聚焦超声在整形美容中的应用及关键问题研究进展

作者:在线查重系统     发表时间:2022-07-20 21:43:42   浏览次数:29


摘    要:聚焦超声是一种新兴的非侵入性治疗手段,与常规的激光、射频消融手术相比,具有无创、无辐射的特点,在治疗的同时不会对周围的组织及表皮造成损伤。大量的研究已经证实了其安全性和有效性,且治疗后的并发症较少,给有整形美容需求的患者提供了新的选择。目前,聚焦超声在整形美容中可用于除脂、改善皱纹和实现面部皮肤紧致等,在医疗美容领域具有重要应用价值。本文综述了聚焦超声用于整形美容的应用现状,进一步回顾了其中所涉及的关键技术及研究进展,旨在为认识聚焦超声并拓展其在整形美容中的应用提供参考。

关键词:聚焦超声;整形美容;应用;安全性;有效性;

作者简介:肖帅(1995-),男,硕士研究生,研究方向为超声生物效应。Email:xiaoshuaisama@163.com;*李成海(1987-),男,助理教授,研究方向为生物医学超声。E-mail:uslichenghai@cqmu.edu.cn;


1 聚焦超声用于整形美容的应用现状

聚焦超声(focused ultrasound,FU)是一种新兴的非侵入性治疗手段,其基本原理是将体外低能量的超声聚焦到体内特定区域形成高能量靶点,通过超声与组织产生的生物学效应使局部组织升温,靶区组织产生不可逆的凝固性坏死而不影响周围正常组织。目前已经广泛运用于临床治疗肝癌、乳腺癌、肾癌、骨肿瘤等,并展示出良好的安全性和有效性[1,2,3,4]。由于超声具有无创、无辐射的特点,可以在影像引导下开展无创整形手术,FU的应用从肿瘤疾病治疗逐渐推广到整形美容领域[5]。近年来,随着相关技术的不断发展,FU在医疗美容行业兴起,呈现出蓬勃发展的趋势,成为除传统抽脂、激光、射频消融手术之外的另一新兴美容技术。

1.1 聚焦超声分类

临床上使用的FU一般分为两类:一种是高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU),它能够在指定的靶组织区域使其分子震动,产生强大的剪切力,通过摩擦产热使得组织温度上升,从而引起凝固性坏死,而不会对周围其他组织造成损坏,常用于消融体内肿瘤[6];另一种是微聚焦超声(microfocused ultrasound,MFU),MFU使用相对较低的能量治疗皮肤,通过在皮肤表层的高度聚焦,在真皮网状层及皮下组织产生小的凝固性坏死点,可实现1-5 mm的聚焦深度,使得真皮网状层内的胶原纤维变性、收缩并刺激组织产生新生的胶原和弹力素,从而达到整形美容的效果[7]。目前,FU在整形美容领域比较常见的应用为溶脂、皮肤紧致以及嫩肤和除皱。

1.2 聚焦超声用于溶脂

对于传统整形美容,常规的手术、激光和射频等可以去除大面积区域的皮下脂肪,但同时也会产生相应的并发症带来安全性问题。FU由于具有无创和非侵入的特点,为临床溶脂治疗提供了新的思路,其安全性也得到了相关研究的初步验证。为观察FU辐照活体猪皮下脂肪后的组织学即刻表现,Li等[8]采用频率1.9MHz,声功率550W的FU辐照猪背部皮下脂肪,即刻切取标本块制作病理切片,染色观察。结果发现脂肪层内存在大量点状脂肪细胞破坏损伤灶,且皮肤和肌肉层均未损伤。Antria 等[9]在离体猪脂肪组织上使用了频率1.1MHz,声功率14~75 W的FU换能器对脂肪组织进行超声辐照,结果发现脂肪质量的变化与声功率或辐照时间的增加呈线性关系,证明了所使用的换能器在减少脂肪组织方面的有效性。为进一步观察FU溶脂的临床疗效,Jin等[10]使用FU对 38例患者的腹部皮下脂肪进行减脂塑形治疗,治疗过程中发现38名患者治疗部位未见异常,且治疗后体重有不同程度的下降。Moravvej等[11]对28名受试者的腹部进行了合计194次FU溶脂手术,在每一次超声溶脂治疗中,治疗后即刻以及3个月的随访观察中发现,患者腹部平均周长有不同程度的减小,证明应用FU进行皮下减脂塑形治疗是一种有效的非侵入治疗方法。

