Aus der

Klinik für Dermatologie und Allergologie

des St. Josef-Hospitals

-Universitätsklinik-

der Ruhr-Universität Bochum

Direktor: Prof. Dr. med. Peter Altmeyer

In vivo Bestimmung der Epidermisdicke mittels optischer

Kohärenztomographie unter Berücksichtigung von Alter,

Geschlecht, Hauttyp und anatomischer Lokalisation

Inaugural-Dissertation

zur

Erlangung des Doktorgrades der Medizin

einer

Hohen Medizinischen Fakultät

der Ruhr-Universität Bochum

vorgelegt von

Rebecca Matip

aus Bochum

2011

Dekan: Prof. Dr. med. Klaus Überla

Referent: Prof. Dr. med. Peter Altmeyer

Koreferent: Prof. Dr. med. Stephan El Gammal

Tag der Mündlichen Prüfung: 20. Oktober 2011

Abstract Matip, Rebecca In vivo Bestimmung der Epidermisdicke mittels optischer Kohärenztomographie unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht, Hauttyp und anatomischer Lokalisation Hintergrund Kenntnisse über die Beschaffenheit und Dicke der Epidermis sind für viele Bereich der klinischen Dermatologie und der Wissenschaft sehr wichtig. Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein relativ neues, nicht invasives bildgebendes Verfahren, welches analog zur Histologie vertikale Schnittbilder erzeugt. Problemstellung Ziel der Arbeit ist es, mittels OCT in vivo Basisdaten über die Epidermisdicke bei gesunden Probanden zu erhalten. Weiterhin soll der Einfluss verschiedener konstitutioneller Faktoren wie Alter, Geschlecht, Hauttyp und anatomischer Lokalisation auf die Epidermisdicke untersucht werden. Darüber hinaus soll die Präzision und Reproduzierbarkeit der OCT analysiert werden. Patienten und Methoden 83 hautgesunde Probanden wurden in die Studie eingeschlossen. Es erfolgten zur Bestimmung der Präzision und Reproduzierbarkeit der Methode Wiederholungsmessungen an 12 Probanden zur Darstellung der Epidermis im Verlauf eines Tages und über einen Zeitraum von 7 Tagen. In 2 verschiedenen Altersgruppen mit Hauttyp I-III, einer Gruppe der Jüngeren (20-40 Jahre) und einer Gruppe der Älteren (60-80 Jahre), erfolgte die Bestimmung der Epidermisdicke an 6 verschiedenen anatomischen Lokalisationen (Stirn, Unterarm, Brust, Gesäß, Schulterblatt und Wade). Eine ethnische Gruppe mit Hauttyp IV-VI, bestehend aus 10 Testpersonen, wurde im Vergleich untersucht. Ergebnisse Bei der Überprüfung der Reproduzierbarkeit und Präzision zeigte der OCT-Scanner gute Ergebnisse mit niedrigen Variationskoeffizienten. Im Vergleich zwischen der Gruppe der Jüngeren und Älteren zeigte sich eine signifikante Abnahme der Epidermisdicke mit dem Alter an allen sechs untersuchten anatomischen Lokalisationen. In keiner Altersgruppe konnten geschlechtsspezifische Unterschiede nachgewiesen werden, lediglich an der Stirn älterer Frauen ergab sich im Gegensatz zu gleichaltrigen Männern eine signifikant dünnere Epidermis. Auch der Vergleich zwischen Kaukasiern und der ethnischen Gruppe konnte keinen signifikanten Unterschied in der Dicke der Epidermis feststellen. Die Epidermisdicke der unterschiedlichen anatomischen Lokalisationen variiert innerhalb einer Testperson signifikant. Zwischen unterschiedlichen Probanden ist die gemessene Differenz in Bezug auf die vermessene Körperstelle jedoch nicht signifikant. Diskussion Diese Arbeit ist die erste systematische in vivo OCT Untersuchung der Epidermisdicke an einem ausreichend großen Kollektiv unter Berücksichtigung verschiedener Einflussfaktoren. Die gesammelten Ergebnisse können als Referenzdaten für zukünftige klinische und experimentelle Studien verwendet werden.

Für Martin

Seite 1

INHALTSVERZEICHNIS

1. EINLEITUNG 5

1.1. Einführung 5

1.2. Ziel der Arbeit 6

2. GRUNDLAGEN 7

2.1. Anatomie 7

2.1.1. Aufbau der Haut 7

2.1.2. Aufbau der Epidermis 8

2.1.3. Epidermale Junktionszone 9

2.1.4. Epidermale Melanineinheit 10

2.1.5. Aufbau der Dermis 12

2.1.6. Hauttypen 13

2.2. Bildgebung 15

2.2.1. Konfokale Laser Mikroskopie 15

2.2.2. Ultraschall 17

2.2.3. Histologie 18

2.3. Optische Kohärenztomographie 20

3. PROBLEMSTELLUNG 28

4. PATIENTEN und METHODEN 29

4.1. Patientenkollektiv 29

4.2. Ein- und Ausschlußkriterien 29

4.3. Verteilung von Geschlecht, Alter und Hauttypen 30

4.4. Präzision der optischen Kohärenztomographie 31

4.5. Untersuchte Lokalisationen 32

4.6. Technische Daten des OCT-Scanners 33

4.7. Messbedingungen 34

4.8. Messmethoden 35

4.9. Beurteilung des Effektes von Alter, Geschlecht,

Hauttyp und anatomischer Lokalisation 36

4.10. Statistik 36

Seite 2

5. ERGEBNISSE 38

5.1. Präzision/Reproduzierbarkeit 38

5.2. Alter 41

5.3. Geschlecht 42

5.4. Hauttyp 43

5.5. Anatomische Lokalisation 44

6. DISKUSSION 47

6.1. Zum Studiendesign 49

6.2. Zur Reproduzierbarkeit und Präzision 51

6.3. Zum Alter 52

6.4. Zum Hauttyp 56

6.5. Zum Geschlecht 57

6.6. Zur anatomischen Lokalisation 58

6.7. Zur OCT und pathologische Hautveränderungen 61

6.8. Ausblick 62

7. ZUSAMMENFASSUNG 63

8. LITERATURVERZEICHNIS 65

Seite 3

VERZEICHNIS DER ABKÜRZUNGEN

2D zweidimensional

5-FU 5-Fluoruracil

Abb. Abbildung

ANOVA einfaktoriellen Varianzanalyse

Ca. circa

CLSM Confocal Laser Scanning Microscopy, konfokale

Lasermikroskopie

dB Dezibel

ED Epidermisdicke

EP entrance peak, Eintrittssignal

et al. et altera

ggf. gegebenenfalls

Kap. Kapitel

kg Kilogramm

m² Quadratmeter

MHz Megahertz

mm Millimeter

nm Nanometer

µm Mikrometer

OCT Optical Coherence Tomography, Optische

Kohärenztomographie

P Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses

PUVA Psoralen plus UV-A

r Determinationskoeffizient

s. siehe

s.c. subkutan

SD Standardabweichung

Tab. Tabelle

US Ultraschall, Sonographie

UV Ultraviolett

Seite 4

VK Variationskoeffizient

z.B. zum Beispiel

Seite 5

1. EINLEITUNG

1.1. Einführung

Die Haut bildet das größte Organ des Menschen. Es ist Kontaktstelle und

zugleich Barriere zwischen dem Körper und der Umwelt. In dieser Funktion

ist die Haut vielen exogenen und endogenen Faktoren ausgesetzt, die zu

Veränderungen führen können. Diese können sich zum Teil als Krankheiten

manifestieren jedoch auch ohne pathologische Bedeutung bleiben. Zur

Untersuchung der Veränderungen an der Haut gibt es verschiedenen

Möglichkeiten. Zum aktuellen Zeitpunkt ist die Entnahme einer

histologischen Probe immer noch der Goldstandard in der Diagnostik, von

Veränderungen im Hautorgan. Es handelt sich hierbei jedoch immer um

einen invasiven Eingriff mit einem gewissen Risiko für den Patienten (Narbe,

Infektion, Wundheilungsstörungen). Weiterhin handelt es sich hierbei um

eine in vitro Untersuchung, welche die in vivo Morphologie der Haut nur

bedingt wiederspiegeln kann. Aufgrund dieser Einschränkungen hat die

Erforschung von nicht invasiven Maßnahmen wie der hochauflösenden

Sonographie und der konfokalen Lasermikroskopie in den letzten Jahren

zwar große Fortschritte gemacht, sich jedoch noch nicht vollständig in den

klinischen Alltag integrieren lassen. Die optische Kohärenztomographie

(optical coherence tomography, OCT) bietet eine weitere relativ neue

Möglichkeit der nicht invasiven Diagnostik. Es handelt sich um ein

Verfahren, welches auf der Reflektion und Streuung von

elektromagnetischen Wellen basiert. Der Untersucher hat hiermit die

Möglichkeit, zweidimensionale bzw. dreidimensionale Bilder der Haut mit

einer Eindringtiefe von annähernd 1 mm zu erstellen. Hierdurch ist eine

Darstellung der vollständigen Epidermis sowie der oberen Anteile der

Dermis möglich. Anhand der Bilder lassen sich morphologische

Veränderungen an gleicher Lokalisation im Verlauf beurteilen. Es existieren

bereits einige Studien, die den Einsatz der OCT in der Dermatologie zur

Beurteilung der Epidermis bei verschiedenen Krankheitsbildern untersucht

Seite 6

haben. Bisher liegen jedoch keinen größeren Studien zur Untersuchung

verschiedener Einflussfaktoren auf die Epidermisdicke mittels OCT vor.

1.2. Ziel der Arbeit

Ziel dieser Arbeit ist es, an einem ausreichend großen Kollektiv gesunder

Probanden Basisdaten über die Epidermisdicke beim Menschen zu ermitteln.

Dabei sollte zunächst die Präzision der OCT an einer großen Kohorte

analysiert werden. Anschließend sollte der Einfluss verschiedener

anatomischer Lokalisationen sowie konstitutioneller Faktoren wie des Alters,

des Geschlechtes und des Hauttyps auf die Epidermisdicke mit der OCT

untersucht werden. Die Ergebnisse dieser systematischen Untersuchung soll

Referenzdaten für weitere klinische und experimentelle Studien zum Einsatz

der OCT in der Dermatologie liefern.

Seite 7

2. GRUNDLAGEN

2.1. Anatomie

2.1.1. Aufbau der Haut

Die Haut (Cutis, Integumentum commune) bildet den äußeren Überzug des

Organismus und ist aus physikalischer Sicht die Barriere zur Außenwelt. Sie

ist das flächengrößte Organ des Menschen und bedeckt durchschnittlich ca. 2

m². Ihr Gewicht beträgt ca. 3 kg unter Einbezug des Fettgewebes annähernd

20 kg. Im Mittel ist sie zwischen 1,5 und 4 mm dick, abhängig von der

Lokalisation (Fritsch, 1994). Aufgebaut ist sie aus drei Schichten, der

Epidermis, der Dermis und der Subkutis und den darin befindlichen

Hautanhangsgebilden.

Die Oberhaut (Epidermis) enthält die undurchlässige Hornschicht, die

Melanozyten und Langerhans-Zellen. Die Dermis (Lederhaut) bildet ein

Gerüst aus Bindegeweben, in dem die versorgenden Nerven und Gefäße

liegen. Das Fettgewebspolster, die Subkutis, liegt oberhalb der Faszien. Zu

den Hautanhangsgebilden zählen Haare, Nägel, Talg- und Schweißdrüsen

welche in der Dermis. Sowohl die Ausprägung der einzelnen Hautschichten,

als auch ihr grundsätzlicher Aufbau, ist enormen körperregionalen

Schwankungen unterworfen. Diese Unterschiede zeigen sich in Farbe,

Anzahl und Verteilung der Hautanhangsgebilde (Adnexe) sowie im Aufbau

und der Dicke der einzelnen Hautschichten (Rassner, 1992). Diese

Besonderheiten sind festgelegt und bleiben auch bei Hauttransplantationen

(Vollhaut) erhalten.

Die Funktionen der Haut sind vielfältig und liegen in der Barrierefunktion,

der Thermoregulation, dem mechanischen und immunologischen Schutz

sowie der Sinnesfunktion (Fritsch, 1998). Hierzu stehen der Haut

verschiedene Mechanismen zur Verfügung. So erfolgt z.B. bei erhöhter UV-

Exposition eine Melaninpigmentierung. Der Schutz gegenüber Bakterien und

Viren wird zum einen über die Hornschicht als mechanische Barriere, zum

Seite 8

anderen immunologisch über die Antigen-präsentierenden Zellen der

Epidermis, die Langerhans-Zellen, vermittelt.

Die regionalen Unterschiede der Haut führen in der Dermatologie zur

Klassifikation verschiedener Areale, so unterteilt die Terminologie in

behaarte und unbehaarte Haut, die seborrhoischen und die intertriginösen

Areale und die palmoplantar-Region. Weiterhin wird zwischen Licht

exponierten und bedeckten Arealen unterschieden. (Fritsch, 1998). Diese

regionalen Unterschiede sind Grundlage der Entwicklung und Ausprägung

verschiedener Dermatosen.

2.1.2. Aufbau der Epidermis

Bei der Epidermis handelt es sich um ein geschichtetes, verhornendes

Plattenepithel. Die sogenannte Oberhaut besteht zu ca. 90 % aus

Keratinozyten. Des Weiteren liegen in wesentlich geringerer Zahl

Melanozyten, Langerhans-Zellen, Merkel-Zellen und Lymphozyten vor. In

der Epidermis selbst liegen einzelne Nervenfasern, es befinden sich jedoch

keine Gefäße. Die Versorgung der Zellen erfolgt über Diffusion aus der

unterhalb liegenden Dermis. Die Dicke der Epidermis ist abhängig von

verschiedenen Faktoren wie Alter, Geschlecht und Lokalisation, beträgt

zwischen 30 bis 300 µm. Die Oberhaut ist über die epidermale Junktionszone

mit der Dermis verbunden. Die Grenzfläche ist unduliert, und Epidermis

und Dermis sind über Reteleisten und dermale Papillen miteinander verzapft

(Fritsch, 1994). Die Epidermis ist ein Proliferationsgewebe, welches sich

histologisch in 4 Schichten unterteilen lässt. Das einschichtige Stratum

basale, welches der Basallamina aufsitzt, bildet die Matrix der Epidermis und

ist aus zylindrischen Zellen aufgebaut. Oberhalb liegt das Stratum spinosum,

ein 2-5-schichtiges Gewebe. Hier erfolgt bereits die horizontale

Umorientierung der Keratinozyten. Im darüber liegenden 1-3-schichtigen

Stratum granulosum erfolgt die endgültige Differenzierung und der Zelltod

der Keratinozyten. In der obersten Schicht, dem Stratum corneum, welches je

nach Lokalisation aus 15-100 Lagen besteht, liegen verhornte, plättchenartige

und kernlose Keratinozyten vor. Die einzelnen Zellen durchlaufen

Seite 9

durchschnittlich innerhalb von 14 Tagen diese genetisch definierte

Differenzierung von der Basalmembran bis zum Stratum corneum. Hierbei

zeigen die Keratinozyten deutliche regionale, aber auch altersabhängige

Unterschiede (Plewig et al., 1997).

Verschiedene Erkrankungen führten zu morphologischen und funktionellen

Veränderungen an der Epidermis.

2.1.3. Epidermale Junktionszone

Zwischen der Epidermis und der Dermis liegt die sogenannte epidermale

Junktionszone (Abb. 1). Es ist die komplex aufgebaute Grenze und

mechanische Verbindung zwischen Dermis und Epidermis und wird häufig

auch als Basalmebranzone bezeichnet. Die epidermale Junktionszone wird

gebildet von der Lamina lucida und der Lamina densa. Die Lamina lucida ist

elektronenmikroskopisch hell und zwischen 25 und 50 nm breit. Sie enthält

Ankerfilamente, Adhäsionsmoleküle, Oberflächenmoleküle, Fibronektin und

Glykosaminoglykane und ist hierüber mit der Plasmamebran der Basalzellen

verbunden. Die weitere Haftung erfolgt über die Ankerfilamente der

Hemidesmosomen, welche die Lamina lucida durchqueren. Die Lamina

densa ist zwischen 20-50 nm dick und besteht aus Kollagen Typ IV, Laminin

I und anderen Proteinen. Über Verankerungsfibrillen und

Mikrofibrillenbündel ist sie mit der Dermis verbunden. Die epidermale

Junktionszone ist durch ihre starke, unter anderem mechanische

Beanspruchung eine Zone höchster pathologischer Bedeutung. Störungen in

dieser Zone können sich zum Beispiel in einer Blasenbildung äußern

(Rassner, 1992). Defekte im Bereich der Adhäsionsstrukturen, sowohl

angeboren als auch erworben, können zu verschiedenen Erkrankungen

führen (Fritsch, 1992) z.B. bullöses Pemphigoid oder Epidemiolysis bullosa

hereditata.

Seite 10

Abbildung 1: Schema der dermoepidermalen Junktionszone (Aus Jung et al., 2003)

2.1.4. Die epidermale Melanineinheit

Das Pigmentsystem des Menschen entwickelt sich aus dem Neuroektoderm.

Die Vorläuferzellen der Melanozyten, die Melanoblasten, wandern in der

embryonalen Entwicklung von der Neuralleiste in die Haut ein. Melanozyten

befinden sich jedoch nicht nur in der Haut, sondern auch in vielen anderen

Organen des chromaffinen Systems, in Schleimhäuten, Augen, Meningen

oder dem Innenohr (Holbrock et al., 1987). Im Organ selbst findet die

Differenzierung zu dendritischen Melanozyten statt. Die Melanozyten liegen

in der Epidermis zwischen den einzelnen Basalzellen und sind ohne weitere

technische Hilfsmittel histologisch nicht von anderen dendritischen Zellen

abzugrenzen (Abb. 2).

