За последнее десятилетие в эстетической медицине произошли революционные изменения, связанные с появлением ряда высокотехнологичных аппаратных методик. Одна из самых популярных среди них — радиочастотный (RF, radiofrequency) лифтинг.

Елена Дарбанова
к.ф.н., руководитель компании «Диона»

Аппаратная косметология и физиотерапия, 4/2012

Однако, несмотря на почти десятилетнюю историю развития и широкое применение этого метода, до сих пор нет единства в понимании глубинного механизма действия радиочастотных токов на кожу человека. Об этом говорит и отсутствие четких ориентиров при применении RF-методов, и неоднозначность оценок результатов воздействия, и непрекращающиеся дискуссии среди врачей-косметологов и пластических хирургов, и отсутствие единого термина для обозначения метода, который называют по-разному — термаж, радиолифтинг, термолифтинг, радиоволновой лифтинг и т.д. (о путанице терминов «радичастотный» и «радиоволновой» сказано в недавней статье [1]).

Диапазон физических параметров RF-воздействия в аппаратах разных производителей

Каждый производитель RF-аппаратуры предлагает свое видение того, какие технические параметры токов необходимо использовать для достижения оптимальных результатов. Так, диапазоны основных характеристик — мощности и частоты тока существенно отличаются друг от друга: мощность тока колеблется от 30 до 50 Вт, а частота — от 1 до 10 МГц.

Применение первых RF-аппаратов теоретически обосновывалось следующим образом: в основе метода лежит действие токов высокой частоты (6 МГц) и мощностью 50 Вт, вызывающее преобразование электрической энергии в тепловую, и приводящее к нагреву вплоть до 60–70 °С, что стимулирует протекание определенных биохимических процессов в коже человека, а именно: диффузные изменения в структуре коллагена в сторону «увеличения в размерах его волокон с потерей четких границ между ними. [2]. Метод и был запатентован под названием «термаж» (от греч. therme — тепло).

По мере внедрения RF-аппаратов в клиническую практику воздействие высокой температуры вызывало все большие опасения у врачей-косметологов, так как при нагреве тканей до 60 °С «происходит денатурация протеинов, начало коагуляции и некроза» [3]. Учитывая мнения специалистов, некоторые производители уменьшили частоту до 1 МГц и входную мощность тока с 50 до 30 Вт в целях снижения температуры до критической отметки в 45 °С, при которой коллаген сохраняет стабильное состояние. Однако такая корректировка параметров понижала эффективность RF-воздействия. Отсюда следует вывод о том, что при использовании RF-излучения с большими значениями частоты и мощности (6 Мгц и 50 Вт), нагрев тканей до высокой температуры дает хороший эстетический результат, но может вызвать денатурацию белковых структур; в противном же случае, а именно при уменьшении значений указанных параметров, эффект от процедуры значительно ослабевает. Таким образом, подтверждалось мнение, что тепло — единственная причина эффективности RF-метода [4], что и отразилось в его новом названии — «термолифтинг», где опять смыслообразующим центром стало греческое «термо» — тепло. Риском денатурации, возможно, объясняется и некоторый спад интереса к применению RF-излучения.

Осцилляторный эффект как стержневой фактор воздействия электромагнитного поля на биоткани

В ряде работ, появившихся в последнее время, наряду с тепловым эффектом воздействия токов высокой частоты отмечают другой эффект этого воздействия — нетепловой, или «специфический», называемой также «осцилляторным» [3, 5, 6]. Таким образом, осцилляторный эффект (син. экстратермический эффект) — совокупность изменений в организме, вызванных воздействием переменного электромагнитного поля высокой или сверхвысокой частоты и не связанных непосредственно с действием тепла, образующегося при этом в тканях.

