Ultraljudassisterad lipoplasti har blivit ett vanligt förfarande för extraktion av fett, tillsammans med konventionell vakuumfettsugning. Det finns en trend att jämföra ultraljudsassisterad lipoplastik med vakuumfettsugning, men det är viktigt att påpeka att var och en använder helt olika fysiska lägen och tekniker för att extrahera fett. Forskning som jämför effekten av ultraljudsassisterad lipoplastik med vakuumfettsugning har rapporterats och fortsätter att utvärderas.
sedan dess tidiga användning av Zocchi1 – 3 och Maillard et al., 4 mycket erfarenhet och kunskap har vunnits om biverkningar och komplikationer. Även om kortsiktiga biverkningar som brännskador, infektion, fibros, serom och koagulering av blodkärl och nerver redan har noterats och rapporterats, är långsiktiga komplikationer möjliga.
nya studier har rapporterat användningen av ultraljudsassisterad lipoplastik på bröstet4 och extraktion av höga volymer fett. Tyngdpunkten bör läggas på de långsiktiga effekterna av ultraljudsassisterad lipoplastik på unga patienter när känsliga områden som huvud, nacke och bröst behandlas och när högintensiv ultraljudsenergi appliceras i närheten av stora blodkärl och nerver.
den allmänt accepterade förståelsen av ultraljudsenergins fysik som påverkar den omgivande vävnaden involverar de termiska, kavitativa och mekaniska effekterna. En grundlig genomgång av litteraturen om kemi och fysik ultraljud energi, dock, avslöjar en mer detaljerad och omfattande mekanism som kan bidra till negativa effekter av ultraljud energi i biologiska system. Denna mekanism innefattar tre huvudfaktorer som kan skapa långsiktiga komplikationer när de är associerade med ultraljudsassisterad lipoplasti:
-
Sonoluminescens, eller omvandling av ljud till ljus, vilket kan ge ultraviolett och möjlig mjuk röntgenstrålning
-
Sonochemistry, vilket resulterar i en mängd olika fria radikala biprodukter
-
termisk effekt på djupa mjuka vävnader, vilket kan ha en sen efterverkan, såsom Marjolin ulcer-liknande fenomen
uppfattningen att användningen av ultraljud har ingen väsentlig risk är allmänt hållen. Denna studie undersöker de potentiella riskerna med omvandling av högintensiv ultraljudenergi och dess möjliga långsiktiga farliga effekter på mjukvävnad.
Sonoluminescens fysik
ultraljudsenergi genereras genom omvandling av elektrisk energi av en piezoelektrisk kristall belägen i kanylens handstycke. Ultraljudsenergi som emitteras av givaren kan skapa kavitation—expansion och snabb kollaps av en liten bubbla i lösning—med energi som är tillräcklig för att producera sonoluminescensfenomenet. Bubblorna, som skapas och upprätthålls med ljudvågor i en vätska, kaviterar i ljudfältet och avger en svart kroppsstrålning, vilket avslöjar ett ostrukturerat spektrum som i vatten sträcker sig från det infraröda området som toppar vid cirka 190 nm. Vid denna våglängd detekteras den högsta emissionsintensiteten. Denna våglängd motsvarar 25 000 K. Detta är dock inte den verkliga temperaturen som uppnås vid bubblans kollaps, eftersom vattenmolekyler börjar absorbera ljus vid denna våglängd. Sonoluminescensen observerad från organiska vätskor är associerad med en mycket lägre temperatur, men införandet av tumescent lösning till vävnaden bestrålad med ultraljudsenergi skapar ett vattenhaltigt medium för högre energikavitation. I experimentellt arbete in vitro, bombardemang av luftbubblan genom ultraljudsenergi i ett vattenhaltigt medium i ett intervall mellan 20 KHz och 1 MHz får den att expandera på grund av ett fall i det akustiska trycket, vilket resulterar i en ungefär 25-faldig ökning i diameter till en diameter av 100 oc.m. När ljudvågen når halva sin cykel är bubblans inre praktiskt taget ett vakuum, eftersom gasen är kraftigt dispergerad. Efter att ha nått den maximala diametern börjar det akustiska trycket öka, och den resulterande tryckskillnaden mellan insidan och utsidan leder till bubblans snabba kollaps. När bubblan komprimeras kan kärntemperaturen stiga till 72 000 KKK och till och med upp till 10 miljoner grader Kelvin, och sonoluminescens—ljusutsläpp i det synliga, ultravioletta och till och med mjuka Röntgenspektrumet-kan uppstå. Bubblans diameter studsar upp och ner under en kort tid, och sedan kan en ny ljudsprängning skapa effekten igen. Ljusets glöd verkar vara kontinuerlig, även om det faktiskt blinkar i mycket snabba cykler med en varaktighet av cirka 50 psec.5 det finns flera andra förklaringar till den ljusemitterande mekanismen, men ovanstående är den lättast accepterade.
