Punti chiave
Una migliore comprensione della teoria di base della cauterizzazione – l’uso di uno strumento caldo per distruggere i tessuti – vi aiuterà a eseguire l’elettrochirurgia in modo più sicuro. Lo scienziato William Bovie non ha inventato la cauterizzazione, che risale agli egiziani nel 3.000 a.C. Ma lui e il neurochirurgo Harvey Cushing hanno sviluppato un’unità di elettrocauterizzazione che poteva essere usata facilmente in sala operatoria e che poteva tagliare e coagulare i tessuti in modo affidabile.
L’elettrocauterizzazione ha fatto molta strada in termini di prestazioni e affidabilità da quando il dispositivo di Bovie è stato introdotto nel 1920 e utilizzato per rimuovere un tumore al cervello nel 1926, ma la teoria di base del design è immutata. Come funzionano veramente questi apparecchi che diamo per scontati? Cosa differenzia un “Bovie” unipolare o bipolare, un laser, un bisturi armonico (Ethicon Endo-Surgery, Inc., Cincinnati, Ohio) e LigaSure (ValleyLab, Boulder, Colo.)? Per rispondere a queste domande, cominceremo con un po’ di informazioni sulla fisiologia delle cellule umane e sull’elettricità.
Riscaldare le cose
Quando si riscalda una cellula al di sopra del suo normale intervallo di temperatura fisiologico, cominciano a verificarsi dei cambiamenti. Il modo in cui si riscalda una cellula determina l’effetto termico che si produrrà. Di solito, riscaldare una cellula fino a 45°C non causa danni permanenti o impedisce la funzione cellulare. A quel punto, le cellule possono recuperare. Al di sopra di quella temperatura, si verificano danni permanenti. Tra 45°C e 60°C, le proteine cellulari si denaturano e le cellule muoiono.
Se si continua lentamente a riscaldare una cellula fino a 90°C, l’acqua intracellulare si vaporizza lentamente, essiccando la cellula. Quando una cellula viene riscaldata a 100°C, l’acqua intracellulare si trasforma in vapore acqueo, espandendo la cellula e mettendo una pressione eccessiva sulla membrana cellulare. Quando l’espansione è rapida, la cellula non può dissipare le forze aumentate, e si rompe. Questo è il principio di base di tutti i dispositivi di cauterizzazione
Trasferimento di energia dall’elettricità
I dispositivi di cauterizzazione più recenti producono calore trasferendo energia dall’elettricità, seguendo la legge di Joule:
Energia = densità di corrente* (al quadrato) X resistenza X tempo
(*La densità di corrente è definita come la corrente divisa per l’area della sezione trasversale.)
Applicando la legge di Joule alle nostre unità di cauterizzazione si ottengono quattro variabili principali relative alle prestazioni:1. La quantità di energia fornita al tessuto. La quantità di energia erogata al tessuto,
2. La quantità di tempo in cui l’energia viene erogata,
3. L’area su cui l’energia viene erogata, e
4. La composizione del tessuto riscaldato/diffusione termica.
Tre criteri per giudicare un dispositivo
È intuitivo che si può ottenere un maggiore effetto sui tessuti usando la maggior quantità di energia erogata su un’area più piccola possibile. Anche la quantità di tempo in cui l’energia viene erogata è importante. Un defibrillatore può erogare 400 joule di energia a un paziente in una frazione di secondo. Un laser da 500 W acceso per un nanosecondo può fare un buco in un muro. Una lampadina da 500 W accesa per 8 secondi fornirà la stessa quantità di energia, ma in modo meno drammatico. Il modo in cui impartiamo l’energia è il fattore determinante per ciò che vogliamo ottenere chirurgicamente. Ma come la impartiamo può anche creare effetti collaterali negativi che vogliamo evitare.