1 ASSOBRAFIR Ciência Abr;7(1):13-21

ASSOBRAFIR Ciência - ISSN 2177-9333

Publicação quadrimestral da

Associação Brasileira de Fisioterapia Cardiorrespiratória e Fisioterapia em Terapia Intensiva

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Nidia A. Hernandes

ASSOBRAFIR - DIRETORIA Diretora Presidente Geral

Jocimar Avelar Martins Diretor Científico Geral Flávio Maciel Dias de Andrade Diretora Administrativa Geral

Francimar Ferrari Ramos Diretor Financeiro Geral Luis Felipe da Fonseca Reis

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Diretor Unidade Regional Rio Grande do Sul Alexandre Simões Dias

Diretora Unidade Regional Santa Catarina Christiani Decker Batista Bonin

Diretora Regional São Paulo Leny Vieira Cavalheiro Diretora Regional Sergipe Lucas de Assis Pereira Cacau

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Fábio Pitta

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Josiane Marques Felcar

ASSOBRAFIR Ciência - ISSN 2177-9333

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Associação Brasileira de Fisioterapia Cardiorrespiratória e Fisioterapia em Terapia Intensiva

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Fábio Pitta COORDENADORES DE NÚCLEOS

Coordenador Núcleo Amazonas Marcos Giovanni Santos Carvalho

Coordenador Núcleo Maranhão Daniel Lago Borges Coordenador Núcleo Piauí João Batista Raposo Mazullo Filho

COORDENADORES GRUPOS DE ESTUDOS Coordenador Grupo Estudos Distrito Federal

José Aires de Araújo Neto

Coordenador Grupo Estudos Espírito Santo Trícia Guerra e Oliveira

Coordenador Grupo Estudos Pará Edward Wanderley Coelho Junior Coordenador Grupo Estudos Sergipe

Lucas de Assis Pereira Cacau

Associação Brasileira de Fisioterapia Cardiorrespiratória e Fisioterapia em Terapia Intensiva (ASSOBRAFIR)

Rua Leandro Dupré, 41

04025-010 - Vila Clementino - São Paulo, SP

www.assobrafir.com.br - [email protected] - (11) 5084-5847

S U M Á R I O / C O N T E N T S

EDITORIAL

Jovens e o uso do narguilé: a saúde pode ser comprometida?

... 7 RIBEIRO, Marcos

CRUZ, Regina Celina

ARTIGOS

Correlações entre o índice BODE e variáveis máximas de esforço em

pacientes com DPOC

... 13 Correlation between the BODE index and variables of maximal exercise capacity in patients with COPD

CAVALHERI, Vinicius MANTOANI, Leandro Cruz CAMILLO, Carlos Augusto PITTA, Fábio

Modelo computacional de hiperinsuflação em pulmões com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo

... 23 Computational model of hyperinflation in lungs with airflow obstruction pattern

KOCK, Kelser de Souza TAVARES, Estevan Grosch SUZUKI, Daniela Ota Hisayasu

Avaliação da força muscular respiratória de pacientes submetidos à colecistectomia videolaparoscópica

... 35 Respiratory muscle strength assessment in patients undergoing laparoscopic cholecystectomy

SANTOS, Carleany Almeida

RABELO, Brunno Alessandro Santalucia BORGES, Daniel Lago

SILVA, Mayara Gabrielle Barbosa e SILVA, Thiciane Meneses da

Análise das condições pulmonares de discentes tabagistas de cigarro e tabagistas de narguilé do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Regional de Blumenau

... 43 Analysis of pulmonary conditions of cigarette and hookah smokers students from the Center of Health Science of the Universidade Regional de Blumenau

LUNELLI, Marluci Luzia FERNANDES, Márcia Andrea

VON DER HAYDE, Fernanda Roberta Faria AZZI, Viviane Jacintha Bolfe

Efeitos e modos de aplicação da eletroestimulação neuromuscular em pacientes críticos

.. 59 Effects and application modes of neuromuscular electrical stimulation in critical ill patients

SILVA, Ana Carolina Almeida da AGUIAR, Felipe Pereira de

SOUSA, Lidiane Aparecida Santos SILVA, Michel Pablo dos Santos Ferreira MOSCHELLA, Natali Lima

GARDENGHI, Giulliano

Instruções aos Autores

... 69 Instructions for Authors

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OVENS E O USO DO NARGUILÉ: A SAÚDE PODE SER COMPROMETIDA?

Apesar da queda da prevalência do uso de produtos derivados de tabaco, principalmente em razão das políticas públicas implementadas nos últimos anos¹, uma grande quantidade de jovens ainda experimenta diversas formas de uso destes produtos, tornando-se vulneráveis à iniciação e, consequentemente, à dependência tabágica².

Atualmente, grande parte do consumo de tabaco fumado no Brasil está relacionada ao cigarro. No entanto, dada a queda que vem ocorrendo na prevalência de consumo de cigarros no país, é importante monitorar o consumo de outros produtos derivados do tabaco, especialmente nas faixas etárias mais jovens, em que ocorre a experimentação e/ou iniciação. Tal monitoramento precisa acompanhar a rapidez com que a indústria do tabaco reage às iniciativas que visam ao controle do tabaco nas diferentes frentes de esforços como, por exemplo, os que se referem à legislação e às contribuições da ciência.

Um dos produtos derivados do tabaco que vem crescendo na preferência dos jovens no Brasil é o narguilé. Também conhecido por diferentes nomes, como cachimbo d’água, water pipe, hubble-bubble, argileh, goza, hookah, shisha, etc., foi inventado na Índia durante o reinado do imperador Akbar (1556-1605) por um médico chamado Hakim Abul Fath, que sugeriu quê, se o fumo do tabaco passasse por um pequeno recipiente com água antes de ser inalado, teria menos efeitos nocivos à saúde humana. Esse relato histórico pode ser responsável pela crença atual de que tal cachimbo d’água é uma forma menos prejudicial de fumar tabaco. Além da falsa sensação de segurança, as razões para a propagação mundial do uso de narguilés podem incluir um aumento da consciência dos efeitos negativos do tabagismo (cigarros) sobre a saúde e a interação social agradável que vem com sessões de uso de narguilé. No entanto, fumantes de narguilé geralmente compartilham o mesmo bocal

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(passando-o de pessoa para pessoa), o que pode facilitar a propagação de doenças transmissíveis, como resfriados, infecções respiratórias, tuberculose, hepatite e herpes. Há relatos de tuberculose resistente a medicamentos transmitida via narguilé³.

Tendo suas raízes na região leste do Mediterrâneo, ele agora está ganhando popularidade em países ocidentais, incluindo Austrália, Reino Unido, Canadá e EUA⁴. No Brasil, o consumo de tabaco entre adolescentes tem atingido níveis alarmantes e isso tem ocorrido em várias localidades. Em Cuiabá- MT, a prevalência de experimentação do cigarro entre os escolares estudados foi de 30,2%⁵.

