O som é produzido pela rápida movimentação de moléculas. Esta vibração molecular transporta energia do transmissor, como o som produzido pela voz, até o receptor, como o ouvido. O som se locomove em ondas que transportam energia de um local a outro, de forma longitudinal. Esta movimentação mecânica, com rápido vai e vem, é a base para a formação do som como uma onda mecânica ou propagada mecanicamente de forma circuncêntrica nos meios sólido, líquido ou gasoso, que possuem massa e elasticidade, e deste modo não se difundindo no vácuo.28-30
Na propagação de uma onda mecânica não há transporte de matéria, mas apenas de energia. Ao serem atingidas pela perturbação ondulatória, as partículas do meio material entram em oscilação, mas não se afastam, alterando o estado das partículas vizinhas, transferindo-lhes energia mecânica e garantindo a propagação da onda.31
Uma onda sonora pode ser produzida em um meio colocando-se uma fonte vibrante em contato com o mesmo, fazendo com que partículas vibrem. Esta energia se propaga e é atenuada, dispersa e refletida através de interfaces.32
A frequência ou velocidade de oscilação por segundo do som é medida em hertz (Hz), nomeada em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, que fez importantes contribuições para a ciência no campo do eletromagnetismo. A frequência é associada a movimentos de característica ondulatória, que indica o número de revoluções (ciclos, voltas, oscilações, etc) por unidade de tempo, em segundos, no caso do som.28
A medida quilohertz (kHz) equivale a 1.000 Hz e megahertz (MHz) equivale a 1.000 kHz ou 1.000.000 Hz.28
A mais baixa frequência no campo acústico é chamada de infrassom, que se mantém abaixo de 20 Hz. Sons audíveis por humanos estão entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz) de frequência. A frequência do ultrassom inicia em 20.000 Hz.30
Com base no fato de que as ondas sonoras não são ionizantes e, portanto, inócuas aos seres vivos, têm sido usadas com frequência para fins diagnósticos e terapêuticos.28-29
A maioria dos equipamentos médicos de ultrassom atua em frequência entre um e 15 MHz. Para aplicações diagnósticas como para ultrassonografia abdominal, obstétrica e ginecológica, e para ecocardiograma, a frequência varia de 2,5 a 7,5 MHz. Para órgãos e estruturas superficiais, como a tireóide e a rede vascular periférica, a frequência varia de 7,5 a 15 MHz.30
A biofísica ultrassônica é o estudo dos mecanismos responsáveis pela interação entre materiais biológicos e o som, por meio de pesquisas que verificam as aplicações terapêuticas e os riscos envolvidos no diagnóstico ultrassonográfico.30
O princípio da ultrassonografia é baseado na emissão de ondas ultrassônicas por um transdutor, que consiste em um dispositivo que converte um tipo de energia em outra, no caso do ultrassom, energia elétrica em mecânica, e é confeccionado por material piezoelétrico. Composto por cristais cortados, de modo que um campo elétrico alternado, quando nele aplicado, produza variações em sua espessura. Dessas variações resulta um movimento nas faces do cristal, originando as ondas sonoras. Esse tipo de material, quando submetido a um campo eletromagnético, gera cargas elétricas na rede de cristais que interagem e produzem tensões mecânicas, com variação das dimensões físicas de certos materiais.31
O transdutor piezoelétrico serve como fonte e detector de ondas sonoras quando colocado em contato com a pele, e proporciona a ligação entre o equipamento de ultrassom e o paciente. O mesmo transdutor que emite o sinal ultrassônico funciona como detector, pois os ecos que retornam produzem vibração no cristal, fazendo variar suas dimensões físicas que, por sua vez, acarretam o aparecimento de um campo elétrico. A forma do transdutor é escolhida de modo que o som forme um feixe com uma direção bem definida. A recepção de sinais de ecos refletidos e dispersos pelo transdutor proporciona informação sobre as propriedades acústicas do meio, torna possível a produção de imagens de ultrassom no modo-B e permite a detecção de movimento usando o efeito Doppler.32
