Applying scanning electron microscopy for the ultrastructural and clinical analysis of periprosthetic capsules in implant-based breast reconstruction

Abstract

La reconstruction en deux étapes par expanseur et implant est la technique la plus répandue pour la reconstruction mammmaire post mastectomie. La formation d’une capsule périprothétique est une réponse physiologique universelle à tout corps étranger présent dans le corps humain; par contre, la formation d’une capsule pathologique mène souvent à des complications et par conséquent à des résultats esthétiques sous-optimaux. Le microscope électronique à balayage (MEB) est un outil puissant qui permet d’effectuer une évaluation sans pareille de la topographie ultrastructurelle de spécimens. Le premier objectif de cette thèse est de comparer le MEB conventionnel (Hi-Vac) à une technologie plus récente, soit le MEB environnemental (ESEM), afin de déterminer si cette dernière mène à une évaluation supérieure des tissus capsulaires du sein. Le deuxième objectif est d‘appliquer la modalité de MEB supérieure et d’étudier les modifications ultrastructurelles des capsules périprothétiques chez les femmes subissant différents protocoles d’expansion de tissus dans le contexte de reconstruction mammaire prothétique. Deux études prospectives ont été réalisées afin de répondre à nos objectifs de recherche. Dix patientes ont été incluses dans la première, et 48 dans la seconde. La modalité Hi-Vac s’est avérée supérieure pour l’analyse compréhensive de tissus capsulaires mammaires. En employant le mode Hi-Vac dans notre protocole de recherche établi, un relief 3-D plus prononcé à été observé autour des expanseurs BIOCELL® dans le groupe d’approche d’intervention retardée (6 semaines). Des changements significatifs n’ont pas été observés au niveau des capsules SILTEX® dans les groupes d’approche d’intervention précoce (2 semaines) ni retardée.

Two-stage implant-based (expander to implant) breast reconstruction is the most frequently applied technique following total mastectomy. While the periprosthetic capsule is a normal physiologic response to any foreign body, pathological capsule formation often leads complications and suboptimal aesthetic results. The scanning electron microscope (SEM) is a powerful tool that offers unparalleled assessment of capsule ultrastructural topography. The first research aim was to compare conventional high-vacuum (Hi-Vac) SEM with newer environmental scanning electron microscopy (ESEM) technology to determine whether the latter offers superior assessment of breast capsular tissue. The second aim was to apply the most optimal SEM mode to study periprosthetic capsule ultrastructural modifications in women undergoing differing expansion protocols during the first stage of implant-based reconstruction. Ten patients were prospectively included in the first study and 48 prospectively included into the second. Conventional Hi-Vac mode was deemed superior for the comprehensive analysis of breast capsular tissue. Using Hi-Vac mode within the established study protocol, a more pronounced capsular 3-D relief was observed around BIOCELL® expanders when the first postoperative saline inflation took place at 6 weeks following expander insertion (delayed approach). No significant changes were observed with SILTEX® expander capsules in both early (2 weeks) and delayed approach groups.