摘要：皮肤屏障功能评估对于评估皮肤健康状况和皮肤病的严重程度十分重要。目前临床上最常用的评估皮肤屏障的方法主要是经皮水丢失（TEWL）检测。近年来，各种皮肤病发病机制的研究深入开展，推进了新技术的不断发展。本文从直接或间接反映角质层形态、功能角度，对近年来皮肤屏障的评估方法及应用价值进行综述。关键词：皮肤屏障；检测技术；TEWL ；光学传感；电阻抗谱

皮肤屏障是抵御外界环境影响和阻止水分流失、维持电解质平衡的第一道防线。狭义的皮肤屏障功能通常指表皮，尤其是角质层（stratum corneum，SC）的物理性或机械性屏障结构。SC 由扁平的无核角质细胞组成，它们由桥粒相互连接，并被层状脂质膜包围。其一直被形象地比喻为“砖—墙”结构。其中角质形成细胞（keratinocyte，KC）被比作“砖块”，KC 间隙中的脂质类似“水泥”，而连接KC的角质桥粒起“钢筋”作用。此外，表皮紧密连接、黏附连接和桥粒也有助于皮肤屏障功能。良好的皮肤屏障功能可以防止水分从皮肤表面流失，确保皮肤保持适宜的水分含量，使皮肤呈现水润状态。同时，它还能抵御外界有害物质的侵袭，如紫外线、污染、化学物质等，保护皮肤免受伤害，预防细菌、真菌等病原体进入皮肤内部引发感染，从而维持皮肤的健康稳态。皮肤屏障受损可能促进皮肤疾病的发生，而一些皮肤病也会出现皮肤屏障受损，如特应性皮炎等。评估皮肤屏障功能，归根到底是评估 SC，包括SC 结构完整性、KC 的形态等。本文旨在综述近年来皮肤屏障功能评估技术的研究进展，并阐述这些技术在皮肤科中的应用情况及局限性。

最初没有检测技术时，临床医生常用的皮肤屏障评估方法是视觉评估。医生可以依靠这种方法初步评估涉及皮肤屏障损伤和炎症的皮肤病的类型和严重程度，如银屑病面积和严重程度指数（PASI）、特应性皮炎评分指数（SCORing Atopic Dermatitis，SCORAD）。皮肤镜作为一种新兴临床工具，对其图像的分析是一种更为细致的视觉评估。尽管这种视觉评估方法十分可靠，但其仍存在主观性；重要的是，它无法评估皮肤表面以下的过程。17 世纪之后，随着显微镜的发明及其在临床上的应用，组织学检查（活检）逐渐成为评估及分析皮肤屏障的金标准。但因该程序涉及在局部麻醉后手术切除皮肤样本，取活检具有创伤性，手术过程中可能会患者感到不适；以及将皮肤样本固定到载玻片上、观察样本并生成报告可能需要数天到数周的时间。这使得它在临床上成为一种不受欢迎的的检查操作。近年来，无创性皮肤屏障功能检测因其方便、快捷、无创等优势，越来越多地应用于各种皮肤疾病的诊断及鉴

2 无创性皮肤屏障功能检测技术

2.1 经皮水丢失（transepidermal water loss，TEWL）

2.1.1 原理与方法

蒸气密度变化的探头与皮肤表面接触来测量 SC 上水分的蒸发量。水蒸气密度测量是在 SC 固定的面积、固定的时间段内测量的，因此 TEWL 的单位是每平方米每小时的克水（g/m2h）。TEWL 的测量通常借助专门的仪器来实现，其中封闭式和开放式测量仪器较为常见。封闭式测量仪器工作原理是通过监测封闭腔体内湿度的变化来推算 TEWL。在测量时，将探头的开口部位轻轻压住皮肤，仪器内置的高精度数显模拟变换器能够快速、准确地测量微量和更多的水分蒸散量。开放式测量仪器，其原理是通过将传感器放置在在皮肤表面，并在环境中保持恒定的湿度和温度来测量 TEWL ；水分从皮肤蒸发使周围空气湿度增加，传感器通过监测这种湿度的变化来间接测量水分蒸发的速率，进而得出 TEWL 值。根据国际的研究共识，在测量前受试者应适应环境20-30 分钟，测量最好在一天中的同一时间或同一季节进行；前臂掌侧是最常用于皮肤病研究的部位；使用外用皮肤产品之后至少间隔12 小时才可以测量TEWL ；在清洗皮肤和测量TEWL 之间也至少间隔2 小时；使用时周围温度为18-21℃、相对湿度为40%-60%，同时应避免光线直射。

