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Principes de base : bistouris électriques et chirurgie haute fréquence
作者群
摘要
Le chapitre sur les bistouris électriques et chirurgie haute fréquence : principes de base présente tous les aspects des principes de base liés à l'utilisation des bistouris électriques et de la chirurgie haute fréquence.
Les points techniques de ce chapitre sont présentés étape par étape : courants électriques, production/utilisation, effets sur les tissus, types de coagulation, matériel de chirurgie, complications liées à l'utilisation du courant bipolaire, complications liées à l'utilisation du courant monopolaire, coagulation/Argon, nouveaux procédés, lasers, dissecteurs à ultrasons.
Les points techniques de ce chapitre sont présentés étape par étape : courants électriques, production/utilisation, effets sur les tissus, types de coagulation, matériel de chirurgie, complications liées à l'utilisation du courant bipolaire, complications liées à l'utilisation du courant monopolaire, coagulation/Argon, nouveaux procédés, lasers, dissecteurs à ultrasons.
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媒體類型
 刊物
2001-04
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普通的
最愛
 音訊
    |
數位出版
WeBSurg.com, Apr 2001;1(04).
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02fr227.htm
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02fr227.htm
Principes de base : bistouris électriques et chirurgie haute fréquence
1. Introduction
• Principe
Les bistouris électriques utilisent la chaleur pour réaliser la section et hémostase des tissus. Elle est générée par des courants de haute fréquence produits par des bistouris électriques. Ces courants utilisent la résistance des tissus biologiques pour provoquer leur échauffement.• Thermocoagulation
La chaleur est utilisée pour cautériser les tissus depuis plus de 3 000 ans. La première application de l’électricité en chirurgie était la thermocoagulation par chauffage d’une résistance placée entre deux électrodes et chauffée qui réalise une élévation thermique au sein des tissus par contact direct d’une résistance (t = temps).• Électrochirurgie
L’électrochirurgie moderne utilise la résistance tissulaire au passage du courant pour générer de la chaleur localement. Ce n’est donc pas l’électrode du bistouri qui est chauffée : elle ne sert qu’à conduire le courant du générateur à l’organe cible.Plusieurs modes d’utilisation du courant sont aujourd’hui utilisés en chirurgie :
- la coagulation monopolaire ;
- la coagulation bipolaire ;
- la pince à haute fréquence.
2. Courants électriques
• Définition
Le courant électrique est défini par :- un flux d’électrons par seconde (ampères - A) ;
- une force du flux (volts - V) ;
- la résistance (r) des tissus au travers desquels passe le courant (ohms - O) ;
- la puissance produite par le flux (watts - W).
La puissance délivrée pendant un temps donné est exprimée en Joules (J) : J = V x A x t (t étant la durée).
3. Production/utilisation
• Principes
Lorsque le courant traverse un tissu biologique, la résistance de ce tissu provoque une transformation de l’énergie en chaleur par effet Joule. La chaleur générée au sein des tissus (DQ) est proportionnelle à la résistance, au carré de l’intensité du courant et au temps d’application du courant (DQ = A2 r t). La quantité de chaleur délivrée aux tissus est inversement proportionnelle à la surface d’application de l’électrode. En fonction de l’action recherchée, les courants seront modulés par modification de leur amplitude (valeur maximale du voltage), de leur fréquence (vibration par seconde), ou de leur puissance.• Mode d'utilisation
Les premières applications thérapeutiques de l’électrocoagulation ont été effectuées en 1900. Elles consistaient en l’électrocoagulation de lésions cutanées à l’aide d’une étincelle générée par un courant oscillant de 10 kHz issu d’une lampe à éclatement. Il faut attendre le développement de l’appareil de Bovie, premier appareil fonctionnant en circuit fermé et capable de réaliser une coagulation et une section pour voir une application chirurgicale de l’électrochirurgie.Cushing réalise en 1926 la résection d’un myélome vasculaire cérébral à l’aide d’un appareil d’électrochirurgie et introduit l’emploi de l’électrochirurgie dans le monde chirurgical. L’utilisation du courant se fait en mode monopolaire jusqu’en 1966, première application du mode bipolaire en thoracoscopie par Wittmoser.
