Electrocirugía - Electrosurgery

Electrocirugía
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Un cirujano que usa un instrumento electroquirúrgico de RF monopolar para coagular (y desecar) tejido en la escisión de un lipoma
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La electrocirugía es la aplicación de una corriente eléctrica de polaridad alterna de alta frecuencia (radiofrecuencia) al tejido biológico como un medio para cortar, coagular , desecar o fulgurar tejido. (Estos términos se utilizan de formas específicas para esta metodología; consulte a continuación). Sus beneficios incluyen la capacidad de realizar cortes precisos con una pérdida de sangre limitada. Los dispositivos electroquirúrgicos se utilizan con frecuencia durante las operaciones quirúrgicas para ayudar a prevenir la pérdida de sangre en los quirófanos de los hospitales o en los procedimientos ambulatorios.

En los procedimientos electroquirúrgicos, el tejido se calienta mediante una corriente eléctrica . Aunque los dispositivos eléctricos que crean una sonda calentada pueden usarse para la cauterización de tejido en algunas aplicaciones, la electrocirugía se refiere a un método diferente al electrocauterio . El electrocauterio utiliza la conducción de calor de una sonda calentada a una temperatura alta por una corriente eléctrica directa (muy a la manera de un soldador). Esto se puede lograr con corriente continua de celdas secas en un dispositivo tipo linterna.

La electrocirugía, por el contrario, utiliza corriente alterna de radiofrecuencia (RF) para calentar el tejido mediante la oscilación intracelular inducida por RF de moléculas ionizadas que dan como resultado una elevación de la temperatura intracelular. Cuando la temperatura intracelular alcanza los 60 grados C, se produce la muerte celular instantánea. Si el tejido se calienta a 60-99 ° C, ocurren los procesos simultáneos de desecación del tejido (deshidratación) y coagulación de proteínas. Si la temperatura intracelular alcanza rápidamente los 100 grados C, el contenido intracelular experimenta una conversión de líquido a gas, expansión volumétrica masiva y vaporización explosiva resultante.

Si se aplica correctamente con pinzas electroquirúrgicas, la desecación y la coagulación provocan la oclusión de los vasos sanguíneos y la detención del sangrado. Si bien el proceso es técnicamente un proceso de electrocoagulación , el término "electrocauterio" a veces se usa de manera imprecisa, no técnica e incorrecta para describirlo. El proceso de vaporización puede usarse para extirpar tejidos objetivos o, por extensión lineal, usarse para seccionar o cortar tejido. Mientras que los procesos de vaporización / corte y desecación / coagulación se logran mejor con formas de onda de voltaje relativamente bajo, continuas o casi continuas, el proceso de fulguración se realiza con formas de onda moduladas de voltaje relativamente alto. La fulguración es un tipo de coagulación superficial, típicamente creado por el arco de corriente modulada de alto voltaje al tejido que se deseca y coagula rápidamente. La aplicación continua de corriente a este tejido de alta impedancia da como resultado un calentamiento resistivo y el logro de temperaturas muy altas, lo suficiente como para provocar la descomposición de las moléculas orgánicas en azúcares e incluso carbono, por lo tanto, las texturas oscuras de la carbonización del tejido.

Algunos utilizan diatermia como sinónimo de electrocirugía, pero en otros contextos diatermia significa calentamiento dieléctrico , producido por la rotación de dipolos moleculares en un campo electromagnético de alta frecuencia. Este efecto se usa más ampliamente en hornos microondas o en algunos dispositivos de ablación de tejidos que operan a frecuencias de gigahercios. Las frecuencias más bajas, que permiten una penetración más profunda, se utilizan en procesos industriales.

La electrocirugía de RF se usa comúnmente en prácticamente todas las disciplinas quirúrgicas, incluidas las operaciones dermatológicas, ginecológicas, cardíacas, plásticas, oculares, de columna, otorrinolaringológicas, maxilofaciales, ortopédicas, urológicas, neuro y quirúrgicas generales, así como ciertos procedimientos dentales.

La electrocirugía de RF se realiza utilizando un generador electroquirúrgico de RF (también denominado unidad electroquirúrgica o ESU) y una pieza de mano que incluye uno o dos electrodos: un instrumento monopolar o bipolar. Toda la electrocirugía de RF es bipolar, por lo que la diferencia entre los instrumentos monopolares y bipolares es que los instrumentos monopolares comprenden solo un electrodo, mientras que los instrumentos bipolares incluyen ambos electrodos en su diseño.

