在这篇关于射频(RF)特别补充的介绍性文章中,我们旨在总结射频治疗的科学基础及其在美容皮肤病学中的作用。
本文详细介绍了单极射频、双极射频和多极射频,以及不同的传输方式,例如冲压(盖章)、动态或连续滑动、点阵、点阵(FR)微针和非接触式设备,以及使用皮下探针的微创平台。总结了影响射频治疗疗效的不同组织特性和技术参数,例如能量的穿透。本文对这些设备的各种治疗应用和对皮肤及脂肪重塑的作用机制进行了展开,并也讨论了在减少患者停工时间时使用射频治疗获得有疗效的结果的安全性问题、治疗终点和具体考虑事项。
在现代,科技成为社会的一种驱动力。医疗技术的进步改变了医疗保健的治疗方式。由于患者通常生活忙碌,这推动了美容医学开发无创和微创治疗,以获得减少停工期的优势。基于能量的技术为满足患者需求铺平了道路,包括激光平台和其他方式,例如射频、超声和低温溶脂等技术。
射频是一种频率介于30kHz和300GH之间的非电离辐射,位于电磁波谱的低能量端。射频治疗是用在美容和医疗中的一种交流电(AC电流)形式的能量设备,它们在有限的射频频谱范围内,在两个电极之间产生电场。皮肤表面产生的电荷使极性从正变为负,最终引起带电分子和离子之间的碰撞,这使极性分子以每秒600万次的速度振动。目标组织中对这些振动的阻抗或阻力是热量产生的来源,目标组织最终接收来自电场转换的能量。
采用射频设备,能量传递可使用导电性耦合或电容性耦合。总所周知,导电性耦合通过无涂层的电极远端聚集能量,传输能量到目标组织。该类型的耦合机制可能会热损伤表皮。相反,电容性耦合使用带有聚酰胺涂层的电极,将能量穿过治疗表面进行扩散,涂层作为一种介电介质将金属体和皮肤表面分离。从而形成一个可提供均匀热区域的容器。
射频设备可分类为单极、双极或多极射频。
单极射频设备使用单个有源电极传输电磁电流到一个具有接地结构的负电极,通常位于远离有源电极的身体部位的远端(见图1)。单极射频系统被证明可提供均匀的容积性加热,这让这些设备在治疗皮肤松弛上成为有效的选择。然而,与双极系统相比,单极射频通常与患者不适增加相关。

图1、单极射频对组织提供均匀的容积性加热,包括表皮、真皮和浅表皮下脂肪。这些设备需要表皮制冷。
双极射频与单极射频设备不同,他们的电流在两个固定电极之间传输(见图2)。在这种结构时,由于电流并不流经身体的其他部位,因此不需要接地线。由于治疗组织完美的位于两个电极之间,双极射频可实现更好的操控性和更局限的能量分布模式。双极设备的穿透深度受电极大小和电极之间距离的影响。有人提出双极射频的穿透深度是两个电极之间距离的一半。因此,和单极射频相比,双极射频在能量穿透上控制更多,治疗中双极射频的不适感更少。

图2、双击射频可实现组织的浅表局部加热。使用这些设备需要采取表皮制冷。
目前,双极射频设备常与多种其他技术结合存在。例如,双极射频设备可以使用一种称为光电协同作用(ELOS)的技术。使用ELOS的系统通常包括光能量源,例如红外、强脉冲光(IPL)或二极管激光以及其他。这些联合设备的目标是通过光热作用预加热目标组织,这将改变组织阻抗和对射频的磁化率。这种概念下,可以使用更低的射频能量来对目标组织进行恰当的加热,从而减少治疗不适和副作用。其他方式的联合双极射频有吸控电流输出和真空负压治疗。这些设备基本上是利用吸力来折叠皮肤,使皮肤与设备更均匀的接触。因此,它可以与光学仪器一起,通过采取更好的电流传输控制实现更优的热分布,进一步降低所需的射频能量,减少治疗不适和相关的不良反应。
多极射频通常有三个或更多的电极(图3),一个是正电极,其他为负电极。在多极射频中,通过正极的电流是通过其他负极电流的总和。需要注意的是每个电极在成为负极之前的短时间内充当正极;这种电流控制的目的是防止正极过热和随后对治疗组织的热损伤。多极设备也可采用脉冲电磁场等特性来提高疗效。

