Nicht-invasive Bildgebung von pathologischen Narben mit TPM

Nicht-invasive Bildgebung von pathologischen Narben mit einem tragbaren Zwei-Photonen-Mikroskop: Ein Durchbruch in der Hautdiagnostik?

Pathologische Narben wie Keloiden, hypertrophe Narben und atrophe Narben sind nicht nur ein kosmetisches Problem. Sie können auch Schmerzen, Juckreiz und Bewegungseinschränkungen verursachen. Trotz Fortschritten in der Behandlung fehlen effektive, nicht-invasive Methoden, um den Zustand der Narben genau zu beurteilen. Könnte ein tragbares Zwei-Photonen-Mikroskop (TPM) die Lösung sein?

Hintergrund und Bedeutung

Pathologische Narben entstehen durch gestörte Wundheilungsprozesse. Dabei wird zu viel Kollagen produziert, und die Struktur des Gewebes wird ungeordnet. Traditionelle Methoden zur Beurteilung von Narben, wie Ultraschall oder mechanische Geräte, sind oft invasiv oder liefern keine detaillierten Einblicke in die Gewebestruktur. Das Zwei-Photonen-Mikroskop (TPM) hingegen ermöglicht es, Gewebestrukturen ohne Schnitte oder Farbstoffe sichtbar zu machen.

TPM nutzt zwei Techniken: Zwei-Photonen-Fluoreszenz (TPEF) und Second-Harmonic-Generation (SHG). TPEF macht Elastin sichtbar, während SHG Kollagen darstellt. Diese Technik wurde bereits erfolgreich bei der Untersuchung von Hautkrankheiten, Entzündungen und Hautalterung eingesetzt. Bisherige Studien fanden jedoch meist im Labor statt. Diese Studie zielt darauf ab, TPM für die direkte Untersuchung von Narben am lebenden Patienten zu nutzen.

Studiendesign und Methoden

Die Studie wurde von April bis September 2022 am China-Japan Friendship Hospital in Peking durchgeführt. Fünfzehn Patienten mit pathologischen Narben und drei gesunde Kontrollpersonen nahmen teil. Die Patienten hatten klinisch diagnostizierte Narben wie Keloiden oder hypertrophe Narben. Die Narben mussten größer als das Sichtfeld (FOV) des TPM sein. Patienten mit offenen Wunden oder anderen Hautproblemen wurden ausgeschlossen. Gesunde Haut in der Nähe der Narben diente als Vergleich.

Das tragbare TPM-Gerät verwendete einen 80 MHz Er-dotierten Femtosekundenlaser mit einer Wellenlänge von 1560 nm, der auf 780 nm verdoppelt wurde. Das System hatte zwei Detektoren für TPEF und SHG. Das Sichtfeld betrug 150 × 150 µm, und die Bildtiefe reichte bis zu 180 µm. Jede Schicht wurde im Abstand von 2 µm gescannt.

Bildaufnahme und Analyse

Die Haut wurde vor der Bildaufnahme mit 75% Alkohol oder Kochsalzlösung gereinigt. Der TPM-Scanner wurde an verschiedenen Stellen der Narbe positioniert, und 90 Schichten wurden aufgenommen. Insgesamt wurden 3.600 Bilder pro Beobachtung erstellt. Die Analyse konzentrierte sich auf fünf Schlüsselindizes: Kollagentiefe, Konturverhältnis der dermo-epidermalen Grenze (DEJ), Kollagendicke, Kollagenanteil und Kollagenausrichtung.

Das Konturverhältnis der DEJ wurde durch eine Tiefenkarte des Kollagens berechnet. Die Kollagendicke wurde aus der räumlichen Frequenzverteilung der Kollagenfasern abgeleitet. Der Kollagenanteil zeigte den Anteil der Kollagenfasern im Sichtfeld, während die Ausrichtung die Anordnung der Fasern beschrieb.

Ergebnisse

Die Studie konnte pathologische Narben von gesunder Haut unterscheiden. Wichtige Ergebnisse waren:

1. Kollagentiefe: In gesunder Haut lag das Kollagen durchschnittlich bei 67,2 µm Tiefe, in Narben bei 101,5 µm.
2. DEJ-Konturverhältnis: Narben zeigten ein höheres Konturverhältnis (1,881) als gesunde Haut (1,501).
3. Kollagendicke: Der Durchschnittswert betrug 0,067 in gesunder Haut und 0,103 in Narben.
4. Kollagenanteil: Der Anteil lag bei 74,1% in gesunder Haut und 81,4% in Narben.
5. Kollagenausrichtung: Der Ausrichtungsindex war 0,705 in gesunder Haut und 0,721 in Narben.

Alle fünf Indizes zeigten signifikante Unterschiede zwischen gesunder Haut und Narbengewebe.

Behandlungsverlauf

Vier Patienten erhielten Kortikosteroid-Injektionen kombiniert mit oberflächlicher Röntgentherapie, ein Patient wurde mit Glukokortikoiden behandelt. Die TPM-Bilder zeigten Verbesserungen nach der Behandlung, wie reduzierte Kollagentiefe und klarere Kollagenstruktur. Bei einem Patienten sank die Kollagentiefe von 126,5 µm auf 111,5 µm.

Diskussion

Die Studie zeigt, dass TPM eine vielversprechende Methode zur nicht-invasiven Untersuchung von Narben ist. Die fünf entwickelten Indizes bieten ein umfassendes Bewertungssystem für Narben. TPM könnte auch helfen, zwischen Keloiden und hypertrophen Narben zu unterscheiden, was für die Diagnose wichtig ist.

Einschränkungen und zukünftige Forschung

Die Studie hatte eine kleine Stichprobe und eine kurze Beobachtungszeit. Zukünftige Studien sollten größere Gruppen und längere Beobachtungszeiträume umfassen. Ein Vergleich mit histopathologischen Befunden wäre ebenfalls nützlich. Verbesserungen am TPM-Gerät könnten die Bildgebung weiter optimieren.

Fazit

Diese Studie zeigt, dass TPM eine effektive Methode zur nicht-invasiven Untersuchung von pathologischen Narben ist. Die fünf Indizes bieten eine solide Grundlage für die Diagnose und Behandlung von Narben. TPM könnte die Bewertung und Behandlung von Narben revolutionieren und die Lebensqualität der Patienten verbessern.

doi.org/10.1097/CM9.0000000000002715
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