Bases Physiques fondamentales / Expérimentation sur cadavre / Conséquences cliniques.

Les ultrasons sont des vibrations en milieu matériel de fréquence supérieure à 20 000 HZ. Ils sont donc inaudibles pour l'homme puisque 20 000 HZ représente la limite supérieure d'audibilité. La longueur d'onde des ultrasons est donc très courte et de ce fait les faisceaux d'ultrasons sont très directifs.

a. Production des ultrasons par piézoélectricité.

Si l'on coupe un cristal de quartz perpendiculairement à l'axe optique, on obtient un solide de section hexagonale. Dans ce solide, on découpe une lame à faces parallèles perpendiculaire à la diagonale A A' et parallèle à l'axe optique.(Fig. 1)

Ainsi, l'opération des lipodys-trophies trochantériennes selon Pitanguy empêchaient souvent les patientes de s'asseoir pendant plusieurs semaines.

1. Effet piézo-électrique direct.

• Exerçons sur la lame une pression selon A A' ' (fig. 2) :

On diminue son épaisseur et l'on constate que sur les 2 faces apparaissent des charges de signe opposé mais représentant des quantités d'électricité égales en valeur absolue : (Soient +Q et -Q ces quantités d'électricité).

• Exerçons sur la lame une traction selon A A'(fig. 3) :

On augmente l'épaisseur de la lame. On constate encore l'apparition des charges électriques, mais les phénomènes se sont inversés ; La face positive est devenue négative et la face négative est devenue positive.
La densité superficielle de charge 6 est proportionnelle à la pression P exercée et indépendante de l'épaisseur.
6 =KP K =constante de Curie

Explication du phénomène :

Le quartz est formé de molécules SIO2 où SI est + et O est -. Les atomes sont répartis comme le montre la figure 4 au sommet d'un hexagone.

Si l'on exerce une pression (fig. 5) les atomes d'oxygène se rapprochent de la face supérieure d'où une charge négative. Les atomes de silicium se rapprochent de la face inférieure d'où une charge positive.

Les phénomènes inverses se déroulent lors d'une traction.

Quoiqu'il en soit cette apparition de charges se traduit par l'apparition d'une différence de potentiel V qui est évidemment proportionnelle à la densité de charge 6 ; Et comme 6 = KP, la différence de potentiel est proportionnelle à la pression.(+++)


2. Effet piézo-électrique inverse.

Rendons conductrices les 2 faces d'une lame de quartz (en déposant sur elles une couche métallique) et soumettons l à une différence de potentiel V ; le phénomène inverse de celui-ci décrit précédemment se produit et la lame subit une contraction en une dilatation selon le signe de V.

La variation d'épaisseur est reliée à V par la relation :

de= KV (K= constante de Curie)

Si V est une différence de potentiel alternative, le quartz subit des déformations à la même fréquence. Il va donc se comporter comme un piston et si la fréquence est assez grande, il émettra des ultrasons.

L'amplitude de la vibration sera maximum quand la fréquence excitatrice est égale à la fréquence propre de vibration de la lame. Ce phénomène de résonance est très aigu; De ce fait la fréquence correspondante peut être connu avec une très grande précision et les vibrations du quartz peuvent êtres utilisés pour la mesure du temps.

La valeur de la fréquence dépend de l'épaisseur de la lame, et comme on peut tailler des lames très fines, on pourra obtenir des fréquences très élevées.

Exemple : Pour 1mm d'épaisseur, on obtient 2,85x106 HZ.

Les générateurs utilisés en pratique médicale sont de grande fréquence et de faible puissance. Ils sont constitués par une lame de quartz sur laquelle on colle une tête métallique.

b. Propriétés physiques des ultrasons

1. Pression acoustique et cavitation.

Du fait de leur haute fréquence, les ultrasons vont présenter des effets qui ne sont pas spécifiques mais qui pour eux prennent une importance considérable ; Ainsi:

• Les faisceaux d'ultrasons seront très directifs ;
• Les effets de pression acoustique seront très intenses (cavitation +++) ;
• Les phénomènes d'absorption seront importants.

Parmi les effets de pression acoustique, le plus important est celui de CAVITATION qui se produit dans les milieux liquides.

Dans un tel milieu soumis à des vibrations mécaniques intenses apparaissent des bulles gazeuses. Ces bulles sont de 2 natures :

• Gaz dissous (cavitation de gaz ou pseudo-cavitation)
• Vapeur de liquide (cavitation de vapeur ou cavitation vraie).

