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Fumées chirurgicales

nuage produit quand un chirurgien utilise un laser, une scie...

Les fumées chirurgicales provoquées par l'utilisation d'une source d'énergie durant un acte chirurgical peuvent présenter des dangers pour la santé des personnes présentes au bloc opératoire. Des polluants biologiques, organiques ainsi que des nanoparticules sont susceptibles de traverser la paroi alvéolaire et de rejoindre le système sanguin des personnes qui y sont exposées.

Photo d'un traitement au laser.

Présentation

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Les fumées chirurgicales sont les fumées provoquées lors d'interventions chirurgicales par l'utilisation d'une source d'énergie, qu'elle soit électrique (bistouri électrique, thermofusion tissulaire), ultrasonique ou laser. Au regard des résultats d’études menées depuis plusieurs années, les fumées chirurgicales peuvent présenter des dangers pour la santé du personnel exposé au bloc opératoire. Ainsi les infirmières et les infirmiers de bloc déclarent deux fois plus de maladies respiratoires que la population générale[1]. Une nouvelle étude publiée en 2021 [2] démontre que le risque de BPCO (Bronchopneumopathie chronique obstructive) est augmenté de 69 % pour les infirmières travaillant dans un bloc opératoire depuis plus de 15 ans.

Concernant les seuls dangers des polluants organiques il a été démontré que :

  • 1 gramme de tissu chirurgical vaporisé équivaut à la fumée émise par six cigarettes[3].
  • 4 à 6 heures de présence dans l'espace chirurgicale d'une salle d'opération équivaut à fumer 27 à 30 cigarettes[4].

Composition

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Le panache des fumées chirurgicales est composé d'aérosols, de constituants biologiques, cellulaires, de gaz et de vapeurs. Les polluants peuvent être classés en trois principales familles :

Micro et nanoparticules

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Articles connexes : Microparticule et Nanoparticule.
Pénétration des particules dans l'appareil respiratoire en fonction de leur taille.

Bien que la taille des particules aérosolisées varie entre plus de 200 micromètres (ou microns) et moins 0,01 micromètre, leur taille moyenne fait qu'une part très importante de ces particules est susceptible d'atteindre les alvéoles pulmonaires (70% des particules ont une taille inférieure à 0.3μm). D’après les résultats des études expérimentales, leur taille fait que ces particules inhalées sont donc capables de traverser la paroi alvéolaire, migrer vers la plèvre, les structures ganglionnaires, rejoindre les systèmes sanguin et lymphatique et ainsi atteindre différents organes comme le foie, le cœur ou la rate.

Le nombre de particules atteint 292 000 particules par cm3 pour une cure d’éventration et 490 000 particules par cm3 pour une résection hépatique[6].

À l'inspiration, le volume moyen inspiré par un adulte est de 500 cm3. Avec 292 000 particules par cm3 présentes dans le panache de fumée chirurgicale, les personnes présentes dans l’espace chirurgical respireraient potentiellement environ 146 millions de particules à chaque respiration et dont la majorité sont susceptibles d'atteindre les alvéoles pulmonaires et de passer la barrière air-sang.

Calcul :

  • 292 000 particules par cm3 x 500 cm3 = 146 000 000 particules par inspiration
  • 70 % des particules ont une taille inférieure à 0,3 μm

Il est important de noter que les masques chirurgicaux standard filtrent à 0,5 micromètres avec une efficacité d'environ 43 % et ne jointent pas autour de la bouche et du nez.

Polluants organiques

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Article connexe : Polluant organique persistant.

Le panache chirurgical contient plus de 140 composés organiques de pyrolyse[5],[3],[7].

Ceux-ci sont formés à partir d'un processus chimique lorsque de l'énergie est appliquée à des tissus tels que la graisse, l'hémoglobine ou autres.

40 de ces polluants organiques sont toxiques, mutagènes et cancérigènes tels que :

Polluants biologiques

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Tailles du matériel biologique.

La fumée chirurgicale est composée de 95 % de vapeur d'eau[8].

