ELETROCARDIOGRAMA E DADOS BIOQUÍMICOS: ESTUDO DE PACIENTES ACOMETIDOS POR INFARTO AGUDO DO MIOCÁRDIO

ELETROCARDIOGRAMA E DADOS BIOQUÍMICOS: ESTUDO DE PACIENTES ACOMETIDOS POR INFARTO AGUDO DO MIOCÁRDIO

Rhaíra Helena Caetano e Souza¹, Vinícius Naves Rezende Faria¹, Laíse Oliveira Resende² Aurélia Aparecida de Araújo Rodrigues³, João Batista Destro Filho⁴

¹ Alunos do curso de graduação em Engenharia Biomédica da Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Faculdade de Engenharia Elétrica, Uberlândia – MG, E-mail: rhairahelena@hotmail.com, e

vinicius-naves@hotmail.com

2Mestranda em Engenharia Biomédica da Universidade Federal de Uberlândia – UFU, Faculdade de Engenharia Elétrica, Uberlândia – MG, E-mail: laiseresende@yahoo.com.br

3Professora da Universidade Federal de Uberlândia-MG, Faculdade de Matemática, Uberlândia-MG, E-mail: aurelia@famat.ufu.br

4Professor da Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Faculdade de Engenharia Elétrica, Uberlândia – MG, E-mail: jbdestrof@yahoo.com

Resumo: Fundamento - A elevação da concentração de troponina no exame bioquímico é evidente nos casos de Infarto Agudo do Miocárdio (IAM). Objetivo:

Estudar a relação entre as variáveis provenientes dos eletrocardiogramas (ECGs) e dos exames bioquímicos de pacientes acometidos de IAM.

Métodos - A análise de correlação linear de Sperman foi aplicada aos dados de 15 pacientes acometidos por IAM. Para os exames bioquímicos, as variáveis consideradas foram: a concentração da enzima troponina (Tr) e Ck-mb, dos íons magnésio (Mg) e sódio (Na), cálcio (Ca), potássio (K) e a concentração da glicemia (Gl). Para a variação do ECG, as variáveis consideradas foram: a área do supradesnivelamento do segmento ST (A), altura do ponto j (Hj) e altura do ponto y (Hy). Resultados - Foi identificada uma correlação estatisticamente significativa entre a área do supradesnivelamento do segmento ST e a concentração de Tr; e entre a altura do ponto Y e a concentração de Tr; e entre a altura do ponto j e a concentração de Tr. Conclusões - Através da correlação detectada, pode-se tornar viável a definição de um prognóstico de IAM baseado apenas nas grandezas calculadas a partir do ECG.

Palavras-chave: Eletrocardiograma, IAM, segmento ST, telemedicina, troponina.

ELECTROCARDIOGRAM AND BIOCHEMICAL DATA : STUDY OF

PACIENTS UNDERGOING ACUTE MYOCARDIAL INFARCTION ______________________________

Abstract: Background - Troponin elevation is significant in cases of Acute Myocardial Infarction (AMI), thus being considered as a biochemical marker. Objective - To evaluate the correlation between biochemical parameters and changes in ECG of patients who suffered AMI.

Methods - The study of such correlational analysis was performed on 15 patients with AMI. Among the biochemical parameters, it was selected: the concentration of troponin (Tr), CK-mb (CK), of magnesium ions (Mg), sodium (Na), calcium (Ca) and potassium (K) and the concentration of glucose (Gl). ECG changes were evaluated by the area of ST-segment elevation, the height of the point J (Hj), and the height of the point Y (Hy). Results - It was identified a significant correlation between the area of ST-segment elevation and concentration of Tr, between the height of the Y and the concentration of Tr and the correlation between the height of the J and the concentration of Tr. Conclusions -

From the correlation, it can be viable to set a prognosis AMI based solely on the quantities calculated from the ECG.

Keywords: AMI, electrocardiogram, ST segment, telemedicine, troponin.

