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Untersuchungen zum Einfluss eines Okklusionstests auf die Echogenität der kutanen 50 MHz Sonographie

Bachelorarbeit 2012 39 Seiten

Medizin - Dermatologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Methodik
2.1 Probanden
2.2 Studiendesign
2.3 Okklusionstest
2.4 Messmethoden
2.4.1 Messung der Hydratation der Haut
2.4.2 Sonographie der Haut
2.5 Statistik

3 Ergebnisse
3.1 Hydratation der Haut
3.2 50 MHz-Sonographie
3.2.1 Exemplarische Sonogramme zweier Probandinnen
3.2.2 Hautdicke
3.2.3 Hautdichte
3.2.4 Eintrittsecho
3.2.5 Evaluation der Sonogramme ohne Eintrittsecho

4 Diskussion
4.1 Hautdicke
4.2 Hautdichte
4.3 Quantifizierung des Eintrittsechos
4.3.1 Breite des Eintrittsechos
4.3.2 Dichte des Eintrittsechos
4.4 Evaluation der Sonogramme ohne Eintrittsecho
4.4.1 Breite ohne Eintrittsecho
4.4.2 Dichte ohne Eintrittsecho

5 Zusammenfassung

Literatur

Abbildungsverzeichnis Anhang

Okklusionstests haben in der dermatokosmetischen Forschung sowohl zur Untersu- chung der Wirksamkeit als auch zur Prüfung der Verträglichkeit von Dermatokosmetika und Medikamenten einen besonderen Stellenwert 1, 2, 3. Insbesondere stellen sie im Rahmen von Verträglichkeitsprüfungen eine Art „Goldstandard“ dar4. Selbst schwach-irritative Substanzen in Kosmetikprodukten können durch Okklusionstests identifiziert werden5. Eine Okklusion kann dabei mittels unterschiedlicher Techni- ken, wie etwa durch Einsatz von Pflastern, undurchlässigem Verbandsmaterial, impermeablen Handschuhen, transdermalen therapeutischen Systemen oder Kunststoff- kammern erzeugt werden6. Auch bestimmte topische Vehikel, die Fette und Öle enthalten, wie zum Beispiel Petrolatum und Lanolin, haben okklusive Wirkungen7. Eine große Bedeutung bei der Erzeugung einer Okklusion haben Aluminiumkammern wie die Finn Chamber®, die auch bei Allergietests zur Diagnostik kontaktallergischer Reaktionen verwendet wird 8, 9.

Eine Okklusion der Haut führt gewöhnlich zu typischen direkten funktionellen Verän- derungen der Barriere, die wesentlich auf eine Quellung der Hornschicht zurückzuführen sind. Hierbei steigt die Stratum Corneum-Hydratation von einem nor- malen Wassergehalt von zehn bis 20 Prozent um bis zu 50 Prozent10. In Folge dessen ist ein erhöhter Verlust von Wasser über die Haut und dadurch ein verringerter Wasser- gehalt in der Barriere zu erwarten. Weiterhin erhöht sich die perkutane Absorption, wodurch Wirkstoffe, Allergene oder Medikamente besser in die Haut gelangen können. Ferner kann eine Okklusion indirekt zu einer Entzündung führen. In Folge einer Barrie- reschädigung treten Entzündungszeichen, wie Veränderung des pH-Wertes, Steigerung des Blutflusses sowie Rötung und Anstieg der Hauttemperatur auf[6]. Aufgrund dieser vielfältigen Effekte werden Okklusionstests schon seit Jahrzehnten als Standardtests eingesetzt und sind auch fester Bestandteil der dermatokosmetischen Wissenschaft11.

Die Beurteilung von Okklusionstests kann zum einen klinisch, zum anderen anhand verschiedener Messmethoden erfolgen. Im Gegensatz zu der klinischen Evaluation, die nicht frei von subjektiven Einflüssen ist, eignen sich hierfür biophysikalische Messmethoden besonders. Hierbei können die Messverfahren zur Erfassung der Barrierefunktion in direkte und indirekte Methoden unterteilt werden.