Esse campo gera sinais que podem ser amplificados e processados em um formato adequado para exibição em um osciloscópio ou registrador em imagem em escala de cinza observada pelo operador. No ultrassom utilizado na área da saúde, a exibição ocorre no modo-B, no qual os sinais refletidos são convertidos em uma série de pontos na tela. Com o processamento em escala de cinza, a intensidade ou brilho de cada ponto é proporcional à amplitude do sinal de eco.16,22,32-33
No modo-B, o feixe sonoro varre uma região e os ecos são mostrados na tela do dispositivo, em uma posição que corresponde à sua origem anatômica. Normalmente são usadas de 100 a 200 linhas de feixe de ultrassom para construir cada imagem.32
O efeito piezoelétrico foi descrito em 1880 pelos irmãos Pierre e Jacques Curie, que ao estudarem as propriedades inerentes à simetria de certos cristais, evidenciaram que alguns, ao serem submetidos a esforços mecânicos, segundo específicas posições, apresentam polarização elétrica em
suas faces, surgindo tensões internas que provocarão alteração em suas dimensões. Devido às deformações que sofrem, passam a vibrar com a mesma frequência, produzindo no meio uma onda mecânica. Se a frequência do sinal elétrico for suficientemente elevada, a onda produzida será ultrassônica.31
As ondas sonoras são emitidas através dos tecidos com densidades variáveis e são refletidas de volta ao transdutor formando imediatamente uma imagem na tela do monitor, comumente denominada imagem em tempo real.16-17
O transdutor realiza a emissão das ondas em pulsos breves, com períodos alternados de pausa e emissão, a uma taxa de repetição fixa. A propagação do pulso em meio homogêneo terá velocidade constante, com retorno em forma de eco na mesma velocidade da emissão. Durante o tempo de percurso do pulso, o transdutor se mantém em pausa, funcionando como receptor do eco. O ritmo de emissão e recepção é da ordem de poucos milhares de pulsos por segundo.31
Os primeiros relatos sobre o uso da ultrassonografia datam da época da Segunda Guerra Mundial, quando seus princípios eram utilizados nos mais diversos campos, inclusive para detecção de objetos no fundo do mar através do uso do Sonar. Os fundamentos foram baseados no conhecimento da emissão de ondas ultra-sônicas por animais, como morcegos, aves e golfinhos, utilizadas para locomoção, defesa e busca de alimentos.31
Equipamentos de USV podem ser utilizados para localizar veias de duas formas, longitudinal e transversal, a partir do posicionamento do transdutor e a aquisição de imagens que permitem ao operador do equipamento a diferenciação entre artérias e veias, com a compressão do transdutor contra a pele, por alguns segundos, o profissional pode visualizar o colabamento da veia e a contínua pulsação da artéria.16-17,22
Estes equipamentos operam em frequência que varia de 7,5 a 15 MHz.30
O uso do equipamento de USV auxilia a visualização da rede venosa em tempo real, a certificação da permeabilidade do vaso, a ausência de estenose ou trombose, identificação de posições anômalas, conduzindo o operador à escolha de outro local para punção, sem inserções desnecessárias; diferenciação de veias e artérias, redução de punções arteriais acidentais, aumento do sucesso da punção na primeira tentativa, redução do trauma tecidual e flebite mecânica, possibilita o acesso a vasos calibrosos em membro superior, promovendo a hemodiluição; relação custo-benefício favorável quando comparado à radiologia intervencionista convencional, aumenta a satisfação e o conforto do paciente e do profissional.17,22,34
