Les dissecteurs ultrasoniques

作者群

摘要

Le chapitre sur les dissecteurs ultrasoniques présente toutes les caractéristiques de ces instruments utilisés lors d'interventions en chirurgie mini-invasive.
Les points techniques de ce chapitre sont présentés étape par étape : aspirateur ultrasonique à cavitation (AUC), dissecteurs ultrasoniques, avantages des dissecteurs ultrasoniques, inconvénients, indications, caractéristiques des ciseaux à ultrasons.

媒體類型

刊物

2002-03

普通的

最愛

音訊

數位出版

WeBSurg.com, Mar 2002;2(03).
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02fr248.htm

Les dissecteurs ultrasoniques

1. Introduction

Électrocoagulation HF
En chirurgie, l'électrocoagulation Haute-Fréquence (HF) est considérée depuis des années comme l'un des meilleurs moyens de réaliser l'hémostase. Avec le développement de la chirurgie endoscopique, de nouveaux problèmes liés à l'utilisation des courants HF sont apparus. Des brûlures internes ont été rapportées. Les causes en sont multiples et sont décrites au chapitre Principes de base/Bistouris électriques et chirurgie haute fréquence du Pr D Mutter.
Les dissecteurs ultrasoniques (DU) sont particulièrement adapté à la chirurgie endoscopique pour les 3 raisons suivantes :
- les dangers de la coagulation monopolaire ;
- les limites de la coagulation bipolaire ;
- la nécessité de limiter les changements d'instruments.

Ultrasons
Les DU fonctionnent avec des ondes ultrasonores.
Sont appelées ondes ultrasonores des ondes élastiques dont la fréquence est comprise entre 15 kHz et plusieurs centaines de mégahertz. Les ultrasons ont la particularité d’interagir avec le milieu dans lequel ils se propagent lorsque leur longueur d’onde est du même ordre de grandeur que les dimensions des chaînes de molécules composant ce milieu. C’est le cas de certains tissus biologiques.
Une autre caractéristique intéressante des ultrasons est leur très faible dimension : ils se propagent pratiquement sans diffraction.
Les ondes de moins de 20 Hz sont dites infrasoniques. Ce sont celles qui sont utilisées en échographie diagnostique. Les ondes de plus de 20 000 Hz sont dites ultrasoniques. Ce sont celles qui nous intéressent dans ce chapitre.
Sous le terme de dissecteur ultrasonique coexistent 2 types de technologie différente : l'aspirateur ultrasonique à cavitation (AUC) et le bistouri ultrasonique (BU).

2. AUC

• Fonctionnement

L'aspirateur ultrasonique à cavitation (AUC) comporte un générateur et une pièce à main qui abrite un transducteur produisant une vibration selon une fréquence d'environ 23 000 Hz. L'énergie est transmise à une pointe fine creuse aspirante. La vibration de cette pointe produit un déplacement longitudinal d’environ 200 microns. Ce mouvement très rapide d'avant en arrière de la pointe sur les tissus provoque des changements de pression qui fragmentent les cellules et dilatent les espaces intercellulaires. Ce phénomène est appelé cavitation.
L'effet de cavitation provient de la création, de l'expansion, puis de l'implosion de cavités dans un milieu liquide. Les gaz contenus dans ces cavités sont comprimés. L’implosion des bulles de gaz se fait en restituant de l’énergie sous forme d’onde de choc et aboutit à des effets mécaniques et thermiques importants. Dans les tissus biologiques, la cavitation se produit surtout dans les cellules les plus riches en eau.
Les AUC comportent une irrigation permanente de la cible qui améliore la sélectivité des tissus et une aspiration des tissus fragmentés.
1. Générateur de l’AUC
2. L'énergie est transmise à une pointe fine creuse aspirante.
3. Effet de cavitation

• Effets sur les tissus

L'AUC n'a aucun effet de coagulation pour 2 raisons :
1) l'irrigation constante par une solution froide ;
2) la zone de contact très étroite avec le tissu.
L'AUC a une sélectivité pour certains tissus : il détruit préférentiellement les cellules riches en eau et par conséquent les adipocytes. En revanche, les tissus riches en collagène comme les nerfs ou les cellules endothéliales sont respectés. L'aspiration intégrée dans l'AUC aspire les débris cellulaires et permet l'identification des structures restantes riches en collagène. La principale application est la squelettisation des nerfs et des vaisseaux.

