Pour garantir la sécurité du personnel chirurgical, une qualité d’air élevée dans la salle d’opération est nécessaire. Une bonne régulation de l’air réduit la propagation des infections aéroportées, y compris la COVID-19, entre les patients et le personnel. L’analyse du mode de propagation de ces infections est très importante pour les chercheurs de l’Université de Dublin, en Irlande, qui étudient la contribution du dioxyde de carbone (CO2) utilisé en chirurgie mini-invasive au taux d’infection chez les médecins et le personnel chirurgical. Afin d’étudier l’effet du CO2 en chirurgie, les chercheurs ont introduit la FLIR GF343, une caméra d’imagerie optique des gaz (OGI) capable de visualiser le CO2. Cependant, avant de savoir comment ou pourquoi ils ont utilisé cette caméra, il est important de remarquer que la FLIR GF343 n’est pas destinée au domaine médical ou à la chirurgie et n’est ni commercialisée ni vendue pour une utilisation dans ces domaines. Dans le cas présent, les chercheurs ont utilisé la caméra pour mieux comprendre le contexte chirurgical.

Caméra FLIR GF343

Inquiétudes relatives à la COVID-19 parmi le personnel de chirurgie

Les preuves suggèrent que 30 % des infections au coronavirus parmi le personnel de santé résultaient de l’exposition à des patients malades qui propagent le virus par le biais de particules aérosolisées provenant des éternuements, de la toux et de la parole. Les efforts visant à protéger le personnel de chirurgie de l’exposition comprennent actuellement des couches supplémentaires de vêtements de protection stériles (EPI) ainsi que des méthodes telles que la ventilation en pression positive et l’échange continu d’air dans les salles d’opération. Cette qualité de l’air peut toutefois être compromise par le nombre d’équipements, le nombre de personnes et le niveau d’émissions. Parmi ces facteurs, on craint que la fumée de cautérisation, les gaz en aérosol, les liquides, les produits chimiques et les particules pathogènes puissent propager les infections au bloc opératoire. Mais, avec l’annulation des interventions chirurgicales non urgentes pendant les périodes de quarantaine strictes de la COVID-19, les professionnels ont eu l’occasion d’étudier de nouvelles mesures de sécurité pour réduire les taux d’infection. C’est à ce moment-là que les médecins se sont inquiétés de la quantité de fuites de gaz médical pendant une chirurgie mini-invasive (MIS) et de son rôle dans la propagation des infections.

Rôle du CO2 en chirurgie

La MIS, ou laparoscopie, est une procédure permettant d’accéder à l’intérieur du corps par une petite incision. La MIS implique fréquemment l’utilisation de CO2 de qualité médicale pour agrandir et stabiliser les cavités corporelles pour une meilleure visibilité et une meilleure maniabilité de l’instrument pendant les procédures. Le CO2 fonctionne bien, car le gaz est non inflammable, peu coûteux et a une solubilité dans le sang plus élevée que dans l’air. Cependant, le seul problème est que les dégagements gazeux, la fumée de cautérisation et les cellules aérosolisées se propageant par des fuites de gaz représentent des risques inhérents lors de l’utilisation de gaz dans un contexte chirurgical.

Malgré le dépistage des patients avant leurs opérations, des preuves au début de la pandémie ont suggéré que le COVID-19 était toujours présent dans le sang et les selles pendant les chirurgies colorectales. Combinez cela à des préoccupations concernant les fuites de gaz et on aboutit à une peur réelle que les fuites de gaz transmettent des particules infectieuses au personnel chirurgical.