A prevalência da experimentação do narguilé encontrada na cidade de Campo Grande foi de 18,3% e em São Paulo foi de 21,3% a partir dos dados secundários do VIGESCOLA (2009)⁶. Em outro estudo de Martins e colaboradores⁷ entre alunos de um curso de medicina aproximadamente, 40% e 53% dos estudantes do sexo feminino e masculino, respectivamente, tinham experimentado fumar narguilé até o terceiro ano da faculdade de medicina.

Beckert et al.⁸ estudaram as características do uso de produtos derivados do tabaco entre estudantes universitários de um curso de odontologia de Curitiba e encontraram prevalência de 24,92%.

O produto de maior uso foi o narguilé (66,23%), que superou o uso do cigarro industrializado (54,55%).

Nessa edição, Lunelli e colaboradores⁹ apresentam uma pesquisa sobre uma avaliação de discentes da Universidade Regional de Blumenau sobre o uso de produtos derivados do tabaco com especial ênfase para o uso do narguilé e a correlação com variáveis fisiológicas pulmonares. Por meio de um questionário proposto a 253 acadêmicos, 41 (16%) declararam serem fumantes de narguilé e 28 (11%) fumantes de cigarro. Em uma amostra de 30 indivíduos usuários de produtos derivados do tabaco (cigarro e narguilé), o grupo fumante de narguilé era mais jovem e as variáveis respiratórias encontraram-se abaixo dos níveis preditos nos dois grupos, porém, sem diferença entre eles.

Apesar da sua menor prevalência, quando comparada à iniciação clássica do uso de produtos derivados do tabaco, que é fumar cigarros, torna-se preocupante esta taxa de experimentação do narguilé, indicando certo grau de disseminação ou popularização deste produto. Possivelmente, além do glamour da “novidade” que o processo encerra, o que pode estar ocorrendo é uma migração para outras formas do tabaco pelo fato de as políticas restritivas ao uso do cigarro industrializado estarem surtindo efeito. A prática do uso do narguilé favorece a socialização, o convívio com amigos e os momentos considerados de descontração. No entanto, os riscos para a saúde precisam continuar sendo investigados por diferentes áreas do conhecimento e os resultados divulgados amplamente.

Também é preciso avaliar a percepção de risco do uso deste produto derivado do tabaco, tanto por parte dos usuários, como dos que financiam o uso, normalmente os pais. Como é um produto utilizado preferencialmente por jovens, é relevante explorar locais escolhidos para sua utilização.

O tabagismo é uma doença, e a escola representa um espaço privilegiado para estudos que possam ampliar os conhecimentos sobre ele. Tais estudos podem contribuir para conhecer as tendências da prevalência do uso de produtos derivados do tabaco, produzindo dados que ajudem a compreender este universo e a dar destaque á identificação dos tipos de produtos que os jovens utilizam, características do processo de iniciação, necessidades de intervenção que visem á cessação e, a partir daí, também fomentar políticas de saúde preventivas mais eficazes para o controle do uso de produtos derivados do tabaco.

Como futuros profissionais da área da saúde, os estudantes precisam conhecer produções científicas que apresentem evidências de malefícios à saúde provocados por produtos derivados do

tabaco, como o cigarro e o narguilé. O conhecimento sistematizado pode ser o primeiro passo para alertar os jovens sobre os riscos para a saúde quando se utilizam tais produtos. Este é um tipo de conhecimento que pode ir além de meras opiniões contrárias ou a favor do uso destes produtos. Esta investigação de Lunelli e colaboradores⁸ é um dos investimentos que contribui para isso.

Os jovens podem ter um papel importante na identificação das políticas de controle do tabagismo.

Portanto, é importante que esses alunos estejam conscientes dos mitos e das realidades sobre o uso de narguilé.

Ainda são preocupantes a experimentação e a iniciação do uso de produtos derivados do tabaco por parte dos estudantes, tanto na forma tradicional como nas alternativas. Políticas públicas especialmente preparadas devem ser dirigidas para este público, dando-se destaque às ações educativas para alertar que o uso do narguilé é uma forma de iniciação do tabagismo e é tão ou mais prejudicial que fumar cigarros.

Prof. Dr. Marcos Ribeiro Professor Adjunto, Disciplina de Pneumologia, Departamento de Clínica Médica, Centro de Ciências da

Saúde, Universidade Estadual de Londrina, Paraná.

Prof. Dra. Regina Celina Cruz Docente do Curso de Psicologia da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR) Pesquisadora do Projeto "Rede Paranaense para o Controle do Tabaco em Mulheres - Brasil II"

(parceria entre a PUCPR e a University of Alabama at Birmingham- EUA, com financiamento do National Institutes of Health).

Referências

1. Levy D, Almeida LM, Szklo A. The Brazil SimSmoke policy simulation model: the effect of strong tobacco control policies on smoking prevalence and smoking-attributable deaths in middle income nation. PLoS Med. 2012;9(11):e1001336.

2. Silva MAM, Rivera IR, Carvalho ACC, Guerra Júnior AH, Moreira TCA. The prevalence of end variables associated with smoking in children and adolescents. J Pediatr. 2006;82(5):365-70.

3. World Health Organization [Internet]. Geneva: World Health Organization. [cited 2013 Sep 2].

Advisory Note--Waterpipe Tobacco Smoking: Health Effects, Research Needs and Recommended Actions by Regulators 2005. Available from: http://www.who.int/en/.

4. Brockman LN, Pumper MA, Christakis DA, Moreno MA. Hookah's new popularity among US college students: a pilot study of the characteristics of hookah smokers and their Facebook displays.

BMJ Open 2012 Dec 12;2(6): e001709.

5. Silva MP, Silva RMVG, Botelho C. Fatores associados à experimentação do cigarro em adolescentes.

J Bras Pneumol. 2008 Nov;34(11):927-35.

6. Szklo AS, Sampaio MMA, Fernandes EM, Almeida LM. Perfil de consumo de outros produtos de tabaco fumados entre estudantes de três cidades brasileiras: há motivo de preocupação? Cad Saúde Pública. 2011 Nov;27(11):2271-5.

7. Martins SR, Paceli RB, Bussacos MA, Fernandes FLA, Prado GF, Lombardi EMS, et al. Experimentação de e conhecimento sobre narguilé entre estudantes de medicina de uma importante universidade do Brasil. J Bras Pneumol. 2014 Mar-Abr;40(2):102-110.

8. Beckert N, Moysés S, Cruz R, Gutoski L, Scarinci I. Características do uso de produtos derivados do tabaco entre universitários do curso de odontologia em uma universidade de Curitiba. Rev Odonto UNESP. 2016 Jan-Fev;45(1):7-14.