I. INTRODUÇÃO

No Brasil, em 2008, o SUS gastou R$ 65 milhões no tratamento de pacientes acometidos por IAM. O valor deve ser maior em 2009, uma vez que entre janeiro e julho já foram gastos R$ 48 milhões [1].

O termo Síndrome Coronária Aguda (SCA) foi recentemente aceito para descrever o espectro das cardiopatias isquêmicas agudas, que inclui a angina instável e o IAM. Este ocorre quando há disparidade entre o fluxo sanguíneo coronário e as necessidades metabólicas do coração [2].

O ECG é um método diagnóstico complementar básico de fácil aquisição, não invasivo, de baixo custo, o qual pelo

registro da atividade elétrica cardíaca, reflete as alterações primárias e/ou secundárias dos processos miocárdios. Seu uso é universal e vem aumentando desde sua introdução há mais de cem anos. Em algumas situações, o ECG é o único achado de anormalidades cárdicas, e em alguns casos é capaz de definir o diagnóstico, a conduta e o prognóstico do paciente [3].

Fig. 1. Sistema de condução do coração [4]

A Figura 1 demonstra o impulso elétrico, registrado pelo eletrocardiógrafo, o qual se inicia no nodo sinoatrial (NSA - marcapasso fisiológico) e se distribui concentricamente em ambos os átrios produzindo a onda P (Figura-1b) no ECG.

Posteriormente, o segmento P-R (Figura-1b) representa a pausa , cerca de 0,1 segundos, do impulso antes de atingir o nodo atrioventricular (NAV). A continuação do estímulo atinge o “feixe de His” e as “fibras de Purkinje” no ventrículo, despolarizando-o, nesse instante o ECG registra o complexo QRS (Figura-1b). Após o complexo QRS, há uma pausa representada pelo segmento ST (Figura-1b), por fim a repolarização do ventrículo forma a onda T (Figura-1b) [4].

As pessoas com elevação do segmento ST no ECG são geralmente verificadas como tendo uma oclusão coronária completa à angiografia e muitas acabam por ter um infarto do miocárdio com ondas Q. Esse tipo de SCA é designado como IAM candidato à reperfusão [2].

O IAM com elevação do segmento ST, também designado como ataque cardíaco, caracteriza-se pela morte isquêmica do tecido miocárdio em associação ao acometimento alostérico das artérias coronárias [2].

A elevação do segmento ST do ECG tem especificidade de 91% e 46% de sensibilidade no diagnóstico de IAM [5].

Portanto, a elevação deste segmento pode ser utilizada para avaliar a evolução clínica do paciente infartado. As principais aplicações relatadas na literatura são:

– Pacientes com uma maior elevação do segmento ST, nas primeiras 24 horas após o início dos sintomas, possuem maior possibilidade de apresentar fibrilação atrial, bloqueio átrio ventricular, extrasístoles/taquicardia/fibrilação ventricular, choque cardiogênico. Estas complicações correlacionam-se melhor com a amplitude da elevação do segmento ST do que com o número de derivações que apresentam esta alteração [6].

– O diagnóstico de IAM, no ECG, é possível apenas pela observação da elevação do segmento ST em mais de 80%

dos casos [6].

O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo a partir do processamento de registros de ECGs analógicos, considerando a área do supradesnivelamento do segmento ST, bem como a amplitude do ponto J(que delimita o início do supradesnivelamento) e a amplitude do ponto Y (que se inicia 40 milissegundos após a ocorrência do ponto J), correlacionando-os com alterações bioquímicas.

Correlacionar as modificações eletrocardiográficas com a história clínica, exame físico e outros achados laboratoriais não só enriquece o método, como orienta para uma adequada escolha de exames complementares mais sofisticados, sem desperdícios das verbas destinadas à saúde, pois o uso racional desses recursos limitados tornou-se uma obrigação nos dias atuais [3].

Aldrich foi o primeiro a tentar identificar a relação matemática entre as quantidades da área inicial comprometida e a área final infartada, como indicado pelo ECG, em pacientes que não receberam terapia destinada à reperfusão miocárdica. Posteriormente, propostas foram realizadas para modificações na fórmula, de forma que o resultado final fosse mais fidedigno [7-9]. Porém, observa-se na literatura a ausência de detalhes estatísticos, os quais serão abordados neste artigo, com a finalidade de identificar e analisar aspectos não abordados por outros pesquisadores.