图3 多极射频设备使用三个或更多的电极,通过产生多个电场来传递比双极模式更深的热,最大程度的减少对表皮制冷的需要
一些参数可能会影响射频设备的治疗方案。穿透深度是激光皮肤科医生最常使用的参数,指加热到皮肤之下的距离。在射频中,有效深度是施加的能量随深度的衰减来定义的。由于电流发散,射频能量随离有源电极距离的增加而减少。相反,光能由于散射和吸收,随距离而衰减。影响穿透深度的其他因素还有皮肤的解剖结构和电极系统的优化。频率和波长是电磁能量的两个附加组成部分,可改变穿透深度。在较低的频率或较大的波长下,穿透深度会增加,同样,频率更高或波长更短,穿透深度会减少。更高频率时,皮肤表面附近的能量迅速转移,电磁波在组织深处衰减。相反,更低频,更长的波长在组织中穿透更深,并产生“容积性”组织加热,在那里加热不局限于聚焦区域。
组织特性和解剖结构也能影响射频的穿透深度。例如,骨组织的电导率较低,限制了在骨组织中治疗的穿透深度。有学者对不同生物组织在1MHz时的电导率进行了研究,结果显示血液的电导率最高,其次为湿皮肤、干皮肤和脂肪,骨组织的电导率最低。尽管组织在体外有显著的电导率差异,但它们在体内时并没有那么明显。这一观察结果可能是因为在一些组织中存在血管网络、结缔组织基质和细胞间液体,如在脂肪层中,这可能使电导率升高。从根本上讲,含水和血液更多的组织电导率更高。因此,在使用肿胀麻醉时这具有临床意义,这可能通过增加水和盐的含量显著提高组织电导率。
与穿透深度一样,特定组织中的电导率可能随频率而变化,也可能受到温度的影响。当频率从100kHz到1MHz时,皮肤的电导率呈强函数性增加;在更高频率时,增长缓慢。在医学使用的频率范围内,脂肪的电导率相对稳定。温度是影响阻抗和电导率的一种因素。将组织加热到凝固点,可降低组织的黏度和阻抗,被治疗组织的传导性更强。
射频可以通过各种方式传输,包括盖章按压、动态或连续滑动、点阵、点阵微针、非接触式或“无手柄”和皮下探针。盖章按压用来描述静态射频传输。盖章按压常见于单极射频,当治疗手柄接触治疗组织时传输单个短脉冲能量。盖章按压需要操作者在发送每个脉冲后移动手柄以治疗接触部位。这种方式操作会很慢,但操作学习很简单,并有内置的皮肤温度测量装置以及使用冷喷制冷维持温度在45℃以下。
使用动态系统时,手柄在需要治疗松弛的部位上持续滑动。这些设备也可以持续监控皮肤表面温度,治疗时间比盖章按压方式快;然而,它需要更多的技术和技巧来操作。
点阵设备能通过针(射频针)或电极(见图4)以双极的方式传递射频。其目标是传递热损伤到皮下层,在未治疗组织和治疗区域之间形成保留的“孤岛”。与点阵激光重塑相似,这有助于加速恢复过程。射频微针通过针尖带正电荷同时一次性的手持件带负电荷来工作。这种结构非常流行,因为它结合了传递热损伤到皮下深层和针的物理性穿刺的能力,被证明本身可以改善皮肤纹理和松弛。然而,并非所有射频微针设备都一样,可以使用不同类型的针。非绝缘微针在微针的长度上全部传输能量,但绝缘微针只在真皮或皮下的针尖部传输能量,这能为表皮提供额外的热保护层。

