BCT2000皮膚及組織生物力學特性（柔軟度）測量分析儀系統紹

BCT2000組織柔軟度測量儀是用來測量一定區域的皮膚或者凝膠組織在一個吸引強制力的作用下的變形以及恢復的能力，其測量樣品的種類包括人類及動物皮膚、瘢痕及愈合組織、人工凝膠及植入假體，人工器官、橡膠薄膜、塑膠薄膜等多種材料。 
BCT2000組織柔軟度測量儀的測量原理是通過在被測皮膚表面形成負壓，使皮膚吸入測試探頭，此探頭有一對收發光管(激光收發裝置)，發光管的激光功率恒定，由于吸入皮膚的深度不同，接收管感應到的激光強度也不同，從而可以得到深度一氣壓差的曲線，通過分析此曲線就可以得到皮膚的彈性和粘彈性值。

BCT2000系統主要通過一個直徑為10mm的探頭對測量樣品表面施加低壓力吸入（0到150 mm Hg），然后被測量區域內的皮膚會被直徑為2mm開放式的探頭吸入。皮膚或者凝膠進入到探頭的深度將會被激光測量系統無接觸測量得到，這個測量是通過一個光學測量系統完成，它是由一個發光器和一個接收器組成的。整個測量過程的加壓過程在5秒鐘，釋放壓力過程為15秒鐘，整個測量過程通過測量施加壓力和釋放壓力過程中上移形變量zui大值和殘值之間的比率，可以分析皮膚或凝膠表面彈性的大??；通過分析其恢復時間和形變量，可以分析皮膚或凝膠柔軟度。 
伴隨皮膚美容學和臨床治療學的發展，皮膚彈性的*性量化評價已經成為研究皮膚表面生物學狀況的重要內容。應用BCT2000皮膚及組織柔軟度測量儀系統對皮膚彈性進行*性檢測，結合對影響彈性因素超微結構的組織學及分子機制的研究，將使對各種狀態下皮膚彈性的變化有更加全面、深入的了解。

 
圖1 BCT2000皮膚及組織柔軟度測量儀

圖2 BCT2000的測量原理示意圖

圖3 BCT2000的測量過程施加壓力和形變關系示意圖

圖4 BCT2000的測量過程施加壓力和形變關系軟件界面

圖5 BCT2000對皮膚或凝膠的彈性和柔軟度的的測量方法

圖6 BCT2000對某皮膚樣品彈性測量結果示意圖
Cited from: Viscoelastic Properties of Human Facial Skin- A Pilot Study. M.W. Beatty · A. Wee · D.B. Marx · L. Ridgway · B. Simetich. Conference Paper. IADR General Session and Exhibition 2014; 06/2014.

案例1：使用BCT2000組織柔軟度測量儀對硅膠乳房假體進行柔軟度測試 

圖7A 待測試的硅膠乳房假體

圖7B 使用BCT2000組織柔軟度測量儀對其進行柔軟度測試

1. 分析其與真實組織的區別，cited from:Silicone gel breast implants: science and testing. Kinney BM1， Jeffers LL， Ratliff GE， Carlisle DA. Plast Reconstr Surg. 2014 Jul;134(1 Suppl):47S-56S.

案例2：使用BCT2000組織柔軟度測量儀對燙傷后的瘢痕組織進行彈性測試
分析皮膚在燙傷后愈合的過程中皮膚的彈性、皮膚柔軟度及功能方面的恢復程度。

圖8A 對燙傷后的瘢痕組織愈合過程

圖8B 燙傷后的瘢痕組織不同的恢復時間彈性測試的結果
Cited from: Establishing a Reproducible Hypertrophic Scar following Thermal Injury: A Porcine Model. Scott J. Rapp， MD， Aaron Rumberg， BS， Marty Visscher， PhD， David A. Billmire， MD， Ann S. Schwentker， MD， and Brian S. Pan， MD. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2015 Feb; 3(2): e309.

BCT2000主要應用領域

1. 健康人群皮膚彈性的差異性
2. 皮膚衰老因素調查
3. 病理狀態下皮膚的彈性變化
4. 化妝品和激光對皮膚的療效
5. 皮膚及凝膠類組織的彈性實時測量
6. 皮膚及凝膠類組織的硬度實時測量
7. 體表的創傷愈合和傷口愈合的早期階段皮膚的彈性特征分析
8. 非破壞性測量完整的人體皮膚，對傷口和彈性材料進行測量