Ce phénomène est dû aux dépressions causées par le passage de l'onde; La pression baisse et de ce fait les gaz dissous se dégagent et le liquide se vaporise. La cavitation ne s'observe qu'aux fréquences ultra sonores moyennes et son importance pratique est considérable.

L'effet destructeur de ces bulles minuscules (quelques microns de diamètre) est étonnant. On admet que cet effet est dû à ce que ces bulles sont comprimées dans la phase de surpression qui suit la dépression. Il s'ensuit une onde de choc créant une surpression dont la valeur peut atteindre plusieurs milliers d'atmosphères. De ce fait, les bulles au contact des parois peuvent détruire celles-ci.
La cavitation ne se produit pas dans les suspensions suffisamment concentrées (+++).

2. Effets divers

Les ultrasons provoquent des effets chimiques dans les milieux qu'ils traversent :

• Réactions d'oxydation
• Dénaturation des protéines
• Polymérisation et dépolymérisation

Ces journées d'enseignement théorique, suivies de démons-trations opératoires, réunissaient soixante médecins pour moitié français et pour moitié étrangers.

La représentation française, outre les orateurs Pérel, Fournier et Illouz, comportaient dermatologues, gynécologues, otorhinolaryngolo-gistes, stomatologistes, ophtalmolo-gistes, chirurgiens, généralistes et viscéraux.

La représentation étrangère englobait un nombre varié de pays représentés par leurs éléments les plus dynamiques.

Nous avons noté :

o Pour l'Europe : Italie,Espagne, Allemagne,Norvège, Suède, Autri-che, Grèce.

o Pour les Amériques : Plusieurs dermatologues chirurgicaux des USA, Canada, Mexique, Brésil, Ar-gentine.

o Pour l'Asie : Inde, Japon, Taïlande, Chine, Philippines, Arabie, Liban, Iran, Pakistan, Hong-kong.

o Pour l'Afrique : Egypte, Congo belge (Zaïre), Afrique du Sud, Sénégal.


Auprès de ce parterre de qualité, les orateurs s'exprimaient en an-glais francisé dans une salle silencieuse, attentive à chaque détail technique, dévoilé comme réelle nouveauté.

Le lendemain, les participants étaient répartis en deux groupes, l'un auprès d'Illouz, fervent de la technique humide à la hyaluroni-dase hypotonique, l'autre auprès de Fournier, fervent, en ces temps-là, de la technique sèche (43), plus rapide, mais plus hémorragique.

Les liposuccions se déroulaient sous anesthésie générale avec des canules volumineuses de diamètre de 8 et 10 mm.

Nous gardons le souvenir d'une démonstration très conviviale où Illouz, pour démontrer l'absence de risque majeur septique, opérait en manches courtes et fumait le cigare dans les couloirs entre les blocs opératoires.

Le procédé était divulgué à l'é-chelle mondiale. Chacun conscient de l'importance de la technique allait l'appliquer, la modifier, l'améliorer en fonction de ses conceptions et de l'originalité de ses idées.
L'évolution technique prenait le relai du stade expérimental (37).

Très rarement, une complication sérieuse peut survenir suite à la transplantation de tissus graisseux. Des cas d'embolie graisseuse ont été rapportés lors de transplantations de tissus graisseux autologues à des fins cosmétiques ou de reconstruction.

(Laboratoire d'Anatomie de la Faculté de Médecine de la Timone - Marseille)

L'expérimentation se fait sur un cadavre conservé au WINCKLER. Ce mode de conservation permet de travailler sur un tissu graisseux ayant conservé une souplesse tout à fait correcte.

L'appareil à ultrasons utilisé est le SONOLIP.

Les sondes en titane (dans ce matériau, la propagation des ultrasons est optimale) sont de deux sortes : Soit pleines, soit creuses. En effet, ce type d'appareil permet une aspiration parallèle à la destruction ultrasonique des adipocytes.

Les différentes phases de l'expérimentation se déroulent à paramètres fixes :
• Puissance : 60 WATTS
• Amplitude des vibrations : 40
• Mode d'émission continu.

1. Effets sur le tissus graisseux

Dans un premier temps : on réalise une lipoplastie de la moitié droite de l'abdomen sous ombilical, par une incision sus-pubienne. La sonde utilisée étant pleine, aucune aspiration n'est effectuée. La progression de la canule dans son trajet intra-graisseux est beaucoup plus aisée que lors d'une lipoaspiration classique. Le travail est effectué selon 5 axes différents, dans chacun des axes sont effectuées une dizaine d'aller-retour de la canule.