Eine in der wissenschaftlichen Diagnostik etablierte direkte Methode, die häufig zur Messung einer Okklusion beziehungsweise einer Hydratation durchgeführt wird, ist die kapazitive Messung der Stratum Corneum-Hydratation. Auch wird oftmals die Evapo- rimetrie, die zur Untersuchung des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) okkludierter Hautareale eingesetzt wird, hierzu gezählt, obwohl die direkte Messung der Stratum Corneum-Hydratation nicht möglich ist. Sie ist jedoch nützlich, um Informatio- nen über das hygroskopische Potential sowie über die Barriereeigenschaften des Stratum Corneums zu erlangen. Eine weitere direkte Methode zur Erfassung der Hydra- tation ist die Infrarotspektroskopie[7].

Bei den indirekten Verfahren handelt es sich hingegen um Methoden, die die Reaktionen der Haut nach der Okklusion ermitteln, ohne Wassermoleküle direkt zu erfassen[7]. Durch Okklusion induzierte irritative Effekte können beispielsweise mittels Messungen von Rötungen und Durchblutung erfasst werden12.

Auch die Ultraschalluntersuchung der Haut kann hier angeführt werden. Ultraschallver- fahren sind heutzutage im Bereich der Medizin für die Durchführung verschiedenster Untersuchungen weithin etabliert. Sie basieren auf dem sogenannten Echo-Impuls- Verfahren, bei dem Schallimpulse an Strukturübergängen im untersuchten Medium teilweise gestreut und reflektiert werden. Die zurücklaufenden Echos werden im Schall- kopf wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt. So kann beispielsweise bei der sonographischen Diagnostik der Haut ein Bildquerschnitt erstellt werden13. Die Ult- raschalluntersuchung der Haut erfährt in den letzten Jahren fortwährend mehr Verbreitung. Aufgrund des nicht-invasiven Charakters bietet sie durch geringeren Ar- beits- und Kostenaufwand eine gute Alternative zu anderen Untersuchungsverfahren wie beispielsweise der Biopsie oder radiologischen Verfahren, da sie beliebig oft wie- derholt werden kann14. In der Dermatokosmetik wird das Ultraschallverfahren, insbesondere die 20 MHz-Sonographie, seit bereits 25 Jahren beispielsweise im Rah- men von Studien zur Untersuchung, Kontrolle und Evaluation von beispielsweise entzündlichen Dermatosen oder der Psoriasis vulgaris vielfach eingesetzt 15, 16. So- mit können Erkrankungen, Entzündungen und Tumore der Haut durch typische Erscheinungen im Ultraschallbild charakterisiert und Verläufe quantifiziert werden. Ultraschall hat eine besondere Bedeutung bei der Untersuchung der Dermis[13].

Seit einigen Jahren sind auch höher frequentierte Geräte, mit einer Frequenz von 50 MHz verfügbar. Die physikalischen Eigenschaften des Ultraschalls erlauben, Unter- suchungen mit einer hohen axialen Auflösung von 39 µm und einer lateralen Auflösung von 120 µm gegenüber der 20 MHz-Sonographie mit einer axialen Auflösung von

80 µm und einer lateralen Auflösung von 200 µm [15, 17, 18. Aufgrund der hohen Auflösung erscheint es besonders interessant, die 50 MHz-Sonographie zur Untersu- chung der Haut unter Okklusion anzuwenden. Mit den seit 1989 erstmals verfügbaren Geräten wurden unterschiedliche Untersuchungen zur Okklusion der Haut durchgeführt [15]. Studien, die mit 20 MHz-Ultraschall durchgeführt wurden, deuten an, dass eine Okklusion und die daraus resultierende Hydratation, die beispielsweise durch Externa, also durch Feuchtigkeitscremes und Petrolatum, hervorgerufen wurde, einen Einfluss auf die Echogenität, also die Reflexions- beziehungsweise Streuungseigenschaften der Schallwellen, hat[19]. Allerdings sind mit den kommerziell erhältlichen 20 MHz- Ultraschallgeräten epidermale Effekte kaum darstellbar, da die Auflösung hierfür zu gering ist[18].

Gegenstand dieser Untersuchung soll daher der Einfluss einer durch Okklusion indu- zierten Hydratation auf die Echogenität beziehungsweise auf das B-Bild der kutanen 50 MHz-Sonographie sein. Diese wissenschaftliche Evaluation erfolgt im Rahmen eines Okklusionstests mit einer Finn Chamber® in einem kontrollierten Vorher-Nachher- Studiendesign.

