非侵入性聚焦超聲輻照活豬皮下脂肪層即刻結(jié)果的組織學(xué)觀察

[摘要]目的：觀察聚焦超聲照射活體實驗用小型豬皮下脂肪后的組織學(xué)即刻表現(xiàn)。方法：采用頻率1.9MHz，焦域不大于12mm，平均聲功率（550±20%）W的聚焦超聲照射豬背部皮下脂肪，即刻切取包括皮膚全層與肌肉淺層的標(biāo)本塊制作病理切片，HE染色，組織學(xué)觀察。結(jié)果：鏡下可見脂肪層內(nèi)存在大量點狀脂肪細(xì)胞破壞損傷灶。損傷灶有10個細(xì)胞大小，灶內(nèi)脂肪細(xì)胞破裂、消失，多個損傷灶可融合成較大損傷區(qū)。照射區(qū)與損傷灶內(nèi)均未見出血與游離紅細(xì)胞，未見皮膚和肌層損傷。結(jié)論：脈沖輸出的聚焦超聲可選擇性破壞脂肪細(xì)胞。

[關(guān)鍵詞]非侵入；聚焦超聲；融脂；脂肪

[中圖分類號]Q813.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1008-6455（2012）05-0776-03

Instant histological observation of fat irradiated by non-invasive focused ultrasound

LI Wen-zhi1，SUN Zhi1，XI Lin-he1，F(xiàn)EI Xing-bo2，YU Jin-sheng2，JIANG Ke-ming2

(1.Department of Plastic Surgery and Laser Medicine，Beijing Anzhen Hospital of Capital Medical University，Beijing 100029，China; 2.Beijing 3H Medical Technology Co.，Ltd)

Abstract: Objective To observe instant histological change of Pig subcutaneous fat layer what irradiated by non-invasive focused ultrasound. Methods Pig subcutaneous fat layer was irradiated by non-invasive focused ultrasound with frequency 1.9MHz，focal field was not bigger than 12mm，the average sound power (550±20%) W，cut full-thickness skin and superficial muscle biopsy specimen to make pathological section， HE staining and histological observation. Results A large number of point-like fat cell damage focuses were in the fat layer under microscope， the damage focuses were 10 cells size，the fat cells inside were broken down， disappeared，and a number of damage focuses were integrate into a larger damage zone. free red blood cells，skin and muscle damage were not seen in both irradiation zone and damage focus. Conclusion The focused ultrasound of pulse output can selectively destroy fat cells.

Key words non-invasion;focused ultrasound;lipolysis;fat

高強(qiáng)度聚焦超聲（High intendity focused ultrasound， HIFU）是一項經(jīng)皮無創(chuàng)治療技術(shù)，已發(fā)明三十多年，臨床多用于體外碎石和腫瘤治療[1-2]。2005年后，以色列UltraShape公司等發(fā)明同類設(shè)備用于融脂治療[3]。2008年以后，我科與北京匯福康醫(yī)療技術(shù)有限公司合作，應(yīng)用該公司生產(chǎn)的聚焦超聲融脂申報樣機(jī)，對聚焦超聲融脂的組織效應(yīng)、生物代謝、臨床治療效果等進(jìn)行了長達(dá)三年的研究，現(xiàn)將小型豬融脂試驗后的皮膚組織學(xué)變化結(jié)果總結(jié)報道如下。

1 材料和方法

1.1 材料：實驗用小型豬6頭，雌雄不限，白色，體重40Kg以上。設(shè)備為JCS-01型聚焦超聲減脂塑形機(jī)申報樣機(jī)，由北京匯福康醫(yī)療技術(shù)有限公司提供，額定功率700瓦，超聲波頻率1.9MHz，焦域不大于12mm，平均聲功率（550±20%）W，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1ms，占空比4%。顯微鏡為ZEISS Axioskop40[蔡司光學(xué)儀器（上海）國際貿(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)-真彩色病理圖像分析系統(tǒng)4.0”成像與計算機(jī)測量。