A ultrassonografia apresenta algumas vantagens, destacando-se a segurança do procedimento, por ser um método não invasivo e atraumático, e a possibilidade de detectar fenômenos não perceptíveis pelos raios-X sem contraste, porém é um método que exige adequada capacitação do profissional para manuseio e diagnóstico correto, considerado operador dependente. De fato, a habilidade e o treinamento do operador são tão importantes quanto o tipo de equipamento utilizado.35
Como principais desvantagens o método requer mudança na habilidade do profissional que realiza a punção venosa, principalmente relatada por enfermeiras, que verificam a necessidade de desenvolver a coordenação mãos-olhos, pois a partir da utilização da ultrassonografia não mais realizam a punção olhando para o local de inserção do cateter, mas sim para o monitor do equipamento, ressaltando a necessidade de exercitar inúmeras vezes o procedimento para adquirir competência.17,25
Um atributo que pode estar presente no aparelho de USV é o efeito Doppler, que consiste na variação da frequência e do comprimento de onda do som, independente de qual seja a velocidade relativa entre a fonte emissora e o observador, ocasionado pela alteração da frequência devido a uma aproximação ou afastamento entre a fonte e o receptor.31,36
Em 1842 o físico austríaco Johann Christian Andreas Doppler descreveu que a frequência do som emitido ou refletido em um objeto em movimento variava de acordo com a velocidade do objeto. Um equipamento de USV com Doppler possibilita a demonstração de ondas de velocidade de fluxo sanguíneo produzidas pelo ultrassom ao incidir em um vaso, sendo que a onda de velocidade de fluxo é composta pelas variações da frequência do ultrassom refletido pelas hemácias contidas no sangue em movimento. A frequência das ondas refletidas por objetos em movimento, como as células vermelhas do sangue, sofre uma alteração proporcional à velocidade do alvo, colorindo o fluxo sanguíneo e fornecendo dados sobre pressão intravascular.32,36-37
A USV com Doppler pode também gerar som audível do fluxo sanguíneo, entretanto não informa sobre a profundidade do vaso.22
O primeiro relato do uso da USV para auxiliar o posicionamento de cateter intravenoso central data de 1984.38
Em tempos passados, era desenvolvida por radiologistas que se especializavam em ultrassonografia para diagnóstico e intervenção, e foi sendo empregada por outras especialidades médicas, destacando-se as áreas de ginecologia, obstetrícia e cardiovascular. Na enfermagem, o uso
da ultrassonografia destaca-se historicamente na obstetrícia e, mais recentemente, para obtenção de acesso vascular periférico.16
A USV pode facilitar a cateterização de veias e artérias, proporcionando a constante visualização das estruturas anatômicas adjacentes à veia durante a inserção do cateter, com a confirmação da anatomia. A utilização sistemática da USV pode reduzir o número de tentativas de punção, ocasionadas por variações anatômicas, que influenciam o sucesso da punção, além de diminuir as taxas de complicações durante a inserção do cateter central, contribuindo para a melhoria da segurança dos pacientes.39
A punção guiada por USV em tempo real requer habilidade, sendo que operadores não capacitados ou com pouca experiência podem incorrer em erros de avaliação capazes de gerar complicações e a não identificação correta das imagens. Para que o procedimento seja facilitado, alguns pesquisadores preconizam a realização por duas pessoas, uma opera o equipamento e a outra faz a punção, entretanto, consideram o procedimento em dupla desnecessário quando o operador é experiente, além de aumentar o custo. No caso da realização de ambos os procedimentos por um profissional, este deve segurar com uma mão o transdutor e com a outra, realizar a punção guiada pela imagem.16
Estudo prospectivo e randômico sobre a comparação da técnica de PVP guiada por USV em adultos voluntários, com um ou dois profissionais, demonstrou que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos quanto ao número de tentativas de punção e o tempo para realização do procedimento.40
