1. Статьи
2. Сверхвысокочастотный ультразвук: новая технология для косметологии и дерматологии

Сверхвысокочастотный ультразвук: новая технология для косметологии и дерматологии

Кругликов Илья, д.ф.-м.н., президент компании Wellcomet GmbH (Карлсруэ, Германия)
Оригинальная статья: Kruglikov I. Very high frequency ultrasound. Der Hautarzt 2015; 66(11): 829-833. Переведено на русский язык и опубликовано с разрешения автора и издателя.

Сверхвысокочастотный ультразвук представляет собой новый метод терапии с широкими возможностями применения в дерматологии и в эстетической медицине. Ультразвуковые волны с частотой от 10 МГц, которые до сих пор использовались преимущественно в диагностике, оказались полезными при лечении воспалительных заболеваний кожи, хронических ран различной этиологии, гипертрофических рубцов, а также для омоложения и улучшения внешнего вида кожи. Сверхвысокочастотный ультразвук можно применять не только в качестве самостоятельного метода, но и в сочетании с лазерной терапией, инъекционным липолизом, а также в эстетической и пластической хирургии. 

В современной дерматологии и эстетической медицине все шире применяются физиотерапевтические методы, использующие для воздействия на кожу факторы физической природы. Еще недавно наибольшей популярностью пользовались световые методы, в основе которых лежит селективное поглощение света хромофорами кожи. Однако научные и клинические исследования последних лет выявили и доказали перспективность методов, основанных на других физических факторах, в частности на переменном электрическом токе (RF-технологии) и ультразвуке. 

Тема применения ультразвука в дерматологии возникла давно. Еще 20 лет назад ультразвук с частотами 30–40 кГц (низкочастотный УЗ) или 1 МГц (высокочастотный УЗ) использовался для заживления ран [1, 2] или с целью фонофореза [3]. Сегодня область применения УЗ расширилась — сфокусированный УЗ высокой интенсив- ности (Нigh Intensity Focused Ultrasound, HIFU) используют для удаления локальных жировых отложений и подтяжки кожи (skin tightening). Также расширился диапазон терапевтических частот для ультразвуковых волн (УЗВ) и частоты от 10 МГц и выше — сверхвысокочастотный УЗ (СВЧ‑УЗ) применяется для воздействия на кожу.

Две причины, почему СВЧ-УЗ интересен для применения в дерматологии и косметологии:
■ зависимость глубины проникновения УЗВ в кожу от частоты;
■ особые биофизические эффекты СВЧ‑УЗ. 

Физические свойства СВЧ-УЗ 

Особые эффекты СВЧ-УЗ на кожу тесно связаны с его физическими свойствами. Так, УЗВ с частотами 20 кГц, 1 и 10 МГц инициируют возникновение в воде волн длиной 75, 1,5 и 0,15 мм соответственно. При интенсивности звука 1 Вт/см2 подобные волны создают частотнонезависимые амплитуды давления вплоть до 1,7 бара. Перепады давления (падение давления на интервал в полдлины волны) в звуковой волне в 10 МГц в 500 раз больше, чем в УЗВ с частотой 20 кГц. Подобные локальные перепады давления создают механические эффекты, которые невозможно достичь на низких частотах. 

СВЧ-УЗ можно применять в форме одно- или многочастотных волн. Например, в технологии под названием «локальный динамический микромассаж» (LDM®) используются двухчастотные УЗВ с очень быстрой (в течение микро- или миллисекунд) сменой частоты (рис. 1) [4, 5]. В подобных волнах локальные перепады давления в ткани варьируют в такт смене частоты, что дополнительно приводит к особому эффекту микромассажа внутри ткани.

Глубина проникновения ультразвуковых волн быстро уменьшается с повышением их частоты (рис. 2): чем выше частота УЗ, тем более поверхностно поглощается звуковая энергия (к примеру, т.н. половинная глубина — путь, после которого интенсивность УЗВ уменьшается вдвое, — для УЗВ частотой 1, 3 и 10 МГц составляет 3,0, 1,0 и 0,3 см соответственно). Это позволяет контролировать глубину, на которой должно быть реализовано воздействие УЗ, что важно и для терапевтических, и для диагностических целей. 

Биофизические эффекты СВЧ-УЗ 

Клинический результат определяется изменениями, которые происходят в клетках и ткани в ответ на звуковое воздействие. И эти изменения зависят не только от интенсивности, но и от частоты УЗВ. 

