皮肤微血管功能检测的研究进展-中国知网

皮肤微血管功能检测的研究进展*徐菲菲综述郭渝成刘秀华#审校[中图分类号] R-33 R331.3+【摘要】皮肤被覆全身，是人体中表面积最大的器官。

临床活体皮肤微循环观察，能够为全身疾病和局部病变提供微血管的变化指标，有助于临床诊断和指导治疗。

本文综述皮肤微血管特点及常用的皮肤微血管检测方法，并以近年来临床应用广泛的激光多普勒血流测定仪(Laser-Doppler Flowmetry, LDF)为侧重点，介绍皮肤微血管功能检测的研究进展。

【关键词】皮肤微血管；内皮；血流；激光多普勒微血管病(Microvascular Diseases)是缺血(氧)、氧化应激、自身免疫等多种病因造成微血管及其周围组织形态、结构和功能异常而引起的组织器官损伤，是糖尿病、高血压、冠心病、结缔组织病、肾病、血栓性血小板减少性紫癜等多种疾病共同的病理过程[1]。

研究表明，微血管功能障碍发生早于大血管病变[2,3]，微血管功能状态直接影响疾病的发生、发展、疗效、预后和转归。

然而，临床常用的踝肱指数(Ankle Brachial Index, ABI)、血流介导的肱动脉舒张(Flow-Mediated Vasodilation, FMD)和脉搏波速率(Pulse WaveVelocity, PWV)等指标均反映体循环大血管功能状态，不能发现早期的微血管病变。

皮肤被覆全身、位置表浅，其血管反应性的变化常出现在某些疾病的早期阶段[4—6]，一定程度上可反映全身微血管功能，是评估微血管功能障碍的理想位点。

1皮肤微血管的生理特征及其调节特点皮肤被覆全身，在成人约占体重的6%，面积约为1.5—1.8m2，是人体中表面积最大的器官，由表皮、真皮和皮下组织构成，其厚度(不包括皮下组织)约为0.5—4.0 mm；健康成人在室温25℃时，皮肤血流量约占全身血流量的8.5%。

其血供经皮下组织进入真皮乳头，动脉毛细血管在真皮乳头形成弓状血管袢，垂直于皮肤表面，提供皮肤营养；乳头下血管走向与皮肤平行，主要用于血液储存；位于真皮深层和皮下脂肪的血管网参与体温调节[7]。

皮肤微血管是皮肤的重要结*[基金项目]国家自然科学基金项目（No 81170140）；十二五国家科技支撑计划项目（2013BA108B01）[作者单位]中国人民解放军总医院病理生理研究室，北京100853；#通讯作者，E-mai：xiuhualiu98@构，与皮肤营养、体温调节等重要功能密切相关。

很多因素可以影响皮肤微循环，如全身性疾病和机体功能状态的变化，包括高血压、心力衰竭、情绪低落等；皮肤局部病变如皮炎、湿疹等，也可引起局部微循环的显著变化。

此外，皮肤微循环还受外界环境因素如局部外用药物、温度、辐射等影响，在进行皮肤微循环检测时，需要充分考虑这些因素。

皮肤血流受交感缩血管和舒血管神经反射调节，交感缩血管神经释放去甲肾上腺素，与皮肤动脉和动静脉短路支的突触后α1和α2受体相互作用；而交感舒血管神经释放胆碱能神经递质，作用于皮肤血管的毒蕈碱受体，两者协同作用调节皮肤微血管舒缩状态。

人类皮肤分为有毛皮肤(Hairy or NonacralNonglabrous Skin)和无毛皮肤(Acral/Glabrous Skin)，身体表面绝大部分覆盖有毛皮肤，受交感肾上腺素能缩血管神经和交感胆碱能舒血管神经双重支配，手指、嘴唇、耳朵、手掌、足跖面为无毛皮肤，含有大量动静脉吻合支，受交感肾上腺素能缩血管神经支配，其开放和关闭显著影响皮肤血流。

