聚焦超聲在整形美容中的應用及關鍵問題研究進展

肖 帥，李 浩，李發琪,3，李成海,3*

(1.重慶醫科大學 生物醫學工程學院 超聲醫學工程國家重點實驗室，重慶 400016；2.重慶市生物醫學工程學重點實驗室，重慶 400016；3.國家藥品監督管理局超聲手術設備質量評價重點實驗室，重慶 401121)

1 聚焦超聲用于整形美容的應用現狀

聚焦超聲（focused ultrasound，FU）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特定區域形成高能量靶點，通過超聲與組織產生的生物學效應使局部組織升溫，靶區組織產生不可逆的凝固性壞死而不影響周圍正常組織。目前已經廣泛運用于臨床治療肝癌、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、無輻射的特點，可以在影像引導下開展無創整形手術，FU的應用從腫瘤疾病治療逐漸推廣到整形美容領域[5]。近年來，隨著相關技術的不斷發展，FU在醫療美容行業興起，呈現出蓬勃發展的趨勢，成為除傳統抽脂、激光、射頻消融手術之外的另一新興美容技術。

1.1 聚焦超聲分類

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

1.2 聚焦超聲用于溶脂

對于傳統整形美容，常規的手術、激光和射頻等可以去除大面積區域的皮下脂肪，但同時也會產生相應的并發癥帶來安全性問題。FU由于具有無創和非侵入的特點，為臨床溶脂治療提供了新的思路，其安全性也得到了相關研究的初步驗證。為觀察FU輻照活體豬皮下脂肪后的組織學即刻表現，Li等[8]采用頻率1.9MHz，聲功率550W的FU輻照豬背部皮下脂肪，即刻切取標本塊制作病理切片，染色觀察。結果發現脂肪層內存在大量點狀脂肪細胞破壞損傷灶，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換能器對脂肪組織進行超聲輻照，結果發現脂肪質量的變化與聲功率或輻照時間的增加呈線性關系，證明了所使用的換能器在減少脂肪組織方面的有效性。為進一步觀察FU溶脂的臨床療效，Jin等[10]使用FU對 38例患者的腹部皮下脂肪進行減脂塑形治療，治療過程中發現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28名受試者的腹部進行了合計194次FU溶脂手術，在每一次超聲溶脂治療中，治療后即刻以及3個月的隨訪觀察中發現，患者腹部平均周長有不同程度的減小，證明應用FU進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在整形美容領域的另一個重要應用為皮膚緊致。隨著皮膚的老化，皮膚彈性顯著降低，容易出現面部下垂和松弛。針對皮膚松弛癥的外科手術被證明是有效的，但會留下一定的外科疤痕[12]。MFU因其恢復快和風險小的特點，在美容微創手術中具有重要的應用價值。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，治療后短期之內與治療前相比紋路明顯縮短，僅有少數治療效果不明顯，術后表面皮膚出現輕微腫痛[13,14]。幾項針對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現皮膚緊致，可以在最短的時間內減少面部下垂和松弛，并且不會留下疤痕或產生嚴重不良影響[15,16,17,18]。相比激光、射頻消融，MFU對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用。在FU用于嫩膚方面，Airan等[19]通過使用兩個不同焦深（3mm,4.5mm）的探頭在面部和頸部進行治療。在治療后3個月評估鼻唇溝、下頜線、頦下和頸部區域的改善情況，發現每個領域的改善率超過80%，患者滿意度超過78%，只有極少數的患者在術后出現不良反應，證明FU是面部和頸部年輕化的一種有效、無創的治療方式。Azuelos等[20]研究發現，FU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FU在除皺方面的應用，Dong等[21]評估了具有1.5mm焦深換能器的FU治療眶周皺紋的治療效果和安全性。在對眶周皺紋進行1次FU治療后的3個月內，通過組織病理學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。另一項使用MFU改善面部皺紋的研究也發現，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，FU提供了一種可滿足當前患者對微創面部年輕化手術要求的治療方式，其作為表面皮膚年輕化的無創療法值得進一步研究。

2 聚焦超聲用于美容的關鍵技術研究

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（superficial musculoaponeurotic system，SMAS）,使焦點周邊組織在瞬間達到 65℃,使得真皮網狀層內的膠原纖維變性、收縮并刺激組織產生新的膠原生成,達到無創收緊和提升面頸部皮膚,改進皺紋的效果，從而達到整形美容的目的。其中涉及的關鍵技術及研究有：聚焦超聲換能器，聚焦超聲用于美容的安全性、有效性評價研究，治療監控及療效評價。