• Génération des courants
Un transformateur génère un courant de tension définie, puis un oscillateur crée le courant alternatif (changeant périodiquement de sens, positif, puis négatif) à une fréquence prédéterminée. Ces courants sont aujourd’hui contrôlés par un circuit intégré composé de semi-conducteurs. Le courant habituellement utilisé en chirurgie est d’une intensité de 100 à 800 mA et d’une tension de 10 à 500 V, à une fréquence entre 50 et 300 kHz, soit une puissance de 20 à 320 W. Ce courant produit de la chaleur en évitant les courants faradiques responsables de stimulation nerveuse. La production d’arcs électriques survient à partir de tensions supérieures à 190 V.
• Danger
Dangers de la coagulation monopolaire :La coagulation monopolaire a l’inconvénient de réaliser des échauffements sur le trajet de retour du courant qui est imprévisible et suit les zones de moindre résistance.
4. Effets sur les tissus
• Principe
Les caractéristiques du courant définissent son effet sur les tissus. Son intensité et sa longueur d’onde (ou fréquence) vont déterminer son action sur la cellule : section ou coagulation.• Courant de section
La section tissulaire est réalisée par l’application d’un courant induisant brutalement une température supérieure à 100°C au sein de la cellule : l’eau qu’elle contient est vaporisée et la cellule explose. Le courant utilisé est de forte intensité, mais de faible voltage, de faible puissance, non modulé et continu. Il permet d’atteindre rapidement la température de vaporisation de la cellule.• Courant de coagulation
Un courant fortement modulé et intermittent, d’intensité faible, entraînera une température inférieure à 100°C au sein de la cellule, habituellement de l’ordre de 60 à 80°C. Au-delà de 55°C, les protéines sont dénaturées de façon irréversible, mais cette température reste inférieure à la température de vaporisation au sein de la cellule. Le coagulum protéique et la rétraction des cellules déshydratées sont responsables de l’hémostase.• Courants modulés/types
• Principes
Trois types de courants modulés peuvent être utilisés en chirurgie : ils sont déterminés par leur voltage et leur modulation. Un courant à haute fréquence, de haut voltage et fortement modulé en fréquence pourra générer un arc électrique entre les tissus et l’électrode, à distance de l’extrémité de celle-ci.Ce phénomène permet l’utilisation de l’électrochirurgie en mode de vaporisation.
5. Types de coagulation
• Modes d’utilisation
Il existe 2 modes d'utilisation des courants électriques :- la coagulation monopolaire ;
- la coagulation bipolaire.
• Coagulation monopolaire
Le mode monopolaire est utilisé dans plus de 85 % des actes chirurgicaux effectués par laparoscopie, mais moins fréquemment en gynécologie.Le courant circule d’une électrode active à une électrode neutre. En mode monopolaire, le courant traverse le corps entre l’électrode active (poignée du bistouri) et l’électrode neutre (électrode de dispersion) qui est la plaque de retour du courant vers le générateur.
Cette application requiert une puissance importante liée à la distance séparant les deux pôles de courant et réalise une coagulation profonde au sein des tissus.
• Électrode de dispersion
Cette électrode a une surface large, supérieure à 100 cm2, afin d’éviter des brûlures cutanées liées au passage du courant de haute fréquence.Elle est constituée de deux zones conductrices.
• Coagulation bipolaire
• Principes
Le mode bipolaire apparaît en 1966.Un même instrument supporte les deux électrodes à proximité l’une de l’autre.
Le courant ne traverse alors plus le corps, mais passe immédiatement d’une électrode à l’autre.
Le mode bipolaire ne représente qu’environ 10 % du mode d’utilisation de l’électrochirurgie haute fréquence.
Elle nécessite une puissance inférieure au mode monopolaire. Ce mode permet de contrôler parfaitement le cheminement du courant entre les deux électrodes. Celui-ci traverse alors exclusivement les tissus à coaguler à l’exclusion des tissus environnants.
Ce mode peut également être utilisé en milieu liquide salin du fait de la faible résistance du liquide au passage du courant.
