Electrocirugía

Electrocirugía es la aplicación de una corriente eléctrica de polaridad alterna de alta frecuencia (radiofrecuencia) al tejido biológico como medio para cortar, coagular, desecar o fulgurar el tejido. (Estos términos se utilizan de manera específica para esta metodología; ver más abajo). Sus beneficios incluyen la capacidad de realizar cortes precisos con una pérdida de sangre limitada. Los dispositivos electroquirúrgicos se utilizan con frecuencia durante operaciones quirúrgicas para ayudar a prevenir la pérdida de sangre en los quirófanos de los hospitales o en procedimientos ambulatorios.

En los procedimientos electroquirúrgicos, el tejido se calienta mediante una corriente eléctrica. Aunque en algunas aplicaciones se pueden utilizar dispositivos eléctricos que crean una sonda calentada para la cauterización de tejido, la electrocirugía se refiere a un método diferente al electrocauterio. El electrocauterio utiliza la conducción de calor desde una sonda calentada a alta temperatura mediante una corriente eléctrica directa (muy similar a un soldador). Esto se puede lograr mediante corriente directa procedente de pilas 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 resultan en 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 grados C, se producen procesos simultáneos de desecación (deshidratación) del tejido y coagulación de proteínas. Si la temperatura intracelular alcanza rápidamente los 100 grados C, el contenido intracelular sufre una conversión de líquido a gas, una expansión volumétrica masiva y la resultante vaporización explosiva.

Aplicados adecuadamente con pinzas electroquirúrgicas, la desecación y la coagulación dan como resultado la oclusión de los vasos sanguíneos y la detención del sangrado. Si bien el proceso es técnicamente un proceso de electrocoagulación, el término "electrocauterización" a veces se utiliza de forma vaga, no técnica e incorrecta para describirlo. El proceso de vaporización se puede utilizar para extirpar objetivos de tejido o, por extensión lineal, para seccionar o cortar tejido. Mientras que los procesos de vaporización/corte y desecación/coagulación se logran mejor con voltaje relativamente bajo, formas de onda continuas o casi continuas, el proceso de fulguración se realiza con formas de onda moduladas de voltaje relativamente alto. La fulguración es un tipo superficial de coagulación, típicamente creada mediante un arco de corriente de alto voltaje modulada al tejido que se seca 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, suficientes para provocar la descomposición de las moléculas orgánicas en azúcares e incluso carbono, de ahí las texturas oscuras de la carbonización del tejido.

Algunos utilizan la 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 utiliza más ampliamente en hornos microondas o en algunos dispositivos de ablación de tejidos que funcionan a frecuencias de gigahercios. En los procesos industriales se utilizan frecuencias más bajas, que permiten una penetración más profunda.

La electrocirugía de RF se usa comúnmente en prácticamente todas las disciplinas quirúrgicas, incluidas procedimientos dermatológicos, ginecológicos, cardíacos, plásticos, oculares, de columna, otorrinolaringología, maxilofaciales, ortopédicos, urológicos, neurológicos y quirúrgicos generales, así como ciertos procedimientos dentales.

La electrocirugía de RF se realiza utilizando un generador electroquirúrgico de RF (también conocido como 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 un solo electrodo, mientras que los instrumentos bipolares incluyen ambos electrodos en su diseño.

El instrumento monopolar llamado "electrodo activo" cuando está energizado, requiere la aplicación de otro instrumento monopolar llamado "electrodo dispersivo" otra parte del cuerpo del paciente que funciona para "desenfocar" la atención. o dispersar la corriente de RF evitando así daños térmicos al tejido subyacente. Este electrodo dispersivo se denomina con frecuencia y erróneamente "almohadilla de tierra"; o "electrodo neutro". Sin embargo, prácticamente todos los sistemas electroquirúrgicos de RF disponibles actualmente 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 del electrodo activo, por lo que no es "neutra". El término "electrodo de retorno" También es técnicamente incorrecto ya que las corrientes eléctricas alternas se refieren a 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 instrumentos "activos" electrodos, como unas pinzas 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 desviación de corriente y eventos adversos relacionados. Sin embargo, excepto aquellos dispositivos diseñados para funcionar en fluidos, es difícil vaporizar o cortar tejido con instrumentos bipolares.

