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通过多物理模拟塑造非侵入性美容程序的设计

CoolSculpting®和Cooltone®是单独的非侵入性医学美学程序，旨在分别消除靶向皮下脂肪和增强肌肉。Allergan Aesthetics使用传热和电磁模拟来增强这些过程。

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雷切尔·基特利（Rachel Keatley）
2021年3月

在1970年代，人们观察到婴儿在吃冰棍后可以在脸颊上发展酒窝。为什么？当暴露于冷疗法时，一些婴儿的脂肪细胞会死亡，导致较小的凹痕形成（参考文献1）。几十年后，这种现象被称为“冰棍panculisis”，帮助激发了无创脂肪减少治疗的基础：CoolSculpting®。由Dieter Manstein博士和哈佛医学院的Rox Anderson博士发明，CoolSculpting®目标并杀死了脂肪细胞，而不会使用称为冻约的脂肪溶解方法损坏周围的组织。

Joel Jimenez Lozano博士是Abbvie Company Allergan Aesthetics的高级科学家，帮助设计CoolSculpting®技术。希门尼斯·洛萨诺（Jimenez Lozano）说：“该过程使处理过的脂肪细胞冷却了用涂抹剂预先指定的温度。这些脂肪细胞结晶，然后通过凋亡死亡。死脂肪细胞逐渐被我们自己的身体自然过程逐渐去除。”由于近年来，CoolSculpting®凭借最少到无需停机时间所需的后培训，已成为一种备受追捧的消除脂肪处理。FDA清除了该过程，以治疗各种身体区域，包括腹部，背部，侧面，大腿和上臂，以及下巴和下巴下方。

最近，Allergan Aesthetics开发了另一种添加其名册的程序：Cooltone®，这是一种非手术身体轮廓程序，旨在帮助增强磁性肌肉刺激的肌肉。目前，该治疗方法已清除以治疗腹部，大腿和臀肌。

为了为CoolSculpting®处理设计优化的涂抹器，并更深入地了解Cooltone®程序中涉及的磁现象，Jimenez Lozano和他的团队正在使用模拟。

用盘子和杯子冷冻脂肪

在CoolSculpting®技术的早期，患者的组织和脂肪细胞将通过平行冷却板技术进行60分钟的冷温。这些涂抹器将用真空吸力将组织固定在适当的位置。尽管冷却板正常运行，但客户希望获得更好的结果和更短的治疗时间。

Jimenez Lozano说：“现在，我们提供了杯形涂抹器设计，使用CoolSculpting®系统时，可以从处理区域有效提取热量。”冷却杯涂料器是金属，使用热电冷却技术，并有不同的尺寸。“杯子的设计是使临床医生可以冷却整个脂肪隆起，而不仅仅是平行板之间的脂肪。”

除了为患者提供更舒适的手术外，杯子涂抹器还将治疗时间从60分钟减少到35分钟。对于临床医生无法将组织吸入真空杯的身体区域（例如侧大腿），可以使用3板平面涂抹器。在制造这些改进的涂抹器之前，Jimenez Lozano和他的团队通过传热模拟分析了他们的设计。

通过传热模拟增强CoolSculpting®技术

为了设计优化的冷却杯涂抹器，重要的是要了解患者的组织如何在各种温度下与这些杯子相互作用。但是，在现实生活中测量这种相互作用可能对患者感到不舒服。模拟可以帮助避免此问题。希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）在他的工作中研究组织温度及其在CoolSculpting®处理过程中的短暂变化。他的目标是增强CoolSculpting®冷却杯的性能，同时保留其安全性。与comsol多物理学^®在CoolSculpting®处理过程中，他模拟了冷却杯和组织相互作用的模拟软件和附加传热模块。

为了验证他的模型，希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）使用临床数据。希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）说：“一旦验证了模型，您就会更愿意对设计进行预测。”“通过我们的组织模型中达到的温度评估的冷冻液化损伤组织的程度与我们的人类组织学测量一致”（参考文献2）。

通过从模拟中获得的信息，Allergan Aesthetics能够改善其涂抹器的设计，进而减少治疗时间。改进的技术可以在世界各地的医疗水疗中心，皮肤科办公室和整形手术实践中找到。

COOLTONE®技术

在Allergan Aesthetics上使用仿真并不能使用CoolSculpting®技术停止。希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）和他的团队还将其用于优化最近开发的Cooltone®系统。

希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）说：“这与脂肪无关，而与肌肉有关。”“Cooltone®会产生与靶组织相互作用的电磁场。它在肌肉上诱导电流，该电流会产生肌肉收缩，并最终可以增强，音调并结实肌肉。”

为了更深入地了解电磁肌肉刺激背后的物理学以及电流对组织的影响，该团队使用电磁学模拟。希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）说：“要真正知道磁场如何在组织中相互作用，您必须对其进行建模。”在对肌肉，腹部和皮肤进行建模时，研究团队使用逼真的，解剖学精确的几何形状。总体而言，这些模拟提高了对施加器组件及其对目标肌肉群体的电磁性能的理解。

民主化模拟

在Allergan Aesthetics，Jimenez Lozano和他的团队使用仿真应用程序向内部专家和非专业人士展示其传热和电磁仿真工作。应用程序是由Comsol多物理学中的应用程序构建器构建的^®。“与不使用comsol的人进行沟通^®在他们的工作中，应用程序更容易。”希门尼斯·洛扎诺说。

例如，当展示非专业人士的仿真应用coolSculpting®涂抹器冷却杯时，希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）很容易迅速证明如何改变某些参数（例如杯子的处理时间或温度）如何影响该过程的结果。Allergan工程师还使用应用程序在会议上介绍其工作，在某些情况下，为监管机构提交的支持提供了支持数据。

美容程序行业的未来

至于未来，Allergan Aesthetics计划继续开发新产品，并提高对设备功能和设备 - 周期互动的理解。乐动体育app无法登录

在美国，2019年进行了超过1630万最小的侵入性和/或无创新程序，在过去的二十年中，这一数字的数量超过两倍（参考文献3）。希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）认为，由于其非手术靶向和治疗体内特定区域的能力在较短的恢复时间时，非侵入性程序将继续增长。

致谢

乔尔·希门尼斯·洛扎诺（Joel Jimenez Lozano）要感谢所有的工程工作，研究和支持，促进了本文介绍的技术的发展。此外，希门尼斯·洛扎诺（Jimenez Lozano）要特别感谢Allergan Aesthetics高级开发团队执行董事George Frangineas；Linda Pham，博士；彼得Yee；像Zeng，博士；高级开发团队的成员安德鲁·王（Andrew Wong），保罗·艾伦（Paul Allan）和图安·迈（Tuan Mai）。

参考

1. 爱泼斯坦和M. Oren，”冰棍胸肌炎”，新英格兰医学杂志，卷。282，17，第966–7页，1970年。
2. Jimenez Lozano，J。，评估皮下脂肪损伤，冰结脂解分解后的损伤深度和温度阈值，手术和医学中的激光，第1卷。51，S30，摘要39^ThASLMS会议，2019年2月。
3. “整形手术统计报告”，美国整形外科医生协会®，2019年。

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CoolSculpting®和Cooltone®是Abbvie Company的Zeltiq Aesthetics，Inc。的商标。