Studio sperimentale sull’incisione mucosa con bisturi a risonanza quantica molecolare: valutazione biofisica e istologica

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odontoiatra.it, risonanza quantistica
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Introduzione

L’evoluzione dell’elettrochirurgia è probabilmente rappresentata dagli apparecchi a risonanza quantica molecolare (RQM) che, rispetto agli strumenti tradizionali, offrono la possibilità di taglio “a freddo” perché l’elettrodo rimane a temperature inferiori a 50 °C. Il ridotto traumatismo termico sui tessuti e la notevole precisione del taglio conferiscono un’accelerazione dei processi di guarigione, un minore dolore postoperatorio e il controllo degli esiti cicatriziali, con conseguenti vantaggi estetici e funzionali. L’impiego di queste apparecchiature risulta indicato in chirurgia oro-maxillo-facciale, otorinolaringoiatria, dermatologia, ginecologia, proctologia, neurochirurgia e chirurgia veterinaria. Altri apparecchi, basati sui medesimi principi fisici, sono in sperimentazione allo scopo di ampliarne le indicazioni terapeutiche. Le applicazioni possibili in odontostomatologia sono molteplici: dall’exeresi di neoplasie a carico dei tessuti molli della bocca, della lingua, delle labbra e della cute periorale all’accesso chirurgico a strutture più profonde in chirurgia oro-maxillo-facciale, impiantare e parodontale, ai piccoli interventi funzionali, alla conservativa, alla protesi e all’ortodonzia nella pratica odontoiatrica quotidiana. La versatilità dell’apparecchio a RQM e del disegno degli elettrodi disponibili permette di raggiungere anche sedi del cavo orale difficilmente gestibili, con una sensibile riduzione dei tempi operatori. Il presente studio si propone di indagare su modelli animali ex vivo e su tessuti umani prelevati da lesioni orali in vivo le modificazioni termiche su tessuti mucosi e ossei e quantificare l’eventuale danno istologico.

Basi fisiche ed effetti biologici della chirurgia a RQM

Le basi sulle quali si fonda la tecnologia a RQM sono i principi fondamentali della teoria quantistica, cioè che qualsiasi forma di energia viene trasmessa da una sorgente a un corpo non in maniera continua, ma in quantità discrete (pacchetti o quanti di energia): il valore dell’energia erogata dai quanti dipende dalla frequenza della sorgente che li ha prodotti. Nel momento in cui i quanti di energia colpiscono il tessuto ricevente si possono verificare due eventi: se il valore dell’energia del quanto è diversa dall’energia di legame della molecola o dell’atomo colpito si ha solo un aumento dell’energia cinetica senza rottura del loro legame; se invece il valore dell’energia del quanto è uguale all’energia di legame, viene tutta convogliata nella produzione della rottura del legame stesso senza aumento dell’energia cinetica e quindi senza aumento della temperatura. Numerosi studi hanno comparato le incisioni operate mediante bisturi a lama, elettrochirurgia mono- o bipolare, ultrasuoni o laser: indipendentemente dalla tecnica impiegata, si sono riscontrate un’infiammazione acuta postoperatoria e una riepitelizzazione differita di 7-28 giorni, L’incisione eseguita attraverso il bisturi a RQM è particolarmente delicata e precisa in quanto l’elettrodo non supera la temperatura di necrosi tissutale e non sono presenti segni di lacerazione laterale perché l’apparecchio non richiede pressione manuale da parte del chirurgo: il taglio è generato infatti dall’“esplosione” dei liquidi intra- e intercellulari che entrano in risonanza con una determinata frequenza ed evaporando mantengono i tessuti circostanti a bassa temperatura (<50°C). Si ottiene una perfetta separazione dei tessuti senza alcun danno termico: ciò produce un’incisione precisa e pulita con una restituito ad integrum per prima intenzione senza edema ed escara e una guarigione senza esiti cicatriziali o cheloidi.

Materiali e metodi

Valutazione termica e tempi di incisione (modello animale ex vivo)

È stata calcolata la variazione di temperatura conseguente all’incisione mucosa effettuata con apparecchiature chirurgiche diverse: (1) bisturi a lama tradizionale; (2) bisturi a RQM Bladion®; (3) laser a neodimio (laser Nd:YAG) 1064nm Fidelis Plus®; (4) laser a erbio (laser Er:YAG) 2940 nm Fidelis Plus®, mediante l’impiego di termocoppie applicate all’interno di mandibole di maiale a livello del trigono retromolare. Un sensore è stato introdotto a contatto del periostio al di sotto di uno spessore medio di 9mm di mucosa gengivale (7-11 mm) e gli altri a distanza di 1, 2 e 4mm dalla superficie ossea. Le termocoppie sono state inserite al centro della mandibola a una profondità di 15 miri per registrare in maniera omogenea le variazioni di temperatura operate dai vari sistemi chirurgici. È stata praticata una serie di cinque incisioni di 15 miri di lunghezza e di 3mm di profondità con ogni strumento testato (20 incisioni in tutto). Ogni sensore ha rilevato le seguenti temperature: (1) temperatura iniziale del tessuto; (2) temperatura dopo 10 secondi di azione dello strumento; (3) temperatura al termine dell’incisione; (4) temperatura 1 minuto dopo la fine dell’incisione; (5) temperatura 2 minuti dopo la fine dell’incisione. Un ulteriore controllo è stato effettuato con una termocamera (Thermovision, Flyr®, Sweden) che registrava l’azione degli strumenti durante l’incisione e il successivo rilassamento termico. È stata poi calcolata una media dei valori registrati nelle incisioni consecutive con ogni strumento. Per tutti gli atti chirurgici è stato registrato il tempo necessario a completare l’incisione di 15mm.

