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《Nature Biomedical Engineering》
银屑病作为一种慢性炎症性皮肤疾病，其临床表型具有明显的异质性，目前临床上缺乏相应的生物标志物和客观的评估方法来进行精确的表型分析，这给制定个体化治疗方案带来了挑战。本文使用活体光声显微成像系统，通过层析重建和频率均衡技术，实现了对皮肤形态和血管模式的无创可视化，从而无需使用对比剂即可量化银屑病的炎症和其他生物标志物。研究发现，该方法能够清晰区分银屑病与健康皮肤，揭示了血管扩张、表皮增厚等特征性差异。此外，本文还提出了一个新的光声特征指数（OPIND），用于定量总结银屑病的特征和严重程度，并与银屑病区域严重程度指数（PASI）进行了比较，显示出高度的相关性。超宽带活体光声显微成像系统为银屑病的诊断和治疗监测提供了一种新的精准评估工具，有望显著提升银屑病的临床管理效果。
该研究由德国慕尼黑工业大学的 Vasilis Ntziachristos 教授及其团队发表于《Nature Biomedical Engineering》（IF=26.8）。
研究重点
银屑病是一种慢性、复发性、炎症性、系统性皮肤疾病，其特征是 T 细胞免疫失调导致表皮过度增殖和代谢激活，表现为红斑和银白色鳞屑。此外，银屑病皮肤的真皮区域会发生血管化增加和上真皮层扭曲毛细血管增多。目前银屑病的临床评估通常使用银屑病区域严重指数（PASI），该指数通过评分病变的红斑、斑块厚度、鳞屑和身体受影响的百分比来计算，但 PASI 主要依赖于皮肤表面观察，缺乏对皮肤深层病理变化的客观量化，如血管形态、血管生成或炎症等，而这些也是银屑病的主要标志，通常与疾病进展密切相关。因此，开发一种无标记、非侵入且能够高分辨率量化皮肤深层特征的成像技术十分迫切。
Ntziachristos 教授及其团队开发了一种便携式超宽带（10-180MHz）活体光声显微成像系统，并创新性地引入了频段均衡（FBE）技术，以充分利用宽频率内容，从而提高成像质量。该系统能够在无标签模式下实现体内病理生理皮肤特征的可视化。研究展示了该光声显微成像系统在无需使用造影剂的情况下，量化与皮肤血管生成和炎症相关的关键皮肤亚表面特征，实现了无标记情况下极高的分辨率与成像深度。此外，研究者还提出了一种光声特征指数（OPIND），用于定量评估皮肤疾病严重程度，并将其与临床评分进行了比较。综上，超宽带活体光声显微成像系统为皮肤病学研究和治疗反应的量化带来了新的视角和方法。
图1. 超宽带活体光声显微成像系统的频段彩色编码皮肤成像。
超宽带活体光声显微成像系统通过超宽频带（10–180 MHz）检测，结合频率均衡技术，实现了皮肤不同结构层次的高分辨率成像，清晰区分表皮、真皮和血管网络。超宽带活体光声显微成像系统的复合图像提供了低频段的深层组织信息和高频段的细节特征，既展示了皮肤的整体结构，又捕捉到了真皮血管和毛细血管环等微观特征，展现了优异的分辨率和深度成像能力。这一系统的开发为银屑病等皮肤病诊断、疾病监测和治疗评估提供了一个全新的技术平台。
图2. 健康皮肤与邻近银屑病皮肤的超宽带光声显微成像及组织学验证。
图2 突出展示了超宽带活体光声显微成像系统在非侵入式、无标记条件下高精度成像的能力，通过对比健康皮肤与邻近银屑病皮肤的超宽带光声显微图像，可以分辨和量化银屑病皮肤的关键病理特征，如表皮厚度增加、毛细血管延长和真皮血管密集，这些特征与银屑病的病理机制密切相关。此外，超宽带光声显微图像的表皮厚度、毛细血管的直径和形态特征的定量结果与组织学分析得到的结果高度一致，验证了该成像系统对微血管特征的高灵敏度和准确性。
图3. 不同银屑病患者的超宽带光声显微成像及临床相关性验证。
通过超宽带光声显微成像系统在银屑病患者皮肤病理特征的定量研究，揭示了该技术在疾病诊断和监测中的重要价值。如图3 所示，银屑病的主要病理特征（如表皮增厚、毛细血管扩张及异常血管生成）均被清晰捕捉，并以总血容量、血管分形数和毛细血管特性等具体指标量化。OPIND 指数的提出进一步整合了这些量化特征，与传统的 PASI 指数相比，其优势在于能够结合三维结构，提供更全面、客观的评估。该研究不仅证明了超宽带光声显微成像系统在银屑病诊断中的高分辨率和敏感性，也验证了其作为一种新型无创检测技术的潜力，可为个体化医疗和疾病管理提供科学支持。这一技术的临床应用将有助于优化银屑病等炎症性皮肤病的评估标准，并推动精准医学的发展。
论文信息：
Precision assessment of label-free psoriasis biomarkers with ultra-broadband optoacoustic mesoscopy
原文链接：
http://dx.doi.org/10.1038/s41551-017-0068
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