El instrumento monopolar llamado "electrodo activo" cuando se energiza, requiere la aplicación de otro instrumento monopolar llamado "electrodo dispersivo" en otra parte del cuerpo del paciente que funciona para "desenfocar" o dispersar la corriente de RF evitando así la lesión térmica del tejido subyacente. Este electrodo dispersivo se denomina frecuentemente y erróneamente "almohadilla de tierra" o "electrodo neutro". Sin embargo, prácticamente todos los sistemas electroquirúrgicos de RF disponibles en la actualidad están diseñados para funcionar con circuitos aislados: el electrodo dispersivo está conectado directamente a la ESU, no a "tierra". La misma corriente eléctrica se transmite a través del electrodo dispersivo y el electrodo activo, por lo que no es "neutral". El término "electrodo de retorno" también es técnicamente incorrecto ya que las corrientes eléctricas alternas se refieren a la polaridad alterna, una circunstancia que da como resultado un flujo bidireccional a través de ambos electrodos en el circuito.

Los instrumentos bipolares generalmente están diseñados con dos electrodos "activos", como un fórceps para sellar vasos sanguíneos. Sin embargo, el instrumento bipolar puede diseñarse de manera que un electrodo sea dispersivo. La principal ventaja de los instrumentos bipolares es que la única parte del paciente incluida en el circuito es la que se encuentra entre los dos electrodos, circunstancia que elimina el riesgo de desvío de corriente y eventos adversos relacionados. Sin embargo, a excepción de los dispositivos diseñados para funcionar en líquido, es difícil vaporizar o cortar tejido con instrumentos bipolares.

Estimulación eléctrica de células neurales y musculares.

Las células nerviosas y musculares son eléctricamente excitables, es decir, pueden ser estimuladas por corriente eléctrica. En pacientes humanos, tal estimulación puede causar dolor agudo, espasmos musculares e incluso paro cardíaco . La sensibilidad de las células nerviosas y musculares al campo eléctrico se debe a los canales iónicos dependientes de voltaje presentes en sus membranas celulares . El umbral de estimulación no varía mucho a bajas frecuencias (el llamado nivel constante de reobase). Sin embargo, el umbral comienza a aumentar al disminuir la duración de un pulso (o un ciclo) cuando cae por debajo de un mínimo característico (lo que se denomina cronaxia ). Por lo general, la cronaxia de las células neurales se encuentra en el rango de 0,1 a 10 ms, por lo que la sensibilidad a la estimulación eléctrica (inversa al umbral de estimulación) disminuye al aumentar la frecuencia en el rango de kHz y por encima. (Tenga en cuenta que la frecuencia de la corriente eléctrica alterna es inversa a la duración de un solo ciclo). Para minimizar los efectos de músculo y la estimulación neural, equipo electroquirúrgico opera típicamente en la frecuencia de radio rango (RF) de 100 kHz a 5 MHz.

El funcionamiento a frecuencias más altas también ayuda a minimizar la cantidad de hidrógeno y oxígeno generados por la electrólisis del agua . Esta es una consideración especialmente importante para aplicaciones en medio líquido en compartimentos cerrados, donde la generación de burbujas de gas puede interferir con el procedimiento. Por ejemplo, las burbujas producidas durante una operación dentro de un ojo pueden oscurecer un campo de visión.

Configuraciones de electrodos comunes para dispositivos con circuitos aislados

Hay varias configuraciones de electrodos o topologías de circuitos de uso común :

Con instrumentos "bipolares", la corriente se aplica al paciente utilizando un par de electrodos de tamaño similar. Por ejemplo, unas pinzas especiales , con una púa conectada a un polo del generador de RF y la otra púa conectada al otro polo del generador. Cuando se sujeta un trozo de tejido con el fórceps, la corriente eléctrica de polaridad alterna de RF oscila entre los dos dientes del fórceps, calentando el tejido intermedio mediante la oscilación sincrónica de iones intracelulares descrita anteriormente.