Dabei sollen insbesondere folgende Fragestellungen eingehend untersucht werden:

1. Nimmt die Hautdicke in Folge der zu erwartenden Quellung zu?
2. Ändert sich durch die induzierte Hydratation die Dichte des Echos insgesamt?
3. Nimmt die Breite des Eintrittsechos auf Grund der zu erwartenden Quellung ab?
4. Verändert sich die Dichte des Eintrittsechos nach der Hydratation?
5. Ändert sich die Hautdicke ohne Eintrittsecho nach der Okklusion?
6. Verändert sich die Hautdichte ohne Eintrittsecho in Folge der induzierten Quellung?

Die Studie wurde im Hautfunktionslabor der Fachrichtung Kosmetikwissenschaft der Universität Hamburg durchgeführt. An dieser Untersuchung nahmen zwölf weibliche Probandinnen im Alter von 23 bis 55 Jahren teil. Die Probandinnen wurden schriftlich über die Untersuchung informiert und gaben schriftliches Einverständnis. Die Aufenthaltsdauer der Probandinnen im Prüfzentrum betrug je vor und nach der Okklusionszeit circa 45 Minuten.

Die Untersuchungen wurden im mittleren Drittel der Innenseite beider Unterarme durchgeführt. Die Messareale der Teilnehmerinnen durften mindestens 24 Stunden vor der Messung nicht eingecremt werden.

Ausschlusskriterien waren akute, chronische oder in der Vergangenheit aufgetretene Hauterkrankungen im Untersuchungsareal, Phototherapie oder Photochemotherapie innerhalb von vier Wochen vor der Studie und ekzematöse Hautveränderung sowie Tä- towierungen an den Messarealen. Des Weiteren wurden Probandinnen von der Untersuchung ausgeschlossen, die mit einer systemischen Medikation mit Einfluss auf die Hautphysiologie innerhalb von zwei Monaten vor Projektbeginn oder während der Studie behandelt wurden. Frauen, die sich in Schwangerschaft oder Stillzeit befanden, waren ebenfalls exkludiert.

Die klinische Beurteilung des Hautzustandes erfolgte nach einer 30-minütigen Akklima- tisierungsphase unter standardisierten Raumbedingungen des Prüfzentrums in liegender Position der Teilnehmerinnen. Dabei betrug die Raumtemperatur durchschnittlich 21 °C, es herrschte eine relative Luftfeuchtigkeit von 61 Prozent und ein Luftdruck von 75,6 Pa.

Die Untersuchungen wurden im Rahmen eines kontrollierten Seitenvergleichs durchge- führt. Nach der Erfassung von Nullwerten mittels Hydratationsmessung und Ultraschalluntersuchung an beiden Unterarmen, wurde auf der rechten Seite eine Okk- lusion durchgeführt, während die linke Seite unbehandelt blieb. Nach vier Stunden wurde die Okklusion beendet und die Messungen an beiden Seiten wiederholt.

Der Okklusionstest, der vorgenommen wurde, um den Wassergehalt der Haut möglichst maximal anzuheben, wurde mittels einer Finn Chamber® (Hersteller Smart Practice, Phoenix, Arizona, USA) mit 12 mm Durchmesser, durchgeführt. Diese Aluminium- kammer ermöglicht aufgrund der Bauweise eine starke Okklusion. Die Finn Chamber® ist als Ausführung mit losen Kammern erhältlich, sodass es dem jeweiligen Anwender möglich ist, sein bevorzugtes Pflaster oder Band zur Befestigung der Kammer für den Okklusionstest auszuwählen19.

Solche Kammern wurden an der Innenseite des rechten Unterarms exakt im Messareal der Probandinnen mit einem Leukosilk®-Pflaster (Hersteller BSN medical, Hamburg) luftdicht an der Haut befestigt. Um eine höchstmögliche Quellung der Haut hervorzuru- fen, verblieb die Kammer vier Stunden auf der Haut. Das Kontrollareal am linken Unterarm wurde nicht behandelt. Die Probandinnen konnten während dieser Zeit das Institut verlassen und sich frei bewegen. Nach der Okklusionszeit wurde das Pflaster von der Haut gelöst und die Kammer entfernt. Um Kondenswasser auf der Hautoberflä- che verdunsten zu lassen, blieb das Okklusionsareal nach Entfernung der Kammer zwei bis drei Minuten unberührt. Anschließend wurden die Hydratations- und Ultraschall- messungen im Okklusionsareal vorgenommen.

