La phacodynamique (Phacodynamics) est le terme générique désignant les principes mécaniques sous-jacents à la phacoémulsification et aspiration (PEA). Elle englobe à la fois les concepts de fluidique et de modulation de la puissance ultrasonique.
La phacoémulsification a été inventée par Kelman en 1967, puis s’est rapidement répandue grâce aux progrès des appareils et des techniques. Aujourd’hui, presque toutes les chirurgies de la cataracte sont réalisées selon cette méthode, et une compréhension précise de la phacodynamique par le chirurgien est une condition préalable à une chirurgie sûre et efficace.
Les principaux paramètres constituant la phacodynamique sont les suivants :
Un réglage approprié de l’appareil améliore la sécurité et l’efficacité de la chirurgie. En revanche, un réglage inapproprié peut entraîner des complications telles qu’un collapsus de la chambre antérieure, une rupture capsulaire postérieure ou des lésions endothéliales cornéennes. Quelle que soit l’expérience du chirurgien, la compréhension des principes fondamentaux constitue la base d’une chirurgie sûre.
Le liquide de perfusion (BSS : solution saline équilibrée) est fourni dans la chambre antérieure par gravité à partir d’une poche de perfusion. La pression de perfusion est proportionnelle à la hauteur de la poche et peut être estimée par la formule suivante.
Pression de perfusion (mmHg) ≈ Hauteur de la poche (cm) × 0,7 Exemple : 100 cm de hauteur donne environ 70 mmHg, 80 cm donne environ 56 mmHg, 70 cm donne environ 49 mmHg
En plaçant la poche plus haut que l’œil du patient, un gradient de pression est créé, permettant au liquide de perfusion de s’écouler dans la chambre antérieure. L’augmentation de la hauteur de la poche élève la pression intraoculaire et approfondit la chambre antérieure. Cependant, chez les patients glaucomateux ou artérioscléreux, il faut être prudent quant à l’élévation de la pression intraoculaire.
Récemment, en plus du système gravitaire, des systèmes de perfusion forcée tels que le VGFI (Vented Gas Forced Infusion) et le système de compression de poche souple ont été développés, permettant un contrôle plus stable des variations de pression dans la chambre antérieure.
L’efflux est principalement produit par aspiration via une pompe. L’augmentation du débit d’aspiration accroît l’efflux et accélère les mouvements dans la chambre antérieure. Une autre voie d’efflux est la fuite par l’incision et le port latéral.
Lorsque le débit d’afflux et le débit d’efflux sont égaux, l’équilibre de pression dans la chambre antérieure est maintenu, assurant une chambre antérieure stable.
Conséquences d’un déséquilibre fluidique :
C’est exact. Augmenter la hauteur du flacon élève la pression intra-camérulaire avant et après le surge, mais l’amplitude des fluctuations de pression reste inchangée. Pour supprimer les surges, il est efficace de réduire la pression d’aspiration ou d’utiliser un tube à faible compliance, plutôt que d’ajuster la hauteur du flacon.
Le débit d’aspiration est le volume de liquide (mL/min) déplacé par l’orifice d’aspiration à l’extrémité de l’embout par unité de temps. Dans le système péristaltique, la vitesse de rotation de la pompe peut être réglée directement.
La pression d’aspiration est la pression négative (mmHg) qui détermine la force de maintien (hold ability) du fragment de noyau à l’extrémité de l’embout lorsque celui-ci est obstrué.
Type péristaltique
Principe : Un rouleau comprime le tube pour générer une pression négative.
Avantage : La pression d’aspiration et le débit d’aspiration peuvent être réglés indépendamment.
Inconvénient : La montée en pression d’aspiration est lente. Conçu pour la sécurité, adapté aux débutants et intermédiaires.
Type Venturi
Principe : Le flux d’air génère une pression négative dans la cassette (loi de Bernoulli).
Avantage : La montée en pression d’aspiration est rapide, avec une bonne capacité de suivi.
Inconvénient : Le contrôle fin est difficile, et le débit d’aspiration ne peut pas être réglé indépendamment (environ la moitié de la pression d’aspiration réglée correspond au débit). Adapté aux utilisateurs avancés.
Ces dernières années, les inconvénients des deux pompes ont été améliorés, et il existe des systèmes hybrides permettant d’utiliser les deux modes sur un seul appareil.
La surtension (surge) est un phénomène où, immédiatement après la libération d’une occlusion de l’embout par un fragment nucléaire, la pression négative accumulée est soudainement libérée, provoquant une sortie rapide de liquide de la chambre antérieure et une instabilité temporaire de celle-ci.