Dans un deuxième temps : (Photos 1, 2, 3, 4) on dissèque la zone travaillée par l'intermédiaire d'une incision médiane ombilic- pubienne. Et l'on retrouve dans cette zone des tunnels intra-graisseux relativement réguliers. Toutefois l'épaisseur de la zone traitée n'est pas diminuée de manière significative par rapport au côté opposé. Il est vrai que cette lipoplastie effectuée avec des canules pleines, a certes un effet adipolytique important, mais n'enlève aucune " substance ".

Il apparaît que pour réaliser de véritables travées intra-graisseuses, il est nécessaire d'effectuer un bon nombre d'aller-retour (entre 10 et 15); La progression de la sonde devant être plus lente que lors d'une lipoaspiration classique.

En effet, l'efficacité des ultrasons ne provenant que de l'extrémité distale de la sonde, il faut laisser le temps aux ultrasons de lyser véritablement les adipocytes et non pas simplement de les écarter au passage de la canule. Le même travail réalisé à ciel ouvert " permet d'authentifier " en direct" la création de ces tunnels intra-graisseux.

À noter que cette expérimentation sur cadavre ne correspond pas exactement à la technique employée " in vivo ". En effet, la zone opératoire n'a pas été au préalable infiltrée (technique tumescente).
L'infiltration devant théoriquement majorer l'efficacité de la lyse ultrasonique en milieu liquide (effet de cavitation +++).

Troisième temps : Utilisation de canules en titane creuses couplées avec une aspiration.
Ce temps opératoire permet de constater une lyse adipocytaire, et objective une diminution significative de l'épaisseur de tissu adipeux, très rassurante pour le praticien qui pourra juger de visu du résultat escompté.

2. Effets cutanés (photos 5 & 6)

a. Passage de la canule de la graisse vers la peau.

• Lors des mouvements d'aller -retour, si l'on vient à "buter" égulièrement contre la peau, il n'apparaît aucune atteinte cutanée externe significative; Mais si on laisse la canule au contact de la face interne du derme pendant au moins 15 secondes et que l'on augmente légèrement la pression exercée sur la canule, on arrive sans trop de difficultés à créer un véritable orifice cutané avec effraction de la sonde !

b. Passage de la canule à la face externe du revêtement cutané.

• La canule étant en mouvement sur la peau, on peut créer une brûlure superficielle avec formation d'un phlyctène bulleux épidermique;
• En maintenant la canule appliquée en un point précis, on aboutit comme précédemment à une effraction cutanée totale.

3. Effets sur le muscle

Le passage de la canule, lors des mouvements classiques de lipoplastie, ne provoque aucune altération des muscles grands droit et de leur aponévrose.

L'application ponctuelle entraîne une perforation musculaire. Il est certain qu'à partir de ce moment l'introduction intra-péritonéale de la canule est très aisée...

A noter que l'application soutenue des ultrasons au niveau du diaphragme permet sa perforation sans résistance trop importante.

4. Effets sur les éléments vasculo-nerveux

Après dissection de la région du Scarpa, on étudie l'effet des ultrasons sur :

• La veine fémorale commune
• L'artère fémorale commune
• Le nerf crural

Comme précédemment on se rend compte que le passage régulier de la canule par mouvements d'aller-retour même assez lents ne provoquent aucune altération des structures vasculo-nerveuses (les ultrasons dans ces conditions seraient même utiles pour disséquer de manière précise ces éléments ).
Par contre l'application prolongée de la sonde sur ces mêmes structures entraîne leur "perforation" sans effort particulier.

1. L'expérimentation sur cadavre permet de constater les phénomènes suivants :

Avec une conduction ultrasonique optimale, la lipoplastie par ultrasons permet une destruction adipocytaire efficace (on peut même parler de " lipoémulsification"). Les risques de perforation d'organe sont majeurs en cas d'utilisation d'une mauvaise technique.

En revanche à partir du moment où la canule est en mouvement (comme au cours d'une lipoplastie classique), ces risques sont nettement diminués, voire inexistants. D'où le dogme de la lipoplastie aux ultrasons :

"NE JAMAIS LAISSER LA CANULE STATIQUE LORSQUE LES ULTRASONS SONT ÉMIS ».