Weitere Melanozyten liegen in der äußeren Wurzelscheide und dem Bulbus

des Haarfollikels. Die von Fitzpatrick und Breathnach beschriebene

epidermale Melanineinheit besteht aus einem Melanozyten, der mit 36

Keratinozyten verbunden ist. (Fitzpatrick, Breathnach, 1963). Das

Melaninpigment wird in den Organellen des Melanozyten produziert. In 4

Entwicklungsstufen bilden sich Melanosome, welche an die umgebenden

Keratinozyten abgegeben werden. Man unterscheidet zwei verschiedene

Melanintypen, das braunschwarze Eumelanin sowie das rotgelbe

Phäomelanin. Das Verhältnis beider Typen zueinander ist verantwortlich für

Seite 11

die Farbe von Haaren und Haut. Jeder Melanozyt erzeugt beide Melanine,

das sogenannte Mischmelanin (Thody et al., 1991). So liegt bei den dunkel

pigmentierten Rassen ein wesentlich höherer Anteil an Eumelanin vor. Die

Form, Dichte, Größe und Verteilung der Melanozyten variiert stark zwischen

einzelnen Individuen und ist zum Teil bereits genetisch determiniert. Im

Mittel liegt die Dichte bei 1100-1500/mm² (Jung et al., 2003). Verschiedene

intrinsische, aber auch extrinsische Faktoren haben jedoch Einfluss auf den

aktuellen Pigmentierungsgrad. So führen Melanozyten stimulierendes

Hormon (MSH), Östrogen und adrenokortikotropes Hormon (ACTH) zu

einer veränderten Pigmentierung. Als einflussreichster äußerer Einfluss

muss die ultraviolette Strahlung genannt werden. Die Pigmentierung ist

jedoch nicht von der Anzahl der Melanozyten, die bei allen Menschen

ungefähr gleich ist, sondern der Anzahl der Melanosomen und deren

Melanisierungsgrad abhängig. So finden sich bei der weißen Rassen

insgesamt kleinere Melanosomen von meist unter 0,7 µm, entscheidend ist

allerdings der unvollständige Melanisierungsgrad. Bei Kaukasiern sammeln

sich hier häufig mehrere dieser kleinen Melanosomen zu einem

Melanosomenkomplex um den Zellkern. Bei dunkelhäutigen Rassen findet

man hingegen vollständig melanisierte Melanosomen, die mit einer Größe

von über 1 µm auch deutlich größer sind. Die Melanosomen liegen hier

aufgrund ihrer Größe häufig einzeln in den Keratinozyten. Die Haut von

Dunkelhäutigen erscheint dadurch dunkler, dass die einzeln liegenden,

großen Melanosomen eine höhere Absorption und Dispersion von Licht

haben als die bei Kaukasiern gebildeten Melanosomenkomplexe (Fritsch,

1994). Auffällig ist ebenfalls, dass sich bei dunkelhäutigen Menschen die

Melanozyten auch häufiger in suprabasalen Schichten nachweisen lassen.

Seite 12

Abbildung 2: Anatomischer Aufbau der Haut. Ein Melanozyt sitzt zwischen den Basalzellen der Basalmembran auf. (Aus Hölzle et al., 1991)

2.1.5. Aufbau der Dermis

Die Dermis (Corium, Lederhaut) ist das Bindegewebe unterhalb der

Epidermis. Ihre Dicke ist ebenfalls sehr variabel und von verschiedenen

Faktoren abhängig. Die dominierenden Zellen innerhalb der Dermis sind die

Fibroblasten. Sie sind zuständig für die Produktion der dermalen Fasern. Des

Weiteren liegen aktive Makrophagen, die sogenannten Histozyten, sowie

Mastzellen vor. Den größeren Anteil der Masse haben in der Dermis jedoch

die dermalen Fasern. Hierzu gehören die Kollagenfasern (Typ I und III),

Retikulinfasern und elastische Fasern. Zellen und Fasern sind eingebettet in

die dermale Matrix. Hierbei handelt es sich um eine Gallertmasse die

vorwiegend aus Proteoglykanen, fadenartigen Makromolekülen und

polysaccharidhaltigen Seitenketten aufgebaut ist. Die Dermis besteht aus

zwei abgrenzbaren Schichten, dem Stratum papillare, der dünneren, eher

zellreichen Schicht, welche vorwiegend zwischen den epidermalen

Reteleisten liegt und die dermalen Papillen bildet, und dem darunter

liegendem Stratum reticulare, das deutlich dicker ist und eher faserreich ist.

Im Corium liegen ein flacher subpapillärer und ein tiefer dermaler

Gefäßplexus vor (Fritsch 1994).

Seite 13

2.1.6. Hauttypen

Die Reaktion der Haut auf UV-Licht ist Grundlage der gängigsten Einteilung

der Hauttypen. Die einzelnen Typen wurden 1975 von dem Dermatologen

Thomas Fitzpatrick (s. Tab. 1) erstmals veröffentlicht und werden

anamnestisch, klinisch und ohne invasive Diagnostik ermittelt. Initial

erfolgte die Bestimmung des Hauttyps zur Ermittlung der optimalen

Dosierung bei bestimmten Lichttherapien wie zum Beispiel der PUVA-

Therapie. Heute ist die Bestimmung des Hauttyps nach Fitzpatrick zur

Bestimmung des Hautkrebsrisikos eine dermatologische Standarddiagnostik.

Zur Ermittlung des Hauttyps wird in Abhängigkeit von der angeborenen

Pigmentierung und der Fähigkeit zur Pigmentierung in 6 verschiedene

Hautypen unterteilt (Enzyklopädie Dermatologie, 2010). Hauttyp I entspricht

dem „keltischen Typ“. Die Haut ist sehr hell und neigt zu Sommersprossen.

Die Haarfarbe ist rötlich oder hell-blond. Die Patienten berichten hier über

eine sehr empfindliche Haut. Auch nach UV-Exposition kommt es nur selten

zur Pigmentierung. Die Eigenschutzzeit beträgt meist nur wenige Minuten.

Die Patienten entwickeln hierbei bereits nach kurzer Exposition eine

ausgeprägte Dermatitis solaris. Der „Nordeuropäische Typ“, Hauttyp II,

bräunt schwach und ist meist gekennzeichnet durch eine helle Haarfarbe

(blond bis hellbraun), helle und empfindliche Haut und blaue, grüne oder

graue Augen. Der Hauttyp III nach Fitzpatrick wird auch als

„dunkelhäutiger Europäer“ bezeichnet. Die Patienten wirken bereits leicht

gebräunt und entwickeln nach UV-Exposition eine Pigmentierung.

Sonnenbrände sind sehr selten. Die Eigenschutzzeit beträgt ca. 30 Minuten.

Der „Mediterrane Typ“, Typ IV, hat eine oliv-farbene, getönte Haut, dunkle,

zwischen braun und schwarz gefärbte Haare und braune Augen. Die Haut

ist meist unempfindlich gegenüber der Sonne und bräunt intensiv nach.

Diese 4 Typen sind die in Europa häufigsten Hauttypen. Zusätzlich findet

sich vor allem im asiatischen oder nordafrikanischen Raum der Hauttyp V,

der „dunkle Typ“, der eine natürlich braune Pigmentierung besitzt und

keine Dermatitis solaris entwickelt. Schwarzafrikaner werden als Hauttyp

Seite 14

VI, „schwarzer Hauttyp“, bezeichnet und sind charakterisiert durch

dunkelbraune bis schwarze Haut, auch in „ungebräuntem“ Zustand.

Eine weitere Einteilung der Hauttypen mit eher historischem Charakter ist

die Luschan-Skala. Hierbei werden anhand einer Farbskala 36 verschiedene

Hauttypen von 1-36 unterteilt. Der österreichische Arzt und Anthropologe

Felix von Luschan entwickelte diese Einteilung 1927, wobei eine Farbskala

zur Einordnung der Patienten verwendet wird.

Die Luschan-Skala wurde vor allem in den ersten 50 Jahren des 20.

Jahrhundert verwendet und ist inzwischen vollkommen durch die Einteilung

nach Fitzpatrick verdrängt.

Tabelle 1: Hauttypen nach Fitzpatrick

Hauttyp Beschreibung Eigenschutzzeit in

Minuten

I Keltischer Typ < 10

II Germanischer Typ 10-20

III Mischtyp 20-30

IV Mediterraner Typ 30-45

V Indischer Typ > 60

VI Afrikanischer Typ > 90

Seite 15

2.2. Bildgebung

In der Dermatologie wurden bisher einige Methoden verwendet, um die

Morphologie und Veränderungen der Haut in vivo darzustellen.

2.2.1. Konfokale Lasermikroskopie (CLSM)

Die konfokale Lasermikroskopie (s. Abb. 3) wurde gegen 1950 von Marvin

Minsky entwickelt. Die Entwicklung ging damit der Erfindung des Lasers

um einige Jahre voraus. Das Prinzip beruhte damals auf einem Hellfeld-

Mikroskop, welches noch mit Weißlicht arbeitete. Der konfokale Laser

arbeitet in Echtzeit und detektiert die Streuung der vom lebenden Gewebe

zurückgeworfenen Protonen (Webb, 1996). Der konfokale Laser ermöglicht

damit Bilder, auf denen unter anderem die Dicke von Gewebe beurteilt

werden kann (Imbert et al., 1999). Die Eindringtiefe der konfokalen

Lasermikroskopie liegt in Höhe der papillären Dermis in einer Tiefe von ca.

250-300 µm. Im Gegensatz zu anderen Methoden werden bei der konfokalen

Lasermikroskopie horizontale Bilder erzeugt. Die so entstandenen Bilder

können daher nicht ohne weiteres mit anderen bildgebenden Verfahren wie

OCT und Sonographie verglichen werden, ebenso ist daher auch keine

direkte Korrelation zu histologischen Untersuchungen möglich. Eine kleine

Lochblende an der Spitze des Detektors macht es möglich, Bilder mit einem

starken Kontrast und einer guten Auflösung anzuzeigen (Huzaira et al.,

2001). Die konfokale Lasermikroskopie besitzt eine Auflösung von 0,4 µm in

horizontaler und 1,9µm in vertikaler Ebene, was mit der konventionellen

Histologie vergleichbar ist. Aufgrund der guten Auflösung lassen sich

einzelne Zellen, zum Teil deren Zellstruktur wie Zellkerne, Kapillaren und

Pigmentgranula, erkennen (Rajadhyaksha et al., 1995, 1999).

Seite 16

Abbildung 3: Konfokale Lasermikroskopie. A: Ausgangsbild, B: nach 24h Sonnenexposition. CS: Kollagensepten, DP: Dermale Papillen (Aus Gambichler et al., 2006b)

Die in vivo durchgeführte CLSM ist schmerzlos, nicht-invasiv und verändert

oder verletzt das untersuchte Gewebe nicht. Daher ist die Methode gut

geeignet, um zu verschiedenen Zeitpunkten und an verschiedenen

Lokalisationen Messungen durchzuführen. In der Vergangenheit wurden

bereits einige systematische Studien durchgeführt, um diese Methoden

weiter zu untersuchen und zu evaluieren. In Bezug auf die Epidermisdicke

beschrieben bereits Huzaira et al., 2001, eine topographische Variation der

normalen Haut bei Untersuchungen mittels konfokalem Laser sowie

deutliche Unterschiede zwischen der sonnenexponierten und nicht-

sonnenexponierten Haut. In einer weiteren Vergleichsstudie konnte gezeigt

werden, dass die konfokale Lasermikroskopie eine sehr effiziente, nicht-

invasive Methode zur Charakterisierung morphologischer Strukturen, vor

allem bei Veränderungen in der Haut ist (Lademann et al., 2007). Auch

Sauermann et al. (2002) zeigten in einer Studie an 26 Probanden mittels

konfokaler Lasermikroskopie signifikante altersabhängige Unterschiede in

der Haut auf.

Seite 17

2.2.2. Ultraschall

Ein weiteres Standardverfahren in der Dermatologie zur in vivo Darstellung

der Haut ist die hochfrequente Sonographie (Abb. 4) mit Frequenzen

zwischen 20 und 100 MHz. Die Eindringtiefe beim 20 MHz Ultraschall liegt

bei ca. 8 mm, damit lässt sich sowohl die Epidermis als auch die Dermis gut

darstellen. Die axiale Auflösung beträgt ca. 80 µm, die laterale 200 µm. Eine

Darstellung einzelner Zellen oder Zellstrukturen ist mit dieser Untersuchung

im Gegensatz zur konfokalen Lasermikroskopie nicht möglich. Die

Eindringtiefe ermöglicht hier jedoch gute bis in die Subcutis (bei 8mm sicher

darstellbar) hineinreichend morphologische Aussagen (Nouvaeu-Richard et

al., 2004). Aufgrund der niedrigen Auflösung ist eine Abgrenzung der

Epidermis zur Dermis mit dem 20-MHz-Ultraschall jedoch kaum möglich.

Die Sonographie ist ebenfalls eine nicht-invasive und schmerzfreie

Untersuchungsmethode, die ebenfalls die Möglichkeit zur repetetiven in

vivo Messung bietet. Sie kam daher bereits bei einigen Arbeiten zur

Betrachtung der oberen Dermis (Batisse et al., 2002) sowie zur Untersuchung

verschiedener Einflüsse wie Alter (Richard et al., 1994) und Lokalisation

(Takema et al., 1994) auf die Hautdicke zum Einsatz. Cossmann et al.

untersuchten 2006 in einer doppelt verblindeten und placebokontrollierten

Studie den Einfluss von lokal applizierten Steroiden auf die Dicke von

Epidermis und Dermis mittels 20-MHz-Sonographie. Es ergab sich hierbei

eine signifikante Abnahme der Epidermisdicke.

Gambichler et al. führten 2007 eine vergleichende Histologie-validierte

Studie zwischen der 20-MHz-Sonographie und der 100-MHz-Sonographie

durch. Dabei ging es um die präoperative Beurteilung benigner und

maligner melanozytärer Hauttumoren. Es konnte nachgewiesen werden,

dass die 100-MHz-Sonographie im Vergleich mit der Histologie der 20-MHz-

Sonographie deutlich überlegen war. Die Autoren schlussfolgern, dass die

Methode sehr gut geeignet ist, die Tumordicke non-invasiv auszumessen

(Gambichler et al., 2007c). Neben der Dickenmessung von Tumoren der Haut

kann die Sonographie jedoch auch zur Ermittlung von anderen

Veränderungen der Dermis verwendet werden, wie sie bei der Sklerodermie,

Seite 18

Abbildung 4: Ultraschall der Haut. Die Pfeile kennzeichnen einen Tumor, histologisch ein Basalzellkarzinom

der Steroidatrophie oder Ödemen auftreten. Diese diagnostische Möglichkeit

eignet sich somit sehr gut zur Verlaufskontrolle und Therapieevaluierung

(Altmeyer et al., 1992).

2.2.3. Histologie

Die histologische Untersuchung stellt den Goldstandard zur in vitro

Beurteilung der Morphologie und Veränderungen der Haut dar (Sandby-

Möller et al., 2003). Hierbei kann ein beliebig großes Stück der Haut nach

chirurgischer Entfernung mittels unterschiedlicher Fixierungsmöglichkeiten

und Färbetechniken vom Untersucher unter dem Mikroskop analysiert

werden. Zur Beurteilung verschiedener Faktoren stehen verschiedene

Techniken zur Verfügung. Die histologische Probe beinhaltet immer ein

iatrogenes Trauma des Patienten. Es besteht das Risiko von Narben,

Infektionen und Wundheilungsstörungen. Weiterhin ist die damit

verbundene Operation nicht völlig schmerzfrei. Die Untersuchung ist an

derselben Stelle nicht wiederholbar. Es ist somit keine Verlaufsbeobachtung

möglich. Des Weiteren treten bei histologischen Proben durch die Fixierung

und Behandlungen immer gewisse Artefakte auf, die zu falschen

Seite 19

Abbildung 5: Kryohistologischer Schnitt durch die Haut. Markiert ist die Epidermis.

Ergebnissen führen können (Whitton et al., 1973). Die beiden gängigsten

Methoden der histologischen Aufarbeitung sind der Paraffinschnitt und die

Kryohistologie (Abb. 5). Für den Paraffinschnitt wird das entnommene

Gewebe in Formalin fixiert und anschließend in Paraffin eingebettet. Aus

dem so entstandenen Block werden Schnitte angefertigt, die je nach

Fragestellung unterschiedlich angefärbt werden. Zur weiteren Beurteilung

und Auswertung können die Schnitte unter dem Mikroskop betrachtet

werden. Zur Bestimmung der Epidermisdicke muss der Abstand zwischen

der Hautoberfläche und der Basallamina vom Untersucher ausgemessen

werden (Gambichler et al., 2006a). Bei der Kryohistologie wird das frische

Hautstück in flüssigen Stickstoff eingebracht und anschließend auf einem

speziellen Gefriermikrotom geschnitten. Durch diese Methode vermeidet

man den Wasserentzug, der immer mit einer deutlichen Schrumpfung des

Gewebes verbunden ist (Welsch, 2002).

Seite 20

2.3. Optische Kohärenztomographie (OCT)

Die OCT ist eine relativ neue, hochauflösende bildgebende Technologie, bei

der Querschnittsbilder von lebendem Gewebe erzeugt werden (Schmitt,

1999). Es handelt sich um eine nicht invasive optische bildgebende

Untersuchungsmethode. Das Prinzip ist ähnlich dem des Ultraschalls, wobei

das OCT-Gerät keinen direkten Kontakt zum untersuchenden Gewebe

benötigt und im Gegensatz zur Sonographie elektromagnetische Wellen statt

Schallwellen verwendet.

Das OCT wurde nach der Entwicklung zuerst in der Ophthalmologie

eingesetzt, wo es zur Messung der Bulbuslänge eingesetzt wurde (Fercher et

al., 1988). Im Jahr 1991 konnte erstmals ein menschliches Auge in vivo

tomographisch dargestellt werden (Huang et al., 1991). Seitdem wird die

optische Kohärenztomographie in der Augenheilkunde fast routinemäßig

eingesetzt zur Untersuchung der Retina und des Sehnervs eingesetzt (Hee et

al., 1995).

Um die optische Kohärenztomographie auch in der Dermatologie nutzen zu

können, waren verschiedene Modifikationen des Gerätes notwendig, da die

Haut im Gegensatz zum Auge ein Gewebe mit deutlich stärkerer Absorption

und Streuung ist. Die erhöhte Absorption entsteht in der Haut durch

Melanin und Hämoglobin; die veränderte Streuung wird durch die

verschiedenen Refraktärindizes erzeugt. So mussten für dermatologische

Indikation und eine gute Auflösung längere Wellenlängen verwendet

werden (Iftimia et al., 2003, Neerken et al., 2004, Tearney et al., 1995).

