检测技术皮肤常用(皮肤表面测量评价技术)

无创性皮肤检测技术皮肤无创性评价技术是近20年随着现代生物物理学、光学、电子学、信息技术和计算机科学的发展,而逐渐发展起来的一门技术
它主要是应用工程物理学等其他学科的理论和技术,无创性地评价活体皮肤生理学和病理学变化特征
由于它的无创、方便、易接受的特点,近年来逐渐在皮肤病学、皮肤药代动力学、医学美容、化妆品功效评价等领域快速发展
本节概要介绍几种常用皮肤生物学特征的测量意义和测试技术的基本原理
(一)皮肤表面纹理评价技术人类皮肤表面特征性的突起与沟纹构成了皮肤的微型轮廓,这些纹理是人类特有的,它由基因决定,与部位、年龄及环境等因素相关,是人们外观年龄的主要标志之皮肤美容学一
通过测量皮肤表面纹理,可以研究年龄、环境、疾病、化妆品、局部药物对皮肤表面的影响,探讨化妆品的功效与局部药物的治疗作用
根据测量对象的不同,皮肤表面纹理评价技术大致可分为直接法与硅胶模型法
直接观察法包括低倍表面放大仪和活体图像分析仪
低倍表面放大仪是最简单的直,接观察法,将矿物油滴于皮肤表面,盖上玻片后,低倍镜下直接观察皮肤表面纹理
由于它主要依赖肉眼观察与主观判断,误差较大
而活体图像分析仪由摄像机直接记录皮肤表面特性,经过数字化处理成图像点阵,最后由图像处理器进行分析,能够客观,量化的测量皮肤表面纹理,实时快速
由于皮肤干燥、脱屑较多时影响观察结果,上述直接观察法均不适合极干性皮肤的测量
更为精细测量皮肤纹理的设备是一种应用机械、光学、激光等原理研制的皮肤纹理轮廓仪(profilometry)
机械性皮肤轮廓测量仪通过探针扫描皮肤硅胶模型,探针头在皮肤硅模的垂直位移通过电信号的转换能客观反映皮肤表面纹理变化
但本法过程复杂耗时,所得结果仅为单一方向显示的二维图像
光学皮肤轮廓测量仪通过用光学扫描仪检测,操作方便迅速
激光皮肤轮廓测量仪通过硅胶模型反射的激光光束特性反映皮肤表面纹理,本法能够测量更深的纹理,检测快速,结果显示为三维数据
透光皮肤轮廓测量仪依据硅胶模型的透光量反映表面沟纹深浅,采样快速,数秒内就可完成显影、评价
共聚焦激光扫描显微镜基干纵向光学切割结束,对硅胶模型进行不同层面扫描后重建清晰的二维与三维图像,本法是研究浅表皮肤组织学敏感的无创性技术,能够对表皮及真皮乳头的组织学特性进行定量研究
上述使用硅胶模型的技术均存在下列缺点:制作硅胶模型时可能损伤皮肤表面,且硅胶模型不能完全反映皮肤细小纹路,被测皮肤若存在过多的毛囊、瘢痕、文身、清洁剂残留及鳞屑可导致测量误差
干扰条纹光投影仪通过数码微镜设备发射光至活体皮肤硅胶模型表面,用暂时位相移位逐级解析干扰性条纹图像,产生三维图像重建皮肤表面纹理
它可直接测量活体皮肤,也可扫描硅胶模型,扫描面积大,测量速度快,但图像稍不及机械皮肤轮廓仪清晰
(二)肤色评价技术人体肤色由4种生物色素组成:褐色的黑色素、红色的氧合血红蛋白、蓝色的还原血红蛋白、黄色的胡萝卜素与胆色素,并受皮肤粗糙程度、水合程度等因素影响
人体肤色可分为固有肤色与继发性肤色,前者为遗传性基本肤色,后者代表紫外线或疾病、药物因素所致的肤色改变
皮肤颜色的变化能够反映皮肤屏障的完整性与皮肤的敏感性,有助于判断美白、防晒产品的功效与色素性疾病的疗效,还可用于监测局部血供与新生儿黄疸
对皮肤颜色进行无创性客观定量评价在皮肤科及其他临床各科与医学美容方面均具有重要意义
测色仪依据测试原理可外为色度仪与分光测色仪
色度仪基于光电比色原理,将与颜色的三刺激值成比例的仪器相应数值进行转换,得出能够表示被测颜色的定量数值,但目前不及分光测色仪应用普遍
外光测色仪通过测量皮肤表面的光亮度因数或光谱透射比,进行三色分析,结果选用国际照明委员会推荐的CIE-LAB颜色系统表示
在此颜色系统中,明度L代表灰阶,主要受黑色素含量影响,含量越高, L值越小;色度a.b分别表示红/绿轴与黄/蓝轴上的物体颜色, a值主要反映真皮血管的氧合血红蛋白含量,皮肤越红润, a值越高,可用于观察皮肤血供与红斑颜色, b值主要反映皮肤的黄色程度,与皮肤黑素含量呈正相关