i sonoluminescens, som processen att omvandla ljud till ljus kallas, koncentrerar bubblan energin hos de akustiska vibrationerna med en faktor 1 biljon. Det vill säga ljudvåglängden som driver bubblan är centimeter lång, men ljuset avges från en region med atomdimensioner. Kavitationen orsakad av ultraljudenergin som emitteras av givaren i processen med ultraljudsassisterad lipoplastik kan skapa ett liknande fenomen som genererar sonoluminescens.
de biologiska effekterna av Sonoluminescens
de biologiska effekterna förväntas vara komplicerade och multivariabla beroende. Även om de fysiska förhållandena för skapandet av sonoluminescens kan förväntas med ultraljudsassisterade lipoplastikmaskiner, förväntas sonoluminescens vara knappt detekterbar i emulsionen skapad av vävnad och cellupplösning under högintensiv kavitation skapad av ultraljudsbestrålning på mjukvävnad.
Vona et al.6 har visat sonoluminescens av nära ultravioletta utsläpp ungefär 250 nm och marginellt stöd för produktion av fotoner med högre energi, eventuellt inklusive biologiskt skadliga långt ultravioletta och mjuka Röntgenutsläpp i extrakorporeal chockvåg litotriptor, vilket orsakar kavitation vid fokalområdet för en extrakorporeal chockvåg. Carstensen et al.7 har visat att ultraljudsenergi inte bara är specifik för fettvävnad. Författarna visar lys av erytrocyter genom exponering för kontinuerliga vågor av 1 MHz ultraljudsvågor. ”Observationer av sonoluminescens överensstämmer alla med en hypotes att celler lyseras av tröghets (övergående) akustisk kavitation. ”7
det mesta av litteraturen om detta fenomen, även om det observeras i distinkt laboratoriemiljö, kan indikera mängden och nivåerna av energi inom spetsen av kanylen som används i vanliga ultraljudsassisterade lipoplastikmaskiner. Detta ligger vanligtvis i intervallet 50 till 150 W/cm2, med en frekvens av cirka 20 KHz.
Sonochemistry
utbredningen av ultraljudsvågorna genom ett medium består av kompressions-och sällsynthetscykler. Bubblan kollapsar under kompressionsdelen, och på grund av den höga temperaturen som skapas under denna kollaps bryts kemiska bindningar av molekyler som fångas i hålrummet. Det föreslås därför att forskare som är intresserade av sonokemisk reaktion väljer lösningsmedel med lågt ångtryck och lösningsmedel med högt ångtryck. De mekanismer som föreslås för de sonokemiska reaktionerna involverar alltid fria radikaler. Dessa fria radikaler är en biprodukt av den korta höga temperaturen associerad med adiabatisk kompression av bubblorna i kavitationsprocessen. Men andra tolkningar av den sonokemiska reaktionen involverar joner; dessa teorier bygger på enorma elektriska gradienter som utvecklas med bubblans kollaps.