• Avantage
Le principal avantage de la coagulation bipolaire résulte de l’absence d’électrode neutre à distance de la zone d’application du courant. Il n’existe donc aucun risque général ou cutané. Toutefois, les instruments permettant la réalisation de la coagulation bipolaire sont fragiles et ne permettent pas les mêmes applications que l’instrumentation de chirurgie monopolaire.La coagulation bipolaire entraîne peu de lésions des tissus de voisinage, car sa profondeur se limite à la zone qui se trouve entre les deux électrodes.
6. Matériel de chirurgie
• Chirurgie monopolaire
• Conventionnelle
Le mode monopolaire peut être utilisé sur tout instrument conducteur.• Laparoscopique
Le mode monopolaire est le plus souvent utilisé avec le crochet, avec des ciseaux ou avec une pince à préhension fixe.• Chirurgie bipolaire
• Conventionnelle
Le matériel proposé est rare :- pinces et pincettes bipolaires ;
- ciseaux bipolaires.
Récemment sont apparus sur le marché des ciseaux destinés à la chirurgie conventionnelle permettant l'application simultanée de coagulation bipolaire. Ces ciseaux sont équipés de 2 lames isolées l’une de l’autre afin de former des électrodes actives. Il en résulte une combinaison d’utilisations qui va plus loin que la simple fonction de coagulation. Des tissus minces peuvent être coagulés sur une surface large sans avoir à changer d’instrument avant d’être coupés. L’hémostase de petits saignements superficiels ou localisés est rapide. Ce matériel n’est toutefois pas encore disponible en chirurgie laparoscopique.
• Laparoscopique
Les pincettes bipolaires sont le seul instrument utilisable en chirurgie laparoscopique. Les pincettes bipolaires sont recommandées en chirurgie laparoscopique pour prévenir les accidents électriques.
• Fusion tissulaire
La fusion tissulaire pour hémostase est une des nouvelles applications des courants haute-fréquence.7. Complications/bipolaire
• Complications
Les courants électriques peuvent être responsables de complications graves en cas de mauvaise utilisation des appareils due à une méconnaissance de leurs principes de fonctionnement. Certaines complications sont liées spécifiquement à l’utilisation des bistouris électriques en chirurgie laparoscopique.Lors d’une enquête réalisée par l’American College of Surgeons, des complications liées à l’électrochirurgie ont été rapportées par 18 % des chirurgiens. Il est étonnant de constater que plus de 50 % d’entre eux ont eu connaissance de telles complications chez un de leurs collègues. Elles surviendraient pour 1 à 2 sur 1 000 interventions.
• Prévention
Complications - élévation thermique de proximité
Prévention
- dissection des éléments à coaguler
- pas de coagulation à l’aveugle
• Brûlure de contiguïté
Le trajet du courant étant parfaitement défini, les complications sont liées à l’application prolongée de coagulation bipolaire à proximité d’une structure ne supportant pas une élévation thermique. En effet, les courants utilisés étant plus faibles, la durée de coagulation est plus longue. Il s’ensuit une élévation thermique autour de la zone coagulée.La prévention de cette complication implique une parfaite dissection des éléments à coaguler, en évitant les coagulations « en masse ».
La coagulation bipolaire sert parfois de solution de secours pour contrôler une zone hémorragique dans un endroit inaccessible à l’application de clips ou à la coagulation monopolaire. Ici encore, il existe un risque de coagulation à l’aveugle d’éléments non disséqués.
• Chute d'escarre
La coagulation bipolaire ne met pas à l’abri du risque de chute d’escarre postopératoire.8. Complications/monopolaire
• Complications
• Origines
Les complications liées à la coagulation monopolaire sont nombreuses. Elles sont liées à un défaut du matériel et au non-respect de règles de sécurité élémentaires dues à la méconnaissance des principes de la chirurgie haute fréquence.• Défaut d’isolation 1
La complication la plus fréquente, mais également la plus facile à éviter est celle liée à un défaut d’isolation de la gaine de l’instrument à l’aide duquel la coagulation est réalisée. Cet accident survient plus souvent avec l’instrumentation restérilisable qui subit de nombreuses contraintes, en particulier thermiques, lors de ses phases de stérilisation. Le défaut d’isolation peut être minime et invisible à l’oeil nu.
