聚焦超聲在整形美容中的應(yīng)用及關(guān)鍵問題研究進(jìn)展

肖 帥，李 浩，李發(fā)琪,3，李成海,3*

(1.重慶醫(yī)科大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 超聲醫(yī)學(xué)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400016；2.重慶市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400016；3.國家藥品監(jiān)督管理局超聲手術(shù)設(shè)備質(zhì)量評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401121)

1 聚焦超聲用于整形美容的應(yīng)用現(xiàn)狀

聚焦超聲（focused ultrasound，F(xiàn)U）是一種新興的非侵入性治療手段，其基本原理是將體外低能量的超聲聚焦到體內(nèi)特定區(qū)域形成高能量靶點(diǎn)，通過超聲與組織產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)使局部組織升溫，靶區(qū)組織產(chǎn)生不可逆的凝固性壞死而不影響周圍正常組織。目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于臨床治療肝癌、乳腺癌、腎癌、骨腫瘤等，并展示出良好的安全性和有效性[1,2,3,4]。由于超聲具有無創(chuàng)、無輻射的特點(diǎn)，可以在影像引導(dǎo)下開展無創(chuàng)整形手術(shù)，F(xiàn)U的應(yīng)用從腫瘤疾病治療逐漸推廣到整形美容領(lǐng)域[5]。近年來，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)U在醫(yī)療美容行業(yè)興起，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，成為除傳統(tǒng)抽脂、激光、射頻消融手術(shù)之外的另一新興美容技術(shù)。

1.1 聚焦超聲分類

臨床上使用的FU一般分為兩類：一種是高強(qiáng)度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU），它能夠在指定的靶組織區(qū)域使其分子震動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力，通過摩擦產(chǎn)熱使得組織溫度上升，從而引起凝固性壞死，而不會(huì)對(duì)周圍其他組織造成損壞，常用于消融體內(nèi)腫瘤[6]；另一種是微聚焦超聲（microfocused ultrasound，MFU），MFU使用相對(duì)較低的能量治療皮膚，通過在皮膚表層的高度聚焦,在真皮網(wǎng)狀層及皮下組織產(chǎn)生小的凝固性壞死點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)1-5 mm的聚焦深度，使得真皮網(wǎng)狀層內(nèi)的膠原纖維變性、收縮并刺激組織產(chǎn)生新生的膠原和彈力素，從而達(dá)到整形美容的效果[7]。目前，F(xiàn)U在整形美容領(lǐng)域比較常見的應(yīng)用為溶脂、皮膚緊致以及嫩膚和除皺。

1.2 聚焦超聲用于溶脂

對(duì)于傳統(tǒng)整形美容，常規(guī)的手術(shù)、激光和射頻等可以去除大面積區(qū)域的皮下脂肪，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的并發(fā)癥帶來安全性問題。FU由于具有無創(chuàng)和非侵入的特點(diǎn)，為臨床溶脂治療提供了新的思路，其安全性也得到了相關(guān)研究的初步驗(yàn)證。為觀察FU輻照活體豬皮下脂肪后的組織學(xué)即刻表現(xiàn)，Li等[8]采用頻率1.9MHz，聲功率550W的FU輻照豬背部皮下脂肪，即刻切取標(biāo)本塊制作病理切片，染色觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)脂肪層內(nèi)存在大量點(diǎn)狀脂肪細(xì)胞破壞損傷灶，且皮膚和肌肉層均未損傷。Antria 等[9]在離體豬脂肪組織上使用了頻率1.1MHz，聲功率14～75 W的FU換能器對(duì)脂肪組織進(jìn)行超聲輻照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)脂肪質(zhì)量的變化與聲功率或輻照時(shí)間的增加呈線性關(guān)系，證明了所使用的換能器在減少脂肪組織方面的有效性。為進(jìn)一步觀察FU溶脂的臨床療效，Jin等[10]使用FU對(duì) 38例患者的腹部皮下脂肪進(jìn)行減脂塑形治療，治療過程中發(fā)現(xiàn)38名患者治療部位未見異常，且治療后體重有不同程度的下降。Moravvej等[11]對(duì)28名受試者的腹部進(jìn)行了合計(jì)194次FU溶脂手術(shù)，在每一次超聲溶脂治療中，治療后即刻以及3個(gè)月的隨訪觀察中發(fā)現(xiàn)，患者腹部平均周長有不同程度的減小，證明應(yīng)用FU進(jìn)行皮下減脂塑形治療是一種有效的非侵入治療方法。