produkterna som genereras av effekterna av ultraljud genom kavitation och sonoluminescens och joniserande strålning på en mängd kolkedjemolekyler är markant lika.8 elektronspinnresonanstekniken används för att bestämma egenskaperna hos de olika fria radikaler som bildas i biologiska medier genom analys av adduktens elektronspinnresonansspektrum.9
akustiska vågor motsvarande cirka 110 dB krävs för att generera den karakteristiska bubbelrörelsen för sonoluminescens.
energin från kollapsen är tillräckligt kraftfull för att bryta isär molekyler i bubblor. De dissocierade molekylerna avger ljus när de rekombineras. Denna effekt, kallad kemiluminescens, rapporterades först av Virginia F. Griffing av Katolska universitetet 1952. Den åtföljer övergående kavitation och har använts för att initiera ovanliga kemiska processer.5
de biologiska effekterna av Sonochemistry
de selektiva effekterna av sonochemistry har inte fastställts. Sonochemical aktivitet har rapporterats som en orsak till negativa biologiska effekter av in vitro och in vivo ultraljud exponering. Hydroxyl-och väteradikalerna som skapas i processen med den kemiska reaktionen i det vattenhaltiga mediet kan reagera med RNA och DNA och resultera i förändring av nukleinsekvensen.10 Liebeskind et al.11 har visat att ultraljudsvågor av diagnostiska intensiteter kan påverka DNA hos djurceller. Fria radikaler kan förstöra celler genom att reagera med DNA direkt eller genom att orsaka peroxidering av cellulära och organellmembran, störning av den intracellulära matrisen och förändring av viktiga proteinenzymatiska processer.12 låga ultraljudsintensiteter har visat sig skapa sonoreaktioner av nukleinsyra av väte och hydroxylradikaler i vattenhaltiga lösningar vid nivåer så låga som 1,7 W/cm2.13 tymin och uracil befanns vara de mest reaktiva nukleinsyrorna för fria radikaler i sonoreaktioner med en tröskelintensitet på ungefär 0,5 W/cm2.14 kinetiken för sonoreaktionen av tymin är första och nollordning beroende av temperatur. Nedbrytning av tymin med ultraljudsvågor är genom tillsats av hydroxylradikal till 5-6 dubbelbindningen av tymin, med efterföljande nedbrytning till cis-glykol och transglykol. Den kemiska hastigheten för tymin reaktion kan vara tillräckligt stor för att producera en ”betydande kemisk förändring under långvarig ultraljudsbehandling av levande system.”13 Sonoluminescerande och sonokemiska effekter har noterats i samband med phacoemulsi-ficationsanordningar, vilket möjligen orsakar syrefri radikal bildning som leder till hornhinnans endotelskada vid operation.15
”Sonodynamisk terapi är en lovande ny modalitet för cancerbehandling baserad på den synergistiska effekten på tumörcelldöd genom kombination av ett läkemedel (vanligtvis en fotosensibiliserare) och ultraljud.”16 Miyoshi et al.16 har visat ” mekanismen för sonodynamisk verkan som involverade fotoexcitation av sensibiliseraren genom sonoluminescerande ljus, med efterföljande bildning av singlet syre.”
Riesz et al.17 har observerat produktionen av metylradikaler med 50 KHz sonolys av argonmättad vatten aceton och vattenacetonitrilblandningar. Harrison et al.18 undersökte effekten av ton-burst ultraljudsvågor på cytotoxiska läkemedel och visade potentiering av klonogen cytotoxicitet av doxorubicinhydrochlo-ride (Adriamycin) och diaziquon och produktion av hydroxylradikaler i vattenhaltiga medier vid intensiteter så låga som 0,4 W/cm2.
fria radikaler är mycket reaktiva ämnen och förväntas reagera omedelbart med de omgivande vävnaderna. Restnedbrytningsprodukter, inklusive fria radikaler som produceras genom användning av den fasta kanylen i ultraljudsassisterad lipoplastik, sugs endast delvis från kroppen och kan vara av större oro, eftersom en större mängd reaktivt material lämnas kvar i hudens underyta under en längre tid.
