Abstract Systemic sclerosis (SSc) is a chronic multisystem disease associated with collagen accumulation and fibrosis, most prominent in the skin and lungs. There is considerable patient-to-patient, as well as within-patient temporal, heterogeneity in the extent and course of fibrosis. The widely used modified Rodnan skin score (mRSS) employs skin thickening as a surrogate for SSc severity; however, the value of this tool for risk stratification and for prediction of disease progression is limited. Infrared (IR) spectroscopic imaging permits rapid label-free tissue imaging to extract spectral biomarkers for prediction of disease outcome, and shows sensitivity to biochemical changes that can identify sub-clinical complications and pre-histological changes in multiple diseases. In this study, we performed IR spectroscopic imaging of skin biopsies from 15 healthy controls and 20 SSc patients. The results demonstrate unambiguous spectral changes discriminating between healthy and SSc biopsies using multivariate data analysis. Spectral differences in skin biopsies were not correlated with the potential confounding factors age, race or gender or disease duration. In longitudinal analysis, baseline skin biopsies were unable to predict changes in mRSS at 12 months. Together, these results demonstrated the utility of IR spectroscopic imaging for classifying skin biopsies. Further studies are required to determine whether spectral IR imaging can provide clinical-level information for augmenting current approaches to disease classification in SSc.

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皮肤的无标记光谱成像表征与系统性硬化症相关的生物化学变化

摘要 系统性硬化症 (SSc) 是一种与胶原蛋白积聚和纤维化相关的慢性多系统疾病，在皮肤和肺中最为突出。在纤维化的范围和过程中，患者与患者之间以及患者内的时间、异质性存在相当大的差异。广泛使用的改良 Rodnan 皮肤评分 (mRSS) 使用皮肤增厚作为 SSc 严重程度的替代指标；然而，该工具用于风险分层和预测疾病进展的价值是有限的。红外 (IR) 光谱成像允许快速无标记组织成像以提取光谱生物标志物以预测疾病结果，并显示对生化变化的敏感性，可以识别多种疾病的亚临床并发症和组织前变化。在这项研究中，我们对 15 名健康对照者和 20 名 SSc 患者的皮肤活检进行了红外光谱成像。结果表明使用多元数据分析区分健康和 SSc 活检的明确光谱变化。皮肤活检的光谱差异与潜在的混杂因素年龄、种族或性别或疾病持续时间无关。在纵向分析中，基线皮肤活检无法预测 12 个月时 mRSS 的变化。总之，这些结果证明了红外光谱成像对皮肤活检分类的效用。需要进一步的研究来确定光谱红外成像是否可以提供临床水平的信息，以增强 SSc 疾病分类的当前方法。结果表明使用多元数据分析区分健康和 SSc 活检的明确光谱变化。皮肤活检的光谱差异与潜在的混杂因素年龄、种族或性别或疾病持续时间无关。在纵向分析中，基线皮肤活检无法预测 12 个月时 mRSS 的变化。总之，这些结果证明了红外光谱成像在皮肤活检分类中的实用性。需要进一步的研究来确定光谱红外成像是否可以提供临床水平的信息，以增强 SSc 疾病分类的当前方法。结果表明使用多元数据分析区分健康和 SSc 活检的明确光谱变化。皮肤活检的光谱差异与潜在的混杂因素年龄、种族或性别或疾病持续时间无关。在纵向分析中，基线皮肤活检无法预测 12 个月时 mRSS 的变化。总之，这些结果证明了红外光谱成像对皮肤活检分类的效用。需要进一步的研究来确定光谱红外成像是否可以提供临床水平的信息，以增强 SSc 疾病分类的当前方法。种族或性别或疾病持续时间。在纵向分析中，基线皮肤活检无法预测 12 个月时 mRSS 的变化。总之，这些结果证明了红外光谱成像对皮肤活检分类的效用。需要进一步的研究来确定光谱红外成像是否可以提供临床水平的信息，以增强 SSc 疾病分类的当前方法。种族或性别或疾病持续时间。在纵向分析中，基线皮肤活检无法预测 12 个月时 mRSS 的变化。总之，这些结果证明了红外光谱成像对皮肤活检分类的效用。需要进一步的研究来确定光谱红外成像是否可以提供临床水平的信息，以增加 SSc 疾病分类的当前方法。