Articolo originale

ITALIAN ORAL SURGERY 2012;11(2):59-66 | 59

Riassunto Obiettivi : Indagare su modelli ex vivo e in vivo le modifi cazioni termiche su tessuti orali e l’eventuale danno istologico indotto dal bisturi a risonanza quantica molecolare (RQM). Materiali e metodi : È stata calcolata la varia-zione di temperatura conseguente all’incisione mucosa effettuata con: (1) bisturi a lama tra-dizionale; (2) bisturi a RQM; (3) laser a neodi-mio (laser Nd:YAG), 1064 nm; (4) laser a erbio (laser Er:YAG), 2940 nm, mediante l’impiego di termocoppie applicate all’interno di mandibo-le di maiale a livello del trigono retromolare. Sono stati inoltre analizzati 49 pezzi bioptici da lesioni orali benigne di tipo fi bromatoso per valutare l’entità delle modifi che indotte dagli strumenti testati a livello epiteliale, connettivale e vascolare. Risultati : Il bisturi a RQM induce un aumento di temperatura e artefatti istologici trascurabili (0,9 °C; 22,8 � m). Conclusioni : Il bisturi a RQM rappresenta un apparecchio di elezione nel campo della chirur-gia orale. © 2011 Elsevier Srl. Tutti i diritti riservati.

Abstract Objectives : To evaluate the thermal changes and histologic alterations produced in ex vivo and in vivo specimens of oral mucosa by the quantum molecular resonance (QMR) scalpel. Materials and methods : Using electronic pro-bes positioned within the mandibles of pigs, we measured temperature changes induced in the mucosa during incisions made with (1) a con-ventional cold blade; (2) a QMR blade; (3) a Nd:YAG laser (1064 nm); (4) an Er:YAG laser (2940 nm). We also evaluated the epithelial, connective, and vascular tissue modifi cations in 49 biopsy specimens of benign fi brous oral lesions collected with these same surgical in-struments. Results : The QMR blade was the instrument that produced the smallest increases in tempera-ture and the mildest histologic artifacts (0.9 °C; 22.8 � m). Conclusions : The QMR blade is a useful tool in oral surgery. © 2011 Elsevier Srl. All rights reserved.

Parole chiave :

Risonanza quantica

molecolare

Laser

Chirurgia orale

Patologia orale

Artefatti istologici

Key words :

Quantum molecular

resonance

Laser

Oral surgery

Oral pathology

Histologic artifacts

Ricevuto il:

9 agosto 2010

Accettato il:

29 marzo 2011

Disponibile online:

2 luglio 2011

Studio sperimentale sull’incisione mucosa con bisturi a risonanza quantica molecolare: valutazione biofi sica e istologica Experimental assessment of mucosal incisions made with the quantum molecular resonance scalpel: biophysical and histologic fi ndings

P. Vescovi , M. Meleti * , L. Corcione , E. Merigo , M. Manfredi , C. Fornaini , R. Guidotti , M. Bonanini

Unità di Patologia e Chirurgia Orale Laser-Assistita, Sezione di Odontostomatologia, Dipartimento

di Scienze Otorino-Odonto-Oftalmologiche e Cervico-Facciali, Università degli Studi di Parma

Corso di Laurea Specialistica in Odontoiatria e Protesi Dentaria, Università degli Studi di Parma

(Presidente: Prof. M. Bonanini)

Master Internazionale EMDOLA (European Master Degree on Oral Laser Applications), Università

degli Studi di Parma (Direttore: Prof. P. Vescovi)

meletidds@hotmail.com

* Autore di riferimento:

(M. Meleti)

1827-2452/$ - see front matter © 2011 Elsevier Srl. Tutti i diritti riservati.

doi:10.1016/j.ios.2011.05.001

P. Vescovi et al.

60 | ITALIAN ORAL SURGERY 2/2012

Introduzione

L’evoluzione dell’elettrochirurgia è probabilmente

rappresentata dagli apparecchi a risonanza quan-

tica 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’ac-

celerazione dei processi di guarigione, un minore

dolore postoperatorio e il controllo degli esiti cicatri-

ziali, con conseguenti vantaggi estetici e funzionali.

L’impiego di queste apparecchiature risulta indicato

in chirurgia oro-maxillo-facciale, otorinolaringoiatria,

dermatologia, ginecologia, proctologia, neurochirur-

gia e chirurgia veterinaria. Altri apparecchi, basati

sui medesimi principi fi sici, sono in sperimentazione

allo scopo di ampliarne le indicazioni terapeutiche.

