Unidades de Electrocirugía
Una introducción a estos dispositivos indispensables en la sala de cirugía
Introducción a las unidades electroquirúrgicas (ESU)
Las unidades electroquirúrgicas (ESU, por sus siglas en inglés) son herramientas vitales en la cirugía moderna. Proporcionan corrientes eléctricas de alta frecuencia para un corte preciso del tejido y la coagulación simultánea de los vasos sanguíneos. Esta versatilidad hace que las ESU sean invaluables en diversos procedimientos, desde dermatología hasta neurocirugía, pasando también por procedimientos mínimamente invasivos como las cirugías laparoscópicas.
El componente principal de una ESU es el generador electroquirúrgico. Este convierte la corriente de la red eléctrica estándar a una señal de alta frecuencia, evitando activar los músculos y nervios mientras genera calor a nivel celular. Este calor crea los efectos de corte y coagulación. Los cirujanos personalizan la salida de la ESU mediante configuraciones de modo, método y potencia para procedimientos específicos. Si bien a menudo se usan indistintamente, el electrocauterio y la unidad de electrocirugía (o electrobisturí) representan modalidades quirúrgicas distintas. El electrocauterio utiliza electricidad para calentar un instrumento (como una punta de hierro) que luego quema o coagula el tejido. La corriente no ingresa al tejido mismo. La electrocirugía, por otro lado, calienta directamente el tejido mediante corriente alterna de alta frecuencia, similar a las ondas de radio.
Efectos celulares de la electrocirugía
Las ESU ejercen sus efectos sobre los tejidos convirtiendo la energía eléctrica en energía térmica a nivel celular. La corriente alterna de alta frecuencia provoca oscilaciones iónicas dentro de las células, generando calor por fricción. El grado de calentamiento depende de la resistividad del tejido y la densidad de corriente; una mayor resistividad y la proximidad al electrodo conducen a un mayor calentamiento.
Esta energía térmica induce diversos efectos celulares en función del rango de temperatura alcanzado:
· 37–43°C: calentamiento suave
· 43–45°C: Contracción del tejido
· 50°C: Reducción de la actividad enzimática
· 70–80°C: desnaturalización de las proteínas, lo que lleva a una coagulación blanca.
· 90–100°C: Ruptura celular por ebullición, preservando la arquitectura (desecación)
· 100°C: Vaporización y explosión celular, permitiendo el corte.
· 200°C: Carbonización o fulguración
Al controlar la corriente suministrada y la temperatura resultante, las ESU permiten efectos precisos de corte, coagulación o fusión de tejido mediante la modulación de estos mecanismos celulares.
Principios operativos y modos de operación en ESU
Las ESU funcionan según el principio de aplicar corriente de radiofrecuencia (RF) a través de dos electrodos: un electrodo activo y otro pasivo. El electrodo activo, posicionado directamente sobre el tejido, induce la generación de calor a través del paso de corriente de RF, mientras que el electrodo pasivo, o electrodo dispersivo, actúa como vía de retorno.
Modo monopolar: en este modo, la corriente fluye desde el electrodo activo a través del tejido hasta la almohadilla de retorno del paciente, lo que facilita diversas modalidades. Esta técnica es comúnmente empleada debido a su eficacia y adaptabilidad. En este modo, distintas técnicas implican características y efectos de onda específicos: El corte puro utiliza una aplicación de corriente de RF continua a una frecuencia de ~500 kHz o mayor (los valores precisos en todas las modalidades y variables dependen del fabricante y el modelo), y un voltaje máximo de pico a pico alrededor de 3000 V. Esto da como resultado incisiones estrechas y profundas mediante una explosión celular inducida por una alta densidad de corriente, controlada manteniendo un espacio entre el electrodo activo y el tejido. La desecación, por otro lado, implica el contacto de los electrodos con la piel para regular la energía y prevenir daños a los tejidos. Esto desnaturaliza las proteínas celulares y preserva la arquitectura del tejido mediante la elevación controlada de la temperatura (70–100 °C), lo que permite una coagulación eficaz sin explosión celular. Otra técnica es la Fulguración (o Coagulación), que se logra mediante la aplicación intermitente de corriente de RF a una velocidad de repetición de 30 kHz, generando temperaturas superiores a los 200 °C. Esto induce la carbonización del tejido y la formación de coágulos, promoviendo la hemostasia sin explosión celular. Finalmente, los modos mixtos combinan las fases de corte y coagulación, lo que permite un mejor control del sangrado y cauterización del tejido. Estos funcionan a una frecuencia de ~500 kHz con un ciclo de trabajo variable y un voltaje de pico a pico (3500–4000 V), lo que garantiza incisiones precisas y una coagulación eficiente.