BCT2000涉及課題案例 
1.燒傷應用濕潤燒傷膏培養肉芽后植皮的療效觀察
2.化妝品對皮膚柔軟度的影響及評價
3.健康人群皮膚彈性的調查
4.對皮膚病理狀態的研究
5.化妝品對皮膚的療效評價
6.光子嫩膚技術提高皮膚彈性和改善膚質的應用研究
7.異種脫細胞真皮和自體薄皮移植在深度燒傷創面中的臨床應用
8.評估人工真皮修復增生性瘢痕的臨床療效
9.人工皮膚用創傷敷料的研究
10.皮膚紋理、粗糙度、彈性與年齡和部位相關性研究
11.應用脂肪組織來源干細胞構建皮膚復合組織的初步研究
12.濕性醫療技術在兔深Ⅱ度燙傷創面愈合的實驗研究
13.皮膚保濕劑及保溫護理品的配方設計
14.組織工程皮膚的生物學特性及其臨床應用評價
15.股前外側皮瓣游離移植修復小腿及踝部皮膚軟組織缺損的臨床應用
16.硅膠乳房假體的選擇與臨床應用
17.化妝品保濕和皮膚彈性間的關系
18.移植合成表型平滑肌細胞改善皮膚彈性的組織工程學研究
19.PLGA靜電紡絲纖維膜用于皮膚組織工程
20.miR-23b聯合TGFβⅡ型受體拮抗劑治療皮膚瘢痕的機制研究
21.UVB輻射敏感的致癌miR-365在皮膚鱗癌發生發展中作用機制的研究
22.利用金屬蛋白質組學研究砷結合蛋白及其在砷皮膚毒性中的作用
23.肉毒桿菌素與皮膚柔軟度和彈性的關系
主要優勢 
1.對皮膚彈性測量為*型測量，不會對皮膚或材料產生破壞
2.采用高分辨率激光（um）和負壓（毫米和毫巴）傳感器
4.測量方法簡便快捷、技術實現成本較低
5.屏幕進行實時圖形更新，可自動計算和自動顯示測量結果
6.簡單的觸摸屏界面，測試流程簡單
7.系統為便攜式輕量化系統，容易攜帶，可提供實時數據和結果
8.可選擇應力-應變計算，歸一化面積和樣品厚度
9.應用領域多樣，包括對皮膚、軟組織和傷口愈合、凝膠材料、薄膜材料等
10.用于輸入和分析測試的軟件兼容Windows系統，可直接連接打印機進行打印 
11.應用文獻多，超過70篇重要文獻 
主要參數 
1.樣品數據獲取速率：10 Hz
2.線性負壓增加速率：10mmHg/second
3.系統zui大負壓壓強：150 mmHg
4.氣壓傳感器分辨率：0.01mmHg
5.真空泵氣壓范圍：1 atm（標準大氣壓）
6.激光分辨率：3um
7.激光垂直位移范圍：0-25 mm
8.電源輸入100-240V
9.電源輸出24V/2.91A
10.尺寸： 12英寸x10英寸x6英寸（30.48厘米*25.4厘米*15.24厘米）
11.重量：7.7kg

應用文獻

2）Establishing a Reproducible Hypertrophic Scar following Thermal Injury: A Porcine Model. Scott J. Rapp， MD， Aaron Rumberg， BS， Marty Visscher， PhD， David A. Billmire， MD， Ann S. Schwentker， MD， and Brian S. Pan， MD. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2015 Feb; 3(2): e309.

3）Silicone gel breast implants: science and testing. Kinney BM1， Jeffers LL， Ratliff GE， Carlisle DA. Plast Reconstr Surg. 2014 Jul;134(1 Suppl):47S-56S.

4）Viscoelastic Properties of Human Facial Skin- A Pilot Study. M.W. Beatty · A. Wee · D.B. Marx · L. Ridgway · B. Simetich. Conference Paper. IADR General Session and Exhibition 2014; 06/2014.

5）Viscoelastic properties measurement of the prolapsed anterior vaginal wall: a patient-directed methodology. Chuong CJ， Ma M， Eberhart RC， Zimmern P. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2014 Feb;173:106-12.

6）Effect of Clostridial Collagenase Ointment on Healing， Scarring， and Granulation Tissue in Acute Wounds. David Mire， Herbert Slade， Kathy Weedon， Shai Rozen. Conference Paper: 2013 Clinical Symposium on Advances in Skin and Wound Care， At Orlando， Fl

7）A comparative study of the surgically relevant mechanical characteristics of the topical skin adhesives. Singer AJ， Perry L. Acad Emerg Med. 2012 Nov;19(11):1281-6.

8）LiquiBand ExceedTM Topical Skin Adhesive Summary of Effectiveness Data. J Alarcon， BSc (Hons)， CCRA， G Miller， BSc (Hons). ADVANCED MEDICAL SOLUTIONS. web: us.liquiband.com.

9）Multimodal quantitative analysis of early pulsed-dye laser treatment of scars at a pediatric burn hospital. Bailey JK， Burkes SA， Visscher MO， Whitestone J， Kagan RJ， Yakuboff KP， Warner P， Randall Wickett R. Dermatol Surg. 2012 Sep;38(9):1490-6.