1.3 聚焦超声用于皮肤年轻化

FU在整形美容领域的另一个重要应用为皮肤紧致。随着皮肤的老化,皮肤弹性显著降低,容易出现面部下垂和松弛。针对皮肤松弛症的外科手术被证明是有效的,但会留下一定的外科疤痕[12]。MFU因其恢复快和风险小的特点,在美容微创手术中具有重要的应用价值。接受了MFU治疗后的绝大部分患者面部提升效果明显,面部轮廓更加凸显,鼻唇沟变浅,下颏收紧,治疗后短期之内与治疗前相比纹路明显缩短,仅有少数治疗效果不明显,术后表面皮肤出现轻微肿痛[13,14]。几项针对MFU收紧面部和颈部皮肤的前瞻性研究表明,通过非侵入性超声能量传递实现皮肤紧致,可以在最短的时间内减少面部下垂和松弛,并且不会留下疤痕或产生严重不良影响[15,16,17,18]。相比激光、射频消融,MFU对于轻度至中度皮肤松弛的患者而言无疑提供了更加令人满意的治疗效果,且安全性较高。

除此之外,近年来FU在嫩肤和除皱方面也有一定的应用。在FU用于嫩肤方面,Airan等[19]通过使用两个不同焦深(3mm,4.5mm)的探头在面部和颈部进行治疗。在治疗后3个月评估鼻唇沟、下颌线、颏下和颈部区域的改善情况,发现每个领域的改善率超过80%,患者满意度超过78%,只有极少数的患者在术后出现不良反应,证明FU是面部和颈部年轻化的一种有效、无创的治疗方式。Azuelos等[20]研究发现,FU治疗通过改善皮肤的松弛度、减少皱纹和颈部隆起,在一定程度上可使颈部年轻化。针对FU在除皱方面的应用,Dong等[21]评估了具有1.5mm焦深换能器的FU治疗眶周皱纹的治疗效果和安全性。在对眶周皱纹进行1次FU治疗后的3个月内,通过组织病理学观察到真皮各层胶原和弹性纤维密度增加,表明FU可以显著改善单次治疗后的眼周皱纹。另一项使用MFU改善面部皱纹的研究也发现,MFU单次治疗后可改善眶周和下颚的皱纹,治疗均具有良好的耐受性,并且患者接受度很高[22]。综上可见,FU提供了一种可满足当前患者对微创面部年轻化手术要求的治疗方式,其作为表面皮肤年轻化的无创疗法值得进一步研究。

2 聚焦超声用于美容的关键技术研究

聚焦超声用于整形美容的基本原理是超声能量通过聚焦至皮下组织如表浅肌腱膜系统(superficial musculoaponeurotic system,SMAS),使焦点周边组织在瞬间达到 65℃,使得真皮网状层内的胶原纤维变性、收缩并刺激组织产生新的胶原生成,达到无创收紧和提升面颈部皮肤,改进皱纹的效果,从而达到整形美容的目的。其中涉及的关键技术及研究有:聚焦超声换能器,聚焦超声用于美容的安全性、有效性评价研究,治疗监控及疗效评价。

2.1 聚焦超声换能器

聚焦超声换能器及其驱动是FU治疗的核心技术之一。在FU整形美容手术中,体外较低能量的超声波经聚焦后作用于真皮层或SMAS,产生凝固性坏死,而不会对治疗区域周围组织产生损伤。相比使用长焦距、大口径、较低频率(约1MHz)的HIFU治疗深部肿瘤,整形美容应用由于超声作用的范围较小,通常使用MFU进行治疗,所使用的换能器通常具有短焦距、大口径、高频率的特点。研究表明,MFU换能器最合适的工作频率应当在4-7MHz,焦点应设在距离皮肤表面3-4.5mm处[23]。通过确定FU换能器的孔径、焦深和频率,可以选择合适的治疗区域位置和大小。一般整形美容使用的为声透镜式的单阵元换能器,在给定频率下,随着F值(焦距与孔径之比)的减小,聚焦性变强,在换能器与皮肤接触的情况下,F值应大于1,故用于皮肤治疗的换能器焦距一般比治疗深度要大,以确保换能器有足够大的孔径[24]。

2.2 聚焦超声用于美容的安全性、有效性评价研究

虽然FU这些年不断应用于整形美容领域,已经成为面部年轻化的最新技术之一。然而,在临床治疗过程中,由于操作不规范和不当的剂量投放等问题,造成了一些不良反应和安全性问题,如治疗区域皮肤条片状红肿,术后即刻白色点状皮损、水疱、凹陷性瘢痕及色素沉着等[25]。因此,在基础研究方面开展聚焦超声美容的安全性和有效性评价仍然尤为重要。Hong等[26]评估了FU装置用于腹部塑形的有效性和安全性,通过超声波、卡尺和脂肪CT扫描评估治疗后8周的基线腰围变化,以及体重、腰臀比和脂肪厚度的变化,结果表明FU是一种有效且安全的治疗方法,可用于降低非肥胖人群的腰围。另一项评估MFU治疗后胶原纤维再生的临床疗效和安全性研究中,通过分别对面部皮肤的松弛和下垂以及血红蛋白含量的改善情况进行了统计分析,结果发现在正确的组织层中输送适当剂量的超声能量时,单次治疗中的MFU对于治疗面部松弛和下垂是安全有效的[27]。Wang等[28]回顾性分析了45例患者皮肤年轻化情况,发现治疗有效率为 95.56%,经过半年随访观察,患者面部皮肤明显紧致、光滑,下颊收紧,皱纹与颈纹减少,毛孔收缩,表明超声在皮肤年轻化治疗中具有显著的临床效果,且不良反应较少,安全性较高。这些研究的结果对FU用于整形美容的疗效评估提供了依据,但大多数研究在设计上都有局限性,如规模小,缺乏合适的对照以及长期随访等,故需要长期随访的更大规模的随机对照研究来进一步评估FU在面颈部年轻化中的安全性和有效性。