Дело в том, что электромагнитные высокочастотные колебания способны взаимодействовать с заряженными частицами биологических тканей, к числу которых относятся не только ионы, но и белки, низкомолекулярные метаболиты, полярные головки фосфолипидов, нуклеиновые кислоты. При этом электромагнитные поля
могут раскачивать молекулы и подавать энергию порциями, т.е. вводить молекулы в резонанс. При действии высокочастотных полей происходят колебания и соударения свободных носителей тока, которыми в живых тканях являются ионы. Этот эффект и лежит в основе тока проводимости. Молекула сама по себе может быть нейтральной, но при этом на ее концах будут заряды (просто в сумме они дадут ноль). Такая молекула, именуемая диполем, будет поворачиваться в переменном поле. Важно отметить, что при высокочастотном радиоволновом воздействии происходит преобразование электрической энергии в тепловую, но если бы осцилляторный эффект не был бы первичным, тогда результат действия радиочастот был бы эквивалентен результату, возникающему при инфракрасном облучении той же мощности.

На это обстоятельство обратил внимание около полувека назад замечательный отечественный ученый, д.физ.-мат.наук А.С. Пресман, посвятивший ряд исследований воздействию высокочастотных токов на живые организмы. Пресман дал следующее объяснение механизму воздействия высоких частот на ткани: «Многие исследователи считали нагрев тканей единственной причиной биологического действия микроволн. Утверждали, что действие микроволн короче 10 см практически не отличается от действия инфракрасных лучей. Между тем, такое отождествление представляется необоснованным уже в силу различия процессов преобразования этих двух видов лучистой энергии в тепловую…. При инфракрасном облучении нагрев тканей происходит за счет увеличения кинетической энергии беспорядочного движения молекул, а при микроволновом — за счет упорядоченного когерентного колебания ионов и молекул воды с частотой микроволн … Если учесть, что в биологических структурах большую роль играют мембраны с поверхностными ориентированными слоями гидратированных белковых молекул, то существенное различие биологических эффектов при этих двух процессах станет очевидным…., что и показали эксперименты — при одинаковом нагреве живых тканей инфракрасными лучами и микроволновыми 1-см диапазона биологические эффекты отмечаются только в последнем случае» [8]. Следует отметить, что под микроволнами автор понимал электромагнитные волны, работающие на довольно широком диапазоне от 1 МГц до сотен ГГц.

Понимание физических, а точнее, биофизических закономерностей воздействия переменных токов радиочастотного диапазона на ткани позволит вплотную приблизиться к пониманию сути самого метода и конкретизировать не только технику его применения, но и установить «золотой» стандарт параметров воздействия для радиочастотных аппаратов. И первое, с чем необходимо определиться — это отчетливо понять, что же является причиной биологических изменений тканей при действии электромагнитных волн.

Первичные мишени воздействия радиочастотных токов в коже

Как уже было сказано, радиочастотные токи воздействуют в основном на дерму, которая, как известно, состоит из клеток и матрикса, содержащего 60–70% воды. У взрослых около 70% внеклеточной воды связана с белками соединительной ткани (коллагеном, эластином и др.), т.е. волокнистыми компонентами дермы, остальная же часть внеклеточной воды связана с мукополисахаридами и плазменными белками (аморфный компонент дермы) [9].

Известно, что вода — это жидкость с большой диэлектрической проницаемостью, поскольку молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах. При внешнем электромагнитном воздействии молекулы воды будут совершать колебательные движения в сторону притяжения и, скрепляя тем самым водородные связи, организовывать систему в целом, т.е. образовывать упорядоченную гексоганальную структуру, в вершинах которой находятся гидроксильные группы (ОН).

Другим объектом воздействия токов высокой частоты на живые организмы являются белковые молекулы: и транспортные белки, и ферменты, определяющие биохимические процессы, и биомакромолекулы, встроенные в клеточные мембраны. При этом структура белковых молекул допускает возможность многих конформационных состояний, переходы которых от одного к другому определяются рядом факторов. Одним из основных внешних возбудителей данного процесса является электромагнитное излучение, сдвигающее динамическое равновесие этих структур [10]. Переходы от одного конформационого состояния в другое, ведущие к структурным изменениям в белковых молекулах, тесно связана с их функциональной активностью, которая, в свою очередь, обусловлена связью этих молекул как с пептидными остатками в белковой цепи, так и связями пептидов c гидратной оболочкой. И наиболее показательным в этом отношении является коллаген.