Das Prinzip des OCT beruht auf der Interferenz, welche die physikalische

Überlagerung von Lichtwellen beschreibt. Beim OCT wird dafür in einer

Lichtquelle, meist einer Superlumineszendiode, ein Lichtstrahl mit meist

kurzer Wellenlänge zwischen 830 und 1300 nm im Infrarotbereich gebildet.

Für die Beurteilung der Interferenz ist es wichtig, dass die Lichtwellen

kohärent sind. Da es nicht möglich ist, solche Lichtwellen aus zwei

verschiedenen Quellen zu erzeugen, muss der erzeugte Strahl im

Interferometer mittels eines Strahlenteilers aus Spiegeln und Blenden geteilt

Seite 21

Abbildung 6: Schematischer OCT- Aufbau mit einem interferometrischen Detektionsprinzip der rückreflektierten Wellen aus verschiedener Probentiefe (A,B). (Aus Gambichler, 2007)

werden. Daher wird mit Hilfe eines Michelson-Interferometers, einem

technischen Gerät, das zusätzlich für die Feststellung von Interferenzen

genutzt wird, der Lichtstrahl in einen Referenz- und einen Probenstrahl

aufgeteilt. Der Referenzstrahl wird meist auf einen Spiegel geleitet und von

diesem reflektiert. Dieser Spiegel ist beweglich und befindet sich primär in

gleicher Entfernung wie das zu untersuchende Objekt. Der Probestrahl wird

auf das zu untersuchende Gewebe geleitet (Vogt et al., 2003, Rollins et al.,

1999). Das Licht des Probestrahls wird an der Oberfläche des zu

untersuchenden Gewebes reflektiert, an den Grenzflächen gestreut und dann

erneut mit Hilfe des Strahlenteilers mit dem Referenzstrahl kombiniert. Das

so entstandene Interferenzsignal erhält die Informationen über die

Weglängen beider Strahlen, wobei der Probenstrahl durch die Inhomogenität

des Gewebes einer vermehrten Streuung unterliegt (Cossmann et al., 2006,

Fujimoto et al., 2000 und 2003). Mit Hilfe eines Detektors wird die sich aus

Probe- und Referenzstrahl zusammensetzte Welle analysiert und

ausgewertet und als Bild dargestellt (Huang et al., 1991).

Seite 22

Abbildung 7: A: OCT-A-Scan (gelber Graph) und der dazugehörige B-Scan. B: Manuelle Markierung der Epidermis im B-Scan. (Aus Gambichler et al., 2006)

Die Darstellung der OCT-Bilder ist in verschiedenen Formen möglich. So

bietet sich die Möglichkeit mittels Amplitudenmodulations-Scan, dem

sogenannten A-Scan, ein eindimensionales Bild zu erzeugen. Dieses entsteht

durch die Bewegung des Spiegels in der Referenzebene im Verlauf der

Strahlenachse. Der hierbei entstandene A-Scan (Abb. 7) bietet

morphologische Tiefeninformationen als meist farbkodiertes Bild. Durch

mehrfache Wiederholung des A-Scan und Verschiebung des Messstrahls

(Probestrahl) entsteht innerhalb von Sekunden durch die gesammelten Bilder

ein zweidimensionales Bild, das als „Brightness-Scan“ bzw. B-Scan

bezeichnet wird. Der B-Scan (Abb. 7) enthält wesentlich mehr Informationen,

die als Tiefenschnittbilder durch Signalverstärkung in Echtzeit in

Falschfarben oder Grauwerten präsentiert werden. Hierbei werden die

signalarmen Bereiche dunkel und die signalreichen Bereiche hell dargestellt.

Mit bestimmten konventionellen OCT-Geräten ist zudem die Erzeugung

eines dreidimensionalen Bildes möglich (Gambichler et al., 2005c).

Welzel et al gingen 2000 davon aus, dass der zweite beim A-Scan

entstandene Peak am ehesten der Basalschicht der Epidermis entspricht. Das

Signal entsteht hierbei wahrscheinlich durch die dort vorhandene

melaninhaltigen Keratinozyten. Ein Beleg dieser Theorie ist das Fehlen dieses

Intensitätsgipfels in anatomischen Regionen ohne Melanin, z.B. dem

Lippenrot. Wie Gambichler et al (Gambichler et al., 2006a) jedoch später

anhand der histologischen Korrelation untersuchten entspricht der zweite

Peak der dermoepidermalen Junktionszone.

Seite 23

Mit einem kommerziellen OCT-Gerät lässt sich eine laterale Auflösung von

etwa 10µm sowie eine axiale Auflösung von 15 µm erreichen. Damit liegt sie

wesentlich höher als bei der Hochfrequenzsonographie, jedoch unterhalb der

konfokalen Lasermikroskopie und Histologie. Die Eindringtiefe liegt wegen

der erhöhten Streuung im Gewebe mit nur knapp 1 mm deutlich unter der

der Ultraschallgeräte. Im Rahmen dieser Möglichkeiten ist eine detaillierte

Betrachtung von Epidermis und papillärer Dermis sowie der darin

enthaltenen Adnexe und Blutgefäße möglich (Gambichler et al., 2005c). Die

genauen Werte hängen jedoch immer von der verwendeten Wellenlänge und

der Kohärenz der Wellen ab.

Die Entwicklung von Lichtquellen mit ultrabreiten Bandbreiten ermöglicht

eine verbesserte Auflösung (Drexler et al., 2004). Die genauen Werte hängen

jedoch immer von der verwendeten Wellenlänge und der Kohärenz der

Wellen ab. So konnten Unterhuber et al. bereits 2004 zeigen, dass durch

Entwicklung und Fortschritt bei den Breitband-Lichtquellen eine deutlich

verbesserte Auflösung erreicht werden konnte. Hierbei wurden unter

anderem eine Affenretina in vitro und neuropathologische Proben mit

Wellenlängen zwischen 400 und 1700 nm untersucht. Dabei erreichten die

Autoren zum Teil eine axiale Auflösung von 2 µm, womit sich subzelluläre

Strukturen darstellen ließen.

Zur weiteren Verbesserung der Auflösung und Eindringtiefe der optischen

Kohärenztomographie wurden von Sainter et al. (2004) das Gewebe der

Leber, der Gallenblase und der Haut untersucht. Hierfür wurden

verschiedene Lichtquellen mit Wellenlängen zwischen 500 und 2100 nm

verwendet und die Absorption und der Streuungskoeffizient verglichen. Es

zeigte sich bei einer Wellenlänge von ca. 1400 nm in allen Geweben die beste

Eindringtiefe. Die beste Auflösung dagegen war in der Haut mit dem Saphir-

Laser, welcher eine Wellenlänge von ca. 800 nm besitzt (Bouma et al., 1995)

und dem Cr:forsterite-Laser, welcher mit ca. 1300 nm arbeitet (Bouma et al.,

1996) zu erzielen.

Eine Arbeit von Vargas et al., 1999, führte zu beachtlichen Verbesserungen

der Bildqualität. Hier konnte anhand von in vivo und in vitro Messungen bei

Seite 24

Hamstern und Ratten eine deutliche Verbesserung der Durchlässigkeit des

Gewebes sowie einer Reduktion von Brechkraft und Streuung nach

Vorbehandlung mit einem hyperosmolaren Glycerin Agens gezeigt werden.

Die Möglichkeiten, die OCT in der Dermatologie zu nutzen, sind vielfältig.

Beispielsweise kann die Untersuchung zur Betrachtung der gesunden Haut

und ihrer Struktur verwendet werden (Gambichler et al., 2005c). So zeigten

Welzel et al., dass sich an bestimmten Hautstellen wie zum Beispiel

palmoplantar durch die starke Verhornung eine Darstellung des Stratum

corneum erreichen lässt, an anderen anatomischen Lokalisationen hingegen

die Schicht zu dünn für eine Bildgebung ist (Welzel et al., 1997). Weiterhin

lässt sich mittels des A-Scans die Epidermisdicke in gesunder Haut ermitteln.

Hierbei wird die Distanz von der ersten Spitze, welche das Eintrittssignal

bildet, bis zur zweiten Spitze, welche durch die Streuung der

Kollagenbündel der Dermis entsteht gemessen (Gambichler et al., 2006a).

Eine weitere Methode zur Bestimmung der Epidermisdicke ist die Messung

vom Eintrittssignal bis zum Tal vor der zweiten Spitze. Dies entspricht

jedoch eher der dermoepidermalen Junktionszone (Neerken et al., 2004,

Gambichler et al., 2006a). Ein weiteres Vorgehen ist die manuelle Messung

der Epidermisdicke mit einem Cursor am gespeichertem Bild durch einen

Untersucher (Gambichler et al., 2005a). Beide Methoden sind bisher nicht gut

evaluiert und zudem relativ zeitaufwändig. Weissman et al., 2004,

entwickelten eine computergestütze automatische Messmethode zur

Bestimmung der Epidermisdicke. In ihrer Arbeit verglichen sie die manuelle

Messung von drei Untersuchern mit dem A-Scan und der neu entwickelten

computergestützten Shapelet-based- Methode. Vorweg zunehmend ist, dass

die manuelle Messung hierbei die genausten Ergebnisse erzielte.

Das OCT eignet sich jedoch nicht nur zur Analyse von gesunder Haut

(Gladkova et al., 2000). So zeigten Welzel et al. (2003) mittels OCT deutliche

Veränderungen der Haut bei inflammatorischen Hauterkrankungen wie

Psoriasis und Kontaktdermatitis. Sie wiesen eine Verdickung der Epidermis

nach. Des Weiteren wurde durch das entzündliche Infiltrat in der oberen

Dermis und das damit verbundene Auseinanderweichen der

Seite 25

Kollagenbündel die Streuung in diesem Areal stark vermindert. Durch dieses

abgeschwächte Signal war die Abgrenzung der Epidermis von der Dermis

deutlich erschwert.

In einer Pilotstudie zur Korrelation von Epidermisdicke beim OCT und in

der Histologie erfolgten bei 16 Probanden eine Bildgebung am Rücken sowie

anschließend eine histologische Probe. Die Epidermisdicke der OCT-Bilder

wurde durch den A-Scan ermittelt, bei der Histologie erfolgte nach

routinemäßiger Fixierung und Färbung die manuelle Messung. Es zeigte sich

nach Auswertung der Ergebnisse im OCT eine wesentlich stärkere

Epidermisdicke von durchschnittlich 106 µm im Vergleich zur Histologie mit

nur 79,4 µm. Die Autoren vermuteten, dass der A-Scan nicht die validierteste

Möglichkeit zur Dickenmessung ist. Weiterhin sollten Untersuchungen an

größeren Kollektiven und der Vergleich zur Kryohistologie erfolgen, die im

Gegensatz zur routinemäßig verwendeten Histologie geringeren Artefakten

unterworfen ist.

Die Korrelation zwischen Histologie und der optischen

Kohärenztomographie zur Untersuchung bei Hauttumoren war Ziel einer

weiteren Studie an 6 Probanden. Es erfolgte präoperativ bei 3 Basaliomen

und 3 suspekten melanozytären Naevi eine dreidimensionale OCT-

Aufnahme. Anschließend erfolgten die Exzisionen sowie die Erstellung einer

Histologie. Die Verknüpfung der OCT-Bilder mit den histologischen

Schnitten war nicht in allen Fällen möglich, da auch die Histologien

gewissen Artefakten unterlagen. Es konnten jedoch gezeigt werden, dass das

OCT neben Informationen über Dicke, Morphe und Physiologie der

Epidermis und oberen Dermis durchaus in der Lage ist, charakteristische

Merkmale eines Hauttumors darzustellen (Bechara et al., 2004).

Der Einfluss von UV-Bestrahlung auf die Epidermisdicke wurde 2005 von

Gambichler et al. untersucht. Hierbei konnte in einer Untersuchung an 12

Probanden gezeigt werden, dass sich nach UV-B Bestrahlung eine

signifikante Zunahme der Epidermisdicke im OCT nachweisen ließ. Nach

der Bestrahlung mit UV-A zeigte sich zwar ebenfalls ein Anstieg der Dicke,

dieser war jedoch mit nur 11% nicht statistisch signifikant. In der bei 4

Seite 26

Patienten durchgeführten histologischen Probe konnten diese Ergebnisse

bestätigt werden (Gambichler et al., 2005b).

Das OCT-Gerät bietet als nichtinvasive optische Biopsie (Drexler et al., 2004)

ebenfalls die Möglichkeit, auch suspekte und malignitätsverdächtige

Hautveränderungen zu untersuchen. So untersuchte Olmedo et al. (2006)

präoperativ 27 Patienten mit basaliomverdächtigen Hautveränderungen mit

der OCT. Hierbei konnte er zeigen, dass es mittels der optische

Kohärenztomographie durchaus möglich ist, die einzelnen Basaliom-Typen

(superfiziell, nodulär und infiltrativ) zu unterscheiden. Dieses diagnostische

Instrument könnte sich nach entsprechender Weiterentwicklung irgendwann

dazu nutzen lassen, das genaue Operationsgebiet abzugrenzen oder andere

Therapieoptionen wie eine lokale Chemotherapie mit zum Beispiel

Imiquimod oder 5-FU einzusetzen. In einer weiteren umfassenden

Untersuchung von 43 Basaliomen der Haut (Gambichler et al., 2007d)

konnten mit der OCT ebenfalls ein Verlust des normalen Hautaufbaus und

eine deutliche Unordnung der Epidermis und der papilären Dermis gezeigt

werden. Es zeigte sich hier jedoch kein signifikanter Unterschied zwischen

den einzelnen klinischen Subtypen des Basalioms. Die Autoren verwiesen

darauf, dass bis zum routinemäßigen klinischen Einsatz der OCT noch

weitere Studien erfolgen müssen und auch die Eindringtiefe und Auflösung

einer weiteren Verbesserung bedürfen.

Die Differenzierung von 92 untersuchten melanozytären Läsionen konnte

zeigen, dass sich im OCT einige Unterschiede zwischen benignen

melanozytären Läsionen und malignen Melanomen zeigen lassen. Der

deutlichste Unterschied ist das Auftreten von unterschiedlich großen

eispikelartigen Strukturen, welche in die reticuläre Dermis hineinreichen und

nur beim malignen Melanom auftreten und sich somit als ein wichtiger

diagnostischer Marker für die klinische Dermatologie entwickeln könnten

(Gambichler et al., 2007c).

Die zunehmende Weiterentwicklung des Gerätes hat mittlerweile dazu

geführt, dass die optische Kohärenztomographie inzwischen auch Einzug in

andere Bereiche der Medizin gefunden hat (Fujimoto et al., 2003, Schmitt

Seite 27

1999, Fercher et al., 2003, Unterhuber et al., 2004, Drexler et al., 2004 und

Tearney et al., 1997). So sind bereits Einsätze in der Gastroenterologie (Brand

et al., 2000,), in der Gefäßchirurgie (Brezinski et al., 1996), in der Kardiologie

(Fujimoto et al., 1995), in der Zahnheilkunde (Fried et al., 2002) und in der

Pneumologie (Michel et al., 2010) beschrieben.

Seite 28

3. PROBLEMSTELLUNG

Viele Studien haben sich in der Vergangenheit schon mit der Untersuchung

der Epidermisdicke beim Menschen beschäftigt (Whitton and Everall, 1973).

Insgesamt zeigte sich jedoch eine unbefriedigende und inkonsistente

Datenlage in Bezug auf den Einfluss verschiedener Faktoren auf die

Epidermisdicke.

Es wurden bisher verschiedene Methoden zur Evaluierung der

Epidermisdicke verwendet, wie z.B. Histologie, Ultraschall und konfokale

Lasermikroskopie.

Die optische Kohärenztomographie stellt eine der neueren Methoden dar.

Es konnte bereits in einigen Arbeiten die gute Anwendbarkeit der OCT in

der Dermatologie nachgewiesen werden (Welzel et al., 1997, 2010). Auch in

Bezug auf die Epidermisdicke liegen bereits Daten vor (Welzel et al., 2003).

Untersuchungen mittels OCT zeigten so einerseits deutlich erhöhte Werte für

die Epidermis bei Probanden mit Hauttyp VI (Pagoni et al., 1999)

wohingegen in anderen Arbeiten kein Einfluss des Hauttyps nachgewiesen

werden konnte (Mogensen et al., 2008).

Ziel unserer Studie war es, den Einfluss verschiedener Faktoren wie

Geschlecht, Alter und anatomischer Lokalisation sowie des Hauttyp auf die

Epidermisdicke mit der optischen Kohärenztomographie an einem großen

Patientenkollektiv zu untersuchen.

Seite 29

4. PATIENTEN UND METHODEN

4.1. Patientenkollektiv

Die Rekrutierung der Patienten erfolgte über die dermatologische Abteilung

des St. Josef-Hospitals Bochum sowie durch freiwillige Studenten. Es

wurden insgesamt 83 hautgesunde Patienten untersucht, darunter 71

Kaukasier mit Hauttyp I-III (Fitzpatrick-Klassifikation). Die Probanden

wurden gemäß des Alters in zwei Gruppen rekrutiert, eine jüngere Gruppe

im Alter zwischen 20 und 40 und eine ältere Gruppe im Alter zwischen 60

und 80 Jahren. Patienten unter 20 Jahren, im Alter zwischen 40 und 60 Jahren

und über 80 Jahren wurden nicht eingeschlossen. Zusätzlich wurde eine

ethnische Gruppe, bestehend aus 12 Probanden im Alter von 20 bis 40 Jahren

mit dem Hauttyp IV-VI, eingeschlossen. Jeder Patient wurde im Vorfeld

ausführlich über die geplanten Untersuchungen im Rahmen der Studie

aufgeklärt.

Die Studie wurde in Kooperation mit dem Ruhr Centre of Competence for

Medical Engineering (KMR) in Bochum, Deutschland durchgeführt und

durch das Ministerium für Bildung (BMBF) unterstützt (Grant No. 13N8079).

4.2. Ein- und Ausschlusskriterien

Die Patienten durften an keinerlei generalisierter Hautkrankheit leiden.