Este artigo representa um aprimoramento do trabalho Mansur et al. (2006), tratando-se de um estudo de caso.

II. MÉTODOS

A. Coleta de Dados

A coleta de dados foi realizada junto ao Hospital de Clínicas de Uberlândia (HCU/UFU), pelos autores de Mansur et al., 2006 [5]. Foram selecionados 120 prontuários de pacientes que sofreram IAM, internados no HCU/UFU no período de 1/1/2004 a 31/12/2004. Essa amostra passou por nova seleção, baseada nos critérios que seguem, os quais determinam o perfil exigido pelo estudo para este trabalho [5]:

 Diagnóstico de internação: infarto agudo transmural da parede anterior do miocárdio.

 Primeiro ECG após a manifestação do infarto: deve ter sido realizado em, no máximo, seis horas após a ocorrência do infarto, sinalizado necessariamente por precordialgia.

 Variações presentes no segmento ST dos ECG:

foram selecionados apenas os pacientes cujos ECG continham supradesnivelamento do segmento ST em qualquer uma das derivações.

 Variação da quantidade de enzimas Troponina e CK- mb, presentes no tecido cardíaco: deve ser bastante elevada, tipicamente maior que 500 nanogra- mas/decilitro.

Aseleção de prontuários também se baseou nos seguintes critérios de exclusão:

 Infarto agudo causado por bloqueio completo de qualquer ramo (esquerdo ou direito).

 Infarto agudo causado por bloqueio atrioventricular total.

Foram encontrados quinze prontuários que atendiam essas exigências. Uma vez completada a etapa de seleção destes, procedeu-se à coleta de dados com base em um formulário com informações do paciente, características do infarto (derivações acometidas, tempo desde os primeiros sintomas, medicação, etc.). Esse último foi preenchido para todos os quinze pacientes, e todos os registros ECG de cada um desses também foram separados para análise [5].

Para cálculo de área foi usado o método de contagem de pixels. As imagens gráficas digitalizadas são compostas por pontos, que geram a impressão óptica de linhas e outras figuras. A unidade de medida que representa a densidade de pontos por polegada é denominada “resolução”. O papel de registro habitual do eletrocardiograma é quadriculado, sendo de 1 milímetro a distância entre os traços horizontais ou verticais. Portanto, a menor unidade de área já determinada no papel corresponde a um quadrado de 1 mm de lado.

Utiliza-se uma resolução, na qual cada quadrado de 1 mm contém 10 pixels, resultando numa área formada por 100 pixels.

Fig. 2. Representação da área para contagem de pixels[5]

Identifica-se o ponto inicial e final no trecho do traçado eletrocardiográfico, traça-se uma linha imaginária na vertical do ponto inicial e uma na horizontal do ponto final, e assim fica delimitada a área em que se fará a contagem de pixels (Figura 2).

Para se identificar o ponto J, localiza-se primeiramente o ponto R, a partir do qual se faz uma varredura na horizontal do eixo y, até se encontrar o ponto em que o gráfico ECG muda sua declividade (derivada de primeira ordem). Esse ponto corresponde ao ponto J, no caso de registro ECG para o qual foi diagnosticado infarto agudo do miocárdio. Já o ponto Y é determinado quando se faz uma varredura na horizontal do eixo Y, no instante de tempo 40 ms após a ocorrência do ponto J[5].

Após todos os critérios serem aplicados ao conjunto de pacientes, aqueles que satisfizeram as restrições compostas tiveram seus dados resumidos na Tabela I.

