表面声波弹性成像技术定量评估人体皮肤各向异性弹性:基于色散曲线的创新研究

【字体: 时间:2025年07月22日 来源:Journal of Biophotonics 2.3

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  皮肤弹性评估对理解生理病理状态至关重要,但传统模型常忽略各向异性特性。研究人员通过表面声波(SAW)光学相干弹性成像(OCE)技术,创新性地分析了瑞利波速度(CR)相对于皮肤纤维取向角(θ)的依赖性。在鸡大腿实验中,CR在0°-90°传播方向存在显著差异(p=0.008);人体前臂真皮层同样呈现31%的CR角度依赖性变化(p=0.031),杨氏模量(E)从90°到0°增加60.32%(21.7±11.5 kPa)。该研究为临床皮肤评估提供了更精准的各向异性弹性检测方案。

  

这项突破性研究揭示了皮肤弹性的方向依赖性奥秘。通过表面声波(SAW)光学相干弹性成像(OCE)这项黑科技,科研团队像给皮肤做"声波CT"般,精确捕捉到瑞利波速度(CR)随纤维取向角(θ)变化的精妙规律。

在充满胶原纤维的鸡大腿模型上,当声波传播方向从平行(0°)转为垂直(90°)肌纤维时,CR就像遇到不同阻力的赛车,速度差异显著(p=0.008)。更令人振奋的是,在志愿者前臂真皮层这个"天然力学实验室"里,CR随着检测角度变化跳起了31%的"数值华尔兹"(p=0.031),而对应的杨氏模量(E)更是飙升60.32%,相当于从90°到0°增加了21.7±11.5 kPa——这相当于皮肤刚度发生了"季节变换"般的显著改变。

相比之下,皮下脂肪层就像个"力学懒汉",对检测角度变化无动于衷。该研究不仅为美容医学和创面修复提供了精准评估新工具,更启示未来皮肤疾病诊断需要像考虑木材纹理般重视力学各向异性。整套SAW-OCE系统犹如给皮肤做了个"声学指纹识别",让隐藏的弹性密码无所遁形。

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