Wichtig war vor allem der Ausschluss von Krankheiten, die Einfluss auf die

Hautdicke haben wie etwa generalisierte Sklerodermie oder Neurodermitis.

Des Weiteren durften keine topischen Therapien wie z.B. Steroide verwendet

werden. Auf Grund des Lagewechsels während der Untersuchung war eine

gewisse Mobilität der Probanden unabdingbar. Ausschlusskriterien der

Studie waren starkes Rauchen (>15 Zigaretten/Tag) und eine signifikante

UV-Belastung wie z.B. Sonnenbank oder Urlaube in sonnenreichen Gebieten

während der vorangegangenen 3 Monate.

Seite 30

4.3. Verteilung von Geschlecht, Alter und Hauttypen

Die Gruppe der Jüngeren, insgesamt bestehend aus 30 Probanden, setzte sich

zusammen aus 17 Männern und 13 Frauen. Die Gruppe der Älteren bestand

aus 41 Patienten, 24 Männer und 17 Frauen. In der ethnischen Gruppe

befanden sich 12 Testpersonen, jeweils 6 Männer und 6 Frauen.

Das Durchschnittsalter in der Gruppe der Jüngeren betrug bei den Männern

28,8 Jahre, und 27,7 Jahre bei den Frauen. In der Gruppe der Älteren lagen

die Männer im Mittel bei 72,1 und die Frauen bei 69,8 Jahren. In der

ethnischen Gruppe waren es im Durchschnitt 30,8 Jahre bei den Männern

und 29,7 Jahre bei den Frauen (s. Tab. 2).

In den Gruppen der Jüngeren und Älteren zusammengefasst (n=71) hatten

3% der Probanden den Hauttyp I nach Fitzpatrick, 57% besaßen nach

Fitzpatrick Hauttyp II, und die restlichen 40% gehörten zur Gruppe III. In

der ethnischen Gruppe fand sich folgende Verteilung: 42% mit Hauttyp IV,

50% mit Hauttyp V und 8% mit Hauttyp VI nach Fitzpatrick (s. Tab. 3).

Tabelle 2: Verteilung von Alter und Geschlecht der Probanden

Seite 31

4.4. Präzision der optischen Kohärenztomographie

Zu Beginn der Studie wurde unter standardisierten Bedingungen

(Raumtemperatur = 22 °C, relative Luftfeuchtigkeit von 50%,

Akklimatisation von 10 Minuten) an 10 Probanden im Alter von 20 bis 40

Jahren Wiederholungsmessungen durchgeführt. OCT-Bilder wurden im

Bereich der Schulterregion (paramedian, Schulterblatt) gemacht. Jeweils am

Morgen und Abend des ersten Tages, zur Abschätzung der

Reproduzierbarkeit und Veränderung innerhalb eines Tages, sowie am

Morgen des siebten Tages für die Reproduzierbarkeit und Differenz

innerhalb einer Zeitspanne von 7 Tagen, erfolgte die Untersuchung der

Probanden. Wir führten zu jedem Untersuchungszeitpunkt 3

Wiederholungsmessungen im Stay-on-Modus des Gerätes sowie 3

Wiederholungsmessungen im Removal-Modus durch. Beim Stay-on-Modus

wurde das Gerät zwischen den einzelnen Messungen nicht von der

Hautoberfläche entfernt. Beim Removal-Modus wurde der OCT-Scanner

nach jeder Messung von der Hautoberfläche entfernt und anschließend mit

Hilfe der integrierten Kamera wieder an der vorher mittels Filzstift

Tabelle 3: Verteilung der Hauttypen der Probanden

Seite 32

Abbildung 8: Schematische Darstellung der Messpunkte (Aus Jung, 2003)

markierten Hautstelle aufgebracht. Im Rahmen dieser Serie entstanden bei

jedem Patienten 18 Bilder, die anschließend analysiert wurden.

4.5. Untersuchte Lokalisationen

In der Gruppe der Jüngeren und Älteren wurden in zwei liegenden

Positionen an jeweils 6 verschiedenen anatomischen Lokalisationen

Messungen durchgeführt (s. Abb. 8).

In Rückenlage wurden die Stirn (Mittellinie), die Pectoralisregion

(Manubrium sterni) und der Unterarm im Bereich der Flexoren gemessen. In

Bauchlage wurden die obere Schulterregion (paramedian, Schulterblatt), das

Seite 33

Gesäß (Crista illiaca Region) sowie die Rückseite der Wade beurteilt. Bei den

Probanden der ethnischen Gruppe wurden lediglich an der Stirn und am

Gesäß Bilder gemacht.

Die gewählten Hautlokalisationen wurden mit einem dünnen Filzstift durch

einen Kreis (Durchmesser 3mm) markiert. Die OCT-Messung wurde immer

im Zentrum der gekennzeichneten Kreise durchgeführt.

4.6. Technische Daten des OCT-Scanners

Für die Messung im Rahmen dieser Arbeit wurde der SkinDex 300, ISIS

optronics GmbH, Mannheim, Deutschland verwendet (s. Abb. 9). Es handelt

sich hierbei um einen kommerziellen OCT-Scanner. Der Scanner verwendet

eine Wellenlänge von 1300 nm und eine Bandbreite von 70 nm. Bei einem

prognostizierten durchschnittlichen refraktären Index des zu

untersuchenden Gewebes von nmed = nobj= 1,43 liegt die Tiefenauflösung bei

kohärentem Licht bei A-FWHMInt= 7,4 µm. Die numerische Apertur der

verwendeten Linse ist NA= 0,19. Durch die Diffraktion, die Ablenkung der

Wellen, ist das seitliche Auflösungsfeld AFWHMFoc= 4,5 µm. In dem OCT-

Gerät werden 8 parallel verlaufende Scanner-Kanäle verwendet, was eine

sehr schnelle Bildgebung ermöglicht. Innerhalb von 2 Sekunden können über

eine Länge von 1 mm nach lateral und 0,9 mm in der axialen Achse 512 Scans

durchgeführt werden. Die Echosignale werden mit einer 14-Bit-Amplituden-

Auflösung dargestellt. Eine integrierte Charge-Couplet-Device-Kamera mit

einem Sichtfeld von 4,5 mm² liefert dann die Bilder von der Hautoberfläche.

Durch diese Kamera ist es möglich, OCT-Bilder von zuvor durch den

Untersucher markierten Hautstellen zu erstellen.

Für diese Arbeit wurde der zweidimensionale Modus des SkinDex 3000

verwendet. Es erfolgten an jeder Vermessungsstelle zwei Scans. Für die

weitere Untersuchung der Epidermis wurde das Bild verwendet, welches die

bessere Qualität, also weniger Artefakte, enthielt. Ausgeschlossen wurden

z.B. auch Bilder, die durch Verwackelungen des Patienten nicht scharf genug

Seite 34

Abbildung 9: SkinDex 300, ISIS optronics GmbH, Mannheim, Deutschland

waren. Die von jedem Patienten entstandenen Bilder wurden zur weiteren

Bearbeitung auf der enthaltenen Festplatte gespeichert

4.7. Messbedingungen

Gemessen wurde immer unter standardisierten Bedingungen. Alle Patienten

wurden in dem gleichen Raum bei einer Temperatur von ca. 22 °C, einer

relativen Luftfeuchtigkeit von 50% und nach einer Akklimatisationszeit von

10 Minuten untersucht. Für die Untersuchung wurde das Gerät mit der

integrierten Kamera an der markierten Stelle auf die Haut aufgesetzt.

Seite 35

Abbildung 10: Manuelle Messung der Epidermisdicke im B-Scan an fünf Messpunkten

4.8. Messmethoden

Zur Ermittlung der Dicke der Epidermis wurde die manuelle Messung der

Epidermisdicke verwendet (s. Abb. 10).

Die OCT-Bilder wurden dabei alle mit einer Image Modalität von – 60 [dB] –

10 dargestellt. Zur manuellen Messung wurde das Bild jeweils im B-Scan auf

dem Bildschirm dargestellt. Mit Hilfe einer am Bildschirm befestigten Skala

wurde nun im Abstand von jeweils 2,5 cm an 5 festgelegten Punkten die

Epidermisdicke manuell bestimmt. Dafür wurde das in der

Verarbeitungssoftware enthaltene Hilfsprogramm genutzt. Dabei war es

möglich, per Mouse cursor manuelle Messpunkte festzusetzen. Es wurde

Seite 36

von der Reflektion der Hautoberfläche, dem Eintrittsecho, bis zur ersten gut

abgrenzbaren Veränderung der Reflektion mit klar zu erkennender

echoarmer Struktur gemessen. Der arithmetische Mittelwert aus diesen 5

Punkten wurde für die Studie genutzt. Um Variabilität durch verschiedene

Untersucher zu verhindern, wurden alle Messungen von einem Untersucher

durchgeführt (R.M.).

4.9. Beurteilung des Effektes von Alter, Geschlecht, Hauttyp und

anatomischer Lokalisation auf die Epidermisdicke

Unter standardisierten Bedingungen (siehe oben) wurden an den insgesamt

71 Probanden in jeweils zwei liegenden Positionen OCT-Messungen an 6

verschiedenen anatomischen Lokalisationen durchgeführt. In Rückenlage

wurden die Stirn (Mittellinie), die Pectoralisregion (Manubrium sterni) und

der Unterarm im Bereich der Flexoren gemessen. In Bauchlage wurden die

obere Schulterregion (paramedian, Schulterblatt), das Gesäß (Crista illiaca

Region) sowie die Rückseite der Wade beurteilt. An den gewählten

Hautlokalisation wurden mit einem dünnen Filzstift ein Kreis (Durchmesser

3mm) markiert. Die OCT-Messung wurde im Zentrum der gekennzeichneten

Kreise durchgeführt. Bei jedem Patienten wurden 6 Bilder ausgewählt, die

anschließend untersucht wurden. Bei den 12 Probanden der ethnischen

Gruppe mit Hauttyp IV-VI wurden lediglich an der Stirn und am Gesäß

Bilder gemacht. Von jedem dieser Patienten wurden 2 Bilder für die weitere

Analyse gespeichert.

4.10. Statistik

Die statistische Auswertung wurde mit der MedCalc Software (Mariakerke,

Belgium) vorgenommen. Die Analyse der Normalverteilung erfolgte mit

dem Kolmogorow-Smirnov-Test. Für die Beurteilung der Präzision, der

Reproduzierbarkeit und der Variabilität der OCT-Bilder wurden der relative

Variationskoeffizient (VK) und die Standardabweichung (SD) berechnet.

Seite 37

Da von einer Normalverteilung ausgegangen wurde verwendeten wir den

zweiseitige Studenten t-Test für unabhängige Variablen zum Vergleich der

Geschlechts-, Alters- und Hauttyp- Gruppen. Die Pearsons Korrelation

wurde verwendet um die Beziehung zwischen den quantitativen Variablen

abzuschätzen. Zur Erfassung der intra- und inter-day vorhandenen

Unterschiede der Epidermisdicke sowie zur Ermittlung signifikanter

anatomischer Abhängigkeiten wurde die Varianzanalyse (ANOVA)

verwendet. Hierzu wurde ein P-Wert von < 0,05 festgelegt.

Seite 38

5. ERGEBNISSE

Bei den untersuchten Probanden zeigten sich in keiner der durchgeführten

Untersuchungen pathologische Veränderungen an der Haut. Die

Bestimmung der Epidermisdicke erfolgte bei allen Bildern mit der manuellen

Messmethode wie unter „Patienten und Methoden“ beschrieben. Manche

Bilder ließen sich leider aufgrund von Artefakten, Verwacklungen und

Bildfehlern nicht auswerten. Das erfasste Kollektiv zeigte, wie in Tabelle 2

(Kap. Patienten und Methoden) erkennbar, keinen signifikanten Unterschied

(P>0.05) bezüglich des Alters der Männer und Frauen in allen Gruppen.

5.1. Präzision und Reproduzierbarkeit

Insgesamt zeigten sich in der Untersuchung Werte zwischen 44,49 µm und

136,9 µm. Am Tag 1 zeigte sich am Morgen im Stay-on-Modus eine mittlere

Epidermisdicke von 67,4 µm mit einer Standardabweichung von 3,9 µm; der

Variationskoeffizient lag bei 5,8%. Im Removal-Modus zeigten sich zu

diesem Zeitpunkt Werte von durchschnittlich 68,9 µm mit einer leicht

größeren Standardabweichung von 5,4 µm. Der Variationskoeffizient lag bei

7%. Am Abend des ersten Tages, also 12 Stunden später, wurde im Stay-on-

Modus eine Dicke von 70,1 µm mit einer Standardabweichung von nur 3,2

µm gemessen. Der ermittelte Variationskoeffizient lag bei nur 4,8%. Im

Removal-Modus zeigten sich etwas höhere Werte um 73,8 µm und einer

Abweichung von 7,6 µm bei einem deutlich höheren VK von 9,9%. Am

Morgen von Tag 7 ergab die Analyse im Stay-on-Modus eine mittlere

Epidermisdicke von 74,4 µm und eine SD von 4,5 µm bei einem

Variationskoeffizienten von 5,8%. Im Removal-Modus ergab die Messung

eine Dicke von 76 µm und einer Abweichung von 6,8 µm bei einem VK von

7,7 %. Der mittlere Variationskoeffizient lag im Stay-on-Modus bei 5,5% und

im Removal-Modus bei 8,5%. Insgesamt war bei beiden Messmethoden im

zeitlichen Verlauf eine kontinuierliche Zunahme der Epidermisdicke

feststellbar. Im Stay-on-Modus wurden am Morgen von Tag 1

Seite 39

Tabelle 4: Präzision der OCT-Messung durch Überprüfung der Reproduzierbarkeit der Epidermisdicke innerhalb eines Tages sowie nach 7 Tagen

durchschnittlich 67,4 µm und am Morgen des 7 Tages im Mittel 74,4 µm

gemessen. Im Removal-Modus zeigte sich eine Steigerung von 68,9 µm auf

76 µm. Die maximale Standardabweichung lag im Removal-Modus bei 7,6

µm und im Stay-on-Modus bei nur maximal 4,5 µm. In der statistischen

Analyse der Werte konnte jedoch gezeigt werden, dass die Veränderung der

Epidermisdicke innerhalb eines Tages sowie nach 7 Tagen keine Signifikanz

zeigte (ANOVA, P > 0.05).

Der Vergleich des Stay-on-Modus mit dem Removal-Modus bei den

Wiederholungsmessungen zur Bestimmung der Präzision ergab, dass sich im

Removal-Modus durchgehend leicht höhere Werte als im Stay-on-Modus

zeigten. Dies ist jedoch statistisch nicht signifikant. Die abschließende

Analyse ergab, dass der Stay-on-Modus eine geringere Abweichung vom

Durchschnitt hat als der Removal-Modus. Dies drückt sich vor allem in dem

Seite 40

Abbildung 11: 30-jähriger männlicher Proband mit Hauttyp II A: 3 Bilder im Stay-on-Modus am Morgen des 7. Tages, es zeigt sich ein

morphologisch fast identisches Bild. Die ermittelten Epidermisdicken variieren nur sehr leicht.

B: 3 Bilder des gleichen Probanden zum gleichen Zeitpunkt im Removal-Modus, es zeigen sich sehr unterschiedlich erscheinende Bilde mit jedoch ebenfalls nur leicht abweichenden Epidermisdicken.

mit 5.5% versus 8.5% kleineren Variationskoeffizienten aus. Der maximale

Variationskoeffizient zeigte sich im Removal-Modus am Abend des ersten

Tages mit 9,9%, den niedrigsten fand man im Stay-on-Modus zum gleichen

Zeitpunkt mit nur 4,8%. Auch die absolute Standardabweichung zeigte sich

im Removal-Modus mit maximal 7,6 µm versus 3,2 µm im Stay-on-Modus

am Abend des ersten Tages deutlich schlechter.

Seite 41

Abschließend lässt sich jedoch sagen, dass sich keine der beiden Methoden

signifikant überlegen zeigte. Der Korrelationskoeffizient der Variabilität

innerhalb einer Testperson lag mit 4,1 % unterhalb des Koeffizienten

zwischen den Testpersonen, welcher bei 7.4% lag.

5.2. Alter

Zur Beurteilung, ob es zwischen der Gruppe der Jüngeren mit 30 Probanden

zwischen 20 und 40 Jahren und der Gruppe der Älteren mit 41 Probanden

zwischen 60 und 80 Unterschiede in der Epidermisdicke gibt, wurden die

erstellten OCT-Bilder von 6 anatomischen Lokalisationen mittels manueller

Messung ausgewertet und miteinander verglichen. Im Bereich der Stirn

zeigte sich in der Gruppe der Jüngeren eine Epidermisdicke von 71 µm mit

einer Standardabweichung von 7,6 µm, in der Gruppe der Älteren zeigte sich

hingegen eine mittlere Dicke von 62 µm und eine Abweichung von 6,8 µm.

Es konnte des Weiteren gezeigt werden, dass zum Beispiel in der Gruppe der

Jüngeren an der Schulter eine durchschnittliche Epidermisdicke von 74,9 µm

±11,7 µm besteht, während in der Gruppe der Älteren lediglich 60,3 µm ± 8,2

µm gemessen wurde. Ein weiterer gravierender Unterschied zwischen dem

älteren und dem jüngeren Kollektiv bestand in der deutlich höheren

Standardabweichung. So zeigte sich in der Gruppe der Jüngeren an der

Wade eine maximale Standardabweichung von 12,9 µm, die gemittelte

Standardabweichung unter Berücksichtigung aller 6 anatomischen

Lokalisationen lag bei 10,1 µm. Lediglich an der Stirn mit 7,8 µm und am

Pectoralis mit 7,1 µm ergaben sich Abweichungen unter 10 µm. In der

Gruppe der Älteren zeigte sich die höchste Standardabweichung an der

Hüfte mit 9,5 µm, die Niedrigste fand sich hier an der Stirn mit lediglich 6,8

µm. Im Mittel betrug sie an allen Stellen nur 8 µm.