• Applications

- chirurgie hépatique : squelettisation des vaisseaux et des canalicules biliaires;
- cholécystectomie laparoscopique ;
- autres : squelettisation des vaisseaux au cours des colectomies laparoscopiques, des surrénalectomies laparoscopiques et des œsophagectomies thoracoscopiques.
1. Squelettisation des vaisseaux
2. Cholécystectomie laparoscopique
3. Œsophagectomie thoracoscopique

• Inconvénients

- encombrement des systèmes disponibles actuellement (intégration impossible dans une colonne vidéo) ;
- production de particules : l'effet de cavitation et l'irrigation produisent de nombreuses particules qui sont gênantes pour la vision (particulièrement en laparoscopie) et qui posent le problème de la dispersion éventuelles de cellules malignes.
L'absence d'effet de coagulation et/ou de section impose l’utilisation d’un autre moyen d'hémostase. Cet inconvénient est acceptable en chirurgie ouverte, mais est gênant en chirurgie endoscopique où le chirurgien cherche à limiter la manipulation d'instruments.
Au total, l'AUC a trop d'inconvénients en chirurgie endoscopique. Les dissecteurs ultrasoniques qui ont été développés depuis quelques années sont plus adaptés à la chirurgie mini-invasive.

3. Dissecteurs ultrasoniques

• Fonctionnement

• Transducteur

Le dissecteur ultrasonique est composé d'un générateur, d'un transducteur acoustique logé dans la pièce à main et d'un instrument. Le transducteur est formé d'un cristal piézo-électrique enfermé entre 2 cylindres métalliques. Il convertit l'énergie électrique en vibration mécanique dont la fréquence est soit élevée (>55 kHz), soit basse (23 kHz) selon les modèles.

• Vibrations

L'amplitude maximale de la vibration varie entre 80 et 200 microns selon les modèles. La vibration mécanique est transmise par une tige métallique à un instrument qui est soit un ciseau, soit un crochet ou une boule coagulante. Elle se propage sur la tige de l’instrument le long de nœuds vibratoires si bien que pour obtenir une efficacité optimale au niveau de la lame active, la tige doit avoir une longueur bien définie qui est un multiple de l’amplitude. Il n’est donc pas possible de raccourcir ou d’allonger un instrument à volonté.
1. Énergie électrique transformée en énergie mécanique
2. Propagation de l’onde vibratoire sur la tige de l’instrument

• Coagulation

Pour obtenir un effet coagulant, la pointe de l'instrument doit être suffisamment large. L'hémostase est médiocre lorsqu'une lame biseautée est utilisée, car l'effet de section apparaît avant l'effet de coagulation (Amaral et Chrotstek, 1997). Lorsque la surface de la lame sur laquelle s'applique la vibration est étroite, l'effet de cavitation prédomine sur l'effet de coagulation. Pour cette même raison, certains constructeurs privilégient une fréquence relativement basse (23,5 kHz) et une amplitude maximale élevée (200 micromètres), car elle permet une répartition plus homogène de la vibration sur toute la longueur de la lame. L'efficacité des DU n'est pas fonction de la seule fréquence ou de l'amplitude maximale de vibration, mais de leur combinaison. En effet, la coagulation qui résulte de l'effet de cavitation est fonction de la vélocité du son qui est un produit de l’amplitude et de la fréquence.
Les tissus sont dénaturés par 3 mécanismes : la chaleur de friction, l’usure mécanique et la cavitation.
1. Ciseaux ultrasoniques
2. Propagation de la vibration sur la lame d’un ciseau ultrasonique

• Effets sur les tissus

• Chaleur de friction

Lorsque la température dépasse le point d’ébullition des cellules, celles-ci explosent par les bulles d’air provenant de l’eau en ébullition. La température de fonctionnement des DU est moins élevée que le point d’ébullition. Cela provoque une dénaturation du collagène des cellules formant un gel qui joue un rôle dans l’hémostase des vaisseaux.

• Usure mécanique

La vibration mécanique, si elle est appliquée longtemps, finit par entraîner une usure mécanique du vaisseau et finit par le sectionner. La friction est d’autant plus forte que l’amplitude est plus élevée. Elle est également augmentée par la pression exercée sur la lame par le chirurgien.