Одной из фундаментальных особенностей коллагена является то, что в его составе содержится большое количество воды. Являясь весьма гидратированным белком, коллаген обладает электрическими и пьезоэлектрическими свойствами, что дает возможность говорить о том, что его структура и, следовательно, размерные изменения могут быть связаны с электромагнитным излучением. Установлено, что вода играет существенную роль в механизме самосборки молекул коллагена, образовании фибрилл, а также в механизмах биохимической активности и функционирования коллагена во внеклеточном пространстве. Существование упорядоченной сети молекул воды, соединенных водородными связями на поверхности белковой фибриллярной матрицы коллагенов (рис. 1), является особенно важной, так как считается, что она может поддерживать быстрое проведение протонов вдоль цепочки водородных связей по эстафетному механизму Гротгуса, обеспечивая прохождение протонных токов вдоль коллагеновых волокон и генерацию электрических полей [11].

Коллаген характеризуется высокой степенью упорядоченности и кристалличности. По данным рентгенодифракционных исследований, идеализированная структура коллагена относится к пространственной группе Р1 (триклинный), и основной структурной единицей коллагена являются стержнеобразные макромолекулы в форме тройной спирали из трех неидентичных цепочек по примерно 1040 аминокислотных остатков каждая. Молекулярная масса таких макромолекул (тропоколлагена) составляет 300000, ее длина 280 нм, диаметр — 1,4 нм. Как показано в работе [12], около половины воды образует гидратные оболочки коллагена, а другая половина воды образует свободную воду, большая часть из которой располагается в «цистернах» между четырьмя соседними субъячейками кристаллической решетки.

Сама вода представляет собой сложное вещество, аномальное в отношении многих физических и химических свойств. Ту часть воды, которая связана с коллагеном, называют водой гидратации или связанной. Остальную часть называют свободной. Гидратационная вода, связанная с коллагеном, является существенным компонентом кожи. Между гидратационной и свободной водой существует динамическое равновесие, благодаря чему вода, связанная с коллагеном, попадает в лимфу и кровь [13]. Еще у А.С Пресмана было описано, как в ходе исследований абсорбированной шерстью воды выяснилось, что «существуют три вида воды: “локализованная вода”, молекулы которой невращательно связаны с полярными группами кератиновой молекулы, “подвижная” вода, обладающая свойствами жидкости, и “промежуточная вода”, потенциальная энергия аббсорции которой лежит между соответствующими величинами для локализованной и связанной воды» [8].

При этом, по мнению исследователя Д.С. Медведева [14]: «непосредственным приемником электромагнитного излучения являются молекулы свободной воды, которые часть своей энергии передают молекулам связанной, гидратной воды. Принципиальным для запуска биологического эффекта электромагнитных волн является критическая гидратация белков, при которой белки из функционально пассивного переходят в функционально активное состояние». Этот механизм схематично можно представить следующим образом (рис. 2).

Очевидно, что изменения в коже человека связаны именно с осцилляторным эффектом, генерирующим последующие биохимические процессы. Исходной точкой этих процессов можно считать RF-воздействие на свободную воду. При этом в результате внутримолекулярных изменений происходит активизация гидратной
воды, что в свою очередь вызывает конформационные изменения в молекулах коллагена, который становится еще более гидратированным. И все эти молекулярные процессы приводят к повышению метаболизма в клетках кожи, в том числе и в фибробластах. Хорошо известно, что «… при старении кожи: происходит изменение физико-химических свойств коллагена — снижение содержания растворимых фракций, увеличение числа и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей, снижение эластичности и способности к набуханию. Имеются указания на снижение растворимости молекул коллагена и изменение их механических качеств. С возрастом исчезает упорядоченность ориентации коллагеновых волокон, характерная для молодой кожи» [15].

В связи с изменениями по мере старения ориентации волокон коллагена интересно исследование А.С. Пресмана о механизме воздействия электромагнитного излучения на организмы. Анализ обширного фактологического материала показал, что при воздействии микроволн на определенных частотах происходит упорядоченность движения клеток по силовым полям: «одноклеточные организмы — жгутиковые и ресничные — движутся параллельно либо перпендикулярно линиям поля в зависимости от частоты. При этом для каждого типа одноклеточных имеются специфические диапазоны частот. Так, например, эвглена ориентируется параллельно полю при частотах 5–7 МГц и перпендикулярно при частотах 27–30 МГц. Амебы ориентируют тело вдоль линий поля при частоте около 5 МГц и перпендикулярно при 27 МГц». [8].

