Struktur- und Funktionsparameter zur Quantifizierung der Hautalterung

Abstract

Die Hautalterung wird durch intrinsische und extrinsische Faktoren verursacht. Um strukturelle und funktionelle Veränderungen während der Hautalterung quantitativ zu untersuchen, sind reliable und valide Parameter unerlässlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Reliabilität und Validität verschiedener Parameter zur Quantifizierung der Oberflächentopographie und Dyspigmentierung untersucht. Außerdem wurden Zusammenhänge zwischen biophysikalisch gemessenen und klinisch bewerteten Parametern berechnet. Schließlich wurden für die Nutzung der optischen Kohärenztomographie (OCT) Parameter entwickelt, um strukturelle Unterschiede zwischen junger und alter Haut zu quantifizieren. Es wurden sowohl biophysikalische Struktur- und Funktionsparameter (Rauheit, Farbe, Elastizität, transepidermaler Wasserverlust, Stratum corneum Hydration, Haut-pH-Wert) gemessen, als auch klinische Bewertungen der Gesichtshaut (allgemeine Hautalterung, Faltenausprägung, Volumenverlust, Dyspigmentierung) in drei Altersgruppen vorgenommen. Die Reliabilität wurde mittels Intraklassen-Korrelation (ICC) und die Konstrukt- und Kriteriumsvalidität mittels bivariater oder multivariater Korrelationsanalysen gemessen. 84% der Visioscan®- und 67% der PRIMOSlite-Messungen hatten ICC-Koeffizienten >0,7. Die Rauheitsparameter Rmax, Rz und Ra zeigten die meisten Assoziationen mit anderen Parametern. Für die Anzahl der geschlossenen Polygone pro mm² (NCP/mm²) wurden hohe Reliabilitätskoeffizienten, jedoch nur schwache Assoziationen mit gemessenen Rauheitsparametern festgestellt. Für die Indizes der Hyper- und Hypopigmentierung wurden starke Korrelationen mit der klinisch bewerteten Dyspigmentierung im Gesicht gemessen. Die bivariate Korrelationsanalyse aller im Gesicht gemessenen Parameter zeigte die stärksten Zusammenhänge mit dem chronologischen Alter. Nach statistischer Adjustierung auf diese Variable waren nur noch wenige Zusammenhänge feststellbar. Alle neu entwickelten OCT-Parameter konnten in der untersuchten Stichprobe quantifiziert werden. Jedoch unterschieden sich die Items hinsichtlich der Übereinstimmung zwischen den Ratern und der Fähigkeit, zwischen den Altersgruppen zu unterscheiden. Die Systeme Visioscan und PRIMOS liefern reliable und valide Messergebnisse zur Quantifizierung der Hautrauheit und vor allem die Anwendung der Parameter Rmax, Rz und Ra kann in zukünftigen Studien empfohlen werden. Daneben dient der Parameter NCP/mm² als zusätzliches Merkmal der Oberflächentopographie der Haut. Die automatisierte Bestimmung der Dyspigmentierung der Gesichtshaut anhand standardisierter Fotoaufnahmen liefert valide Messergebnisse und ist gegenüber der klinischen Bewertung vor allem durch eine gesteigerte Vergleichbarkeit von Studienergebnissen von Vorteil. Es bestehen zahlreiche Zusammenhänge zwischen biophysikalisch gemessenen und klinisch bewerteten Struktur- und Funktionsparametern der Gesichtshaut, jedoch sind die meisten Zusammenhänge auf den Einfluss des chronologischen Alters zurückzuführen. Mittels OCT können Unterschiede zwischen Altersgruppen festgestellt werden.

Skin aging is caused by intrinsic and extrinsic factors. Reliable and valid parameters are essential for the quantitative evaluation of structural and functional changes during skin aging. In this work the reliability and validity of different parameters were evaluated to quantify the skin surface topography and dyspigmentation. Furthermore, relationships between biophysical and clinical parameters were calculated. Finally, parameters were developed for the quantification of structural differences between young and old skin using optical coherence tomography (OCT). Biophysical structural and functional parameters of the skin (roughness, color, elasticity, transepidermal water loss, stratum corneum hydration, surface pH) were measured and clinical assessments (global skin aging, wrinkles, sagging) of the facial skin were performed in three age groups. Reliability and construct and criterion validity were measured using intraclass correlation (ICC) and bivariate and multivariate correlation analysis, respectively. 84% of the Visioscan® and 67% of the PRIMOSlite measurements had ICC coefficients >0.7. The roughness parameters Rmax, Rz, and Ra showed most associations with other parameters. For the number of closed polygons per mm² (NCP/mm²) high reliability coefficients but weak associations with measured roughness parameters were obtained. For the hyper- and hypopigmentation indices strong correlations with the clinically assessed facial dyspigmentation were observed. Bivariate correlations analysis between all measured parameters revealed strongest associations with chronological age. After statistical adjustment for this variable only few associations remained. All newly developed OCT parameters could be quantified in our sample. However, there were differences between the items regarding interrater agreement and ability to differentiate between age groups. Visioscan and PRIMOS provided reliable and valid results for quantification of skin roughness. In particular, the use of the parameters Rmax, Rz, and Ra is recommended for future studies. NCP/mm² is regarded as additional property of the skin surface topography. The automated evaluation of dyspigmentation of the facial skin using standardized images provides valid results and is regarded as advantageous over the clinical assessment due to increased comparability. There are numerous relationships between biophysically measured and clinically assessed structural and functional facial skin parameters. However, most of these relationships can be explained by the influence of chronological age. Using OCT, differences between age groups can be determined. For this purpose, the newly developed items „stratum corneum reflectivity“, „upper dermal reflectivity“, „dermo-epidermal contrast“ und „surface unevenness“ are regarded as most appropriate.