,以利于皮膚腫瘤診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立。
2.3 在常見皮膚?。ń佑|性皮炎、銀屑病等)的應(yīng)用近年來,隨著皮膚CT技術(shù)的進一步發(fā)展,其在皮膚病學(xué)的應(yīng)用更為廣泛,可以很好地進行病變部位無創(chuàng)、實時的檢測,為臨床醫(yī)師提供了更多的選擇,為患者減輕了痛苦及負(fù)擔(dān)。
接觸性皮炎根據(jù)發(fā)病機制可分為刺激性接觸性皮炎和變應(yīng)性皮炎。有國外學(xué)者應(yīng)用皮膚CT觀察了急性刺激性接觸性皮炎的病生理變化,揭示了在刺激性接觸性皮炎的不同發(fā)展階段、不同膚色之間有明顯的差異,較黑色皮膚參與者比較白皮膚參與者的臨床反應(yīng)更弱一些[15]。Swindells等[16]用變應(yīng)反應(yīng)原和十二烷硫酸鈉對22例志愿者進行斑貼試驗,并在24,72 h后分別記錄皮膚CT成像,結(jié)果表明在刺激性接觸性皮炎和變應(yīng)性接觸性皮炎中均可見到海綿水腫、炎癥細(xì)胞浸潤及水皰的形成,不同的是刺激性接觸性皮炎的圖像上可以見到角質(zhì)層嚴(yán)重斷裂和大量的角化不全細(xì)胞。
銀屑病是一種常見的炎癥性皮膚病,患者常常需要多種局部和系統(tǒng)治療。在使用新型免疫調(diào)節(jié)治療時,需要一種客觀的形態(tài)學(xué)評價來作為指導(dǎo)。國內(nèi)有學(xué)者做了這方面的研究,使用皮膚CT對銀屑病病灶進行成像特點研究,發(fā)現(xiàn)其組織學(xué)具有一定的特點,可以清晰顯示出微小膿腫、角化不全、棘層肥厚及毛細(xì)血管擴張等病理特征,觀察指標(biāo)發(fā)現(xiàn)率依次為:真皮乳頭毛細(xì)血管迂曲擴張達(dá)到頂部99.138%,表皮突下延94.828%,融合性角化不全91.379%,真皮淺層血管周邊單一核細(xì)胞浸潤76.724%,微小膿腫69.828%。但這些特點不一定會同時出現(xiàn),在病變的不同階段成像特點有所差別,需要我們做進一步的研究。
2.4 指導(dǎo)手術(shù)治療 Coron等[17]的研究表明,皮膚CT可以提供活體組織原位、實時、無創(chuàng)成像,采用皮膚CT提供快速成像只需要5 min,而常規(guī)病理不僅耗時較長,且無法動態(tài)的進行檢測,增加了手術(shù)時間及患者負(fù)擔(dān)。同時常規(guī)的病理常使用垂直方向的皮膚各生理切面,而實時皮膚CT可提供皮膚橫向的光學(xué)切面,可以動態(tài)地檢測腫瘤邊界,大大減少手術(shù)時間,最大限度保留了正常組織,提供了高治愈率,更易于被外科醫(yī)生和患者接受,具有巨大的發(fā)展前景[18]。
2.5 在皮膚病學(xué)其他方面的應(yīng)用 此外,皮膚CT的三維成像可以實時動態(tài)檢測血流變化,以觀察鮮紅斑痣治療前后的血流變化,在色素性皮膚病方面也可以進行治療前后的細(xì)胞組織學(xué)變化[19-20]。
總之,皮膚CT是近年來新興的高分辨率非侵入性皮膚影像學(xué)技術(shù),具有原位、實時、動態(tài)三維等特點,極具臨床應(yīng)用前景,較之目前的皮膚組織病理學(xué)和其他皮膚影像學(xué),具有其獨特的優(yōu)勢。在臨床實踐中皮膚CT仍有不足之處,如對表皮下400 μm的組織不能成像,非平坦部位成像效果不佳,而且目前尚未建立皮膚腫瘤的影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)。但隨著這項技術(shù)的進一步發(fā)展及皮膚科醫(yī)生對這項技術(shù)認(rèn)識的逐步深入,皮膚CT會逐漸在皮膚科領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用,在臨床得以更為廣泛的應(yīng)用。
[1]Einollahi B,Baradaran-Rafii A,Rezaei-Kanavi M,et al.Mechanical versus alcohol -assisted epithelial debridement during photorefractive keratectomy:a confocal microscopic clinical trial[J].J Refract Surg,2011,27:887-893.
