基于OMAG评估下肢缺失患者残肢皮肤反应性充血的方法

下肢缺失个体在使用假体时，残肢皮肤在与假体接受腔接触处会受到连续的、重复的法向力和切向力。因此很多下肢截肢个体会存在皮肤刺激和破损情况，会导致疼痛，活动能力降低，严重甚至会导致进一步截肢。目前对有皮肤破损风险的个体，视诊仍是评估皮肤健康情况的金标准。皮肤温度测量也可以作为一种评估方法，但尚未在临床上广泛采用。以上这些方法受检查者主观因素影响较大，实际临床中也容易受到许多其他因素的影响。华盛顿大学研究人员U Baran等使用基于OCT的微血管造影技术（OMAG），评估了健全和下肢缺失受试者皮肤反应性充血情况，为临床治疗评估提供了新思路。文章以“OCT- based microangiography forreactive hyperaemia assessment within residual limb skin of people with lowerlimb loss”为题发表于Wiley Online Library。

 

研究背景
 

闭塞后反应性充血(Post- occlusive reactive hyperaemia, PORH)是一种重要的皮肤保护机制，使其能够从动脉闭塞中恢复。有研究建议在施加物理应力后测量皮肤的PORH应答，以组织的血液再灌注能力作为判断皮肤健康的生物标志。

 光学相干断层扫描(Optical coherence tomography, OCT)是一种新兴的非侵入性成像方式，可以对体内组织结构和微血管进行高分辨率成像。研究人员使用基于OCT的微血管造影技术(OMAG)，分别从健全个体和胫骨截肢个体中采集了肢体皮肤图像，探究应力作用下皮肤的PORH反应。

 受试者分别使用支架(图1A)和假体原地行走5 min，诱导下肢皮肤PORH反应。移除支架或假体后，将出现皮肤发红的区域定为高应力区域(图1B)，采集多个时间点的OMAG图像。通过量化图像中MIP（maximum intensity projection map）的血管密度来比较血流反应(图1C)。

 

健全受试者(N=2)为健康男性，年龄分别为28岁、24岁，体重80-85 kg。下肢缺失受试者(N=2)为男性，均胫骨截肢7年以上并使用假体。其中受试者1年龄69岁，体重93 kg，有高血压病史，因外伤截肢；受试者2年龄60岁，86 kg，有高血压和糖尿病伴神经病变史，因糖尿病继发截肢。

 

 

图1. 对健康皮肤的光学相干断层扫描和成像。A. 健全受试者佩戴的用于压迫周围皮肤的可卸载支架。B. 对皮肤进行成像的探头。C. OMAG成像体积图像和MIP图像，视野5 mm × 5 mm。

 

结果与讨论
 

健全受试者1高压力区表现出明显的PORH反应。支架移除后的前1- 3 min血流明显增加，血管扩张，更多毛细血管充盈，随后逐渐减少，并在基线附近重新稳定，即只能在较大的血管中检测到血流(图2A)。根据五次试验结果绘制出血管密度值曲线(图2B)发现。每次试验平均血管密度都迅速显著增加(达到基线的4.4- 7.3倍)，10- 15 min后逐渐回到基线，与健康微血管网络的典型PORH反应一致。支架移除后3.5 min或更短时间内达到血流峰值，且随试验进行，回落到基线所用的时间越来越短。
 

 

图2. A. 健全受试者使用支架原地行走5 min后，移除压力，15 min内反映皮肤微血管PORH应答的MIP图像(5 mm×5 mm)。B. 连续5天应力测试情况，OMAG血管密度发生变化。都显示出类似的快速上升至初始峰值，后逐渐更快地回到基线。

 健全受试者1的OMAG图像通过包裹着泥浆和矿物油的玻璃获得。这种方法成像质量高，但成像之前需要准备，因此很难观察到支架移除一瞬间的PORH峰。于是对其余受试者成像时，去掉了玻璃缩短操作时间并将成像范围缩小到2.5×2.5 mm。

 试验发现两位健全受试者的PORH反应情况类似(图2，图3A)。健全受试者2支架移除后60-90 s，血管密度增加到基线的1.5- 2.3倍。假体移除3- 5 min后，血管密度回到基线。但从峰值回落到基线的时间并没有随试验持续而缩短。

 

与身体健康的参与者(图2和3A)相比，下肢缺失受试者1(图3B)的皮肤血管更小、更密集，PORH应答中回到基线更快。假体移除后约21 s，血管密度峰值增加至基线的2.6倍，参与者2假体移除后78 s，血管密度峰值增加至基线的1.6倍。下肢缺失受试者1回到基线的速度Z快，受试者2的速度是其2.3倍，健全受试者速度是其3.8倍以上。

 

 

图3. OMAG(2.5 mm×2.5 mm)的分子印迹图像使用更快的成像协议，显示PORH在使用刚性支架或假肢接受腔原地行走5分钟后处于皮肤的高应力区域。第二个健全参与者的OMAG图像，显示了与图2的第一个健全参与者相似的结果。第一个下肢缺失的参与者的皮肤与健全的参与者相比具有不同的微血管形态和更快的PORH恢复。除了PORH反应不太明显外，第二个有肢体缺失的参与者也获得了类似的结果。

 

值得注意的是，随试验进行，健全受试者1的PORH应答趋势变化很明显，血流在PORH峰之后回到基线的速度越来越快。到达峰值的时间似乎也越来越短。该现象似乎可以用Mueller在2002年提出的物理应力理论（Physical Stress Theory）解释，即根据施加应力的大小和类型，组织会通过生物变化对压力产生不同应答。因此刚性支架反复给组织施加压力到阈值可能会引起肢体皮肤出现生理适应，使其更能抵抗持续的负荷。这可能是胶原蛋白结构发生了改变，以使皮肤能够承受更大的负荷而损伤更小。还有研究对施加了重复压缩和剪切应力后的猪皮进行电子显微镜成像，发现总胶原含量保持不变，但应力区和非应力区的胶原纤维直径增加。这些可以帮助解释为什么四肢皮肤能够承受压力的变化。
 

虽然PORH恢复率增加是一个有趣的发现，但只出现在一名受试者身上，健全受试者2中趋势也不明显。这可能与成像方法的或受试者身体特异性差异有关，还需要进一步研究验证。

 

小结
 

该初步研究表明在施加应力后，使用OMAG能够提供定性的形态学血管信息，以及对下肢皮肤zhenpi中血液灌注的定量测量。如能有更多成功应用案例，OMAG极有可能帮助人民提高目前对使用假体装置引起的皮肤问题的认识。此外，OMAG技术也可以应用于研究其他与压力相关的皮肤并发症，如糖尿病足溃疡或影响脊髓损伤患者的皮肤损伤。
 

 参考文献：Baran, U. , et al. "OCT‐based microangiography for reactive hyperaemia assessment within residual limb skin of people with lower limb loss." Skin Research and Technology (2017).