از نظر تاریخی، در سال ۱۹۳۵، گراتز متوجه شد که امواج فوق‌صوتی کوتاه می‌توانند با پوشاندن یک منحنی مقعر بر روی سطح یک صفحه کوارتز لرزنده، متمرکز شوند.برای دانستن تاریخچه هایفو با ما همراه باشید.
تاریخچه هایفو
لین در سال ۱۹۴۲ تعریفی برای امواج متمرکز شده با شدت بالا ارائه کرد.
جان یک مولد اولتراسوند متمرکز شده ایجاد کرد و از اولتراسوند در تراپی از طریق کنترل گرمای محلی در دهه ۱۹۴۰ استفاده کرد.
بوروف در دهه ۱۹۵۰ پیشنهاد داد HIFU در درمان بیماران مبتلا به تومورهای ملانوما استفاده شود.
بالانتین اولین شخصی بود که از اولتراسوند متمرکز شده درمانی (FUS) برای درمان اختلالات روانی مانند بیماری پارکینسون استفاده کرد در سال ۱۹۶۰. با این حال، این تلاش‌های اولیه به دلیل عدم وجود یک پنجره صوتی مناسب به دلیل سپر جمجمه و کیفیت همگرایی ضعیف اولتراسوند ناموفق بودند
HIFU اصولاً برای درمان گلوکوما با کاهش فشار داخل چشمی پذیرفته شده است.
تا سال ۱۹۶۲، ویلیام فرای از FUS برای درمان بیماری پارکینسون استفاده کرد و ۵۰٪ از بیماران علائم خود را حل کردند. اولتراسوند با شدت پایین در دهه ۱۹۷۰ برای درمان تومورها استفاده شد.
گلت در سال ۱۹۹۲ سرطان پروستات را با استفاده از HIFU از بین برد و نتیجه را در سال ۱۹۹۶ منتشر کرد .
دراین اواخر، نگرانی‌های عمومی نسبت به چین و چروک‌های صورت و کاهش انعطاف‌پذیری به دلیل پیری رو به افزایش است. برای پاسخ دهی به این مشکل، درمان‌های مختلفی از جمله پیلینگ شیمیایی، میکرودرم ابراژن، لیزر فرکشنال، و رادیوفرکانس پیشنهاد شده است برای درمان چین و چروک‌های صورت و افت انعطاف‌پذیری؛ با این حال، گزینه درمانی ایده‌آل هنوز شناسایی نشده است. اخیراً، اولتراسوند به عنوان یک روش درمانی جدید برای مقاصد تراپی و زیبایی معرفی شد. اولتراسوند با تمرکز بالا بر روی صوت (HIFU) ممکن است بهترین مثال از این تکنیک باشد.
وایت و همکاران اولین استفاده درمانی، زیبایی‌شناسانه از HIFU را در سال ۲۰۰۸ گزارش دادند، و HIFU در سال ۲۰۰۹ توسط اداره غذا و دارو برای استفاده در لیفتینگ ابرو تایید شد. در حال حاضر، برای جوانسازی صورت، لیفتینگ، سفت‌کردن، و تغییر شکل بدن لاغری استفاده می‌شود.
اصل HIFU این است که با آسیب سلولی و کاهش حجم منطقه هدف انتخابی از طریق انعقاد، با تولید ضایعات میکروترمال فوری از طریق تجمع امواج فراصوت با شدت بالا در محل بافت خاص، بدون هیچ آسیبی به لایه بیرونی و بافت مجاور، ایجاد کند.
هایفو چگونه کار می کند؟
موج‌های فراصوت با شدت بالا توسط یک تبدیل‌کننده (ترانسدیوسر (که از بلور کوارتزساخته شده است خارج از بدن تولید می‌شود و بر روی یک منطقه کوچک عمیق در بافت متمرکز می‌شود. گرمای ایجاد شده توسط HIFU باعث مرگ سلولی به وسیله نکروز حرارتی در داخل حجم متمرکز می‌شود، اما بافت را در سایر نقاط انتشار مسیر تحت تأثیر نمی‌گذارد.
