非節段型白斑之疾病活性特徵:結合定量 CRFF-OCT 影像與機器學習輔助分析之研究
白斑(vitiligo)是一種自體免疫性色素疾病,其特徵為黑色素細胞逐漸流失,且疾病活性變化具有不可預測性。尤其在臨床變化較為細微的病灶中,如何客觀評估疾病活性仍是一項重要挑戰。
細胞解析度全場光學同調斷層掃描(cellular-resolution full-field optical coherence tomography, CRFF-OCT)可提供非侵入性、高解析度且近似組織病理學的皮膚微結構影像。本研究旨在評估結合 CRFF-OCT 與機器學習輔助定量分析,用於影像化辨識白斑活性病灶與穩定病灶之可行性。
本研究於 2021 至 2022 年前瞻性納入 50 名非節段型白斑患者,並於相同解剖區域內,分別對病灶、病灶周邊皮膚及外觀正常皮膚進行 CRFF-OCT 影像掃描。研究人員進一步擷取描述表皮結構、真皮-表皮交界處(dermal–epidermal junction, DEJ)形態,以及與色素相關反射訊號的定量影像特徵。
研究建立一套機器學習輔助之電腦輔助偵測(computer-aided detection, CADe)架構,整合 13 項定量影像特徵,以進行影像層級的病灶活性分類。
CRFF-OCT 影像結果顯示,活動期與穩定期白斑病灶之間存在明顯不同的皮膚微結構特徵。穩定期病灶的表皮基底層色素相關反射訊號顯著低於活動期病灶(9.94% ± 10.06% vs. 21.84% ± 11.08%),病灶與正常皮膚之反射率比值亦呈現差異(0.21 vs. 0.56)。
進一步的定量分析發現,兩組在表皮厚度、DEJ 相關反射訊號、不同皮膚層次間的對比度,以及反射訊號異質性等特徵上均存在顯著差異。在所擷取的 13 項影像特徵中,有 9 項在兩組之間呈現統計上顯著差異,並被納入後續分類模型。
在不同的機器學習分類模型中,支持向量機(support vector machine, SVM)表現最佳,其 CADe 架構於影像層級分類的最高準確率達 80.6%。
本研究結果顯示,基於 CRFF-OCT 的定量影像分析可望作為一種客觀辨識白斑病灶狀態的方法。結合機器學習後,CRFF-OCT 具有應用於白斑疾病活性評估及長期疾病追蹤監測的潛力。
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