图4 点阵微针也用于射频传输,为组织重塑提供额外的机械成分。微针可以是非绝缘或绝缘的(表皮热保护),前者需要表皮制冷。根据微针长度而治疗深度不同。
另一种射频传输类型是多极非接触式射频设备(见图5)。这些设备通常不依赖操作,并被设计成通过特定阻抗选择性的传输能量到目标组织层(例如脂肪组织)。以一种无创方式提供良好的结果的同时,因限制能量传输到表皮、真皮和肌肉,证实这种机制可能有用。

图5、非接触式射频选择性传递热能,脂肪组织层是常见目标。
对最佳和更明显结果的追求引发了皮下探针传输射频能量的微创设备的使用(图6)。这些双极系统由内部正极和外部负电极组成。射频电流从内部流向外部电极,通过串联内部电极,外部电极沿表皮表面滑动。内部电极凝固靠近位于皮下表皮空间的电极的脂肪组织。当能量移动到外部电极,能量消失并对乳头真皮层产生温和的热效应。最终,这些设备能在真皮形成非凝固性热改变,并在网状真皮下30%产生凝固性坏死,伴脂肪细胞的破坏、血管凝固和深层纤维纵隔网带收缩。作为保护患者的安全机制,这些复杂的双极电极还配备了温度调节传感器。

图6、微创的皮下探针射频设备,使浅表和深层组织结构发生热改变,从而获得最佳和明显疗效。正电极周围立刻形成热凝固区。
如上所诉,射频对组织的作用机制在原子和分子水平上能很好的解释。材料中电场到电荷的能量转换主要通过三种机制产生:a)组织中已经存在的原子和分子的电偶极子的取向;b)原子和分子的极化产生偶极距;c)组织中导电电子和离子的位移。
多因素皮肤老化进程中的主要因素是容积丢失、皮肤松弛和皱纹(见图7)。聪明的突破性技术已经开发出来,例如激光系统,通过选择性光热作用靶向作用于发色团。然而,在治疗深色光学类型皮肤时,特定波长的激光将是一种挑战,不良后果是炎症后色沉(PIH)。尽管PIH也会是射频治疗的并发症,但这些设备对色素的影响更小,并不依赖于选择性光热作用,而是非选择性组织加热。因此,对所有光学类型的皮肤来说,射频是一种安全且有效的治疗选择,尤其对Ⅴ-Ⅵ型皮肤。

图7 皮肤老化进程的特征性改变。随着年龄和多年环境性损害,皮肤和底层组织出现不良改变,如萎缩、皱纹和结缔组织弹性丧失。这些通常在头部和颈部最明显。
射频的治疗效应与温度和时间成正比。这可以用阿伦尼乌斯公式能很好的解释,这里时间/脉宽为指前因子,温度是指数因子:

