一、研究背景鲜红斑痣又称葡萄酒色斑(port wine stains, PWS)或微静脉畸形(venular malformation),俗称“红胎记”,为先天性真皮浅层血管的扩张畸形,表现为出生即存在的皮肤异常红斑。PWS发病率为0.3～0.5%,无明显性别差异,90%发生于颜面颈部。其发生机理尚不明确,最公认的假说是在扩张的毛细血管后微静脉周围缺乏调控血流的神经元,使血管不能正常收缩而保持永久的扩张状态。鲜红斑痣不会自行消退,且随年龄增长呈渐进性增厚颜色加深。鲜红斑痣除了影响皮肤的感觉、调节温度功能和皮肤屏障功能外,更重要的是由于面部的缺陷对患者心理的影响。部分鲜红斑痣是各种严重综合征的表现之一,如Sturge-Webers综合症,K-T综合症和血管色素性错构瘤病等。鲜红斑痣的治疗经历了传统的非选择性破坏性治疗阶段,直到1983年Adersen教授提出了具有划时代意义的选择性光热作用理论并由此而诞生出脉冲染料激光(pulseddye laserPDL)疗法,PDL可选择性地作用于畸形血管网内的血红蛋白,使其凝固变性,血管机化栓塞,继而使血管内皮细胞坏死,从而达到破坏畸形血管的目的。其疗效和安全性有了显著的提高。1991年光动力学疗法(photodynamic therapy,PDT)治疗鲜红斑痣在国内率先开展,PDT的作用机制为光敏剂吸收激光能量后产生活性氧物质,直接杀伤血管内皮细胞达到治疗目的。这种血管靶向性的治疗使PWS疗效进一步提高。但临床上鲜红斑痣的治疗仍面临着如下的问题。1、鲜红斑痣的病变类型与其组织结构的关系尚不确定。目前鲜红斑痣的病变类型以颜色深浅及有无增生来分类,这种表观分型大致分为粉红型、紫红型及结节增厚型。目前认为鲜红斑痣的颜色主要取决于乳头层畸形血管扩张的程度,是否还有其他因素需要考虑,如血管层厚度、深度、血管充盈度、微循环状态等。究竟是什么参数影响着鲜红斑痣的颜色,单一或多重因素?颜色的深浅是否决定着PWS病变的程度?在临床治疗中发现病变分型与疗效关系密切,红型疗效优于紫型,增厚型最差。但由于目前没有成熟的在体无损观察PWS病变结构的技术,病理检查又受到诸多的局限(伦理、不能实时动态、不能全面反映病变等)。医生缺乏对病变结构的充分了解,仅根据病变颜色,很难有针对性地选择治疗方案,也不能明确地指出每个患者所需要的治疗次数并预计可能达到的最佳褪色效果。因此建立病变类型与组织结构的关系是十分必要的。2、对病变分型及疗效评估缺乏客观规范的标准。目前对鲜红斑痣的分型及疗效评估均为医生凭主观视觉对颜色的判断,缺乏客观依据。由于个体对颜色的感知受多种因素的影响,如环境因素(光线、周围物体的颜色),生理因素(视觉的灵敏度、对色彩的分辨率)和心理因素等,因此在分型上存在很大的差异,细小的颜色差异难以准确区分,对疗效的判断也存在一定的误差。目前主观视觉的疗效判断标准为:1级(治愈):病变颜色完全消退与正常皮肤接近;2级(显效):病变颜色大部分消退,仍残留少量浅色,或增厚部变平;3级(有效):病变颜色明显消退,增厚部明显变平;4级(微效):病变颜色稍退,增厚部略变薄;5级(无效):病变颜色无变化。这种非定量化的主观评估方法,存在一定误差,使治疗结果的可比性受影响。临床上医患双方出现对疗效认同不一致时,没有客观的评判标准。且残留的深层畸形血管,从表观颜色上也难以判断。因此对病变类型及疗效评估建立客观规范的标准是临床迫切需要的。3、优化治疗方案的选择缺乏客观依据。目前国内治疗鲜红斑痣的主流方法是脉冲染料激光和光动力疗法。脉冲染料激光疗法的治疗次数多,退色效果不甚理想,除了小面积的浅表病变外,其治愈率(病变颜色完全去除,皮肤恢复正常)小于20%,且治疗后由于光斑不均匀,留下程度不等的花斑样治疗痕迹,部分患者会有凹陷性瘢痕。