2.1.2 临床应用与局限性

经皮水丢失（TEWL）作为一个传统且经典的皮肤屏障评估手段，目前仍在临床上广泛应用。TEWL 是单位时间内通过 SC 的固定区域扩散和蒸发进入周围大气的水量。它通过检测水表1 常见的无创性皮肤屏障生理参数

TEWL 测量在皮肤病的临床诊断与治疗监测中具有广泛应用。由于 SC 结构和功能的复杂性，单一参数不足以完全描述皮肤屏障，因此，多参数方法有助于更好地监测表皮屏障功能，表1 总结了常用的无创性皮肤屏障生理参数。此外，Alexander Helen 等表示TEWL 也可以被用作评估外植皮肤中皮肤屏障的完整性和功能、评估体外培养皮肤及表皮模型中皮肤屏障形成的定量参数。印度一项关于慢性伤口的研究结果显示，TEWL 可能是伤口复发的重要预测因子，伤口闭合后的 TEWL 与伤口复发之间存在显著关联（OR[95%CI]=1.26[1.14，1.42]，（p<0.001），预测复发的 TEWL 临界值为 24.1 g/m2h（AUC=0.967）。在护肤品研发领域，TEWL 的监测为保湿产品的开发提供了的导向。王磊等分析了透明质酸保湿乳对面部皮炎的修复疗效，发现应用透明质酸保湿乳患者的TWEL 低于未应用的患者，角质层含水量（Stratum Corneum Hydration，SCH）以及皮脂含量高于未应用的患者（P<0.05），认为透明质酸保湿乳对面部皮炎的修复疗效好，皮肤屏障功能逐渐恢复。

TEWL 作为一种敏感的测量方法，容易受周围微气候特性（如环境湿度、温度和气流）的影响，故而需要在受控条件下进行测量。同时 TEWL 在不同解剖部位有显著差异，这主要取决于汗腺活动、皮肤温度和 SC 性质等。Sivakumar 等开发了一种基于可穿戴式密闭式湿度计的 TEWL 设备（Wearable Analytical Skin Probe，WASP）和相关算法，用于准确和连续地监测皮肤水蒸气流量；它可以测量和区分无感觉出汗（即：TEWL）和有感觉出汗（即：热出汗），相较于传统的 TEWL 设备，它可以进行更为精密的测量。Klotz 等认为尽管重复试验中TEWL 的绝对值不同，提示了介质和/ 或真皮中水蒸气与表皮表面之间的距离不同，但是研究内各组间TEWL 相对值的比较仍可以作为评估皮肤屏障功能的基准。

电阻抗谱（EIS）是一种新兴的评估皮肤屏障功能的方法。其工作原理是，通过在皮肤上传输多个深度和频率的无害电信号，来测量该区域皮肤对不同频率的低压交流电的反应。具体来说，皮肤的电阻特性会随皮肤屏障功能的变化而改变。由于屏障功能异常的组织在细胞大小、形状、排列方向、致密程度以及细胞膜结构等方面均可能存在差异，因此不同部位皮肤的 EIS 能够反映该部位组织的病理生理状态。EIS 的测量通常借助 Nevisense 设备进行，每次测量前，需在测试部位先用 0.9% 生理盐水湿敷（伤口清洁擦拭）约 30 秒，以降低SC 的天然高阻抗。随后，将探针放置在皮肤上，确保两者充分接触。在测量过程中，除观察到轻度红斑外，未发现对参与者造成伤害或引起不适的情况。Nevisense 设备在评估皮肤屏障时会生成一个 MIX 值。MIX 被定义为两个固定频率（20kHz 和 500kHz）下的皮肤总阻抗幅度之比（MIX=|Z20kHz|/|Z500kHz|）。20kHz 时的阻抗测量反映细胞外环境的电阻特性，而500kHz 时测量的阻抗反映细胞内和细胞外环境的电阻特性以及细胞膜的电容特性。一些研究观察到皮肤屏障功能下降，导致MIX 值增加和TEWL 降低。