• Cavitation

Son effet peut être simplement observé en trempant la lame d’un ciseau ultrasonique dans un verre d’eau. L'effet de cavitation provient de la création, de l'expansion, puis de l'implosion de cavités dans un milieu liquide. Les gaz contenus dans ces cavités sont comprimés. L’implosion des bulles de gaz se fait en restituant de l’énergie sous forme d’onde de choc qui fragmente le tissu.
Des travaux expérimentaux ont montré que les DU pouvaient coaguler des vaisseaux jusqu'à 5 mm de diamètre (Mueller et Frizsch, 1994).

4. Avantages des DU

• Courant

Le courant n’est pas transmis. Il est possible de faire des coagulations à proximité de structures sensibles (voies biliaires, côlon...) sans les risques inhérents à la diffusion de courant électrique (Amaral, 1995).

• Température basse

Les DU sont efficaces à une température d'environ 80°C, alors que les courants HF produisent une température supérieure à 100°C. Il n'y a donc moins de risque de lésion thermique des organes adjacents. Meltzer et al. (1994) ont comparé sur un modèle expérimental les séromyotomies du bas œsophage faites par électrocoagulation et par DU. Ils ont montré qu'il y avait 4 fois moins de lésions thermiques avec les DU. Hambley et al. (1988) ont montré qu'en faisant des incisions cutanées sur un modèle animal, les lésions thermiques étaient étendues sur 1 mm versus 10 mm avec l'électrocoagulation.

• Absence de charbonnage

La faible température de fonctionnement fait qu'il n'y pas de charbonnage de la lame. Selon Amaral et Chrotstek (1997), cette absence de charbonnage pourrait expliquer le fait qu'il y ait moins d'adhérences postopératoires avec les DU qu'avec le courant HF. Le charbonnage observé avec l'électrocoagulation bipolaire peut expliquer certains accidents de coagulation observés lors de la manipulation des pinces bipolaires, en raison de l'effort de traction exercé pour dégager les mors de la pince du coagulum.
Il existe une faible production de fumée, liée à la température basse de fonctionnement.
Cela assure une meilleure visibilité et pourrait être un des facteurs expliquant le faible nombre d'adhérences postopératoires. Cependant, le phénomène de cavitation provoque un léger brouillard de particules. Bien qu'il se résorbe plus rapidement que la fumée liée à l'électrocoagulation, cet effet peut cependant entraîner une certaine gêne. Par ailleurs, les problèmes posés par le transport éventuel de cellules néoplasiques par la fumée pourraient également concerner les particules dispersées par les DU.

• Multifonction

Lorsqu'ils sont utilisés avec une pointe de type « ciseau », les DU sont l'un des seuls instruments multifonctions sur le marché. Ils peuvent être utilisés comme pince à préhension, dissecteur, pince coagulante et ciseau. Cette caractéristique permet de limiter les changements d'instruments qui, en chirurgie mini-invasive, peuvent représenter jusqu'à 10 % du temps total d'intervention. Swanstrom et Pennings (1995) ont comparé l'utilisation des ciseaux ultrasoniques et des pinces à clips pour faire l'hémostase des vaisseaux courts pendant les fundoplicatures laparoscopiques. Ils ont observé qu'il y avait plus de saignement actif et d'hématome sous-séreux avec les clips qu'avec les DU. Laycock et al. (1996) ont montré que le temps nécessaire à la section des vaisseaux courts était significativement plus court avec les ciseaux ultrasoniques qu'avec les clips.

5. Inconvénients

• Limites

Diamètre : il n’y a pas actuellement d’instruments de moins de 5 mm de diamètre.
Forme de l’effecteur : la forme rudimentaire de la pointe en fait un instrument peu précis pour la dissection. La principale raison est que les vibrations mécaniques générées par les ultrasons ne peuvent se transmettre qu'en ligne droite. Récemment cependant, Ethicon a mis sur le marché une pointe courbe.
Contrôle par pédale : tous les systèmes utilisent une pédale double. Ajoutées aux pédales du bistouri électrique, cela provoque un encombrement important au pied du chirurgien. C’est également une source d’erreur.
1. Lame de ciseaux courbes
2. Pédales pour dissecteur ultrasonique
a. Coagulation
b. Section