Modo bipolar: aquí, la corriente circula entre dos brazos de un instrumento similar a unas pinzas, limitando su efecto al tejido agarrado por las pinzas. Esto ofrece un control preciso y disminuye el riesgo de quemaduras en el paciente, pero solo es óptimo para procedimientos en los que el electrodo puede agarrar fácilmente el tejido. Utiliza un voltaje pico a pico máximo más bajo que el modo monopolar (~800 V)
Algunas ESU pueden integrar gas argón para mejorar la precisión y la hemostasia. Utilizan un chorro de gas argón para coagular uniformemente grandes superficies de sangrado, mejorando la precisión y reduciendo la carbonización. Esto elimina el oxígeno del sitio quirúrgico, lo que promueve una curación más rápida, reduce los riesgos de infección y mantiene una visibilidad clara y limpieza durante los procedimientos.
Circuitos y componentes de una ESU
Las ESU integran diversos componentes. El generador funciona como fuente de alimentación y generador de formas de onda, convirtiendo la corriente del tomacorriente a una frecuencia que garantiza la generación de calor a nivel celular sin interferencias nerviosas o musculares. La pieza de mano es el instrumento manipulado por el cirujano que suministra corriente de RF al tejido. El electrodo de retorno, también conocido como electrodo dispersivo, completa el circuito eléctrico sirviendo como ruta de retorno de la corriente de RF en el cuerpo del paciente. Los pedales de activación permiten el control de la ESU dejando las manos del cirujano libres. Internamente, los componentes de las ESU incluyen, entre otros: osciladores de estado sólido para generar la frecuencia RF (~500 kHz) y la frecuencia de repetición de ráfagas (~30 kHz), generadores que combinan las frecuencias de oscilador y dan forma a la forma de onda, determinando el modo de operación, amplificadores de potencia, que aumentan la amplitud de la corriente de RF para un corte o coagulación efectivo del tejido, y transformadores elevadores, que elevan el voltaje de la señal de RF.
Existen varios tipos de electrodos utilizados en las ESU:
Electrodos Bipolares: En estos electrodos los extremos activo y pasivo están integrados en la misma pieza de mano. Incluyen electrodos rectos, que son los más comunes, electrodos de bayoneta, cuyo diseño largo y delgado mejora la visibilidad durante procedimientos de tejido profundo sin obstruir la visión. También hay pinzas tripolares que permiten la coagulación alrededor de un área objetivo antes de cortar, proporcionando un control preciso en procedimientos delicados. Por otra parte, los desecadores están diseñados específicamente para polipectomía, lo que reduce el riesgo de perforación de la pared intestinal. Ciertos electrodos como el modelo “Ligasure” combinan presión y energía bipolar para sellar vasos y tejidos de manera consistente.
Electrodos activos monopolares: Suelen estar compuestos por un “lápiz” (la pieza de mano) que combina un mango reutilizable y una punta metálica desechable, que se activa de forma intermitente para cortar. La punta de metal puede tener diferentes formas. Las puntas de bola se utilizan para la desecación y secar los tejidos, previniendo el sangrado y destruyendo las células anormales. Las puntas de bucle se utilizan para eliminar tejidos protuberantes, como nódulos, rodeándolos y cortándolos. Las puntas de aguja sirven para coagular pequeños volúmenes de tejido. Las puntas planas ofrecen versatilidad tanto para corte como para coagulación, proporcionando un área de contacto más grande para procedimientos específicos.
Electrodos de retorno monopolares (electrodos dispersivos): deben tener una gran superficie, lo cual es esencial para limitar la densidad de corriente y dispersar la corriente de RF en un área amplia para mitigar los riesgos de quemaduras. A lo largo de los años, han pasado de placas metálicas planas a almohadillas autoadhesivas con gel conductor que reducen el riesgo de quemaduras y garantizan un flujo de corriente eficaz con una resistencia inferior a 75 ohmios. La colocación óptima del electrodo de retorno debe garantizar un contacto total con la piel, una dispersión eficiente de la corriente y evitar áreas con prominencias óseas o alta presión. El monitor de calidad del electrodo de retorno (REQM) es una característica de seguridad crítica que evalúa la calidad del contacto entre el electrodo de retorno y la piel del paciente, con alarmas por contacto insuficiente o aumento de resistencia (>135 ohmios). Este sistema utiliza una fuente separada de alta frecuencia (~140 KHz) con baja corriente (~3mA) para monitorear la impedancia, alertando a los usuarios sobre problemas de contacto o cables. Las alarmas se activan cuando el incremento de resistencia supera el 40 % o los 135 ohmios, lo que requiere la intervención del usuario antes de continuar con el procedimiento.