9. Lunelli ML, Fernandes MA, Von der Hayde FRF, Azzi VJB. Análise das condições pulmonares de discentes tabagistas de cigarro e tabagistas de narguilé do centro de ciências da saúde da Universidade Regional de Blumenau. ASSOBRAFIR Ciência. 2016 Abr;7(1):43-57.

Artigos

Correlações entre o índice BODE e variáveis máximas de esforço em pacientes com DPOC

Correlation between the BODE index and variables of maximal exercise capacity in patients with COPD

CAVALHERI, Vinicius^1,2,3; MANTOANI, Leandro Cruz^1,4; CAMILLO, Carlos Augusto^1,5; PITTA, Fábio¹.

Resumo

Introdução: Tanto o índice BODE quanto o pico de consumo de oxigênio (VO₂pico), uma das variáveis máximas de esforço, são preditores de morbidade e mortalidade de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Contudo, pouco se conhece sobre associações entre o índice BODE e variáveis máximas de esforço. Objetivos: Investigar correlações entre variáveis máximas de esforço e o índice BODE existentes em pacientes com DPOC. Métodos: Sessenta pacientes com DPOC (32 homens), com volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) 46±16%predito e idade 66±8anos foram submetidos a um teste cardiopulmonar máximo de esforço. Neste, foram coletados dados de potência máxima (Wmax), VO₂pico, volume minuto máximo (VEmax), frequência cardíaca máxima (FCmax), saturação periférica de oxigênio no repouso (SpO₂rep), no final (SpO₂f) e na fase de recuperação (SpO₂rec). Para caracterização da amostra e cálculo do índice BODE, os pacientes também foram submetidos às avaliações de função pulmonar (espirometria, com determinação do VEF₁), dispneia percebida (escala modificada do Medical Research Council) e teste da caminhada de 6 minutos. Associações foram analisadas por meio de coeficientes de correlação simples (Pearson ou Spearman). Resultados: Correlações moderadas foram encontradas entre índice BODE com a Wmax, VO₂pico, VEmax, FCmax, SpO₂rep, SpO₂f e SpO₂rec (-0,27 ≤ r ≤ -0,51; p≤0,05 para todas). SpO₂rep e SpO₂rec correlacionaram-se com VO₂pico (r = 0,34 e 0,33, respectivamente; p=0,02 para ambos) e com a Wmax (r = 0,35 e 0,29, respectivamente; p=0,03). Conclusão: Melhor prognóstico de morbidade e mortalidade avaliado pelo índice BODE está moderadamente correlacionado com melhor capacidade máxima de esforço, oxigenação e recuperação após estresse máximo de pacientes com DPOC.

Palavras-chave: Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica; Teste de esforço; Espirometria; Mortalidade.

1 Laboratório de Pesquisa em Fisioterapia Pulmonar, Departamento de Fisioterapia, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR, Brasil. E-mail: [email protected]

2 School of Physiotherapy and Exercise Science, Faculty of Health Sciences, Curtin University, Perth, WA, Australia.

3 Institute for Respiratory Health, Sir Charles Gairdner Hospital, Perth, WA, Australia.

4 The Queen’s Medical Research Institute, ELEGI Colt Laboratory, the University of Edinburgh, Edinburgh, Scotland.

5 Faculty of Kinesiology and Rehabilitation Sciences, Department of Rehabilitation Sciences, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgium.

Abstract

Background: Both the BODE index and the peak rate of oxygen uptake (VO₂peak), one of the variables of maximal exercise capacity, are predictors of morbidity and mortality in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, little is known about associations between the BODE index and variables of maximal exercise capacity. Objectives: To investigate correlations between variables of maximal exercise capacity and the BODE index in patients with COPD. Methods: Sixty patients with COPD (32 men), with forced expiratory volume in one second (FEV₁) 46±16%predicted and age 66±8 years underwent a maximal cardiopulmonary exercise test (CPET). During the CPET measures were collected of: maximum workload (Wmax), VO₂peak, maximum minute ventilation (VEmax), maximal heart rate (HRmax), peripheral oxygen saturation at rest (SpO₂rest), at the end of the test (SpO₂end) and at recovery (SpO₂rec). In order to characterize the population and calculate the BODE index, patients were also submitted to assessment of lung function (spirometry, with FEV₁ measurement), self-reported dyspnoea (Medical Research Council scale, modified version) and 6-minute walking distance. Pearson or Spearman correlation coefficients were used to verify possible associations. Results: The BODE index correlated with Wmax, VO₂peak, VEmax, HRmax, SpO₂rest, SpO₂end e SpO₂rec (-0.27 ≤ r ≤ -0.51; p≤0.05 for all). Regarding correlations amongst variables of maximal exercise capacity, the SpO₂rest and SpO₂rec correlated with VO₂peak (r = 0.34 and 0.33, respectively;

p=0.02 for both) and with the Wmax (r = 0.35 and 0.29, respectively; p=0.03). Conclusions: Better morbidity and mortality prognostic values, as measured by the BODE index, are moderately related to maximal exercise capacity, oxygen saturation and recovery after maximal stress.

Keywords: Chronic Obstructive; Pulmonary Disease; Exercise test; Spirometry; Mortality.

Introdução

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) é definida como uma doença prevenível e tratável, caracterizada por limitação crônica ao fluxo aéreo que é geralmente progressiva e associada com resposta inflamatória crônica das vias aéreas e pulmões, tendo exacerbações e comorbidades como fatores que contribuem para a gravidade da doença.¹ Embora a progressão desta doença tenha sido, e muitas vezes ainda seja, expressa pelo declínio do volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF₁), sabe-se que a DPOC cursa com efeitos extrapulmonares (sistêmicos).² Estes efeitos contribuem para uma das maiores determinantes da baixa capacidade funcional de pacientes com DPOC: a diminuição da capacidade de exercício.³ Oga e colaboradores (2003)⁴ demonstraram que o pico de consumo de oxigênio (VO₂pico) de indivíduos com DPOC, durante teste máximo em cicloergômetro, é um preditor significante de mortalidade nesta população. Em vista disso, a capacidade máxima de exercício torna-se uma medida importante de desfecho em pacientes com DPOC.