Adiciona-se ao fato da necessidade de capacitação para a utilização da USV na punção venosa, o custo do equipamento (dez a dezessete mil dólares americanos) o que dificulta a aquisição em algumas instituições, por se tratar de tecnologia de uso recente e que requer maiores estudos que comprovem seu custo-benefício.17
Com relação à PVP, alguns autores relatam a vantagem da USV no aumento do sucesso da punção, entretanto são estudos com populações diversas, pequenas amostragens e metodologias diferentes.17,19,25,41-44
Um destes estudos demonstra que a PVP guiada por USV apresenta maior utilização prática devido a disponibilização no mercado de equipamentos leves e portáteis que podem ser utilizados a beira do leito, tornando-se uma opção para a execução de cateterizações intravenosas periféricas.19
Em pacientes com características que dificultam a palpação e visualização da rede venosa, a USV pode constituir alternativa favorável ao sucesso na PVP, sendo evidenciado em estudo realizado nos Estados Unidos da América (EUA), que adicionalmente contribuiu para a redução do número de tentativas de punção e de traumas durante a inserção de cateteres.17
Pesquisa observacional sobre o uso da USV por enfermeiros para PVP em pacientes com antecedentes de insucesso pelo método tradicional, obesos, portadores de doenças crônicas, pacientes com anemia, em tratamento dialítico e usuários de drogas ilícitas, demonstrou que de um total de 321 punções 87,0% foram bem sucedidas. Os autores concluem que os enfermeiros obtiveram proporção majoritária de sucesso na punção com o uso da USV em uma variedade de pacientes com rede venosa periférica difícil.44
Enfermeiros que utilizaram o equipamento de USV para investigação da rede venosa periférica, mudaram a avaliação do grau de dificuldade para obtenção do acesso venoso. Sem o uso da USV 80,0% dos pacientes foram classificados como muito difíceis e com o uso do equipamento, 9,0% apresentaram a mesma categorização.25
Pesquisa retrospectiva que comparou a eficácia do uso da USV e o método tradicional de punção por enfermeiros constatou redução de 42,0% no número de tentativas de punção com o uso da USV, e 26,0% de punções com mais sucesso na primeira tentativa.42
Com relação à obtenção de acesso venoso periférico por médicos com o uso da USV em adultos, após tentativas de punção sem sucesso por enfermeiros, estudo evidenciou que 92,0% das punções foram com sucesso e, destas, 84,0% na primeira tentativa.41
Estudo controlado e randômico sobre a obtenção de acesso venoso periférico por médicos, com uso ou não de ultrassonografia, em pacientes submetidos a atendimento de emergência, com história de obesidade, uso de drogas ilícitas, doenças crônicas ou que já haviam sido submetidos a três tentativas de punção por enfermeiros, evidenciou 95,0% de sucesso na punção guiada por USV, e 43,0% pelo método tradicional.43
Com relação ao uso da USV para inserção e progressão do cateter venoso central de inserção periférica (PICC), estudos relatam sucesso de 90 a 100,0% nos procedimentos realizados em pacientes submetidos à implantação deste cateter guiada pela USV.45-46
O uso desta tecnologia auxilia na localização do vaso e aumenta as taxas de sucesso em relação ao posicionamento central do cateter, com redução do número de tentativas.17
As inserções de PICC pelas veias basílica e cefálica foram facilitadas com o uso da USV, por reduzir múltiplas tentativas de punção sem sucesso pelo método tradicional e reduzir o tempo do procedimento em até cinco minutos.24
Pesquisadores descrevem possível aumento do sucesso na inserção de PICC e redução da incidência de complicações em crianças com o uso da USV, a partir da experiência de uso desta tecnologia em um neonato de 850 gramas.47
Quanto à inserção de cateteres centrais há controvérsias entre estudos que consideram a USV um instrumento facilitador do sucesso da punção e na redução de complicações, enquanto outros demonstram redução do sucesso do procedimento.
