背景:温热激光溶脂通过对脂肪细胞的可控热损伤安全地减少多余脂肪。
目的:评估 1064nm 半导体激光单次与多次治疗,以及联合或不联合射频(RF)和脉冲电磁场(PEMF)能量对腹部组织的影响。
方法:9 名计划进行择期腹部整形术的志愿者被分为三组,(1)单次半导体激光治疗,(2)联合或不联合 RF 和 PEMF 的半导体激光治疗,(3)多次与单次半导体激光治疗。在治疗后的不同时间点收集未治疗(对照)和治疗过的组织。用 Mason 三色染色、凋亡(TUNEL)、1 型胶原(Collagen 1)、3 型胶原(Collagen 3)、弹性蛋白和 CD68 巨噬细胞标记物对手术切除的皮瓣石蜡切片进行评估。
结果:所有研究组均显示皮下脂肪组织溶解,且不损害表皮或真皮完整性。在结构损伤区域存在凋亡的脂肪细胞和巨噬细胞浸润。作为辅助的 RF 和 PEMF 在 14 天后显示巨噬细胞浸润增加。多次 1064nm 治疗诱导皮下脂肪细胞凋亡。真皮 1 型胶原、3 型胶原和弹性蛋白含量没有显著变化。
结论:1064nm 半导体激光可以破坏脂肪细胞而不损害上方的表皮。RF 通过增加炎症和组织重塑增强激光的溶脂效果,而 PEMF 疗法利用电磁场刺激细胞功能和组织修复。这些发现表明,1064nm 半导体激光可以达到预期效果。
三臂研究,遵循 1975 年《赫尔辛基宣言》的伦理准则,得到了德克萨斯大学西南医学中心机构审查委员会的批准(IRB:STU - 2023 - 0661)。招募于 2019 年 9 月开始,2023 年 11 月结束。招募 18 岁以上计划进行腹部整形术且愿意接受下腹部(赘肉)治疗的受试者。排除标准包括怀孕、计划治疗区域有吸脂史、治疗区域有创伤或纹身以及皮肤疾病。所有受试者均获得知情同意。
研究设备(Venus Bliss,Venus Concept,加拿大)由 4 个工作波长为 1064nm 的二极管激光施照器和 1 个采用真空辅助射频和脉冲电磁场组合能量的施照器组成。该二极管激光已被美国 FDA 批准用于体重指数≤30 人群腹部和侧腹的无创溶脂,射频 / 脉冲电磁场组件被批准用于暂时减少橘皮组织外观。设备采用水基冷却系统,以减少热损伤。
治疗方案
9 名受试者入选并被分配到三个治疗组,接受 1064nm 激光治疗 25 分钟。受试者仰卧,腹部暴露。一条配有 4 个框架以固定 4 个激光施照器的腰带系在腹部;所有治疗组,均在标准腹部整形术期间切除和收集组织样本:治疗区域 4 个(部位 1 - 4),对照区域 1 个(部位 5)(图 1)。每个部位面积为 6x6cm,即施照器的发射窗口大小。
第一组:单次 1064nm 二极管激光治疗:部位 1、2、3 和 4 分别在腹壁整形术前四个时间点(20 - 30 天、14 天、7 天和 24 小时)接受单次治疗(图 1)。
第二组:1064nm 二极管激光和射频 / 脉冲电磁场治疗:部位 1 和 2 在切除前 14 天和 7 天分别先用 1064nm 二极管激光治疗,随后进行射频 / 脉冲电磁场治疗。部位 3 和 4 在切除手术前 14 天和 7 天分别仅用 1064nm 二极管激光治疗(无射频 / 脉冲电磁场)(图 1)。
第三组:多次 1064nm 二极管激光治疗:部位 1 和 2 在腹壁整形术前 90 天、60 天和 30 天进行三次治疗,而部位 3 和 4 在术前 30 天接受单次治疗。所有组都有一个未治疗区域(图 1,部位 5)作为对照(图 1)。
激光的照射治疗持续时间为 25 分钟,功率为 1.4W/cm²。对于接受后续射频 / 脉冲电磁场治疗的受试者,功率设置降低至 1.2W/cm²。本设备不需要麻醉,本研究中也未使用麻醉。
