潘勇 综述
（第四军医大学西京医院整形外科中心 710032）
去脂术是当今最流行的美容外科手术之一。随着抽吸去脂技术（Suction-assisted liposuction，SAL）的发展，已能够通过小切口去除局部过多的脂肪组织。尽管抽吸去脂术得到了医生和患者的广泛欢迎，但在纤维组织过多及皮肤中度松弛部位的效果欠佳，此外对皮下组织的去除选择性较差和出血比较多也是其缺点。20世纪80年代后期，Zocchi【1】开始研制应用超声能量选择性地破坏脂肪细胞。根据实验研究结果，他认为超声去脂（Ultrasound-assisted lipoplasty，UAL）具有更大的组织选择性，在有效去除脂肪组织的同时，完好地保留了神经、血管等其它结构组织。经过十余年的发展，该项技术成为去脂术的又一项常用手段。
1． 超声波的基本原理
声波是一种机械振动，可以通过一种介质如气体、液体或固体，进行传播。声波也是一种正弦波，有峰与谷，也有其特定的波长（λ），从一个峰至下一个峰的完整波称作一个周期。一秒钟通过波长某个点的周期数称为频率（f），人耳能够分辨出一定频率范围内通过三种介质的声波，当频率超过16,000R/S时，人耳就难以察觉，即被定义为超声波。
声波在介质中的传播速度取决于该介质的密度，密度越高，波的传播速度越快。例如，声波在骨中的传播速度是在脂肪中传播速度的2.5倍。生物组织是固体（如骨）、液体（如血液）与溶解的气体（如氧气）相互混杂的混合体。不同生物组织的密度不同，这与物质分子之间的结合程度有关。分子结合力高（密度高）的物质由于分子结合紧密，波的传播就快，但同时也就会产生更多的热量（密度越高，阻抗越大）。而对于密度低的物质如脂肪，只会产生很少的热量。
2． 超声能量的组织效应
所有应用超声技术的外科设备都是通过一种磁性转换器或压电晶体将电能转化为机械能。超声去脂设备就是通过压电晶体将电能转化为机械能，这些晶体在变化电流的作用下发生变形，是一种扩张和收缩交替的机械性变形，这种形态上的变化产生了声波频率的变化，并被放大输送到超声装置的探头部【1、2】。
超声能量在几个方面影响着生物组织。在手术过程中，直接微机械效应、热效应和空腔效应同时存在。在探头与组织接触过程中会产生不同种类的效应，包括机械和热效应。我们所希望的是减少热效应而增大机械效应的作用。热效应过高将会产生明显的边缘效应（如皮肤烧伤）。
Zocchi【1】论述了超声能量产生热效应的三个不同机制：①组织对声波的吸收产生了热能；②探头与组织间的摩擦作用产生热量；③在电能向机械能的转化过程中探头内会产生热能。其中，摩擦所产生的热是引起热效应的主要原因。Ablaza等【3】研究了使用超声去脂时皮下组织的温度变化，以了解手术期间是否会出现明显的皮肤温度升高。他们采用了可插入皮下组织内部测量温度变化的微探头，选择3个不同的点在灌注浸润液之前、之后以及手术期间每隔5分钟记录一次皮肤温度。浸润液温度分别为39℃和室温温度（21℃），所测得的温度与直肠温度进行对比。结果表明，在手术期间，如果浸润液为39℃，皮肤组织温度高于直肠温度，而浸润液为室温温度时，各点的温度均低于直肠温度。说明如果浸润液温度为室温，使用超声去脂技术是安全。
热效应与机械效应呈负相关，当因为某种原因引起空腔效应降低，热效应就会增高，引起不良的热边缘效应。为达到最佳的手术质量与效果，两者必须保持一定的平衡。当然，在实际操作过程中很少有此类问题的发生。
机械效应有两种不同的形式。一种称为直接微机械效应或“Jackhammer”效应，来自于探头对组织的直接损伤作用。探头往返运动可以产生直接的振动波从而影响机体细胞内的分子。这些分子可能会运动而从细胞内进入细胞外，同时伴有细胞内染色体、一些小分子的解体以及DNA的断裂等。另一种形式称为“空腔”现象。这一效应所造成的组织损伤是有利的，它是超声去脂技术发挥作用的基础。
空腔效应是一个过程，即通过细胞内微泡的形成和崩塌，致使组织的破碎。在所有生命系统中，各种气体是以微泡形式存在于体液中，微泡一旦形成，就处于稳定与不稳定两种状态下。频率变化于100Hz至5MHz的超声能量能在组织内产生扩张和收缩周期。在收缩周期中可出现负压。在收缩周期中可出现负压，稳定微泡开始扩张。通常波的周期内均衡的扩张和收缩将维持细胞的完整性。但随着超声能量的连续应用以及持续的负压周期，微泡将逐渐增大，最终达到一个临界点。同时在周围压力的作用下微泡就会发生破裂。到达临界点的时间依赖于声波的频率与组织的密度。组织的密度越低，组织的内聚力就越小，在超声能量的作用下就更易发生变形。
Zocchi【1】的研究表明，超声能量是通过空腔效应作用于低密度组织（如脂肪细胞）而导致细胞的破碎。在这些组织中，内聚力低，易受超声能量的作用而产生空腔效应。同时低密度组织中的微机械效应降低，产生的热边缘效应也随之降低。在湿性环境中，探头持续运动产生的热效应也会减少。由金属钛制成的探头，内部产生的热量很低，但能产生更大的空腔效应。
Crum【4】也论述了超声能量对生物组织产生的空腔现象。但Bond和Cimino【5】对此持不同意见。他们以猪为实验动物，采用23KHz千赫兹的超声设备。他们发现组织破坏发生在探头部的向前运动过程中，而不是回抽运动过程。然而他们无法解释这一过程中空腔效应噪音的存在。