Estimulación eléctrica de células neurales y musculares

Las células neuronales y musculares son excitables eléctricamente, es decir, pueden ser estimuladas por una corriente eléctrica. En pacientes humanos, dicha 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 (la llamada cronaxia). Normalmente, la cronaxia de las células neurales está en el rango de 0,1 a 10 ms, por lo que la sensibilidad a la estimulación eléctrica (inversa del umbral de estimulación) disminuye al aumentar la frecuencia en el rango de kHz y superiores. (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 la estimulación muscular y neuronal, los equipos electroquirúrgicos normalmente funcionan en el rango de radiofrecuencia (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 del ojo pueden oscurecer el campo de visión.

Configuraciones de electrodos comunes para dispositivos con circuitos aislados

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

Con personas "bipolares" En estos instrumentos, la corriente se aplica al paciente mediante 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 las pinzas sujetan un trozo de tejido, la corriente eléctrica de polaridad alterna de RF oscila entre las dos púas de las pinzas, calentando el tejido intermedio mediante la oscilación sincrónica de iones intracelulares descrita anteriormente.

En la configuración monopolar, el paciente está conectado al electrodo dispersivo, una placa de metal relativamente grande o una almohadilla de plástico metalizado flexible que está conectada al generador de RF o a la 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 utilizada para sellar los vasos sanguíneos con fines de 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 desde el 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, sólo cerca de la porción del electrodo, generalmente 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 con el mismo diseño, pero el electrodo dispersivo es mucho más grande que el activo. Dado que la densidad de corriente es mayor delante del electrodo más pequeño, el calentamiento y los efectos tisulares asociados tienen lugar sólo (o principalmente) delante del electrodo activo, y la posición exacta del electrodo dispersivo sobre el tejido no es crítica. A veces dicha configuración se denomina sesquipolar, aunque el origen de este término en latín (sesqui) significa una relación de 1,5.

Máquinas dedicadas sin conexión a tierra y sin electrodo dispersivo

La electrocirugía de alta frecuencia y potencia relativamente baja se puede realizar en pacientes ambulatorios conscientes sin máquinas conectadas a tierra y 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 autocapacitancia del cuerpo del paciente (que se encuentra entre las partes del cuerpo del paciente) (entre el cuerpo del cuerpo y la tierra de la máquina) es lo suficientemente grande como para permitir que la corriente de desplazamiento resultante actúe como una "ruta de finalización del circuito" virtual.

Un ejemplo de una máquina de este tipo se llama hyfrecator. Este término comenzó en 1940 como una marca de Birtcher Corporation Hyfrecator para "Erradicador de alta frecuencia", pero ahora sirve genéricamente para describir una clase general de máquinas electroquirúrgicas de baja potencia, de un solo electrodo, no aisladas (con referencia a la tierra), destinadas principalmente para uso en oficina. Una ruta de finalización accidental del circuito a través de una toma de tierra crea el peligro de una quemadura en un lugar alejado del electrodo de la sonda y, por esta razón, los dispositivos de un solo electrodo se utilizan sólo en pacientes conscientes que estarían conscientes de tales complicaciones, y solo sobre mesas cuidadosamente aisladas.

En tal entorno, los hyfrecators 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 cortar suelen presentar un alambre o un 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, lo que genera calor insuficiente para la vaporización explosiva, pero en su lugar produce un coágulo térmico.

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 cortar. La superficie del tejido y parte del tejido más profundo de la sonda se secan y forman un coágulo (una zona seca de tejido muerto). Esta técnica se puede utilizar 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, la quema 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, la carbonización o carbonización superficial de la piel se observa 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 marcas en la piel. La ionización de un entrehierro requiere un voltaje en el rango de kV.

Además de los efectos térmicos en el tejido, 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 húmedo y seco. Los dispositivos de campo húmedo funcionan en una solución salina o en una herida abierta. La calefacción es como resultado de una corriente alterna que pasa entre dos electrodos. La calefacción es generalmente mayor donde la densidad actual es más alta. Por lo tanto, es generalmente el electrodo más pequeño o agudo que genera el mayor calor.