Влияние на экспрессию ММП и противовоспалительный эффект 

В зависимости от частоты и интенсивности УЗВ могут стимулировать или ингибировать активность матриксных металлопротеиназ (ММП) [4], что предполагает избирательность воздействия при различных дерматологических проблемах, таких как воспалительные заболевания кожи и гипертрофические рубцы. 

Например, при акне наблюдается гиперэкспрессия MMП-1, -3 и -9 [7], и ее снижение может способствовать улучшению состояния кожи [6]. 

Гиперсекреция ММП-9 кератиноцитами частично несет ответственность за эпидермальное воспаление и, по всей видимости, задействована в патофизиологии атопического дерматита [8]. 

Долговременная повышенная секреция ММП-2 и -9 — это известный признак хронических язв [9], при этом предполагают, что MMП-9 ответственна за медленное заживление [10]. 

Подавление экспрессии MMП-2 и стимуляция экспрессии MMП-9 в значительной степени коррелируют с клиническим улучшением гипертрофических рубцов [11]. Данное обстоятельство можно объяснить тем, что ММП-2 имеет «прорубцующий эффект», а ММП-9 — «антирубцующий эффект». Эти важные с точки зрения клинического применения результаты подтверждены в работе [12], в которой была выявлена различная концентрация ММП-2: наивысшая — в келоидах, затем по убыванию — в гипертрофических рубцах, нормальной коже и атрофических рубцах. 

Влияние на экспрессию БТШ и ранозаживляющий эффект 

Четкая зависимость эффекта от частоты УЗВ наблюдается в случае экспрессии белков теплового шока (БТШ): наибольший стимулирующий их выработку эффект оказывают СВЧ-УЗ частотой 10 МГц [13]. 

БТШ вовлечены в различные процессы [14], в т.ч. в заживление ран и рубцевание [15]. В частности, БТШ72 стабилизирует внутриклеточные белки, повышая их устойчивость к нагреванию. Его экспрессия очень активна в нормально заживающих ранах, однако в хронических ранах она в значительной степени блокирована [16], что делает модуляцию БТШ72 потенциальной терапевтической «мишенью» при лечении хронических ран [4, 17]. 

Стимуляция синтеза компонентов внеклеточного матрикса и омолаживающий эффект 

В ряде работ говорится об увеличении содержания гиалуроновой кислоты в дермальном слое после ультразвуковой обработки кожи, что клинически выражается в улучшении тургора и разглаживании кожного рельефа [18]. На ремоделирование дермального матрикса также можно влиять через модуляцию экспрессии ММП [5, 19]. 

Временная дестабилизация барьерных структур рогового слоя и фонофорез 

Эффективность фонофореза (улучшение диффузии биологически активных веществ через роговой слой под действием УЗ) исследовалась в основном для низкочастотного УЗ, что было связано с отсутствием клинических СВЧ-УЗ-технологий. Существенный (но все же более низкий, чем у низкочастотного УЗ) эффект фонофореза для УЗВ частотой 10 МГц и более был продемонстрирован в ряде публикаций [20, 21]. 

Тем не менее использование СВЧ-УЗ с целью фонофореза может быть интересно для дерматологии и косметологии. Дело в том, что под действием низкочастотного УЗ в роговом слое образуются т.н. зоны локального переноса, в связи с чем проникновение вводимых веществ идет неравномерно. СВЧ-УЗ, напротив, обеспечивает равномерное проникновение на всей обрабатываемой площади, что важно при работе с кожей [3]. 

Активация дермальных адипоцитов и улучшение заживления ран 

Дермальные адипоциты сосредоточены вокруг волосяных фолликулов и принимают участие в процессе заживления. Исследования показали, что эти клетки чувствительны к воздействию СВЧ-УЗ и, по всей видимости, вносят свой вклад в УЗ-опосредованное заживление ран [22, 23]. 

Клинические результаты применения СВЧ-УЗ 

В дерматологии 

Влияние СВЧ-УЗ частотой 10 МГц на кожу при акне и розацеа было проверено в пилотном исследовании [24]. Пациентам на этот период было запрещено пользоваться другими методами лечения. Три независимых дерматолога провели оценку кожи по шкале Leeds (10 уровней). Уже после 1–2 нед регулярного лечения СВЧ-УЗ внешний вид кожи у пациентов улучшился в среднем на 45%. Контралатеральный контроль у 2 из них подтвердил локальность эффекта. 