Com o objetivo de abordar a DPOC como uma doença sistêmica, foi criado um índice global para sua classificação, o índice BODE (Body Mass-Index, Airflow Obstruction, Dyspnea and Exercise Capacity).⁵ O BODE é um sistema multigraduado utilizado primariamente como preditor do risco de mortalidade em pacientes portadores de DPOC. Entretanto, este índice também tem sido amplamente utilizado pela comunidade científica na determinação do risco de hospitalizações por exacerbação⁶ e como preditor de resposta a programas de reabilitação pulmonar⁷. Correlações entre o índice BODE e variáveis de atividade física na vida diária (-0.32 ≤ r ≤ -0.47) e entre o índice BODE e performance durante testes de capacidade funcional (-0.66 ≤ r ≤ -0.86) em pacientes com DPOC também já foram demonstradas.^8,9

Apesar da capacidade máxima de exercício e o índice BODE serem preditores de mortalidade de pacientes com DPOC, pouco se sabe sobre associações entre ambos. Dessa maneira, o objetivo do presente estudo foi testar correlações entre variáveis máximas de esforço e risco de mortalidade representada pelo índice BODE em pacientes com DPOC.

Métodos

Este foi um estudo transversal que teve como critérios de inclusão participantes com: 1) diagnóstico de DPOC baseado nos critérios do Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD),¹ 2) estabilidade clínica (ausência de exacerbações) nos últimos 3 meses e 3) ausência de co-morbidades osteoneuromusculares que interferissem nas avaliações. Pacientes portadores de DPOC, que realizavam avaliação inicial para admissão no programa de Reabilitação Pulmonar do Hospital Universitário de Londrina, Brasil, foram incluídos neste estudo transversal. Anúncios sobre o programa de Reabilitação Pulmonar foram colocados em ônibus da rede municipal de transporte e em postos de saúde da cidade de Londrina, além de anúncios da mídia (rádio, jornal e televisão).

Dos 65 indivíduos que inicialmente demonstraram interesse em participar no estudo, 60 dos quais, portadores de DPOC, foram recrutados. A razão para a não-inclusão dos outros 5 indivíduos foi a ausência de diagnóstico de DPOC segundo os critérios do GOLD. Todos os indivíduos foram informados a respeito dos procedimentos envolvidos no estudo e deram consentimento formal para sua participação por meio de um termo de consentimento livre e esclarecido. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estadual de Londrina (UEL).

Inicialmente, os indivíduos foram submetidos à avaliação da função pulmonar (espirometria, com determinação do volume expiratório no primeiro segundo – VEF₁), capacidade funcional de exercício (teste da caminhada de 6 minutos - TC6) e dispneia percebida (escala modificada do Medical Research Council - MRC). Também foram registrados dados como idade, peso, estatura e calculado o índice de massa corpórea (IMC) de cada indivíduo. O índice BODE foi calculado com base nas variáveis IMC, VEF₁,pontuação naescala MRC e distância percorrida no TC6. Após dois dias, os pacientes foram submetidos ao teste cardiopulmonar máximo de esforço em cicloergômetro.

Espirometria

A avaliação espirométrica foi realizada com o uso do espirômetro Pony

®

(Cosmed, Itália). A técnica foi realizada de acordo com as diretrizes da American Thoracic Society,¹⁰ com determinação do VEF₁, capacidade vital forçada (CVF) e relação VEF₁/CVF, após o uso de medicação broncodilatadora.

Os valores de referência utilizados foram os de Pereira e colaboradores.¹¹ Teste da Caminhada de 6 minutos

Foram realizados dois testes com intervalo mínimo de 30 minutos, de acordo com padrões internacionais.¹² Os indivíduos foram orientados a caminhar e percorrer a maior distância possível durante 6 minutos num corredor plano de 30 metros de extensão. O melhor resultado entre os dois TC6 foi escolhido para inclusão nas análises.

Escala modificada do Medical Research Council (MRC)

Foi utilizada a escala MRC, validada em língua portuguesa,¹³ para avaliação subjetiva da

sensação de dispneia na vida diária. A escala é composta por apenas 5 itens, com pontuação de 0 a 4, dentre os quais o paciente escolhe o item que corresponde ao quanto a dispneia limita sua vida diária.

Quanto maior a pontuação na escala, maior a sensação subjetiva de dispneia.

Índice BODE

O índice BODE⁵ de cada indivíduo foi calculado com base na combinação de quatro variáveis:

uma medida de composição corporal, o IMC, ao qual se atribui valor 0 ou 1 ponto; uma medida da intensidade de obstrução ao fluxo das vias aéreas (VEF₁ % predito pós-broncodilatador) ao qual se atribui de 0 a 3 (pontos); uma medida da sensação subjetiva de dispneia (escala MRC), à qual se atribuiu de 0 a 3 pontos; e uma medida da capacidade funcional de exercício (distância percorrida no TC6), com valores variáveis entre 0 e 3 pontos. A pontuação final do índice BODE varia de 0 a 10 pontos; quanto maior o valor do índice, maior o risco de morbidade e mortalidade do paciente.

Teste cardiopulmonar máximo de esforço

Este teste foi aplicado de acordo com as diretrizes da American Thoracic Society/ American College of Chest Physicians,¹⁴ seguindo-se protocolo previamente descrito na literatura.¹⁵ O teste foi realizado com um cicloergômetro (Monark, Suécia) e um sistema de análise de gases portátil (VO2000, Aerosport, EUA). As variáveis analisadas foram: potência máxima (Wmax), pico de consumo de oxigênio (VO₂pico), volume minuto máximo (VEmax), frequência cardíaca máxima (FCmax) e saturação periférica de oxigênio no repouso (SpO₂rep), no final (SpO₂f) e na fase de recuperação (SpO₂rec), que foi medida 2 minutos após o final do teste máximo.

Análise estatística

A análise estatística foi realizada utilizando-se o software GraphPad Prism

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3 (GraphPad Software, San Diego, Estados Unidos). A normalidade da distribuição dos dados foi analisada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Para as correlações do índice BODE com as varáveis do teste máximo foi utilizado o coeficiente de correlação de Spearman. Para as correlações entre as variáveis máximas foi utilizado o coeficiente de correlação de Pearson.

Resultados

As características gerais dos 60 indivíduos que participaram do estudo estão apresentadas na tabela 1.

Com relação às diversas variáveis do teste máximo de esforço em cicloergômetro, os participantes apresentaram Wmax = 29 ± 20 watts, VO₂pico = 20 ± 10 ml·kg^-1·min^-1, Vemax = 32 ± 14 L·min^-1, FCmax = 134 ± 20 bpm, SpO₂rep = 94 ± 3% , SpO₂f = 90 ± 6% e SpO₂rec = 94 ± 5%.

O índice BODE apresentou correlação estatisticamente significante com Wmax, VO₂pico, VEmax, FCmax, SpO₂rep, SpO₂f e SpO₂rec (r = -0,47; -0,33; -0,51; -0,33; -0,49; -0,27 e -0,44 respectivamente; p£0,04 para todas) (tabela 2). As correlações entre as variáveis máximas estão apresentadas na tabela 3. A SpO₂f correlacionou-se apenas com a SpO₂rep e a SpO₂rec. Estas duas, no entanto, correlacionaram-se (mesmo que fracamente) com VO₂pico (r = 0,34 e 0,33, respectivamente;

p<0,02 para ambos) e com a Wmax (r = 0,35 e 0,29, respectivamente;p<0,03).