Tabela I

Grandezas características de cada paciente: ECG e exame bioquímico

A - área de supradesnivelamento do ST; Hj altura do ponto j; Hy - altura do ponto Y; Tr - concentração de troponina (nanograma/decilitro); Ck - concentração de Ck-mb (unidade/litro); K – potássio (mili equivalente/litro); Na – sódio (mili equivalente/litro); Ca – cálcio (mili equivalente/litro); Mg- magnésio (mili equivalente/litro); Gl – glicemia (miligrama/decilitro)

Pacientes A Hj Hy Tr Ck K Na Ca Mg Gl

1 7,77 0,1 0,13 4,76 606,8 4,5 142,8 8,7 1,2 140

2 2,62 0,03 0,04 1,4 1194 4,7 131,6 - 3,4 -

3 2,81 0,05 0,06 2,49 306,5 5 139 8,4 2,2 224,5

4 2,11 0,03 0,02 2,2 191,6 4,4 137 8,8 1,9 135

5 5,9 0,04 0,08 5,5 198 4,1 139 8,4 1,92 143

6 7,65 0,06 0,46 35,2 252,7 4,4 136,2 7,2 - 132,1

7 5,37 0,07 0,08 3,4 125,6 4 137,3 8,9 - 123,8

8 8,82 0,1 0,13 15,75 892 4,5 137,1 - 2,4 291

9 6,39 0,06 0,08 4,16 95 4,8 138,1 9,3 2,3 -

10 19,52 0,3 0,28 - 561,4 3,6 141,7 8,3 1,2 -

11 66,86 0,18 0,33 9,79 287,2 3,7 133,5 8,9 1,9 91,9

12 59,81 0,21 0,46 - 1555 4,3 140 - - 97,1

13 35,85 0,22 0,26 - 210 4,5 132 9,2 1,9 109

14 58,01 0,19 0,31 - 198,5 3,2 132,4 8,6 1,7 -

15 26,51 0,36 0,24 8,79 73,1 5,4 136,9 8,4 1,7 -

Fonte: Mansur et al., 2006

Observações importantes: 1) Tendo em vista a variabilidade do nível de concentração de enzimas troponina e CK-mb, escolheu-se como valor característico de cada paciente a concentração de amplitude máxima, fornecida pelo respectivo formulário de coleta de dados; 2) Em termos das concentrações iônicas (K, Na, Ca e Mg) e da glicemia, escolheu-se como valor característico de cada paciente a primeira quantidade que aparece anotada no formulário. Tal quantidade representa a primeira medida tomada da grandeza em questão, logo após a ocorrência do IAM. Nem todos os

registros eletrocardiográficos analisados correspondem ao primeiro ECG realizado seis horas após a ocorrência do IAM [5].

B. Coeficientes de correlação

Para se analisar a relação entre as variáveis do ECG e do formulário bioquímico, empregou-se a correlação. Para a análise de correlação, os coeficientes de Pearson e Spearman podem ser usados. A correlação de Pearson mede o grau de

dependência linear entre duas variáveis. O coeficiente de correlação de Pearson (ρ) é calculado pela seguinte equação:



















 

n i n

i n i

y yi x

xi

y yi x xi

1 1

1

)² ( . )² (

) )(

 ( ₍₁₎

Onde:

xe y- Variáveis a serem correlacionadas.

Porém, o emprego do coeficiente de Pearson exige algumas condições, as variáveis devem apresentar distribuição normal, serem quantitativas e o número de observações deve ser igual ou superior a trinta. Além disso, a análise exige uma linearidade entre as variáveis a qual pode ser verificada a partir de um diagrama de dispersão [10]. Para verificar se as variáveis em questão têm ou não distribuição normal pode-se utilizar o teste Shapiro-Wilks (S-W). Esse teste utiliza os parâmetros da normal estimados a partir dos dados amostrais, uma variante do teste Kolmogorov-Smirnov (K-S). O teste S-W é uma boa opção para testar a normalidade de uma variável, podendo ser efetuado para um número pequeno de observações, menor que dois mil. Caso o valor de teste S-W seja significante (p < 0.05), a hipótese de normalidade da distribuição deve ser rejeitada [11].

O coeficiente de correlação de Spearman, o qual é uma medida de grau de associação entre duas variáveis, é uma alternativa não-paramétrica para o coeficiente de correlação de Pearson. Pode ser usado para variáveis ordinais ou quando pelo menos uma variável em análise não apresenta distribuição normal [12].

