光學(xué)透明劑對(duì)脈沖染料激光治療葡萄酒色斑效果的影響

陳彥瑀 于文心 馬剛 林曉曦

葡萄酒色斑(Port wine stains，PWS)是一種先天性毛細(xì)血管畸形，發(fā)病率約為0.3%～0.5%[1]，其病理表現(xiàn)為真皮層的毛細(xì)血管擴(kuò)張。PWS在嬰兒期表現(xiàn)為粉紅色斑塊，一般不會(huì)自行消退。隨著年齡增長病灶可能會(huì)逐漸出現(xiàn)增生性改變，約有2/3的患者在50歲時(shí)可見病灶的明顯增厚和顏色加深[2]。由于PWS常位于面頸部等顯露區(qū)域，增生的病灶嚴(yán)重影響患者外觀，給患者帶來很大的心理負(fù)擔(dān)并影響其社會(huì)交往[3-4]。

脈沖染料激光(Pulsed dye laser，PDL)是PWS的標(biāo)準(zhǔn)療法之一，通過選擇性光熱作用，具有595 nm波長的PDL可選擇性加熱血紅蛋白并破壞病灶血管，從而實(shí)現(xiàn)兼具微創(chuàng)性和靶向性的治療效果[5]。盡管PDL具有不可替代的優(yōu)越性，仍有約79%的患者在進(jìn)行多次治療后不能完全清除病灶[6]。影響PDL治療PWS效果的因素眾多，其中病灶血管的深度和口徑可能是較直接的影響因素。既往研究指出，PDL治療僅破壞了特定范圍內(nèi)的血管，殘余的更深更細(xì)小的血管則超出了激光的治療范圍，無法被進(jìn)一步清除[7]。

光學(xué)透明技術(shù)可能具備相關(guān)潛力，可讓激光進(jìn)一步破壞這些殘余病灶。早期研究表明，經(jīng)過甘油處理的類皮膚模體，可以顯著增加穿透系數(shù)；而在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，在鼠背上制造創(chuàng)面以暴露血管，經(jīng)光學(xué)透明劑涂抹后再以激光照射血管，可顯著減少破壞血管所需的激光能量[14-15]。然而，目前尚未見到應(yīng)用此技術(shù)治療PWS患者的相關(guān)報(bào)道。

本研究采用前瞻性自身對(duì)照試驗(yàn)，探討OCA對(duì)PDL治療PWS效果的影響。本研究臨床試驗(yàn)注冊(cè)號(hào)：ChiCTR2000030907。本研究經(jīng)上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有患者均知情同意。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究共13名患者(3名男性，10名女性)完成治療和隨訪，患者年齡1～60歲，平均10.4歲。10名患者為Fitzpatrick Ⅲ型皮膚，3名患者為Fitzpatrick Ⅳ型皮膚。11名(84.6%)患者紅斑位于面頸部，1名(7.7%)患者紅斑位于軀干部，1名(7.7%)患者紅斑分布于肢體。13名患者均為平坦型PWS。患者之前均未接受過相關(guān)治療，均無瘢痕體質(zhì)或影響創(chuàng)面愈合的慢性疾病(如糖尿病)；治療部位均無局部炎癥、濕疹、過敏或色素沉著。所有患者每次治療前后均拍照，治療完成后隨訪2個(gè)月。

1.2 治療區(qū)域選擇

將病灶分為兩個(gè)治療區(qū)域，其一為OCA聯(lián)合PDL治療區(qū)(OCA+PDL區(qū))，于病灶表面涂抹0.5 mL無水甘油，5 min后行PDL治療；另一區(qū)為單純PDL治療區(qū)(PDL區(qū))，不涂抹甘油直接進(jìn)行PDL治療。兩個(gè)治療區(qū)面積相等，位置相鄰，且位于同一個(gè)亞解剖區(qū)域內(nèi)[16-17]，以隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分配治療方式，并進(jìn)行自身對(duì)照。

