Blessures de soudure

Demandez à quiconque connaît les expériences de R. Rox Anderson avec les lasers et il y a de fortes chances que vous entendiez les mots Star et Trek à proximité. Là encore, des analogies moins technologiques, telles que les chantiers navals ou les ateliers de carrosserie, pourraient également venir à l'esprit. Mais ce n'est pas de la science-fiction, et ce n'est certainement pas du travail des métaux conventionnel. Anderson travaille dans le monde de la biologie et son objectif est de refermer les plaies.

Le soudage des plaies est un rêve de haute technologie qui pourrait bientôt devenir une réalité clinique, s'il trouve le bon créneau. Anderson, un dermatologue de l'Université Harvard qui dirige un laboratoire de recherche sur les lasers au Massachusetts General Hospital (MGH), pense que les lasers pourraient supplanter les sutures et les agrafes relativement primitives maintenant largement utilisées. Nous ne devrions pas remettre les gens ensemble ou faire de la chirurgie et déplacer des organes, les clouer là-dedans avec de petits bouts de ficelle et des morceaux de métal, dit-il. C'est archaïque.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 1998

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Anderson et ses collègues chercheurs ne sont pas les seuls à être intrigués par le potentiel de souder les tissus coupés et blessés du corps. Une poignée de startups biomédicales et de fabricants de laser établis y travaillent fébrilement, et les grandes entreprises chirurgicales surveillent de près les progrès. Le travail est motivé par les avantages potentiels du soudage au laser : chirurgies plus rapides, moins de complications, cicatrisation plus rapide. La dure réalité commerciale, cependant, est que, pour la plupart des procédures courantes, la suture et l'agrafage sont bon marché et profondément ancrés. Mais les récents progrès de la chirurgie, en particulier ceux dans le domaine en croissance rapide des procédures mini-invasives, créent des opportunités qui pourraient faire du soudage au laser une réalité clinique.

Jusqu'à présent, la ruée vers les applications pratiques a dépassé la compréhension scientifique de ce qui se passe sur un site de biosoudage. Ce que l'on sait, c'est que lorsque le laser chauffe les bords d'une déchirure, les protéines commencent à se dénaturer ou à fondre. Au fur et à mesure que le matériau refroidit, il se solidifie et, si tout se passe comme prévu, les bords fusionnent, laissant un joint comme une soudure dans un tuyau métallique. Pour faciliter ce processus de fusion, les chercheurs ajoutent souvent une soudure à base de protéines dans la plaie afin de renforcer la couture.

La méthode est attrayante pour les chirurgiens car, d'une part, elle pourrait finalement devenir plus standardisée que la suture, qui est toujours plus un art qu'une science. À quelle distance ils mettent l'aiguille du bord du tissu, à quelle distance ils mettent un point d'un autre, à quel point ils attachent le nœud ou tirent le point entre les nœuds - tout cela est subjectif et chaque chirurgien les fera différemment, explique Dix Poppas, directeur de l'urologie pédiatrique, de la chirurgie reconstructive et laparoscopique au New York Hospital-Cornell University Medical Center et chercheur en soudure de tissus. Et tandis que les agrafeuses mécaniques simplifient l'assemblage des tissus, elles ne sont pas toujours pratiques pour les structures délicates, irrégulières ou très petites.

Contrairement aux sutures ou aux agrafes, les plaies de soudage offrent également un joint étanche pour retenir les fluides corporels, empêchant ainsi les pertes de sang, les infections et les chirurgies répétées. Et les lasers ne laissent pas derrière eux des morceaux de ficelle et des morceaux de métal qui peuvent empêcher la guérison et provoquer une inflammation, des cicatrices et une constriction des vaisseaux nouvellement réparés.

Les premières tentatives de soudage laser des tissus remontent à près de 20 ans. Au fil du temps, les lasers sont devenus un outil précieux pour les chirurgiens pour couper ou détruire des tissus et ont, par exemple, révolutionné l'ablation des cataractes. Mais à l'exception d'une procédure au laser largement utilisée pour rattacher une rétine, le soudage n'a pas encore fait ses preuves comme méthode de choix pour la fermeture des tissus.

De nos jours, cependant, de nombreux chercheurs biomédicaux estiment que le domaine atteint une masse critique. Les résultats encourageants des études en laboratoire et sur les animaux continuent de s'accumuler, et des études préliminaires sur l'homme ont montré l'utilité potentielle du soudage dans des chirurgies telles que l'inversion de la vasectomie, le rattachement des artères et des veines et la correction des malformations congénitales du pénis. Je fais ça depuis 16 ans et avant, personne n'écoutait, maintenant je reçois des appels chaque semaine, dit Poppas.

Malgré l'enthousiasme, il n'est toujours pas certain que le soudage des tissus puisse se tailler une place dans le secteur très concurrentiel de la chirurgie. Pour que cela devienne une technique médicale standard, les médecins devront avoir accès à des appareils de soudage et à des soudures du commerce sûrs et fiables. Certains de ces articles sont maintenant en essais cliniques sur l'homme, mais ils doivent encore faire leurs preuves et obtenir l'approbation réglementaire de la Food and Drug Administration. Et les entreprises qui développent les produits devront définir et conquérir un marché pour leur technologie qui offrira des rendements lucratifs.