1.3 聚焦超聲用于皮膚年輕化

FU在整形美容領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用為皮膚緊致。隨著皮膚的老化，皮膚彈性顯著降低，容易出現(xiàn)面部下垂和松弛。針對(duì)皮膚松弛癥的外科手術(shù)被證明是有效的，但會(huì)留下一定的外科疤痕[12]。MFU因其恢復(fù)快和風(fēng)險(xiǎn)小的特點(diǎn)，在美容微創(chuàng)手術(shù)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。接受了MFU治療后的絕大部分患者面部提升效果明顯，面部輪廓更加凸顯，鼻唇溝變淺，下頦收緊，治療后短期之內(nèi)與治療前相比紋路明顯縮短，僅有少數(shù)治療效果不明顯，術(shù)后表面皮膚出現(xiàn)輕微腫痛[13,14]。幾項(xiàng)針對(duì)MFU收緊面部和頸部皮膚的前瞻性研究表明，通過非侵入性超聲能量傳遞實(shí)現(xiàn)皮膚緊致，可以在最短的時(shí)間內(nèi)減少面部下垂和松弛，并且不會(huì)留下疤痕或產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響[15,16,17,18]。相比激光、射頻消融，MFU對(duì)于輕度至中度皮膚松弛的患者而言無疑提供了更加令人滿意的治療效果，且安全性較高。

除此之外，近年來FU在嫩膚和除皺方面也有一定的應(yīng)用。在FU用于嫩膚方面，Airan等[19]通過使用兩個(gè)不同焦深（3mm,4.5mm）的探頭在面部和頸部進(jìn)行治療。在治療后3個(gè)月評(píng)估鼻唇溝、下頜線、頦下和頸部區(qū)域的改善情況，發(fā)現(xiàn)每個(gè)領(lǐng)域的改善率超過80%，患者滿意度超過78%，只有極少數(shù)的患者在術(shù)后出現(xiàn)不良反應(yīng)，證明FU是面部和頸部年輕化的一種有效、無創(chuàng)的治療方式。Azuelos等[20]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)U治療通過改善皮膚的松弛度、減少皺紋和頸部隆起，在一定程度上可使頸部年輕化。針對(duì)FU在除皺方面的應(yīng)用，Dong等[21]評(píng)估了具有1.5mm焦深換能器的FU治療眶周皺紋的治療效果和安全性。在對(duì)眶周皺紋進(jìn)行1次FU治療后的3個(gè)月內(nèi)，通過組織病理學(xué)觀察到真皮各層膠原和彈性纖維密度增加，表明FU可以顯著改善單次治療后的眼周皺紋。另一項(xiàng)使用MFU改善面部皺紋的研究也發(fā)現(xiàn)，MFU單次治療后可改善眶周和下顎的皺紋，治療均具有良好的耐受性，并且患者接受度很高[22]。綜上可見，F(xiàn)U提供了一種可滿足當(dāng)前患者對(duì)微創(chuàng)面部年輕化手術(shù)要求的治療方式，其作為表面皮膚年輕化的無創(chuàng)療法值得進(jìn)一步研究。

2 聚焦超聲用于美容的關(guān)鍵技術(shù)研究

聚焦超聲用于整形美容的基本原理是超聲能量通過聚焦至皮下組織如表淺肌腱膜系統(tǒng)（superficial musculoaponeurotic system，SMAS）,使焦點(diǎn)周邊組織在瞬間達(dá)到 65℃,使得真皮網(wǎng)狀層內(nèi)的膠原纖維變性、收縮并刺激組織產(chǎn)生新的膠原生成,達(dá)到無創(chuàng)收緊和提升面頸部皮膚,改進(jìn)皺紋的效果，從而達(dá)到整形美容的目的。其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)及研究有：聚焦超聲換能器，聚焦超聲用于美容的安全性、有效性評(píng)價(jià)研究，治療監(jiān)控及療效評(píng)價(jià)。