وقتی امواج فراصوت از طریق یک لایه بافت خاص منتشر می‌شوند، نوسانات فشاری که ایجاد می‌شوند باعث حرکت برشی بافت در سطح میکروسکوپی می‌شود که منجر به گرم شدن اصطکاکی می‌شود. بخشی از انرژی مکانیکی حامل امواج وارد شده به این شکل توسط جذب لزج تبدیل به گرما می‌شود که اصلی‌ترین مکانیسم برای ایجاد ابرگرمایی ناشی از فراصوت است.
فیزیک اولتراسوند متمرکز شدە با شدت بالا
موج‌های اولتراسوند موج‌های فشار صوتی هستند که دارای یک دامنە فرکانسی است که از حداقل شنوایی انسان، ۲۰ کیلوهرتز، شروع می‌شود و به خوبی در محدودە مگاهرتزی ادامه دارد. وقتی این موج‌ها به بافت انسان منتشر می‌شوند، موج‌های فشاری یا بازتاب می‌یابند یا جذب می‌شوند. موج‌های اولتراسوند بازتابی پایه‌ای برای تکنیک تصویربرداری اولتراسوندی است که در بدن استفاده می‌شود.
درمان HIFU از تصویربرداری اولتراسوند با این تفاوت که موج‌ها با شدت (قدرت) بالا هستند و در یک نقطه تمرکز می‌شوند، متمایز می‌شود.
مکانیزم عمل درمانی HIFU دو شکل دارد: تبدیل انرژی مکانیکی به گرما و کاویتاسیون مکانیکی موج‌های فشار در بافت‌ها.
با تمرکز موج‌های اولتراسوند در یک نقطه خاص در بدن، انرژی تبدیل شده به گرما باعث گرم شدن بافت و کشتن سلول‌ها در بافت می‌شود. به این روش، درمان HIFU شبیه به تکنیک‌های دیگر از جمله تخریب با فرکانس رادیویی و کریوآبلیشن است. عمل درمانی دیگر HIFU از طریق کاویتاسیون است، که باعث ارتعاش بافت و تنش مکانیکی سلول‌ها می‌شود و باعث مرگ آن‌ها نیز می‌شود. از آنجایی که کاویتاسیون مکانیکی پیش‌بینی نشده است، از آن در توسعە ابزارها برای کاربرد درمانی HIFU خودداری می‌شود.
جدول نمایش مشخصات فنی ترانسدیوسر مورد نیاز برای درمان هر بیماری توسط هایفو
میزان فرکانس هر ترانسدیوسر و توان صوتی برای مشخص کردن کاربرد هایفو بسیار مهم است.
هایفو چگونه کار میکند:
یک دستگاه HIFU در سال ۲۰۰۹ مجوز اداره غذا و دارو برای استفاده در جراحی بدون تهاجم ابرو و گردن دریافت کرد. HIFU نماینده‌ای از روش‌های غیر تهاجمی برای بازسازی پوست بوده است. علاوه بر این، HIFU در سال ۲۰۱۱ برای کاهش محیط دور کمر تأیید شده است. وجود گزینه‌های غیر تهاجمی زیادی برای ایجاد اندازه‌گیری بدن وجود دارد، از جمله آبلایت رادیو فرکانسی، کریولیپولیز، لیپولیز تزریقی، لیزرهای خارجی با توان پایین، آبلایت لیزر، التراساوند غیر حرارتی و HIFU. هر یک از این درمان‌ها بدون نیاز به بیهوشی یا دردزایی برای درمان انجام می‌شوند و معمولاً مشکلات کمتری نسبت به لیپوساکشن دارند. با این حال، به جز HIFU، بیماران باید چند بار به بیمارستان مراجعه کنند تا درمان تکمیل شود. لیپولیز تزریقی و کریولیپولیز پتانسیل مهمی برای عوارض جانبی دارند؛ در مقابل، مطالعات بالینی قبلی که HIFU حرارتی را برای ایجاد اندازه‌گیری بدن پشتیبانی کردند، هیچ عارضه جدی‌ای از جمله تغییرات در پروفایل لیپیدی یا سایر پارامترهای آزمایشگاهی نداشتند.