Um den Wassergehalt der Haut zu ermitteln, wurde die kapazitive Messung der Stratum Corneum-Hydratation durchgeführt. Die sonographischen Aufnahmen erfolgten mittels hochfrequenten 50 MHz-Ultraschalls.

Die Messung der Hydratation der Haut beruht auf dem starken Einfluss von Wasser auf die dielektrischen Eigenschaften der Haut. Die Messungen wurden mit einem käuflich erwerbbaren Gerät (Corneometer® CM 825, Firma Courage-Khazaka, Köln) durchgeführt. Dieses ist das am häufigsten eingesetzte Gerät zur kapazitiven Ermittlung der Stratum Corneum-Hydratation, mit dem sich in wenigen Sekunden der Wassergehalt der Haut bestimmen lässt 20, 21.

Es beruht auf der Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten der Hautoberfläche. Ein Kondensator aus vergoldeten Elektroden, der mit einer 5 µm dicken Glasschicht mit geringer Dielektrizität isoliert ist, bildet den Messkopf der Sonde. Bei Kontakt mit der Hautoberfläche wird das elektrische Feld des Kondensators in Abhängigkeit der Die- lektrizität der Haut verändert und der Wassergehalt messbar. Bei der Messung wird die Messfläche, die eine Größe von 7 mm aufweist, mit einem konstanten Druck von 1 N/cm² auf die Haut aufgebracht. Die Messtiefe in die Haut beträgt 20-30 µm[23]. Etwa 1 bis 1,5 Sekunden nach Kontakt mit der Hautoberfläche misst ein Resonanzsys- tem im Instrument die Frequenzänderung, die sich in Abhängigkeit zur Dielektrizitätskonstante der Hautoberfläche ändert. Bei einem hydratisierten Medium beträgt die Frequenz 0,95 MHz, bei einem dehydrierten Medium 1,15 MHz 22, 23.

Das Gerät rechnet die Dielektrizitätskonstante in arbiträre Einheiten um, die nicht auf andere Geräte übertragbar sind[23]. Die theoretische Messspanne reicht von 0 bis 130 CM-Einheiten. Dabei stehen Werte von unter 30 für sehr trockene Haut, Werte zwischen 30 bis 40 für trockene Haut und Werte über 40 für normale Haut[22].

Die sonographischen Aufnahmen der Haut wurden mittels Ultraschall mit einer Fre- quenz von 50 MHz durchgeführt. Somit erfolgten die Messungen auf dem Prinzip der hochfrequenten Sonographie der Haut. Hierbei entspricht das Prinzip der Ultraschall- messung solchen Geräten, die auch in anderen medizinischen Bereichen eingesetzt werden.

Zur Bildung des Ultraschallsignals in dem Gerät wird der sogenannte piezoelektrische Effekt genutzt24. Durch einen Generator erzeugte, wellenförmige Signale werden im Ultraschallgerät verstärkt und an einen Wandler weitergegeben. Der Wandler sendet impulsartig Schallwellen mit der vom Generator weitergegebenen Frequenz aus25. Das dabei entstehende schnelle Ausdehnen und Zusammenziehen des piezoelektrischen Materials beziehungsweise der aus Ionen aufgebauten Kristalle im Wandler des Gerätes wird als Impuls an angrenzende Flüssigkeit oder Gewebe übertragen und breitet sich als Welle, welche an der Grenzfläche von zwei Geweben reflektiert, gebrochen oder absor- biert wird, aus [25, 27]. Der Anteil des reflektierten Schalls hängt von der Härtedifferenz der beiden Gewebe ab, der sogenannten Impedanz. Sie entspricht dem Produkt aus Dichte des Mediums beziehungsweise der Haut und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls. Die Richtung des reflektierten Anteils folgt dem optischen Gesetz, der Einfallswinkel entspricht somit dem Ausfallswinkel. Der Teil des nicht reflektierten Schalls verändert beim Übergang zwischen beiden Medien seine Ausbreitungsrichtung zum Lot der Grenzfläche (Refraktion)[26]. Die zurücklau- fenden Echos erreichen den Wandler des Ultraschallgerätes während der Pausen der Impulserzeugung. Diese Echos werden dann vom Wandler in Signale umgewandelt, die daraufhin von einem Computersystem verarbeitet, visualisiert und gespeichert werden können26. Beim B-Modus, der in dieser Untersuchung eingesetzt wurde, wird ein zweidimensionales sonographisches Schnittbild berechnet, indem die Intensität des Ultraschallechos von einer Skala von Grau- beziehungsweise Grüntönen, den sogenann- ten Falschfarben, codiert wird27.