Le applicazioni possibili in odontostomatologia so-

no molteplici: dall’exeresi di neoplasie a carico dei

tessuti molli della bocca, della lingua, delle labbra

e della cute periorale all’accesso chirurgico a strut-

ture più profonde in chirurgia oro-maxillo-facciale,

implantare e parodontale, ai piccoli interventi fun-

zionali, 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 an-

che sedi del cavo orale diffi cilmente 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 modifi cazioni termiche su tessuti mucosi e ossei e

quantifi care l’eventuale danno istologico.

Basi fi siche 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 con-

tinua, 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 verifi ca-

re 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’ener-

gia cinetica senza rottura del loro legame; se invece

il valore dell’energia del quanto è uguale all’energia

di legame, viene tutta convogliata nella produzio-

ne della rottura del legame stesso senza aumento

dell’energia cinetica e quindi senza aumento della

temperatura [1] .

Numerosi studi hanno comparato le incisioni opera-

te mediante bisturi a lama, elettrochirurgia mono- o

bipolare, ultrasuoni o laser: indipendentemente dalla

tecnica impiegata, si sono riscontrate un’infi amma-

zione acuta postoperatoria e una riepitelizzazione

differita di 7-28 giorni [2–4] .

L’incisione eseguita attraverso il bisturi a RQM è

particolarmente delicata e precisa in quanto l’elet-

trodo non supera la temperatura di necrosi tissutale

e non sono presenti segni di lacerazione laterale

perché l’apparecchio non richiede pressione ma-

nuale da parte del chirurgo: il taglio è generato infatti

dall’“esplosione” dei liquidi intra- e intercellulari che

CLINICAL IMPLICATIONS

Il bisturi a RQM è uno strumento utile e affi dabile 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.

The QMR scalpel is a useful and reliable tool that can substantially shorten oral surgery

procedures, decrease patient and surgeon discomfort, and reduce intraoperative and

postoperative complications. Its use does not cause temperature increases or histologic artifacts .

ITALIAN ORAL SURGERY 2/2012 | 61

Chirurgia orale

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 cica-

triziali o cheloidi [5] .

Materiali e metodi

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

È stata calcolata la variazione di temperatura con-

seguente all’incisione mucosa effettuata con ap-

parecchiature chirurgiche diverse: (1) bisturi a lama

tradizionale; (2) bisturi a RQM Bladion ® ; (3) laser a

neodimio (laser Nd:YAG) 1064 nm Fidelis Plus ® ; (4)

laser a erbio (laser Er:YAG) 2940 nm Fidelis Plus ® ,

mediante l’impiego di termocoppie applicate all’in-

terno di mandibole di maiale a livello del trigono

retromolare. Un sensore è stato introdotto a con-

tatto del periostio al di sotto di uno spessore medio

di 9 mm di mucosa gengivale (7-11 mm) e gli altri

a distanza di 1, 2 e 4 mm dalla superfi cie ossea.

Le termocoppie sono state inserite al centro della

mandibola a una profondità di 15 mm per registrare

in maniera omogenea le variazioni di temperatura

operate dai vari sistemi chirurgici. È stata praticata

una serie di cinque incisioni di 15 mm di lunghezza

e di 3 mm di profondità con ogni strumento testato

(20 incisioni in tutto).

Ogni sensore ha rilevato le seguenti temperature:

(1) temperatura iniziale del tessuto; (2) tempera-

tura dopo 10 secondi di azione dello strumento;

(3) temperatura al termine dell’incisione; (4) tem-

peratura 1 minuto dopo la fi ne 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 15 mm.

Valutazione istologica (in vivo)

Sono state valutate 49 biopsie di lesioni orali be-

nigne di tipo fi bromatoso 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 fi ssati dopo l’in-

tervento in formalina. I preparati erano stati colorati

con ematossilina-eosina e allestiti in sezioni di 5 � m,

poi valutate dallo stesso patologo in cieco (non in-

formato della tecnica di prelievo) a ingrandimento

di 40x e 100x [6,7] .

Per la valutazione della modifi cazione 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 fu-

siformi) e le modifi cazioni citoplasmatiche (citopla-

sma addensato, fusioni cellulari); si è inoltre valu-

tato l’eventuale distacco epiteliale (intraepiteliale o

dermo-epidermico). Riguardo ai danni connettivali,

sono stati valutati l’addensamento, la ialinizzazio-

ne 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 [8] .