Valutazione istologica (in vivo)

Sono state valutate 49 biopsie di lesioni orali benigne di tipo fibromatoso effettuate con bisturi a RQM, bisturi a lama tradizionale, laser Nd:YAG e laser Er:YAG. Tutti gli interventi erano stati eseguiti dal medesimo operatore e i prelievi fissati dopo l’intervento in formalina. I preparati erano stati colorati con ematossilinaeosina e allestiti in sezioni di 5 |xm, poi valutate dallo stesso patologo in cieco (non informato della tecnica di prelievo) a ingrandimento di 40x e 100x. Per la valutazione della modificazione termica si è considerata l’estensione più marcata nell’ambito di un’area omogenea (sono stati esclusi i picchi di danno presumibilmente conseguenti a errori di manipolazione da parte dell’operatore) e sono stati valutati separatamente il tessuto epiteliale, il connettivo e la compagine vascolare. Per i danni epiteliali sono state considerate le modificazioni nucleari (nuclei ipercromici, collassati, ovalari e fusiformi) e le modificazioni citoplasmatiche (citoplasma addensato, fusioni cellulari); si è inoltre valutato l’eventuale distacco epiteliale (Intraepiteliale o dermo-epidermico). Riguardo ai danni connettivali, sono stati valutati l’addensamento, la ialinizzazione e la carbonizzazione stromali. È stato inoltre determinato il danno vascolare relativamente alla presenza di vasi aperti e beanti oppure trombizzati e alla stasi vascolare. Le sopra citate valutazioni sono state effettuate in base all’esistenza o meno di tali alterazioni, considerando un cut-off del 10%. La profondità del danno tissutale è stata invece valutata mediante un oculare micrometrico (Nikon Labophot®) separatamente per ogni compartimento tissutale. Allo scopo di evidenziare se l’eventuale accumulo di calore nei prelievi di piccole dimensioni potesse potenziare il danno istologico e influenzare l’interpretazione diagnostica da parte del patologo, è stata condotta un’analisi ulteriore delle alterazioni termiche suddividendo i pezzi operatori in base alle dimensioni del preparato (asse maggiore superiore o inferiore a 7 mm). È stata infine stilata un’analisi della morfologia globale dell’incisione conferendo uno score di qualità da 0 (massima irregolarità con presenza di distorsioni e lacerazioni per il 90% dei margini) a 4 (massima regolarità con presenza di taglio uniforme senza lacerazioni o distorsioni per il 90% dei margini). Gli autori dichiarano che lo studio presentato è stato realizzato in accordo con gli standard etici stabiliti nella Dichiarazione di Helsinki e che il consenso informato è stato ottenuto da tutti i partecipanti prima del loro arruolamento allo studio.

Risultati

Valutazione termica e tempi di incisione

La media delle variazioni termiche registrate a livello periosteo e nell’osso a 1,2 e 4 mm di distanza dalle incisioni è riportata nella tabella I. In particolare, a livello periosteo si è registrato un aumento di temperatura trascurabile a seguito dell’utilizzo del bisturi a RQM (0,9 °C), molto basso con il laser Er:YAG (2,6°C), mentre l’incremento di calore è stato sensibile con il laser a neodimio (9,3 °C). Il tempo necessario a effettuare le Incisioni con II bisturi a RQM è risultato In media ridotto (3sec) rispetto al bisturi a lama tradizionale (4sec) e notevolmente più elevato con i laser Er:YAG e Nd:YAG (rispettivamente, 38 e 60sec).

Valutazione istologica

La media dell’ampiezza dei danni termici a carico dell’epitelio e del connettivo è risultata molto bassa con il laser Er:YAG (18,5|xm e 59,5 fxiri) e altrettanto contenuta con il bisturi a RQM (98,8 |xm e 148,4 (xm), ma molto più elevata con il laser Nd:YAG (363,7 fxm e 459,1 |xm). Relativamente alla compagine vascolare, Il bisturi a RQM ha prodotto danni ancora più ridotti (22,8 fxm) rispetto al laser Er:YAG (51,1 |xm) e al laser Nd:YAG (169,85 |xm) (tabella //; figg. 1-3). Il danno termico è risultato sensibilmente superiore nei preparati di piccole dimensioni prelevati con il laser Nd:YAG, mentre la qualità di taglio del bisturi a RQM non è stata minimamente influenzata dalle dimensioni del pezzo operatorio (tabella III). Il taglio con ¡1 bisturi a lama tradizionale è prossimo alla perfezione (score 3,9), pur manifestando in alcuni preparati alcune irregolarità in quanto la pressione meccanica esercitata dalla lama può provocare compressione e lacerazione del tessuto. Il bisturi a RQM conferisce un taglio regolare e di ottima qualità (score 3,4) e si avvicina alla qualità della lama tradizionale (tabella IV).