上述有毛和无毛皮肤均有丰富的感觉神经，能对温度、化学物质和机械刺激起反应，这些神经末梢既能为中枢神经系统提供反馈，也释放局部神经肽和其他血管活性因子，影响皮肤血管紧张性。

有毛和无毛皮肤受神经、血管调节的不同，其血管紧张性的调节对微血管功能障碍的反应性不同：指腹部位血管闭塞后反应性充血血量的60%依赖于一氧化氮NO[8]，而前臂皮肤对相同刺激的血管反应性无NO依赖性[9]。

提示皮肤类型不同，其血管反应性也不同，可以借此评估同一疾病的不同变化。

2皮肤微血管形态及功能检测的生理基础常用的皮肤微血管评价参数主要分为形态学指标和功能学指标两大类，形态学评价参数包括微血管的密度和走向、管径、管长、舒缩运动、血流速度、红细胞及白细胞迁移、渗出等；功能学评价参数包括微血管压力、弹性、内皮源性舒血管因子和缩血管因子的释放、皮肤温度和局部皮肤血流灌注量等。

根据检测指标的侧重点不同，可分为微血管形态检测和内皮功能检测两大类：2.1 皮肤微血管形态检测的生理基础目前临床常用的微血管形态指标采集法包括毛细血管显微镜观察(Capillaroscopy)、光学相干断层摄影术(Optical coherence tomography, OCT)、核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)和超声波成像(Ultrasound Imaging)等，其检测原理不同，有着各自固有的优势和不足之处。

临床常用的毛细血管显微观察部位包括甲襞和球结膜，可以直观、动态地观测皮肤表层微血管状态和血流情况，但观测结果易受局部与外界因素的影响以及显微装置放大倍数的限制；OCT是将共焦显微镜与麦克尔逊干涉仪相结合的成像技术，其探测深度达1—2mm，空间分辨率为2—20μm，可实现对活体组织无损伤实时探测和成像，但其检测仪器价格昂贵，有时需注入荧光染料增强对比度，不适用于皮肤微血管常规检查；MRI 利用机体自然磁性特征采集多层次图像，用于评估微血管解剖结构，并检测血流，其空间分辨率可达到110mm左右，但鉴于其价格昂贵、需要特殊使用条件和环境，无法进行常规性检查，对皮肤血流微循环检测并不适用。

超声波成像基于超声波在人体不同组织或器官的分界面上，或者同一器官组织内部声特性阻抗变化的界面上产生反射的物理特性，利用超声换能器向人体发射超声波脉冲，并接收反射回波，其幅度和频率携带人体组织相关信息，频率为20—200MHz的超声波可获得60μm的纵向分辨率和45—65μm的横向分辨率，用于检测血流与组织灌注，但其分辨率较低，微血管管径在5—100μm范围内，以及大量较细的微血管。

2.2 微血管内皮功能检测的生理机制血管内皮功能障碍的概念建立于20世纪80年代中期，当时研究发现乙酰胆碱需要在内皮细胞存在时才能松弛其下层的血管平滑肌，因而认为血管内皮功能包括控制血管紧张度、抑制血小板聚集、调节白细胞黏附、滚动和迁移，以及平滑肌细胞增殖和血管壁通透性。

后续研究的“内皮功能”增加了内皮释放可直接诱导平滑肌细胞舒张的化合物，如NO、前列环素、内皮源性超极化因子(Endothelium-Derived Hyperpolarizing Factor, EDHF)等。

内皮功能失调的典型特征是活性舒血管因子如NO生物利用度降低，而内皮源性缩血管因子如内皮素-1生物利用度增加，导致内皮依赖性舒血管反应整体性降低[10]。

NO除了舒血管效应外，还抑制某些促动脉粥样硬化信号途径，包括血管平滑肌细胞迁移、单核细胞活化、黏附和迁移等。

当氧化应激引起NO生物利用度减少时，对心血管健康有严重影响。

内皮依赖性冠状动脉舒张功能受损，提示内皮功能障碍可能是动脉粥样硬化的早期标志[11]，可预测心血管疾病(Cardio Vascular Disorder, CVD)发生、发展风险。