2.1.2 临床应用与局限性

EIS 最开始是为诊断皮肤黑色素瘤而开发的，因其能够反映组织结构状态，现在越来越多地应用于皮肤屏障及皮肤创面状态的监测和评估。Xiachuan Pei 等设计了一种直接贴于皮肤的无线电子系统，它可以通过EIS 区分伤口的状态进而监测慢性伤口的愈合。赵荣建等设计的无创皮肤阻抗测量系统，可表征皮肤的渗透性。Arturo O Rinaldi 等诱导小鼠皮肤屏障功能受损后，观察到EIS 降低，TEWL 升高，猜测皮肤屏障受损可能会影响皮肤导电性，进而导致EIS 升高；其进一步对特应性皮炎（Atopic Dermatitis，AD）患者、非AD 患者及正常人进行 EIS 和 TEWL 测量发现 EIS 能够区分 AD 和非 AD 患者，并鉴别患者的病变和非病变皮肤；同时，随着 EIS 增加，SCORAD 评分和瘙痒评分降低。Mari Sasaki 等基于 EIS/AD 评分也得到相似的结果，他们发现 EIS 能够明确区分活动性 AD 患儿的健康皮肤和未受影响的皮肤（AUC=0.92，（95%CI=[0.85，0.99]）。在另一项关于特应性皮炎的研究中也发现 EIS 在区分健康受试者的皮肤和 AD 患者的病变或非病变皮肤时敏感性更高，并与 TEWL 呈显著负相关，同时还发现 EIS 评分的改善与 AD 愈合具有相关性。除了上述应用之外，EIS 还用于疾病的分子和细胞水平的建模和机制研究、心血管系统疾病监测、呼吸功能评估、体质评测等。EIS 仍是一种新兴的皮肤屏障测量方法，虽然一些影响因素已经被发现、报道，但没有相关的标准化指南。EIS 是一个单值参数，它同时受皮肤水合作用、SC 厚度、细胞特性等影响。

当皮肤屏障完整时，皮肤电阻抗较高；而当皮肤屏障受损，如角质层含水量改变、皮肤出现破损或炎症等情况时，皮肤的电阻抗会相应降低。此外，测量仪器的精度、测量部位的选择

以及操作人员的技术熟练程度等，都会对最终测量结果产生影响，要求在临床应用中严格规范操作流程，确保测量的可靠性。2.3 光学传感技术

2.3.1.1 原理及方法

2.3.1 反射式共聚焦 显微镜（Reflectance Confocal Microscopy，RCM）

反射共聚焦显微镜（RCM）基于光学共聚焦原理，利用系统聚焦于特定皮肤层次的低能量激光的反射光成像。根据细胞结构与周围组织之间的不同折射率，其图像分辨率可达到组织细胞水平，使临床医师可观察到从表皮至真皮浅层的组织和细胞形态信息。由于其横断面成像的特征，可实现类似于 CT 的从浅到深的逐层皮肤扫描，故也被称为“皮肤 CT”。RCM 所使用的光源为近红外低功率激光，可发射单色相干光。光源发出的光通过光学透镜和反射镜到达组织，光束在组织内聚焦扫描。随后，在组织反射的光中，来自成像焦点区域的那部分光会通过一个针孔到达探测器。RCM 图像以灰度显示，其基于组织成分的相对折射率——折射率较高的成分显示得更亮。RCM 设备有宽探头型和手持型两种类型，宽探头 RCM 需要将探头固定在皮肤上，因此仅限于平坦表面（如，两颊、后背）。然后在皮肤上滴一滴浸润液，并覆盖一层一次性聚碳酸酯贴片，同时在物镜上涂抹水基凝胶作为另一种浸润介质，将 RCM探头通过磁力与组织耦合。之后 RCM 设备会模拟病理切片活检过程，并把相同深度的光学切片图像拼接在一起。另一方面，手持设备的探头较小，无需固定在皮肤上。在表面滴上一滴浸油后，依靠手动滑动RCM 探头在皮肤上进行。因此，手持式RCM 能够对弯曲的解剖部位（例如耳朵）进行成像，但其视野仅限于0.75×0.75 毫米。2.3.1.2 临床应用与局限性反射共聚焦显微镜作为一项比较接近组织病理诊断水平的新型皮肤检测技术，尽管它的无创性和细胞水平成像的优势使其评估皮肤屏障几近完美，但它在临床上主要作为辅助工具用于应用在皮肤疾病的诊断和鉴别诊断中。如：识别皮肤恶性肿瘤、划定肿瘤边界和评估皮肤癌对非手术治疗的反应等。常见的皮肤肿瘤（尤其是黑素瘤）、白癜风、银屑病、脂溢性皮炎、扁平苔藓、光泽苔藓、各类疱疹、传染性软疣等均具有较为特异性的 RCM 图像特征。唐祯等回顾了 172 例经 RCM 诊断的女性外阴丘疹性皮肤病患者，其中 147 例（85.47%）与组织学诊断一致，病毒疣、鲍温样丘疹病、皮脂腺异位等具有较为特异性的特征。Wang 等对比观察11 例皮肤红斑狼疮（Neonatal lupus erythematosus，NLE）患者和11 例湿疹患者的RCM 图像，观察到 NLE 患者存在扩大的蜂窝状图案（9/11，81.8%），存在圆形至椭圆形囊肿样结构（6/11，54.5%），在真皮 - 表皮交界处水平正常的环形结构完全或部分消失（11/11，100%），中等折射率胶原纤维杂乱无章（10/11，90.9%），许多高折射率圆形细胞（11/11，100%）在某些情况下，RCM 的有效性可能受到限制。如果皮肤肿瘤出现在真皮深层以下，由于RCM 的光无法到达，所以并不能形成值得信任的图像；当临床皮肤镜检查与RCM 结果存在差异时，仅依靠 RCM 可能导致误诊。同时，RCM 的图像解释需要操作者具备一定的专业知识和经验，不同操作者的解读可能会导致结果的不一致性，可能会影响诊断的准确性；此外 RCM 在进行大面积或多层扫描时获取图像的速度相对较慢，可能会影响临床检查的效率。