L'eau étant porteuse de bactéries et de virus viables[9],[10], le transfert de maladie est possible et a été documenté[11].

il a été récupéré dans les fumées chirurgicales :

Une papillomatose laryngée a été reconnue comme maladie professionnelle pour une infirmière qui exerçait la fonction d’instrumentiste lors de traitements de papillomatoses[18]

Mesures de prévention

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Hiérarchie des mesures de prévention.

Logique de la hiérarchie des mesures de prévention

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Il existe une directive-cadre européenne relative à la sécurité et à la santé au travail[19] qui oblige les employeurs à prendre des mesures adéquates pour rendre le travail plus sain et sûr. Cette directive fixe une hiérarchie des mesures de prévention.

La hiérarchisation est :

  1. L'élimination du danger ou sa substitution
  2. La réduction des risques via le recours à une protection collective
  3. La prévention organisationnelle
  4. Et en dernier recours, la limitation les dommages via le recours à des équipements de protection individuelle (EPI)

Hiérarchisation des mesures de prévention concernant les fumées chirurgicales

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  1. L'élimination du danger ou sa substitution par l'usage d'un bistouri froid si cela est possible
  2. La protection collective : ex.: l'élimination par captage à la source des fumées chirurgicales
  3. La prévention organisationnelle : ex.: formation, méthodes de travail, procédures
  4. En dernier recours, la limitation les dommages : ex.: port de lunettes protection et de masques

Un document sur les risques et les mesures de prévention concernant les fumées chirurgicales et destiné aux médecins du travail a été publié par l'INRS[20]

Mesures de protection collectives concernant les fumées chirurgicales

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La mesure de prévention collective la plus efficace est la solution technique qui consiste à capter puis à filtrer les fumées chirurgicales[20].

Captage à la source

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Il existe différents moyens de capter à la source les fumées chirurgicales en fonction du type de chirurgie pratiquée.

Pour la chirurgie ouverte
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Les différentes solutions sont d'utiliser au choix :

  • Une simple tubulure ouverte amenée au plus près de la source
  • Une tubulure pouvant s’adapter au manche porte-électrode (bistouri électrique)
  • Un manche porte-électrode (bistouri électrique) équipé d'une solution de captage intégrée
Bistouri électrique type permettant des capter les fumées à la source.
Pour la cœlisocopie
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Les différentes solutions sont d'utiliser au choix :

  • un filtre actif ou passif (relié au robinet d'un des trocarts)
Évacuateur de fumées pour la coelioscopie.
  • une tubulure d'évacuation (relié au robinet d'un des trocarts et à un système d'évacuation et de filtration)
  • Un système de lavage cœlioscopique (Aspiration/irrigation relié à un filtre puis à l'aspiration murale)

Filtration

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Les tailles des particules devant être filtrées sont comprises entre 200 micromètres (ou microns) et moins 0,01 micromètres.

Concernant les polluants biologiques leurs tailles sont :

Les filtres doivent indiquer leur taux d'efficacité minimum pour les tailles de particules les plus difficiles à attraper car les plus pénétrantes (notion de MMPS : most penetrating particle size). Il est donc nécessaire de recourir à des filtres de type ULPA (Ultra Low Particulate Air) pour assurer une filtration efficace de ces particules aérosolisées. Les filtres ULPA affichent en effet des efficacités minimum de 99.999 % pour des MMPS généralement comprises entre 0,1 et 0,2 μm.

L'erreur la plus répandue consiste à supposer que seul un effet tamis est responsable de la capture des aérosols par un milieu fibreux. En réalité, l'efficacité unitaire de collection d'une fibre est fonction de plusieurs mécanismes physiques[21] :

  • La diffusion brownienne
Principe de la diffusion Brownienne.
  • L’interception directe
Principe de l'interception directe.
  • L’impaction inertielle
Principe de l'impaction inertielle.

Voir article sur la filtration des aérosols de l'INRS pour plus de détails[21]

Il résulte de ces mécanismes physiques que les particules inférieures comme les particules supérieures aux tailles des MPPS sont capturées avec une efficacité supérieure au minimum annoncé pour les MPPS.