En la configuración monopolar , el paciente está unido al electrodo dispersivo, una placa de metal relativamente grande o una almohadilla de plástico metalizado flexible que está conectada al generador de RF o unidad electroquirúrgica (ESU). El cirujano utiliza un electrodo puntiagudo o en forma de hoja llamado "electrodo activo" para hacer contacto con el tejido y ejercer un efecto tisular ... vaporización, y su propagación lineal llamada corte electroquirúrgico, o la combinación de desecación y coagulación de proteínas que se usa para sellar vasos sanguíneos para la hemostasia. La corriente eléctrica oscila entre el electrodo activo y el electrodo dispersivo con todo el paciente interpuesto entre los dos. Dado que la concentración de la corriente de RF se reduce con la distancia del electrodo activo, la densidad de corriente disminuye rápidamente (cuadráticamente). Dado que la velocidad de calentamiento del tejido es proporcional al cuadrado de la densidad de corriente, el calentamiento se produce en una región muy localizada, solo cerca de la parte del electrodo, normalmente la punta, cerca o en contacto con el tejido objetivo.

En una extremidad como un dedo, hay un área de sección transversal limitada para dispersar la corriente, una circunstancia que podría resultar en una mayor densidad de corriente y algo de calentamiento en todo el volumen de la extremidad.

Otro instrumento bipolar se caracteriza por tener ambos electrodos en el mismo diseño, pero el electrodo dispersivo es mucho más grande que el activo. Dado que la densidad de corriente es mayor frente al electrodo más pequeño, el calentamiento y los efectos tisulares asociados tienen lugar solo (o principalmente) frente al electrodo activo, y la posición exacta del electrodo dispersivo en el tejido no es crítica. A veces, dicha configuración se llama sesquipolar , aunque el origen de este término en latín ( sesqui ) significa una relación de 1,5.

Máquinas dedicadas sin conexión a tierra sin electrodo dispersivo

La electrocirugía de alta frecuencia de relativamente baja potencia se puede realizar en pacientes ambulatorios conscientes sin máquinas conectadas a tierra sin un electrodo dispersivo. Es posible operar a corrientes bajas sin electrodo dispersivo porque, a las frecuencias de RF medias (generalmente 100 - 500 kHz) que generan las máquinas, la autocapacidad del cuerpo del paciente (que se encuentra entre el cuerpo del paciente y la tierra de la máquina) es lo suficientemente grande como para permitir que la corriente de desplazamiento resultante actúe como una "ruta de terminación del circuito" virtual.

Un ejemplo de una máquina de este tipo se llama hyfrecator . Este término comenzó en 1940 como Birtcher Corporación marca Hyfrecator para " Hola gh Fre cuencia Eradi cador ", pero ahora sirve para describir una clase general de un solo electrodo, máquinas de electrocirugía de menor potencia (Tierra-referenciada) no aisladas destinadas principalmente para uso de oficina. Una ruta de terminación de circuito accidental a través de una conexión a tierra crea el peligro de una quemadura en un sitio alejado del electrodo de la sonda y, por esta razón, los dispositivos de un solo electrodo se usan solo en pacientes conscientes que serían conscientes de tales complicaciones, y solo en mesas cuidadosamente aisladas.

En tal situación, los hifrecadores no se utilizan para cortar tejido, sino para destruir lesiones relativamente pequeñas y también para detener el sangrado en incisiones quirúrgicas realizadas con instrumentos de cuchilla bajo anestesia local.

Modalidades electroquirúrgicas

En el modo de corte, el electrodo toca el tejido y se aplica una densidad de potencia suficientemente alta para vaporizar su contenido de agua. Dado que el vapor de agua no es conductor en circunstancias normales, la corriente eléctrica no puede fluir a través de la capa de vapor. El suministro de energía más allá del umbral de vaporización puede continuar si se aplica un voltaje suficientemente alto (> +/- 200 V) para ionizar el vapor y convertirlo en un plasma conductor. Se expulsan vapores y fragmentos del tejido sobrecalentado, formando un cráter. Las superficies de los electrodos destinadas a ser utilizadas para cortar a menudo presentan un alambre o bucle de alambre más fino, a diferencia de una hoja más plana con una superficie redondeada.

La coagulación se realiza utilizando formas de onda con potencia promedio más baja, generando calor insuficiente para la vaporización explosiva, pero produciendo un coágulo térmico en su lugar.

La desecación electroquirúrgica ocurre cuando el electrodo toca el tejido abierto al aire y la cantidad de calor generado es menor que la requerida para el corte. La superficie del tejido y parte del tejido más profundo a la sonda se seca y forma un coágulo (un parche seco de tejido muerto). Esta técnica puede usarse para tratar nódulos debajo de la piel donde se desea un daño mínimo a la superficie de la piel.