目前国际上应用最普遍的测色仅是美能达分光测色仪,可以快速、客观、定量的测定肤色
(三)皮肤屏障功能评价技术皮肤屏障的主要结构基础是角质层、表皮脂质与天然保湿因子等
皮肤屏障能够防止水分丢失与外界环境侵袭,受皮肤生理、病理变化与外界环境等多种因素影响,当屏障功能受损时,一些皮肤疾病(如湿疹、异位性皮炎、瘙痒症、银屑病等)发病率增加,原有皮肤病症状加重
皮肤屏障功能通常以透皮水丢失(TEWL)来衡量
TEWL反映水外从皮肤表面的蒸发,在一定情况下与皮肤水合作用成反比,是皮肤屏障功能的主要标志
根据水取样技术可分为开放室法、通风室法与封闭室法
开放室法基于蒸发仪原理,在表皮上方一定距离处(通常为3mm与6-8mm)分别安置有两对湿度探测器与热敏电阻探头,测定两点间的皮肤局部水分蒸发压力,继而计算水分蒸发速率即透皮水丢失量
本法精确、方便,但严格意义上说,它不能测量皮肤的绝对含水量
通风室法通过提供一定水外含量的空气、测量空气吸收的水分量来进行
本法可对TEWL进行连续性监测,但由于控制的空气需要非常干燥,会人为增加水分蒸发,造成误差
封闭室法使用封闭的面罩收集皮肤表面丢失的水蒸气,然后用电子湿度探测器记录面罩内的相对湿度
当面罩内空气湿度达到饱和,皮肤将停止蒸发,因此本法不能对TEWL进行连续测量
TEWL的测定易受仪器本身、环境因素(包括空气对流、温度、湿度、光线等)及个体因素(包括部位、皮肤表面温度、个体差异、流汗与否等)影响,因此测定时必须严格控制测试条件,保证结果的可比性
(四)皮肤角质层水含量评价技术皮肤角质层水外可分为固定部分与波动部分,前者主要为与天然保湿因子(NMF)结合的水分,含量较固定;后者源自皮肤腺体的分泌,与皮肤屏障功能相关,变化较大皮肤角质层水含量的测量对于皮肤屏障的生理学特性和功能的研究十分重要,可用于保湿剂的功效性评价、皮肤疾病时皮肤屏障功能变化研究及疗效监测
皮肤角质层水含量的测量可分为直接法与间接法,各种方法具各自优缺点,可同时使用以相互补充
直接法有傅立叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、近红外光谱仪(NIR)等,它们基于角质层水分能够吸收红外线原理,通过红外线吸收光谱进行水含量的测定
傅立叶变换红外光谱仪只能反映角质浅层水分含量,而近红外光谱仪皮肤穿透更深,能够检测表皮深层与真皮水外
直接法相比间接法更准确,但大多价格昂贵,且许多解剖位置与临床情况不适用,故应用间接法普遍
间接法依据皮肤的电生理特性随其水合状况而改变,通过测定其电生理参数(t电阻抗、电容、电导等)间接反映其水含量
由于电阻抗参数易随季节、环境、电极板而变化,近年来多为其他参数所取代
在反映正常皮肤角质层水合方面,电容不如电导敏感,但极干性皮肤中,它比电导能更好地反映皮肤水合状况
因此应根据具体情况,选择不同的测试参数
(五)皮肤表面脂质评价技术皮肤表面脂质可外为分泌脂质与表皮脂质,前者来自皮脂腺的外泌,后者源于成熟的角质形成细胞的脱落
在皮脂腺分布密集部位,皮肤表面脂质主要为分泌脂质;在皮脂腺分布稀少的部位,表皮脂质起主要作用
脂质含量因部位、年龄、性别、季节、环境等因素而波动较大
皮肤表面脂质评价技术应用广泛,涉及皮肤生理学、皮肤病学、药理学及化妆品评价等领域
既往皮肤表面脂质评价技术有溶剂提取法、卷烟纸技术,但均由于对皮肤存在一定刺激、测量耗时长、操作不方便,现在多为脂带法、透明带法取代
脂带法利用特殊的可吸收脂质的脂带收集皮肤表面脂质后进行定性、定量分析,还可测定皮脂介泌率
此法操作简便快速,但由于取材时局部可人为形成闭塞环境,影响,皮肤表面水分与温度,可能对皮脂测定造成一定偏差
透明度法基于“磨砂玻璃”原理:磨砂玻璃覆上脂质时透明度增加,透光量增加,由此对脂质进行定量,基于透明度法的仪器有脂质仪( Lipometer,采用毛玻璃取材)与皮脂仪(Sebumeter\",采用特殊剪料薄膜取材),两种方法的测量结果具有较好的相,关性