1.3 激光治療

使用595 nm波長PDL(Vbeam?，Candela Corp.，Irvine，USA)進(jìn)行治療，選擇的參數(shù)以治療后即刻出現(xiàn)紫癜反應(yīng)但未出現(xiàn)灰白為基準(zhǔn)，光斑尺寸7 mm，能量10 J/cm2，脈沖持續(xù)時(shí)間0.45 ms，配合動(dòng)態(tài)冷卻系統(tǒng)(冷卻40 ms，延遲20 ms)。治療期間光斑重疊面積應(yīng)<20%。術(shù)后予冰袋冰敷2 h以減輕組織水腫和痛感，指導(dǎo)患者外用抗生素以及嚴(yán)格防曬。每位患者均接受3次治療，每次治療間隔2個(gè)月。

1.4 療效評(píng)價(jià)

1.4.1 色度計(jì)評(píng)估

采用色彩色差計(jì)(Delfin，Delfin technologies，Kuopio，F(xiàn)inland)測量病灶色度值(L*、a*和 b*)[18]，術(shù)前以及治療后2個(gè)月各測量一次。L*代表病灶亮度，范圍為 0～100(0 代表全黑，100代表全白)；a*代表紅綠顏色的飽和度，范圍為-60～+60(數(shù)值越小提示接近正紅色，越大提示接近正綠色)；b*代表黃藍(lán)顏色的飽和度，范圍為-60～+60(數(shù)值越小越接近藍(lán)色，越大則越接近黃色)。Δa和ΔE數(shù)值越大，提示顏色改善越多。得出測量值后根據(jù)以下公式計(jì)算ΔE值以及紅斑清除率[19]。

1.4.2 視覺評(píng)估(VAS)

患者每次治療前和最后一次治療后2個(gè)月都在相同光源下進(jìn)行拍照，拍照使用同一臺(tái)單反相機(jī)(70D，Canon，Melville，NY)，并固定拍攝參數(shù)不變。視覺評(píng)估由3位有經(jīng)驗(yàn)的整形外科醫(yī)生對(duì)紅斑顏色改善程度進(jìn)行獨(dú)立盲評(píng)。顏色改善程度分為5級(jí)：1級(jí)，無改善(0%)；2級(jí)，輕度改善(1%～25%)；3級(jí)，中度改善(26%～50%)；4級(jí)，顯著改善(51%～75%)；5級(jí)，清除(76%～100%)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用GraphPad Prism 7.0和SPSS 23.0分析患者數(shù)據(jù)。應(yīng)用配對(duì)t檢驗(yàn)分析色度計(jì)評(píng)估法和視覺評(píng)估法得出的療效差異，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。應(yīng)用Pearson相關(guān)系數(shù)分析檢驗(yàn)色度計(jì)測量值和VAS之間的關(guān)系。

2 結(jié)果

2.1 色度計(jì)評(píng)估

按色度計(jì)評(píng)估結(jié)果，OCA+PDL區(qū)的Δa值略高于PDL區(qū)(P<0.05)，分別為(6.41±8.01)和(4.25±7.61)。OCA+PDL區(qū)和PDL區(qū)的ΔE分別為(11.70±5.85)和(10.63±5.45)，紅斑清除率分別為(51.74%±17.00%)和(48.71%±19.60%)，兩治療區(qū)ΔE及紅斑清除率均無顯著差異(P>0.05)。上述結(jié)果提示完成三次治療后，兩治療區(qū)療效無顯著差異(表1、圖1)。

2.2 VAS評(píng)估

在第一次治療后，OCA+PDL區(qū)和PDL區(qū)的VAS平均值分別為2.69和2.07，OCA+PDL區(qū)比PDL區(qū)有更好的清除率(P<0.05)。第2次治療后，OCA+PDL區(qū)和PDL區(qū)的VAS評(píng)分分別為3.38和3.07，兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。3個(gè)療程結(jié)束后，兩組紅斑消退效果均較好，OCA+PDL區(qū)和PDL區(qū)的VAS評(píng)分均為3.92。Pearson 相關(guān)系數(shù)表明VAS評(píng)分與色度計(jì)測量評(píng)估結(jié)果一致(r=0.39，P=0.047)(表2、圖2、圖1D)。

表1 各區(qū)色度計(jì)測量結(jié)果Table 1 Chromameter results in each area

圖1 各區(qū)色度計(jì)測量結(jié)果比較Fig. 1 Comparison of chromameter results in different areas