Хотя эти организмы не имеют коллагена, но не исключено, что их реакции на высокочастотные электрические поля (5–7 МГц) связаны с воздействием на воду в гидратных оболочках белков. Возможно, что подобный ориентационный эффект играет определенную роль в выстраивании молекул коллагена при воздействии частот 5–7 МГц. Эти процессы активизируют метаболические реакции клеток, в том числе и фибробластов, что и ведет к запуску механизма неоколлагеногенеза. Возможно предположить, что применяя RF-воздействие с исходными параметрами — частотой 6 МГц и мощностью 50 Вт — мы получим эффект не только более подтянутой и молодой кожи, но и изменившей свою структуру кожной ткани.

Исследование механизма радиочастотного воздействия на биологические ткани

Цель исследования

Изучение влияния RF-излучения мощностью 50 Вт и частотой 6 МГц на структуризацию коллагена.

Материалы и методы

Нами были проведены экспериментальные исследования на аппарате TOPLASER RF Esthetics Device RFV1 (производитель Beijing Toplaser Technology Co., Ltd.», Китай, регистрационное удостоверение №ФСЗ 2009/05391 от 23 октября 2009 года) (рис. 3).

Под наблюдением находилось 10 добровольцев — пациентки в возрасте от 35 до 57 лет, подписавшие информированное добровольное согласие на участие в исследовании.

В ходе исследования RF-лифтинг применялся по следующим показаниям:

• птоз нижней трети лица (нарушение овала лица);
• избыток мягких тканей в субментальной области;
• дряблая атоничная кожа;
• морщины периорбитальной зоны («гусиные лапки»);
• носогубные складки;
• морщины и дряблость кожи шеи.

Параметры примененного RF-воздействия: биполярный режим, частота радиоволн 6 МГц, продолжительность процедуры 20 минут. Область воздействия — лицо.
Процедура проводилась по токопроводящему гелю. Выполнялась дистанционная электронная термометрия области воздействия. Также учитывались субъективная
оценка пациентами тепловых ощущений.

Оценка состояния кожи проводилась до и после процедуры методом оптической когерентной томографии (ОКТ) на аппарате ВОК (визуализатор-топограф оптико-когерентный компьютеризированный, ИПФ РАН, Россия; регистрационное удостоверение № ФС 022а2005/2035–05 от 5 августа 2005 года) (рис. 4).

Результаты и обсуждение

Во время процедуры ощущение тепла было отмечено пациентами только в случаях работы аппарата по гелю, таковое отсутствовало при работе по маслу. Температура поверхности кожи колебалась в пределах 35,5–36,7°С (масло) и 36,5–37,6°С (гель).

У всех пациенток после процедуры отчетливо наблюдался лифтинговый эффект, клинически выражающийся в уплотнении кожи, более четком контуре лица, уменьшении носогубных складок и глубоких морщин. В области подбородка в результате процедуры произошло уменьшение провисания кожной складки и усиление контурирования нижней части лица (рис. 5а и 5б).

Наблюдается четкая связь клинических результатов с изменениями, показанными ОКТ-исследованием (рис. 5в):

• высота и граница оптических слоев дермы и эпидермиса практически не изменилась;
• отмечается усиление структуризации и увеличение яркости оптической палитры дермального слоя, особенно отчетливо заметное в поляризованном изображении;
• глубина полезного сигнала незначительно уменьшилась;
• изменений в эпидермисе не отмечается.

Поскольку более упорядоченные волокнистые структуры сильнее поляризуют отраженный световой сигнал, можно сделать вывод, что под влиянием электромагнитного излучения происходит гидратация волокон коллагена. Благодаря осцилляторному эффекту воздействия RF-излучения происходит уплотнение дермы и, как следствие, выраженный лифтинговый эффект после первой же процедуры (первичный эффект).