且有20%的PWS为抵抗型,即对PDL完全无效。文献报道脉冲染料激光对畸形血管小于12μm或过大的血管内血红蛋白热凝固作用不充分,不能使畸形血管完全闭塞。光动力疗法由于对血管内皮细胞的靶向作用,因而解决了部分光热作用无法解决的问题。但光动力疗法治疗机制复杂,影响因素多,病变组织的结构、循环状态及红细胞流径等均影响PDT的疗效。目前尚不能根据畸形血管的结构特点选择治疗参数,因此治疗参数不能个体化。光动力效应不能动态监测,治疗的量效关系仍不能明确。因此在临床上仍存在治疗过量或剂量不足的情况。目前临床上对于这两种疗法的选择缺乏客观依据,医生大都根据自己的条件、技术和经验来选择治疗方法,影响了鲜红斑痣的治愈率。因此有必要对两种疗法的疗效进行科学的比较,并用光学检测手段了解鲜红斑痣的结构特征,建立鲜红斑痣的组织结构特征与两种疗法疗效的关系,为临床针对不同类型的病变选择最佳的治疗方案提供客观依据。二、研究目的1、通过对各型鲜红斑痣治疗前后色差的研究,分析鲜红斑痣不同类型间颜色参数的差异,定量计算鲜红斑痣治疗前后颜色消退的百分比,建立颜色的客观分型及疗效的客观定量评估的标准。2、建立病变类型与组织结构的关系。了解鲜红斑痣的组织结构是解决鲜红斑痣治疗问题的关键所在。通过无创光学检测手段,了解鲜红斑痣的组织结构。本研究选择近年来发展起来的光声成像(photoacoustic image PAI)技术,对不同类型鲜红斑痣进行在体光声成像,获取各型鲜红斑痣光声成像的形态结构特征(如畸形血管上方的表皮厚度、黑色素含量、真皮层厚度,扩张畸形血管的管径、密度、厚度和深度等),并与病理组织结构的几何参数对应研究。如平均血管深度、最大血管深度、平均血管皮肤面积比、血管充盈度等。探讨光声成像结构特征、病理改变及临床表观颜色类型三者的关系。确立光声成像技术在鲜红斑痣畸形微血管成像的真实可靠性,为临床应用研究奠定基础。3、通过PWS对两种疗法疗效的自身对照研究,科学客观准确评估目前两种主流治疗方法的疗效。建立PWS病理血管参数与颜色参数的对应关系及组织结构特征与疗效的关系,为鲜红斑痣选择治疗方法、优化治疗参数、判断预后提供客观依据。三、研究方法第一章Lab值对鲜红斑痣治疗前后色差的研究各类型鲜红斑痣受试者15名,于各实验分区测量颜色参数:A区:鲜红斑痣空白对照区;B区:光动力治疗区;C区:脉冲染料激光区;D区:对侧正常皮肤区;分别于治疗前、治疗后2、4、6个月随访时测量。采用用MINOLTA CM-2600d型Spectrophotometer分光光谱仪,以患者的正常皮肤为标样,分别测量正常皮肤、治疗前鲜红斑痣以及治疗后鲜红斑痣的颜色参数L*、a*、b*值,连续测量3次取平均值,比较治疗前鲜红斑痣与正常皮肤的色差,治疗后鲜红斑痣与正常皮肤的色差,比较两种色差,计算退色的百分比,并分析各颜色参数变化的意义。第二章光声成像技术对鲜红斑痣畸形血管的在体检测对不同类型鲜红斑痣进行在体光声成像,获取鲜红斑痣光声成像的形态特征及血管参数,如畸形血管上方的表皮厚度、黑色素含量、真皮层厚度,扩张畸形血管的管径、密度、厚度和深度等。于相应部位取病理检查,通过计算机图像处理软件测量与畸形微血管有关的血管参数,如平均血管深度、最大血管深度、血管真皮面积比、血管充盈度等。探讨PWS病理血管参数与光声成像血管参数的关系。确立光声成像技术在鲜红斑痣畸形微血管成像的真实可靠性,为临床应用研究奠定基础。