2.1 聚焦超聲換能器

聚焦超聲換能器及其驅(qū)動(dòng)是FU治療的核心技術(shù)之一。在FU整形美容手術(shù)中，體外較低能量的超聲波經(jīng)聚焦后作用于真皮層或SMAS，產(chǎn)生凝固性壞死，而不會(huì)對(duì)治療區(qū)域周圍組織產(chǎn)生損傷。相比使用長焦距、大口徑、較低頻率（約1MHz）的HIFU治療深部腫瘤，整形美容應(yīng)用由于超聲作用的范圍較小，通常使用MFU進(jìn)行治療，所使用的換能器通常具有短焦距、大口徑、高頻率的特點(diǎn)。研究表明，MFU換能器最合適的工作頻率應(yīng)當(dāng)在4-7MHz，焦點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距離皮膚表面3-4.5mm處[23]。通過確定FU換能器的孔徑、焦深和頻率，可以選擇合適的治療區(qū)域位置和大小。一般整形美容使用的為聲透鏡式的單陣元換能器，在給定頻率下，隨著F值（焦距與孔徑之比）的減小，聚焦性變強(qiáng)，在換能器與皮膚接觸的情況下，F(xiàn)值應(yīng)大于1，故用于皮膚治療的換能器焦距一般比治療深度要大，以確保換能器有足夠大的孔徑[24]。

2.2 聚焦超聲用于美容的安全性、有效性評(píng)價(jià)研究

雖然FU這些年不斷應(yīng)用于整形美容領(lǐng)域，已經(jīng)成為面部年輕化的最新技術(shù)之一。然而，在臨床治療過程中，由于操作不規(guī)范和不當(dāng)?shù)膭┝客斗诺葐栴}，造成了一些不良反應(yīng)和安全性問題,如治療區(qū)域皮膚條片狀紅腫，術(shù)后即刻白色點(diǎn)狀皮損、水皰、凹陷性瘢痕及色素沉著等[25]。因此，在基礎(chǔ)研究方面開展聚焦超聲美容的安全性和有效性評(píng)價(jià)仍然尤為重要。Hong等[26]評(píng)估了FU裝置用于腹部塑形的有效性和安全性，通過超聲波、卡尺和脂肪CT掃描評(píng)估治療后8周的基線腰圍變化，以及體重、腰臀比和脂肪厚度的變化，結(jié)果表明FU是一種有效且安全的治療方法，可用于降低非肥胖人群的腰圍。另一項(xiàng)評(píng)估MFU治療后膠原纖維再生的臨床療效和安全性研究中，通過分別對(duì)面部皮膚的松弛和下垂以及血紅蛋白含量的改善情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在正確的組織層中輸送適當(dāng)劑量的超聲能量時(shí)，單次治療中的MFU對(duì)于治療面部松弛和下垂是安全有效的[27]。Wang等[28]回顧性分析了45例患者皮膚年輕化情況，發(fā)現(xiàn)治療有效率為 95.56%，經(jīng)過半年隨訪觀察，患者面部皮膚明顯緊致、光滑，下頰收緊，皺紋與頸紋減少，毛孔收縮，表明超聲在皮膚年輕化治療中具有顯著的臨床效果，且不良反應(yīng)較少，安全性較高。這些研究的結(jié)果對(duì)FU用于整形美容的療效評(píng)估提供了依據(jù)，但大多數(shù)研究在設(shè)計(jì)上都有局限性，如規(guī)模小，缺乏合適的對(duì)照以及長期隨訪等，故需要長期隨訪的更大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照研究來進(jìn)一步評(píng)估FU 在面頸部年輕化中的安全性和有效性。

2.3 治療監(jiān)控及療效評(píng)價(jià)

對(duì)于基礎(chǔ)研究，借助病理分析評(píng)價(jià)FU美容的療效一直是較為可靠和有效的方式。FU消融活體豬皮下脂肪組織的組織學(xué)學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脂肪層內(nèi)存在大量點(diǎn)狀脂肪細(xì)胞破裂、消失，多個(gè)損傷區(qū)融合成較大的損傷區(qū)，輻照區(qū)域與損傷區(qū)域內(nèi)均未見出血與游離的紅細(xì)胞[8]。兩項(xiàng)針對(duì)FU輻照后的尸體皮膚組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)U誘導(dǎo)的真皮層-皮下組織消融，在皮下脂肪層發(fā)現(xiàn)了典型的橢圓形凝固性壞死區(qū)域，且深入真皮層-皮下組織界面，而周圍組織沒有明顯的損傷，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)有部分脂肪沿著FU誘導(dǎo)的消融區(qū)域延伸至真皮層，可能是由于超聲空化后組織快速塌陷造成的脂肪移位[23,29]。Fatemi等[30]對(duì)282名接受了FU治療的患者組織學(xué)觀察顯示FU治療后即刻脂肪細(xì)胞破裂，細(xì)胞膜塌陷，膠原纖維被破壞或變性，治療2周后，有大量炎癥細(xì)胞、巨噬細(xì)胞流入，組織中誘導(dǎo)和預(yù)期的傷口愈合。說明術(shù)后的組織病理學(xué)療效評(píng)價(jià)有助于判別FU皮下組織消融的有效性和安全性。