Именно локальное, а не системное действие этого метода позволило применить его для лечения акне у пациентки, находящейся на 1-м триместре беременности. Положительный результат был достигнут после 5 сеансов LDM® и сохранился до конца беременности (рис. 3). 

Использование СВЧ-УЗ в форме LDM® было протестировано и в пилотном исследовании на 10 пациентах с большими (> 5 см2) хроническими (> 6 мес) венозными язвами [4]. Все раны, обработанные с помощью LDM®, полностью реэпителизировались к окончанию курса лечения. В ходе последующих наблюдений (от 3 до 8 нед) подтверждено полное заживление ран. На рис. 4 представлен пример заживления хронической раны у 70-летней пациентки с диабетической стопой. 

Воздействие СВЧ-УЗ дает хорошие результаты при лечении посттравматических и послеожоговых ран, трудно поддающихся лечению [25], а также при экземе, периоральном дерматите и псориазе (рис. 5). 

В косметологии 

Омолаживающий эффект СВЧ-УЗ был изучен на 39 пациентах в ходе прагматического многоцентрового исследования [5]. Уход за кожей лица был проведен двойными УЗВ (LDM®) 3 и 10 МГц. Результаты оценивали 4 независимых врача. 

Плацебо-эффект лечения был исключен посредством контралатерального контроля лица. Все исследуемые признаки кожи (морщины, поры и упругость) существенно улучшились после 8–12 процедур (рис. 6, 7). Удовлетворение пациентов и врачей по 10-балльной шкале составляло 6,87±1,68 и 7,23±1,62 соответственно. 

СВЧ-УЗ можно применять не только как самостоятельный метод лечения, но и в сочетании с лазерным воздействием [26], вакуумным массажем [27], инъекционным липолизом [28], криолиполизом [29], после кюретажа потовых желез при гипергидрозе [30] и т.д. 

В ходе исследований и клинических наблюдений было показано, что терапия с СВЧ-УЗ, предшествующая основному методу лечения, значительно улучшает его результаты. А будучи примененной после основного метода лечения, уменьшает постпроцедурную воспалительную реакцию и болевые ощущения, а также сокращает период выздоровления. 

Выводы 

1. СВЧ-УЗ в форме одной или нескольких волн можно применять в дерматологии и косметологии для лечения различных воспалительных заболеваний кожи, хронических ран, а также при проведении процедур, направленных на улучшение внешнего вида кожи и омоложение. 
2. Локальный динамический микромассаж (LDM®) на базе СВЧ-УЗ может быть рекомендован не только как самостоятельный метод лечения и эстетической коррекции, но и в сочетании с лазерным воздействием, вакуумным массажем, инъекционным липолизом и т.д. 
3. Терапия с СВЧ-УЗ, предшествующая применению основного метода лечения, значительно улучшает его результаты. Будучи примененной после основного метода лечения, она уменьшает постпроцедурную воспалительную реакцию и болевые ощущения, а также сокращает период выздоровления. 
4. Данный метод хорошо воспринимается пациентами, поскольку не вызывает боли, дискомфорта и практически не имеет побочных эффектов. 