表2 各區(qū)VAS評(píng)分Table 2 VAS score in each area

圖2 各區(qū)VAS評(píng)分比較Fig. 2 Comparison of VAS score in different areas

2.3 治療后反應(yīng)

3名患者在兩個(gè)治療區(qū)域都出現(xiàn)水泡或結(jié)痂，1名患者在OCA+PDL治療后出現(xiàn)炎癥性色素沉著，并在6個(gè)月內(nèi)恢復(fù)。沒有患者出現(xiàn)萎縮、色素減退、瘢痕形成或瘢痕疙瘩(圖3、4)。

A：治療前；B：首次治療后；C：第三次治療后a: Before treatment; B: After the first treatment; C: After the third treatment圖3 典型病例1Fig. 3 Typical case 1

A：治療前；B：首次治療后；C：第二次治療后；D：第三次治療后a: Before treatment; B: After the first treatment; C: After the second treatment; D: After the third treatment圖4 典型病例 2Fig. 4 Typical case 2

3 討論

影響PDL治療PWS效果的因素包括年齡、病灶部位、治療次數(shù)、病灶血管的深度及口徑等，其中病灶血管的深度和口徑可能是比較直接的影響因素。既往研究指出，經(jīng)過多次PDL治療仍無法完全清除的病灶，其病理表現(xiàn)為深度較深或是口徑較小的血管[7]。PDL治療僅破壞了特定范圍內(nèi)的血管，殘余的更深更細(xì)小的血管則超出了激光的治療范圍，無法被進(jìn)一步清除。若能通過特定方法增加PDL在皮膚內(nèi)的穿透深度，或是提高能量傳遞效率，則可能增加療效。相關(guān)研究認(rèn)為光學(xué)透明技術(shù)可能具備這方面的潛力。

光學(xué)透明技術(shù)的理論基礎(chǔ)：激光在皮膚中的傳播是散射和吸收的結(jié)合，其中散射作用主要發(fā)生在真皮層，對(duì)光的穿透深度有極大影響。從生理結(jié)構(gòu)的角度而言，真皮組織的組成可以視為許多細(xì)胞團(tuán)嵌入在液體基質(zhì)內(nèi)，其中膠原纖維和彈性纖維是主要成分，占據(jù)真皮重量的70%。若將真皮視為一個(gè)光學(xué)元件，由于不同成分有不同的折射率(彈性纖維和膠原纖維的折射率約為1.47[8]，細(xì)胞核和細(xì)胞器的折射率在1.38～1.41[9]之間，液體基質(zhì)的折射率約為1.36[10])，光通過皮膚組織時(shí)會(huì)有很強(qiáng)的散射效應(yīng)，這對(duì)于光的穿透深度有很大的影響。反之，若真皮組織內(nèi)各成分的折射率越接近，則散射效應(yīng)越弱，光在皮膚中的穿透深度也就越深。

光學(xué)透明效應(yīng)(Optical Clearing Effect，OCE)是利用具備高滲透性和適當(dāng)折射率的透明劑(如無水甘油，折射率1.47)通過脫水作用替代真皮組織的水分，使真皮內(nèi)液體基質(zhì)具有和各散射成分相接近的折射率，從而減少光的散射作用并增加穿透深度。

可作為光學(xué)透明劑(Optical clearing agent，OCA)的高滲性材料包括甘油[11]、二甲基亞砜[12]和丙二醇[13]等，折射率分別為1.47、1.479和1.43。由于光學(xué)透明效應(yīng)受折射率影響，具備與真皮散射成分相似折射率的材料較適合，故二甲基亞砜和甘油是較合適的選擇。其中，二甲基亞砜對(duì)皮膚和呼吸道有刺激作用，故多以甘油作為光學(xué)透明劑。

既往的類皮膚模體研究中，模體表面涂抹0.5 mL無水甘油10 min，可以獲得最佳的OCE，使漫反射系數(shù)降低了36.69%，透射系數(shù)提高了38.73%[20]。在相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，將無水甘油注射到倉鼠皮膚中20 min后，透光率增加了50%[21]。在激光照射前將具有高滲透性的光學(xué)透明劑涂抹在皮膚上可以減少破壞血管所需的激光能量[22]。通過多普勒光學(xué)相干斷層攝影術(shù)觀察，將甘油添加到動(dòng)物背部血管可以引起血流停止[23]。這些研究都表明，聯(lián)合外用光學(xué)透明劑對(duì)病灶血管進(jìn)行PDL治療，有望提高治療效率并減少正常皮膚的損傷。