安全评估:受试者在治疗后立即使用 Wong-Baker 疼痛评估量表(0 表示无痛,10 表示最痛)评估治疗疼痛。随访期间记录不良事件。
组织学检查:从切除的皮瓣中获取治疗区域和对照区域的全层皮肤及皮下脂肪。……
结果
患者人口统计学信息显示,多数受试者为白种人(n = 6),其次是黑种人 / 非洲裔(n = 2)和亚裔(n = 1),均为非西班牙裔。两名受试者正在服用减肥药物(Ozempic,Wegovy)。合并症包括高血压(n = 5)、高胆固醇(n = 3)、糖尿病(n = 1)、焦虑症(n = 3)、狼疮(n = 1)、甲状腺功能减退(n = 1)和慢性肾脏病(n = 1)。
单次 1064nm 二极管激光治疗后,结构变化主要发生在皮下脂肪,对真皮或表皮影响极小。第 1 天皮下脂肪可见散在红细胞渗出,第 7 天皮下脂肪部分分解且胶原沉积增加,第 14 天和第 20 天皮下脂肪变得紊乱且减少,血管周围胶原沉积尤其增多。免疫荧光染色显示治疗样本与对照样本中 I 型胶原、III 型胶原和弹性蛋白表达相似。皮下脂肪凋亡在治疗后第 1 天开始,第 20 天达到最高水平。
1064nm 二极管激光联合射频 / 脉冲电磁场治疗后,皮肤和皮下脂肪各层均发生超微结构变化。治疗后 7 天,与对照相比,乳头层真皮中的胶原(蓝色)更致密;第 14 天,皮下脂肪分解导致胶原沉积和肌肉细胞形成增加,且毛囊受损。激光治疗部位伴有巨噬细胞浸润增加和凋亡增加,但真皮和皮下脂肪中 I 型胶原、III 型胶原和弹性蛋白含量与对照相比无统计学显著差异。
多次 1064nm 二极管激光治疗后,毛囊出现不同程度的结构损伤,部分区域皮下脂肪减少或完全消失。皮下脂肪完全缺失的一些激光治疗皮肤样本中,真皮-皮下区域胶原结构紊乱且有红细胞散在分布。TUNEL 染色显示皮下脂肪和真皮交界处有凋亡细胞。
研究中出现两个皮下脂肪结节。一个结节(第二组)在腹部整形术前消退;另一个结节(第一组)在手术时取出进行组织学评估。该结节在治疗后一周出现在侧腹部,无痛、边界清晰、可触觉,大小在治疗后一周为 7x8cm,两周后为 6x7cm,手术前为 5x4cm。三色染色显示红细胞渗出和异常致密的胶原沉积,TUNEL 染色显示大量凋亡细胞,表明为脂肪坏死。
受试者报告的疼痛水平为 2.11 ± 1.85(平均值 ± 标准差),为 “轻度疼痛”;最高疼痛评级为 5,仅 1 名患者报告。
讨论
过往研究表明,1064nm 二极管激光用于无创减脂,安全有效,单次治疗后 12 周内脂肪厚度显著减少。本研究评估了 Venus Bliss 激光联合或不联合射频和脉冲电磁场能量对皮肤的影响,以了解这种治疗的效果。其中,单独激光治疗组和激光与射频 / 脉冲电磁场联合治疗组均导致皮下脂肪细胞凋亡和脂肪坏死周围的组织重塑。激光-射频 / 脉冲电磁场联合治疗对皮下脂肪、真皮胶原结构和毛囊造成的损伤最大。相比之下,单独激光治疗实现了皮下脂肪坏死,但对真皮胶原影响较小。根据 TUNEL 和 CD68 巨噬细胞免疫荧光染色,凋亡和巨噬细胞数量在组织损伤区域最高。
本研究表明,单次激光治疗导致红细胞渗出、大量巨噬细胞和凋亡细胞,表明皮下脂肪和真皮-皮下交界处的微血管受损。局部高温将组织加热到 42-47°C 导致脂肪细胞破坏,随后招募巨噬细胞(炎症反应),与之前的组织学研究符合。水基冷却等机制旨在在实现对皮下脂肪的靶向作用的同时尽量减少附带损伤。本研究中,所有治疗组都出现局部腹部脂肪组织溶解,表皮和真皮完整性变化极小。