En el modo de fulguración , el electrodo se mantiene alejado del tejido, de modo que cuando se ioniza el espacio de aire entre el electrodo y el tejido, se desarrolla una descarga de arco eléctrico . En este enfoque, el ardor del tejido es más superficial, porque la corriente se extiende sobre el área del tejido más grande que la punta del electrodo. En estas condiciones, se observa carbonización o carbonización superficial de la piel en un área más amplia que cuando se opera en contacto con la sonda y, por lo tanto, esta técnica se utiliza para lesiones muy superficiales o protrusivas como las etiquetas cutáneas. La ionización de un espacio de aire requiere un voltaje en el rango de kV.

Además de los efectos térmicos en los tejidos, el campo eléctrico puede producir poros en las membranas celulares, un fenómeno llamado electroporación . Este efecto puede afectar a las células más allá del rango de daño térmico.

Electrocirugía de campo húmedo

Hay dispositivos electroquirúrgicos de campo seco y húmedo. Los dispositivos de campo húmedo funcionan en una solución salina o en una herida abierta. El calentamiento es el resultado de una corriente alterna que pasa entre dos electrodos. El calentamiento suele ser mayor donde la densidad de corriente es más alta. Por lo tanto, suele ser el electrodo más pequeño o afilado el que genera más calor.

Cortar / Coagular La mayoría de los sistemas electroquirúrgicos de campo húmedo operan de dos modos: "Cortar" hace que se vaporice una pequeña área de tejido y "Coagular" hace que el tejido se "seque" (en el sentido de que se detiene el sangrado). Los tejidos "secos" mueren (y luego se desprenderán o serán reemplazados por tejido fibrótico) pero permanecen físicamente intactos temporalmente después de la aplicación electroquirúrgica. La profundidad de la muerte del tejido suele ser de unos pocos milímetros cerca del contacto del electrodo.

Corte Si el nivel de voltaje es lo suficientemente alto, el calor generado puede crear una bolsa de vapor. La bolsa de vapor alcanza típicamente temperaturas de aproximadamente 400 grados Celsius, lo que vaporiza y explota una pequeña sección de tejido blando, lo que resulta en una incisión.

Coagulación Cuando el sistema está funcionando en "modo coagulación", la salida de voltaje suele ser más alta que en el modo de corte. El tejido permanece intacto, pero las células se destruyen en el punto de contacto y los vasos más pequeños se destruyen y sellan, deteniendo el sangrado capilar y de las pequeñas arterias.

Formas de onda electroquirúrgicas

Se pueden usar diferentes formas de onda para diferentes procedimientos electroquirúrgicos. Para el corte, a menudo se emplea una onda sinusoidal continua de frecuencia única . El calentamiento rápido de los tejidos conduce a la vaporización explosiva del líquido intersticial . Si el voltaje es suficientemente alto (> 400 V pico a pico), la vaina de vapor se ioniza, formando plasma conductor . La corriente eléctrica continúa fluyendo desde el electrodo metálico a través del gas ionizado hacia el tejido. El sobrecalentamiento rápido del tejido da como resultado su vaporización, fragmentación y expulsión de fragmentos, lo que permite el corte del tejido. En las aplicaciones de una onda continua, la difusión de calor típicamente conduce a la formación de una zona de daño térmico significativo en los bordes de la lesión. El voltaje de circuito abierto en las formas de onda electroquirúrgicas está típicamente en el rango de 300 a 10,000 V pico a pico.

Se puede lograr una mayor precisión con formas de onda pulsadas. Usando ráfagas de varias decenas de microsegundos de duración, se puede cortar el tejido, mientras que el tamaño de la zona de difusión de calor no excede la escala celular. La acumulación de calor durante la aplicación repetida de ráfagas también se puede evitar si se proporciona un retraso suficiente entre las ráfagas, permitiendo que el tejido se enfríe. La proporción entre el tiempo de ENCENDIDO y el de APAGADO se puede variar para permitir el control de la velocidad de calentamiento. Un parámetro relacionado, el ciclo de trabajo , se define como la relación entre el tiempo de ENCENDIDO y el período (el tiempo de un solo ciclo de ENCENDIDO-APAGADO). En la terminología de la ingeniería eléctrica , el proceso de alterar esta relación para lograr una amplitud promedio, en lugar de alterar la amplitud directamente, se denomina modulación por ancho de pulso .