При проведении курса из 7 процедур вышеуказанные изменения в дерме становятся перманентными и приобретают еще более выраженный характер за счет упорядочивания третичной структуры коллагена и выстраивания его по силовым полям в спираль, что вызывает усиление метаболизма клеток. Так, у пациентки Б., прошедшей полный курс RF-лифтинга из 7 процедур, отмечено стойкое выраженное подтягивание кожи в области шеи, подбородка, значительное уменьшение носогубных складок и разглаживание крупных морщин (рис. 6а). Также видно отчетливое изменение контура лица, явно выражен липомоделирующий эффект в области щек, заметно изменен рельеф опущенных тканей подбородочной области лица. По сравнению с ОКТ-картиной после первой процедуры отмечается значительно более выраженное свечение и структуризация дермального слоя, которые прослеживаются также и в прямой проекции (рис. 6б).

Долгое время считалось, что эффект RF-процедур реализуется исключительно за счет дермального отека, возникающего под воздействием тепла. Для того чтобы убедиться в этом, нами был проведено ОКТ-исследование изменений кожи при развитии отека под воздействием инфракрасного излучения (рис. 7).

Мы видим не усиление яркости свечения, а, наоборот, ее снижение, т.е. оптические поляризующие свойства дермы уменьшаются, что свидетельствует об отсутствии эффекта структуризации волокон коллагена при отеке. При сравнении ОКТ-картины кожи после RF-воздействия (6 Мгц, 50 Вт) и после инфракрасного (теплового) излучения четко определяется, что усиление свечения, а значит, структуризация коллагена произошла только в первом случае — после RF-воздействии (рис. 8).

Результаты исследования подтверждают, что стимулирующим воздействием электромагнитного поля является нетепловой (осцилляторный) эффект, запускающий
биохимические изменения в тканях и являющийся стержневым фактором высокой эффективности процедуры. Таким образом, при проведении RF-процедуры не стоит добиваться нагрева тканей; наоборот, нужно его минимизировать, что позволяет достичь наиболее выраженного эффекта и одновременно уменьшить риск травматизации тканей. А, кроме того, сделать процедуру комфортной для пациента.

Для расширенной картины радиочастотного воздействия на кожу человека при использовании параметров 50 ватт и 6 МГц было заказано дополнительное исследование [16] в Испытательном лабораторном центре ЦКБ РАН, на сегодняшний день имеющем самое высокотехнологичное диагностическое оборудование, позволяющее применять объективные методы для изучения данного феномена. Здесь для определения показателей использовались следующие методы: эластометрия и ОКТ-графия кожи. Температура поверхности кожи во время процедуры измерялась дистанционным электронным термометром и колебалась в пределах 36,8–38,0°С. Испытуемых было 12 человек, в возрасте от 45 до 57 лет. Наблюдения за пациентами проводилось с частотой 1 раз в 2 недели после проведения процедур, при этом клинический статус испытуемых с диагностическим оборудованием оценивался до и через 2 месяца после первой процедуры. В результате анализа полученных клинико-экспериментальных данных и результатов инструментальных объективных лабораторных исследований было сделано следующее экспертное заключение:

Хорошо переносится пациентами, не оказывает побочного действия, имеет высокую субъективную оценку со стороны пациентов.

По данным оптической когерентной томографии кожи эффект лифтинга возникает непосредственно после процедуры за счет структуризации коллагена дермы и носит объективный характер, что фиксируется инструментальными методами обследования.

Показатель эластометрии кожи повышался на 27,0% через 2 месяца после начала процедур, что также может косвенно свидетельствовать о выраженном лифтинговом эффекте данного воздействия.

Выводы

По-видимому, действием электромагнитных полей на коллаген определяются следующие процессы, протекающие в коже:

• активация молекул свободной воды, окружающих коллагеновые волокна;
• увеличение гидратации коллагена и упорядоченности коллагеновых волокон;
• конформационные изменения молекул коллагена, активизация гидратной воды;
• ориентация структурированных коллагеновых волокон в соответствии с силовыми линиями электромагнитного поля.

Нетепловой, осцилляторный, эффект радиочастот на частоте 5–7 МГц вызывает определенные биохимические изменения как на клеточном, так и на тканевом уровне. Вода в межклеточном пространстве является первичной мишенью для электромагнитного волн, под воздействием которых свободная вода активизирует связанную, происходит гидратация коллагеновых волокон, при этом молекулы связанной воды, распределяясь внутри и вокруг коллагеновых спиралей, выполняют функцию водно-мостиковой поддержки его структуры. В то же время под влиянием RF-излучения коллаген, выстраиваясь по силовым полям, возможно, «выкручивается» в трехспиральную структуру.