这个公式解释了损伤程度与脉宽的线性函数关系,以及损伤程度与组织温度的指数函数关系。因此,组织温度在治疗作用或损伤程度上的影响比脉宽更大。脉宽是射频治疗中的一个关键因素,因为时间影响组织中的热化学过程。治疗区域的能量损耗是脉宽的另一种作用,这取决于目标区域到周围组织的热传导性。
因为射频能量在不同组织中传输,像皮肤、脂肪和肌肉,这种技术有多种应用。射频最常见的应用之一是通过胶原蛋白变性使松散的结缔组织收紧治疗皮肤松弛(见图8)。成纤维细胞合成胶原蛋白,这是一种由多肽链组成的三螺旋结构。热能使分子间氢键断裂晶体破坏三维结构变性,引起组织重构。温度在85℃时一毫秒或67℃时3秒就足以使胶原蛋白结构改变。然而,为了预防不良反应,例如皮肤灼伤,一些学者建议更长的暴露时间,如更低的温度43℃时3-5分钟。
图8、射频治疗后,皮肤改变导致表皮、真皮和皮下组织的临床明显重塑
Kreindel和Mulholland报告了组织对温度升高典型的后续反应,如下:37-44℃:加速代谢及其他自然过程。45-50℃:蛋白质构象变化,包括胶原蛋白;高热细胞死亡。50-80℃:软组织凝固;胶原收缩。90-100℃:细胞外空泡形成;液体蒸发。>100℃:热消融;碳化。
通过精确的时间和温度计算来传递热量,可诱导成纤维细胞活化合成新胶原蛋白。这个过程引起真皮中Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白增加,以三维结构的形式发生,并在治疗后持续达3个月。这种过程是因为射频电流对特定sirtuin基因(SIRT)的调节作用,例如上调SIRT6同时下调SIRT1、3、5和7。这种基因调控的结果使新胶原合成,并延长成纤维细胞寿命。一些对热能量的生理反应也会影响胶原重塑。射频电流产生的热,刺激成纤维细胞中的热休克蛋白(HSP)合成,随后引起TGF-β1表达,刺激HSP-47和HSP-72促进成纤维细胞中的胶原合成增加。这两类特殊的HSPs在Ⅰ型胶原合成过程中起保护作用。
组织减脂是射频治疗的另一种广泛应用。对脂肪组织的热刺激被认为可引起脂肪细胞凋亡,刺激脂肪细胞代谢,并增加脂肪酶诱导甘油三酯转化为游离脂肪酸和甘油的酶促降解活性。因此,使用射频治疗脂肪堆积可以有效的用来减少身体部位的肥胖,例如大腿、上臂、腹部和侧腹部。
由真皮纤维纵隔之间的脂肪沉积和牵拉引起的皮肤凹陷外观,脂肪团的治疗也可通过射频治疗来完成。双极射频联合抽吸式红外光和按摩被证明可以改善脂肪团外观。研究人员认为这是通过加速循环、刺激脂肪细胞代谢和纤维束的机械拉伸来实现的。
尽管射频平台通过无创和微创技术尽量缩短了停工时间,但仍应考虑与这些设备相关的风险。此外,由于设备干扰的潜在风险,对使用心脏起搏器和植入式心律转复除颤器(ICDs)的患者是禁忌。因此,正确的患者教育和选择非常重要。
射频治疗的并发症也应与不良反应的预期后遗症表现区分开。和射频设备相关的大部分不良反应都与热有关。因此,为了风险最小化,这些系统通常包括各种安全特性,可以监控射频能量、组织阻抗、电极耦合和皮肤表面温度。不幸的是,组织过热可能发生并常与超通量的射频能量以及不均匀的射频能量应用形成的局部热点有关。皮肤过热可依次表现为红斑、水肿、全层皮肤烧伤和焦痂碳化。红斑和水肿是短期反应,并通常在30分钟后消退,但也可能在治疗后持续24小时;而对一些治疗方式,这些也可能是操作者希望观察到的终点反应。技术不佳、不合适的参数和各种患者敏感性可能导致疗效差和可能的不良反应。
这里有一些尽量减少射频治疗不良反应的通用性建议。这些建议如下:
(1)在不容易观察的部位采用点测试来了解皮肤反应;
(2)较低的设置开始治疗,逐渐增加能量到最优/更好的参数;
(3)对狭小、骨突起和曲线明显的部位采用更低的配置;
(4)随时观察皮肤的即刻反应;
(5)当出现任何相关指征时停止治疗,并再次评估是否继续治疗;
(6)不要急于治疗。
每个患者都不同,通过像射频系统这样的能量设备有效的实现安全治疗需要操作人员对可用设备知识有全面的了解和并精通。在使用这些无创或微创射频治疗时,操作者能定制患者特定的治疗计划并调整合适参数取得疗效并减少潜在的不良反应。此外,应考虑美容治疗的停工时间需符合患者时间安排。随着新设备和技术的发展,射频治疗会持续革新,这将为患者带来更多安全、有效和理想的治疗选择。
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