A cateterização venosa central em lactentes pode ser um procedimento de risco, alterando os índices de morbidade e mortalidade, principalmente devido às características da estrutura anatômica e fisiológica. É necessária validação do conhecimento para realização deste procedimento, e a prática deve ser regular, para o alcance e manutenção da habilidade e competência. A taxa de sucesso e a ocorrência de complicações dependerão de fatores que incluem o tamanho e a condição da criança, experiência do profissional, local de inserção do cateter, presença de anomalias vasculares, alterações da coagulação, cateterizações anteriores, dentre outros.48
Em Setembro de 2002, o National Institute of Clinical Excellence (NICE) elaborou um documento intitulado "Orientações sobre a utilização de dispositivos para obtenção de imagens ultrassonográficas para inserção de cateteres venosos centrais”, que recomenda o uso como método preferencial para inserção eletiva de cateteres venosos centrais na veia jugular interna em adultos e crianças.48-49
Estudo evidenciou que o uso da USV contribuiu para o aumento do sucesso, com redução do tempo para o procedimento e número de tentativas, durante a cateterização da veia jugular interna em pacientes de unidades de cuidados intensivos, por médicos pouco experientes, como residentes.50
O uso da USV reduziu significantemente o insucesso no posicionamento de cateteres nas veias jugular interna e subclávia, as complicações durante a inserção e a necessidade de múltiplas tentativas para passagem do cateter, quando comparado ao método tradicional de inserção de CVC.38
Revisão sistemática com meta-análise objetivou avaliar a eficácia clínica do uso da USV para cateterização venosa central demonstrou que, comparado ao método tradicional, a USV reduziu significantemente o insucesso na punção da veia jugular interna em adultos, porém não alterou os
resultados referentes à punção da veia subclávia e femoral. Três estudos em crianças confirmaram maior taxa de sucesso na punção da veia jugular interna com a ultrassonografia, porém nos lactentes não se identificou diferença significativa.22
A USV também se mostrou útil na identificação de variações anatômicas da veia jugular interna em crianças, estando presentes em 18,0% das crianças avaliadas em estudo realizado sobre a temática, sendo destacado que esta técnica reduz o tempo de cateterização, o número de tentativas de punção e complicações relacionadas.26
Para a cateterização da veia subclávia, pesquisadores expõem incerteza quanto às vantagens com o uso da ultrassonografia, entretanto, relatam que outros estudos devem ser realizados, pois, em alguns casos, seu uso em tempo real para localização da veia e posicionamento do cateter parece ser benéfico.38
Nova técnica para posicionamento do transdutor do USV durante a cateterização da veia subclávia em recém-nascidos e crianças, refere-se ao posicionamento do transdutor na região supraclavicular para obtenção da imagem longitudinal da veia, e punção infraclavicular guiada pela imagem ultrassonográfica. Constataram o sucesso na primeira tentativa em 84,0% dos casos e 100,0% após duas tentativas. Consideraram a nova técnica como uma possibilidade segura para cateterização venosa central em crianças, pois permite a visualização da progressão do cateter e a verificação da permeabilidade da veia antes da punção.51
Autores verificaram resultados diferentes dos publicados em outros estudos, com relação às taxas de sucesso para cateterização venosa central, que se mostraram significativamente maiores no grupo com avaliação tradicional, em comparação com o grupo que utilizou a USV (89,3% versus 78,0%, p <0,002). Não houve diferença significativa no tempo necessário para executar a cateterização. Relatam que a USV aumentou a incidência de complicações e o insucesso na punção, quando utilizada por um grupo de médicos pediatras durante a cateterização da veia jugular interna em crianças. Ressaltam que as recomendações da NICE deveriam ser seguidas com cautela com relação aos lactentes e crianças maiores, até que surja melhor embasamento científico.49
Com relação à utilização da USV para punção arterial, observou-se aumento significante do sucesso na primeira tentativa, com redução do número total de inserções, indicando a utilização da técnica neste tipo de punção vascular.52
Pautados nos resultados dos estudos apresentados, poderíamos supor que a USV é um método efetivo para visualização da rede venosa periférica e central de crianças e adultos.
Entretanto, não se identificam estudos de intervenção controlados e randômicos em crianças submetidas à cateterização venosa periférica guiada por USV. Portanto, pretende-se verificar se o uso da USV na inserção de CIP em crianças promove obtenção do acesso venoso periférico, assertividade e reduz complicações locais quando comparado ao método tradicional, independentemente das características do paciente que poderiam constituir fatores de risco para o insucesso do procedimento.