Tabela 2 | Correlação do índice BODE com as variáveis máximas de esforço em pacientes com DPOC.

Tabela 1 | Características gerais dos indivíduos estudados.

Abreviações – IMC: índice de massa corpórea; VEF₁: volume expiratório forçado no primeiro segundo; GOLD: Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease; MRC: escala modificada do Medical Research Council; TC6: teste da caminhada de seis minutos; BODE: índice de classificação da DPOC baseado nas variáveis IMC, VEF₁, escala MRC e distância percorrida no TC6; VO₂pico: pico de consumo de oxigênio. Com exceção do gênero, os valores foram descritos em média ± desvio-padrão ou mediana [intervalo interquartílico], dependendo da normalidade na distribuição dos dados.

Abreviações – Wmax: potência máxima; VO₂pico; pico de consumo de oxigênio; VEmax: volume minuto máximo;

FCmax; frequência cardíaca máxima; SpO₂rep: saturação periférica de oxigênio ao repouso; SpO₂f: saturação periférica de oxigênio ao final do teste máximo; SpO₂rec: saturação periférica de oxigênio na fase de recuperação (2 minutos após o fim do teste).

Discussão

O presente estudo demonstrou que o índice BODE correlaciona-se com diversas variáveis do teste máximo de esforço em cicloergômetro (Wmax, VO₂pico, VEmax, FCmax, SpO₂rep, SpO₂f e SpO₂rec). Embora modestas, essas associações demonstram que quanto maior a gravidade do paciente portador de DPOC, pior é sua capacidade máxima de esforço, oxigenação e recuperação após estresse máximo.

Considerando-se a importância da capacidade máxima de exercício e do índice BODE como marcadores da gravidade da doença e preditores de mortalidade de pacientes com DPOC,^4,5 destaca- se a relevância de (se) estudar a relação entre essas variàveis. Algumas correlações deste índice com outras variáveis já foram mostradas na literatura (e.g., força de preensão palmar, trabalho durante o TC6, teste de sentar e levantar, depressão, marcadores inflamatórios).^9,16,17

Em contraste com as modestas correlações do índice BODE com a capacidade máxima de esforço, conforme mostrado no presente estudo, o índice apresentou ótimas correlações com variáveis de testes funcionais, como distância percorrida no TC6 e número de repetições no teste de sentar e levantar (-0,66 ≤ r ≤ -0,86, p≤0,05 para todos).⁹ Isso possivelmente se deve ao fato de tais testes terem características similares às do TC6, que é uma variavel componente do índice BODE. Quando utilizada uma das variáveis máximas de esforço, como o VO₂pico, a relação com o índice BODE parece ser mais fraca.¹⁸

A correlação do índice BODE com o VO₂pico, conforme mostrado neste estudo (r = -0,33), já foi demonstrada previamente por Cardoso e colaboradores¹⁸ também em pacientes com DPOC (r=- 0,41). Esta pequena diferença de correlação entre os estudos deve-se, provavelmente, à metodologia aplicada e às características de cada população estudada. A análise do VO₂pico feita por Cardoso e colaboradores não foi realizada durante teste máximo em cicloergômetro, mas durante um teste máximo em esteira. Além disso, no estudo realizado por Cardoso e colaboradores,¹⁸ os pacientes apresentavam uma melhor condição clínica da DPOC, expressa por meio de uma menor pontuação no indice BODE (2,1 ± 1,5), bem como melhor desempenho no TC6 (542 ± 74.5 metros), melhor

Tabela 3 | Correlação entre as (das) variáveis máximas de esforço (entre si).

Abreviações – Wmax: potência máxima; VO₂pico; pico de consumo de oxigênio; VEmax: volume minuto máximo;

FCmax; frequência cardíaca máxima; SpO₂rep: saturação periférica de oxigênio ao repouso; SpO₂f: saturação periférica de oxigênio ao final do teste máximo; SpO₂rec: saturação periférica de oxigênio na fase de recuperação (2 minutos após o fim do teste);* Valores de correlação significantes (p<0,04 para todos).

VEF₁% predito (66,2 ± 22,9) e menor pontuação na escala MRC (2,2 ± 0,8). Todas as variáveis citadas são componentes do índice BODE e podem ter contribuído diretamente para a diferença dos valores de correlação encontrada em ambos os estudos.

Na análise da correlação entre as variáveis máximas de esforço, a SpO₂f não se correlacionou com Wmax, VO₂pico, VEmax e FCmax. Contrariamente, a SpO₂rep e a SpO₂rec se correlacionaram com o VO₂pico e com a Wmax. Estes resultados dão a entender que não há linearidade entre o pico de exercício e a queda de saturação de oxigênio em pacientes com DPOC. Adicionalmente, a correlação da SpO₂f com o índice BODE foi a mais fraca observada entre as variaveis máximas de esforço e o índice BODE (r=-0,27). A razão para isso permanece desconhecida, visto que são muitas as condições relacionadas à dessaturação durante o esforço (aumento da relação ventilação/perfusão, postura, capacidade residual funcional e/ou hemodinâmica pulmonar, reflexos respiratórios, altos níveis de lactato, entre outros).^19,20

As limitações do presente estudo incluem o fato de a amostra pertencer a apenas um único centro de pesquisa. Apesar da ausência de cálculo amostral, o número de pacientes recrutados foi de tamanho considerável (60 indivíduos) e reflete, de maneira abrangente, as características da população portadora de DPOC, no Brasil.²¹ Adicionalmente, as análises deste estudo se basearam principalmente em correlações, impossibilitando conclusões sobre relação entre causa e efeito.

Contudo, o presente estudo demonstrou associações entre duas dimensões de grande relevância e muito estudadas em pacientes com DPOC.

Conclusão

O estudo sugere que quanto melhor a condição global de pacientes com DPOC e o seu risco de morbidade e mortalidade (representada pelo índice BODE), melhor é a sua capacidade máxima de esforço, oxigenação e recuperação após estresse máximo.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq.