Für Messungen der Haut wurde das 50 MHz-Ultraschallgerät der Firma taberna pro medicum (Lüneburg) herangezogen. Das 50 MHz-Gerät hat aufgrund der hohen Fre- quenz ein besonders gutes Auflösungsvermögen im Bereich der Haut und bietet den Vorteil, einen Querschnitt der Haut in vivo und Echtzeit darzustellen. Eine technische Besonderheit des hier eingesetzten Ultraschallgerätes ist, dass anstelle des sonst einge- setzten Gels Wasser verwendet wird. Dieses befindet sich im Ultraschallapplikator in einer Wasservorlaufstrecke zwischen dem Wandler und dem zu untersuchenden Areal und stellt ein verlustarmes Medium dar, durch das die akustische Energie verstärkt wer- den kann[27].

Die Ultraschalluntersuchung wurde jeweils vor und nach der Okklusion, im Anschluss an die Hydratationsmessungen, zum einen im Okklusionsareal des rechten Unterarms, zum anderen am linken Unterarm im Kontrollareal der Probanden durchgeführt. Dabei wurde vorab das Ultraschallgerät eingeschaltet und das 50 MHz-Handstück an dieses angeschlossen. Anschließend wurde die zugehörige Software „DUB-Skin-Scanner- Programm“ geöffnet. Vor der Messung wurden spezifische Einstellungen - eine Ein- dringtiefe von 4 mm und ein Schalldruck von 44 dB -konfiguriert. Nachfolgend konnten Informationen zur jeweiligen Probandin wie etwa Alter und Geschlecht und Untersu- chungsareal eingegeben werden. Anschließend wurde das Handstück auf die Hautoberfläche des Untersuchungsareals aufgesetzt und mit Wasser befüllt. Dann wur- de die sonographische Aufnahme mit einem am Handstück befindlichen Schalter gestartet. Auf dem Monitor war nun das Ultraschallbild ersichtlich. Mit einer weiteren Betätigung des Schalters wurde die Darstellung fixiert, woraufhin diese dann gespei- chert werden konnte. Der Ultraschallapplikator konnte nun von der Hautoberfläche entfernt werden, wobei das rückständige Wasser mit einem Tuch abgetupft wurde. Die gespeicherten sonographischen Aufnahmen konnten anschließend mit einer Anwendung des DUB-Skin-Scanner-Programms ausgemessen werden. Es wurden das Eintrittsecho, die gesamte Echobreite beziehungsweise die Hautdicke und das echoreiche Band ohne Eintrittsecho vermessen. Hierzu wurden jeweils Messlinien an den zu untersuchenden Arealen angelegt28.

Die Daten der Untersuchung wurden mit Hilfe des Programms Microsoft Office Excel® 2007 und des Statistikprogramms SPSS Statistics® 17,0 digital erfasst und bearbeitet.

Zunächst wurden sämtliche Messwerte der Corneometrie sowie alle Messparameter des Ultraschalls in einer Excel-Tabelle erfasst. Hierbei wurden jeweils die Mittelwerte wie auch die Standardabweichungen (SD) als Streumaß errechnet. Diese Variablen wurden dann mit Hilfe von Liniendiagrammen unter Angabe der Vorher-Nachher-Messung und der SD dargestellt.

Im Anschluss wurden mit dem Statistikprogramm SPSS Statistics® unter Einsatz des Kolmogrov-Smirnov-Tests die Variablen auf Normalverteilung geprüft. Aufgrund der einheitlichen Normalverteilung, konnte der T-Test durchgeführt werden, der gepaarte Stichproben miteinander vergleicht. Dabei wurde ein Vorher-Nachher-Vergleich sowie ein Seitenvergleich vorgenommen.

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Details

Seiten
39
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656640738
ISBN (Buch)
9783656640721
Dateigröße
965 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v272132
Institution / Hochschule
Universität Hamburg
Note
1,0
Schlagworte
Sonographie 50MHz 20 MHz Ultraschall Haut Dermatologie Okklusion Hydratation Hautdichte Hautdicke Eintrittsecho Echo Schall Quellung Hornschicht Epidermis Statistik Dermis Dermatokosmetik Studiendesign Sonogramm Untersuchung Diagnostik Provokationstest Finn Chamber Probanden Korium Hyaluronsäure

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