多次激光治疗导致脂肪组织重构,真皮胶原外观更致密。虽然局部胶原看起来致密,但根据 I 型和 III 型胶原的免疫荧光染色,真皮中的总体胶原含量未受影响。胶原结构可能因其他大分子细胞外基质(如透明质酸)的丢失而改变,但不影响胶原含量。在透明质酸合酶三重敲除小鼠中,透明质酸完全耗尽导致胶原密度增加,但不影响结缔组织和子宫颈中的胶原含量。虽然皮下脂肪中有一些胶原积累,但真皮胶原和弹性蛋白水平保持不变。因此,真皮胶原和弹性蛋白的这些发现可能并不意味着有临床益处。
1060/4-nm 二极管激光可安全诱导局部皮下脂肪减少。对这一机制的增强包括脉冲电磁场(PEMF)能量和射频(RF)。PEMF 产生磁场并通过改变环磷酸腺苷代谢和影响成纤维细胞表面受体促进胶原合成。RF 提供热刺激,提高脂肪分解速率(脂肪酶将甘油三酯降解为甘油和游离脂肪酸)。如预期,激光-射频 / 脉冲电磁场组合对皮下脂肪造成了广泛的损伤,影响了真皮胶原结构和毛囊。相比之下,单独激光治疗实现了皮下脂肪坏死,但对真皮胶原影响较小。虽然本研究未进行多次激光与射频 / 脉冲电磁场联合治疗,但该治疗可能会放大观察到的效果,导致脂肪细胞凋亡增强、更广泛的脂肪坏死和组织重塑。这可能会导致更显著的脂肪减少和胶原重构,可能改善皮肤紧致度,但随着时间的推移也会增加胶原损伤和毛囊破坏的风险,尤其是激光-射频 / 脉冲电磁场联合治疗。
重复治疗可能会维持或提高巨噬细胞活性,导致组织修复和炎症延长。单独激光治疗虽然仍会导致脂肪坏死,但具有更选择性的影响,比联合治疗更好地保护真皮胶原。
因此,仔细控制治疗参数对于最大限度地提高效果同时最小化不良反应至关重要。
本研究中的激光功率设置为 1.4W/cm² 或 1.2W/cm²,后者用于接受射频和脉冲电磁场能量的受试者。根据初步数值模型、猪研究和临床试验,作者和设备制造商确定这些参数是诱导脂肪细胞损伤同时保护皮肤细胞的最佳参数,可导致皮下组织内的脂肪细胞程序性死亡。
皮下脂肪结节是一种已知的预期副作用,在激光治疗中发生率高达 12%。本研究中报告的两个皮下脂肪结节,一例消退、一例尺寸减小,符合预期,与先前 1060nm 激光的临床研究一致。Katz 和 Doherty(2018)报告称,此类结节通常在 32 至 78 天内消退;Decorato 观察到类似结节是短暂性的,在 2 周内消退。Kislevits 记录到结节在研究完成时消退或者尺寸显著减小,预计在随后几个月内进一步消退。Mason’s Trichrome 染色检查显示红细胞渗出,表明脂肪组织中小血管受到显著损伤,以及异常致密的胶原和脂肪细胞凋亡(图 8),进一步证实了激光治疗对脂肪组织的作用机制。
本研究存在若干局限。受试者数量有限(每组 3 名受试者),且受到个体间差异的限制。个体间的这些差异可能归因于下腹部外侧和内侧肌肉结构的差异。另一个局限是第三组的两名受试者报告曾使用司美格鲁肽药物(n = 2)。虽然这些受试者使用司美格鲁肽的持续时间及其对皮下脂肪的影响尚不清楚,但根据三色染色的对照切片,受试者的腹部皮下脂肪结构看起来正常。其他因素,如含水量(水合作用)、遗传、固有真皮厚度、脂肪厚度、免疫反应差异等,可能导致个体间组织学观察到的差异。下一步将在更大的受试者队列中探索长期影响和临床意义,并采用微活检等方法尽量减少对样本的创伤。
本研究结果表明,1064nm 二极管激能破坏脂肪细胞而不损害覆盖的皮肤组织,用于无创溶质,安全有效。射频 / 脉冲电磁场治疗增强了激光的溶脂效果,但也会引发更多炎症和组织重塑。
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