1.2 方法

1.2.1 超聲參數(shù)設(shè)定與試驗分組：每頭豬于項背部脂肪堆積最厚處，中線兩側(cè)對稱選擇兩塊4cm×7cm面積作為試驗部位，一側(cè)作為實驗組，另一側(cè)作為零聲強(qiáng)的對照組，6頭豬，每組實驗重復(fù)6遍。

1.2.2 動物試驗與標(biāo)本切片制備：試驗豬運送實驗室后，首先測量體重。然后用3%戊巴比妥鈉按1ml/kg肌肉注射對試驗豬進(jìn)行誘導(dǎo)麻藥。成功后將豬俯臥固定在真空墊上，項背部剃毛。用碳素墨水在豬項背部脊柱兩側(cè)脂肪堆積最厚處對稱紋出4cm×7cm的試驗部位。治療區(qū)內(nèi)涂滿耦合劑后，調(diào)整治療頭位置，使波源緊密接觸皮膚。啟動自動治療程序，治療頭依實驗與對照預(yù)先設(shè)定劑量，在X、Y軸方向以5mm/s速度勻速移動，均勻掃描。治療結(jié)束，從各試驗部位即刻切取病理標(biāo)本。每塊病理標(biāo)本均需包括皮膚、脂肪全層與部分基層，大小為2cm×1cm，厚度>2.5cm，標(biāo)本首先浸入10%福爾馬林溶液固定，然后根據(jù)脂肪厚度制成體積為2.5cm×0.5cm×0.2cm蠟塊2～3塊，最后制作8mm厚石蠟切片進(jìn)行HE染色。

1.2.3 組織學(xué)觀察：將實驗與對照組切片用數(shù)字掃描顯微鏡觀察并掃描為數(shù)字影像儲存在計算機(jī)中。觀察內(nèi)容包括：脂肪細(xì)胞是否有破壞；破壞區(qū)內(nèi)及周邊的血管、神經(jīng)和連接組織等破壞情況；皮膚、肌膜和肌纖維的完整性。

2 結(jié)果

2.1 肉眼觀察：對照與實驗組無紅腫、水泡，未見肉眼可見損傷，未見耦合劑飛濺現(xiàn)象。兩組標(biāo)本的皮下脂肪層切面均呈淡黃色或白色，甲醛固定后，呈白色；在蜂窩層與板狀層間有疏松組織分隔；在脂肪板狀層與肌纖維間也有深筋膜分界；切面組織細(xì)膩，無肉眼可見空洞或出血點等損傷表現(xiàn)。實驗組治療區(qū)皮膚偶有輕度充血。

2.2 組織學(xué)觀察：顯微鏡下，對照組與實驗組皮膚未見病理性損傷。對照組脂肪細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞呈多邊形，“直徑”100～200μm，周邊均有毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)（圖1、2）。實驗組可在皮下1～2cm處，觀察到損傷灶（圖3）。損傷灶主要位于皮下脂肪板狀層，少量位于蜂窩層，呈點狀脂肪細(xì)胞破壞，每點破壞的脂肪細(xì)胞數(shù)目2～10個不等，偶見損傷灶臨近形成較大損傷區(qū)。脂肪細(xì)胞破壞灶內(nèi)呈現(xiàn)如下特點：①損傷灶中央的脂肪細(xì)胞全部碎裂消失；②損傷灶邊緣區(qū)的脂肪細(xì)胞多呈部分破裂，可觀察到殘留的細(xì)胞膜與斷端；③損傷灶內(nèi)無法找到毛細(xì)血管，也無游離紅細(xì)胞；④較大的血管完好，未見破壞與斷端（圖4～6）。損傷灶深部脂肪細(xì)胞與其下的深筋膜、肌纖維未見損傷。全部切片未見炭化、組織凝固現(xiàn)象。