À travers cette lésion de la gaine protectrice, le courant diffuse vers les tissus, non pas par la pointe de l’instrument, mais par la zone de défaut de protection.
• Défaut d’isolation 2
Lorsque cette zone est située hors du champ visuel opératoire, elle pourra entraîner une brûlure tissulaire (surface cutanée ou viscères) pouvant avoir des conséquences dramatiques si elle n’est pas diagnostiquée et traitée immédiatement.En pratique, la nécessité d’augmenter la puissance du générateur pour obtenir une coagulation satisfaisante au cours d’une intervention permet de détecter ce type d’anomalie. Cela signifie qu’une partie du courant s’échappe hors de la zone d’application de l’électrode.
• Couplage direct
Le couplage direct est une autre forme de contact indésirable entre un élément transmettant le courant vers l’électrode active et un tissu. L’électrode activée, crochet, pince ou ciseaux, peut entrer en contact avec un autre objet métallique, par exemple l’optique.Si celle-ci est en contact avec la paroi par l’intermédiaire d’un trocart métallique, il se décharge sur une large surface, sans dommages. A l’inverse, s’il est isolé de la paroi, il peut entrer en contact avec une anse intestinale sur une surface restreinte et entraîner à ce niveau une lésion thermique pouvant se compliquer de fistule secondaire.
• Courants de fuite
• Courant monopolaire
L’utilisation de courant monopolaire implique le retour du courant vers le générateur à travers une électrode de retour située à distance de la zone opératoire. Le courant, lors de ce trajet, peut diffuser vers des zones de moindre résistance avant d’atteindre l’électrode et d’entraîner un échauffement avec coagulation ou section de ces tissus à distance de la zone opérée.• Chirurgie gynécologique
Lors de la coagulation de trompes, le courant diffuse vers l’utérus et le ligament large. Si le courant ne peut diffuser vers l’utérus ou vers le ligament large, il traverse la trompe, puis peut diffuser vers une anse grêle à son contact. Si ce contact entre la trompe et l’anse est de très petite surface, une coagulation punctiforme peut survenir.
• Chirurgie biliaire
Le courant chemine par un trajet de moindre résistance et entraîne une coagulation du cholédoque à distance de la zone de dissection du canal cystique responsable :- de sténose secondaire ;
- de fistule secondaire après chute d’escarre.
• Cas particuliers
Le courant de fuite peut être transmis par un arc électrique aux tissus avoisinants en cas d’utilisation de courants de forte puissance. Les courants de fuite extérieurs au patient résultent d’un contact entre le patient et une partie métallique de la table opératoire.
Ils sont responsables de brûlures cutanées. Les générateurs électriques les plus récents détectent ces courants et bloquent automatiquement le fonctionnement du générateur.
• Couplage capacitif
• Principe
Le couplage capacitif est lié à la reconstitution d’un condensateur par les couches métalliques et isolantes des instruments. La partie active d’un crochet, entourée par sa gaine isolante, réalise un condensateur lorsqu’elle traverse un trocart métallique. Ce condensateur génère un courant induit. Ce courant charge le condensateur qui se décharge au contact des tissus, en l’occurrence à travers la paroi abdominale du patient, sans lésions.• Risque
Toutefois, si le trocart est isolé de la paroi, par exemple par un fixateur en plastique, le courant induit ne peut plus se décharger sur la paroi et se décharge sur le tissu le plus proche. Ce type de couplage capacitif peut également se produire avec une électrode active placée dans un système de lavage-aspiration traversant un trocart métallique.
• Stimulateur cardiaque
Risque d’utilisation d’un bistouri électrique chez un patient porteur d’un stimulateur cardiaque : les courants à haute fréquence peuvent être responsables d’un arrêt ou d’une modification aléatoire de la programmation du stimulateur, responsables de troubles du rythme. Ce risque est lié à la réaction du stimulateur aux interférences électriques et magnétiques provoquées par les courants à hautes fréquences traversant le corps de part en part. Ces courants peuvent être soit générés par le bistouri électrique, soit induits.