2.1 聚焦超聲換能器

聚焦超聲換能器及其驅動是FU治療的核心技術之一。在FU整形美容手術中，體外較低能量的超聲波經聚焦后作用于真皮層或SMAS，產生凝固性壞死，而不會對治療區域周圍組織產生損傷。相比使用長焦距、大口徑、較低頻率（約1MHz）的HIFU治療深部腫瘤，整形美容應用由于超聲作用的范圍較小，通常使用MFU進行治療，所使用的換能器通常具有短焦距、大口徑、高頻率的特點。研究表明，MFU換能器最合適的工作頻率應當在4-7MHz，焦點應設在距離皮膚表面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，在換能器與皮膚接觸的情況下，F值應大于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、有效性評價研究

雖然FU這些年不斷應用于整形美容領域，已經成為面部年輕化的最新技術之一。然而，在臨床治療過程中，由于操作不規范和不當的劑量投放等問題，造成了一些不良反應和安全性問題,如治療區域皮膚條片狀紅腫，術后即刻白色點狀皮損、水皰、凹陷性瘢痕及色素沉著等[25]。因此，在基礎研究方面開展聚焦超聲美容的安全性和有效性評價仍然尤為重要。Hong等[26]評估了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。另一項評估MFU治療后膠原纖維再生的臨床療效和安全性研究中，通過分別對面部皮膚的松弛和下垂以及血紅蛋白含量的改善情況進行了統計分析，結果發現在正確的組織層中輸送適當劑量的超聲能量時，單次治療中的MFU對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，發現治療有效率為 95.56%，經過半年隨訪觀察，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，且不良反應較少，安全性較高。這些研究的結果對FU用于整形美容的療效評估提供了依據，但大多數研究在設計上都有局限性，如規模小，缺乏合適的對照以及長期隨訪等，故需要長期隨訪的更大規模的隨機對照研究來進一步評估FU 在面頸部年輕化中的安全性和有效性。

2.3 治療監控及療效評價

對于基礎研究，借助病理分析評價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學結果發現，脂肪層內存在大量點狀脂肪細胞破裂、消失，多個損傷區融合成較大的損傷區，輻照區域與損傷區域內均未見出血與游離的紅細胞[8]。兩項針對FU輻照后的尸體皮膚組織病理學研究發現，FU誘導的真皮層-皮下組織消融，在皮下脂肪層發現了典型的橢圓形凝固性壞死區域，且深入真皮層-皮下組織界面，而周圍組織沒有明顯的損傷，同時也發現有部分脂肪沿著FU誘導的消融區域延伸至真皮層，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282名接受了FU治療的患者組織學觀察顯示FU治療后即刻脂肪細胞破裂，細胞膜塌陷，膠原纖維被破壞或變性，治療2周后，有大量炎癥細胞、巨噬細胞流入，組織中誘導和預期的傷口愈合。說明術后的組織病理學療效評價有助于判別FU皮下組織消融的有效性和安全性。

但臨床不同于基礎研究，無法通過病理分析評價FU美容的療效，FU美容療效的安全性、有效應評價只能通過無創的影像監控實現。針對深部組織消融治療，聚焦超聲目前的監控及療效評價方式主要有MRI和B超。MRI引導FU手術是一種非侵入性熱消融方法，能夠準確定位和監測，從而在不損害正常結構的情況下消融靶組織，這種精確性使磁共振引導的FU消融手術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超引導的FU治療由于其價格低廉、實時性強等特點而成為目前臨床FU手術最為廣泛的監控手段。B超成像利用FU治療引起超聲圖像上的灰度值變化，可對 FU治療過程進行實時成像，為監控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）手術是美國食品和藥物管理局(FDA)批準的非侵入性手術，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合，同步高分辨率B超影像引導MFU精準聚焦,可以對深度為8 mm的組織層進行實時成像，通過選擇適當的治療深度，針對不同患者的使用合適的治療深度和能量，有助于防止并發癥，提高治療的安全性和有效性[33,34]。一項對比有無可視化系統情況下靶區MFU治療準確率的研究中，52名皮膚科醫生作為研究對象，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。在所有治療區域中，可視化治療的準確率均高于非可視化。在進行MFU治療時使用可視化系統還可以確保換能器和皮膚之間的適當接觸，實現更理想的治療結果[35]。

3 總結與展望

近年來出現的MFU滿足了大眾對無創性整形美容的需求，通過其作用在真皮網狀層及皮下組織內產生的離散熱凝固點，可導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研究方向可轉向更深處的組織層，從而實現更顯著的皮膚緊致，更高分辨率的超聲成像也將提供更優質的面部組織層可視化，從而促進精確治療。隨著FU研究的進一步深入，FU的安全性和有效性也會得到進一步的提高，其在美容領域也將得到更廣泛的應用。