Медиолан —
Косметологическое оборудование для салонов красоты и медицинских центров
(495) 532-74-12
(812) 380-74-12
8 800 700-74-12

Кавитация в эстетической медицине

Использование кавитации в эстетической медицине

Журнал Les Nouvelles esthetiques № 6/2009

Андрей Игоревич Савченко, врач-физиотерапевт,
консультант компании Медиолан















Кавитация – это физический феномен, который возникает в тканях при прохождении через них ультразвука низкой частоты. Этот эффект нашел широкое применение в промышленности, медицине и косметологии, в том числе и аппаратной. По своей физической природе звук представляет собой колебательные движения упругой среды, в которой он распространяется. Число колебаний в секунду называется частотой звука и измеряется в количестве циклов в секунду или в герцах (Гц). Ухо человека воспринимает звуки с частотой от 20 до 20 000 Гц. Колебания с более высоким значением этого параметра называются ультразвуком (УЗ) и не распознаются органом слуха. Как и любой другой феномен волнообразного характера, ультразвук подвержен эффектам отражения, преломления и дифракции. Характеризуется УЗ также длиной волны, скоростью распространения, интенсивностью (измеряется в децибелах) и затуханием (вследствие акустического сопротивления пересекаемой среды). Ультразвуковые волны вырабатываются пьезоэлектрическими материалами и используются в различных областях промышленности, для сварки материалов из пластмассы, контроля сварочных швов между металлами и т.д. Во втором случае ультразвук распространяется внутри материала, и каждый раз, когда встречается какой-либо дефект (пузырек воздуха, скопление примесей и т.п.), меняется плотность среды, часть излучения отражается наподобие эха, помогая оператору определить проблемное место. При распространении ультразвуковых волн по телу человека возникает практически тот же эффект: это позволило создать эходиагностическое медицинское оборудование, которое используется в гинекологии, гастроэнтерологии, ангиологии и кардиологии.

Что происходит в тканях 

Пучок ультразвуковых волн, который распространяется по телу человека, задерживается различными анатомическими структурами, которые он пересекает. Вследствие различной степени акустического сопротивления тканей, в них формируются разные биологические эффекты. Прежде всего, это тепловой эффект, объяснить механизм формирования которого достаточно просто: проникая в биологические ткани, волны теряют энергию, передавая ее среде, сквозь которую проходят. Энергия преобразуется в тепло, и локальная температура значительно повышается, особенно в местах соединения тканей, обладающей различной степенью акустического сопротивления, например костей и мышц. При этом происходит усиление процессов микроциркуляции, поэтому часть тепла рассеивается. Помимо теплового в тканях при распространении ультразвуковых волн возникает механический эффект. При воздействии высокочастотных ультразвуковых волн на клетки, последние незначительно смещаются в сторону зон с наименьшим давлением и подвергаются феноменам кручения и вращения, с образованием небольших «завитков» в интерстициальных жидкостях. Эти колебания давления вызывают соответствующие изменения проходимости клеточных мембран, например приводят к высвобождению содержащихся в жировых клетках липидов, которые попадают в кровеносную систему. 

Другой не тепловой эффект называется Кавитация.

Этот эффект обнаруживается вследствие использования низкочастотного ультразвука в жидкости, содержащей растворенный газ, потому что понижение местного давления до уровня ниже упругости пара самой жидкости провоцирует изменение фазы газа и образование многочисленных микропузырьков пара или газа. Кавитация может быть постоянной, когда диаметр микропузырька подвергается циклическим колебаниям в соотношении с изменениями давления акустической волны, но, несмотря на это, микропузырек не взрывается, потому что внутреннее давление пара выравнивает давление окружающей жидкости. В случае если речь идет о непостоянной кавитации, пузырек не разрывается только до тех пор, пока находится в зоне низкого давления. Как только пузырек возвращается жидкость в состоянии покоя, давление пара становится недостаточным для противодействия давлению внешней жидкости, и последующие ультразвуковые волны вызывают внезапное сокращение и быстрое разрушение пузырька. Мощное высвобождение кинетической энергии в виде сильнейших волн вызывает изменение механического давления и явления теплообмена, которые могут разъедать любой твердый материал, с которым соприкасаются, вплоть до образования дыр. Например, в таких устройствах как гидравлические насосы или корабельные винты, феномен кавитации может вызвать потерю эффективности вплоть до 3 % от общего объема, не говоря уже о серьезных повреждениях деталей.

Биологические эффекты и безопасность

Тепловой и механический показатели представляют собой два параметра, с помощью которых оценивают биологические эффекты ультразвука. О возможности обнаружения кавитации в биологических тканях можно судить по амплитуде звуковой волны. С целью уменьшения рисков при использовании этого физического феномена Американский институт по изучению использования ультразвука в медицине ввел показатели безопасности: тепловой, механический и кавитационный. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило их использование, подчеркнув, что данные параметры не принимают во внимание длительность облучения и температуру тела. Поскольку на ранних стадиях беременности, когда плод более восприимчив к воздействиям любого типа, женщинам приходится часто проходить ультразвуковое обследование, были проведены многочисленные исследования для оценки рисков, связанных с возникновением неконтролируемой акустической кавитации. В результате не было выявлено каких бы то ни было негативных эффектов, связанных с облучением ультразвуком.