2.3.2 光学相干断层扫

2.3.2.1 原理及方法

光学相干断层扫描（OCT）是一种非接触式光学成像技术，可以形成人体组织的高分辨率横截面图像。OCT 的工作原理与超声相似，这两种医学成像技术都是将波直接传导到被检查的组织，然后波在组织结构中产生回声，通过对反射波进行分析测量，来揭示反射发生的深度。OCT 基于低相干干涉原理，光源发出的光被分为样本光和参考光，样本光聚焦于皮肤组织，反射光与参考光发生干涉，通过探测器收集干涉信号，经处理后重构出皮肤组织的二维或三维图像，其分辨率可达微米级，能够清晰分辨皮肤各层结构，包括 SC、表皮、真皮等，为研究皮肤屏障所处的角质层及与其紧密相连的表皮层提供了有力工具。作为一种三维高分辨率成像技术，OCT 可以提供实时成像，能在毫米（mm）级别的深度范围内提供微米（µm）级别分辨率的图像。

2.3.2.2 临床应用与局限性

目前OCT 可以生成皮肤及皮肤脉管系统的横断面图像，还能检测到人体皮肤的表皮层、真皮层、血管及附属器，允许对各种皮肤状况进行诊断和监测。Dmitry G Revin 等设计了一个可安装在手推车上光学相干断层扫描系统，可以清晰地看到 SC，并发现 SC 的外观在很大程度上取决于其含水量，在封闭水合作用后图像上的 SC 会变得更亮。Arnaud Dubois 等结合RCM 和 OCT 的原理，设计了线场共聚焦光学相干断层扫描（LC-OCT），Flora Latriglia 等表明 LC-OCT 在诊断黑色素细胞和非黑色素细胞皮肤肿瘤方面具有价值。LC-OCT 皮肤成像侧重于显示表皮层的结构组成和变化，尤其是SC、真皮- 表皮交界处的形状和可见度、血管结构、液体积聚或炎性浸润。Zuzanna Dryżałowska 等借助LC-OCT 系统对5 名使用度普利尤单抗治疗的 AD 患者的 SC 厚度进行监测，系统能够高精度地检测 SC 厚度和质量与表皮厚度的差异以及治疗前后的变化。第 2、4、6 周 SC 厚度较第 0 周相比均显著减少（P ＜ 0.001），与第0 周相比表皮厚度也出现减少（P ＜0.05）。

与 RCM 相似，OCT 一般也只能达到真皮浅层，对于深层皮肤组织及皮下结构病变探测依旧受限。这意味着对于一些累及深部真皮甚至皮下组织的疾病，如深部脂肪瘤、某些系统性疾病在皮肤深层的表现等，OCT 难以提供全面的影像信息，需要结合其他影像学手段进行综合诊断。此外OCT 需要专业培训以确保图像采集质量与解读准确性。另一方面高昂的设备采购、维护费用以及配套的专业技术培训成本，也限制了其在基层医疗机构的广泛普及。

综上所述，各类无创性皮肤屏障检测技术凭借便捷、客观、定量等显著优势，在皮肤科领域的应用日益广泛。并且，随着对这些技术的不断深入研究以及技术间相互融合发展，各项皮肤屏障评估方式的应用范围正持续拓展，展现出更为广阔的应用前景。经皮水丢失（TEWL）作为经典方法，能反映角质层水分蒸发量，但受环境因素影响大，在皮肤病诊断、伤口复发预测及护肤品研发等方面有重要应用。电阻抗谱（EIS）是新兴技术，通过测量皮肤对不同频率电信号的反应评估屏障功能，不过缺乏标准化指南，在皮肤创面监测、疾病鉴别等方面展现出潜力。反射式共聚焦显微镜（RCM）基于光学共聚焦原理成像，可用于多种皮肤疾病诊断及鉴别；光学相干断层扫描（OCT）利用低相干干涉原理，能生成高分辨率皮肤横断面图像，在皮肤状况诊断和监测中发挥作用；这两种光学传感技术都存在对深层组织病变探测能力有限、设备成本高等局限性。这些无创检测技术各有优劣，为皮肤屏障研究和相关疾病诊疗提供了多样化手段。

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