بنابراین، بسیاری از پزشکان به روش HIFU برای ایجاد اندازه‌گیری بدن توجه دارند. به علاوه، علاوه بر نکروز ژله‌ای محلی، شواهدی از بازسازی کلاژن ناشی از اثرات حرارتی HIFU مشاهده شده است. Ko و همکاران۴۳ بهبود‌های قابل توجهی را در دو منطقه بدن (شکم و ران) زمانی که برای درمان HIFU هدفمند شده بود، مشاهده کردند. علاوه بر این، هیچ آسیب حرارتی به سطح پوست محل درمان HIFU مشاهده نشد. Kwon و همکاران۳۹ تغییرات دما در مدل خوکی در طول روند HIFU را گزارش دادند. آن‌ها نشان دادند که ژله زیرپوستی هدفمند حدود ۷۰°C بود، در حالی که دمای سطح پوست تنها به ۳۳.۱–۳۵.۶°C افزایش یافت. بنابراین، ترانسدیوسرهای تازه توسعه یافته می‌توانند به طور موثر و ایمن انرژی HIFU را به عمق پوست انتقال دهند و در نهایت اثرات ایجاد اندازه‌گیری بدن را نشان دهند، نه تنها به علت تنگ شدن پوست بلکه به علت کاهش ژله‌های زیرپوستی. تعدادی مقاله از ایمنی و کارایی HIFU نسبت به درمان‌های مشابه دیگر گزارش داده‌اند، مانند استفاده از لیزرها۴۲؛ با این حال، در عمل، پس از روند عوارض جانبی مشاهده شده است مانند از دست دادن چربی غیرمنتظره، گره‌های سطحی و سوختگی‌های زیرپوستی.
یک دلیل ممکن برای این موضوع، ضخامت‌های متغیر اپیدرم، درم و لایه ژله‌ای زیرپوستی بر اساس منطقه آناتومیکی و شرایط پوست بیمار است. Park و همکاران۱۳ تأثیر پارامترهای درمان بر نتایج و عوارض جانبی را بررسی کردند. عمق هدف به عنوان ۴.۵ و ۶ میلیمتر تعریف شد، که برابر با عمق نقطه انجماد حرارتی (TCP) است. انرژی HIFU با تنظیمات توان یکسان (۳۵ وات) و زمان انرژیدهی ۹۰ میلی‌ثانیه انجام شد. بافت‌های خوکی مورد بررسی قرار گرفتند. آن‌ها همچنین بافت پخته شده را مشاهده کردند و عرض، ارتفاع و عمق TCP را اندازه‌گیری کردند. در عضله خوکی، عمق TCP 130٪ عمیق‌تر از عمق تخمینی قبلی نفوذ بود. منطقه آسیب دیده حرارتی در لایه ژله‌ای تقریباً شش برابر بزرگتر با HPهای ۴.۵ میلیمتری مقایسه با پوست اHIFU یک جایگزین مدرن و بغیر از جراحی برای جوانسازی صورت و تراکم بدن است. درمان HIFU اثرات آماری معنی‌داری بر روی حذف چربی‌های ناخواسته و سلولیت را نشان داده است.
نتایج شبیه‌سازی ما تغییری در فاصله کانونی ترانسدیوسر و ضخامت لایه چربی بیمار نشان داد؛ این می‌تواند بسیار موثر در درمان خروجی باشد. بنابراین، ارائه یک برنامه درمان ضروری است. بنابراین، پارامترهای HIFU باید بهینه‌سازی شوند تا زمان درمان، آسیب به ساختارهای طبیعی اطراف و اطمینان از ایمنی و اثربخشی این روش تضمین شود. مدل عددی ما می‌تواند میدان صوتی و حرارتی موج‌های HIFU را با دقت محاسباتی بالا شبیه‌سازی کند. بهینه‌سازی برنامه‌ریزی درمان HIFU قابل انجام است تا اثربخشی و ایمنی را افزایش دهد. نتایج تجربی این مدل عددی را تأیید کردند.
اولین هایفو و مکانیسم ساخت آن
اولین دستگاه HIFU برای جوانسازی پوست توسط شرکت Ulthera Inc. در ایالات متحده آمریکا ساخته شد. این دستگاه تحت نام تجاری Ultherapy شناخته شد و از آن زمان به عنوان یک روش موثر برای جوانسازی پوست بدون جراحی مورد استفاده قرار گرفته است.