10）TOPICAL SKIN CARE FORMULATIONS. United States Patent. Hines et al. Patent No.: US 8，178，106. Date of Patent: May 15，2012.

11）In Vivo Btc-2000 Measurement of Anterior Vaginal Wall Biomechanical Properties in Prolapse Patients Undergoing Surgical Repair. Elizabeth Mosier， Rachel Jerome， Xian-Jin Xie， Charles CJ Chuong， J Yan， Robert C Eberhart and Philippe E Zimmern. J Biotechnol Biomaterial. Dec 07， 2011. 1:117

12）Antioxidants and Skin Aging: A Review. Christian Oresajo， PhD; Sreekumar Pillai， PhD; Margarita Yatskayer， MS; Germain Puccetti， PhD; David H. McDaniel， MD. Cosmetic Dermatology. November 2009 Vol. 22 No. 11.: 563-570.

13）In Vivo Study of Wound Bursting Strength and Compliance of Topical Skin Adhesives. Adam J. Singer MD， Larry C. Perry RN and Robert L. Allen Jr BS. Acad Emerg Med. 2008 Dec;15(12):1290-4.

14）Overexpression of mIGF-1 in Keratinocytes Improves Wound Healing and Accelerates Hair Follicle Formation and Cycling in Mice. Ekaterina Semenova， Heidi Koegel， Sybille Hasse， Jennifer E. Klatte， Esfir Slonimsky， Daniel Bilbao， Ralf Paus， Sabine Werner， and Nadia Rosenthal. Am J Pathol. 2008 Nov; 173(5): 1295–1310.

15）Lip care compositions. United States Patent. Wright et al. Pub. No.: US2008/0287540A1. Pub. Date: NOV. 20， 2008

16）Accelerated Wound Closure in Mice Deficient for Interleukin-10. Sabine A. Eming， Sabine Werner， Philippe Bugnon， Claudia Wickenhauser， Lisa Siewe， Olaf Utermhlen， Jeffrey M. Davidson， Thomas Krieg， and Axel Roers. Am J Pathol. 2007 Jan; 170(1): 188–202.

17）Development of a method for the evaluation of wound tensile strength in cynomolgus macaques. Joel B. Cornacoff， Kreg Howk， Bill Pikounis， Vince Mendenhall， Pauline Martin. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 28 August 2007.

18）Accelerated Wound Closure in Mice Deficient for Interleukin-10. Sabine A. Eming，* Sabine Werner， Philippe Bugnon， Claudia Wickenhauser， Lisa Siewe，* Olaf Utermhlen，§ Jeffrey M. Davidson，|| Thomas Krieg，* and Axel Roers* Am J Pathol. 2007 January; 170(1): 188–202.

19）Evaluation of the multiple pass， low fluence algorithm for radiofrequency tightening of the lower face. Melissa A. Bogle， MD 1 2 *， Nathan Ubelhoer， DO 1 3， Robert A. Weiss， MD 4， Flor Mayoral， MD， Michael S. Kaminer， MD 1 Lasers in Surgery and Medicine. Volume 39， Issue 3 ， Pages 210 – 217. 2007.

20）Surfactants in Personal Care Products and Decorative Cosmetics By Linda D. Rhein， Mitchell Schlossman， Ponisseril Somasundaran， Anthony O'Lenick. Published 2006 CRC Press. Chapter 3， Noninvasive Techniques to Measure Cutaneous Effects of Skin Care. Randall P. Wickett， PhD， Linda D. Rluein PhD， Svetlana Babajanyan MD.

21）Peroxiredoxin 6 Is a Potent Cytoprotective Enzyme in the Epidermis. Angelika Kümin， Christine Huber， Thomas Rülicke， Eckhard Wolf， and Sabine Werner. Am J Pathol. 2006 October; 169(4): 1194–1205.

22）Effect of Weight Loss on Cellulite: Gynoid Lypodystrophy. Smalls， Lola K. B.S.; Hicks， Matthew; Passeretti， David M.D.; Gersin， Keith M.D.; Kitzmiller， W John M.D.; Bakhsh， Adel M.D.; Wickett， R Randall Ph.D.; Whitestone， Jennifer M.S.; Visscher， Marty O. Ph.D. Plastic & Reconstructive Surgery. 118(2):510-516， August 2006.

23）COMPARISON BETWEEN LOW ENERGY， MULTIPLE PASS TECHNIQUE AND HIGH ENERGY， FEWER PASS TECHNIQUE WITH THERMACOOL SYSTEM FOR FACIAL REJUVENATION. Karen H. Kim， James Koch， and Roy G. Geronemus. Journal of American Society for Laser Medicine and Surgery Abstracts 2005 Page 3 #74.