Courbe d'efficacité des filtres fibreux de type ULPA

L'évacuation

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Pour permettre le captage des fumées il est possible de recourir pour de petits volumes de fumées à l'aspiration murale (ex. : cœlioscopie) ou pour la chirurgie ouverte à des évacuateurs dont le volume d’aspiration est bien plus important (la norme ISO16571[22] précise qu'il doit être capable de fournir un débit d'au moins 500 l/min sans perte de charge).

Évacuateur permettant l'évacuation et la filtration des panaches de fumées chirurgicales.
  • Concernant l'utilisation de l'aspiration murale il est important de protéger du risque de colmatage les canalisations de l'établissement de santé en plaçant un filtre ULPA sur la ligne d'aspiration.
  • Concernant les évacuateurs, ceux-ci sont généralement munis de filtres réutilisables. Pour cette raison, et afin de protéger de tout contact accidentel le personnel de salle entre deux interventions, la norme ISO16571 stipule que l'unité terminale (l'entrée du filtre) doit avoir un dispositif de fermeture qui se ferme lorsqu'il n'est pas connecté. Les évacuateurs offrent généralement la possibilité d'être couplé à la source d'énergie émettrice de fumées afin de s'activer que lorsque celle-ci est utilisée. Les fumées chirurgicales étant composées à 95 % de vapeur d'eau, la norme ISO16571 recommande également que le système de filtration contienne un préfiltre et/ou un adsorbeur afin de protéger le filtre ULPA.