Para la coagulación, la potencia promedio se reduce típicamente por debajo del umbral de corte. Normalmente, la onda sinusoidal se activa y desactiva en rápida sucesión. El efecto general es un proceso de calentamiento más lento, que hace que el tejido se coagule. En máquinas de modo de coagulación / corte simple, el oído suele escuchar el ciclo de trabajo más bajo típico del modo de coagulación como una frecuencia más baja y un tono más áspero que el tono de frecuencia más alto típico del modo de corte con el mismo equipo.

Muchos generadores electroquirúrgicos modernos proporcionan formas de onda sofisticadas con potencia ajustada en tiempo real, según los cambios de la impedancia del tejido.

Prevención de daños no intencionados

Quemaduras

Para los usos quirúrgicos de alta potencia durante la anestesia, la modalidad monopolar se basa en un buen contacto eléctrico entre un área grande del cuerpo (por lo general, al menos toda la espalda del paciente) y el electrodo o almohadilla de retorno (también conocida como almohadilla dispersiva o placa del paciente). ). Se pueden producir quemaduras graves (tercer grado) si el contacto con el electrodo de retorno es insuficiente o cuando un paciente entra en contacto con objetos metálicos que actúan como una ruta de fuga no intencionada (capacitativa) a tierra.

Para evitar quemaduras no deseadas, se limpia la piel y se utiliza un gel conductor para mejorar el contacto con el electrodo de retorno. Se deben seguir las prácticas adecuadas de conexión a tierra en el cableado eléctrico del edificio. También se recomienda utilizar una unidad electroquirúrgica moderna que incluye un sistema de monitorización de electrodos de retorno que comprueba continuamente el contacto seguro y fiable con el paciente. Estos sistemas interrogan la impedancia de un electrodo de retorno dividido o de doble almohadilla y emitirán una alarma, lo que deshabilitará la salida del generador en caso de falla. Los generadores anteriores se basaban en electrodos de retorno de almohadilla única y, por lo tanto, no tenían forma de verificar la conexión segura del paciente. Los electrodos de retorno siempre deben estar en pleno contacto con la piel y deben colocarse en el mismo lado del cuerpo y cerca de la parte del cuerpo donde se realiza el procedimiento.

Si hay algún metal en el cuerpo del paciente, el electrodo de retorno se coloca en el lado opuesto del cuerpo al metal y se coloca entre el metal y el lugar de la operación. Esto evita que la corriente pase selectivamente a través del metal en el camino hacia el electrodo de retorno. Por ejemplo, para un paciente que ha tenido un reemplazo de cadera del lado derecho que está programado para cirugía, el electrodo de retorno se coloca en el lado izquierdo del cuerpo en el lado lateral de la parte inferior del abdomen, lo que coloca el electrodo de retorno entre la ubicación de el metal y el sitio quirúrgico y en el lado opuesto al metal. Si hay metal en ambos lados del cuerpo, el electrodo de retorno se coloca entre el metal y el sitio del procedimiento cuando sea posible. Las ubicaciones comunes de los electrodos de retorno incluyen las porciones laterales de la parte externa de los muslos, el abdomen, la espalda o los omóplatos.

El uso de la opción bipolar no requiere la colocación de un electrodo de retorno porque la corriente solo pasa entre los dientes de las pinzas u otro dispositivo de salida bipolar.

La electrocirugía solo debe ser realizada por un médico que haya recibido una formación específica en este campo y que esté familiarizado con las técnicas utilizadas para prevenir quemaduras.

Toxicidad del humo

También han surgido preocupaciones con respecto a la toxicidad del humo quirúrgico producido por la electrocirugía. Se ha demostrado que contiene productos químicos que pueden causar daños si los pacientes, el cirujano o el personal del quirófano lo inhalan.

Peligro de incendio

Los cuchillos eléctricos no deben usarse cerca de sustancias inflamables, como desinfectantes a base de alcohol.

Historia

El desarrollo del primer dispositivo electroquirúrgico comercial se atribuye a William T. Bovie , quien desarrolló el primer dispositivo electroquirúrgico mientras trabajaba en la Universidad de Harvard . El primer uso de un generador electroquirúrgico en un quirófano ocurrió el 1 de octubre de 1926 en el Hospital Peter Bent Brigham en Boston , Massachusetts . La operación —extracción de una masa de la cabeza de un paciente— fue realizada por Harvey Cushing . El hyfrecator de baja potencia para uso en oficinas se introdujo en 1940.

Ver también

Notas

enlaces externos