• Incidents et accidents

Les ciseaux ultrasoniques sont des instruments efficaces et sûrs. Mais des incidents ou accidents sont possibles. Ils ont 3 causes possibles (A, B et C) :
A. l’effet de cavitation : si la pointe de l’instrument est situé par inadvertance au contact d’un organe (vaisseau, intestin…), une lésion directe par cavitation est possible.
B. la production de chaleur : la température des lames de l’instrument varie en fonction du temps d’activation. En dessous de 5 secondes, la température est voisine de 80°C. Mais au-delà de 10 secondes, elle peut monter à 200°C. Sur des modèles animaux, des lésions thermiques ont été observées jusqu’à 21 mm des lames.
C. défauts de manipulation.
1. Traction excessive sur l’instrument
2. Vaisseau chargé incomplètement
3. La lame active touche un organe adjacent.
4. La pointe touche un vaisseau adjacent.

• Incidents et causes

Les incidents et les accidents sont liés à une mauvaise utilisation.
Les incidents et leurs causes sont résumés dans le tableau ci-contre :

6. Indications

• Cholécystectomies

L'usage des DU en chirurgie endoscopique est encore limité par le caractère récent du produit et par son coût. Amaral a réalisé une série consécutive de 200 cholécystectomies laparoscopiques en utilisant un crochet ultrasonique (UltraCision™, Ethicon-Endosurgery). Sur les 100 derniers patients de la série, il n'a jamais été nécessaire d'avoir recours à l'électrocoagulation. Une étude comparative sur 50 cholécystectomies laparoscopiques faites par électrochirurgie et par dissection ultrasonique n'a pas montré de différence sur les suites postopératoires, sauf sur la leucocytose postopératoire qui était significativement plus élevée après électrocoagulation qu'après dissection ultrasonique (Amaral, 1995).

• Autres indications

Les DU sont surtout intéressants lorsqu'il existe de nombreux vaisseaux à contrôler, particulièrement lorsque ces vaisseaux sont situés dans des méso épais. Plusieurs publications ont rapporté l'intérêt des DU pour les fundoplicatures (Swanstrom et Pennings, 1995; Laycock et al., 1996), les splénectomies (Gossot et al., 1999) ou les colectomies (Fowler et White, 1994). Dans les fundoplicatures de Nissen, Laycock et al. (1996) ont montré que l'utilisation des ciseaux ultrasoniques pour sectionner les vaisseaux courts était significativement plus rapide que les clips et entraînait moins de saignement. Dans une autre étude comparative similaire, il a été rapporté que les ciseaux ultrasoniques provoquaient moins de saignements actifs et moins d'hématomes que les pinces à clips (Swanstrom et Pennings, 1995).
1. Vaisseaux courts

7. Caractéristiques/ciseaux

• Caractéristiques

Les caractéristiques techniques sont décrites dans le tableau ci-contre :
Caractéristiques techniques des 4 bistouris ultrasoniques disponibles actuellement (l’amplitude de vibration peut varier légèrement selon l’instrument utilisé)

• Ciseaux

À ce jour, il existe 3 marques de DU sur le marché : l'UltraCision™ (Ethicon-Endosurgery), l'AutoSonix™ (Tyco) et le SonoSurg™ (Olympus).
Les ciseaux de l'UltraCision™ (Ethicon-Endosurgery) peuvent être utilisés avec 3 positions différentes (lame plate pour la coagulation ; lame coupante mousse pour la coagulation de gros vaisseaux ; lame tranchante pour la section). Ces 3 positions peuvent être sélectionnées par une molette située sur la pièce à main. À l'inverse, le SonoSurg™ (Olympus) et l'AutoSonix™ (Auto-Suture) ne possèdent qu'une position de lame avec une forme mousse. La section n'est pas obtenue par le passage en mode « tranchant », mais par l'utilisation brève de la puissance maximale (100 %) après la phase de coagulation (60 à 70 % de la puissance maximale). Ces 2 types de puissance sont sélectionnées par une pédale. Le SonoSurg™ a une connexion HF qui peut être utile en cas de saignement imprévu dont l'hémostase doit être faite rapidement. Les ciseaux SonoSurg sont autoclavables et réutilisables. Les ciseaux Ethicon et Tyco sont jetables. Les crochets sont réutilisables dans les 3 marques.
1. UltraCision
2. AutoSonix
3. SonoSurg
4. Lame tranchante pour la section (UltraCision)
5. Connection HF (SonoSurg)
6. Ciseaux autoclavables et réutilisables (SonoSurg)
7. Crochets droits (SonoSurg) ; courbes (UltraCision)

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