Young等【6】根据超声能量的组织选择性评估其对神经组织的生理效应。研究证实超声能量作用区域1mm以外的组织未受影响，在作用区域附近50μ处无明显水肿和神经损伤迹象。Fansano【7】通过实验得到相似结论：与传统的颅内肿瘤切除技术相比较，超声手术对临近组织的损伤程度减轻。这些研究同样被Williams和Hodgon【8】以及Blackie和Gordon【9】所证实，他们发现应用超声外科技术处理的组织区域附近未发现其它组织损伤。
综上所述，超声在外科的应用是基于其空腔效应和微机械效应，在低密度组织（如脂肪）中空腔效应应占绝对优势。随着组织的密度增高，超声装置的微机械效应也随之增大。另外，无论组织的密度如何，其组织损伤及破坏程度均被限制在探头所在部位小于1mm的范围之内。
3． 超声能量潜在的远期效应
近来，Topaz【10】对超声能量作用于组织后可能存在的远期效应进行了研究。在机械能或声能通过空腔效应转变为光能的过程中可能会发出紫外光或X射线。另有研究表明【11、12】这一过程在干燥、无渗出的组织中存在。由于超声去脂技术是在湿性环境中进行的，所以产生的光将迅速被吸收，限制了它的传播，因此在手术过程中很少能观察到。
超声能量潜在的生化学效应对DNA的影响也开始引起重视。Kenkel等【13】在以猪为实验动物研究超声去脂对组织影响时，未发现任何过氧化物酶的产生。1997年Barnett等【14】和世界超声应用联合会以及生物委员会得出结论：目前未发现体内医用超声能够诱发哺乳动物组织发生突变。超声技术用于临床工作已近30年，并无严重并发症，如组织细胞的DNA改变，放射效应及自由基形成。尽管如此，仍需通过进一步研究探明超声能量对组织潜在的远期效应。
4． 临床应用
Fry[15]和Johnson【16】首先将超声用于医学研究，随后，Kelman【17】在1973年利用超声治疗白内障患者，强调了其在临床应用中的巨大潜力。晶状体超声乳化吸出技术就是应用了超声能量的空腔和微机械效应【18】。后来，Flamm等【19】以猫为模型，利用超声顺利去除中枢神经系统肿瘤，未出现边缘效应和临近组织损伤。
Zocchi在80年代后期开始研究超声的组织破碎作用。他在为获取自体胶原的研究中发现超声能量可选择性地液化脂肪细胞，而其周围的神经、血管及纤维组织结构完整。从1989至1996年，Zocchi【1】应用与制造商合作生产的外科超声发生器及钛探头治疗了上千名患者，获得了良好的效果。
Maxwell和Gingrass【20】在两年里（1995.01-1997.01）治疗的250名患者，年龄为10岁至75岁，平均43岁，其中包括209名女性和41名男性。59％患者是单纯吸脂。其余41％还同时进行胸部手术以及传统的脂肪切除整形。这些患者49％住院治疗，51％是门诊手术。最常见的去脂部位包括臀部和大腿外侧和后侧，一般局部注入浸润液量与吸出量均衡。吸出量介于100ml至16835ml之间，平均为3940ml，约50％患者吸出量大于4000ml。
在应用超声去脂技术初期有腹部皮肤坏死报导。Rohrich等【21】报导了五种并发症：3例腹部血清肿，均在术后早期出现，是由于反复的抽吸造成的；1例皮肤感觉迟钝，也发生在术后早期，持续约8周，被认为与应用时间长短有关；另1例发生在臀部切口附近处的热损伤。
Rohrich等【21】同时总结了应用超声去脂技术初期的一些经验，他们对治疗已13个月以上的114名患者进行了随访，其中女性91人，男性23人，年龄介于13岁与68岁之间（平均43岁）。研究表明UAL技术是安全和有效的，较之传统的吸脂技术有一定的优越性，包括血液丢失减少，组织损伤减轻，术者劳动量减少以及可获得良好的身体外形等。他们重点强调了术前体表正确标记术区的重要性和操作的三个阶段：阶段Ⅰ：浸润液配制及在皮下组织的均匀肿胀注射；阶段Ⅱ：通过探头利用超声能量处理术区；阶段Ⅲ：抽吸与塑形，即吸除残留的乳化脂肪组织和进行最终身体塑形。他们还提出判断阶段Ⅱ、Ⅲ终点的方法：在操作过程中，一旦阻力消失，同时吸出物内血液量增多，阶段Ⅱ就应停止。阶段Ⅲ处理时间及吸出量应与对侧对比进行。传统的吸脂技术可以采用“捏持试验”来评估吸脂及塑形程度，而超声去脂技术由于皮下大量乳化脂肪的残留而无法采用同样方式进行评估。
5． 结论
现代超声吸脂技术（UAL）主要是依靠空腔效应的作用可控地破坏密度较低的脂肪组织，整个技术的成功之处在于其可控性以及热效应与空腔现象之间的相互平衡。由于该项技术选择性地损伤脂肪组织，而对其他组织损伤轻，出血少，操作简单容易，因此，受到医生和患者的广泛欢迎。
参考文献：
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2．Rohrich RJ, Beran SJ, Kenkel JM. Understanding ultrasound-assisted liposuction and safety issues（M）. Ultrasound-Assisted Liposuction. St. Louis, Quality Medical Publishing, 1998; 21-36.
3．Ablaza VJ, Gingrass MK, Perry LC, Fisher J, Maxwell GP. Tissue temperatures during ultrasound-assisted lipoplasty （J）. Plast Reconstr Surg, 1998; 102(2): 534-42.
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