3討論

3.1 超聲空化：超聲空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定強(qiáng)度引起氣泡脹大、崩潰的動力學(xué)過程。在高聲強(qiáng)、短脈寬時，主要表現(xiàn)為瞬態(tài)空化。液體受到超聲作用時，振動導(dǎo)致液體產(chǎn)生大量微小氣泡，即空化泡，氣泡可在超聲縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)脹大，在正壓區(qū)迅速縮小，從而在正負(fù)壓強(qiáng)交替作用下受到壓縮、拉伸和融合直至崩裂。氣泡崩裂瞬間，會產(chǎn)生巨大瞬時壓力，并伴有強(qiáng)烈沖擊波和微射流，引起組織細(xì)胞的損傷[4]。周顰等研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度聚焦超聲的空化效應(yīng)作用強(qiáng)大，能夠?qū)⒓?xì)胞直接撕裂成碎片[5-6]。本試驗設(shè)備就是利用上述原理制造而成，試驗結(jié)果顯示超聲空化效應(yīng)導(dǎo)致脂肪組織內(nèi)有大量空洞產(chǎn)生，空洞大小不等，破壞力為2～10個細(xì)胞，多個空洞還可融合成更大的空化區(qū)，使破壞作用更加強(qiáng)烈。損傷灶中央?yún)^(qū)的脂肪細(xì)胞全部消失，損傷灶邊緣區(qū)的脂肪細(xì)胞大都破裂，僅殘留細(xì)胞膜斷端。全部切片中未見炭化、組織凝固現(xiàn)象，提示了創(chuàng)傷的機(jī)械力破壞特性。

3.2 聚焦超聲融脂機(jī)對脂肪組織的選擇性破壞作用：超聲能量可通過以下兩種方式作用到組織，加熱和機(jī)械作用。加熱過程對組織破壞沒有選擇性，一定容積內(nèi)的組織都會受到影響。超聲能在與組織相互作用時，可利用不同組織對超聲反應(yīng)的閾值差異，有針對性地破壞某種組織，而作用范圍內(nèi)的其他組織不受影響。我們在試驗切片上觀察到大量、大小不等的脂肪細(xì)胞的空化損傷灶，但超聲能途經(jīng)皮膚、筋膜、血管、肌纖維等結(jié)構(gòu)則可保存完好，這與Spencer AB等對UltraShape聚焦超聲融脂機(jī)的組織學(xué)觀察結(jié)果一致[7]，說明聚焦超聲能選擇性破壞脂肪組織。

3.3 聚焦超聲融脂不損傷血管的概念有待商榷：在有關(guān)聚焦超聲融脂的有限文獻(xiàn)資料中，多會描述融脂不損傷血管[7-8]。我們在鏡下觀察各切片損傷灶時，也確實發(fā)現(xiàn)灶內(nèi)小血管具有一定完整性，且未見游離紅細(xì)胞存在。但從組織學(xué)角度分析，正常脂肪細(xì)胞排列緊密，呈多邊形，細(xì)胞間有毛細(xì)血管存在。脂肪組織經(jīng)聚焦超聲作用后，損傷灶內(nèi)可有多個脂肪細(xì)胞消失，這意味著脂肪細(xì)胞之間的毛細(xì)血管也同時遭到破壞，理應(yīng)存在毛細(xì)血管的損傷，只是毛細(xì)血管斷端沒有出血，是何種機(jī)制造成這種結(jié)果，目前尚無確切試驗或文獻(xiàn)佐證，有待深入研究。

綜上所述，聚焦超聲融脂的動物觀察試驗結(jié)果顯示，脈沖輸出的高強(qiáng)度聚焦超聲能選擇性破壞脂肪細(xì)胞，而不損傷皮膚、小血管、筋膜等組織，是一項在皮膚無創(chuàng)條件下能夠有效達(dá)到減少脂肪細(xì)胞數(shù)目的超聲治療技術(shù)。

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[收稿日期]2011-10-23 [修回日期]2012-02-16

編輯/張惠娟