Características de salida
Las características de salida de las ESU desempeñan un papel fundamental en su rendimiento y eficacia durante los procedimientos quirúrgicos. Las ESU pueden entregar hasta 1000 vatios de potencia, 9000 voltios (voltaje de circuito abierto pico a pico) y 10 amperios de corriente. La potencia de salida de una ESU disminuye a medida que aumenta la carga del paciente (resistencia al flujo de corriente de RF). La unidad debe trabajar más para mantener el mismo nivel de potencia al aumentar la carga de pacientes. La impedancia del tejido, la oposición al flujo de corriente de RF, varía según el tipo de tejido (graso, músculo, sangre) y la condición (sano, enfermo, hidratado). Esta impedancia influye en el rendimiento de la ESU. Las ESU modernas incorporan tecnología de detección de impedancia para medir la impedancia del tejido y restaurar automáticamente la salida de energía al valor ajustado. El circuito de detección de impedancia ajusta el voltaje y la intensidad de acuerdo con un algoritmo predefinido, detectando y compensando con frecuencia los cambios de impedancia. Las pruebas de rendimiento evalúan la capacidad de la ESU para mantener una salida consistente en múltiples cargas, asegurando que los circuitos de detección de impedancia puedan ajustar efectivamente la salida para entregar la potencia deseada, independientemente de las variaciones en la impedancia del tejido. Es fundamental que la salida de la ESU no se reduzca significativamente debido a la carga presentada, ya que esto puede afectar la eficacia del corte o la coagulación.
Problemas y riesgos potenciales
El de las ESU, como con la mayoría de equipos médicos, conlleva ciertos riesgos potenciales que deben abordarse. Entre los riesgos relacionados con la colocación de electrodos y la preparación de la piel, encontramos que una mala adhesión o preparación, o colocar electrodos de retorno sobre prominencias óseas o áreas de alta presión afecta el rendimiento de la ESU y aumenta el riesgo de quemaduras.
Los implantes metálicos pueden concentrar la corriente de RF y provocar quemaduras internas. El uso prolongado de alta potencia puede sobrecalentar los electrodos, lo que podría causar quemaduras, y la activación accidental del lápiz/pedal puede provocar cortes o coagulación involuntarios.
También existen problemas de seguridad eléctrica, como falta de conexión a tierra adecuada, y fallas durante cirugías convencionales o por laparoscopia, lo que puede provocar descargas eléctricas o quemaduras. Además, existen riesgos de explosión relacionados con chispas/arcos eléctricos provenientes de la ESU que podrían encender materiales inflamables, ambientes enriquecidos con oxígeno o gases combustibles en el cuerpo del paciente. Otro problema es la interferencia electromagnética (EMI), dado que las ESU generan energía de RF que puede irradiar desde electrodos/cables, interrumpiendo potencialmente el funcionamiento de otros dispositivos médicos y provocando fallos de funcionamiento o lecturas inexactas.
La estimulación neuromuscular es otro riesgo importante, porque las fallas en el equipo pueden inducir frecuencias bajas (<100 kHz), que pueden estimular músculos/nervios, provocando contracciones involuntarias o fallos cardíacos durante procedimientos delicados. El modo de coagulación, que utiliza frecuencias más bajas y voltajes más altos, aumenta el riesgo de estimulación. La capacitación adecuada, el cumplimiento de los protocolos de seguridad y el mantenimiento regular son cruciales para mitigar estos riesgos y garantizar el uso seguro y eficaz de las ESU en entornos quirúrgicos.
Pruebas y mantenimiento
A continuación se detallan algunos aspectos clave para garantizar el funcionamiento seguro y eficaz de las unidades electroquirúrgicas:
Mantenimiento general
- Utilizar cables de interconexión cortos y desenredados para minimizar la pérdida/interferencia de señal.
- Evitar tocar los electrodos activos o las placas de retorno para evitar descargas/quemaduras.
- Mantener alejadas sustancias inflamables, oxígeno, y humedad, para mitigar el riesgo de incendio.
- Utilizar resistencias atenuadoras para las conexiones al osciloscopio para reducir la potencia de la señal de forma segura.
- Realizar comprobaciones de corriente de fuga semestrales/anuales para un funcionamiento seguro.
- Examinar accesorios como cables y electrodos para un uso confiable y seguro.
- Limpiar adecuadamente los equipos y componentes.
Pruebas de salida
- Corriente de salida (A): Mide la corriente eléctrica entregada al tejido.
- Energía (W): Mide el trabajo realizado por la ESU por unidad de tiempo.
- Voltaje pico a pico (V): Mide la diferencia máxima de voltaje en la forma de onda.
- Factor de cresta: Relación entre el valor pico y el valor efectivo, que indica el “pico” de la forma de onda.
Pruebas de corriente de fuga
- Guiadas por el estándar IEC 60601–2–2 para seguridad y rendimiento básicos de las ESU.
- Miden la emisión (fuga) de energía de RF no intencionada que puede interferir con otros dispositivos.
- Especifican los niveles de fuga máximos permitidos y la configuración de medición.
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Para saber más…
Biomedical device technology : principles and design (Second). (2016). . Charles C. Thomas Publisher. February 16 2024
Khandpur R. S. (2005). Biomedical instrumentation : technology and applications. McGraw-Hill.
https://www.obgyn.theclinics.com/article/S0889-8545%2811%2900098-2/pdf
https://webstore.iec.ch/preview/info_iec60601-2-2%7Bed6.0.RLV%7Den.pdf