Литература

1. Uhlemann C., Wollina U. Wirkungsphysiologische Aspekte des therapeutischen Ultraschalls in der Wundbehandlung. Phlebol 2003; 32: 81–85.
2. Weichenthal M., Mohr P., Stegman W., et al. Low-frequency ultrasound treatment of chronic venous ulcers. Wound Rep Regen 1997; 5: 18–22.
3. Polat B., Hart D., Langer R., et al. Ultrasound-mediated transdermal drug delivery: Mechanisms, scope, and emerging trends. J Control Release 2011; 152: 330–348.
4. Kruglikov I., Kruglikova E. Dual treatment strategy by venous ulcers: Pilot study to dual-frequency ultrasound application. J Cosm Dermatol Sci Appl 2011; 1: 157–163.
5. Meyer-Rogge D., Rosken F., Holzschuh P., et al. Facial skin rejuvenation with high frequency ultrasound: Multicentre study of dual-frequency ultrasound. J Cosm Dermatol Sci Appl 2012; 2: 68–73.
6. Emanuele E., Bertona M., Altabas K., et al. Anti-inflammatory effects of topical preparation containing nicotinamide, retinol, and 7-dehydrocholesterol in patients with acne: А gene expression study. Clin Cosmet Investig Dermatol 2012; 5: 33–37.
7. Kang S., Cho S., Chung J., et al. Inflammation and extracellular matrix degradation mediated by activated transcription factors nuclear fact- KB and activator protein-1 in inflammatory acne lesions in vivo. Am J Pathol 2005; 166: 1691–1699.
8. Purwar R., Kraus M., Werfel T., et al. Modulation of keratinocyte-derived MMP-9 by IL-13: А possible role for the pathogenesis of epidermal inflammation. J Invest Dermatol 2008; 128: 59–66.
9. McLennan S.V., Min D., Yue D.K. Matrix metalloproteinases and their roles in poor wound healing in diabetes. Wound Pract Res 2008; 16: 116–121.
10. Reiss M.J., Han Y.P., Garcia E., et al. Matrix metalloproteinase-9 delays wound healing in a murine wound model. Surgery 2010; 147: 295–302.
11. Reno F., Grazianetti P., Stella M., et al. Release and activation of matrix metalloproteinase-9 during in vitro mechanical compression in hypertrophic scars. Arch Dermatol 2002; 138: 475–478.
12. Tanriverdi-Akhisaroglu S., Menderes A., Oktay G. Matrix metalloproteinase- 2 and -9 activities in human keloids, hypertrophic and atrophic scars: А pilot study. Cell Biochem Func 2009; 27: 81–87.
13. Sontag W., Kruglikov I. Expression of heat shock proteins after ultrasound exposure in HL-60 Cells. Ultra Med Biol 2009; 35: 1032–1041.
14. Morris S.D. Heat shock proteins and the skin. Clin Exp Dermatol 2002; 27: 220–224.
15. Totan S., Echo A., Yuksel E. Heat shock proteins modulate keloid formation. Eplasty 2011; 11: 190–202.
16. Oberringer M., Baum H.P., Jung V., et al. Differential expression of heat shock protein 70 in well healing and chronik human wound tissue. Bio-chem Biophys Res Commun 1995; 214: 1009–1014.
17. Atalay M., Oksala N., Lappalainen J., et al. Heat shock proteins in diabetes and wound healing. Cur Prot Pept Sci 2009; 10: 85–95.
18. Wegrowski Y. Effect of hyperthermia on the extracellular matrix. I. Heat enhances hyaluronan and inhibits sulphated glycosaminoglycan synthesis. FEBS Lett 1993; 334: 121–124.
19. Kruglikov I., Sontag W. Ultrasound of 10 MHz frequency as a novel strategy for skin anti-aging therapy. Med Hypotheses 2010; 74: 620–621.
20. Bommannan D., Okuyama H., Stauffer P., et al. Sonophoresis. I. The use of high-frequency ultrasound to enhance transdermal drug delivery. Pharm Res 1992; 9: 559–564.
21. Bommannan D., Menon G.K., Okuyama H., et al. Sonophoresis. II. Examination of the mechanism(s) of ultrasound-enhanced transdermal drug delivery. Pharm Res 1992; 9: 1043–1047.
22. Schmidt B.A., Horsley V. Intradermal adipocytes mediate fibroblast recruitment during skin wound healing. Develop 2013; 140:1517–1527.
23. Kang K.S., Hong J.M., Kang J.A., et al. Osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells can be accelerated by controlling the frequency of continuous ultrasound. J Ultrasound Med 2013; 32: 1461–1470.
24. Meyer-Rogge D., Kruglikov I. Pilot study into super-fractionation treatment strategy of acne and rosacea. J Cosm Dermatol Sci Appl 2013; 3: 197–202.
25. Gohla T., Kruglikova E., Kruglikov I. Treatment of non-healing, posttraumatic wound with high frequency ultrasound of 10 MHz: A case report. Br J Med Med Res 2012; 2: 520–526.
26. Gansel R. Kombinationsverfahren mit Hautbildverbesserung. Ästhet Dermatol 2015 (to be published).
27. Kruglikov I. Biophysical basics of body treatments: А preliminary study into the correlation between washout and circumference reduction. Am J Cosm Surg 2012; 29: 196–202.
28. Tausch I., Kruglikov I. The benefit of supportive application of dualfrequency ultrasound in patients treated by injection lipolysis. J Clin Aesth Dermatol 2015; 8: 20–24.
29. Sandhofer M. Zur Kryolipolyse in der dermatologischen Praxis. Kosmet Med 2013; 34: 100–109.
30. Weidmann M. Application of dual-frequency ultrasound improves the induration by patients with axillary hyperhidrosis treated by suction- curettage. J Clin Aesth Dermatol 2015 (to be published).