Insgesamt zeigten die Vergleiche zwischen der Gruppe der Jüngeren und

Älteren, dass signifikante Unterschiede in der Epidermisdicke an allen

untersuchten anatomischen Lokalisationen bestehen. Der t-Test ergab hierbei

einen P-Wert von < 0.05. Die Pearson-Korrelation konnte hier eine signifikant

Seite 42

negative Korrelation zwischen Alter und Epidermisdicke beweisen. Das

bedeutet, dass an allen untersuchten Lokalisationen die Epidermis mit dem

Alter an Dicke abnimmt. Dies spiegelt sich vor allem in den r-Werten

(Korrelationskoeffizienten) wieder die hierbei zwischen -0.41 bis -0.63 liegen,

was ebenfalls signifikant war (P < 0.05). In den OCT-Bildern ließ sich

äquivalent hierzu bei den älteren Probanden häufig eine Abflachung der

dermal-epidermalen Junktionszone nachweisen.

5.3. Geschlecht

In Bezug auf das Geschlecht wiesen die Daten in beiden Gruppen

(Alte/Junge) keine signifikanten Differenzen auf. Der größte Unterschied

zeigte sich in der Gruppe der Jüngeren im Bereich des Schulterblattes. Hier

hatten die Frauen eine durchschnittliche Epidermisdicke von 71,2 µm mit

einer Standardabweichung von 8,3 µm, während die Epidermis bei Männern

im Durchschnitt über 5 µm dicker war. Die mittlere Epidermishöhe lag bei

76,6 µm, die Abweichung betrug 12,8 µm. Diese Differenz war jedoch in der

statistischen Prüfung nicht signifikant. Die geringste Abweichung ergab sich

in der Gruppe der Jüngeren zwischen der Pectoralisregion. Der Unterschied

zwischen Männern und Frauen betrug nur um 0,6 µm. Bei der Analyse der

älteren Probanden zeigten sich in Bezug auf die untersuchten Lokalisationen

ebenfalls keine signifikanten Abweichungen, lediglich im Bereich der Stirn

konnte nachgewiesen werden, dass in der Gruppe der Älteren die Frauen

signifikant dünnere Haut hatten als die Männer. So ergaben sich bei den

weiblichen Untersuchten Dicken von 59 ± 6,4 µm, bei den Männern 63,8 ± 6,5

µm. Das entspricht einem P von 0,043 im t-Test sowie einem r von 0,33 mit

einem P-Wert von 0,044. Insgesamt zeigte sich, dass in der jüngeren

Probandengruppe Abweichungen zwischen den Geschlechtern, gemittelt

über alle 6 Lokalisationen, von durchschnittlich 2,8 µm vorlagen, während

die durchschnittliche Differenz zwischen älteren Frauen und Männern bei

lediglich 1,6 µm lag.

Seite 43

Tabelle 5: Epidermisdicke in Abhängigkeit vom Hauttyp

5.4. Hauttyp

Der Vergleich bezüglich des Hauttyp erfolgte anhand von zwei Gruppen

einer ethnischen Gruppe mit 12 Probanden, bestehend aus 6 Männer und 6

Frauen, mit einem mittleren Alter von 30,1 Jahren und einem Hauttyp IV-VI

und einer kaukasischen Gruppe, welche äquivalent zu der bisher

verwendeten Gruppe der Jüngeren mit 30 Probanden und Hauttyp I-III ist.

An den beiden Kollektiven wurden zwei verschiedene anatomische

Lokalisationen (Stirn und Gesäß) untersucht. Es ergab sich an der Stirn bei

den Kaukasiern eine mittlere Epidermisdicke von 71 µm mit einer

Standardabweichung von 7,8 µm. In der ethnischen Gruppe zeigten die

Messungen eine Dicke von 70,2 µm mit einer Abweichung von 10,8 µm. Am

der Gesäß errechnete sich eine Differenz von fast 5 µm, wobei der Hauttyp

IV-VI mit 70,5 µm eine deutlich dünnere Epidermis hatte als der Hauttyp I-

III mit 75 µm. Die Standardabweichung lag bei beiden Gruppen an der Hüfte

in einem ähnlichen Bereich von 10,5 µm in der ethnischen und 11,2 µm in der

kaukasischen Gruppe. Die Untersuchung konnte nach der statistischen

Analyse keinen Nachweis einer signifikanten Differenz der Epidermisdicke

an beiden untersuchten Lokalisationen in Bezug auf den Hauttyp

nachweisen (T-Test, P> 0.05). Bezüglich der analysierten OCT-Bilder zeigte

sich häufig ein stärkeres Signal im Bereich der dermo-epidermalen

Junktionszone (s. Abb. 12), welches wahrscheinlich durch die stärker

melanisierten Keratinozyten entsteht.

Seite 44

Abbildung 12: 34-jährige weibliche Probandin mit Hauttyp V

OCT-Bild im B-Scan vom Gesäß, es zeigt sich eine deutlich akzentuierte epidermale-dermale Junktionszone

5.5. Anatomische Lokalisation

An den sechs untersuchten anatomischen Lokalisationen zeigte sich in der

durchgeführten Messung an der Wade in der Gruppe der Jüngeren eine

durchschnittliche Ausdehnung von 72,5 µm und in der Gruppe der Älteren

von 61,6 µm. Am Unterarm konnten Werte von 71,8 µm bei den Probanden

unter 40 Jahren und 60,8 µm bei den über 60-jährigen ermittelt werden.

Im Bereich der Stirn lag der Unterschied in der ermittelten Epidermisdicke

bei 9 µm, 71 µm in der jungen und 62 µm in der alten Gruppe. Den

maximalen Unterschied fand man am Schulterblatt. Hier ergab sich eine

Differenz von 14,6 µm zwischen der Gruppe der Jüngeren mit 74,9 µm und

der Gruppe der Älteren mit 60,3 µm. Am Pectoralismuskel lag die Dicke in

bei 61,4 µm (alt) und 72,1 µm (jung). Am Gesäß konnte eine mittlere

Epidermisdicke in der jüngeren Kohorte von 75 µm und in der älteren von

Seite 45

Tabelle 6: Epidermisdicke in Abhängigkeit von Alter und anatomischer Lokalisation

62,5 µm gemessen werden. Damit zeigte sich die Haut am Gesäß der jungen

Probanden von allen überprüften Lokalisationen am dicksten, hingegen die

Haut des Schulterblatts bei den Älteren mit 60,3 µm am dünnsten. Die größte

Standardabweichung zeigte sich in der Gruppe der Jüngeren im Bereich der

Wade mit 12,9 µm die kleinste fand sich an der Stirn der älteren Probanden

mit lediglich 6,8 µm. Bezüglich der anatomischen Lokalisationen konnte in

dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass kein signifikanter Unterschied

bezüglich der verschiedenen Stellen oder hinsichtlich des Alter besteht

(ANOVA, P > 0.05). Mit Hilfe der ANOVA konnte des Weiteren gezeigt

werden, dass der intra-individuelle Unterschied an verschiedenen

Körperstellen signifikant größer war als der Unterschied zwischen

verschiedenen Testpersonen, wobei der intra-individuelle Unterschied in der

jüngeren Gruppe etwas größer ausfiel als in der älteren Gruppe.

Seite 46

Abbildung 13: OCT-Bilder im B-Scan des Schulterblattes A: 36-jähriger männlicher Proband mit einer mittleren

Epidermisdicke von 72µm B: 77-jähriger männlicher Proband mit einer mittleren

Epidermisdicke von 42 µm

Seite 47

6. DISKUSSION

Die morphologische und histometrische Untersuchung der Epidermis

beschäftigt seit Jahrzehnten Dermatologen und andere Fachbereiche. Bisher

wurden Ergebnisse häufig unter invasiven Techniken wie der Entnahme von

histologischen Proben (Whitton and Everlall, 1973) gewonnen. Es wurden

jedoch auch nicht-invasive Methoden wie die Untersuchung mittels

Hochfrequenzultraschall (El Gammal et al., 1999), der konfokalen

Lasermikroskopie und auch der OCT entwickelt.

Die OCT wurde primär in der Opthalmologie zur Untersuchung der

Bulbuslänge und der Retina verwendet. Seit 1997 wird die Technik jedoch

auch zunehmend zur Anwendung in der Dermatologie erforscht (Welzel et

al., 1997). Sie bietet die Möglichkeit hochauflösende Querschnittsbilder der

Epidermis und der oberen Dermis zu erzeugen. Eine Auflösung auf

Zellebene, wie bei der konfokalen Lasermikroskopie, ist nicht möglich. Es

lassen sich jedoch Hautanhangsgebilde wie Schweißdrüsen, Haarfollikel und

Blutgefäße zeigen (Gambichler et al., 2005c).

Die Abgrenzung der Epidermis von der Dermis durch die epidermale

Junktionszone zur genauen Bestimmung der Epidermisdicke bleibt eine

schwierige diagnostische Aufgabe. Die Festlegung der Epidermisdicke ist

abhängig von den hinzugezogenen Grenzpunkten. So wird die minimale

Epidermis als bis zur Spitze der dermalen Papillen reichend definiert. Die

maximale Epidermis reicht hingegen bis zum Tal der Reteleisten hinunter.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Festlegung der Epidermisdicke über die

mittlere Epidermisdicke definiert. Dies ist unseres Erachtens nach aus

klinischer Sicht die relevanteste Größe. In Betracht gezogen werden muss

hierbei immer, dass die Abgrenzung des Stratum corneum von der restlichen

Epidermis in den meisten anatomischen Regionen nicht möglich ist

(Gambichler et al., 2005a). Lediglich die Histologie oder der konfokale Laser

ermöglichen die Differenzierung. An bestimmten Lokalisationen wie der

Leistenhaut oder im Falle einer ausgeprägten Hyperkeratose ist die

Abgrenzbarkeit mittels der OCT laut Literatur jedoch möglich (Gambichler

Seite 48

et al., 2005c). Um zu ermitteln, ob die OCT die Möglichkeit bietet die

Epidermisdicke adäquat zu messen, erfolgten unterschiedliche

Vergleichsstudien.

Im Vergleich der Epidermisdickenmessung mittels OCT zum

routinemäßigen Paraffinschnitt hatten sich zum Teil durch Artefakte und

Ablösung des Stratum corneum starke Diskrepanzen gezeigt. Die Korrelation

der Epidermisdicke in vivo im Vergleich zur in vitro Kryohistologie war

Bestandteil einer nachfolgenden Studie. In einer Arbeit an 125

Gewebsproben von hautgesunden Probanden konnte gezeigt werden, dass

eine gute Korrelation der Epidermisdicke zwischen diesen beiden Methoden

besteht und die Kryohistologie zur Bewertung der einzelnen Hautschichten

wesentlich besser geeignet ist als die Paraffin-Fixierung (Gambichler et al.,

2006a).

Die optische Kohärenztomographie bietet somit eine gute non-invasive

Alternative gegenüber der histologischen Probe zur Beurteilung der

Epidermisdicke (Neerken et al., 2004, Gambichler et al. 2006a).

Im Bereich der optischen Kohärenz wurden in den letzten Jahren große

Fortschritte in der in vivo Messung in der Dermatologie erreicht. Es bleiben

jedoch Schwierigkeiten bei der Beurteilung der OCT-Bilder und der

optimalen Vermessung der Epidermisdicke. In Bezug auf unsere Arbeit, vor

allem in der Festlegung der Epidermisdicke, weisen verschiedene Arbeiten

unterschiedliche Ansätze auf. Der A-Scan zur Ermittlung der Epidermisdicke

fand in einigen Arbeiten als bevorzugte Methode Anwendung (Welzel et al.,

1997).

Weissmann et al. (2004) entwickelten jedoch eine neue, computergestützte

Technik, die sogenannte Shaplet-Analyse, welche vergleichbare Ergebnisse

zur manuellen Messung im B-Scan ergab. Der A-Scan zeigte in dieser Arbeit

die höchste Abweichung. Die Studie zeigte jedoch auch, dass die neu

entwickelte Technik nur bei flacher Haut ohne vermehrte Falten oder stark

gewellten Papillen einsetzbar ist und dass bis zum kommerziellen Einsatz

noch weitere Entwicklungen und Verbesserungen erfolgen müssen. In einer

Arbeit von Gambichler et al. (2007b) konnte belegt werden, dass die

Seite 49

Verwendung des B-Scans zur manuellen Messung der mittleren

Epidermisdicke im Vergleich zur Kryohistologie, welche in vitro die bisher

beste Methode darstellt, eine sehr gute Übereinstimmung zeigte. Auf Grund

der überzeugenden Ergebnisse wurde deswegen für unsere Arbeit die

Epidermisdicke mittels manueller Messung bestimmt.

Sämtliche bisher durchgeführte Studien hatten jedoch nicht zum Ziel,

Basisdaten der Epidermis unter der Berücksichtigung verschiedener

Einflussfaktoren zu sammeln.

Die vorliegende Arbeit ist somit die erste großangelegte Studie, welche

mittels der OCT in vivo Basisdaten über die Epidermisdicke in Abhängigkeit

von Alter, Geschlecht, anatomischer Lokalisation und Hauttyp erhebt sowie

die Präzision und Reproduzierbarkeit der Methode der OCT systematisch

untersucht.

6.1. Zum Studiendesign

Die Patienten für die Studie wurden aus der Patientenversorgung der

Hautklinik des St-Josefs-Hospitals, den Mitarbeitern sowie dem privaten

Umfeld gewonnen. Hierdurch ließ sich über den Zeitraum der Studie eine

relativ große Personenzahl einschließen. Die Probanden, die für die

unterschiedlichen Messungen herangezogen wurden, durften unter keiner

systemischen Dermatose wie zum Beispiel einem atopischem Ekzem, einer

Psoriasis vulgaris oder einer Sklerodermie leiden. Auch durften keine

topischen Therapien im Vorfeld erfolgt sein, da bereits Cossmann et al., 2006,

zeigen konnten, dass verschiede Externa bereits Einfluss auf die Ergebnisse

haben. Um den Einfluss von UV-Licht auf die Epidermisdicke zu verhindern

(Gambichler et al., 2006b), wurden keine Personen eingeschlossen, die in den

letzten 2 Monaten einer erhöhten Sonnenexposition ausgesetzt waren wie

zum Beispiel durch Urlaub in sonnenreichen Gebieten, durch

Solariumbesuche oder durch Lichttherapie. Daher wurden schlussendlich

bevorzugt Patienten aus der operativen Dermatologie eingeschlossen, bei

denen lediglich lokalisierte dermatologische Erkrankungen vorlagen. Für die

Seite 50

ethnische Vergleichsgruppe wurden vor allem Probanden aus dem

familiärem Umfeld gewählt.

Bezüglich der Messung mussten die Patienten für eine optimale Bildqualität

in der vorgegebenen Position sehr still verweilen. Geringe Bewegungen

führten zu einer deutlich schlechteren Bildqualität oder gar zu nicht

auswertbaren Bildern. Die Messungen mit dem verwendeten OCT-Gerät

waren für den Patienten absolut schmerzlos und ungefährlich, es handelt

sich folglich um eine völlig harmlose Methode (Gambichler et al., 2005c). Es

zeigten sich im Verlauf der Studie keinerlei Nebenwirkungen bei

irgendeinem der Probanden.

Die Untersuchung der Bilder gestaltete sich sehr aufwändig. Auf Grund der

überzeugenden Studienlage erfolgte die Messung der Epidermisdicke am B-

Scan manuell durch einen Untersucher (R.M.). Anschließend wurde der

Durchschnitt der gemessenen 5 Punkte errechnet und der Wert zur weiteren

Analyse verwendet. Diese Methode zeigt insgesamt deutlich bessere

Ergebnisse als die Ermittlung der Epidermisdicke mittels A-Scan oder

Shaplet-Based-Scan, ist jedoch für den Untersucher sehr zeitaufwändig.

Weiterhin sind die Ergebnisse stark abhängig von den Fähigkeiten des

Untersuchers. Es sollte zukünftig erforscht werden, ob für eine optimale

Darstellung der Epidermisdicke die Vermessung weniger Messpunkte (z.B.

drei) ausreichend ist oder ob sogar mehr Messpunkte in kürzeren Abständen

verwendet werden sollten. Für größere Kollektive ist die Methode jedoch

nicht anwendbar, hier ist die Verbesserung der bestehenden

computergestützten Bild-analytischen Methoden durch weitere Forschung

dringend notwendig. Als weitere Kritikpunkte unserer Studie müssen

beachtet werden, dass in den einzelnen untersuchten Gruppen lediglich

kleine Probandenzahlen vorlagen (Ethnische n=12, Wiederholungsmessung

n=10). Des Weiteren erfolgte keine Korrelation der Ergebnisse mit einer

Histologie wie zum Beispiel mit der Kryohistologie oder einer anderen

bekannten Technik wie Ultraschall oder konfokaler Lasermikroskopie. Alle

erstellten Bilder wurden von einem Untersucher beurteilt und die

Seite 51

Epidermisdicke ausgemessen. Ein Vergleich zu einem zweiten Untersucher

oder einer anderen validierten Untersuchungsmethode fehlt somit.

6.2. Zur Reproduzierbarkeit und Präzision

In dieser Studie wurde zuerst die Ermittlung der Präzision der OCT-

Messung durchgeführt. Weiterhin sollten der Einfluss der Tageszeit auf die

Epidermisdicke sowie die Veränderungen über einen längeren Zeitpunkt

untersucht werden. Hierbei wurde die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse

innerhalb eines Tages sowie über 7 Tage ermittelt. Der Einschluss von

Probanden gestaltete sich besonders schwierig. Die Patienten mussten am

ersten Tag zu zwei Messungen im Abstand von 12 Stunden und nach 7

Tagen zu einer erneuten Untersuchung erscheinen. Patienten, die zu einem

der Termine nicht erschienen, wurden ausgeschlossen. Bei den

Wiederholungsmessungen wurde die Lokalisation vorab mit einem

wasserfesten Stift markiert. Mithilfe der integrierten Kamera war es somit

möglich, genau die gleiche Stelle zu vermessen. Die Markierung war jedoch

lediglich für die im 12-Stunden-Abstand erfolgte Messung zu verwenden.

Für die Untersuchung nach 7 Tagen konnte nur noch die ungefähre

anatomische Lokalisation im Bereich des Schulterblattes ermittelt und für die

Messung genutzt werden. Hierbei musste natürlich davon ausgegangen

werden, dass nicht exakt die gleiche Stelle ausgemessen wurde. In

Anbetracht der Tatsache, dass es sich wahrscheinlich lediglich um

Verschiebungen um 2-3 cm gehandelt hat, ist dies von geringer Relevanz.