[2]Ahmed A,Bril V,Orszag A,et al.Detection of diabetic sensorimotor polyneuropathy by corneal confocal microscopy in type 1 diabetes:a concurrent validity study[J].Diabetes Care,2012,35:821-828.
[3]Bricca GM,Brodland DG.Cutaneous head and neck melanoma treated with Mohs micrographic surgery[J].J Am Acad Dermatol,2005,52:92-100.
[4]Gambichler T,Sauermann K,Altintas MA,et al.Effects of repeated sunbed exposures on the human skin.In vivo measurements with confocal microscopy[J].Photodermatol Photoimmunol Photomed.2004,20:27-32.
[5]孫兆偉,徐麗敏.傳染性軟疣的共聚焦顯微鏡特征[J].臨床皮膚科雜志,2010,39(4):223-224.
[6]Cogno IS,Vittar NB,Rivarola VA.Optimization of photodynamic therapy response by survivin gene knockdown in human metastatic breast cancer T47D cells[J].J Photochem Photobiol B,2011,104:434-443.
[7]Montazerabadi AR,Sazgarnia A,Bahreyni-Toosi MH,et al.The effects of combined treatment with ionizing radiation and indocyanine green-mediated photodynamic therapy on breast cancer cells[J].J Photochem Photobiol B.2012,109:42-49.
[8]沈柱,陳凌,李承新,等.尋常型銀屑病的皮膚CT特征初探[J].中國麻風(fēng)皮膚病雜志,2008,24(4):301-303.
[9]Wurm EM,Curchin CE,Lambie D,et al.Confocal features of equivocal facial lesions on severely sun-damaged skin:Four case studies with dermatoscopic, confocal, and histopathologic correlation[J].J Am Acad Dermatol,2012,66:463-473.
[10]Sauermann K,Clemann S,Jaspers S,et al.Age related changes of human skin investigated with histometric measurements by confocal laser scanning microscopy in vivo[J].Skin Res Techol,2002,8:52-56.
[11]Middelkamp-Hup MA,Park HY,Lee J,et al.Detection of UV-induced pigmentary and epidermal changes over time using in vivo reflectance confocal microscopy[J].J Invest Dermatol,2006,126:402-407.
[12]Uehara M,Ikeda H,Nonaka M,et al.Predictive factor for photodynamic therapy effects on oral squamous cell carcinoma and oral epithelial dysplasia[J].Archives of oral biology,2011,56:1366-1372.
[13]Horn H,Gerger A,Koller S,et al.The use of confocal laser scanning microscopy in microsurgery for invasive squamous cell carcinoma[J].Br J Dermatol,2007,156:81-84.
[14]Gonzalez S,Tannous Z.in vivo confocal reflectance microscopy of basal cell carcinoma[J].J Am Acad Dermatol.2002,47:869-874.
[15]Astner S,Gonzalez E,Cheung A,et al.Pilot study on the sensitivity and specificity of in vivo reflectance confocal microscopy in the diagnosis of allergic contact dermatitis[J].J Am Acad Dermatol,2005,53:986-992.
[16]Swindells K,Burnett N,Rius-Diaz F,et al.Reflectance confocal microscopy may differentiate acute allergic and irritant contact dermatitis in vivo[J].J Am Acad Dermatol,2004,50:220-228.
[17]Coron E,Mosnier JF,Ahluwalia A,et al.Colonic mucosal biopsies obtained during confocal endomicroscopy are pre-stained with fluorescein in vivo and are suitable for histologic evaluation[J].Endoscopy,2012,44:148-153.
[18]Tierney E,Petersen J,Hanke CW,et al.Photodynamic diagnosis of tumor margins using methyl aminolevulinate before Mohs micrographic surgery[J].Orv Hetil,2012,153:1334-1340.
[19]何萍秀,萬川,羅來華,等.汗孔角化癥的皮膚CT特征初探[J].南昌大學(xué)學(xué)報,2010,50(5):137-138.
[20]Lim HJ,Oh CH.Indocyanine green-based photodynamic therapy with 785nm light emitting diode for oral squamous cancer cells.Photodiagnosis Photodyn Ther,2011,8:337-342.