Quando consideriamo l’analisi della pelle è immediato pensare all’osservazione diretta da parte dell’occhio esperto di un dermatologo, capace di distinguere tra diverse patologie e valutarne la severità.
A qualcuno sarà anche capitato di avere qualche millimetro di pelle prelevato in anestesia locale, una procedura chiamata biopsia cutanea: il tessuto prelevato è in seguito analizzato al microscopio. Questo è il metodo più accurato, anche se invasivo, per determinare la natura di una lesione.
Probabilmente non molti sanno che un terzo modo per analizzare la pelle consiste nell’uso di strumentazioni non invasive per misurarne le proprietà biofisiche e morfologiche.
Quali sono queste proprietà, e con quali strumentazioni possono essere misurate? Prima di rispondere a queste domande, è opportuno fare una breve introduzione sulla fisiologia cutanea.
La pelle e la sua funzione di barriera
Una delle funzioni più importanti della pelle è proteggere il corpo dall’attacco di agenti esterni e dalla perdita di acqua ed elettroliti. Questa funzione di barriera è adempiuta dallo strato più esterno dell’epidermide, chiamato strato corneo.
Semplificando, la sua struttura può considerarsi analoga a un muro formato da mattoni e malta, dove i mattoni sono costituiti da cellule (corneociti) e la malta dai lipidi presenti tra i corneociti.
Proprio come un muro, l’integrità di questa barriera dipende dalle caratteristiche e dalla quantità dei suoi componenti. Per esempio, l’ assottigliamento del suo spessore o la diminuzione dei lipidi in essa contenuti possono indebolirne la funzione. Anche l’idratazione dei corneociti è fondamentale per mantenere l’integrità e l’elasticità di barriera.
Lo strato corneo e il resto dell’epidermide vengono riforniti di sostanze nutritive dai vasi sanguigni presenti nel derma, lo strato più profondo della pelle posto a contatto con il tessuto adiposo sottocutaneo. Questo “microcircolo cutaneo” è responsabile, insieme alla melanina nell’epidermide, per il colore della pelle: ad un aumento del volume sanguigno la pelle appare arrossata (eritema), come per esempio avviene in caso di infiammazione e in prossimità di tagli e ferite.
Essendo la pelle facilmente accessibile ad un esame esterno, svariate strumentazioni sono state sviluppate nel corso degli anni per valutarne le proprietà in modo non invasivo, cioè senza danneggiare la pelle. Nel seguito di questo articolo vedremo una selezione delle più diffuse.
Strumentazioni non invasive per l’analisi di proprietà biofisiche cutanee
Idratazione
I metodi più diffusi per misurare l’idratazione cutanea si basano sulla misura di proprietà elettriche dello strato corneo.
Essi offrono quindi misure indirette, in quanto le proprietà elettriche dipendono sì dall’idratazione, ma non misurano la quantità assoluta di acqua.
Capacità (attitudine di un corpo ad accumulare carica elettrica) e conduttività (attitudine di un conduttore ad essere percorso da corrente elettrica) sono le proprietà solitamente misurate da questi strumenti: una pelle secca, quindi con meno contenuto di acqua, è associata a minore capacità e conduttività elettriche.
Gli strumenti consistono in sensori, usualmente più piccoli di 1 cm2, posti a contatto con la pelle.
La misurazione dura pochi secondi e il valore (espresso in unità arbitrarie) viene mostrato immediatamente su un display.
Integrità di barriera
Il metodo più diffuso per misurare l’integrità di barriera si basa sulla misurazione del flusso di vapore acqueo che si verifica dall’interno verso l’esterno dello strato corneo.
Questo flusso, definito TEWL (dall’inglese Transepidermal Water Loss) ed espresso in grammi per unità di superficie per ora (g/m2 h), è dovuto a un processo di diffusione passiva e non è da confondersi con la traspirazione.
Anche in questo caso si tratta di una misurazione indiretta, in quanto i componenti dello strato corneo responsabili della sua integrità (come i lipidi) non vengono misurati.
Se lo strato corneo è danneggiato, un maggiore flusso di vapore acqueo sarà in grado di attraversare la barriera, mentre se lo strato corneo è integro, il flusso sarà contenuto (solitamente inferiore a 15 g/m2 h).
Gli strumenti consistono in piccole camere cilindriche, usualmente più piccole di 1 cm2 e contenenti sensori di temperatura e umidità, poste a contatto con la pelle. La misurazione dura fino a 1-2 minuti e il valore di TEWL viene calcolato dal sofware installato sul pc collegato allo strumento.
Mentre i metodi elettrici e TEWL offrono misure indirette, negli ultimi anni si è diffusa una tecnica in grado di misurare sia la quantità dei componenti dello strato corneo, tra cui acqua e lipidi, sia lo spessore dello strato corneo, offrendo quindi una misura diretta sia di idratazione che di integrità di barriera.
In questa tecnica, chiamata spettroscopia di Raman, la pelle viene illuminata da un raggio laser e l‘informazione sui componenti dello strato corneo è ottenuta dall’analisi dei fotoni che hanno rilasciato parte della loro energia a molecole dello strato corneo.
Ancora complessa e costosa, ma con soluzioni più semplici ed economiche attualmente in fase di studio, la spettroscopia di Raman ha grande potenziale in dermatologia per la sua misura diretta e non invasiva dei componenti della pelle.