O coeficiente de correlação de Spearman (Rsp) é calculado pela seguinte equação [10]:

) 1

² (

² 1 6

 





n n

Rsp dⁱ ₍₂₎

Onde:

n– Número de observações.

di– Diferença entre os postos.

III. ANÁLISE ESTATÍSTICA

O resumo estatístico, é apresentado na Tabela II, apresenta, entre outros, a média, a variabilidade e a distribuição dos valores das variáveis da Tabela I.

Tabela II

Resumo estatístico para as variáveis da Tabela I. Os resultados foram obtidos utilizando o software Bioestat

A Hj Hy Tr Ck-mb K Na Ca MG Gl

Tamanho da amostra 15 15 15 11 15 15 15 12 12 10

Mediana 7,77 0,1 0,13 4,76 252,7 4,4 137,3 8,65 1,9 133,55

Primeiro Quartil (25%) 5,63 0,06 0,08 2,94 194,8 4,05 134,85 8,4 1,7 112,7 Terceiro Quartil (75%) 31,18 0,2 0,3 9,29 584,1 4,6 139 8,9 2,22 142,25

Média Aritmética 21,07 0,13 0,2 8,49 449,82 4,34 137 8,59 1,97 148,74

Variância 531,8 0,01 0,02 96,12 194098,92 0,31 11,6 0,29 0,34 3850,13

Desvio Padrão 23,06 0,1 0,14 9,8 440,56 0,56 3,4 0,54 0,58 62,04

Erro Padrão 5,95 0,02 0,03 2,95 113,75 0,14 0,87 0,15 0,16 19,62

Coeficiente de Variação 109,44% 75,39% 73,52% 115,42% 97,94% 12,94% 2,49% 6,33% 29,50% 41,72%

Assimetria 1,15 0,91 0,59 2,37 1,584 -0,26 -0,16 -1,42 1,11 1,68

Curtose -0,2 -0,16 -0,9 6,11 1,78 0,3 -0,66 3,49 2,63 2,47

Da tabela II conclui-se, por exemplo, que a variável A possui coeficiente de assimetria positivo. Portanto, a distribuição dos dados é assimétrica à direita. Esse resultado é confirmado visualmente pelo Box-plot apresentado no gráfico da Figura 3. Além disso, a variabilidade da variável A é alta, pois o coeficiente de variação é aproximadamente 100%.

De forma geral, conclui-se que as variáveis apresentam alta variabilidade (exceto K, Na e Ca). As variáveis Hj, Hy e Na possuem distribuição dos dados aproximadamente simétrica. E as variáveis Tr, Ck-mb, Mg e Gl possuem distribuição assimétrica à direita. As demais variáveis possuem distribuição assimétrica à esquerda.

A 0

10 20 30 40 50 60 70

29/04/2010 21:44:35 ARTIGO.WST

Fig. 3. Box plot da variável A

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 5 10 15 20 25 30 35 40

T r

Fig. 4. Diagrama de Dispersão (Tr versus A)

As Figuras 4 e 5 apresentam o diagrama de dispersão para as relações Tr versus A e Tr versus Hy. Esses diagramas sugerem relação levemente linear entre as variáveis, dado que quando os valores de Tr aumenta, os valores de A e Hy também aumentam.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0 10 20 30 40

Tr

Hy

Fig. 5. Diagrama de Dispersão (Tr versus Hy)

A obtenção e análise dos diagramas de dispersão para as demais variáveis são feitos de maneira análoga.

O teste de normalidade foi empregado para todas as variáveis da Tabela I. Foi aplicado o teste de Shapiro-Wilks e os resultados estão representados na Tabela III.

Tabela III

Teste de normalidade de Shapiro-Wilks para as variáveis da Tabela I. Os resultados foram obtidos utilizando o software Bioestat

p é o p-valor; W é a estatística do teste S-W

Da Tabela III, segundo o teste S-W, as variáveis A, Hj, Tr, Ck e Gl não possuem distribuição normal, pois o p- valor é inferior a 0,05.

