多光谱光声层析成像在干燥综合征唾液腺评估中的创新应用：一项探索性研究

《Photoacoustics》：Multispectral optoacoustic tomography of salivary glands in patients with clinically suspected Sj?gren’s disease: a pilot study

本研究针对干燥综合征(SjD)诊断依赖侵入性检查、缺乏单一准确非侵入性方法的临床挑战，探索了多光谱光声层析成像(MSOT)技术对唾液腺进行功能成像的潜力。研究人员对20例临床疑似SjD患者进行了MSOT成像，发现SjD患者唾液腺血红蛋白相关信号显著高于非SjD患者。基于800 nm血红蛋白信号建立的MSOT评分系统（≥2个腺体信号超过临界值）诊断SjD的敏感性和特异性分别达到92%和100%，优于传统超声评分系统及其他诊断测试，展现了MSOT作为一种新型非侵入性诊断工具的广阔前景。

　　

干燥综合征（Sj?gren's disease, SjD）是一种让人烦恼的系统性自身免疫性疾病，它的主要特征是侵袭人体的外分泌腺，尤其是唾液腺和泪腺，导致患者出现难以忍受的口干和眼干。然而，诊断这种疾病却并非易事，因为它临床表现多样，症状常常与其他疾病重叠，给医生带来了巨大的诊断挑战。目前，诊断的金标准是参照2016年美国风湿病学会/欧洲抗风湿病联盟（ACR-EULAR）制定的分类标准，这套标准需要组合多项检查，包括寻找抗SSA/Ro抗体、进行唾液腺活检（一种有创操作）、测量唾液流率以及眼部染色评分等。这套流程不仅耗费医疗资源，而且对于患者来说体验不佳，特别是唾液腺活检会带来一定的不适和风险。因此，临床迫切需要一种能够快速、准确、且完全无创的诊断方法来改善这一局面。

唾液腺超声（SGUS）作为一种非侵入性成像技术，已经被用于评估SjD患者的唾液腺情况。它主要观察腺体的结构变化，比如不均匀的回声或结节。但问题在于，在疾病早期，这些结构改变可能非常细微甚至尚未出现，导致超声的敏感性有限。此外，超声在探测功能性的改变，比如与炎症密切相关的微血管变化方面，能力相对不足。有没有一种技术能够突破这些限制，既能像超声一样安全无创，又能揭示更深层的功能性信息呢？

多光谱光声层析成像（Multispectral optoacoustic tomography, MSOT）技术的出现，为解决这一难题带来了新的希望。MSOT是一种结合了光学成像和超声成像优势的混合技术。它的原理很巧妙：当脉冲激光照射到组织上时，组织内的吸光物质（称为生色团，例如血红蛋白）会吸收光能并产生轻微的热膨胀，从而激发出超声波（即光声效应）。这些超声波被探测器捕获后，就可以重建出组织内部的光学吸收分布图像。MSOT的“多光谱”特性意味着它使用多种不同波长的激光进行照射，因为不同的分子（比如氧合血红蛋白HbO₂和脱氧血红蛋白HbR）对光的吸收模式（即吸收光谱）是独一无二的。通过复杂的算法（称为光谱分离技术），MSOT可以精确地定量出每种生色团的浓度和分布。这使得MSOT能够非侵入性地“看到”组织内部的氧合状态、总血红蛋白含量等反映组织代谢和血液灌注情况的重要参数。在炎症过程中，组织通常会伴随充血和血管新生（即微血管重塑），导致局部血红蛋白浓度增加。研究人员推测，SjD患者的唾液腺炎症同样会引发这种微血管变化，而MSOT恰好有能力捕捉到这一信号。

为了验证这一设想，研究人员在《Photoacoustics》杂志上发表了一项开创性的探索性研究，旨在评估MSOT在临床疑似SjD患者唾液腺成像中的应用潜力。

为了开展这项研究，研究人员运用了几个关键技术方法。他们招募了20名在荷兰大学医学中心格罗宁根分校（UMCG）临床疑似SjD的女性患者，所有患者均接受了完整的ACR-EULAR标准诊断流程作为参照。核心的成像技术是使用一台临床混合超声-MSOT系统（MSOT Acuity Echo原型机）对患者的双侧腮腺和下颌下腺进行成像。成像在14个特定波长（680-1195 nm）下进行，以获取丰富的光谱信息。数据分析时，研究人员在B超图像上腺体表面划定标准化的椭圆形感兴趣区域（ROI），分别提取单波长（特别是800 nm，它是血红蛋白的等吸收点）信号强度以及通过光谱分离得到的HbR、HbO₂和总血红蛋白（HbT）的定量值。统计上，他们使用曼-惠特尼U检验比较SjD组和非SjD组间的信号差异，并通过受试者工作特征（ROC）曲线分析来评估MSOT参数的诊断效能，确定最佳临界值。