Такое понимание механизмов RF-воздействия на биоткани позволяет точно определить параметры RF-излучения, обеспечивающие эффективность и безопасность данной процедуры, и методику ее выполнения. Так, входная мощность аппарата должна быть не менее 50 Вт, а частота — в диапазоне 5–7 МГц. Более высокий уровень частоты применять небезопасно, так как поляризационная релаксация происходит при частоте до 10 МГц, а свыше уже идет резонансное воздействие на биоткани. При меньших значениях вышеописанные эффекты недостижимы. Таким образом, по нашему мнению, запуск тех биохимических процессов в коже человека, которым посвящена данная работа, возможен только на аппаратах, имеющих «золотой» стандарт параметров — 50 ватт и 6 Мгц. Понимание и принятие этого дает специалистам эстетической медицины мощное орудие в получении максимальных результатов омоложения.

Литература

1. Липова Е., Глазко И. Физические основы применения «RF-» и радиоволновых технологий в косметологии. Аппаратная косметология и физиотерапия, 2012; 3: 26-41.
2. Zelickson B.D., Kist D., Bernstein E., Brown D.B., Ksenzenko S., Burns J., Kilmer S., Mehregan D., Pope K. Histological and ultrastructural evaluation of the eff ects of a radiofrequencybased nonablative dermal remodeling device: a pilot study. Arch Dermatol. 2004; 140(2): 204-9.
3. Неробеев А.И., Аликова А.С. К вопросу об актуальности и перспективности применения высокочастотных токов радиоволнового диапазона в эстетической медицине. Вестник эстетической медицины 2010; 9(4): 75-80.
4. Кулькова О. RF-лифтинг как процедура выбора в программах anti-age. KI 2011; 1: 52-53
5. Мамиев А. Как переплавить контур фигуры с помощью радиочастотной липосакции. Аппаратная косметология и физиотерапия 2011; 2: 20-26.
6. Деев А.И. Аппаратная косметология. В книге «Новая косметология т. II» под общей ред. Е.И.Эрнандес, М.,: ООО «Фирма КЛАВЕЛЬ», 2007, с. 129-220.
7. Карамова Ю., Карамова Э. Электрические волны, согревающие кожу изнутри. Аппаратная косметология и физиотерапия, 2012; 3: 42-47.
8. Пресман А.С. Действие микроволн на живые организмы и биологические структуры. Успехи физических наук, 1965; 86(2): 263-302.
9. Пучкова Т.В., Самуйлова Л.В., Деев А.И., Прокопов А.Ю., Шарова А.А., Пучкова А.Н. Основы косметической химии. Базовые положения и современные ингредиенты. М.: Школа косметических химиков, 2011, 408 с.
10. Пельмутер В.М., Чупринова Е.М., Ча В.А. Влияние электромагнитного излучения на биологические объекты различного уровня организмов. Томский политехнический университет 2007 г.
11. Бурджанадзе Т.В. Термодинамическое обоснование водно-мостиковой структуры коллагена Биофизика 1992; 37(2): 231-237.
12. Габуда С.П., Гайдаш А.А., Дребущак В.А., Козлова С.Г. Физические свойства и структура связанной воды в фибриллярных белках коллагенового типа по данным сканирующей калориметрии. Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики 2005; 82(9): 693-696.
13. Минкин Е.В. Влияние предварительной обработки коллагена на его растворение. Диссертация к.т.н. М.,МТИЛП, 1964 г.
14. Медведев Д.С. «Популярно о квантовой медицине». Механизмы и эффекты лечебного воздействия электромагнитных волн крайне высокой частоты на организм
    человека. http://mmwave.ru
15. Аравийская Е.Р. Возрастные изменения в дерме: новые сведения и пути коррекции с помощью средств для ежедневного ухода. Российский Медицинский Журнал 2008; 8: 38-41.
16. Экспертное заключение по результатам клинических испытаний эффективности применения аппарата TOPLASER RF Esthetics Device RFV1 Испытательного Лабораторного Центра ЦКБ РАН за № 10135/591 от 27 сентября 2012г. Полностью ознакомиться с Экспертным заключением можно на сайте www.f-beauty.ru