(六)皮肤表面pH值评价技术角质层中的水溶性物质,皮肤排出的汗液、皮肤表面的水脂乳化物质及皮肤呼吸作用排出的Co,等多种物质共同作用下形成了皮肤表面稳定的pH值(约5.5-7.0),不同部位略有差别
皮肤表面pH值是机体生物学活动在表皮的表达,可影响角质形成细胞、真皮细胞的生物学功能,在机体的不同生理状态,其值存在一定差异,并受年龄、性别等因素影响
皮肤表面pH值在维持正常的皮肤生理屏障功能、参与角质层细胞代谢酶的活性调节、保持皮肤微生态平衡与正常的皮肤感觉上发挥重要的作用
皮肤表面pH值评价技术对于更好地了解机体系统和局部的生物状态、监测皮肤病的治疗情况、调节局部药物与化妆品的吸收功能具有重要参考价值
既往皮肤表面pH值测定采用的比色法由于灵敏度、准确度不高,现已为皮肤酸碱度测定仪取代
皮肤酸碱度测定仪的探头由内含缓冲液的玻璃电极与参比电极构成,顶端为半透膜,避免探头内的缓冲液与皮肤表面的直接接触,但皮肤表面的H.可自由通过,因此通过测定缓冲液的pH值变化可反映皮肤表面的pH值,但每次测定前需调试校正
(七)皮肤弹性评价技术真皮胶原纤维、弹性纤维,网状纤维共同作用,维持正常皮肤一定的弹性,能够抵抗外界压力
皮肤弹性是判断皮肤老化的重要标志之一,随着年龄增长,真皮胶原纤维、弹性纤维合成减少,并出现变性断裂,皮肤弹性下降
皮肤弹性评价技术可用于皮肤衰老的相关因素研究,健康人群皮肤弹性的调查、病理状态皮肤的研究、化妆品及激光的疗效评价
随着皮肤美容学与临床治疗学的发展,皮肤弹性的无创性量化评价已成为研究皮肤表面生物学状况的重要内容
许多物理学方法可用于皮肤弹性的评价,其中大多为平行于皮肤表面的测量方法
平行于皮肤的黏弹性测量技术主要有伸展仪、转矩仪、气压电子量力器、机械阻抗仪等,这些方法可将真皮和皮下组织的影响最小化,但可使皮肤网状纤维变形,影响后续测量结果伸展仪通过测定皮肤变形伸展时产生的张力及恢复时的时间特性对皮肤的黏弹性进行客观、定量评价,操作简便
转矩仪通过对皮肤施加一定的扭转力偶,测定皮肤的反应特性
气压电子量力器基于皮肤对邻近的迅速振荡力发生的位移反应进行测定,可较敏感地定量分析角质层弹性,可同时显示真皮反应,但结果易受角质层厚度、化学试剂、外力等影响,重复性稍差
垂直于皮肤的黏弹性测量技术主要有吸引管法、张力测定法、冲击法、压缩法等,但目前临床应用不多
(八)皮肤微循环评价技术皮肤微循环是一个复杂的动力系统,对皮肤颜色、温度调节、新陈代谢与局部药物或化妆品的渗透吸收起着非常重要的作用
外界温度、压力、辐射、局部化学物质或机体的生理、病理变化均可影响皮肤的微循环
监测皮肤微循环对于了解皮肤生理机制、炎症性疾病的发病机制以及评估药物或化妆品的功效性与安全性均具有重要参考价值
皮肤微循环的动态改变可以通过直接法或者间接法进行测量
直接法有静脉闭寒体积描记术133Xe清除率等,在皮肤科研究中很少使用
间接测量法有光脉冲闭寒体积描记术(PPG)、激光多普勒血流仪(LDF)、透皮氧分压等
光脉冲体积描记术(PPG)通过测量皮肤中的红细胞反射光的强度,间接反映微循环的变化,它对血流量变化较敏感,操作简单
激光多普勒血流仪(LDF)的测量原理基于组织中的流动成分(红细胞)对氢氛激光散射产生的频率与振幅变化能直接反映红细胞数量及其流动速度,但它只能测量皮肤血流的相对变化,不能得出血流的绝对值,且易受空间变化的影响
为了克服上述缺点,在此基础上,人们发展出非接触式的激光多普勒成像仪,它通过皮损与相邻正常皮肤比较血液变化图像来观察病变情况,实现了非接触式测量,能避兔血流的空间变化对测量结果的影响
皮肤微循环易受环境因素、个体差异影响,波动较大,相对来说,激光多普勒测量仪的结果重复性,可比性较好
皮肤无创性测量技术同传统的研究方法比较,能客观量化地评价活体皮肤正常生理或病理变化规律,不受部位限制,易为患者或自愿试验者接受
在皮肤科学的研究中取得了令人瞩目的成果,随着该领域研究的进一步发展,一些更先进的设备和技术面世,将在皮肤病理生理学、药代动力学,尤其是保健护肤品安全性和功效性客观评价方面显示出广阔的应用前景
我是Abby护肤关注您的肌肤健康