2. D'après nos premières expérimentations cliniques :

La lipoplastie ultrasonique permet de constater un certain degré d'efficacité sur l'aspect superficiel des tissus ("aspect cellulitique").

cet effet est obtenu par le passage en superficie de la sonde pleine en titane, qui entraîne une destruction du tissu adipeux sous cutané et une remise en tension cutanée (technique qui trouve ses équivalents en lipo classique dans les techniques superficielles proposées par FTAHIA (U.S.A.) et LOPEZ (ESPAGNE)).

Proposition d'utilisation des ultrasons en Lipoplastie. (Cf. tableau)

3. Par ailleurs :

Nous travaillons actuellement sur un protocole d'étude de libération des acides gras libres circulants.( Taux pré, per et postopératoires). En effet dans les techniques de lipo ultrasoniques sans aspiration, le résidu d'adipolyse laissé en place pourrait théoriquement entraîner une augmentation significative du taux des A.G.libres circulants avec pour corollaire le risque potentiel de micro embolies graisseuses....

1. Sur l'efficacité des ultrasons en lipoplastie

Dans le cadre d'une expérimentation sur cadavre l'efficacité des ultrasons ne peut être jugée que par leur effet adipolytique. Dans notre travail, cet effet paraît indéniable authentifié par la formation des tunnels intra-graisseux. L'aspiration parallèle de ce produit de lyse nous semblant par ailleurs souhaitable (même si l'on doit s'attendre à des quantités aspirées minimes comparées aux techniques classiques ).
Cette efficacité est directement liée au temps de contact de la sonde avec les lobules graisseuses (mouvements de va et vient ralentis+++).
Par ailleurs, pour le praticien, il est vrai que cette efficacité est obtenue à moindres efforts.

2. Sur l'innocuité des ultrasons au cours d'une lipoplastie

L'innocuité des ultrasons sur la peau, les muscles et les éléments vasculo-nerveux est toute relative. Les risques paraissent mineurs tant que la canule est en mouvement (aucune altération macroscopiquement décelable).
Par contre, en application prolongée sur un point et avec légère accentuation de la pression sur la sonde, toutes ces structures peuvent êtres gravement altérés, voire détruites....
Mais ces risques ne devraient apparaître qu'au cours de situations accidentelles, exceptionnellement retrouvées au cours d'une lipoplastie (quelles que soient les localisations travaillées).

1-AHKAMI S.American Journal of Cosmetic Surgery,vol 6, n°1, 1989, p.41, 42.

2 -ASKEN SAUL,LIPOSUCTION,Surg. and Autol. Fat Transpl,Ed APPLETON & LANGE, 1988.

3 -BOUTBOUL G.: La lipoplastie Ambulatoire sous cryoanesthesie, Med.med, Oct 88, N°380, p29...p37.

4 -BOUTBOUL G.:La Cryoanesthésie dans la lipoplastie,Revue Société Française de lipoplastie, N°2, Avr. 90, p.6.7.8.

5 - D'ANDREA, DE LA PADULA, SCUDERI: Nouvelle proposition technique dans le domaine de la lipoaspiration: Journal de médecine esthétique et de chirurgie dermatologique, Vol XVII, 68, DECEMBRE 90, 281-288.

6 - DOLSKY R, FETZEK J, Anderson R : Évaluation of blood loss during liposuction surgery. Am J Cosm Surg 4:257 - 261, 1987

7 - FOURNIER P.F.,Body sculturing II,Ed Samuel Rolf.Int.1987.

8 - GUMUCIO C ET AL : PLASMA Lidocaine levels during augmentation mammaplasty and suction assisted lipectomy. Plast Reconstr Surg 84 : 624-627, 1989.

9 - HETTER G-A:LIPOPLASTY.Little Brown and Company, 1984, p.131, 146, 148, 152, 264.

10 - ILLOUZ Y.G:La Sulpture Chirurgicale par lipoplastie, Ed ARNETTE, 1989.

11 - JOE HALL, M.D.Personnel Communication, Chief of Laboratory Services, Humana Hospital, Abilene.

12 - KLEIN JA : The tumescent technique for liposuction surgery. Am Cosm Surg 4 : 263-267, 1987.

13 - LILLIS P : Personal communication

14 - TAKASU KATSUYA : A novel method of liposuction using an Ultrasonic cannula : Ultrasonic liposuction: The American Journal of Cosmetic Surgery, Vol 9, N°1, 1992.

15 - TOBIN HA : Large volume liposuction: Planned staged treatment in the obese patient. Am J Cosm Surg 4 : 461 - 466, 1987

16 - ZOCCHI.M : La liposculpture aux ultrasons avec le liposonic.Revue de chirurgie esthetique de langue française N° 67, TOME XVII, Juin 1992.