هدف این مطالعه بررسی امکان اجرای دستگاه جدید US پرتو موازی با شدت بالا در عمق ۱.۵ میلیمتر برای درمان سفتی پوست بود.
به عنوان یک دستگاه پیش‌نیاز، Ulthera® یک دستگاه فوکوس میکروسکوپی صوتی (MFU) است که از سال ۲۰۰۹ برای جراحی غیر تهاجمی پوست استفاده شده است. Ulthera توسط اداره غذا و دارو (FDA) برای جراحی ابرو، گردن و زیر فک تأیید شده است. Ulthera® انرژی را در محدوده مدت زمان کوتاه ۲۵-۵۰ میلی‌ثانیه با فرکانس‌های بالای ۴، ۷ و ۱۰ مگاهرتز تولید میکند که به عمق تقریبی ۴.۵، ۳.۰ و ۱.۵ میلیمتر منتشر می‌شود تا کاگولاسیون حرارتی در لایه‌های مختلف پوست ایجاد کند.
به طور خاص، ترانسدیوسر ۴.۵ میلیمتر برای هدف گیری به SMAS استفاده می‌شود، در حالی که ترانسدیوسرهای ۳.۰ و ۱.۵ میلیمتر به کلاژن و الاستین در لایه درمال پوست هدف گیری می‌کنند. به همین ترتیب، دستگاه US متمرکز شدید، مانند Doublo™، شرکت HIRONIC با استفاده از پراب ۴ مگاهرتز ۴.۵ میلیمتر و پراب ۷ مگاهرتز ۳.۰ میلیمتر نیز نشان داد که موثریت در اصلاح لختی پوست صورت پایین و گردن دارد.
با این حال، برخی عوارض از MFUs با این ترانسدیوسرهای سنتی گزارش شده است. Friedmann و همکاران، گزارش دادند که پنج بیمار پس از درمان با MFU با استفاده از ترانسدیوسرهای سنتی،خشکی پوست، قرمزی، اولسر، پف بافت و کاهش پوست را تجربه کردند. با توجه به Sabet-Peyman و همکاران، آن‌ها گزارش دادند که ۲۳% از بیمارانی که با US متمرکز شده با عمق ۴.۵ میلیمتر و ۳.۰ میلیمتر درمان شده‌اند، عوارض جانبی از جمله اکیموزیس مندیبول، تورم صورت، فلج عابر و ابریشمی بودن گونه واقعی پوست را تجربه کردند. به علاوه، هیأت تخصصی هشدار می‌دهد که انرژی ارسالی در عمق‌های کم می‌تواند منجر به سوختگی پوست شود.
بر این اساس، مطالعه ما بر روی دستگاه US جدیدی تمرکز داشت که می‌تواند باعث بازسازی کلاژن شود و منجر به بازسازی پوست با کمترین عوارض شود. این مطالعه نه تنها بر روی اثربخشی بلکه بر روی ایمنی دستگاه جدید US موازی بدون فوکوس با عمق ۱.۵ میلیمتر تمرکز داشت.
بر خلاف دستگاه‌های MFU مذکور، ترانسدیوسرهای این دستگاه US جدید هفت پرتو موازی US بالا بدون فوکوس تولید می‌کنند که قادر به انتقال مقدار زیادی انرژی تا ۵ ژول به لایه میانی درمال پوست در عمق تقریبی ۱.۵ میلیمتر هستند. انرژی ارسالی منجر به مناطق حرارتی استوانه‌ای ۳بعدی مختصری است که به کلاژن و الاستین هدف می‌شود که در لایه میانی درمال بیشترین مقدار آن‌ها وجود دارد. این دستگاه US پرتو موازی با شدت بالا موج‌های فوق‌صوتی را از طریق پوست منتشر میکند تا در عمق محدودیت‌هایی از ۰.۵ تا ۲ میلیمتر با افزایش دمای بافت تا ۶۰-۷۰ درجه سانتیگراد منجر به گرفتگی کلاژن شود که در نهایت بازسازی کلاژن و الاستین را تحریک میکند بدون ایجاد آسیب بر روی ساختارهای آناتومیکی زیرین مانند اعصاب، بافت چربی و عروق خونی.