對于燒傷皮膚,，單純的視覺評估會產(chǎn)生很多主觀判斷,，雖然已經(jīng)有可量化的參數(shù)用于表征燒傷后的血管和結(jié)構(gòu)變化,，但還沒能夠常規(guī)應(yīng)用到評估方案中,。華盛頓大學(xué)的學(xué)者使用基于光學(xué)相干斷層掃描（OCT）的血管造影術(shù)（OCTA）,，探究了燒傷之后血管深度（如功能血管的深度）,、水腫深度（如組織液積聚的深度）、組織損傷深度（如膠原變性的深度）,，以及它們之間的相關(guān)性,。認(rèn)為OCT可以提供以上信息，為皮膚燒傷定性提供可行的評估標(biāo)準(zhǔn),。研究成果以“Optical coherence tomography correlates multiple measures of tissuedamage following acute burn injury”為題發(fā)表于QuantImaging Med Surg,。

研究背景
 

臨床上對燒傷皮膚狀態(tài)的評估，主要由經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生通過視覺檢查進(jìn)行,。通常會通過判讀充血狀況或形態(tài)學(xué)性質(zhì),，對燒傷深度進(jìn)行分類以規(guī)劃后續(xù)的治療計(jì)劃。燒傷深度一般分為一度,、二度,、三度,，其中二度分為淺二度和深二度，每一個(gè)等級都有其特點(diǎn),。一度燒傷通常表現(xiàn)出血管擴(kuò)張和紅斑或輕度紅腫,，表皮和真皮層完好無損。淺二度燒傷損害到真皮淺層,，出現(xiàn)毛細(xì)血管損傷,，形成水皰和明顯水腫。深二度燒傷損害真皮深層,，特點(diǎn)是顯示出嚴(yán)重的血管損傷,，導(dǎo)致閉塞、血栓形成和水腫,，以及嚴(yán)重的表皮和皮膚損傷,。三度燒傷損害全層皮膚，累及皮下組織或更深,，顯示出嚴(yán)重的血管閉塞跡象,，表皮和真皮層*破壞。

 在臨床中,，即使是是專業(yè)的外科醫(yī)生,，目視檢查的準(zhǔn)確性僅為70-80%，位于組織表面以下或損傷周圍的皮膚反應(yīng)很難被察覺,。為提診斷能力,，研究人員已經(jīng)開發(fā)出了很多成像方式，表1概述比較了一些關(guān)鍵成像模式的特征,。

 表1 用于評估燒傷創(chuàng)傷的成像模式的關(guān)鍵特征之間的比較,。信息深度、分辨率,、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。


 

雖然有這么多方法，但目前視覺檢查仍然是燒傷皮膚特征和分類的主要評估方式,。為此研究人員試圖使用基于光學(xué)相干斷層掃描（OCT）的血管造影（OCTA）和衰減映射來識別血管深度,、水腫深度和組織損傷深度之間的相關(guān)性。血管深度能夠表示皮膚急性損傷后血管閉塞的程度,。水腫是指組織細(xì)胞間隙內(nèi)間質(zhì)液和大分子的異常積聚,，是二級燒傷的特征，是由于微血管通透性增加和燒傷組織內(nèi)的壓力變化導(dǎo)致,。因此通過檢測水腫的存在并測量其深度,，幫助測量血管損傷。已知膠原蛋白受熱會從棒狀α-螺旋轉(zhuǎn)化為隨機(jī)螺旋構(gòu)象,，OCT能夠反映出這種構(gòu)象變化,，因此通過測量膠原變性的深度,，即可判斷組織損傷情況。
  研究采用華盛頓大學(xué)專門開發(fā)的臨床原型OCT系統(tǒng)（圖1A）,。掃描體積9 mm × 9 mm,，穿透深度1.5 mm。OMAG算法處理OCTA信息,，通過對比紅細(xì)胞在功能血管中的運(yùn)動來識別血管,，對比充滿了細(xì)胞和碎片的間質(zhì)液在燒傷組織間質(zhì)中的運(yùn)動來識別水腫。此外利用光學(xué)衰減系數(shù)映射以獲得組織損傷信息,。招募4名燒傷患者,，在受傷后3-6天內(nèi)，選擇2–5個(gè)掃描點(diǎn)進(jìn)行掃描,。圖1D,，E為兩個(gè)示例的B-frame斷面圖像，標(biāo)示了血管深度（紅色虛線）和水腫邊界（黃色虛線）,。圖1F,，G為對應(yīng)圖1D，E衰減映射后的B-frame斷面圖像,，標(biāo)示了組織損傷邊界（藍(lán)色虛線）,。
 

圖1 原型OCT系統(tǒng)和手持探頭，以及兩種不同燒傷的B-frame斷面圖像,。（A-C）OCT系統(tǒng)。（D,，E）OMAG處理過的急性皮膚燒傷B-frame斷面圖像,，紅色虛線為組織表面和血管深度，黃色虛線為水腫,。（F,G）衰減映射后的B-frame斷面圖像,，藍(lán)色虛線為組織損傷邊界。比例尺1 mm,。

結(jié)果與討論

 

四名患者燒傷區(qū)域內(nèi)的血管有明顯不同,，尤其是血管密度和直徑（圖2A-D）。1號患者（圖2A）和3號患者（圖2C）對比最為明顯,。對應(yīng)的B-frame斷面圖像中依然可見這種差異（圖2E-H）,。例如在圖2E中，受傷后仍然可見小的淺表血管,，然而圖2G中相似尺寸的血管并不明顯,。B-frame斷面圖像可以明顯觀察到四名患者的血管深度和他們之間的差異，以及不同深度的水腫情況（黃色虛線）（圖2E-H）,。再次比較1號患者（圖2E）和3號患者（圖2G）,，水腫深度差異很大,，似乎與血管深度一致，即血管越深,，水腫越深,。在結(jié)構(gòu)上也可見患者之間的差異（圖2I-L）。衰減映射后的B-frame斷面圖像特征明顯,，組織表面下存在明亮結(jié)構(gòu)特征,，如藍(lán)色虛線所示（圖2M-P）。



