Thesis by GLEIZAL Arnaud
Therapeutic ultrasound in maxillofacial surgery
Defended on 5 february 2009
The maxillo-facial surgeon deal, in his daily work, with two problematic situations: - Make bone cuts in the facial bones with important soft tissues injuries risk. - Take care of patients with bone deficit that could have originated either in trauma or in a congenital malformation, or be iatrogenic. The purpose of this work was: - To develop new surgical techniques safer by using ultrasonic instruments which have the ability to cut bone without damaging soft tissues - Secondly to understand and optimize the mechanisms of bone regeneration of a certain type of ultrasound, the LIPUS (low intensity pulsed ultrasound) on the cranial bones and facial bones in both in vitro and in vivo. Results: - According to preliminary studies in animals we described in humans, new techniques for mandibular sagittal splitting, palatal expansion, and cranial surgery integrating the use of a piezoelectric scalpel which allowed decreasing morbidity from these surgeries. - We have made progress in the understanding of gene stimulation of osteoblasts by LIPUS showing stimulation of genes involved in transcription cell and also in optimizing treatment protocols in vivo highlighting reconstruction predominant bone to 300mW / cm2.
Applications des ultrasons en chirurgie maxillofaciale : Stimulation de la régénération osseuse - piézochirurgie
Soutenue le 5 February 2009
Le chirurgien maxillo-facial est confronté dans sa pratique quotidienne à deux situations problématiques : réaliser des découpes osseuses mettant en jeu l’intégrité fonctionnelle d’éléments anatomiques prépondérants, et prendre en charge des patients présentant un déficit osseux important. Les ultrasons s’avèrent présenter un apport potentiel dans ces deux directions. La première partie de ce travail concerne la stimulation de la régénération osseuse par ultrasons pulsés de faible intensité (LIPUS), pour laquelle nous avons mené des études in vitro et in vivo sur modèle murin. Les résultats obtenus sur cultures cellulaires ont permis d’avancer dans la compréhension de la stimulation ultrasonore des ostéoblastes, en mettant en évidence l’activation de gènes impliqués dans la transcription cellulaire. Les travaux in vivo portant sur l’os pariétal ont confirmé qu’il est possible d’obtenir une stimulation significative de la reconstruction osseuse pour une puissance ultrasonore spécifique. La seconde partie de ce travail porte sur la piézo-chirurgie, nouveau procédé de découpe osseuse basé sur l’utilisation de vibrations ultrasonores basses fréquences générées par un élément piézoélectrique. Ce procédé permet de couper l’os en réduisant les lésions secondaires sur les tissus mous environnants. Après des études préliminaires chez l’animal, nous avons mis en oeuvre et évalué chez l’homme de nouvelles techniques de clivage sagittal mandibulaire, d’expansion palatine et d’abord endocrânien, en exploitant les nouvelles possibilités fournies par l’outil piézoélectrique. Les protocoles établis ont permis dans certains cas de diminuer considérablement la morbidité de ces chirurgies.
Defended on 5 february 2009
The maxillo-facial surgeon deal, in his daily work, with two problematic situations: - Make bone cuts in the facial bones with important soft tissues injuries risk. - Take care of patients with bone deficit that could have originated either in trauma or in a congenital malformation, or be iatrogenic. The purpose of this work was: - To develop new surgical techniques safer by using ultrasonic instruments which have the ability to cut bone without damaging soft tissues - Secondly to understand and optimize the mechanisms of bone regeneration of a certain type of ultrasound, the LIPUS (low intensity pulsed ultrasound) on the cranial bones and facial bones in both in vitro and in vivo. Results: - According to preliminary studies in animals we described in humans, new techniques for mandibular sagittal splitting, palatal expansion, and cranial surgery integrating the use of a piezoelectric scalpel which allowed decreasing morbidity from these surgeries. - We have made progress in the understanding of gene stimulation of osteoblasts by LIPUS showing stimulation of genes involved in transcription cell and also in optimizing treatment protocols in vivo highlighting reconstruction predominant bone to 300mW / cm2.
Applications des ultrasons en chirurgie maxillofaciale : Stimulation de la régénération osseuse - piézochirurgie
Soutenue le 5 February 2009
Le chirurgien maxillo-facial est confronté dans sa pratique quotidienne à deux situations problématiques : réaliser des découpes osseuses mettant en jeu l’intégrité fonctionnelle d’éléments anatomiques prépondérants, et prendre en charge des patients présentant un déficit osseux important. Les ultrasons s’avèrent présenter un apport potentiel dans ces deux directions. La première partie de ce travail concerne la stimulation de la régénération osseuse par ultrasons pulsés de faible intensité (LIPUS), pour laquelle nous avons mené des études in vitro et in vivo sur modèle murin. Les résultats obtenus sur cultures cellulaires ont permis d’avancer dans la compréhension de la stimulation ultrasonore des ostéoblastes, en mettant en évidence l’activation de gènes impliqués dans la transcription cellulaire. Les travaux in vivo portant sur l’os pariétal ont confirmé qu’il est possible d’obtenir une stimulation significative de la reconstruction osseuse pour une puissance ultrasonore spécifique. La seconde partie de ce travail porte sur la piézo-chirurgie, nouveau procédé de découpe osseuse basé sur l’utilisation de vibrations ultrasonores basses fréquences générées par un élément piézoélectrique. Ce procédé permet de couper l’os en réduisant les lésions secondaires sur les tissus mous environnants. Après des études préliminaires chez l’animal, nous avons mis en oeuvre et évalué chez l’homme de nouvelles techniques de clivage sagittal mandibulaire, d’expansion palatine et d’abord endocrânien, en exploitant les nouvelles possibilités fournies par l’outil piézoélectrique. Les protocoles établis ont permis dans certains cas de diminuer considérablement la morbidité de ces chirurgies.