Weiterhin erfolgten bei allen Probanden an der beschriebenen Lokalisation

drei Messungen im Stay-on-Modus sowie drei Messungen im Removal-

Modus (siehe Patienten und Methoden). Im Stay-on-Modus zeigte sich bei

den drei in Serie erstellten Bildern in der Analyse eine sehr gute

Übereinstimmung bei der Messung der Epidermisdicke. Der

Variationskoeffizient lag hier lediglich bei 5,5%. Dies zeigt die gute

Reproduzierbarkeit der Methode der manuellen Bestimmung der

Epidermisdicke. Zum Vergleich dienten die im Removal-Modus erzeugten

Seite 52

drei Bilder, die jedoch jeweils in minimaler anatomischer Abweichung von

den zuvor untersuchten Lokalisationen erstellt wurden. Der Einfluss einer

solchen minimalen Verschiebung des Messbereichs auf die Epidermisdicke

wurde somit untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich auch

durch die minimale Verschiebung des OCT-Scanners auf der Haut im

Removal-Modus keine großen Differenzen in der ermittelten Epidermisdicke

zeigten. Der Variationskoeffizient lag gemittelt über die drei Messzeitpunkte

bei niedrigen 8,5%. Der Variationskoeffizient lag im Removal-Modus damit

leicht über dem Stay-on-Modus. Somit konnte gezeigt werden, dass die

Reproduzierbarkeit bei OCT-Bildern sehr gut gegeben ist. Die optische

Kohärenztomographie ist damit nachgewiesenermaßen eine akkurate und

wiederholbare Methode zur Bestimmung der Epidermisdicke. Weiterhin

zeigte sich, dass die Tageszeit keinen signifikanten Einfluss auf die

Epidermisdicke hat und dass sie auch im beobachteten Zeitraum von

immerhin 7 Tagen keiner signifikanten Schwankung unterworfen ist. Für

folgende Studien kann damit angenommen werden, dass die Epidermisdicke

keinerlei tageszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Eine solche

Messung an einem so großen Patientenkollektiv wurde bisher in der

Literatur nicht beschrieben. Die vorliegenden Daten bieten die Möglichkeit,

als Referenzdaten für weitere Studien zu fungieren. Die Ergebnisse sollten in

folgenden Studien in verschiedenen Zentren und durch verschiedene

Untersucher überprüft werden.

6.3. Zum Alter

Der Alterungsprozess der Haut war bereits Inhalt vieler Studien. Der

demographische Wandel macht es auch in der Dermatologie immer

wichtiger, die Veränderungen wie Struktur, Barrierefunktionen, aber auch

die Dicke in älterer Haut zu verstehen und zu erforschen. Bisher wird

grundsätzlich von einer Verdünnung der Haut im Alter ausgegangen. So

zeigte Robert M. Lavker bereits 1979 an histologischen Proben, dass es im

Alter zu einer Atrophie der Epidermis, zu einer Abflachung der

Seite 53

epidermalen-dermalen Junktionszone sowie zu einer Verdoppelung der

Basallamina kommt, wobei er eine deutliche Beziehung zur

Sonnenexposition nachweisen konnte. Altersabhängige Veränderungen

konnten auch in einer Studie von Neerken et al. (2004) nachgewiesen

werden. Untersucht wurden zwei Gruppen aus jeweils 15 Probanden, eine

jüngere Gruppe mit einem mittleren Alter von 22.5 Jahren sowie eine ältere

Gruppe mit einem mittleren Alter von 55.3 Jahren. Untersucht wurde bei

allen Testpersonen die Haut im Bereich der Schläfe und des Unterarms

mittels konfokalem Laser und der optischen Kohärenztomographie. Es

konnte hier ebenfalls eine deutliche Abnahme der maximalen

Epidermisdicke bei der älteren Gruppe festgestellt werden, wobei die

minimale Epidermisdicke zunahm. Der Vergleich der Bilder zeigte ebenfalls

eine deutliche Verringerung der Papillen bei den älteren Probanden. Diese

Studie deckt sich mit den vorliegenden Daten aus unserer Gruppe der

Älteren, in der sich auch die oben genannten strukturellen Veränderungen

nachweisen ließen. Als Konsequenz der alternden Epidermis mit flacher

werdender Verzahnung zur Dermis ergibt sich eine verminderte

Belastbarkeit gegenüber Abschürfungen und kleinen Traumata (Chung et al.,

2002; Hull et al., 1983). Dies deckt sich mit der klinischen Erfahrung der

deutlich schnelleren Verletzbarkeit der Haut bei älteren Patienten.

Histologisch zeigt sich in der jüngeren Haut ein zahlreiches zottenartiges

Einwachsen der Basalzellen als Papillen in die Dermis. Im Gegensatz dazu

fehlt dies in der älteren Haut fast vollständig, was zu einer Abflachung der

Grenze zwischen Epidermis und Dermis führt. In einer Studie an 26 Proben

aus der abdominalen Haut (Hull et al., 1983) wurde ebenfalls

elektronenmikroskopisch die Abnahme und Verdickung der Papillen bei

Probanden zwischen der 6. und 10. Lebensdekade nachgewiesen. Bis zu

diesem Alter war an der Grenzfläche zwischen Epidermis und Dermis noch

eine sehr gute Verzahnung sichtbar. In einer weiteren Studie an 26

Probanden wurde mittels konfokalem Laser ebenfalls die Epidermisdicke

untersucht. Unterteilt wurde in eine jüngere Gruppe (mittleres Alter 23,1

Jahre) und eine ältere Gruppe (mittleres Alter 72,5 Jahre). Es erfolgten

Seite 54

Messungen am Unterarm. Diese zeigten, dass die minimale Epidermisdicke

mit zunehmendem Alter anstieg. Des Weiteren zeigte auch der konvokale

Laser deutliche Veränderungen der epidermalen-dermalen Junktionszone.

Einschränkend muss bei dieser Studie die Geschlechterverteilung mit 22

Frauen und nur 4 Männern beachtet werden (Sauermann et al., 2002). In

einer histologischen Arbeit zur Untersuchung der Morphologie an 64 Proben

der Arminnenseite von Probanden im Alter zwischen 20 und 80 Jahren zeigte

sich im Durchschnitt eine signifikante progressive Verdünnung der

Epidermis, wobei diese bei Männern etwas schneller abzulaufen scheint als

bei Frauen. Der Verdünnungsprozess beginnt bereits ab dem 30. Lebensjahr.

Die endgültige Epidermisdicke unterscheidet sich jedoch nicht signifikant.

Die heraus gearbeiteten Ergebnisse für die Epidermisdicke liegen in diesem

Fall leicht unter den Ergebnissen von in vivo Messungen. Die Autoren

führen hierzu als mögliche Erklärung den Schrumpfungsprozess im Rahmen

der histologischen Aufarbeitung an (Branchet et al., 1990). Ähnliche

Ergebnisse erhielten Batisse et al. (2002) mittels konfokalem Laser und

Ultraschalls der Haut an der Armrückseite. Es zeigte sich eine signifikante

Abnahme der wachstumsfähigen Epidermis bei älteren Probanden. Das

Stratum corneum wurde hier jedoch nicht mit in die Messung einbezogen. Es

wurden 34 Frauen in die Studien eingeschlossen und diese in zwei Gruppen

eingeteilt. In der jüngeren Gruppe lag das durchschnittliche Alter bei 21±2

Jahren und einer Epidermisdicke von 77 ±7 µm, und in der älteren bei 65 ±2

Jahren und einer Dicke von 69 ± 10 µm. Im Gegensatz zu den vorher

beschriebenen Studien wiesen Sandby-Moller et al. (2003) keinen

signifikanten Einfluss des Alters auf die Epidermisdicke nach. Es erfolgten

Hautbiopsien am dorsalen Unterarm, an der Schulter und am Gesäß bei 71

Probanden im Alter zwischen 20 und 68 Jahren, das mittlere Alter betrug 47

Jahre. Hierbei konnte in der statistischen Auswertung kein signifikanter

Einfluss des Alters auf die Epidermisdicke gezeigt werden. Diskutiert

werden muss jedoch im Rahmen dieser Studie das relativ unausgeglichene

Patientenkollektiv mit einer nur geringen Altersverteilung. In einer älteren

histologischen Untersuchung (Whitton and Everall, 1973) konnten ebenfalls

Seite 55

keine altersabhängigen Veränderungen an 22 verschiedenen Lokalisationen

nachgewiesen werden. Es wurden jedoch nur wenige histologische Proben

von Probanden im Alter über 60 Jahren untersucht. Unsere Ergebnisse

decken sich mit dem Großteil der vorangegangenen Studien und weisen eine

deutliche Abnahme der Epidermisdicke mit dem Alter nach. So zeigten wir

in der Gruppe der Jüngeren in der Messung am Schulterblatt eine mittlere

Epidermisdicke von 74,9 ± 11,7 µm, wohingegen sich in der Gruppe der

Älteren lediglich eine mittlere Dicke von 60,3 ± 8,2 µm nachweisen ließ.

Diese Tendenz zeigte sich an allen untersuchten Lokalisationen, unabhängig

von der UV-Exposition. So zeigte sich eine signifikante Abnahme an

chronisch UV-exponierten Bereichen wie der Stirn ebenso wie bei dem

meistens ja lichtgeschützen Gesäß. Weiterhin zeigte sich in unserer Arbeit die

Standardabweichung im Bereich der jüngeren Gruppe wesentlich größer als

in der älteren Gruppe. Wir konnten nachweisen, dass die Variation der

Epidermisdicke im Alter unabhängig von der Lokalisation deutlich geringer

ist, als dies noch bei jüngeren Probanden der Fall ist. Eine aktuelle Studie von

Mogensen et al. (2008), welche 20 Probanden mittels optischer

Kohärenztomographie untersuchten, konnte unsere Ergebnisse bestätigen. Es

zeigte sich hier ebenfalls eine statistisch negative Korrelation zwischen Alter

und Epidermisdicke an 12 untersuchten anatomischen Lokalisationen.

Einschränkend muss hinzugefügt werden, dass das maximale Alter in dieser

Studie bei 59 Jahren, das mittlere Alter bei 34 Jahren lag und dass das

eingeschlossene Patientenkollektiv deutlich kleiner war. Unsere Arbeit

konnte somit am bisher größten untersuchten Patientenkollektiv die negative

Korrelation zwischen Epidermisdicke und Alter nachweisen. Die Abnahme

der Epidermisdicke ist dabei unabhängig von der Lokalisation oder der UV-

Exposition der Haut. Die Abnahme der Epidermisdicke ist hierbei auch nicht

abhängig vom Geschlecht, sondern tritt bei Frauen und Männern im gleichen

Maße auf.

Seite 56

6.4. Zum Hauttyp

Im Rahmen der Studie erfolgte eine Untersuchung bezüglich des Einflusses

des Hauttyps auf die Epidermisdicke. Die Epidermisdicke von jungen

Probanden zwischen 20 und 40 Jahren mit angeboren dunklem Hauttyp IV-

VI wurde mit den Ergebnissen von kaukasischen Probanden gleichen Alters

mit Hauttyp I-III verglichen. Die Probanden der ethnischen Gruppe wurden

nach den gleichen Ein- und Ausschlusskriterien eingeschlossen wie alle

anderen Probanden auch. Auch hier durfte in den letzten 2 Monaten keine

ausgeprägte UV-Exposition vorliegen. Die Rekrutierung gestaltete sich auf

Grund des Standorts der Studie in Deutschland mit der hier vorliegenden

„ethnischen“ Verteilung nicht einfach. Zur Analyse konnten schlussendlich

Bilder von 10 Probanden verwendet werden. Untersucht wurden lediglich

zwei Lokalisationen, eine UV-exponierte an der Stirn und eine nicht UV-

exponierte am Gesäß. Hierbei konnte in unserer Arbeit gezeigt werden, dass

keine Beziehung zwischen der angeborenen Pigmentierung und der

Epidermisdicke besteht. Es zeigte sich an der Stirn bei der unpigmentierten

Gruppe eine mittlere Epidermisdicke von 71 µm, im Vergleich hierzu betrug

bei der ethnischen Gruppe die Epidermisdicke 70,2 µm. Am Gesäß zeigte

sich eine etwas größere Differenz. So fand sich bei Hauttyp I-III eine Dicke

von 75 µm, während die dunkel pigmentierten Probanden lediglich eine

Dicke von 70 µm zeigten. Diese Unterschiede sind jedoch statistisch nicht

signifikant. Dies stützt auch die Ergebnisse mehrerer dänischer

Arbeitsgruppen, welche histologisch den Zusammenhang zwischen

Pigmentation und Epidermisdicke untersuchten (Lock-Andersen et al., 1997,

Sandby-Moller et al., 2003, Sandby-Moller et al., 2003) und keine Beziehung

nachweisen konnten. In einer Studie von Mogensen et al. (2008) konnte auch

mittels OCT kein Zusammenhang zwischen Hauttyp und der

Epidermisdicke gefunden werden. Retrospektiv muss hierbei beachtet

werden, dass nur wenige Probanden mit Hauttyp IV und V eingeschlossen

wurden. Von einer anderen Arbeitsgruppe war hingegen mit der OCT eine

wesentlich dickere Epidermis am Unterarm von Afro-Amerikaner und

Seite 57

Indern nachgewiesen worden. Einschränkend muss hier jedoch die sehr

geringe Fallzahl von n=2 genannt werden (Pagnoni et al., 1999). Des

Weiteren wurde ein deutlich größerer Kontrast zwischen Epidermis und

Dermis bei Hauttyp VI als bei Hauttyp II festgestellt. Histologisch ließen sich

auch prominentere Reteleisten nachweisen.

Unsere Studie bietet das größte untersuchte Kollektiv von Probanden mit

dunklerem Hauttyp. Bisher erfolgte meist die Untersuchung mittels OCT

oder Histologie. Wünschenswert wäre zukünftig eine vergleichende Arbeit

zwischen Kryohistologie und OCT-Bildern, um die gewonnenen

Erkenntnisse zu bestätigen. Im Jahre 2009 erfolgte als Folgestudie bereits eine

große Untersuchung an annähernd 400 Probanden unterschiedlicher

ethnischer Herkunft. Hierbei wurde die Epidermisdicke mit der OCT und

der 20- und 100-MHz Sonographie untersucht. Es konnten keine

Unterschiede zwischen den Hauttypen festgestellt werden, jedoch zeigte sich

beim Hauttyp V-VI eine leicht verzögerte Hautalterung (Querleux et al.,

2009). Interessant wäre eine weitere Arbeit zur Untersuchung der

Epidermisdicke bei Probanden mit Hauttyp IV-VI im Alter von über 60

Jahren, ob sich hier im gleichen Maße die vorbeschriebene negative

Korrelation zum Alter zeigen ließe. Zukünftig müsste ebenfalls untersucht

werden, ob Geschlecht und anatomische Lokalisation bei Menschen mit

Hauttyp IV-VI einen Einfluss auf die Epidermisdicke haben.

6.5. Zum Geschlecht

Die Unterschiede zwischen der Haut von Frauen und Männern wurden

bereits in vielerlei Hinsicht untersucht. Jacobi et al. hatten 2005 die

geschlechtsabhängigen Unterschiede in der Physiologie des Stratum

corneum untersucht. Es zeigte sich bei den Frauen insgesamt ein deutlich

höherer pH-Wert sowie eine unterschiedliche Proteinabsorbtion. Die

Autoren führen diese Ergebnisse am ehesten auf die unterschiedlichen

Hormoneinflüsse zurück. Auch der Einfluss des Geschlechtes auf die Dicke

der Epidermis ist bereits mehrfach untersucht worden. Sandby-Moller et al.

Seite 58

(2003) wiesen hierbei mittels Kryohistologie bei 71 Probanden unabhängig

von der Körperstelle eine signifikant dickere Epidermis bei Männern als bei

Frauen nach. In die Messung mit einbezogen wurde die Epidermis jedoch

ohne das Stratum corneum. Im Gegensatz dazu konnte in einer Vielzahl von

Studien mit verschiedenen Methoden kein Unterschied in der

Epidermisdicke zwischen Männern und Frauen gefunden werden

(Morgagas et al., 1993, Whitton und Everall, 1973) auch das Stratum corneum

scheint unabhängig vom Geschlecht (Jacobi et al., 2005) zu sein. Eine

Ausnahme von diesem Ergebnis liegt beim Gesicht vor. In der Gruppe der

über 50-jährigen konnte bei Frauen eine dünnere Epidermis von

durchschnittlich 40 µm gemessen werden. Bei Männern waren es 55 µm

(Whitton and Everall, 1973). Diese Ergebnisse decken sich mit unserer Arbeit.

Hier zeigte sich in der Gruppe der über 60-jährigen bei den Frauen eine

signifikant dünnere Haut im Bereich der Stirn gegenüber den untersuchten

Männern. Ein möglicher Erklärungsansatz wäre die stärkere UV-Exposition

bzw. der mangelhafte UV-Schutz bei Männern, der zu einer Verdickung der

Haut führen könnte. Weitere Vergleichsstudien zur Verifizierung sollten

folgen. In Bezug auf alle weiteren untersuchten Lokalisationen wurden keine

geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Epidermisdicke mehr gefunden.

Das gilt sowohl für die Gruppe der Jüngeren als auch der Älteren. Es konnte

jedoch gezeigt werden, dass in der der Gruppe der Jüngeren die

Unterschiede zwischen Männern und Frauen zwar nicht signifikant waren,

insgesamt jedoch deutlich größer als bei der älteren Gruppe. Das deckt sich

mit den zuvor gewonnenen Erkenntnissen, dass bei jungen Probanden eine

deutlich größere intra-individuelle Variation vorliegt.