Dans une étude menée par Georgescu et al. sur des yeux humains énucléés, la distance de fluctuation de la chambre antérieure lors d’une surtension a été rapportée entre 0,04 et 2 mm.
Lorsqu’une surtension se produit, la capsule postérieure ou l’iris est attiré vers l’embout, risquant d’endommager la capsule postérieure ou l’iris.
Mesures de réduction de la surtension :
La fréquence des ultrasons est définie comme étant supérieure à 20 kHz, et dans les appareils de phacoémulsification, une fréquence d’environ 40 kHz (environ 28,5 à 40 kHz) est généralement utilisée. La force de fragmentation de l’embout repose sur les deux mécanismes suivants.
Effet marteau-piqueur
Mécanisme : Impact mécanique de l’embout entrant en collision physique avec le noyau du cristallin.
Caractéristiques : Plus la distance par rapport à l’objet augmente, plus l’accélération et la puissance augmentent. C’est le principal mécanisme de fragmentation des vibrations longitudinales.
Effet de cavitation
Mécanisme : Une chute brutale de pression lors du retrait de l’embout génère des microbulles, qui libèrent de l’énergie par implosion lors de l’avancée.
Caractéristiques : Lors de l’implosion, une température d’environ 13 000 °F (7 200 °C) et une onde de choc de 75 000 psi se produisent. Cela peut également provoquer des lésions tissulaires.
La puissance ultrasonique est exprimée par l’amplitude (course) de l’embout, l’amplitude maximale étant de 100 %. Augmenter la puissance accroît l’effet de fragmentation, mais aussi le risque de production de chaleur et de brûlure de l’incision. De plus, une amplitude plus élevée renforce l’effet de répulsion du noyau (chattering).
En plus des vibrations longitudinales conventionnelles, une méthode utilisant des vibrations de rotation transversale (torsionnelles) a été développée. Comme le noyau est taillé par les deux mouvements de va-et-vient, la production de chaleur est moindre et l’efficacité de fragmentation est élevée. En combinant les modes traditionnel et torsionnel, et en ajoutant des réglages pulsés, un traitement sûr des noyaux durs est possible.
Les caractéristiques varient selon l’angle du biseau (0 à 60 degrés) à l’extrémité de l’embout.
| Angle du biseau | Occlusivité | Utilisation |
|---|---|---|
| Grand (45–60°) | Faible (difficile à obstruer) | Sculpture (creusage de sillons) |
| Petit (0–15°) | Élevé (facile à obstruer) | Hachage et retrait de fragments nucléaires |
| Mode | Caractéristiques | Situation recommandée |
|---|---|---|
| Continu | Oscillation continue | Noyau mou |
| Pulsé | Alternance marche/arrêt | Suppression thermique / noyau dur |
| Burst | Courte impulsion suivie d’une pause | Technique de chopping |
Le mode pulsé, avec des pauses entre les oscillations ultrasoniques, réduit le bavardage et permet une nucléation efficace tout en diminuant la production de chaleur.
Creusement de sillon (fragmentation ouverte) :
Fragmentation après division du noyau (fragmentation fermée) :
Commande au pied :
Dans la phacoémulsification par aspiration à deux techniques, la séparation du chopper de perfusion et de la sonde de phaco sans manchon permet une phacoémulsification en cavité fermée par incision inframillimétrique. Dans les cas difficiles comme le cristallin subluxé, le port de perfusion aide à stabiliser le sac, ce qui présente un avantage 1).
Pour les débutants, il est recommandé de régler un faible débit d’aspiration, une faible puissance ultrasonique, une faible pression d’aspiration et une faible pression de perfusion. Cela minimise les différences de pression dans la chambre antérieure et réduit les risques de rupture capsulaire postérieure, de déchirure irienne et de prolapsus du vitré. Changer les réglages en fonction de la situation est la clé pour apprendre une chirurgie sûre.
Dans les appareils de chirurgie de la cataracte par ultrasons récents, des systèmes de contrôle par rétroaction utilisant des capteurs de pression de la chambre antérieure sont en cours d’introduction. En détectant en temps réel la pression de la chambre antérieure et en ajustant automatiquement le débit de perfusion, on espère minimiser les fluctuations de pression et les surtensions, réduisant ainsi le risque de rupture de la capsule postérieure.
En alternative à la perfusion par gravité, des systèmes de perfusion forcée tels que le VGFI (pressurisation du gaz dans le flacon de perfusion) ou la compression du sac souple par une plaque ont été mis en pratique. Ceux-ci permettent d’augmenter le débit de perfusion plus rapidement que le système par gravité, contribuant ainsi à un environnement chirurgical sûr avec moins de fluctuations de pression dans la chambre antérieure.