 

圖2 四名燒傷患者OCT掃描的正面和B-frame斷面圖像,。（A-D）燒傷區(qū)域的正面血管圖像,，血管深度從黃色（淺表）到藍(lán)色（深層）。（E-H）對應(yīng)上方圖中白色虛線標(biāo)記位置的B-frame斷面圖像,。紅色虛線劃出組織表面和血管深度,，黃色虛線為水腫邊界。（I-L）組織表面獲得的平均強(qiáng)度投影的正面衰減圖像,。（M-P）對應(yīng)上方圖片中白色虛線位置,，衰減映射后的B-frame斷面圖像。藍(lán)色虛線為組織損傷邊界,。比例尺1 mm,。
 

每個(gè)患者的血管深度圖進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了患者之間的差異（圖3A-D），血管較深的患者成像圖中黃綠色更多,。同樣水腫深度圖（圖3E-H）和組織損傷深度圖（圖3I-L）也顯示,，每個(gè)患者之間存在顯著差異，具有更深水腫和更深組織損傷的患者,，成像圖中黃綠色更多,。
 

圖3 血管深度、水腫深度和組織損傷深度圖,。（A-D）四名燒傷患者的血管深度圖,。右側(cè)顏色條代表從0-1500 μm。（E-H）水腫深度圖,。右側(cè)顏色條代表從0–500 μm,。（I-L）組織損傷深度圖。右側(cè)顏色條代表0-500 μm,。比例尺1 mm,。
 

研究人員對血管深度、水腫深度和組織損傷深度之間進(jìn)行了定量比較（圖4,、5）,。圖4A-D為血管深度與每個(gè)患者的水腫深度的對比，圖4E為所有四名患者的比較。圖4F為兩種參數(shù)的相關(guān)圖,，相關(guān)分析顯示r=0.8531,，具有很強(qiáng)的相關(guān)性（95% CI: 0.5675–0.9548，P=0.0001）,。
 

圖4 四名燒傷患者血管和水腫深度的量化關(guān)系圖,。（A）1號患者的五次掃描的測量結(jié)果。（B）2號患者的兩次掃描的測量值,。（C）3號患者的三次掃描的測量結(jié)果,。（D）4號患者三次掃描的測量結(jié)果。（E）所有四名患者的測量結(jié)果,。（F）所有四名患者的兩項(xiàng)測量值繪制出的相關(guān)性,。黑色直線代表趨勢,。虛線代表95%的預(yù)測帶。誤差線代表平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差,。

 圖5A-D為血管深度與組織損傷深度的對比,，圖5E為所有四名患者的對比圖,。圖5F為兩參數(shù)的相關(guān)圖。相關(guān)分析顯示r=0.6296,，具有很強(qiáng)的相關(guān)性（95% CI: 0.1203–0.8765，P=0.0106）,。

圖5 四名燒傷患者的血管和組織損傷深度的量化關(guān)系圖。（A）1號患者五次掃描的測量結(jié)果。（B）2號患者兩次掃描的測量值,。（C）3號患者三次掃描的測量結(jié)果。（D）4號患者三次掃描的測量結(jié)果,。（F）所有四名患者的測量結(jié)果,。（G）所有四名患者的兩項(xiàng)測量值繪制出的相關(guān)性,。黑色直線代表趨勢,。虛線代表95%的預(yù)測帶。誤差線代表平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差,。

小結(jié)
 

燒傷后皮膚的脈管系統(tǒng)的反應(yīng)一直是科研醫(yī)護(hù)人員關(guān)注的問題,，因?yàn)橐阎植拷M織腫脹與皮膚損傷程度相關(guān)，通過測量急性燒傷后組織腫脹變化,，可以更好的對燒傷程度進(jìn)行劃分,。本研究通過血管深度間接測量了組織腫脹情況,，并將其與水腫深度和組織損傷深度關(guān)聯(lián)起來,。研究發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)相關(guān)性（r=0.8521，P=0.0001）可以作為評估血管損傷程度以及腫脹停止的可靠指標(biāo),。通過測量膠原變性的深度，即組織損傷,，并將其與血管深度相關(guān)聯(lián)（r=0.6296,，P=0.0106），為損傷情況提供了更全面的評估,。這三種方法結(jié)合在一起，能夠幫助評估者對皮下組織進(jìn)行多方位的研究,，這是單純視覺評估無法實(shí)現(xiàn)的。
 

本研究使用OCTshouci展示了血管深度,、水腫深度和皮膚急性燒傷后組織損傷深度之間的相關(guān)性。雖然已知基于OCT的多種成像手段已被用于表征燒傷組織的特征，而OCTA也已被用于研究小規(guī)模傷口模型的特征,，但它們從未被用于成像大規(guī)模,、需要治療的燒傷傷口。雖然本研究還具有樣本量不足,、需要半自動人工主觀識別等局限性,，但仍提供了一個(gè)評估的新視角,，未來技術(shù)的發(fā)展可能使其應(yīng)用于更大的臨床研究中,。

參考文獻(xiàn)：Deegan, Anthony J , S. P. Mandell , and R. K. Wang . "Optical Coherence Tomography Correlates Multiple Measures of Tissue Damage Following Acute Burn Injury." Quantitative Imaging in Medicine and Surgery 9.5(2019):731-741.