6.6. Zur anatomischen Lokalisation

Holbrook et al. beschrieben bereits 1974 morphologische Unterschiede des

Stratum corneum an verschiedenen Körperregionen. Es wird unter anderem

beschrieben, dass sich ein besonders dünnes Stratum corneum im Gesichts-

und Genitalbereich befindet, während am Körperstamm und an den

Seite 59

Extremitäten es wesentlich dicker ist (Ya-Xian et al., 1999). Die Dicke der

Epidermis in Bezug auf verschiedene Körperstellen wurde 1973 von Whitton

und Everall in einer großen Studie untersucht. Hierbei wurden 214 Proben

analysiert, um unter anderem den Einfluss von 22 verschiedenen

anatomischen Lokalisationen zu untersuchen. Hierbei zeigte sich eine

enorme Varianz in der ermittelten durchschnittlichen Epidermisdicke. Die

auffallendste Differenz bestand zwischen dem Gesicht mit einer Dicke von

50 µm im Vergleich zur Fingerbeere mit 369 µm. Eine größere aktuelle Studie

liegt von Sandby-Moller et al. (2003) vor. Hier wurden bei 71 Probanden an

drei verschiedenen Körperstellen Proben entnommen und kryohistologisch

aufgearbeitet. Die Lokalisationen waren der dorsale Unterarm, die Schulter

und das Gesäß. Hierbei zeigte sich am Unterarm eine mittlere

Epidermisdicke von 74,9±12,7 µm, an der Schulter 81,3±13,5 µm und mit

96,5±16,6 µm, eine deutlich dickere Epidermis am Gesäß. Insgesamt konnten

signifikante Differenzen zwischen den einzelnen Körperstellen, aber auch

zwischen den einzelnen Probanden nachgewiesen werden. Die statistische

Analyse zeigte jedoch, dass der Unterschied zwischen verschiedenen

Testpersonen wesentlich kleiner ist als zwischen den einzelnen anatomischen

Stellen. Bei der oben genannten Studie handelt es sich jedoch durchgehend

um in vitro Untersuchungen, bei denen immer der Schrumpfungseffekt und

die Gefahr von Artefakten im Rahmen der histologischen Aufarbeitung

gegeben ist. Daten über in vivo Messungen liegen aus einer Studie von

Huzaira et al. (2001) vor. Hier wurde bei 10 Probanden an 6 verschieden

Lokalisationen (Stirn, Wange, Rücken, Bein, innerer und äußerer Unterarm)

mittels konvokalem Laser die Epidermisdicke bestimmt. Es zeigten sich

signifikante Unterschiede zwischen der sonnenexponierten (Stirn, Wange

und äußerem Unterarm) und der sonnengeschützten (Rücken, Bein und

innerer Unterarm) Haut. Vor allem die Dicke des Stratum corneum scheint

eine positive Korrelation zur Sonnenexposition zu besitzen. In der aktuellen

Studie von Mogensen et al. (2008), n=20, konnte mittels optischer

Kohärenztomographie gezeigt werden, dass keine signifikanten

Unterschiede bezüglich der in der Studie getesteten 12 verschiedenen

Seite 60

Lokalisationen bestehen. Die an der Handfläche ermittelten Daten aus der

Analyse wurden ausgeschlossen. Für unsere Studie wurden die untersuchten

Lokalisationen anhand ihrer Verteilung in UV-exponierten (Stirn, Unterarm,

Wade) und nicht UV-exponierten (Gesäß, Schulter , Sternum ) Arealen

ausgesucht. Ausgeschlossen wurden weiterhin Lokalisationen, bei denen

bereits im Vorfeld große Abweichungen zur Epidermisdicke gefunden

wurden, beispielsweise die Haut palmo-plantar oder die Genitalregion

(Whitton und Everall, 1973), sowie Hautstellen ohne Pigmentierung wie zum

Beispiel das Lippenrot (Welzel et al 2001). Im Rahmen unserer Arbeit

konnten im Gegensatz zu den vorangegangen Arbeiten keine signifikanten

Unterschiede zwischen den untersuchten Personen aufgezeigt werden. Es

zeigte sich jedoch in der Analyse der untersuchten sechs Lokalisationen

(Stirn, Unterarm, Gesäß, Wade, Schulter und Sternum) innerhalb eines

Patienten eine große Variabilität, wobei in Analogie zu Sandby-Moller der

intra-individuelle Unterschied an verschiedenen Körperstellen signifikant

größer war als der zwischen verschiedenen Testpersonen. In unserer Arbeit

konnte an einem großen Kollektiv bewiesen werden, dass die

Epidermisdicke scheinbar unabhängig von der UV-Exposition zu sein

scheint. Einschränkend muss jedoch hinzugefügt werden, dass die

ermittelten Differenzen zwischen einzelnen Lokalisationen meist kleiner als

10 µm waren, die Tiefenauflösung des verwendeten OCT-Scanners jedoch

bei 7,4 µm lag. Daraus muss geschlossen werden, dass kleine Unterschiede

auf Grund der eingeschränkten Auflösung nicht korrekt erfasst werden

konnten. Diesbezüglich muss die Weiterentwicklung besserer Lichtquellen

zur Verbesserung der OCT-Technik erfolgen. So könnte die Verwendung

von Saphir-Lasern in der Zukunft eine gleiche Bildqualität mit einer

Darstellung auf Zellebene bieten, wie es zum Beispiel durch die konfokale

Lasermikroskopie möglich ist.

Seite 61

6.7. Zur OCT und pathologischen Hautveränderungen

Die Einsatzmöglichkeiten der optischen Kohärenztomographie sind

vielfältig. Von Gambichler et al. (2005d) wurde die OCT angewendet, um die

positive Reaktion von 20 Probanden auf eine Epikutantestung zu

untersuchen. Hierbei konnten eine deutlich verdickte Epidermis sowie ein

deutlich dermales Infiltrat/Ödem nachgewiesen werden. Die

Veränderungen korrelierten mit dem klinischen Untersuchungsbefund,

wobei einschränkend hinzugefügt werden muss, dass kein Vergleich mit

histologischen Untersuchungen erfolgte. Es lässt sich jedoch bereits jetzt ein

großes Potential zur zukünftigen objektiven Beurteilung der Ergebnisse des

Epikutantestes sehen.

Eine Hauterkrankung bei der die OCT bereits zu diagnostischen Zwecken

eingesetzt wurde, ist der chronisch-diskoide und der subakut-kutane Lupus

erythematodes. Es erfolgte bei 11 Probanden vor der histologischen

Diagnosesicherung eine Bildgebung mittels OCT. In der Korrelation mit der

Histologie konnten sowohl die Hyperkeratosen, die Atrophie als auch das

papilläre dermale Ödem nachgewiesen werden. Trotz dieser signifikanten

Ergebnisse sollte die OCT noch nicht als einziges diagnostisches Mittel

verwendet werden (Gambichler et al., 2007a).

Dieselbe Arbeitsgruppe untersuchte, ob OCT sowie hochfrequente

Sonographie und konfokale Lasermikroskopie eine Möglichkeit zur nicht-

invasiven Diagnostik bei der mediodermalen Elastolyse sind. Bei dieser

handelt es sich um ein sehr seltenes und bisher nur histologisch zu

sicherndes Krankheitsbild, bei dem es zum Abbau der elastischen Fasern in

der Dermis kommt. In den OCT-Bildern betroffener Hautareale zeigte sich

im Gegensatz zur gesunden Haut ein deutlich abgeschwächtes Signal im

Bereich der oberen Dermis. Die OCT eignet sich somit als diagnostische

Methode zur Beurteilung des Verlaufes, der Ausbreitung und zur

Therapieevaluierung (Scola et al., 2010).

Die Überwachung und Überprüfung des Gewebes während und nach der

Kryochirurgie zählt ebenfalls zu den untersuchten Einsatzmöglichkeiten. Bei

Seite 62

der Kryochirurgie handelt es sich um ein Verfahren, welches bei

verschiedenen malignen Veränderungen der Brust, der Prostata, der Leber,

aber auch der Haut verwendet wird. In dieser Studie konnte gezeigt werden,

dass mittels OCT theoretisch die Möglichkeit besteht, die durch die

Kryochirurgie entstandenen Veränderungen klar abzugrenzen und dadurch

Therapieerfolge sowie unter Umständen verbliebene Tumoranteile

anzuzeigen (Choi et al., 2004).

Matheny et al. führten an Hamstern mit iatrogen erzeugten Dysplasien und

Malignomen der Wangenschleimhaut in vivo und in vitro OCT-Messungen

durch und entnahmen anschließend histologische Proben zum Vergleich. Es

zeigte sich bei guter Auflösung bei beiden Untersuchungen sowohl in vivo

als auch in vitro eine gute Detektion von epithelialen Veränderungen und

von Blutgefäßen. Die Autoren stellen in Aussicht, dass die OCT in der

Zukunft auch beim Menschen in vivo zur Diagnostik und Abgrenzung

genutzt werden könnte (Matehny et al., 2004).

6.8. Ausblick

Die optische Kohärenztomographie bietet, wie diese Arbeit zeigt, eine gute

Möglichkeit zur Beurteilung von Epidermisveränderungen. So könnte der

OCT-Scanner in der Dermatologie eingesetzt werden, um Therapieeffekte

nicht-invasiv zu dokumentieren oder Atrophien darzustellen wie sie bei

längerfristiger Steroidapplikation entstehen. Wie Gambichler und Kollegen

zeigten (Gambichler et al., 2006b), kann das OCT-Gerät in der klinischen

Dermatologie auch zur Kontrolle bei Lichttherapie mit UV-A und UV-B

Strahlen verwendet werden oder zur Objektivierbarkeit der Ergebnisse bei

Epikutantestungen (Gambichler et al., 2005d). Um die OCT für weitere

diagnostische Zwecke beispielsweise bei der Früherkennung und

Abgrenzung maligner Veränderungen nutzen zu können, ist erst die

Entwicklung weiterer Lichtquellen zur Verbesserung der Auflösung

notwendig.

Seite 63

7. ZUSAMMENFASSUNG

Die Beurteilung der Epidermis und ihrer Dimensionen war schon häufig

Thema früherer Studien. Den Goldstandard bildete bisher die operative

Gewebeentnahme sowie die anschließende histologische Aufarbeitung.

Nachteil ist hierbei, dass es sich um eine in vitro Methode handelt, welche

invasiv ist und nicht an exakt der selben Lokalisation reproduziert werden

kann. Die Kenntnis über die Epidemisdicke in situ kann in vielen

medizinischen Bereichen von großer praktischer Bedeutung sein

(Pharmakologie, Chirurgie, Therapie-Monitoring, dermatologische

Forschung). Zur in vivo Untersuchung der Haut stehen diverse bildgebende

Verfahren wie der hochfrequente Ultraschall zur Verfügung. Auf Grund

seiner relativ geringen Auflösung ist dieser nur begrenzt für die Beurteilung

der Epidermis nutzbar. OCT ist eine relativ neue, nicht-invasive Technik zur

in vivo Untersuchung von Gewebe. Das Prinzip beruht auf der Verwendung

von kohärenten Lichtwellen und deren Streuung und Reflektion im Gewebe.

In unserer Arbeit wurde die Epidermis von 83 hautgesunden Probanden mit

Hautyp I-III und 10 Probanden mit Hauttyp IV-VI mittels OCT untersucht.

Es erfolgten zur Überprüfung der Methode der OCT (Präzision und

Reproduzierbarkeit) und zur Beurteilung verschiedener Einflussfaktoren

(Alter, Geschlecht, Hauttyp und anatomische Lokalisation) unterschiedliche

Untersuchungen. Die Epidermisdicke wurde an den Bildern aus dem

Mittelwert der durch manuelle Messung an 5 verschiedenen Messpunkten

erhobenen Werte ermittelt. Zur Evaluierung der Methodik der OCT erfolgten

zur Bestimmung der Präzision und Reproduzierbarkeit an einem weiteren

Kollektiv Wiederholungsmessungen zu drei verschiedenen

Untersuchungszeitpunkten. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich die

Epidermisdicke innerhalb von 7 Tagen nur unwesentlich verändert und auch

keinen tageszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Der

Variationskoeffizient erwies sich in den Messungen als niedrig, was auf eine

sehr gute Reproduzierbarkeit der Methode hinweist.

Seite 64

Es zeigte sich in unserer Arbeit, dass die Dicke der Epidermis im Alter

signifikant abnimmt. Das gilt für alle untersuchten anatomischen

Lokalisationen. Die konstitutionelle Pigmentierung sowie das Geschlecht

haben keinen Einfluss auf die Epidermisdicke. Lediglich bei Frauen

zwischen 60 und 80 Jahren zeigte sich an der Stirn eine wesentlich dünnere

Epidermis als bei Männern derselben Altersgruppe. In Bezug auf die

untersuchten Körperstellen ergaben sich zwischen den einzelnen Probanden

keine signifikanten Unterschiede. Die innerhalb einer Testperson

festgestellten Differenzen zwischen den untersuchten Lokalisationen

hingegen zeigten sich signifikant. Wir konnten in unserer Arbeit die

Ergebnisse anderer Meßtechniken bestätigen, wobei unsere Arbeit die erste

umfassende OCT-Studie war, die den Einfluss vieler Einflussfaktoren der

Epidermisdicke untersucht hat.

Die OCT ist nach Vorliegen unserer Daten sicherlich eine sehr

vielversprechende in vivo Methode zur Beurteilungen der Epidermisdicke.

In der Zukunft könnte die OCT in der klinischen Dermatologie zur

Beurteilung von Therapieeffekten, Verlaufsbeobachtung von Dermatosen

und zur Objektivierbarkeit von Testergebnissen verwendet werden.

Seite 65

8. LITERATURVERZEICHNIS

Altmeyer, P., el Gammal, S., Hoffmann, K. (1992). Ultrasound in

dermatology. Springer, Berlin, Heidelberg

Batisse, D., Bazin, R., Baldeqeck, T., Querleux, B., Leveque J.L. (2002).

Influence of age on the wrinkling capacities of skin. Skin Res. Technol. 8, 148-

154

Bechara, F.G., Gambichler, T., Stücker, M., Orlikov, A., Rotterdam, S.,

Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2004). Histomorphologic correlation with

routine histology and optical coherence tomography. Skin. Res. Technol. 10

(3), 169-173

Bessou-Touya, S., Picardo, M., Maresca, V., Surlève-Bazeille, J.E., Pain, C.,

Taïeb, A. (1998). Chimeric human epidermal reconstructs to study the role of

melanocytes and keratinocytes in pigmentation and photoprotection. J.

Invest. Dermatol. 111 (6), 1103-1108

Bouma, B., Tearney, G.J., Boppart, S.A., Hee, M.R., Brezinski, M.E., Fujimoto,

J.G. (1995). High-resolution optical coherence tomographic imaging using a

mode-locked Ti:Al(2)O(3) laser source. Opt. Lett. 20 (13), 1486-1488

Bouma, B.E., Tearney, G.J., Bilinsky, I.P., Golubovic, B., Fujimoto, J.G. (1996).

Self-phase-modulated Kerr-lens mode-locked Cr:forsterite laser source for

optical coherence tomography. Opt. Lett. 21 (22), 1839-1841

Branchet, M.C., Boisnic, S., Frances, C., Robert, A.M. (1990). Skin thickness

changes in normal aging skin. Gerontology 36 (1), 28-35

Seite 66

Brand, S., Poneros, J.M., Bouma, B.E., Tearney, G.J., Compton, C.C.,

Nishioka, N.S. (2000). Optical coherence tomography in the gastrointestinal

tract. Endoscopy 32 (10), 796-803

Brezinski, M.E., Tearney, G.J., Bouma, B.E., Izatt, J.A., Hee, M.R., Swanson,

E.A., Southern, J.F., Fujimoto, J.G. (1996). Optical coherence tomography for

optical biopsy. Properties and demonstration of vascular pathology.

Circulation 93 (6), 1206-1213

Choi, B., Milner, T.E., Kim, J., Goodman, J.N., Vargas, G., Aguilar, G., Nelson,

J.S. (2004). Use of optical coherence tomography to monitor biological tissue

freezing during cryosurgery. J. Biomed. Opt. 9 (2), 282-286

Chung, J.H., Yano, K., Lee, M.K., Youn, C.S., Seo, J.Y., Kim, K.H., Cho, K.H.,

Eun, H.C., Detmar, M. (2002). Differential effects of photoaging vs intrinsic

aging on the vascularization of human skin. Arch. Dermatol. 138 (11), 1437-

1442

Cossmann, M., Welzel J. (2006). Evaluation of the atrophogenic potential of

different glucocorticoids using optical coherence tomography, 20-MHz

ultrasound and profilometry; a double-blind, placebo-controlled trial. Br. J.

Dermatol. 155 (4), 700-706

Drexler, W. (2004). Ultrahigh-resolution optical coherence tomography. J.

Biomed. Opt. 9 (1), 47-74

El Gammal, S., El Gammal, C., Kaspar, K., Pieck, C., Altmeyer, P., Vogt, M.,

Ermert, H. (1999). Sonography of the skin at 100 MHz enables in vivo

visualization of stratum corneum and viable epidermis in palmar skin and

psoriatic plaques. J. Invest. Dermatol. 113 (5), 821-829

Seite 67

Enzyklopädie Dermatologie (2010). (Zugriff vom 04.10.2010)

http://www.enzyklopaedie-

dermatologie.de/?tid=5d887c88fe5cf73d314aea676605d215

Fercher, A.F., Mengedoht, K., Werner, W. (1988). Eye-length measurement by

interferometry with partially coherent light. Opt. Lett. 13 (3), 186-188

Fitzpatrick, T.B., Breathnach, A.S. (1963) Das epidermale Melanin-Einheit

System. Dermatol. Wochschr. 147, 481–489

Fitzpatrick, T.B., Szabò, G., Seiji, M., Quevedo, W.C. (1979). Biology of the

melanin pigmentary system. In: Fitzpatrick T.B., Eisen, A.Z., Wolff, K.,

Freedberg, I.W., Austin, K.F., (eds): Dermatology in General Medicine 2nd

edn. New York: McGraw-Hill, 131–163

Fried, D., Xie, J., Shafi, S., Featherstone, J.D., Breunig, T.M., Le, C. (2002).