Sortir l'art

Une étape cruciale pour rendre le soudage des tissus largement applicable est la construction de systèmes laser faciles à utiliser, sûrs et fiables entre les mains de nombreux chirurgiens, et pas seulement celles des chercheurs hautement qualifiés qui développent les systèmes. Bien que Poppas et d'autres chirurgiens aient acquis la réputation d'excellents soudeurs, leur technique reste à certains égards une forme d'art. Juger quand éteindre le laser, d'une part, est délicat ; si le tissu devient trop chaud, il brûlera, s'il ne chauffe pas assez, la soudure sera faible.

Poppas, qui utilise des soudures protéinées lorsqu'il soude, explique que regarder le point final d'une soudure laisse beaucoup de place à l'erreur. La seule façon de le faire est d'observer les changements visuels qui se produisent dans la soudure - quand vous la voyez durcir, quand vous la voyez briller, quand vous la voyez bouillonner, quand vous la voyez devenir opaque. Ce sont des paramètres extrêmement subjectifs, et chaque chirurgien aura une opinion différente sur ce à quoi ressemble une soudure.

Pour rendre le processus constamment reproductible pour le chirurgien moyen, Poppas travaille avec Abiomed, basé à Danvers, dans le Massachusetts, pour tester un système de soudage plus intelligent. L'approche Abiomed utilise un détecteur infrarouge, similaire à ceux utilisés dans les thermomètres auriculaires, pour mesurer la température d'un point lorsque le laser le chauffe. Le signal du thermomètre alimente un microprocesseur, qui ajuste la sortie du laser pour maintenir la température à quelques degrés près. Le système, selon Robert Stewart, l'un des principaux scientifiques d'Abiomed, élimine l'art du soudage. N'importe qui peut régler une température et souder et cela fonctionnera.

Dans certaines des opérations délicates ciblées par les soudeurs de tissus, par exemple celles impliquant des nouveau-nés et même des fœtus avant la naissance, une telle fiabilité pourrait être une question de vie ou de mort. Si ces applications à haut risque donnent une chance au soudage laser des tissus (les sutures déchireraient les tissus fœtaux fragiles), elles mettent également en évidence les enjeux de la maîtrise du laser. Pour effectuer les opérations en toute sécurité, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory à Berkeley, en Californie, ont inventé un système de soudage contrôlé par rétroaction et, en collaboration avec Conversion Energy Enterprises de Spring Valley, NY, l'équipe teste la faisabilité de son utilisation pour sceller et joindre les vaisseaux sanguins du nouveau-né et du fœtus.

Mort sur

Bien qu'un système laser fiable et facile à utiliser soit essentiel, de nombreux chercheurs pensent que le simple fait d'utiliser un laser pour faire fondre les protéines trouvées sur le site de la plaie ne peut pas créer un joint suffisamment solide pour une utilisation clinique. Ainsi, comme les plombiers et les électriciens, les chirurgiens se sont tournés vers les soudures - dans ce cas, des protéines dérivées de tissus animaux ou humains qui se fondent dans la plaie et renforcent la liaison tissulaire.

Alors qu'il était encore étudiant en médecine au milieu des années 1980, Poppas a passé plusieurs mois frustrants en laboratoire à opérer des urètres de rats, en utilisant uniquement un laser pour les sceller. J'ai continué à voir un potentiel là-bas, se souvient-il, mais quelque chose n'allait pas. Le laser ne produisait pas de manière fiable une liaison suffisamment solide pour rivaliser avec les sutures. Poppas a donc commencé à jouer avec des bandes de muscle ou de veine riches en protéines, ou des gouttes de sang qu'il a déposées sur le vaisseau coupé avant de le frapper avec la lumière laser. Les résultats étaient meilleurs mais pas encore assez bons. Il a ensuite essayé la protéine pure, un composé appelé albumine qui est abondant dans le sérum sanguin et les blancs d'œufs. Je l'ai mélangé et mis sur la plaie et collé cette chose et c'était incroyable, les résultats étaient tout simplement phénoménaux, dit-il. En fait, j'étais censé aller à un concert de [Grateful] Dead ce jour-là et je l'ai raté parce que je continuais à faire ces expériences.

Horloge à retardement

Avec la solidification de la science de la soudure et la mise au point de la technologie laser, les partisans du soudage des tissus sont optimistes. Anderson de MGH, pour sa part, pense que ses collègues et lui se dirigent vers une réalité où il y aurait finalement un système convivial et prêt à l'emploi pour la réparation des tissus qui ressemble beaucoup à ce qu'ils font sur Star Trek. Mais avant que la technologie et la science-fiction puissent fusionner, le soudage des tissus est confronté à un défi de taille ; il doit encore trouver une première application pour mettre la technologie sur les étagères et ouvrir le marché.

Et l'horloge tourne. Certains partisans craignent que si le soudage ne devienne pas commercialement viable au cours des prochaines années, des niches potentielles seront comblées par une nouvelle génération de colles tissulaires biologiques et synthétiques. Les adhésifs chirurgicaux et les produits d'étanchéité - certains cousins ​​​​à base synthétique de Superglue et d'autres fabriqués à partir de matériaux biologiques - promettent bon nombre des mêmes avantages que le soudage des tissus. Bien qu'aucun adhésif ne réponde à tous les critères d'un scellant tissulaire idéal, les colles commencent à obtenir une approbation réglementaire pour des applications limitées telles que la fermeture de petites plaies cutanées ou d'incisions. Et les développeurs d'adhésifs travaillent déjà sur des produits plus solides et plus biocompatibles.

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