Discussione

La precisione dell’incisione e la riduzione del trauma operatorio offrono indubbi vantaggi clinici nell’impiego del bisturi a RQM rispetto agli apparecchi elettromedicali e a molte lunghezze d’onda laser nella pratica chirurgica oro-maxillo-facciale. Si assiste in generale a una riduzione dei disturbi postoperatori legati al danno termico dei tessuti (edema, infezioni, trisma) e soprattutto risultano estremamente contenuto il dolore e accelerati i processi di guarigione. La presente sperimentazione ex vivo ha dimostrato l’assenza di rialzo termico sulle strutture sia mucose sia ossee nelle incisioni praticate con questo strumento. Dall’analisi dei preparati ottenuti con il bisturi a RQM e con i laser è emerso che gli eventuali artefatti termici non hanno limitato la diagnosi istopatologica in nessun caso. La biopsia incisionale o l’escissione completa delle lesioni certamente o potenzialmente maligne con il bisturi a RQM è un intervento assolutamente affidabile per la scarsissima alterazione dei margini di incisione ed è sorprendente il rispetto delle strutture anatomiche quali ghiandole salivari minori e muscoli (figg. 4-6). Questa proprietà rende evidente come tale apparecchiatura sia di estrema utilità nella chirurgia delle aree estetiche orali e periorali. L’assenza di perdita di attacco epiteliale riscontrata con il bisturi a RQM rispetto al laser suggerisce di preferire questo apparecchio nelle biopsie delle malattie vescicolo-bollose per evitare artefatti che ne complichino la diagnosi. La lettura istopatologica del prelievo bioptico (incisionale/escissionale) di piccole dimensioni con il laser può essere limitata dalla presenza di artefatti (effetto di sommazione del danno termico): in questi casi è assolutamente più indicato l’impiego del bisturi a RQM. La natura atraumatica e la precisione del taglio conseguenti alla mancanza di bruciature e lacerazioni laterali sono requisiti fondamentali per un corretto trofismo del tessuto inciso. L’assenza di aree di necrosi e di escara consente un’ottima guarigione per prima intenzione evitando la formazione di tessuto cicatriziale e di deiscenze mucose, con un eccezionale recupero estetico e funzionale. Non necessitando di pressione manuale risulta molto preciso in ampi tratti del preparato, conferendo un’immagine definita dal patologo “taglio da filo da formaggio” (figg. 2-4). Una buona incisione è stata ottenuta anche con il laser Er:YAG (score 3,1 ), mentre il taglio praticato con il laser Nd:YAG è risultato piuttosto irregolare (score 1,46) (tabella IV). Un precedente studio clinico relativo a 90 biopsie escissionali di neoformazioni benigne del cavo orale, condotto dalla nostra équipe, aveva dimostrato che i tempi medi di incisione erano notevolmente più contenuti con il bisturi a RQM (48,23 sec) rispetto al bisturi a lama tradizionale (126,28 sec) e al laser Nd:YAG (180,11 sec). Il tempo totale di intervento della chirurgia a RQM risultava dimezzato (357,23sec) rispetto alle tecniche tradizionali (617,24sec) o al laser (777,65sec). Tali risultati sono stati confermati dal presente studio. Dalla nostra analisi risulta confermata l’affidabilità del bisturi a lama tradizionale [NON A ROM?] che, a livello istologico, non induce alcuna modificazione sostanziale e rende in ogni caso possibile una precisa valutazione istopatologica.

Conclusioni

In seguito a tutti i vantaggi esposti, legati a una corretta tecnica chirurgica, unitamente al notevole abbassamento dei tempi operatori con riduzione del disagio del paziente, dell’operatore e delle potenziali complicanze intra- e postoperatorie, il bisturi a RQM si rivela uno strumento assolutamente utile e affidabile nella pratica chirurgica odontoiatrica quotidiana.

Il bisturi a RQM è uno strumento utile e affidabile in chirurgia orale grazie alla notevole riduzione dei tempi operatori, del disagio del paziente e dell’operatore e delle potenziali complicanze intra-e postoperatorie. La RQM non induce rialzo termico e artefatti istologici.

Fig. 1 Incisione perfetta dell’epitelio – vasi conservati (H&E; 10x).
Fig.2 Incisione connettivale in prelievo di piccole dimensioni (macula gengivale di 3mm) (H&E; 10x).
Fig. 3 Perfetta incisione connettivale – fibroma (H&E; 10x).
Fig. 4 Perfetta incisione mucosa labiale con rispetto delle ghiandole salivari minori (H&E; 10x).
Fig. 5 Particolare: incisione che lascia immodificata la ghiandola – spessore del danno lOp max (H&E; 40x).
Fig. 6 Perfetta incisione muscolare senza alcun danno: estremo rispetto delle fibre muscolari (H&E; 20x).

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