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Submissão em: 21/9/2015 Aceito em: 19/12/2015

Resumo

Introdução: A modelagem matemática é uma técnica que utiliza pressupostos teóricos e simulação computacional para compreensão e predição de dados experimentais. Objetivo: modelar matematicamente, por meio de simulação computacional, o mecanismo de hiperinsuflação durante a respiração espontânea em pulmões com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo através de variáveis relacionadas à mecânica respiratória:

complacência e resistência do sistema respiratório. Métodos: Para construção do modelo foi realizado cálculo numérico através da equação do movimento, considerando-se que na fase inspiratória a pressão varia senoidalmente e na fase expiratória a pressão é nula. O ciclo respiratório foi simulado durante 20 segundos em 4 casos: eupneia e taquipneia em pulmão hígido, eupneia e taquipneia em pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo. Resultados: os valores de volume expiratório final aproximaram-se de 0,0006, 0,0181, 0,0562 e 0,2145 litros, para os 4 casos, respectivamente, conforme simulação. Conclusão: A implementação deste modelo computacional demonstrou que variáveis de mecânica respiratória podem ser utilizadas para predizer o aprisionamento aéreo.

Palavras-chave: Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica; Hiperinsuflação dinâmica; Mecânica respiratória;

Modelo matemático.

Modelo computacional de hiperinsuflação em pulmões com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo

Computational model of hyperinflation in lungs with airflow obstruction pattern

KOCK, Kelser de Souza¹; TAVARES, Estevan Grosch^2,3; SUZUKI, Daniela Ota Hisayasu^4,5.

1 Cursos de Fisioterapia e Medicina da Universidade do Sul de Santa Catarina (UNISUL), Tubarão - SC. Email:

[email protected]; [email protected]

2 Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis – SC.

3 Universidade do Extremo Sul de Santa Catarina (UNESC), Criciúma – SC.

4 Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis – SC.

5 Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica - Engenharia Biomédica da UFSC, Florianópolis – SC.

Abstract

Introduction: Mathematical modelling is a technique that uses theoretical assumptions and computer simulation to understand and predict experimental data. Objective: The objective of this study was to model mathematically, through computer simulation, the hyperinflation mechanism during spontaneous breathing in lungs with an airway obstruction pattern, using the following variables related to respiratory mechanics:

compliance and resistance of the respiratory system. Methods: The model was built with numerical calculation using the equation of motion. During the inspiratory phase, the pressure variation was considered to be sinusoidal, whereas in the expiratory phase the pressure was considered to be zero. The respiratory cycle was simulated for 20 seconds in 4 different scenarios: eupnea and tachypnea in a healthy lung; eupnea and tachypnea in a lung with an airway obstruction pattern. Results: The values of end-expiratory lung volume approached 0.0006, 0.0181, 0.0562 and 0.2145 liters, for the 4 scenarios, respectively, as simulated. Conclusion:

The implementation of this computational model demonstrated that mechanical respiratory variables can be used to predict air trapping.

Keywords: Chronic obstructive pulmonary disease; Dynamic hyperinflation; Respiratory mechanics;

Mathematical model.

Introdução

A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é uma doença comum, evitável e tratável, caracterizada por obstrução ao fluxo aéreo, persistente e progressiva, associada a uma resposta inflamatória crônica nas vias aéreas e pulmões, consequente à exposição a partículas ou a gases nocivos¹.

Além da DPOC, outras patologias respiratórias podem levar a um padrão obstrutivo ao fluxo aéreo como asma, bronquiectasia, bronquiolite, infecções pulmonares, doenças reumáticas, síndromes de imunodeficiência, pneumonite por hipersensibilidade ou doenças induzidas por drogas. Estes problemas levam a distúrbios das pequenas vias aéreas que culminam, geralmente, em obstrução ao fluxo aéreo².

O diagnóstico e o estadiamento do padrão obstrutivo destas afecções baseiam-se em sinais e sintomas clínicos da função pulmonar. O teste usualmente realizado é a espirometria, mas também outras provas de função podem ser utilizadas, como a pletismografia, oscilometria forçada, ou ainda a análise de técnicas de imagem para verificação do nível de hiperinsuflação^3,4.

A hiperinsuflação, ou aprisionamento aéreo, ocasionada pela obstrução das vias aéreas, configura-se como a repercussão clínica das alterações da mecânica respiratória em indivíduos com disfunção ventilatória obstrutiva. Nesses casos, há invariavelmente um aumento da resistência (R_TP) e ocasionalmente um aumento na complacência do complexo tóraco-pulmonar (C_TP)⁵. O aumento de R_TP é resultante da patologia das vias aéreas, do aumento de C_TP e da perda de elasticidade brônquica e pulmonar. Em situações nas quais há aumento da demanda ventilatória, como no exercício ou na descompensação respiratória acontece o aumento do aprisionamento aéreo denominado hipersinsuflação dinâmica. Esse mecanismo parece ser tempo-dependente, ou seja, quanto maior a frequência respiratória, menor o tempo expiratório necessário para a exalação do volume previamente inspirado⁶.

No suporte ventilatório mecânico invasivo, o conceito de tempo-dependência é utilizado como terapêutica em pacientes com padrão obstrutivo do fluxo aéreo. Fazendo-se a apropriação da analogia

do circuito elétrico resistor-capacitor, o termo constante de tempo é aplicado para adequação do tempo expiratório calculando-se C_TP e R_TP à beira do leito, otimizando-se dessa forma a ventilação e reduzindo-se a hiperinsuflação dinâmica⁷.

Em termos mais abrangentes, a equação que descreve esse fenômeno é denominada equação do movimento, na qual a pressão do sistema respiratório P_TP é consequente à pressão de expansão pulmonar e torácica e à pressão de resistência ao fluxo aéreo e deformação tecidual. Matematicamente pode ser descrita como:

em que V é o volume do ciclo respiratório e é a variação do volume pelo tempo, que corresponde ao fluxo⁸.

Além deste modelo, há outros modelos ventilatórios sobre a dinâmica do ciclo respiratório.

Alguns trabalhos apontam a variação temporal do volume intrapulmonar com função exponencial^5,9,10, senoidal¹¹, sigmoide ou logística¹² ou, ainda, funções senoidal e exponencial¹³ acopladas.

De forma geral, modelos matemáticos são aproximações de eventos reais quê, de forma quantificada, podem simular hipóteses e confrontá-las com evidências experimentais. Verificando-se a validade do modelo, este pode ser utilizado para sintetizar o conhecimento, explicar as observações e fazer predições do comportamento do fenômeno¹⁴.

Neste sentido, a implicação deste modelo está relacionada à terapêutica de pacientes com este tipo de distúrbio ventilatório. Compreender as variáveis que influenciam no processo de aprisionamento aéreo pode auxiliar na escolha de técnicas que revertam ou amenizem as alterações da mecânica respiratória.

O objetivo deste trabalho foi modelar matematicamente, através de simulação computacional, o mecanismo de hiperinsuflação, durante a respiração espontânea de indivíduos com padrão de obstrução ao fluxo aéreo, através de variáveis relacionadas à mecânica respiratória.

Métodos

Para construção do modelo do ciclo respiratório, foi realizada uma simulação computacional por meio da manipulação da equação do movimento:

(

Resolvendo-se de forma numérica pelo método de passo simples, descrito como método de Euler, tem-se a seguinte expressão:

Onde k = 0,1,2,3,4,5...