2.3 治疗监控及疗效评价

对于基础研究,借助病理分析评价FU美容的疗效一直是较为可靠和有效的方式。FU消融活体猪皮下脂肪组织的组织学学结果发现,脂肪层内存在大量点状脂肪细胞破裂、消失,多个损伤区融合成较大的损伤区,辐照区域与损伤区域内均未见出血与游离的红细胞[8]。两项针对FU辐照后的尸体皮肤组织病理学研究发现,FU诱导的真皮层-皮下组织消融,在皮下脂肪层发现了典型的椭圆形凝固性坏死区域,且深入真皮层-皮下组织界面,而周围组织没有明显的损伤,同时也发现有部分脂肪沿着FU诱导的消融区域延伸至真皮层,可能是由于超声空化后组织快速塌陷造成的脂肪移位[23,29]。Fatemi等[30]对282名接受了FU治疗的患者组织学观察显示FU治疗后即刻脂肪细胞破裂,细胞膜塌陷,胶原纤维被破坏或变性,治疗2周后,有大量炎症细胞、巨噬细胞流入,组织中诱导和预期的伤口愈合。说明术后的组织病理学疗效评价有助于判别FU皮下组织消融的有效性和安全性。

但临床不同于基础研究,无法通过病理分析评价FU美容的疗效,FU美容疗效的安全性、有效应评价只能通过无创的影像监控实现。针对深部组织消融治疗,聚焦超声目前的监控及疗效评价方式主要有MRI和B超。MRI引导FU手术是一种非侵入性热消融方法,能够准确定位和监测,从而在不损害正常结构的情况下消融靶组织,这种精确性使磁共振引导的FU消融手术成为良性和恶性肿瘤外科切除或放射治疗的有效的替代方案[31]。然而MRI主要用于需要大面积消融的疾病治疗,而FU在整形美容治疗中超声的作用主要是局部治疗,因此并不适用。B超引导的FU治疗由于其价格低廉、实时性强等特点而成为目前临床FU手术最为广泛的监控手段。B超成像利用FU治疗引起超声图像上的灰度值变化,可对 FU治疗过程进行实时成像,为监控FU用于整形美容提供了可能[32]。最新的具有可视化功能的微聚焦超声(micro-focused ultrasound with visualization,MFU-V)手术是美国食品和药物管理局(FDA)批准的非侵入性手术,可用于提升眉毛、下颚和颈部组织以及改善皱纹。具有可视化功能的MFU-V是将MFU与高分辨率超声成像结合,同步高分辨率B超影像引导MFU精准聚焦,可以对深度为8 mm的组织层进行实时成像,通过选择适当的治疗深度,针对不同患者的使用合适的治疗深度和能量,有助于防止并发症,提高治疗的安全性和有效性[33,34]。一项对比有无可视化系统情况下靶区MFU治疗准确率的研究中,52名皮肤科医生作为研究对象,在可视化和非可视化的两次治疗过程中用MFU治疗一名模拟志愿者的面部和上颈部。在所有治疗区域中,可视化治疗的准确率均高于非可视化。在进行MFU治疗时使用可视化系统还可以确保换能器和皮肤之间的适当接触,实现更理想的治疗结果[35]。

3 总结与展望

近年来出现的MFU满足了大众对无创性整形美容的需求,通过其作用在真皮网状层及皮下组织内产生的离散热凝固点,可导致胶原纤维收缩并刺激新生胶原生成,收紧和提升下垂的面部和颈部皮肤,改善皱纹。通过使用具有不同能量输出和焦深的换能器,将FU与高分辨率超声成像相结合,可以定制MFU-V治疗,以满足不同患者的需求。未来的FU研究方向可转向更深处的组织层,从而实现更显著的皮肤紧致,更高分辨率的超声成像也将提供更优质的面部组织层可视化,从而促进精确治疗。随着FU研究的进一步深入,FU的安全性和有效性也会得到进一步的提高,其在美容领域也将得到更广泛的应用。


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