Nesse trabalho, dado que algumas variáveis não pos-

suem distribuição normal e que o conjunto de dados possui n = 15 valores, então o emprego do coeficiente de correlação de Spearman é adequado. Os resultados são apresentados na Tabela IV.

Tabela IV

Resultados do Coeficiente de correlação de Spearman para as variáveis da Tabela I. Os resultados foram obtidos utilizando o software Winstat

n é o número de pacientes; p é o p-valor

Tr Ck K Na Ca MG Gl

Rsp 0,83 0,17 -0,35 -0,12 0,07 -0,48 -0,55

A n 11 15 15 15 12 12 10

P 6,67E-04 0,27063 0,09939 0,32381 0,40951 0,05687 0,0492

Rsp 0,63 0,03 -0,17 -0,01 0 -0,58 -0,55

Hj n 11 15 15 15 12 12 10

P 0,01764 0,45473 0,26971 0,48235 0,49132 0,02248 0,0492

Rsp 0,9 0,2 -0,44 -0,13 -0,21 -0,52 -0,56

Hy n 11 15 15 15 12 12 10

P 8,00E-05 0,23339 0,04982 0,32151 0,24733 0,03931 0,04486

De acordo com o coeficiente de correlação de Spearman, tabela 4, há correlação linear positiva moderada ou forte entre Tr e A; Tr e Hj; Tr e Hy, com Rsp igual a 0,83, 0,63 e 0,9; respectivamente.

IV. DISCUSSÃO

Tendo em vista o baixo número de observações, consideram-se os resultados obtidos pela correlação de

A Hj Hy Tr Ck K Na Ca Mg Gl

Tamanho da amostra = 15 15 15 11 15 15 15 12 12 10

Média = 21,01 0,13 0,2 8,49 449,82 4,34 137 8,59 1,97 148,74

Desvio padrão = 23,06 0,1 0,14 9,8 440,56 0,56 3,4 0,54 0,58 62,04

W = 0,77 0,87 0,89 0,69 0,78 0,97 0,94 0,87 0,89 0,79

p = 0,0092 0,0446 0,0901 0,0088 0,0094 0,92 0,47 0,08 0,15 0,01

Spearman, entre as variáveis obtidas pelo ECG e pelo formulário bioquímico, apresentados na tabela 4, pode-se concluir que:

1. A enzima troponina (Tr) tem forte correlação positiva tanto com a área de supradesnivelamento ST (A) quanto com a altura do ponto y (Hy).

2. A enzima troponina tem moderada correlação positiva com a altura do ponto j.

3. A enzima Ck-mb, os íons e taxa de glicemia não apresentaram correlação significativa com as grandezas do ECG.

Estas conclusões podem ser confirmadas na literatura, onde se observa que as análises da troponina são mais capazes de detectar os episódios de infarto do miocárdio em que os danos celulares são inferiores aos detectados pelo nível de CK-mb. Pois o complexo da troponina, constituída em três subunidades (troponina C, troponina I, troponina T), regula os processos contráteis mediados pelo cálcio em músculos estriados. Essas subunidades são liberadas durante um infarto agudo do miocárdio, assim as formas musculares cardíacas tanto de troponina T como de troponina I são usadas no diagnóstico do IAM. A troponina I eleva-se mais lentamente que a mioglobina e pode ser útil para o diagnóstico do infarto até três ou quatro dias após o evento [2].

V. CONCLUSÕES

Para este estudo de caso, observou-se que as alturas do ponto J e Y(Hj e Hy) e a área de supradesnivelamento do segmento ST (A) são bons indicadores do IAM, pois se relacionam com a Troponina, a qual caracteriza a ocorrência

de IAM.

Assim sendo, existe a possibilidade de se desenvolver métodos para diagnóstico ágil a partir apenas do ECG.

Em trabalhos futuros, esses métodos poderão ser obtidos por meio de modelos de regressão linear, onde a variável preditora poderá ser a troponina.

VI. REFERÊNCIAS:

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