Imaging caries lesions and lesion progression with polarization sensitive

optical coherence tomography. J. Biomed. Opt. 7 (4), 618-627

Fritsch, P. (1994) Haut. In Benninghoff (Hrsg.). Anatomie. 15. Auflage, Urban

& Schwarzenberg 2 (16.28), 793-811

Fritsch, P. (1998). Dermatologie, Venerologie. Springer-Verlag Berlin,

Heidelberg, New York

Fujimoto JG. (2003). Optical coherence tomography for ultrahigh resolution

in vivo imaging. Nat. Biotechnol 21 (11), 1361-1367

Fujimoto, J.G., Brezinski, M.E., Tearney, G.J., Boppart, S.A., Bouma, B., Hee,

M.R., Southern, J.F., Swanson, E.A. (1995). Optical biopsy and imaging using

optical coherence tomography. Nature Medicine 1, 970-972

Seite 68

Fujimoto, J.G., Pitris, C., Boppart, S.A., Brezinski, M.E. (2000). Optical

coherence tomography: an emerging technology for biomedical imaging and

optical biopsy. Neoplasia. 2 (1-2), 9-25

Gambichler, T., Boms, S., Stücker, M., Kreuter, A., Sand, M., Moussa, G.,

Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2005a). Comparison of histometric data obtained

by optical coherence tomography and routine histology. J. Biomed. Opt. 10

(4), 44008

Gambichler, T., Boms, S., Stücker, M., Moussa, G., Kreuter, A., Sand, M.,

Sand, D., Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2005b). Acute skin alterations

following ultraviolet radiation investigated by optical coherence tomography

and histology. Arch. Dermatol. Res. 297 (5), 218-225

Gambichler, T., Moussa, G., Sand, M., Sand, D., Altmeyer, P., Hoffmann, K.

(2005c). Applications of optical coherence tomography in dermatology. J.

Dermatol. Sci. 40 (2), 85-94

Gambichler, T., Moussa, G., Sand, M., Sand, D., Orlikov, A., Altmeyer, P.,

Hoffmann, K. (2005d). Correlation between clinical scoring of allergic patch

test reactions and optical coherence tomography. J. Biomed. Opt. 10 (6),

064030

Gambichler, T., Boms, S., Stücker, M., Kreuter, A., Moussa, G., Sand, M.,

Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2006a). Epidermal thickness assessed by optical

coherence tomography and routine histology: preliminary results of method

comparison. J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. 20 (7), 791-795

Gambichler, T., Huyn, J., Tomi, N.S., Moussa, G., Moll, C., Sommer, A.,

Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2006b). A comparative pilot study on

ultraviolet-induced skin changes assessed by noninvasive imaging

techniques in vivo. Photochem. Photobiol. 82 (4), 1103-1107

Seite 69

Gambichler, T., Hyun, J., Moussa, G., Tomi, N.S., Boms, S., Altmeyer, P.,

Hoffmann, K., Kreuter, A. (2007a). Optical coherence tomography of

cutaneous lupus erythematosus correlates with histopathology. 16 (1), 35-38

Gambichler, T., Moussa, G., Regeniter, P., Kasseck, C., Hofmann, M.R.,

Bechara, F.G., Sand, M., Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2007b). Validation of

optical coherence tomography in vivo using cryostat histology. Phys. Med.

Biol. 52 (5), 75-85

Gambichler, T., Regeniter, P., Bechara, F.G., Orlikov, A., Vasa, R., Moussa, G.,

Stücker, M., Altmeyer, P., Hoffmann, K. (2007c). Characterization of benign

and malignant melanocytic skin lesions using optical coherence tomography

in vivo. J. Am. Acad. Dermatol. 57 (4), 629-637

Gambichler, T., Orlikov, A., Vasa, R., Moussa, G., Hoffmann, K., Stücker, M.,

Altmeyer, P., Bechara, F.G. (2007d). In vivo optical coherence tomography of

basal cell carcinoma. J. Dermatol. Sci. 45(3), 167-173

Gambichler, T. (2007). Methodenevaluation und Anwendung der optischen

Kohärenztomographie in der Dermatologie. Kummulative Habilitation

Ruhr-Universität Bochum, 6

Gladkova, N.D., Petrova, G.A., Nikulin, N.K., Radenska-Lopovok, S.G.,

Snopova, L.B., Chumakov, Y.P., Nasonova, V.A., Gelikonov, V.M.,

Gelikonov, G.V., Kuranov, R.V., Sergeev, A.M., Feldchtein, FI. (2000). In vivo

optical coherence tomography imaging of human skin: norm and pathology.

Skin Res. Technol. 6 (1), 6-16

Hee, M.R., Izatt, J.A., Swanson, E.A., Huang, D., Shuman, J.S., Lin, C.P.,

Puliafito, C.A., Fujimoto, J.G. (1995). Optical coherence tomography of the

human retina. Arch. Ophthalmol. 113, 325-332

Seite 70

Holbrock, K.A., Wolff, K. (1987). The structure and development of skin. In

Fitzpatrick, T.B., Eisen, A.Z., Wolff, K., Freedberg, I.M., Austen, K.F. (Hrsg.).

Dermatology in general medicine. McGraw Hill, New York, 93-131

Hölzle, E., Kind, P., Plewig, G., Schacht, B. (1991). Pigmentierte

Hautveränderungen. Schattauer, Stuttgart, New York

Huang, D., Swanson, E.A., Lin, C.P., Schuman, J.S., Stinson, W.G., Chang, W.,

Hee, M.R., Flotte, T., Gregory, K., Puliafito, C.A. (1991). Optical coherence

tomography. Science 254 (5035), 1178-1181

Hull, M.T., Warfel, K.A. (1983). Age-related changes in the cutaneous basal

lamina: scanning electron microscopic study. J. Invest. Dermatol. 81 (4), 378-

380

Huzaira, M., Rius, F., Rajadhyaksha, M., Anderson, R.R., González, S. (2001).

Topographic variations in normal skin, as viewed by in vivo reflectance

confocal microscopy. J. Invest. Dermatol. 116 (6), 846-852

Iftimia, N., Bouma, B.E., Tearney, G.J. (2003). Speckle reduction in optical

coherence tomography by “path length encoded” angular compounding. J.

Biomed. Opt. 8 (2), 260-263

Imbert, D., Hoogstraate, J., Marttin, E., Cullander, C. (1999). Imaging thick

tissues with confocal microscopy. Methods Mol. Biol. 122, 341-355

Jacobi, U., Gautier, J., Sterry, W., Lademann, J. (2005). Gender-related

differences in the physiology of the stratum corneum. Dermatology 211 (4),

312-317

Jung, E.G., Moll, I. (2003). Duale Reihe Dermatologie. 5. Auflage, Georg

Thieme Verlag Stuttgart

Seite 71

Korting, H.C., Gottlöber, P. (1997). 20-Mhz-Sonographie. In Korting, H.C.,

Sterry, W. (Hrsg.). Diagnostische Verfahren in der Dermatologie. Blackwell,

Berlin, Wien, 27-35

Lademann, J., Otberg, N., Richter, H., Meyer, L., Audring, H., Teichmann, A.,

Thomas, S., Knüttel, A., Sterry, W. (2007). Application of optical non-invasive

methods in skin physiology: a comparison of laser scanning microscopy and

optical coherent tomography with histological analysis. Skin. Res. Technol.

13 (2), 119-132

Lavker, R.M. (1979). Structural alterations in exposed and unexposed aged

skin. J. Invest. Dermatol. 73 (1), 59-66

Lock-Andersen, J., Therkildsen, P., de Fine Olivarius, F., Gniadecka, M.,

Dahlstrøm, K., Poulsen, T., Wulf, H.C. (1997). Epidermal thickness, skin

pigmentation and constitutive photosensitivity. Photodermatol.

Photoimmunol. Photomed. 13 (4), 153-158

Matheny, E.S., Hanna, N.M., Jung, W.G., Chen, Z., Wilder-Smith, P., Mina-

Araghi, R., Brenner, M. (2004). Optical coherence tomography of malignancy

in hamster cheek pouches. J. Biomed. Opt 9 (5), 978-981

Michel, R.G., Kinasewitz, G.T., Fung, K.M., Keddissi, J.I. (2010). Optical

coherence tomography as an adjunct to flexible bronchoscopy in the

diagnosis of lung cancer: a pilot study. Chest 138 (4), 984-988

Mogensen, M., Morsy, H.A., Thrane, L., Jemec, G.B. (2008). Morphology and

epidermal thickness of normal skin imaged by optical coherence

tomography. Dermatology 217 (1), 14-20

Seite 72

Moragas, A., Castells, C., Sans, M. (1993). Mathematical morphologic

analysis of aging-related epidermal changes. Anal. Quant. Cytol. Histol. 15

(2), 75-82

Neerken, S., Lucassen, G.W., Bisschop, M.A., Lenderink, E., Nuijs, T. (2004).

Characterization of age-related effects in human skin: a comparative study

that applies confocal laser scanning microscopy and optical coherence

tomography. Journal of Biomedical Optics 9 (2), 274-281

Nouveau-Richard, S., Monot, M., Bastien, P., de Lacharrière, O. (2004). In

vivo epidermal thickness measurement: ultrasound vs. confocal imaging.

Skin. Res. Technol. 10 (2), 136-140

Olmedo, J.M., Warschaw, K.E., Schmitt, J.M., Swanson, D.L. (2006). Optical

coherence tomography for the characterization of basal cell carcinoma in

vivo: a pilot study. J. Am. Acad. Dermatol. 55 (3), 408-412

Pagnoni, A., Knuettel, A.,Welker, P., Rist, M., Stoudemayer, T., Kolbe, L.,

Sadiq, I. and Kligman, A.M. (1999). Optical coherence tomography in

dermatology. Skin Research and Technology 5, 83-87

Plettenberg, A., Meigel, W. N., Moll, I. (2000). Dermatologie an der Schwelle

zum neuen Jahrtausend - aktueller Stand von Klinik und Forschung.

Springer, Berlin, Heidelberg

Plewig, G., Jansen, T., Schürer, N.Y. (1997). Stratum corneum. Hautarzt 48

(7), 510-521

Querleux, B., Baldeweck, T., Diridollou, S., de Rigal, J., Huguet, E., Leroy, F.,

Holloway Barbosa, V. (2009). Skin from various ethnic origins and aging: an

in vivo cross-sectional multimodality imaging study. Skin. Res. Technol. 15

(3), 306-313

Seite 73

Rajadhyaksha, M., González, S., Zavislan, J.M., Anderson, R.R., Webb, R.H.

(1999). In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin II:

advances in instrumentation and comparison with histology. J. Invest.

Dermatol. 113 (3), 293-303

Rajadhyaksha, M., Grossman, M., Esterowitz, D., Webb, R.H., Anderson, R.R.

(1995). In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin: melanin

provides strong contrast. J. Invest. Dermatol. 104 (6), 946-952

Rassner, G. (2000). Dermatologie. Urban u. Fischer Verlag München u. Jena,

6. aktualisierte Auflage, 107

Richard, S., de Rigal, J., de Lacharriere, O., Berardesca, E., Leveque, J.L.

(1994). Noninvasive measurement of the effect of lifetime exposure to the sun

on the aged skin. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 10 (4), 164-169

Rollins, A.M., Izatt, J.A. (1999). Optimal interferometer designs for optical

coherence tomography. Opt .Lett. 24 (21), 1484-1486

Sainter, A.W., King, T.A., Dickinson, M.R. (2004). Effect of target biological

tissue and choice of light source on penetration depth and resolution in

optical coherence tomography. J. Biomed. Opt. 9 (1), 193-199

Sandby-Moller, J., Poulsen, T., Wulf, H.C. (2003). Epidermal thickness at

different body sites: relationship to age, gender, pigmentation, blood content,

skin type and smoking habits. Acta Derm. Venereol. 83, 410-413

Sandby-Moller, J., Poulsen, T., Wulf, H.C. (2003). Influence of epidermal

thickness, pigmentation and redness on skin autofluorescence. Photochem.

Photobiol. 77 (6), 616-620

Seite 74

Sauermann, K., Clemann, S., Jaspers, S., Gambichler, T., Altmeyer, P.,

Hoffmann, K., Ennen, J. (2002). Age related changes of human skin

investigated with histometric measurements by confocal laser scanning

microscopy in vivo. Skin. Res. Technol. 8 (1), 52-6

Schmitt, J.M. (1999). Optical Coherence Tomography (OCT): A Review.

Journal of selectes topics in quantum eletronics 5 (4)

Scola, N., Goulioumis, A., Gambichler, T. (2010). Non-invasive imaging of

mid-dermal elastolysis. Clin. Exp. Dermatol 20

Takema, Y., Yorimoto, Y., Kawai, M., Imokawa, G. (1994). Age-related

changes in the elastic properties and thickness of human facial skin. Br. J.

Dermatol. 131 (5), 641-648

Tearney G.J., Brezinski, M.E., Southern, J.F., Bouma, B.E., Boppart, S.A.,

Fujimoto, J.G. (1997). Optical biopsy in human gastrointestinal tissue using

optical coherence tomography. Am. J. Gastroenterol. 92 (10), 1800-1804

Tearney, G.T., Brezinski, M.E., Southern, J.F. (1995). Determination of the

refractive index of highly scattering human tissue by optical coherence

tomography. Opt. Lett. 20, 2258-2260

Thody, A.J., Higgins, E.M., Wakamatsu, K., Ito, S., Burchill, S.A., Marks, J.M.

(1991). Pheomelanin as well as Eumelanin is present in human epidermis. J.

Invest. Dermatol. 97, 340-344

Unterhuber, A., Povazay, B., Bizheva, K., Hermann, B., Sattmann, H., Stingl,

A., Le, T., Seefeld, M., Menzel, R., Preusser, M., Budka, H., Schubert, Ch.,

Reitsamer, H., Ahnelt, P.K., Morgan, J.E., Cowey, A., Drexler, W. (2004).

Advances in broad bandwidth light sources for ultrahigh resolution optical

coherence tomography. Phys. Med. Biol. 49 (7), 1235-1246

Seite 75

Vargas, G., Chan, E.K., Barton, J.K., Rylander, H.G. 3rd, Welch, A.J. (1999).

Use of an agent to reduce scattering in skin. Lasers Surg. Med. 24 (2), 133-141

Vogt, M., Knüttel, A., Hoffmann, K., Altmeyer, P., Ermert, H. (2003).

Comparison of high frequency ultrasound and optical coherence

tomography as modalities for high resolution and non invasive skin imaging.

Biomed. Tech. 48 (5), 116-121

Webb, R.H. (1996). Confocal optical microscopy. Rep. Prog. Phys. 59, 427

Weissman, J., Hancewicz, T., Kaplan, P. (2004). Optical coherence

tomography of skin for measurement of epidermal thickness by shapelet-

based image analysis. Opt. Express 12 (23), 5760-5769

Welsch, U. (2002). Sobotta – Atlas Histologie, 6. Auflage, Urban & Fischer,

München

Welzel, J. (2010). Optical coherence tomography. Hautarzt 61 (5), 416-420

Welzel, J. (2001). Optical coherence tomography in dermatology: a review.

Skin Res. Technol. 7 (1), 1-9

Welzel, J., Bruhns, M., Wolff, H.H. (2003). Optical coherence tomography in

contact dermatitis and psoriasis. Arch. Dermatol. Res. 295 (2), 50-55

Welzel, J., Lankenau, E., Birngruber, R., Engelhardt, R. (1997). Optical

coherence tomography of the human skin. J. Am. Acad. Dermatol. 37, 958-

963

Welzel, J., Reinhardt, C., Lankenau, E., Engelhardt, R., Wolff, H.H.,

Birngruber, R. (2000). Optische Kohärenztomographie in der Dermatologie.

Focus Mul. 17 (3), 154-158

Seite 76

Welzel, J., Reinhardt, C., Lankenau, E., Winter, C., Wolff, H.H. (2004).

Changes in function and morphology of normal human skin: evaluation

using optical coherence tomography. Br. J. Dermatol. 150 (2), 220-225

Whitton, J.T., Everall, J.D. (1973). The thickness of the epidermis. Br. J.

Dermatol. 89, 467-476

Ya-Xian, Z., Suetake, T., Tagami, H. (1999). Number of cell layers of the

stratum corneum in normal skin - relationship to the anatomical location on

the body, age, sex and physical parameters. Arch. Dermatol. Res. 291 (10),

555-559

DANKSAGUNG

Herrn Professor Dr. med. Peter Altmeyer gilt mein Dank für die

Überlassung des Arbeitsthemas und die Annahme als Doktorandin.

Herrn Priv.-Doz. Dr. med. Thilo Gambichler danke ich für die geduldige

Betreuung meiner Arbeit mit kontinuierlicher fachlicher Hilfestellung und

für wertvolle Anregungen und Hinweise.

Ich danke den Menschen, die durch ihre Teilnahme an der Studie diese

Arbeit erst ermöglicht haben.

Darüber hinaus gilt mein Dank Herrn Ulrich Wrasse für die Unterstützung

bei der grammatikalischen Überarbeitung.

Mein herzlichster Dank gilt meinem Freund Martin Wrasse und meiner

Familie, die mich fortwährend zur Fertigstellung meiner Arbeit motivierten,

mich persönlich unterstützten und zu Hause viel Verständnis zeigten.

LEBENSLAUF

Persönliche Daten Name Rebecca Matip Geburtsdatum 29.12.1982 Geburtsort Bochum Nationalität Deutsch Konfession Evangelisch Familienstand Ledig

Schulbildung 1988 – 1992 Mathias Claudius Grundschule Bochum 1992 – 2001 Mathias Claudius Gesamtschule Bochum 07/2001 Abitur

Hochschulstudium 10/2001 – 08/2003 Humanmedizin (Vorklinischer Studienabschnitt) Ruhr-Universität Bochum 08 – 09/2003 Physikum 10/2003 – 08/2006 Humanmedizin (Klinischer Studienabschnitt) Ruhr-Universität Bochum 08/2006 – 07/2007 Praktisches Jahr St. Josef Hospital Bochum Wahlfach: Dermatologie 10/2007 – 11/2007 2. Abschnitt der ärztlichen Prüfung (neue ÄAppO)

Berufstätigkeit 01/2008- 12/2009 Assistenzärztin für Dermatologie St. Josef Hospital Bochum 01-09/2010 Assistenzärztin für Dermatologie

Dermatologische Gemeinschaftspraxis Dr. Kerner/Pieck Bochum-Wattenscheid

Seit 11/2010 Assistenzärztin für Dermatologie St. Josef Hospital Bochum