第三章鲜红斑痣组织结构与疗效关系的研究通过对鲜红斑痣受试者的前瞻性自身对照研究,科学评估两种疗法在同一类型鲜红痣的疗效,以往对两种疗法的对比评估存在着不同的鲜红斑痣类型、不同的解剖部位、不同的个体的情况,本课题为自身对照,排除了各种差异性,解决了样本的均一性问题,增大了比较的可靠性。鲜红斑痣受试者32名,其中红型者11名,紫型者14名,增厚型者7名,分区后行脉冲染料激光和光动力疗法治疗,于治疗后2、4、6个月随访观察。采用分光光谱测色仪获得各区各随访点两实验区的Lab颜色参数,计算色差及退色的百分比,客观定量分析两区的疗效。四、研究结果第一章Lab值对鲜红斑痣治疗前后色差的研究在国际照明学会制定的Lab颜色坐标系统中,随着病变颜色的逐渐加深,△a值逐渐增高,但在增生病变中反而会降低,统计学分析各型间△a值没有显著差异。因此该值不能单独作为PWS分型的参数,这与颜色坐标中单一的色度值不能确定坐标的颜色位置相符合。随着病变颜色的逐渐加深,真皮层血管扩张加大,血红蛋白含量高,对互补色光的吸收也较多,反射的红色谱线会相应增多,使△a增大。但对增生的PWS病变,通常有皮肤黑色素含量的增加,分光光谱测色仪不能完全区分黑色素和血红蛋白对反射光谱的贡献,黑色素增加会使△a减少。△E值在各型中也逐渐增大,并有统计学差异,△E值反映了颜色的三个变量,即色调、亮度和色饱和度,而且是所有值的平方和,这种变化即使是负值也会增加总的△E值,因此△E值与PWS病变分级有良好的相关性。因此△E值在PWS分型指标中有一定的参数价值。通过此颜色评估系统对治疗前后疗效的评估,研究结果表明,治疗后2个月、4个月、6个月,三个颜色变量均有显著的变化,即L值升高,红绿色度值a值降低,黄蓝色度值b值升高,说明经过治疗红色是有所减退,同时皮肤亮度增加,但黄色值增高,原因不清,可能与治疗后黄色反射比增高有关。经过不同随访点的疗效分析结果看,治疗后病变的改善表现为病变区颜色与正常肤色间色差值的缩小,治疗后△E’值缩小接近于0时,疗效值就接近100%,为最佳疗效。对于没有治疗效果的病例,治疗前后△E值是相等的,疗效值就是0。因此可将△E作为治疗后评价疗效的客观指标。第二章光声成像技术对鲜红斑痣畸形血管的在体检测定量的分析鸡冠血窦的参数,对血窦的直径、深度和密度进行了计算,血窦的平均直径为29.7±5.2 μm,深度范围为38.5-268.3 μm,血窦的密度为49.2%。对两位红型的鲜红斑痣患者病变部位进行光声成像并且计算血管参数。通过定量计算得到鲜红斑痣皮肤血管的平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度分别为38.6±5.7 μm、62.1 μm, 309.1±32.9 μm、351.3 μm、3.96±0.29% 和30.5士6.8 μm, 47.1μm,280.2±63.1 μm, 335.1 μm, 3.1 ±0.61%。对两位紫型的鲜红斑痣患者的病变部位和正常皮肤进行光声成像并且计算血管参数。第一位患者鲜红斑痣皮肤的血管的平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度分别为74.1±10.9μm,93.3 μm,499.2±76.2μm, 581.3μm,6.56士0.28 %。正常皮肤的血管的平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度分别为51.2±8.8μm,58 μm 370.6±32.5 μm, 405.8 μm, 1.91±0.13%。鲜红斑痣手臂平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度参数分别是正常手臂血管的～1.44倍,～1.61倍,～1.35倍,～1.43倍和～3.43倍。