Применение 

В некоторых областях промышленности появление эффекта кавитации считается нежелательным. Тем не менее, существуют определенные сферы, в которых он может применяться при условии контролируемого использования. Например, для военных целей созданы торпеды с суперкавитацией, которые способны пересекать пространство на огромной скорости. В ювелирной промышленности для очистки украшений, деталей часовых механизмов и других предметов маленького размера используется промывка низкочастотным ультразвуком, при которой мельчайшие кавитационные пузырьки помогают вычистить даже самые недоступные поверхности. В области медицины, помимо диагностики, кавитация применяется для выведения камней в почках (литотрипсия), которые подвергаются дроблению микропузырьками. (Также в медицине применяют высокочастотные звуковые волны в диапазоне от 1 до 16 мГц, с целью достижения теплового обезболивающего эффекта.) – лучше выкинуть это предложение, так как здесь речь не о кавитационном эффекте, а об обычном высокочастотном ультразвуке. Кроме того, кавитация используется в эстетической медицине для устранения или уменьшения жировых отложений. Это техника была названа нехирургической липосакцией, или щадящей интролипоклазикой.

Коррекция фигуры 

Сегодня все больше пациентов, как мужчин, так и женщин, обращаются к специалистам для решения таких проблем, как излишние жировые отложения и дряблость кожи. Эти две нозологические формы тесно связаны между собой, более того, зачастую одна вытекает из другой: так, пациенты с целью похудения следуют диете без контроля врача, что приводит к быстрой потере веса и провисанию тканей. Новые аппараты позволяют воздействовать в течение одного сеанса как кавитацией, так и радиочастотной энергией с целью удовлетворения обеих потребностей пациента: расщепления жиров и укрепления тканей. С одной стороны, благодаря кавитационному эффекту улучшается силуэт путем воздействия на излишние жировые отложения, липомы, дефекты после липосакции и локальные жировые отложения. С другой стороны, благодаря воздействию радиочастот, ткани становятся более эластичными, активизируется процесс их регенерации, что способствует удалению жидкостей и токсинов, устранению признаков целлюлита. После проведения курса процедур пациент избавляется от излишних жировых отложений без эффекта «сдувшейся» дряблой кожи, напротив, она выглядит свежей и упругой.
При использовании эффекта кавитации в эстетической медицине важно учитывать не только местоположение и глубину целлюлита и жировых отложений, но и наличие анатомических образований, которые могут быть случайно затронуты ультразвуком низкой частоты. На основе этих данных осуществляют выбор используемой во время процедуры мощности и частоты УЗ. Эти характеристики являются основными и при оценке существующего на рынке оборудования, важны также тип и размер манипулы, возможное присутствие источника местного охлаждения, оказывающего влияние на тепловой эффект ультразвука.


На протяжении уже многих лет в аппаратной косметологии применяются устройства, работа которых основана на использовании ультразвуковых волн с частотой 1-3 мГц. При их воздействии передается четко измеримое количество энергии, причем частично она поглощается тканями и жидкостями при прохождении через ткани человеческого тела. В результате дальнейшего изучения звуковых волн с частотой 35-45 кГЦ, стало очевидно, что в жидкой среде разности давления приводят к образованию микропузырьков, которые, взрываясь, разрушают окружающие твердые тела, например, жировые клетки. Кроме того, проведенные медицинские испытания подтвердили полную безопасность метода, что заставило производителей задуматься о возможности использования ультразвуковых волн, в частности их механического и кавитационного эффектов, в области эстетической медицины.

Исследования продолжаются 

Ученые выяснили, что при использовании ультразвука с частотой 1 мГц и интенсивностью более 30 Вт/см2 (согласно действующим нормативам это предельное значение) в биологических тканях отмечается быстрый рост микропузырьков, которые в течение нескольких микросекунд провоцируют сильнейшую имплозию. Вследствие этого значительно повышается температура и давление на поверхности размером менее 1 мм2, с разложением находящихся рядом клеток и тканей.
Для увеличения эффекта кавитации можно также значительно повысить мощность излучения. Так, постоянная кавитация в воде происходит при мощности излучения 100 мВт/см2, в то же время порог непостоянной кавитации составляет 1 Вт/см2. Последний прямо пропорционален дисперсии газа в жидкой среде, температуре и вязкости самой жидкости. Это означает, что для получения эффекта кавитации в биологических средах необходимо незначительно увеличить мощность излучения. Например, при проведении эхографического исследования в период беременности плод находится в амниотической жидкости. Для того чтобы избежать эффекта кавитации, необходимо использовать мощность ультразвукового излучения ниже 100 мВт/см2. И, наоборот, для получения выраженного эффекта необходимо прибегнуть к мощности выше обозначенного порога (1 Вт/см2 ) и к низкой частоте от 30-45 кГц.