Une circulaire du ministère de la santé précise que si l’utilisation d’un bistouri électrique est indispensable à la réalisation d’un geste chirurgical, il faut préférer l’utilisation de la coagulation bipolaire.
En cas d’utilisation de coagulation monopolaire, la plaque du patient doit être positionnée de telle sorte que le cône constitué par la pointe de l’électrode active et la plaque reste perpendiculaire au plan formé par le stimulateur cardiaque et la sonde de stimulation. Dans tous les cas, le fonctionnement du stimulateur est contrôlé en postopératoire.
• Prévention des complications
• Recommandations 1
Un instrument présentant un défaut d’aspect doit être banni du bloc opératoire.Il est préférable d’utiliser des instruments protégés par une gaine isolante, même s’ils ne sont pas destinés à être utilisés avec un générateur électrique en raison des risques de couplage direct.
En électrochirurgie, les courants de faible voltage (inférieurs à 200 V) doivent être privilégiés. Ce sont les courants de section. Les courants de coagulation de haut voltage, supérieurs à 200 volts, sont les seuls pouvant être à l’origine d’arcs électriques. Ils risquent de provoquer des brûlures tissulaires à distance de la zone opératoire.
• Recommandations 2
Il ne faut donc activer l’électrode qu’après avoir réalisé un contact entre les tissus et cette dernière. Une parfaite vision du champ opératoire grâce à une caméra de bonne qualité et un bon pneumopéritoine peuvent diminuer le risque de lésions thermiques.
• Dispositifs de sécurité
Les générateurs les plus récents sont dotés de dispositifs de sécurité :- limitant la durée d’activation du générateur ;
- cessant automatiquement la délivrance de l’énergie lorsque l’impédance du circuit augmente. Cette impédance augmente lorsque la résistivité des tissus augmente, donc lorsque la coagulation est atteinte. Il est ainsi impossible de carboniser les tissus.
Les générateurs produisent une énergie parfaitement contrôlée : la quantité d’énergie délivrée par l’électrode ne dépend pas de la profondeur de coagulation, ni de sa durée.
Le générateur se désactive automatiquement lorsque des courants de basse fréquence sont générés.
Les générateurs contrôlent en permanence la qualité du contact entre l’électrode neutre et le patient. Un défaut de contact ou un contact de surface total insuffisant induisent un risque de brûlure à son niveau.
9. Coagulation/Argon
• Équipement
La coagulation par plasma d’Argon (Argon Plasma Coagulation, APC) a pour objectif de réaliser la coagulation des saignements diffus en surface. On utilise l’effet thermique du courant électrique appliqué par un jet d’argon ionisé sur le tissu.
- source de gaz Argon ;
- source d’énergie électrique à haute fréquence ;
- électrode haute fréquence : elle se trouve à l’intérieur de l’applicateur d’argon et est reliée à la sortie monopolaire d’un bistouri électrique.
• Fonctionnement
Avec une tension élevée, et si le tissu le permet (tissu conducteur), il se produit un flux de gaz, un plasma d’Argon ionisé électriquement et conducteur, entre l’applicateur et le tissu. Le courant circule à travers le flux d’Argon.La densité du courant appliqué sur le tissu provoque une coagulation thermique. Cette application est effectuée sans le moindre contact de l’instrument avec le tissu. Le flux d’argon peut être effectif non seulement dans la direction axiale de l’applicateur, mais aussi bien latérale que radiale.
• Bénéfices
Étant donné que le courant prend le chemin de moindre impédance et que l’impédance du tissu augmente avec la coagulation, le plasma d’Argon est dévié automatiquement vers les zones pas ou moins coagulées et provoque en conséquence une coagulation de surface plus homogène qu’avec n’importe quelle autre méthode de coagulation. La faible profondeur de pénétration et l’absence de carbonisation des tissus permet son utilisation sur des tissus délicats.10. Nouveaux procédés
• Principes
L’électrochirurgie à très haute fréquence représente un nouveau moyen d’application de l’énergie électrique qui pourrait modifier l’usage de l’électro-coagulation : les systèmes de fusion tissulaire à haute fréquence.Il s’agit d’une nouvelle approche de l’usage des courants opératoires utilisant à la fois :
- la pression mécanique des tissus ;
- et l’apport énergétique pour créer une fusion tissulaire.