Fazendo-se (1.1c) em (1.2), obtém-se:

Tomando-se como condição inicial V₀ = 0 e passo temporal ∆t = 0,01s, foi analisado o comportamento do volume durante 20s, correspondente a V₂₀₀₀ . Como a inspiração é realizada ativamente pelos músculos inspiratórios, a P_TP foi representada por uma função senoidal: P_TP = P_máxsen(wt).

Na qual, P_máx é a pressão inspiratória máxima e w é a velocidade angular. E a expiração, realizada passivamente pela retração elástica do pulmão e caixa torácica, a P_TP foi considerada nula (zero).

A simulação computacional foi realizada em 4 situações:

- Caso 1: respiração eupneica em indivíduo com pulmão hígido.

- Caso 2: respiração taquipneica em indivíduo com pulmão hígido.

- Caso 3: respiração eupneica em indivíduo com R_TP aumentada (pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo).

(1.1)

(1.1a)

(1.1b)

(1.1c)

(1.2)

(1.3)

- Caso 4: respiração taquipneica em indivíduo com R_TP aumentada (pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo).

As seguintes relações matemáticas foram determinadas conforme parâmetros fisiológicos¹⁵. Para todos os casos, utilizou-se a relação inspiração:expiração (I:E) de 1:2 e volume de 0,5 litros para cada ciclo respiratório com o objetivo de comparação. Para adequação destes volumes, a P_máx foi ajustada para 7,5 cmH₂O no caso 1, 10 cmH₂O no caso 2, 12,8 cmH₂O no caso 3 e 21,5 cmH₂O no caso 4.

Para eupneia, a frequência respiratória (FR) foi de 15 ciclos/minuto (cpm), com período (T) do ciclo respiratório correspondente a 4 s. Utilizando-se a relação I:E = 1:2, o tempo inspiratório (t_i)e o tempo expiratório (t_e) equivalem, respectivamente, a 1,33 e 2,67 s. A velocidade angular (w) de 1,178 rad/s, obtida ela equação , adequando a fase inspiratória como ¼ da função senoidal.

Para taquipneia, a FR foi de 30 cpm, com T do ciclo respiratório correspondente a 2 s.

Utilizando-se a relação I:E = 1:2, o tempo inspiratório (t_i) e o tempo expiratório (t_e) equivalem, respectivamente, a 0,66 e 1,34 s. A velocidade angular (w) foi de 2,356 rad/s, obtida pela equação

, adequando-se a fase inspiratória como ¼ da função senoidal.

Para simulação do pulmão hígido e do pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo, foram atribuídas as variáveis de mecânica respiratória: C_TP e R_TP , conforme dados da literatura^16,17. Para o pulmão hígido foi considerada R_TP de 5 cmH₂O/litros/s e para o pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo foi atribuída R_TP de e 15 cmH₂O/litros/s. Para ambos os casos a C_TP foi de 0,08 litros/

cmH₂O. Dessa forma, a constante de tempo τ , calculada pelo produto C_TP .R_TP foi de 0,4 s^-1 para o pulmão hígido e 1,2 s^-1 para o pulmão com disfunção ventilatória obstrutiva.

A implementação do modelo foi realizada no Microsoft Excel^TM, analisando-se o comportamento do aprisionamento aéreo (hiperinsuflação) nas 4 situações durante 20 segundos. Após cada ciclo respiratório, o volume expiratório final da simulação (V_EFS) foi contabilizado. Posteriormente, foi comparada a variação percentual do V_EFS com uma solução sugerida pelos pesquisadores V_EFP e pela equação adaptada proposta por O’Donnell e Laveneziana¹⁸ V_EFOL:

(1.4)

Onde V_C =volume corrente.

Para comparar a variação percentual (Δ%) foi utilizada a seguinte equação:

(1.5)

Onde o V_EF foi V_EFOL ou V_EFP .

Resultados

Os resultados referentes à implementação do modelo computacional estão demonstrados nas figuras 1, 2, 3 e 4.

Figura 1 | Respiração eupneica em pulmão hígido.

Figura 2 | Respiração taquipneica em pulmão hígido.

De acordo com os dados obtidos para o volume hiperinsuflado, baseando-se no conceito de soma de uma progressão geométrica infinita, similar à equação (1.4), e adaptando-se a solução analítica da expressão (1.1c), foi sugerida de forma heurística a equação abaixo:

(1.6)

A Figura 5 demonstra os resultados de V_EFS para os parâmetros simulados com constantes de tempo τ = 0,4s^-1 e τ = 1,2s^-1 e tempos expiratórios t_e = 1,33s e t_e = 2,66s. Também são apresentadas as curvas de V_EFOL e V_EFP para os mesmos tempos expiratórios e diferentes constantes de tempo.

Figura 3 | Respiração eupneica em pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo.

Figura 4 | Respiração taquipneica em pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo.

Os resultados da comparação entre V_EFS com V_EFOL e V_EFP estão demonstrados na tabela 1.

Os valores de V_EFOL são mais próximos de V_EFS quando a constante de tempo é menor, mas, com maior constante de tempo, o V_EFS é similar ao V_EFP .

Figura 5 | Comparação entre V_EFS , V_EFP e V_EFOL .

Tabela 1 | Comparação do V_EFT e V_EFS .

Discussão

Os resultados obtidos estão de acordo com outras pesquisas^4,5,6, nas quais o aprisionamento aéreo médio pode corresponder a 0,4 litros durante o esforço. No entanto, de acordo com os autores, ainda não há padronização para o volume hiperinsuflado e critérios para sua classificação.

Em síntese, o presente estudo buscou analisar matematicamente o mecanismo de hiperinsuflação em indivíduos com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo através de uma simulação computacional. A hiperinsuflação pode ser inspecionada clinicamente por características torácicas.

Indivíduos com aprisionamento aéreo possuem tórax em tonel, apresentando grande diâmetro anteroposterior. Todavia, essa avaliação não possui parâmetros quantitativos mensuráveis. Sistemas de apoio à decisão médica, com o emprego de técnicas de imagem radiológicas, como raio-X e tomografia computadorizada podem estimar com razoável precisão o volume hiperinsuflado. O padrão áureo para mensuração do aprisionamento aéreo é a pletismografia corporal, quê, por meio das diferenças de pressão e volume, quantifica precisamente a hiperinsuflação. Entretanto, uma das formas mais usuais de medida da função pulmonar é a espirometria, que avalia os fluxos e volumes pulmonares, analisa, de forma indireta, a capacidade inspiratória, propiciada pelo esforço, e estima a hiperinsuflação dinâmica^3,4.