den termiska effekten
exponering av vattenhaltigt medium eller vävnad för ultraljudsbestrålning genererar varierande grader av värme beroende på mängden ultraljudsenergi som absorberas i det drabbade mediet. Ultraljudsstrålen som passerar genom vävnad absorberas delvis, vilket skapar en gradient av temperaturökning längs djupet av vävnaden på strålaxeln. Den höga temperaturen som skapas som ett resultat av bubbelkollapsen är begränsad till bubblans placering, vars storlek uppskattas till 100 kcal. Huvuddelen av den bestrålade vätskan värms också upp, men när ultraljudsstrålning på 100 W / cm2 passerar genom 50 ml lösning som hålls vid en torris acetontemperatur på -78 C. C. Den uppmätta temperaturen vid slutet av 3 timmars bestrålning är ungefär -10 C. C. Temperaturökningen korrelerar med ultraljudsintensitet,vilket demonstrerades av ter Haar och Hopewell, 19 även om det mättes endast vid ett lågintensitetsområde på 1,5 till 3 W/cm2. Vävnadstemperaturökningen är en funktion av ledning och konvektion, med en annan grad av betydelse för blodperfusion av vävnaden och når jämvikt efter en initial linjär temperaturökning eller temperaturfall efter en ökning av vävnadsperfusion.
Ultraljudsassisterad lipoplastik är ett förfarande som utsätter den subkutana vävnaden för högintensiv ultraljudsenergi, vilket genererar höga temperaturer, särskilt när högenergimaskiner används. Tillämpningen av ultraljudsenergiinducerad hypertermi orsakade skador på endotelet i blodkärlen i en grismodell.20 sondens termiska effekt förväntas inte begränsas till dess diameter utan överstiger dess kanter.21 Den externa tillämpningen av ultraljud energi i intervallet 1,5 till 3 W/cm2 vid 0.75 MHz på huden leder till en maximal temperaturökning i varierande avstånd under huden, med luftbubblor mellan givaren och huden eller bubblor i det subkutana skiktet, vilket kan leda till överdriven lokal uppvärmning. Ju lägre Ultraljudsfrekvens, desto lägre intensitet krävs för att generera spontan bubbelbildning.
den termiska effekten skapar inga detekterbara morfologiska förändringar i däggdjurshjärnvävnad vid temperaturer mindre än 43 kcal C och med låga intensiteter av ultraljudsenergi när den bibehålls i mindre än 10 minuter.22 vid ett lågt energiområde, när temperaturen är låg, är kavitation den främsta orsaken till vävnadsskada och därmed av större betydelse än den termiska effekten (som orsakar vävnadsskada vid högre temperaturer). Temperaturökningen förväntas vara mycket högre när den utsätts för högenergi ultraljudsassisterad lipoplasti, vilket medför betydande skadliga effekter på bestrålade vävnader. Initiala Endoskopie bilder som visar vad som verkar vara intakt nerv och blodkärl kan representera värme degenererade nervfibrer och koagulerade blodkärl.
den termiska effekten av den ultraljudsassisterade lipoplastikmaskinen korrelerar med mängden energi som appliceras, hydratiseringsnivån av den tumescent vätskan och exponeringstiden. Även om den termiska effekten kan leda till fibros och åtdragning av huden, har den långsiktiga effekten på djupa mjukvävnader ännu inte studerats. Den så kallade
”marjolin sårliknande effekt” kan utvecklas i den djupa ärrvävnaden efter brännskador.
ökande riskfaktorer för Ultraljudsassisterad Lipoplastik
-
operationens varaktighet – ju längre operationen är, desto högre är den potentiella exponeringen för de skadliga effekterna av ultraviolett och mjuk röntgenbestrålning, fria radikaler och termisk effekt.
-
energiintensitet – även om maskiner med högre energi är effektivare motsvarar dessa en högre risk för skador.