3.1. 患者 demographics（人口统计学特征）

研究成功纳入了20例患者，根据ACR-EULAR标准，13例被分类为SjD，7例为非SjD。MSOT成像在所有患者中均顺利完成，未报告不良事件，共分析了来自SjD组的26个腮腺和25个下颌下腺数据点，以及非SjD组的14个腮腺和14个下颌下腺数据点。患者的基础临床特征，如活检阳性率、抗体阳性率等，在两组间显示出预期差异，为后续分析奠定了基础。

3.2. 干燥综合征患者腮腺和下颌下腺中血红蛋白相关信号增强

研究结果清晰地显示，与未患病的患者相比，被诊断为SjD的患者在所有测试的单波长（700, 730, 760, 800, 850 nm）以及经过光谱分离的血红蛋白参数（HbR, HbO₂, HbT）上，其唾液腺（包括腮腺和下颌下腺）的MSOT信号强度均显著升高。其中，在800 nm单波长信号和HbT参数上观察到的差异最为显著。代表性的MSOT图像直观地展示了SjD患者腺体区域更强的血红蛋白相关信号。这一发现强烈支持了研究初期的假设，即SjD相关的唾液腺炎症伴随着明显的微血管变化和充血，这些变化可以被MSOT灵敏地检测到。

3.3. 基于单唾液腺的MSOT诊断干燥综合征的准确性

为了评估MSOT区分SjD和非SjD的能力，研究人员对每个腺体（腮腺和下颌下腺分开分析）的MSOT参数进行了ROC分析。结果显示，对于腮腺，800 nm信号和HbT的诊断性能最佳，曲线下面积（AUC）分别达到0.778和0.783，表现出良好的区分能力。当其信号值超过根据约登指数确定的特定临界值时（800 nm: 371.6 a.u., HbT: 0.43 a.u.），诊断的敏感性和特异性均达到80%以上。下颌下腺的诊断性能略低于腮腺，但依然显示出一定的诊断价值。这表明MSOT在单个腺体水平上就能提供有价值的诊断信息。

3.4. 开发用于干燥综合征分类的MSOT评分系统

考虑到临床诊断通常需要综合评估多个腺体，研究人员进一步开发了一个简单的MSOT评分系统。他们利用诊断效能高且计算简单的800 nm信号，设定当患者四个主要唾液腺（双侧腮腺和下颌下腺）中，有两个或两个以上的腺体信号值超过其各自的最佳临界值时（腮腺：371.6 a.u.，下颌下腺：374.2 a.u.），即判定为MSOT阳性。这个看似简单的评分系统取得了惊人的效果：其诊断SjD的敏感性高达92.3%，特异性达到100%，准确率高达95%，显著优于单独分析任何一个腺体。

3.5. MSOT与SGUS评分系统及诊断测试的比较

研究人员将MSOT评分系统与目前常用的两种SGUS评分系统（Hocevar评分和OMERACT评分）以及ACR-EULAR标准中包含的各项诊断测试（如唾液腺活检、抗SSA/Ro抗体等）进行了比较。结果凸显了MSOT的优势：其诊断准确性（AUC 0.984）远高于两种SGUS评分系统（AUC分别为0.654和0.582）。更重要的是，MSOT的敏感性（92.3%）大幅超越了SGUS在本研究中的表现（约30.8%），同时保持了极高的特异性（100%）。与ACR-EULAR标准中的单项测试相比，MSOT的综合诊断性能也名列前茅。

综上所述，这项研究有力地证明了MSOT技术在SjD诊断中的应用价值。研究结论和讨论部分强调，MSOT能够通过检测唾液腺中与炎症相关的血红蛋白信号变化，来有效区分SjD患者和非SjD患者。基于800 nm信号建立的MSOT评分系统（≥2个阳性腺体）展现出了极高的诊断准确率，其敏感性甚至优于现有的SGUS评分系统和ACR-EULAR标准中的部分单项测试。这意味着MSOT有潜力成为一种强有力的、非侵入性的辅助诊断工具，可能有助于更早地发现疾病，并减少对有创性检查（如唾液腺活检）的依赖。

这项研究的意义重大。它首次将MSOT应用于SjD的唾液腺评估，为这种复杂自身免疫性疾病的诊断开辟了一条新的、无创的路径。MSOT所提供的功能信息（微血管灌注）弥补了传统超声主要依赖结构信息的不足，可能对早期诊断和疾病活动度监测具有独特优势。当然，作为一项探索性研究，其样本量较小，未来需要在更大规模、更多样化的患者群体中进行验证。同时，如何进一步标准化成像流程、优化数据分析方法以及探索MSOT在鉴别诊断（与其他引起唾液腺肿大的疾病）和疗效评估中的作用，将是下一步研究的重点。但无论如何，这项研究无疑为改善SjD患者的诊疗体验带来了令人振奋的新希望。