Allo scopo di evidenziare se l’eventuale accumulo

di calore nei prelievi di piccole dimensioni potesse

potenziare il danno istologico e infl uenzare l’inter-

pretazione diagnostica da parte del patologo [9] , 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 infi ne 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

P. Vescovi et al.

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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 tem-

peratura 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 sen-

sibile con il laser a neodimio (9,3 °C).

Il tempo necessario a effettuare le incisioni con il

bisturi a RQM è risultato in media ridotto (3 sec)

rispetto al bisturi a lama tradizionale (4 sec) e note-

volmente più elevato con i laser Er:YAG e Nd:YAG

(rispettivamente, 38 e 60 sec).

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 � m e 59,5 � m) e altret-

tanto contenuta con il bisturi a RQM (98,8 � m e

148,4 � m), ma molto più elevata con il laser Nd:YAG

(363,7 � m e 459,1 � m). Relativamente alla compa-

gine vascolare, il bisturi a RQM ha prodotto danni

ancora più ridotti (22,8 � m) rispetto al laser Er:YAG

(51,1 � m) e al laser Nd:YAG (169,85 � m) ( tabella

II ; fi gg. 1-3 ). Il danno termico è risultato sensibil-

mente 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

infl uenzata dalle dimensioni del pezzo operatorio

(tabella III) .

TABELLA I – MEDIA DELLE VARIAZIONI TERMICHE DURANTE E DOPO L’INCISIONE

Livello subperiosteo 1 mm 2 mm 3 mm

Laser Nd:YAG

Inizio 21,0 °C 20,6 °C 20,5 °C 20,6 °C

10 sec 23,0 °C 21,5 °C 21,0 °C 21,0 °C

Fine 30,7 °C 24,5 °C 22,5 °C 22,5 °C

Dopo 1 min 26,3 °C 24,3 °C 23,1 °C 22,5 °C

Dopo 2 min 25,0 °C 23,7 °C 23,1 °C 22,5 °C

Laser Er:YAG

Inizio 21,3 °C 21,5 °C 21,4 °C 21,5 °C

10 sec 21,5 °C 21,4 °C 21,3 °C 21,6 °C

Fine 23,9 °C 21,7 °C 21,5 °C 21,9 °C

Dopo 1 min 22,5 °C 21,8 °C 21,8 °C 22,1 °C

Dopo 2 min 22,2 °C 21,8 °C 21,7 °C 22,0 °C

Bisturi a RQM

Inizio 22,6 °C 22,1 °C 22,0 °C 22,2 °C

10 sec – – – –

Fine 23,5 °C 22,3 °C 22,0 °C 22,4 °C

Dopo 1 min 23,5 °C 22,1 °C 21,9 °C 22,1 °C

Dopo 2 min 22,8 °C 22,1 °C 21,0 °C 22,1 °C

Le registrazioni sono state effettuate mediante termocoppie inserite in una mandibola di maiale a livello del periostio, a 1, 2 e 4 mm dal margine osseo.

Le incisioni erano standardizzate (15 mm di lunghezza e 3 mm di profondità).

ITALIAN ORAL SURGERY 2/2012 | 63

Chirurgia orale

Il taglio con il bisturi a lama tradizionale è prossimo alla

perfezione (score 3,9), pur manifestando in alcuni pre-

parati alcune irregolarità in quanto la pressione mecca-

nica 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) [10] .

Discussione

La precisione dell’incisione e la riduzione del trau-

ma 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 as-

siste in generale a una riduzione dei disturbi posto-

peratori legati al danno termico dei tessuti (edema,

infezioni, trisma) e soprattutto risultano estrema-

mente contenuto il dolore e accelerati i processi di

guarigione [11,12] . 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

affi dabile per la scarsissima alterazione dei margini

di incisione [13] ed è sorprendente il rispetto delle

strutture anatomiche quali ghiandole salivari minori e

muscoli (fi gg. 4-6) . Questa proprietà rende evidente

come tale apparecchiatura sia di estrema utilità nella

chirurgia delle aree estetiche orali e periorali [10–14] .

L’assenza di perdita di attacco epiteliale riscontrata

con il bisturi a RQM rispetto al laser suggerisce di

TABELLA II – ESTENSIONE DELLE MODIFICAZIONI ISTOLOGICHE

Alterazioni epiteliali ( � m) Alterazioni stromali ( � m) Alterazioni vascolari

Bisturi a lama tradizionale 0 0 0

Bisturi a RQM 90,8 148,4 22,8

Laser Nd:YAG 363,7 459,1 169,85

Laser Er:YAG 18,5 59,5 51,1

Profondità media del danno termico nei tessuti calcolata su 49 prelievi bioptici effettuati con quattro tecniche chirurgiche differenti.