-
typ av vävnad – det senaste kliniska arbetet har rapporterats med ultraljudsassisterad lipoplastik på bröstvävnad, vilket bör ge anledning till oro för den senare utvecklingen av cancerframkallande förändringar. Ultraljudsassisterad lipoplastik av huvud, nacke och vävnader i närheten av stora blodkärl och nerver bör utvärderas på grund av applicering av hög energi i närheten av känsliga strukturer.
-
patientens ålder-applicering av ultraljudsassisterad lipoplastikteknik till unga patienter kan öka deras chanser för senare komplikationer, såsom sen ultraviolett och röntgenstrålning och termisk effekt.
diskussion
ultraljudsenergi har använts i en mängd olika medicinska, diagnostiska och terapeutiska tillämpningar. Under de senaste åren har det varit ett ökat intresse för dess användning i estetisk plastikkirurgi, särskilt i dess tillämpning i intern ultraljudsassisterad lipoplasti och nyligen i extern ultraljudsassisterad lipoplasti. Komplexa och negativa fysiska, kemiska och biologiska fenomen kan uppstå från ultraljudsenergi applicerad på mjukvävnad. Den externa användningen av ultraljudsenergier i terapeutiska instrument ansågs säker, utan signifikanta effekter vid intensiteter mindre än 100 mW/cm2 rumslig topp, temporal medelintensitet i ett fritt fält i vatten.23 skadliga biologiska effekter av lågintensiv ultraljudsbestrålning på prenatal utveckling av möss observerades.24 nedsatt skeletttillväxt associerad med användning av terapeutisk ultraljudexponering på mellan 3 och 4 W/cm2 och förändringar i benstrukturen med exponeringsnivåer så låga som 0,5 till 1 W/cm2 har rapporterats, och därför har ultraljudsbehandling med andra vissa målorgan och under andra specificerade förhållanden kontraindikerats.25 ultraljudsenergi har visats i experimentellt arbete för att ha sonoluminescerande, sonokemiska och termiska effekter. På grund av kavitationsprocessens komplexitet och de många variablerna som påverkar dess resultat in vivo kan ultraljudsexponering som producerar biologisk skada i en situation inte ge någon kavitationsaktivitet eller effekt i en annan situation.26 icke desto mindre bör högintensiv ultraljudsenergi vid dessa nivåer användas med extrem försiktighet vid fettutvinning med hög volym, i känsliga vävnadsområden som bröst, huvud och nacke, i vävnader i närheten av större blodkärl och nerver och när de appliceras på unga patienter.
i sina studier hävdar Zocchi13 att i ultraljudsassisterad lipoplasti riktas fettvävnader selektivt av ultraljudskirurgisk verkan. Vi kan korrekt upprätthålla ultraljudsassisterad lipoplastik påverkar fettvävnad, men om vi tar hänsyn till de fysiska, kemiska och biologiska effekterna av ultraljudsenergi vid höga intensiteter, kan vi förvänta oss att det påverkar ett mycket bredare spektrum av vävnader. Fria radikaler, sonoluminescens och hög temperatur förväntas vara icke-selektiva för att påverka mjukvävnad och kan vara den främsta orsaken till långvariga biverkningar av högintensiv ultraljudsbestrålning på djupa vävnader. Selektivitet hos ultraljudsassisterad lipoplasti kan bestämmas av styrkan hos olika vävnadstyper och skulle manifesteras av hastigheten för vävnadsspiration. Vävnadsstyrka skulle också förklara den minimala mängden blödning med aspiration genom ultraljudsassisterad lipoplastik jämfört med konventionella metoder.27 olika publikationer intygar att ultraljudsenergins icke-selektivitet på biologisk vävnad. I flera experiment utförda in vivo på laboratoriemus har allvarlig skada på lever-och tarmvävnader producerats med bestrålning av 800 KHz vid intensiteter från 1 till 25 W/cm2. Vävnadsskada inträffade i djupet av det riktade området, med hoppa över områden och ibland med två parallella band av skador som korrelerar till 0,4 av en våglängd. Det fanns knölar av hemor-rhagisk nekros utspridda i normal vävnad. Skador observerades först vid en tröskel på 1.8 W / cm2, med ökande skador som korrelerar med ökande intensitet av energi och exponeringslängd.21
