非侵入性聚焦超聲融脂量效動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的組織學(xué)觀察

李文志 孫智 董勇等

[摘要]目的：觀察豬皮下脂肪經(jīng)不同劑量非侵入性聚焦超聲照射后的病理學(xué)變化。方法：采用由功率0W、450W、550W、650W；治療次數(shù)1、2、3組成的9個(gè)實(shí)驗(yàn)組和1個(gè)零劑量對(duì)照組，頻率1.9MHz的聚焦超聲，非侵入照射豬背部皮膚，即刻切取包括皮膚全層并深達(dá)肌肉淺層的標(biāo)本塊制作病理切片，HE染色，組織學(xué)觀察。結(jié)果：各實(shí)驗(yàn)組脂肪層內(nèi)，顯微鏡下可見(jiàn)大量點(diǎn)狀脂肪細(xì)胞損傷灶。在低、中、高輸出功率組，灶內(nèi)細(xì)胞損傷數(shù)分別為1～5個(gè)、2～10個(gè)和15～40個(gè)。損傷灶內(nèi)中央的脂肪細(xì)胞消失，邊緣的脂肪細(xì)胞部分破裂，小血管保存完好，無(wú)游離紅細(xì)胞。未見(jiàn)炭化、組織凝固現(xiàn)象，未見(jiàn)皮膚、肌膜與骨骼肌細(xì)胞損傷。結(jié)論：1.9MHz非侵入聚焦超聲能選擇性破壞脂肪細(xì)胞，脂肪細(xì)胞損傷程度與設(shè)備輸出功率和照射次數(shù)有正相關(guān)，具有皮膚、小血管、筋膜等組織的安全性。

[關(guān)鍵詞]非侵入；聚焦超聲；融脂；脂肪

[中圖分類號(hào)]R332[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1008-6455(2012)07-1156-03

采用高強(qiáng)度聚焦超聲(High intendity focusedultrasound，HIFU)進(jìn)行無(wú)創(chuàng)、非侵入性融脂治療是近年剛剛興起的一項(xiàng)微創(chuàng)美容手術(shù)技術(shù)，它一方面延續(xù)了臨床用于體外碎石或腫瘤治療時(shí)表現(xiàn)出的靶向治療作用與局部組織破壞的特性“，另一方面又將聚焦超聲是否能選擇性破壞脂肪細(xì)胞，以及脂肪細(xì)胞破壞后多種產(chǎn)物對(duì)人體健康影響等一系列問(wèn)題遺留給研究者與使用者。為探討使用不同劑量聚焦超聲融脂治療后局部組織破壞的特點(diǎn)及其與設(shè)備應(yīng)用劑量問(wèn)的關(guān)系，我們?cè)诒本﹨R?？滇t(yī)療技術(shù)有限公司的幫助下，對(duì)實(shí)驗(yàn)用小型豬進(jìn)行了融脂治療的量效關(guān)系觀察，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：實(shí)驗(yàn)用小型豬6頭，雌雄不限，白色，體重44～55kg，平均(48.67±3.64)kg。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備：JCS-01型聚焦超聲減脂塑形機(jī)，由北京匯?？滇t(yī)療技術(shù)有限公司提供，額定功率700W，超聲波頻率1.9MHz，焦域不大于12mm。治療中心深度(15±1)mm。設(shè)備采用非連續(xù)發(fā)射方式，脈寬ims，超聲輸出分三檔，低檔占空比3％，平均聲功率450W，中檔占空比4％，平均聲功率550W，高檔占空比5％，平均聲功率650W。ZEISS Axioskop40光學(xué)顯微鏡[蔡司光學(xué)儀器(上海)國(guó)際貿(mào)易有限公司]，標(biāo)本切片染色后，采用“MIAS醫(yī)學(xué)圖像分析管理系統(tǒng)一真彩色病理圖像分析系統(tǒng)4.0”成像與計(jì)算機(jī)測(cè)量。

1.3方法

1.3.1實(shí)驗(yàn)分組與超聲參數(shù)設(shè)定：將設(shè)備超聲輸出的高、中、低三檔，與同一部位治療次數(shù)1、2、3組合成九個(gè)治療組，再加1個(gè)零聲強(qiáng)的對(duì)照組，共10個(gè)實(shí)驗(yàn)組(表1)，每頭豬的背部實(shí)驗(yàn)分區(qū)見(jiàn)圖1。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)6遍。