Enquête sur les dangers potentiels

La peur que les fuites de gaz CO2 contribuent aux infections a suscité l’intérêt du Professeur Ronan Cahill, docteur en médecine, et professeur de chirurgie à l’Hôpital Mater Misericordiae et au University College of Dublin. « Le chirurgien en moi a supposé que les fuites étaient insignifiantes ; l’universitaire en moi voulait quantifier et prouver la vérité », déclare le Prof. Cahill. « J’ai consulté le Dr Kevin Nolan, maître de conférence et enseignant à la School of Materials and Mechanical Engineering (École des matériaux et du génie mécanique) à l’UCD. »

M. Nolan possède une vaste expérience en imagerie de Schlieren, une technique d’imagerie populaire dans les tests aéronautiques qui visualise les changements locaux de l’indice de réfraction de l’air. « J’avais effectué des tests de Schlieren pour détecter l’effluvium (fuite de gaz) provenant d’une cavité corporelle insufflée », explique M. Nolan. « Une partie du processus impliquait des lasers de classe quatre sur des modèles de simulation chirurgicale pour éclairer les particules et les capturer avec une caméra Phantom en mode super ralenti. Mais c’est une configuration complexe dans un bloc opératoire. » Alors que les particules devenaient visibles, l’utilisation de lasers rendait cette méthode peu pratique et dangereuse dans un environnement humain vivant.

Messieurs Nolan et Cahill ont déterminé qu’ils devaient trouver un autre moyen de visualiser le gaz médical. Par coïncidence, tous deux avaient vu un documentaire sur le changement climatique intitulé « Racing Extinction » (La course à l’extinction) par Louie Psihoyo, qui présente une imagerie thermique avec un filtre spécialisé capable de rendre visibles les émissions quotidiennes de dioxyde de carbone. M. Cahill a contacté le directeur pour en savoir plus sur la technologie qu’il a utilisée et pour déterminer si elle pouvait aider leurs travaux de recherche.

Une solution pratique

Les travaux de Messieurs Cahill et Nolan ayant maintenant pris une nouvelle direction. Ils se sont efforcés d’obtenir rapidement des subventions et des financements pour leurs recherches et pour l’achat d’une caméra d’imagerie du gaz FLIR GF343. Les avantages de la caméra ont été immédiatement clairs : la GF343 est plus discrète et beaucoup plus facile à installer que l’approche de Schlieren précédente. L’objectif principal de M. Cahill était d’observer les fuites pendant que des dispositifs d’accès appelés « trocarts » et des valves chirurgicales étaient en place. Les chirurgiens utilisent des trocarts et des valves dans les chirurgies colorectales et abdominales pour l’insertion, le guidage et le retrait d’instruments spécialisés. La GF343 a permis de rendre les fuites très visibles ; la caméra a montré du CO2 normalement invisible sortant des instruments et s’écoulant sur une large zone, la quantité augmentant au fur et à mesure que l’ajustement des valves se desserrait naturellement au cours d’une intervention chirurgicale.

Images de Messieurs Cahill et Nolan montrant du CO2 fuyant de l’instrument et laissant un sillage sur le bras factice.

L’objectif initial de M. Cahill était de visualiser le volume de fuites de gaz survenant pendant l’intervention chirurgicale, mais ces résultats ont de loin dépassé ses attentes. La recherche a confirmé que les équipes chirurgicales sont exposées à des fuites et à des quantités de particules bien supérieures à celles estimées précédemment. Cependant, l’objectif global primordial était de sensibiliser aux efforts supplémentaires nécessaires pour protéger les patients et les professionnels de la santé contre la propagation des virus dans les zones où les personnes respirent. M. Cahill affirme que les chirurgiens qui passent peu de temps dans un environnement chirurgical n’étaient généralement pas trop inquiets, alors que les infirmiers et d’autres membres du personnel qui assistent à plusieurs procédures par jour étaient heureux de savoir que leurs préoccupations étaient prises au sérieux.

Les travaux de recherche ont été menés auprès de différentes équipes chirurgicales et spécialisées au Mater Misericordiae University Hospital de Dublin, en Irlande, ainsi qu’à l’IRCAD-EITS, à Strasbourg, en France, dans le cadre d’un prix de consortium, décerné par EU Horizon 2020, intitulé « Protecting Operating Rooms Staff against Aerosolised Viruses (PORSAV) » (Protection du personnel des salles d’opération contre les virus aérosolisés).