Fig. 1

Incisione perfetta

dell’epitelio – vasi

conservati (H&E; 10x).

Fig. 1

Fig. 2

Incisione connettivale

in prelievo di piccole

dimensioni (macula

gengivale di 3 mm)

(H&E; 10x).

Fig. 2

Fig. 3

Perfetta incisione

connettivale – fi broma

(H&E; 10x).

Fig. 3

P. Vescovi et al.

64 | ITALIAN ORAL SURGERY 2/2012

preferire questo apparecchio nelle biopsie delle ma-

lattie 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 pre-

senza 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 fonda-

mentali per un corretto trofi smo del tessuto inciso.

L’assenza di aree di necrosi e di escara consente

un’ottima guarigione per prima intenzione evitando

Fig. 4

Perfetta incisione mucosa

labiale con rispetto delle

ghiandole salivari minori

(H&E; 10x).

Fig. 4

Fig. 5

Particolare: incisione

che lascia immodifi cata

la ghiandola – spessore

del danno 10 � max (H&E;

40x).

Fig. 5

Fig. 6

Perfetta incisione

muscolare senza alcun

danno: estremo rispetto

delle fi bre muscolari

(H&E; 20x).

Fig. 6

TABELLA III – ALTERAZIONI ISTOLOGICHE IN BASE ALLE DIMENSIONI DEL PEZZO OPERATORIO

Alterazioni epiteliali Alterazioni stromali Alterazioni vascolari

Dimensioni del prelievo (mm) < 7 > 7 < 7 > 7 < 7 > 7

Bisturi a lama tradizionale 0 0 0 0 0 0

Bisturi a RQM 99 86,8 214 115,7 0 34,3

Laser Nd:YAG 567,5 269,5 870 274,3 300 218,8

Modifi cazioni tissutali nei pezzi operatori di dimensioni inferiori o superiori a 7 mm. Il danno termico è più evidente e statisticamente signifi cativo nei preparati di

piccole dimensioni ottenuti con il laser Nd:YAG. Mentre la qualità dell’incisione effettuata con il bisturi a RQM non è infl uenzata dalle dimensioni del preparato.

TABELLA IV – COMPARAZIONE DELLA QUALITÀ DEL TAGLIO OTTENUTA CON DIVERSI STRUMENTI CHIRURGICI

Incisione regolare Punteggio dell’incisione (0-4)

Sì No

Bisturi a lama tradizionale 11 0 3,9

Bisturi a RQM 13 2 3,4

Laser Nd:YAG 5 10 1,46

Laser Er:YAG 7 2 3,1

Analisi della morfologia del taglio: regolarità dell’incisione e score 0-4 di regolarità: bisturi a lama tradizionale raggiunge quasi la perfezione, il bisturi a

RQM ha valori molto simili. Elevata regolarità anche con il laser Er:YAG, incisione irregolare con il laser Nd:YAG.

ITALIAN ORAL SURGERY 2/2012 | 65

Chirurgia orale

la formazione di tessuto cicatriziale e di deiscenze

mucose, con un eccezionale recupero estetico e fun-

zionale [14,15] . Non necessitando di pressione ma-

nuale risulta molto preciso in ampi tratti del preparato,

conferendo un’immagine defi nita dal patologo “taglio

da fi lo da formaggio” (fi gg. 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

[16] , condotto dalla nostra équipe, aveva dimostrato

che i tempi medi di incisione erano notevolmente

più contenuti con il bisturi a RQM (48,23 sec) ri-

spetto 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 dimez-

zato (357,23 sec) rispetto alle tecniche tradizionali

(617,24 sec) o al laser (777,65 sec). Tali risultati sono

stati confermati dal presente studio.

Dalla nostra analisi risulta confermata l’affi dabilità

del bisturi a lama tradizionale [NON A RQM?] che,

a livello istologico, non induce alcuna modifi cazio-

ne 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 affi dabi-

le nella pratica chirurgica odontoiatrica quotidiana.

Confl itto di interessi

Gli autori dichiarano di non aver nessun confl itto

di interessi.

Finanziamento allo studio

Gli autori dichiarano di non aver ricevuto fi nanzia-

menti istituzionali per il presente studio.

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