1.3.2動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與標(biāo)本切片制各：實(shí)驗(yàn)豬由動(dòng)物房運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室后，首先測(cè)量體重，再根據(jù)體重計(jì)算誘導(dǎo)麻藥(3％戊巴比妥鈉)量，按小于45kg，1ml／kg；大于45kg，0.5ml／kg用量肌肉注射。成功后俯臥固定在真空墊上，項(xiàng)背部剃毛，注意保護(hù)皮膚。應(yīng)用碳素墨水在脊柱兩側(cè)對(duì)稱文刺4cmx7cm各5塊，每塊間隔3cm，各實(shí)驗(yàn)部位使用與圖1對(duì)應(yīng)。在治療區(qū)內(nèi)涂滿耦合劑，調(diào)整治療頭至適當(dāng)位置，使波源緊密接觸皮膚。啟動(dòng)自動(dòng)治療程序，治療頭依實(shí)驗(yàn)與對(duì)照預(yù)先設(shè)定劑量，在X、Y軸方向以5mm／s速度勻速移動(dòng)，均勻掃描。治療完畢，即刻切取各實(shí)驗(yàn)部位標(biāo)本。每塊病理標(biāo)本均需包括皮膚、脂肪全層和部分肌纖維，大小為2cmX1cm，深度>2.5cm，標(biāo)本浸入10％福爾馬林溶液固定，再根據(jù)脂肪厚度制成2.5cm×0.5cm×0.2cm厚蠟塊2～3塊，制作8μm厚石蠟切片，HE染色。

1.3.3組織學(xué)觀察：將實(shí)驗(yàn)與對(duì)照組切片用數(shù)字掃描顯微鏡觀察并掃描為數(shù)字影像儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中。觀察內(nèi)容包括脂肪細(xì)胞是否有破壞，損傷灶大??；治療區(qū)血管、神經(jīng)、連接組織的破壞情況；治療區(qū)是否有出血以及凝固、炭化跡象等。

2結(jié)果

2.1肉眼觀察

2.1.1對(duì)照組：皮膚外觀無(wú)形態(tài)與顏色改變。包括皮膚與肌肉淺層的整塊離體標(biāo)本上，各切面組織細(xì)膩，無(wú)肉眼可見(jiàn)空洞或出血點(diǎn)等損傷表現(xiàn)；皮下脂肪呈淡黃或白色，甲醛固定后，呈白色，在脂肪蜂窩層、板狀層與肌層間分別有疏松組織、膜狀組織分割。

2.1.2實(shí)驗(yàn)組：皮膚偶見(jiàn)輕度充血，各組均出現(xiàn)紅腫、水皰，破潰等損傷表現(xiàn)，治療時(shí)也未見(jiàn)耦合劑飛濺現(xiàn)象。各組塊狀標(biāo)本的肉眼表現(xiàn)與對(duì)照組相同。

2.2組織學(xué)觀察

2.2.1對(duì)照組：皮膚未見(jiàn)病理性損傷。脂肪細(xì)胞排列緊密，呈多邊形，“直徑”100～200μm，每個(gè)脂肪細(xì)胞周邊均有毛細(xì)血管存在。

2.2.2實(shí)驗(yàn)組：皮膚未見(jiàn)病理性損傷。在距表皮深度1～2cm處，各實(shí)驗(yàn)組均可觀察到有大量脂肪細(xì)胞被破壞，損傷的脂肪細(xì)胞呈不均勻灶狀分布。損傷灶內(nèi)，被破壞的脂肪細(xì)胞數(shù)目多少不等，在低輸出功率組(L組)，損傷細(xì)胞數(shù)多為1～5個(gè)，從L1到L3組，損傷灶大小變化不大，但密度逐漸增多：在中輸出功率組(z組)，損傷細(xì)胞數(shù)量多為2～10個(gè)，同樣存在治療次數(shù)增加，損傷灶密度增大現(xiàn)象，相鄰損傷灶可融合成較大損傷區(qū)；在高輸出功率組(G組)，上述現(xiàn)象依然存在，但損傷灶明顯增大，灶內(nèi)破壞脂肪數(shù)目可達(dá)數(shù)15～40個(gè)。損傷灶有如下特點(diǎn)：①損傷灶中央的脂肪細(xì)胞全部碎裂消失；②損傷灶邊緣的脂肪細(xì)胞大多表現(xiàn)為部分破裂，鏡下可觀察到殘留的細(xì)胞膜；③損傷灶內(nèi)無(wú)法找到毛細(xì)血管，也無(wú)游離紅細(xì)胞；④損傷灶內(nèi)或損傷灶之間的小血管保存完好，未見(jiàn)破壞與斷端；⑤全部切片，顯微鏡下均未見(jiàn)炭化、組織凝固現(xiàn)象(圖2～4)。各實(shí)驗(yàn)組均未見(jiàn)肌膜與骨骼肌細(xì)胞損傷(圖5～8)。

3討論

3.1超聲融脂技術(shù)是指利用超聲波選擇性粉碎、乳化脂肪細(xì)胞，通過(guò)抽吸或生理代謝排除已被乳化脂肪細(xì)胞的一種減肥塑形技術(shù)。根據(jù)被破壞脂肪細(xì)胞及其內(nèi)容物的去除途徑，超聲融脂技術(shù)大致可以分為超聲融脂輔助吸脂術(shù)和非侵入性超聲無(wú)創(chuàng)融脂術(shù)兩類。超聲融脂輔助吸脂術(shù)可根據(jù)超聲探頭治療時(shí)所在位置分為體內(nèi)與體外超聲融脂輔助吸脂術(shù)兩種。非侵入性超聲無(wú)創(chuàng)融脂術(shù)也可使用目前已經(jīng)面世的聚焦超聲與尚在研究中的非聚焦超聲兩類設(shè)備達(dá)到治療目的。

