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[摘要]目的：观察聚焦超声照射活体实验用小型猪皮下脂肪后的组织学即刻表现。方法：采用频率1.9MHz，焦域不大于12mm，平均声功率（550±20%）W的聚焦超声照射猪背部皮下脂肪，即刻切取包括皮肤全层与肌肉浅层的标本块制作病理切片，HE染色，组织学观察。结果：镜下可见脂肪层内存在大量点状脂肪细胞破坏损伤灶。损伤灶有10个细胞大小，灶内脂肪细胞破裂、消失，多个损伤灶可融合成较大损伤区。照射区与损伤灶内均未见出血与游离红细胞，未见皮肤和肌层损伤。结论：脉冲输出的聚焦超声可选择性破坏脂肪细胞。
[关键词]非侵入；聚焦超声；融脂；脂肪
[中图分类号]Q813.1 [文献标识码]A [文章编号]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,FEI 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
高强度聚焦超声（High intendity focused ultrasound, HIFU）是一项经皮无创治疗技术，已发明三十多年，临床多用于体外碎石和肿瘤治疗[1-2]。2005年后，以色列UltraShape公司等发明同类设备用于融脂治疗[3]。2008年以后，我科与北京汇福康医疗技术有限公司合作，应用该公司生产的聚焦超声融脂申报样机，对聚焦超声融脂的组织效应、生物代谢、临床治疗效果等进行了长达三年的研究，现将小型猪融脂试验后的皮肤组织学变化结果总结报道如下。
1 材料和方法
1.1 材料：实验用小型猪6头，雌雄不限，白色，体重40Kg以上。设备为JCS-01型聚焦超声减脂塑形机申报样机，由北京汇福康医疗技术有限公司提供，额定功率700瓦，超声波频率1.9MHz，焦域不大于12mm，平均声功率（550±20%）W,治疗中心深度（15±1）mm。设备采用非连续发射方式，脉宽1ms,占空比4%。显微镜为ZEISS Axioskop40[蔡司光学仪器（上海）国际贸易有限公司]，标本切片染色后，采用“MIAS医学图像分析管理系统-真彩色病理图像分析系统4.0”成像与计算机测量。
1.2 方法
1.2.1 超声参数设定与试验分组：每头猪于项背部脂肪堆积最厚处，中线两侧对称选择两块4cm×7cm面积作为试验部位，一侧作为实验组，另一侧作为零声强的对照组，6头猪，每组实验重复6遍。
1.2.2 动物试验与标本切片制备：试验猪运送实验室后，首先测量体重。然后用3%戊巴比妥钠按1ml/kg肌肉注射对试验猪进行诱导麻药。成功后将猪俯卧固定在真空垫上，项背部剃毛。用碳素墨水在猪项背部脊柱两侧脂肪堆积最厚处对称纹出4cm×7cm的试验部位。治疗区内涂满耦合剂后，调整治疗头位置，使波源紧密接触皮肤。启动自动治疗程序，治疗头依实验与对照预先设定剂量，在X、Y轴方向以5mm/s速度匀速移动，均匀扫描。治疗结束，从各试验部位即刻切取病理标本。每块病理标本均需包括皮肤、脂肪全层与部分基层，大小为2cm×1cm，厚度>2.5cm，标本首先浸入10%福尔马林溶液固定，然后根据脂肪厚度制成体积为2.5cm×0.5cm×0.2cm蜡块2～3块，最后制作8mm厚石蜡切片进行HE染色。
1.2.3 组织学观察：将实验与对照组切片用数字扫描显微镜观察并扫描为数字影像储存在计算机中。观察内容包括：脂肪细胞是否有破坏；破坏区内及周边的血管、神经和连接组织等破坏情况；皮肤、肌膜和肌纤维的完整性。
2 结果
