Высокочастотная система сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (20 МГц) для воздействия на дерму: доклиническая оценка на эквивалентах кожи

Введение: Применение сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) для неинвазивного лечения различных патологических процессов во внутренних органах, включая злокачественные опухоли основных органов и заболевания головного мозга, быстро расширяется. Однако существующие системы работают на относительно низких частотах — 200–2000 кГц, необходимых для глубокого осевого проникновения в ткани организма. Возможность применения HIFU на частотах выше 15 МГц до сих пор не изучалась, хотя такой подход позволяет использовать метод для воздействия на определённые поражения дермы и в исследованиях на мелких животных.

Материалы и методы: Новую 20-МГц систему HIFU (TOOsonix ONE-R) с узкой зоной фокусировки, соответствующей дерме, исследовали на акустических эквивалентах кожи — тканеподобном геле и печени крупного рогатого скота. Определяли геометрию, глубину и диаметр очагов, создаваемых HIFU. Повышение температуры в фокусе измеряли в зависимости от акустической мощности и продолжительности воздействия HIFU.

Результаты: Система формировала высоковоспроизводимые ультразвуковые очаги повреждения с предсказуемой и настраиваемой глубиной 1–2 мм, соответствующей глубине дермы человека. Очаги имели вытянутую треугольную форму, размер 0,1–0,5 мм и сужались к фокусу в глубине кожи. Температура в фокусе составляла от 40 до 90 °C в зависимости от выбранных настроек. Эти наблюдения подтвердились ex vivo на печени крупного рогатого скота и мышечной ткани свиньи. Изменение акустической мощности и продолжительности воздействия приводило к линейному изменению эффектов в исследованном диапазоне настроек. Таким образом, параметры воздействия можно регулировать в пределах температурного интервала и пространственной зоны, имеющих значение для клинической терапии и экспериментальных вмешательств, направленных на дермальный слой кожи человека.

Выводы: Исследованная 20-МГц система HIFU для дерматологических применений соответствовала основным требованиям к узкопольному HIFU для воздействия на кожу по воспроизводимости, геометрии и малому размеру создаваемых ультразвуковых очагов повреждения. Возможность контролируемой настройки акустических очагов в диапазоне температур 40–90 °C позволяет применять систему для различных неаблятивных и аблятивных методов лечения в дерматологии.