本研究中，首次治療后的OCA+PDL組的療效較PDL組佳。這與既往的模體研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，在模體和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中對(duì)于相同條件的血管(同樣深度、直徑)，涂抹甘油可以減少達(dá)到血管凝固所需要的激光脈沖次數(shù)，提示單次激光照射到達(dá)目標(biāo)血管的能量更多，表明應(yīng)用光學(xué)透明劑后采用較低的激光能量進(jìn)行治療，可達(dá)到高能量參數(shù)同樣的治療效果，并且可以減少對(duì)周圍組織的損傷，提高患者對(duì)治療的耐受，但其具體程度仍需進(jìn)一步研究。

但是，首次治療并沒有提前達(dá)到最終治療效果，故不能認(rèn)為光學(xué)透明劑可以減少治療次數(shù)。已知不同部位病灶的PDL療效不盡相同，若根據(jù)部位設(shè)置分組，或許光學(xué)透明劑能夠減少特定部位的治療次數(shù)，這需要進(jìn)行設(shè)置患者間分組的研究來加以佐證。

此外，三次治療后，兩組的療效沒有明顯差異。分析可能的原因如下：①小口徑血管病灶的影響，既往研究提示激光聯(lián)合光學(xué)透明劑治療血管病變，對(duì)于較大和較深的血管有較佳的效果，但對(duì)于小口徑血管的效果仍有限。因?yàn)樾】趶窖艿臒岢谠r(shí)間較短，散熱較高，所以激光脈沖產(chǎn)生的熱量積累會(huì)少于大口徑血管。若為了提升療效而增加激光照射次數(shù)可能有一定幫助，但也會(huì)給周圍組織帶來額外的損傷。②光學(xué)透明效應(yīng)仍不足以克服組織的散射，光學(xué)透明劑的滲透深度會(huì)隨著透明劑的浸潤時(shí)間和濃度的增加而增加，然而光學(xué)透明劑的滲透深度也存在上限。研究表明在浸潤時(shí)間足以獲得最佳OCE后，即使再增加浸潤時(shí)間，也不會(huì)提升激光的治療效果。在臨床治療上可能也存在類似情況，本研究結(jié)果也可能是在充分光學(xué)透明效應(yīng)的情況下，增加的激光穿透深度仍不足以克服真皮內(nèi)散射成分帶來的影響，更深部的血管依然無法被充分破壞。此外，目前尚未知曉透明劑在人類皮膚的浸潤是否能如模體實(shí)驗(yàn)中一樣理想，這也可能進(jìn)一步減弱其OCE。今后可以嘗試以不同的給藥方式進(jìn)行研究，比如皮內(nèi)注射、透皮給藥。③其他影響療效的因素，研究認(rèn)為PDL治療后靶血管機(jī)化形成的纖維層將阻擋后續(xù)激光治療穿透更深層的血管，即使血管在激光治療范圍內(nèi)，但由于纖維層遮擋而無法有效治療，產(chǎn)生“PDL抵抗”[24]。甘油提供的OCE可能無法克服纖維層的阻擋，使得多次治療后激光的穿透深度仍然受限于纖維層。

綜上所述，本研究首次為OCA+PDL治療PWS的效果提供了初步資料，目前的研究結(jié)果提示OCA不能提升最終的治療效果。然而，搭配OCA后有望在采用較低的激光能量進(jìn)行治療的情況下，也能達(dá)到高能量參數(shù)的治療效果，但其具體的程度仍需進(jìn)一步研究。此外，透明劑可能可作為輔助材料減少激光的治療次數(shù)，但需進(jìn)行設(shè)置患者間分組的研究以獲得不同人群的研究結(jié)果。

本研究的局限性在于患者的樣本量較小，研究結(jié)果尚待較大樣本量研究的驗(yàn)證。同時(shí)，本研究沒有針對(duì)年齡和病灶部位設(shè)置分組對(duì)照，尚需進(jìn)一步開展設(shè)置分組的研究。