Eritema e Pigmentazione
I metodi usati per misurare eritema e pigmentazione si basano sull’analisi della differenza tra la luce emessa da una sonda posta a contatto della pelle e la luce riflessa dalla pelle stessa.
Questa differenza è determinata dall’assorbimento della luce da parte dell’emoglobina contenuta nel sangue e della melanina contenuta nei melanociti dell’epidermide.
Maggiore la quantità di emoglobina e melanina, maggiore sarà l’intensità di, rispettivamente, eritema e pigmentazione.
Gli strumenti più usati esprimono l’intensità di eritema e pigmentazione come indici (in unità arbitrarie), oppure come coordinate di uno spazio tridimensionale (spazio di colore CIE Lab).
Strumentazioni non invasive per l’analisi morfologica
Dermatoscopia
La dermatoscopia o dermoscopia è la metodologia diagnostica per immagini più diffusa in dermatologia.
Questa metodologia consiste nell’applicare sulla lesione da esaminare una goccia di liquido incolore (per esempio olio da immersione, alcool, acqua o gel da ecografia) e nell’appoggiare su di essa la lente dello strumento (dermatoscopio).
Il liquido annulla il potere riflettente dello strato corneo, permettendo al dermatologo di visualizzare le strutture interne della lesione che altrimenti non sarebbero visibili a occhio nudo.
Questa tecnica, brillante nella sua semplicità, permette così una maggiore accuratezza diagnostica. Un approfondimento sulla dermatoscopia e sulle sue applicazioni, a cura della dott.ssa Gasparini, è presente su Myskin: la dermatoscopia per i nei.
Microscopia confocale a scansione laser
Questa metodologia diagnostica per immagini è basata, come la dermatoscopia, sull’applicazione di una goccia di liquido incolore sulla lesione da esaminare per annullare il potere riflettente dello strato corneo
La pelle viene successivamente scansionata da un raggio laser, che viene riflesso in modo diverso a seconda del potere riflettente delle varie microstrutture cutanee.
Analizzando i fotoni uscenti dalla pelle e focalizzando il raggio laser a diverse profondità, è possibile ottenere immagini dei vari strati della pelle, fino al derma.
Molto più complessa della dermatoscopia, questa tecnica consente però di visualizzare la struttura cutanea con una precisione microscopica ed è per questo chiamata anche “biopsia ottica”.
Stumentazioni non invasive nello studio del dermatologo?
Le strumentazioni non invasive per l’analisi della pelle vengono usate da anni nella valutazione di efficacia e sicurezza di prodotti cosmetici, in quanto forniscono misurazioni obiettive e riproducibili di proprietà cutanee.
E per quanto riguarda la diffusione di queste strumentazioni nello studio del dermatologo? Tra quelle citate, la dermatoscopia è la tecnica più assodata. La microscopia confocale a scansione laser è già disponibile in alcuni centri e cliniche universitarie. Numerosi studi hanno dimostrato l’efficacia di questa tecnica nella diagnosi di cancro della pelle (melanoma e non melanoma) e di Psoriasi a placche: in questi casi, precisi criteri e algoritimi diagnostici sono stati elabrati per riconoscere le caratteristiche delle lesioni e per valutare l’efficacia di trattamenti.
TEWL e i metodi elettrici per la misurazione indiretta dell’ idratazione cutanea sono stati usati nella valutazione di patologie infiammatorie che colpiscono l’integrità di barriera, come la dermatite atopica e la psoriasi.
Anche in questi casi, differenze oggettive e riproducibili sono emerse nella misurazione di pelle sana e lesionata.
Nonostante la comprovata utilità nel migliorare l’accuratezza diagnostica e nel monitorare l’efficacia di trattamenti senza disagi per i pazienti, le strumentazioni non invasive non sono ancora molto diffuse nella pratica clinica.
Uno dei motivi è legato alla necessità di eseguire le misurazioni in condizioni ambientali strettamente controllate, dato che le proprietà biofisiche cutanee sono fortemente influenzate da variazioni di temperatura e umidità.
Secondo le linee guida per la misurazione di TEWL, idratazione cutanea ed eritema, infatti, il paziente deve rimanere a riposo per almeno 15 minuti in una stanza con temperatura e umidità controllate, con la parte di pelle da misurare esposta all’ambiente esterno e scoperta da vestiti.
Questo aspetto potrebbe risultare problematico da combinare coi tempi di una normale visita dermatologica.
Un secondo aspetto è legato al costo delle strumentazioni, che in caso di tecniche sofisticate come spettroscopia di Raman e microscopia confocale a scansione laser può aggirarsi intorno a centinaia di migliaia di euro.
All’investimento monetario si aggiunge l’investimento in termini di tempo per training e corsi di aggiornamento per arrivare a padroneggiare la tecnica.
Come fare quindi per favorire la diffusione delle strumentazioni non invasive nella pratica clinica?
In primo luogo è necessario instaurare collaborazioni tra dermatologi, ingegneri e aziende produttrici al fine di sviluppare strumentazioni e algoritmi diagnostici che possano integrarsi nella normale pratica clinica.
In secondo luogo, studi clinici multicentro dovrebbero essere pianificati per valutare la sensitività, specificità e costo-efficacia delle strumentazioni rispetto ai metodi diagnostici tradizionali, come le biopsie cutanee.
Infine, corsi di specializzazione e aggiornamento dovrebbero essere offerti per aumentare la consapevolezza dei dermatologi riguardo ai principi, usi e limitazioni delle strumentazioni non invasive per l’analisi della pelle.