第二位患者鲜红斑痣皮肤的血管的平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度分别为 62.6±13.2 μm, 87.3μm, 374.6±63.1μm, 428.8 μm,5.16±0.31 %。正常皮肤的血管的平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度分别为 49.3±6.3 μm, 56.1 μm, 336.7±26.3 μm, 363.5 μm, 0.85±0.12%。鲜红斑痣手臂平均直径、最大直径、平均深度、最大深度和密度参数分别是正常手臂血管的～1.27倍,～1.55倍,～1.11倍,～1.18倍和～6.07倍。对经过脉冲染料激光治疗前后的鲜红斑痣进行成像,治疗之后畸形血管的形状和大小发生改变。第三章鲜红斑痣组织结构与疗效关系的研究目前认为鲜红斑痣的颜色主要取决于乳头层毛细血管扩张的程度。本研究通过三型鲜红斑痣的组织病理切片血管参数分析,红型鲜红斑痣的平均血管深度460+21Oμm、最大血管深度580+220μm、血管充盈率8.30%、血管真皮面积比11.45%;紫型鲜红斑痣的平均血管深度570+190μm、最大血管深度730+220μm、血管充盈率8.70%、血管真皮面积比18.45%;增厚型鲜红斑痣的平均血管深度860+210μm、最大血管深度1060+22μm、血管充盈率11.30%、血管真皮面积比50.45%。在四个血管参数中,经统计分析血管真皮面积比有组间差异性,且与△E呈相关性。本实验研究采用自身对照研究,于治疗后2个月、4个月、6个月评估二实验区的疗效,结果显示11例红型鲜红斑痣受试者,于2月个随访时间点上二实验区疗效比较显示PDT优于PDL,且PDL有色素沉着,4个月随访时脉冲染料有退色效果,但不均匀,6个月的最后一个随访点PDL区再次返红。对于14例紫型鲜红斑痣,在三个随访时间点上的疗效对比,PDT均优于PDL。分析其血管结构参数,最大血管深度值730μm,有研究总结,病变血管距表皮在830微米以内,PDL有效,若大于1000微米则疗效较差。文献报道的脉冲染料激光的组织穿透深度为0.5mm,随脉宽的增大,作用深度可加大至1.5mm,病变血管大于脉冲染料的组织穿透深度,则PDL效果较差。而光动力疗法的治疗机制在于光动力效应产生的单线态氧对血管内皮细胞的损伤,故不受血管深度的影响,故三个随访点均表现为疗效PDT大于PDL。增厚型7例,三个时间点PDT均优于 PDL。五、研究结论本课题通过光声成像及分光光谱测色仪对鲜红斑痣进行在体无创检测,分析了各型鲜红斑痣光声成像获得的血管参数与病理血管参数的一致性,以及治疗前后的光声成像,证实了光声成像的可靠性及可在体无创实时多方位成像的优势。为临床应用及临床科研打下基础。并通过三型鲜红斑痣的自身对照研究,采用Lab颜色空间系统的颜色参数客观定量分析评估两种主流治疗方法的疗效,即对红型病变,两种疗法疗效相等,但PDL显效时间在随访的4个月,明显显现光斑,使实验区不均匀,并于6个月出现返红现象,在治疗后的2个月内有色素沉着,4个月后渐消退。紫型病变的疗效PDT优于PDL。增厚型病变由于其畸形血管的显著扩张,血管密度增大,病变明显增厚,最大血管深度大于1000微米,脉冲染料激光的选择性光热作用及作用深度均不足以达到破坏畸形血管的作用,使治疗效果不明显,而光动力疗法直接作用血管内皮细胞,不受血管结构的影响,因而可达到部分退色的效果。PDT对紫型及增厚型PWS效果显著。