2.1 肉眼观察：对照与实验组无红肿、水泡，未见肉眼可见损伤，未见耦合剂飞溅现象。两组标本的皮下脂肪层切面均呈淡黄色或白色，甲醛固定后，呈白色；在蜂窝层与板状层间有疏松组织分隔；在脂肪板状层与肌纤维间也有深筋膜分界；切面组织细腻，无肉眼可见空洞或出血点等损伤表现。实验组治疗区皮肤偶有轻度充血。
2.2 组织学观察：显微镜下，对照组与实验组皮肤未见病理性损伤。对照组脂肪细胞排列紧密，细胞呈多边形，“直径”100～200μm，周边均有毛细血管结构（图1、2）。实验组可在皮下1～2cm处，观察到损伤灶（图3）。损伤灶主要位于皮下脂肪板状层，少量位于蜂窝层，呈点状脂肪细胞破坏，每点破坏的脂肪细胞数目2～10个不等，偶见损伤灶临近形成较大损伤区。脂肪细胞破坏灶内呈现如下特点：①损伤灶中央的脂肪细胞全部碎裂消失；②损伤灶边缘区的脂肪细胞多呈部分破裂，可观察到残留的细胞膜与断端；③损伤灶内无法找到毛细血管，也无游离红细胞；④较大的血管完好，未见破坏与断端（图4～6）。损伤灶深部脂肪细胞与其下的深筋膜、肌纤维未见损伤。全部切片未见炭化、组织凝固现象。
3 讨论
3.1 超声空化：超声空化作用是指存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定强度引起气泡胀大、崩溃的动力学过程。在高声强、短脉宽时，主要表现为瞬态空化。液体受到超声作用时，振动导致液体产生大量微小气泡，即空化泡，气泡可在超声纵向传播形成的负压区胀大，在正压区迅速缩小，从而在正负压强交替作用下受到压缩、拉伸和融合直至崩裂。气泡崩裂瞬间，会产生巨大瞬时压力，并伴有强烈冲击波和微射流，引起组织细胞的损伤[4]。周颦等研究发现，高强度聚焦超声的空化效应作用强大，能够将细胞直接撕裂成碎片[5-6]。本试验设备就是利用上述原理制造而成，试验结果显示超声空化效应导致脂肪组织内有大量空洞产生，空洞大小不等，破坏力为2～10个细胞，多个空洞还可融合成更大的空化区，使破坏作用更加强烈。损伤灶中央区的脂肪细胞全部消失，损伤灶边缘区的脂肪细胞大都破裂，仅残留细胞膜断端。全部切片中未见炭化、组织凝固现象，提示了创伤的机械力破坏特性。
3.2 聚焦超声融脂机对脂肪组织的选择性破坏作用：超声能量可通过以下两种方式作用到组织，加热和机械作用。加热过程对组织破坏没有选择性，一定容积内的组织都会受到影响。超声能在与组织相互作用时，可利用不同组织对超声反应的阈值差异，有针对性地破坏某种组织，而作用范围内的其他组织不受影响。我们在试验切片上观察到大量、大小不等的脂肪细胞的空化损伤灶，但超声能途经皮肤、筋膜、血管、肌纤维等结构则可保存完好，这与Spencer AB等对UltraShape聚焦超声融脂机的组织学观察结果一致[7]，说明聚焦超声能选择性破坏脂肪组织。
3.3 聚焦超声融脂不损伤血管的概念有待商榷：在有关聚焦超声融脂的有限文献资料中，多会描述融脂不损伤血管[7-8]。我们在镜下观察各切片损伤灶时，也确实发现灶内小血管具有一定完整性，且未见游离红细胞存在。但从组织学角度分析，正常脂肪细胞排列紧密，呈多边形，细胞间有毛细血管存在。脂肪组织经聚焦超声作用后，损伤灶内可有多个脂肪细胞消失，这意味着脂肪细胞之间的毛细血管也同时遭到破坏，理应存在毛细血管的损伤，只是毛细血管断端没有出血，是何种机制造成这种结果，目前尚无确切试验或文献佐证，有待深入研究。
综上所述，聚焦超声融脂的动物观察试验结果显示，脉冲输出的高强度聚焦超声能选择性破坏脂肪细胞，而不损伤皮肤、小血管、筋膜等组织，是一项在皮肤无创条件下能够有效达到减少脂肪细胞数目的超声治疗技术。
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[收稿日期]2011-10-23 [修回日期]2012-02-16
编辑/张惠娟