A principal consequência do aprisionamento aéreo em indivíduos com disfunção ventilatória obstrutiva é o aumento do trabalho respiratório. Esse fator faz com que a respiração tenha uma grande demanda metabólica, limitando o esforço e, em situações de descompensação clínica, evolua para insuficiência respiratória^16,17. Por esse motivo, pode imaginar-se que a principal aplicação dessa simulação esteja relacionada a pacientes ventilados mecanicamente, situação em que o acompanhamento dessas variáveis pode predizer o trabalho respiratório no processo de desmame da respiração artificial. Contudo, em termos mais abrangentes, a implicação prática desta modelagem talvez seja mais importante nos aspectos qualitativos que quantitativos.

De forma geral, a predição do V_EF pela equação de O’Donnell e Laveneziana¹⁸ é simples e pode ser obtida por meio de variáveis de mecânica respiratória, como a resistência e a complacência do sistema respiratório. Além disso, também pode demonstrar a influência do tempo expiratório no mecanismo de aprisionamento aéreo. Em síntese, a aumento da frequência respiratória e da constante de tempo predispõem à hiperinsuflação. E, não menos importante, a equação demonstra que este processo é autolimitado e se caracteriza matematicamente pela soma de uma progressão geométrica infinita.

Em se tratando do modelo do presente estudo, pode-se dizer que este é um pouco mais complexo que a solução de O’Donnell e Laveneziana para o volume hiperinsuflado. Enquanto a equação destes autores pressupõe apenas o efeito da mecânica expiratória, o presente modelo apresenta o efeito mecânico em todo o ciclo respiratório. Inicialmente, a escolha da função senoidal para a P_TP na fase inspiratória pode ser justificada pelas características dessa fase ventilatória. Como a inspiração é uma atividade neuromuscular¹⁵, foi utilizada uma (função de) pressão dependente do tempo na qual se simula o esforço inspiratório. É interessante observar quê, ao adequar-se o volume corrente de 0,5 litros, os valores de pressão respiratória máxima foram maiores na simulação do pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo e na taquipneia, aproximando-se fisiologicamente o maior trabalho realizado nessas situações.

Para a expiração, caracterizada por uma retração elástica, foi considerada a P_TP como nula, isto é, ausência de esforço muscular. Esse aspecto traduz o mecanismo de descarga de um circuito resistor-capacitor. A maior parte dos modelos e simulações utiliza essa analogia. Em ventilação mecânica invasiva, pode ser utilizado o cálculo da constante de tempo e ajustar o tempo expiratório para reduzir a hiperinsuflação dinâmica^7,16.

Os resultados obtidos no presente trabalho demonstraram que o V_EFS foi discretamente menor que V_EFOL , principalmente quando a constante de tempo é maior. Isso pode ser resultante da R_TP durante a fase inspiratória, o que reduz o volume corrente nos ciclos respiratórios e, consequentemente, a hiperinsuflação. Esse efeito pode ser ilustrado em pacientes com broncoespasmo severo, que muitas vezes são incapazes de gerar uma pressão inspiratória para vencer a elevada R_TP e gerar um volume corrente adequado¹⁶.

Para adequação do V_EFS , foi proposta uma equação que contabiliza os efeitos da mecânica respiratória durante as fases inspiratória e expiratória no aprisionamento aéreo, pois a equação para o V_EFOL analisa somente a fase expiratória. Apesar da solução para o V_EFP divergir em situações com menor constante de tempo, ela concorda muito bem nos casos com constante de tempo maior. Ainda é importante salientar que a P_TP não foi contemplada como variável no modelo para o V_EFP , para manter a similaridade com a expressão do V_EFOL . A não-utilização da P_TP no modelo para do V_EFP pode ter uma influência em sua solução.

As limitações dessa implementação matemática estão relacionadas aos tempos inspiratórios e expiratórios estáticos, ao não-incremento do volume corrente e à expiração passiva durante o esforço.

Ainda é importante destacar quê, neste modelo e na maior parte dos trabalhos^8,16,17,19, a C_TP e a R_TP é considerada constante. A rigor, a C_TP é dependente do volume²⁰ e apresenta uma curva sigmoidal entre pressão e capacidade vital, podendo, entretanto, para baixos volumes, ser considerada constante. A R_TP também apresenta dependência entre características do fluxo¹⁷ mas, da mesma forma, pode ser aproximadamente constante durante a respiração em volume corrente²¹.

Também é importante salientar que este trabalho propôs um modelo teórico do mecanismo de hiperinsuflação, baseado em simulação computacional, não validando experimentalmente esses resultados. Assim como a equação de O’Donnell e Laveneziana¹⁸ quê, da mesma forma, não possui confirmação experimental. Como foi discutido, a classificação da gravidade da hiperinsuflação dinâmica ainda não é padronizada, sendo mensurada de forma indireta pela capacidade inspiratória na avaliação espirométrica⁶. A dificuldade de executar experimentos que comparem as curvas de volume com variáveis da mecânica respiratória, durante o mecanismo de aprisionamento aéreo, justifica a proposta de implementação do modelo.

O estudo de Smith et al.²² confirma a dificuldade experimental de avaliar o mecanismo de hiperinsuflação. Analisando pacientes com DPOC, patologia mais comum com disfunção ventilatória obstrutiva, os pesquisadores verificaram que existe uma heterogeneidade no padrão da hiperinsuflação. Subdividindo esta característica em aprisionamento áereo e hiperexpansão, (respectivamente?) com o aumento do volume residual (VR) ou o aumento da relação entre VR e capacidade pulmonar total (CPT) e o aumento da capacidade residual funcional ou o aumento isolado da CPT, os autores constataram que a avaliação das vias aéreas também deve ser analisada, não apenas os volumes pulmonares. Com essa análise, os autores puderam demonstrar características da hiperinsuflação em relação aos fenótipos de DPOC: bronquítico e enfisematoso.

Dessa forma, percebe-se a importância da avaliação das vias aéreas no mecanismo da hiperinsuflação. Como apresentada na simulação computacional, a resistência das vias aéreas aumentada tem efeito muito importante no padrão obstrutivo. No entanto, ainda conforme Smith et al.²², o entendimento mais profundo desse processo permanece incerto.

Conclusão

Em síntese, pode-se concluir que a implementação do modelo computacional de hiperinsuflação em pulmão com padrão obstrutivo ao fluxo aéreo demonstrou que variáveis de mecânica respiratória

e periodicidade do ciclo respiratório, levando-se em conta as fases inspiratórias e expiratórias, podem ser utilizadas para predizer o aprisionamento aéreo e estão de acordo, de forma geral, com valores de redução da capacidade inspiratória obtidos em outros resultados experimentais. Entretanto, uma compreensão mais ampla deste mecanismo permanece incerta.

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