3.2超聲波臨床使用非常廣泛，不同頻率與劑量的超聲波作用到人體組織會(huì)產(chǎn)生不同的生物效應(yīng)，常見(jiàn)有成像診斷、物理治療和手術(shù)等。醫(yī)生可通過(guò)某種方式，將一定強(qiáng)度的超聲波導(dǎo)入到預(yù)治療部位，通過(guò)空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)作用于生物組織，對(duì)靶組織實(shí)施手術(shù)治療?？栈?yīng)是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)聲波在組織內(nèi)產(chǎn)生擴(kuò)張與收縮的周期性變化時(shí)，可引起細(xì)胞內(nèi)原本穩(wěn)定的微氣泡產(chǎn)生崩塌，進(jìn)而致使細(xì)胞破碎。每種組織的細(xì)胞堅(jiān)韌度不同，對(duì)聲波耐受的破碎臨界點(diǎn)不同，臨界點(diǎn)的高低又與組織密度和聲波頻率有關(guān)。脂肪組織細(xì)胞密度低、細(xì)胞問(wèn)內(nèi)聚力小，因此更易遭受特定頻率超聲的破壞，并在組織效應(yīng)上將其與血管、神經(jīng)、肌肉和結(jié)締組織等高密度組織區(qū)分開(kāi)來(lái)，達(dá)到選擇性損傷的目的。機(jī)械效應(yīng)源于超聲對(duì)脂肪組織的振動(dòng)損傷，超聲波的往返運(yùn)動(dòng)可影響脂肪細(xì)胞內(nèi)的顆粒與分子，引起這些顆粒與分子的劇烈運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)致染色體及大分子的斷裂和脂肪細(xì)胞破裂。探頭與組織問(wèn)的摩擦，以及探頭內(nèi)電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化均可產(chǎn)生熱能，熱量可在治療過(guò)程中對(duì)脂肪組織產(chǎn)生損傷。

3.3根據(jù)現(xiàn)有資料，非侵入性聚焦超聲融脂的確切機(jī)制尚未完全清楚。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：①目前尚無(wú)明確實(shí)驗(yàn)證據(jù)說(shuō)明聚焦超聲作用脂肪細(xì)胞后，機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和空化效應(yīng)三者是如何產(chǎn)生破壞作用的，誰(shuí)為主導(dǎo)，各扮演何種角色，以及作用的方式與特點(diǎn)：②脂肪細(xì)胞破壞后，內(nèi)容物的最終去向到底如何，是否能用現(xiàn)有脂質(zhì)代謝理論與途徑就能完全解釋脂肪破壞后甘油三酯的代謝，而后者直接涉及到設(shè)備臨床使用的安全性。

3.4在本實(shí)驗(yàn)條件下，無(wú)創(chuàng)聚焦超聲融脂的可觀察組織反應(yīng)相對(duì)較輕。肉眼觀察，皮膚除偶見(jiàn)充血外，無(wú)紅腫、破潰等肉眼可辨的病理反應(yīng)，更無(wú)像吸脂手術(shù)一樣的明顯治療區(qū)形態(tài)改變。顯微鏡下觀察，聚焦超聲能夠比較專一地破壞脂肪細(xì)胞，具體表現(xiàn)為：超聲輻射區(qū)內(nèi)，各實(shí)驗(yàn)組除脂肪細(xì)胞及其伴隨的焦域范圍內(nèi)的毛細(xì)血管有可見(jiàn)損傷外，皮膚、小血管、神經(jīng)、結(jié)締組織、肌膜、肌纖維細(xì)胞均無(wú)損傷跡象。此種現(xiàn)象說(shuō)明，脂肪細(xì)胞與毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)比較脆弱，對(duì)超聲波的耐受程度低，能在本實(shí)驗(yàn)劑量條件被聚焦超聲優(yōu)先破壞。損傷灶位于一定深度，反映了超聲在一定深度聚焦的特點(diǎn)，同時(shí)也提示我們，臨床使用這種設(shè)備進(jìn)行治療，必須保證患者的皮下脂肪要有相應(yīng)的厚度，否則治療無(wú)效。各實(shí)驗(yàn)組損傷灶大小、數(shù)量的規(guī)律性變化，提示聚焦超聲融脂的組織破壞程度與設(shè)備輸出功率和治療次數(shù)呈正相關(guān)，輸出功率越高，單個(gè)損傷灶范圍越大，治療次數(shù)越多，損傷灶越密集。損傷灶內(nèi)脂肪細(xì)胞的損傷特點(diǎn)提示組織破壞可能與空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)有關(guān)，具有非熱效應(yīng)的特征。顯微鏡下未觀察到熱效應(yīng)的證據(jù)。肉眼與顯微鏡下均未觀察到治療區(qū)有活動(dòng)性出血的跡象。

總之，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，皮膚經(jīng)特定頻率聚焦超聲作用，脂肪細(xì)胞能夠被超聲選擇性破壞，損傷的程度與所用設(shè)備應(yīng)用的劑量條件和使用的方法有關(guān)。