• Utilisation
- possibilité de contrôler des vaisseaux jusqu’à un diamètre de 7 mm ;- limitation de la diffusion de chaleur à moins de 2 mm du point d’application du système.
La faible énergie requise est responsable de peu de phénomènes d’adhésion des tissus sur les mors du système, contrairement à une coagulation bipolaire classique.
Le générateur ne fonctionne pas de façon automatique, mais régule l’énergie délivrée en fonction des tissus.
Après application de la pince sur le vaisseau à coaguler, le chirurgien active le générateur.
Celui-ci envoie dans un premier temps une impulsion diagnostique qui permet au générateur de déterminer l’impédance du tissu. Le chirurgien applique ensuite une puissance électrique adaptée au tissu.
Cette énergie est envoyée de façon séquentielle, avec un nouveau calcul de l’impédance résiduelle entre chaque envoi d’énergie. Ce monitoring continu des tissus évite à la fois un excès ou un défaut de coagulation des tissus.
L’énergie utilisée est plus faible qu’avec les autres systèmes existant et limite la diffusion de chaleur à distance du point d’application.
• Résultats
• Résistance
L’action au niveau des tissus est une modification de la structure de la paroi vasculaire, avec fusion du collagène et de l’élastine qui réalisent un bloc solide et peu déformable. Il y a peu de chaleur locale dégagée et absence de formation d’un thrombus.La résistance à la pression d’une coagulation artérielle a été évaluée à 360 mm Hg, soit trois fois une pression artérielle systolique moyenne estimée à 120 mm Hg. Elle est supérieure à l’hémostase obtenue par bistouris à ultrasons ou par coagulation bipolaire : l’efficacité semble comparable à l’application de ligatures.
• Pinces d’application
Les pinces d’application existent pour la chirurgie laparoscopique. Leur principal inconvénient est le coût de la pince à usage unique. Celui-ci pourrait diminuer en cas de diffusion importante du système. 11. Lasers
Types de lasersLes lasers représentent une possibilité d’apport de chaleur aux tissus sans courant.
- le laser neodymium yttrium-aluminium-garnet (Nd:YAG) émettant dans l’infrarouge ;
- le laser au potassium titanyl phosphate (KTP) émettant dans le vert ;
- le laser Argon émettant dans le bleu.
Les lasers n’ont pas fait preuve de leur supériorité par rapport aux systèmes d’électrochirurgie conventionnels. Ils sont d’un coût plus élevé et ne sont pas disponibles partout.
Principes
Le principe de la dissection au laser repose sur la capacité de l’énergie lumineuse à exciter les molécules tissulaires afin d’obtenir une élévation de la température locale entraînant une déshydratation tissulaire et une coagulation des protéines.
Le résultat final est comparable à celui obtenu par coagulation.
Risques
Les risques connus des lasers sont une élévation thermique locale mal contrôlée pouvant entraîner des brûlures de contact.
Les lasers de type Nd:YAG sont, par exemple, susceptibles d’entraîner une élévation thermique sur 3 à 4 mm de profondeur et peuvent provoquer des brûlures tissulaires à distance de la zone de coagulation.
12. Dissecteurs à ultrasons
Cette nouvelle génération d’appareil réalise une élévation thermique des tissus par application d’une « lame » vibrant à une fréquence de 25 000 à 55 000 Hz. Cette vibration est réalisée par un système piézo-électrique. Aucun courant électrique ne traverse les tissus. 13. Conclusion
Une bonne utilisation du matériel d’électrochirurgie et une bonne connaissance des principes qui régissent son fonctionnement permettent au chirurgien de bénéficier de façon optimale de l’intérêt des courants de haute fréquence en chirurgie. Elles préviennent également les accidents liés à cette technique. Certaines alternatives technologiques aux courants de haute fréquence sont proposées en chirurgie, mais n’ont pas fait, à ce jour, preuve de leur supériorité.