目前使用最为广泛的血管内皮功能检测方法是超声多普勒测定肱动脉血流介导的血管舒张(flow-mediated vasodilation, FMD)，作为非侵入性间接评价内皮功能障碍的方法，其与冠脉功能显著相关，在CVD 风险评估中具有独立预后价值。

但FMD操作繁琐，需要专业人员和复杂设备才能完成，且主要反映大血管功能状态，与肱动脉内乙酰胆碱灌流或其它阻力血管功能测试的结果相关性较差，而且前臂动脉内乙酰胆碱灌流为有创检查，难以成为大规模临床研究的常规检测，也不能直接检测皮肤微血管内皮细胞功能。

皮肤微血管功能检测技术包括LDF、激光多普勒灌注成像(Laser Doppler perfusion imaging, LDI)、光体积描记术(Photoplethysmography, PPG)等。

LDF的优点是高瞬时分辨率，能够不间断地动态监测血流，特异性反映皮肤微循环改变，其缺点在于不能测定流量绝对值（结果用任意激光多普勒单位U或电压V而非ml/min表示），而且由于监测面积较小，皮肤血流的空间异质性可能影响其结果的可重复性。

这一不足之处，现可以通过选择集成探头，采用最大血管舒张(局部皮肤加温或给予硝普钠)状态时的LDF值作标准化校正而弥补。

LDI扫描范围较大，是测量空间变异度高的区域皮肤血流的优先选择，但其只能提供某一特定时间点该部位的血流快照，不能连续监测微血管舒张反应动态变化[6]。

PPG可检测皮肤血流量的绝对改变，但该测定值可能混杂肌肉血流变化，不能特异地反映皮肤血流变化。

2007年，跨大西洋协作组织共识(Trans-Atlantic Inter-Society Consensus, TASC)-II[12]已将利用LDF检测皮肤温度和局部血流灌注量列为相关疾病诊断和疗效判断指标，目前已广泛用于心、脑、外周血管疾病、糖尿病、结缔组织病等的病情分析、预后与疗效评估。

3利用LDF检测皮肤微血管功能3.1 LDF检测原理及刺激方式LDF主机发射激光，经输出光纤探头广泛散射到被测组织中，散射到静止组织的激光反射波长不变，而撞击到运动的血细胞后部分激光反射回来，波长发生改变(即多普勒频移效应)，波长变化的程度及频率分布与血细胞的数量和运动速度有关，这些信息被回收光纤接受，经过信号转换，获得皮肤血流灌注量。

不同状态下，皮肤微血管的血流灌注量呈现动态变化，包括基线灌注量PU0有较大差异，这与微血管的舒缩状态有关。

为准确评价微血管舒缩功能，减少PU0差异的影响，临床常采用阻断血流、离子导入、局部加热等刺激方式，改变血流灌注量客观分析微血管的功能状态。

已有较多研究采用上述刺激方法，特别是乙酰胆碱离子导入[13,14]和局部加温[15]引起的微血管变化作为内皮功能的替代指标。

3.2 不同刺激后皮肤微血管功能的特点3.2.1 动脉阻断后反应性充血：是指在肢体远端放置袖带，加压至高于收缩压50mmHg，缺血3—5min后解除阻断，皮肤血流量反应性增加，高于基线水平，也被称为缺血后或反应性充血。

其特点是在解除阻断后几秒内出现血流量初始峰，之后表现为持续性充血，反应波幅与缺血时间呈线性相关[16]。

反应性充血是皮肤微血管对急性缺血的复杂反应，研究认为有四种因素参与阻断后充血反应，包括代谢性血管舒张、内皮源性血管舒张、肌源性反应和感觉神经调节。