Corte/coagulación La mayoría de los sistemas electroquirúrgicos de campo húmedo funcionan en dos modos: el "corte" hace que se vaporice una pequeña área de tejido y el "coagulo" 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 quedan temporalmente intactos físicamente después de la aplicación electroquirúrgica. La profundidad de la muerte del tejido es típicamente 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 normalmente alcanza temperaturas de aproximadamente 400 grados Celsius, lo que vaporiza y hace explotar una pequeña sección de tejido blando, lo que da como resultado una incisión.

Coag Cuando el sistema funciona en "modo coagulación", la salida de voltaje suele ser mayor que en el modo de corte. El tejido permanece prácticamente 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 arterias pequeñas.

Formas de onda electroquirúrgicas

Se pueden utilizar diferentes formas de onda para distintos procedimientos electroquirúrgicos. Para el corte, se suele emplear una onda sinusoidal continua de una sola frecuencia. El calentamiento rápido del tejido provoca la vaporización explosiva del líquido intersticial. Si el voltaje es suficientemente alto (> 400 V pico a pico), la capa de vapor se ioniza, formando un plasma conductor. La corriente eléctrica continúa fluyendo desde el electrodo metálico a través del gas ionizado hacia el tejido. El sobrecalentamiento rápido del tejido provoca su vaporización, fragmentación y expulsión de fragmentos, lo que permite el corte del tejido. En aplicaciones de una onda continua, la difusión del calor suele provocar la formación de una zona de daño térmico importante en los bordes de la lesión. El voltaje de circuito abierto en las formas de onda electroquirúrgicas suele estar en el rango de 300 a 10 000 V pico a pico.

Se puede lograr una mayor precisión con formas de onda pulsadas. Mediante 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, lo que permite que el tejido se enfríe. La proporción de tiempo de encendido y tiempo 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 y 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 las máquinas de modo de coagulación/corte simple, el ciclo de trabajo más bajo típico del modo de coagulación se suele percibir como una frecuencia más baja y un tono más áspero que el tono de frecuencia más alta típico del modo de corte con el mismo equipo.

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

Prevención de daños no deseados

Burns

Para los usos quirúrgicos de alta potencia durante la anestesia, la modalidad monopolar se basa en un buen contacto eléctrico entre una gran zona del cuerpo (normalmente, al menos toda la espalda del paciente) y el electrodo o almohadilla de retorno (también conocido como almohadilla dispersiva o placa del paciente). Pueden producirse quemaduras graves (de 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 vía de fuga no deseada (capacitativa) a tierra.

Para evitar quemaduras accidentales, 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 eléctrica en el cableado eléctrico del edificio. También se recomienda utilizar una unidad electroquirúrgica moderna que incluya un sistema de monitoreo del electrodo de retorno que pruebe continuamente el contacto seguro y confiable con el paciente. Estos sistemas interrogan la impedancia de un electrodo de retorno dividido o de doble almohadilla y emitirán una alarma, desactivando la salida del generador en caso de falla. Los generadores anteriores dependían de electrodos de retorno de una sola almohadilla y, por lo tanto, no tenían medios para verificar la conexión segura con el paciente. Los electrodos de retorno siempre deben tener contacto total con la piel y 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 su camino hacia el electrodo de retorno. Por ejemplo, en el caso de un paciente que se ha sometido a un reemplazo de cadera del lado derecho y que está programado para una cirugía, el electrodo de retorno se coloca en el lado izquierdo del cuerpo, en el lado lateral del abdomen inferior, lo que coloca el electrodo de retorno entre la ubicación del metal y el lugar de la cirugía 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 lugar del procedimiento cuando sea posible. Las ubicaciones comunes de los electrodos de retorno incluyen las porciones laterales de los muslos externos, 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 sólo pasa entre las púas de la pinza u otro dispositivo de salida bipolar.

La electrocirugía sólo 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 se han planteado inquietudes con respecto a la toxicidad del humo quirúrgico producido por la electrocirugía. Se ha demostrado que este contiene varios compuestos orgánicos volátiles (COV), incluido el formaldehído, que pueden causar daños si son inhalados por los pacientes, los cirujanos o el personal del quirófano.

Riesgo de incendios

Los cuchillos eléctricos no deben utilizarse 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 se produjo el 1 de octubre de 1926 en el Hospital Peter Bent Brigham en Boston, Massachusetts. La operación (extirpación de una masa de la cabeza de un paciente) fue realizada por Harvey Cushing. El hifrecador de baja potencia para uso en el consultorio se introdujo en 1940.