den allmänt accepterade mekanismen för vävnadsfragmentering i ultraljudsassisterad lipoplastik är antingen genom kavitation av gasbubblor som selektivt exploderar fettcellerna eller genom de mekaniska effekterna av ultraljudsenergi på vävnad.27 de processer som kan äga rum i en levande organism som utsätts för kavitation effekten av ultraljud energi och de exakta effekterna av dessa komplexa kemiska, fysikaliska och biologiska reaktioner kan vara svårt att avgöra, på grund av det faktum att de förhållanden under vilka sonoluminenscence och sonochemisty förekommer, liksom stiger i temperatur, varierar drastiskt med varierande ultraljud energi, frekvens, stroke amplitud, och spets område. Omgivande förhållanden såsom mängden tumescent lösning i det intercellulära utrymmet, basal kroppstemperatur, densitet, gasmättnad, stående vågor, cellulär bindning, blodperfusion, omrörning av lösningen och tryck beaktas också när effekterna av ultraljudsenergi på en levande organism beaktas.28 bevattning av vävnad med tumescent lösning och bestrålning med ultraljudsenergi kan vara de predisponerande faktorerna för att framkalla kavitation i närheten av den drabbade vävnaden, med efterföljande intensifiering av de sonokemiska och sonoluminescerande effekterna. Begränsning av bildning av fria radikaler under dessa betingelser kan uppnås genom tillsats av asätare till den tumescent lösningen. Vid låg ultraljud energiexponering, kavitation (sonoluminenscence och sonochemisty) effekten är viktig; vid en högre energi blir emellertid en temperaturökning den dominerande faktorn som dikterar effekten på det biologiska systemet.29 de relevanta värdena för varje mekanism måste undersökas.
före det senaste decenniet hade tillämpningar av ultraljudsteknik inom medicin varit inom gränserna för diagnostiska och terapeutiska ändamål, genom användning av ett energiområde på upp till 1 till 3 W/cm2. Vid ultraljudsassisterad lipoplastik är nivån på ultraljudsenergi som används 30 till 50 gånger högre, med applikationer på upp till 150 W/cm2 riktade mot kärnvävnaderna och med en mycket högre dos energi absorberad i det subkutana utrymmet.
slutsats
en högenergimaskin kan vara effektiv för fettutvinning, men det ökar risken för sonokemiska produkter och sonoluminescerande och högtemperatureffekter. Ultraljud energitoxicitet och DNA-skada har visats på molekylär nivå. Även om mängden strålning och fria radikaler vid givarens spets ännu inte har fastställts, kan lång exponering, som vid lipoplastik med hög volym, ackumuleras till farliga nivåer. Biologiskt känslig vävnad, såsom bröstet hos både kvinnor och män, bör inte utsättas för dessa nivåer av ultraljudsenergi alls. Möjliga långsiktiga biologiska förändringar till följd av ultraljudsassisterad lipoplasti hos unga patienter kan framkalla DNA-förändringar och cancerframkallande effekter på lång sikt.
att tillämpa ny teknik på biologiska system medför risk för att framkalla oförutsedda biverkningar. Ultraljudstekniken kan verka som ett perfekt verktyg för selektiv fettutvinning från de subkutana utrymmena, men de möjliga konsekvenserna bör begränsa dess användning i estetisk plastikkirurgi tills ytterligare experimentellt arbete etablerar och säkerställer dess långsiktiga säkerhet.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
(
):
–
.
.
.
;
:
–
.
et al. .
.
;
:
–
.
.
.
;
:
.
.
.
;
:
.
.
.
:
,
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
Jr
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
(
):
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
(
):
–
.
.
.
;
:
.
.
.
;
:
–
.
.
. I:
, Red.
.
:
,
;
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
:
–
.
.
.
;
(
):
–
.