但臨床不同于基礎(chǔ)研究，無法通過病理分析評(píng)價(jià)FU美容的療效，F(xiàn)U美容療效的安全性、有效應(yīng)評(píng)價(jià)只能通過無創(chuàng)的影像監(jiān)控實(shí)現(xiàn)。針對(duì)深部組織消融治療，聚焦超聲目前的監(jiān)控及療效評(píng)價(jià)方式主要有MRI和B超。MRI引導(dǎo)FU手術(shù)是一種非侵入性熱消融方法，能夠準(zhǔn)確定位和監(jiān)測(cè)，從而在不損害正常結(jié)構(gòu)的情況下消融靶組織，這種精確性使磁共振引導(dǎo)的FU消融手術(shù)成為良性和惡性腫瘤外科切除或放射治療的有效的替代方案[31]。然而MRI主要用于需要大面積消融的疾病治療，而FU在整形美容治療中超聲的作用主要是局部治療，因此并不適用。B超引導(dǎo)的FU治療由于其價(jià)格低廉、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)而成為目前臨床FU手術(shù)最為廣泛的監(jiān)控手段。B超成像利用FU治療引起超聲圖像上的灰度值變化，可對(duì) FU治療過程進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，為監(jiān)控FU用于整形美容提供了可能[32]。最新的具有可視化功能的微聚焦超聲（micro-focused ultrasound with visualization，MFU-V）手術(shù)是美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的非侵入性手術(shù)，可用于提升眉毛、下顎和頸部組織以及改善皺紋。具有可視化功能的MFU-V是將MFU與高分辨率超聲成像結(jié)合，同步高分辨率B超影像引導(dǎo)MFU精準(zhǔn)聚焦,可以對(duì)深度為8 mm的組織層進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，通過選擇適當(dāng)?shù)闹委熒疃?，針?duì)不同患者的使用合適的治療深度和能量，有助于防止并發(fā)癥，提高治療的安全性和有效性[33,34]。一項(xiàng)對(duì)比有無可視化系統(tǒng)情況下靶區(qū)MFU治療準(zhǔn)確率的研究中，52名皮膚科醫(yī)生作為研究對(duì)象，在可視化和非可視化的兩次治療過程中用MFU治療一名模擬志愿者的面部和上頸部。在所有治療區(qū)域中，可視化治療的準(zhǔn)確率均高于非可視化。在進(jìn)行MFU治療時(shí)使用可視化系統(tǒng)還可以確保換能器和皮膚之間的適當(dāng)接觸，實(shí)現(xiàn)更理想的治療結(jié)果[35]。

3 總結(jié)與展望

近年來出現(xiàn)的MFU滿足了大眾對(duì)無創(chuàng)性整形美容的需求，通過其作用在真皮網(wǎng)狀層及皮下組織內(nèi)產(chǎn)生的離散熱凝固點(diǎn)，可導(dǎo)致膠原纖維收縮并刺激新生膠原生成，收緊和提升下垂的面部和頸部皮膚，改善皺紋。通過使用具有不同能量輸出和焦深的換能器，將FU與高分辨率超聲成像相結(jié)合，可以定制MFU-V治療，以滿足不同患者的需求。未來的FU研究方向可轉(zhuǎn)向更深處的組織層，從而實(shí)現(xiàn)更顯著的皮膚緊致，更高分辨率的超聲成像也將提供更優(yōu)質(zhì)的面部組織層可視化，從而促進(jìn)精確治療。隨著FU研究的進(jìn)一步深入，F(xiàn)U的安全性和有效性也會(huì)得到進(jìn)一步的提高，其在美容領(lǐng)域也將得到更廣泛的應(yīng)用。