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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2022.tde-03102022-140633
Document
Author
Full name
Ricardo Ferrareto Iglesio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Andrade, Almir Ferreira de (President)
Artifon, Everson Luiz de Almeida
Teixeira, Manoel Jacobsen
Veiga, José Carlos Esteves
Title in Portuguese
Estudo dos efeitos da coagulação bipolar na medula espinal de suínos: análise histológica, de temperatura e corrente elétrica
Keywords in Portuguese
Eletricidade
Eletrocirurgia
Eletrocoagulação
Hemostasia cirúrgica
Medula espinal
Neurocirurgia
Abstract in Portuguese
INTRODUÇÃO: A eletrocoagulação bipolar é amplamente utilizada na neurocirurgia. Apesar disso, poucos estudos avaliaram in vivo as lesões provocadas por ela nos tecidos do sistema nervoso central, fatores que influenciam nas características de tais lesões e parâmetros que tornem o método mais eficaz e seguro. OBJETIVOS: O objetivo primário do estudo é a avaliação histológica da lesão causada na medula espinal de suínos durante o processo de eletrocoagulação bipolar de vasos de sua superfície, em diferentes temperaturas. Como objetivos secundários, o estudo pretende determinar fatores que influenciem na temperatura atingida na ponta da pinça do aparelho e na extensão da lesão, estabelecendo parâmetros em que ocorra hemostasia eficaz com o mínimo de dano a estruturas adjacentes. MÉTODOS: Oito suínos adultos foram submetidos à laminectomia dorsal e exposição da medula espinal torácica. Foi realizada a coagulação de vasos na superfície medular, utilizando aparelho de eletrocoagulação bipolar, variando a configuração de potência do aparelho e o tempo de coagulação. A temperatura atingida na ponta da pinça bipolar foi medida através de um sensor termopar e, ao mesmo tempo, em uma câmera térmica. Também foi feita a avaliação qualitativa pelo cirurgião da eficácia da coagulação obtida. Ao término do procedimento, segmentos medulares foram seccionados, fixados em formol, incluídos em bloco de 17 parafina, corados por hematoxilina e eosina e analisados em microscopia óptica. Os efeitos da eletrocoagulação foram quantificados através da medida da extensão e profundidade das lesões histológicas observadas. A análise estatística dos resultados foi feita através de regressão linear e do teste U de Mann-Whitney. RESULTADOS: Nas lâminas de amostras submetidas à coagulação, notava-se sinais de lesão térmica, como: perda de estrutura celular e axonial, predomínio de coloração eosinofílica, retração da pia-máter, ausência de núcleos e trombos intravasculares. A mediana da área das lesões foi de 0,035 mm2. A temperatura mediana obtida nos experimentos foi de 39,9 oC. Quanto maior a energia aplicada pelo aparelho, maior a temperatura atingida na ponta da pinça (p <0,001). Quanto maior a temperatura atingida(p=0,004), a energia aplicada(p=0,006) e a potência configurada no aparelho(p=0,02), maior a área de lesão obtida. A temperatura(p <0,001) e a energia aplicada(p=0,008) foram fatores que contribuíram para maior extensão das lesões, porém não implicaram em maior profundidade das mesmas. A coagulação considerada eficaz ocorreu com uma temperatura mediana na ponta da pinça de 43,5oC e a ineficaz a uma temperatura mediana de 37,6oC, com uma diferença significante (p=0,001) entre os grupos. CONCLUSÕES: A área de lesão tecidual está diretamente e linearmente relacionada com a temperatura atingida no tecido e a energia aplicada durante a coagulação. A extensão da lesão é o componente que apresenta maior correlação com a energia e temperatura. Não foi observada correlação direta com a profundidade da lesão. O tempo e a potência configurada no aparelho, isoladamente, não influenciam na temperatura atingida. A temperatura recomendada para coagulação eficaz com o mínimo de lesão tecidual é em torno de 40 o C
Title in English
Study of the effects of bipolar coagulation on the porcine spinal cord: histological, temperature and electrical current analysis
Keywords in English
Electricity
Electrocoagulation
Electrosurgery
Neurosurgery
Spinal cord
Surgical hemostasis
Abstract in English
INTRODUCTION: Bipolar electrocoagulation is widely used in neurosurgery. Despite this, few studies have evaluated in vivo the lesions caused by this technique in the tissues of the central nervous system, factors that influence the characteristics of such lesions and parameters that make the method more effective and safe. OBJECTIVES: The primary objective of the study is the histological evaluation of the lesion caused in the porcine spinal cord during the process of bipolar electrocoagulation of vessels on its surface, at different temperatures. As secondary objectives, the study aims to determine factors that influence the temperature reached at the tip of the device's forceps and the extent of the lesion, establishing parameters in which effective hemostasis occurs with minimal damage to adjacent structures. METHODS: Eight adult pigs underwent dorsal laminectomy and exposure of the thoracic spinal cord. Coagulation of vessels on the spinal cord surface was performed using a bipolar electrocoagulation device, varying the device's power setting and the coagulation time. The temperature reached at the tip of the bipolar forceps was measured using a thermocouple sensor and, at the same time, in a thermal camera. A qualitative assessment by the surgeon of the effectiveness of the coagulation obtained was also performed. At the end of the procedure, spinal cord segments were sectioned, fixed in formalin, embedded in a paraffin block, stained with 20 hematoxylin and eosin and analyzed under light microscopy. The effects of electrocoagulation were quantified by measuring the extent and depth of the histological lesions observed. Statistical analysis of the results was performed using linear regression and the Mann-Whitney U test. RESULTS: On the slides of samples submitted to coagulation, signs of thermal injury were observed, such as: loss of cellular and axonal structure, predominance of eosinophilic staining, retraction of the pia mater, absence of nuclei and intravascular thrombi. The median area of the lesions was 0.035 mm2. The median temperature obtained in the experiments was 39.9 oC. The higher the energy applied by the device, the higher the temperature reached at the tip of the forceps (p < 0.001). The higher the temperature reached (p=0.004), the energy applied (p=0.006) and the power configured in the device (p=0.02), the greater the area of lesion obtained. Temperature (p < 0.001) and applied energy (p = 0.008) were factors that contributed to a greater extent of lesions, but did not imply greater depth. Coagulation considered effective occurred with a median temperature at the tip of the forceps of 43.5oC and ineffective at a median temperature of 37.6oC, with a significant difference (p=0.001) between the groups. CONCLUSIONS: The area of tissue injury is directly and linearly related to the temperature reached in the tissue and the energy applied during coagulation. The extent of the lesion is the component that has the highest correlation with energy and temperature. No direct correlation with lesion depth was observed. The time and power set on the device alone do not influence the temperature reached. The recommended temperature for effective coagulation with minimal tissue damage is around 40°C
 
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Publishing Date
2022-10-27
 
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