Notes et références

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  1. ↑ (en) Kay Ball, « Compliance With Surgical Smoke Evacuation Guidelines: Implications for Practice », AORN Journal, vol. 92, no 2,‎ , p. 142–149 (ISSN 1878-0369, DOI 10.1016/j.aorn.2010.06.002, lire en ligne, consulté le )
  2. ↑ (en) Wubin Xie, Orianne Dumas, Raphaëlle Varraso et Krislyn M. Boggs, « Association of Occupational Exposure to Inhaled Agents in Operating Rooms With Incidence of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Among US Female Nurses », JAMA Network Open, vol. 4, no 9,‎ , e2125749 (ISSN 2574-3805, PMID 34542617, PMCID 8453320, DOI 10.1001/jamanetworkopen.2021.25749, lire en ligne, consulté le )
  3. 1 2 (en) O. S. Al Sahaf, I. Vega-Carrascal, F. O. Cunningham et J. P. McGrath, « Chemical composition of smoke produced by high-frequency electrosurgery », Irish Journal of Medical Science, vol. 176, no 3,‎ , p. 229–232 (ISSN 0021-1265 et 1863-4362, DOI 10.1007/s11845-007-0068-0, lire en ligne, consulté le )
  4. ↑ (en) D.S. Hill, J.K. O’Neill, R.J. Powell et D.W. Oliver, « Surgical smoke – A health hazard in the operating theatre: A study to quantify exposure and a survey of the use of smoke extractor systems in UK plastic surgery units », Journal of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery (JPRAS), vol. 65, no 7,‎ , p. 911–916 (ISSN 1748-6815, DOI 10.1016/j.bjps.2012.02.012, lire en ligne, consulté le )
  5. 1 2 3 4 (en) S.N. Andréasson, H. Anundi, B. Sahlberg et C.-G. Ericsson, « Peritonectomy with high voltage electrocautery generates higher levels of ultrafine smoke particles », European Journal of Surgical Oncology (EJSO), vol. 35, no 7,‎ , p. 780–784 (ISSN 0748-7983, DOI 10.1016/j.ejso.2008.09.002, lire en ligne, consulté le )
  6. ↑ (en) Miłosz Dobrogowski, Wiktor Wesołowski, Małgorzata Kucharska et Andrzej Sapota, « Chemical composition of surgical smoke formed in the abdominal cavity during laparoscopic cholecystectomy – Assessment of the risk to the patient », International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health, Nofer Institute of Occupational Medicine, vol. 27, no 2,‎ , p. 314–325 (ISSN 1232-1087 et 1896-494X, DOI 10.2478/s13382-014-0250-3, lire en ligne, consulté le )
  7. ↑ (en) E. Alp, D. Bijl, R.P. Bleichrodt et B. Hansson, « Surgical smoke and infection control », Journal of Hospital Infection, vol. 62, no 1,‎ , p. 1–5 (ISSN 0195-6701, DOI 10.1016/j.jhin.2005.01.014, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ (en-US) « Bloodborne pathogens. - 1910.1030 | Occupational Safety and Health Administration » [archive du ], sur www.osha.gov (consulté le )
  9. ↑ (en) B. Walker, « High efficiency filtration removes hazards from laser surgery », NATNews, vol. 27, no 6,‎ , p. 10–12 (ISSN 0027-6049, PMID 2395451, lire en ligne, consulté le )
  10. ↑ (en) P.O. Byrne, P.R. Sisson, P.D. Oliver et H.R. Ingham, « Carbon dioxide laser irradiation of bacterial targets in vitro », Journal of Hospital Infection, vol. 9, no 3,‎ , p. 265–273 (ISSN 0195-6701, DOI 10.1016/0195-6701(87)90123-x, lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ (en) Margo Rioux, Andrea Garland, Duncan Webster et Edward Reardon, « HPV positive tonsillar cancer in two laser surgeons: Case reports », Journal of Otolaryngology - Head & Neck Surgery, SAGE Publications, vol. 42, no 1,‎ , p. 54 (ISSN 1916-0216, PMID 24246045, PMCID 3843579, DOI 10.1186/1916-0216-42-54, lire en ligne, consulté le )
  12. ↑ (en) J. M. Garden, M. K. O'Banion, L. S. Shelnitz et K. S. Pinski, « Papillomavirus in the vapor of carbon dioxide laser-treated verrucae », JAMA, vol. 259, no 8,‎ , p. 1199–1202 (ISSN 0098-7484, PMID 2828703, lire en ligne, consulté le )
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  15. ↑ (en) Hugh M Gloster et Randall K Roenigk, « Risk of acquiring human papillomavirus from the plume produced by the carbon dioxide laser in the treatment of warts », Journal of the American Academy of Dermatology, vol. 32, no 3,‎ , p. 436–441 (ISSN 0190-9622, DOI 10.1016/0190-9622(95)90065-9, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ (en) Michael S. Baggish, Bernard J. Polesz, Dale Joret et Patrick Williamson, « Presence of human immunodeficiency virus DNA in laser smoke », Lasers in Surgery and Medicine, John Wiley & Sons, Ltd, vol. 11, no 3,‎ , p. 197–203 (ISSN 1096-9101, DOI 10.1002/lsm.1900110302, lire en ligne, consulté le )
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  18. ↑ (de) L Calero et T Brusis, « Larynxpapillomatose - erstmalige Anerkennung als Berufskrankheit bei einer OP-Schwester » [« Laryngeal papillomatosis - first recognition in Germany as an occupational disease in an operating room nurse »], Laryngo-Rhino-Otologie, vol. 82, no 11,‎ , p. 790–793 (ISSN 0935-8943 et 1438-8685, DOI 10.1055/s-2003-44546, lire en ligne, consulté le )
  19. ↑ « Directive 89/391/CEE du Conseil du 12 juin 1989 concernant la mise en oeuvre de mesures visant à promouvoir l'amélioration de la sécurité et de la santé des travailleurs au travail », sur Légifrance,
  20. 1 2 « Fumées chirurgicales. Risques et mesures de prévention - Article - INRS », sur www.inrs.fr (consulté le )
  21. 1 2 INRS - Hygiène et sécurité du travail - Cahiers de notes documentaires - 1er trimestre 2006 - 202 / 7 - FILTRATION DES AÉROSOLS – PERFORMANCES DES MÉDIAS FILTRANTS - Denis BÉMER, Roland RÉGNIER, INRS, Département Ingénierie des procédés - Sandrine CALLÉ, Dominique THOMAS, Xavier SIMON, Jean-Christophe APPERT-COLLIN, CNRS/LSGC, lire en ligne [réf. obsolète], sur inrs.fr
  22. ↑ « ISO 16571:2024 - Norme internationale - Systèmes d'évacuation des fumées chirurgicales générées par l'utilisation de dispositifs médicaux », sur Afnor EDITIONS (consulté le )

Articles connexes

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