Avaliação da função pulmonar em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea

Evaluación de la función pulmonar en pacientes sometidos a cirugía cardíaca con circulación extracorpórea

Evaluation of pulmonary function in patients undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass

ARTIGO CIENTÍFICO

Avaliação da função pulmonar em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea ^*

Evaluation of pulmonary function in patients undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass

Evaluación de la función pulmonar en pacientes sometidos a cirugía cardíaca con circulación extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, TSA ^I; Maria José Carvalho Carmona, TSA ^II

^IMestre em Medicina pela Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo; Médico Assistente da Divisão de Anestesiologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo

^IIDoutora em Medicina pela Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo; Médica Supervisora do Serviço de Anestesiologia do Instituto do Coração do Hospital das Clinicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo

^{Endereço para Correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: As complicações pulmonares permanecem como um grande problema no pós-operatório de cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea (CEC). O objetivo do presente estudo foi avaliar as alterações da função pulmonar ocorridas em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca de revascularização miocárdica, comparando-os àqueles submetidos à cirurgia cardíaca de troca valvar.

MÉTODO: Quinze pacientes submetidos à revascularização (Grupo RM) e 15 pacientes submetidos à troca valvar (Grupo TV) foram avaliados através da relação entre a pressão arterial de oxigênio e sua fração inspirada (PaO₂/FiO₂), do gradiente alvéolo-arterial de oxigênio (GA-aO₂), do shunt pulmonar, da PEEP de melhor complacência e da complacência estática, avaliados no pré-operatório, após a indução da anestesia, 1, 3 e 6 horas de pós-operatório e no 1º e 2º dias de pós-operatório. Os dados foram analisados através da análise de variância para medidas repetidas (p < 0,05).

RESULTADOS: Os resultados mostraram valores de gradiente alvéolo-arterial de oxigênio e shunt pulmonar significativamente maiores para o grupo RM em relação ao grupo TV. A relação PaO₂/FiO₂ foi significativamente maior no grupo TV. Os grupos não diferiram quanto à complacência estática. No grupo RM, a PEEP de melhor complacência obtida no pós-operatório foi significativamente maior que no grupo TV.

CONCLUSÕES: No presente estudo observamos que os pacientes submetidos à cirurgia cardíaca de revascularização miocárdica apresentam alterações da função pulmonar diferentes daqueles submetidos à cirurgia cardíaca de troca valvar

Unitermos: CIRURGIA, Cardíaca: circulação extracorpórea

SUMMARY

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Pulmonary complications are still a major postoperative problem for cardiac surgeries with cardiopulmonary bypass (CPB). This study aimed at evaluating pulmonary function changes in patients undergoing myocardial revascularization, as compared to those submitted to valve replacement.

METHODS: Participated in this study patients undergoing myocardial revascularization (MR Group, n=15) and valve replacement (VR Group, n=15) who were evaluated by the ratio between oxygen blood pressure and its inspired fraction (PaO₂/FiO₂), oxygen alveolar-arterial gradient (GA-aO₂), pulmonary shunt, best compliance PEEP and static PEEP, evaluated in the preoperative period, after anesthetic induction, 1, 3 and 6 postoperative hours and 1^st and 2^nd postoperative days. Data were analyzed by analysis of variance for repeated measures (p < 0.05).

RESULTS: Alveolar-arterial gradient and pulmonary shunt results were significantly higher for the MR group as compared to the VR group. PaO₂/FiO₂ ratio was significantly higher in the VR group. There were no differences between groups in static compliance. Postoperative best compliance PEEP was significantly higher in the MR group as compared to the VR group.

CONCLUSIONS: Our study has shown that patients submitted to myocardial revascularization presented pulmonary function changes different from those submitted to valve replacement.

Key Words: SURGERY, Cardiac: cardiopulmonary bypass

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Las complicaciones pulmonares permanecen como un grande problema en el pós-operatorio de cirugía cardíaca con circulación extracorpórea (CEC). El objetivo de este actual estudio fue evaluar las alteraciones de la función pulmonar ocurridas en pacientes sometidos a cirugía cardíaca de revascularización miocárdica, comparándolos a aquellos sometidos a cirugía cardíaca de cambio valvar.

MÉTODO: Quince pacientes sometidos a revascularización (Grupo RM) y 15 pacientes sometidos a cambio valvar (Grupo TV) fueron evaluados a través de la relación entre la presión arterial de oxígeno y su fracción inspirada (PaO₂/FiO₂), del gradiente alvéolo-arterial de oxígeno (GA-aO₂), del shunt pulmonar, de la PEEP de mejor Complacencia y de la Complacencia Estática, evaluados en el pré-operatorio, después de la inducción de la anestesia, 1, 3 y 6 horas de pós-operatorio y en el 1º y 2º dias de pós-operatorio. Los datos fueron analizados a través del análisis de variancia para medidas repetidas (p < 0,05).

RESULTADOS: Los resultados mostraron valores de gradiente alvéolo-arterial de oxígeno y shunt pulmonar significativamente mayores para el grupo RM con relación al grupo TV. La relación PaO₂/FiO₂ fue significativamente mayor en el grupo TV. Los grupos no difirieron en cuanto a la complacencia estática. En el grupo RM, la PEEP de mejor complacencia obtenida en el pós-operatorio fue significativamente mayor que en el grupo TV.

CONCLUSIONES: En el presente estudio observamos que los pacientes sometidos a cirugía cardíaca de revascularización miocárdica presentan alteraciones de la función pulmonar diferentes de aquellos sometidos a cirugía cardíaca de cambio valvar.

Introdução

As complicações pulmonares são causas importantes de morbidade e mortalidade nos pacientes submetidos à cirurgia cardíaca, com circulação extracorpórea (CEC). Um grande número de mediadores produzidos durante a CEC podem causar diminuição da contratilidade ventricular, aumento da permeabilidade vascular e alteração da resistência vascular em vários órgãos ¹. Na circulação pulmonar há aumento da água extravascular com preenchimento alveolar por células inflamatórias que levam à inativação do surfactante pulmonar e colabamento de algumas áreas, com modificação na relação ventilação/perfusão pulmonar, diminuição de sua complacência e aumento do trabalho respiratório no período pós-operatório ².

O grau de alteração funcional pulmonar depende de vários fatores, como a função pulmonar pré-operatória, o tipo de cirurgia, o tempo de circulação extracorpórea, a intensidade da manipulação cirúrgica, o número de drenos pleurais colocados e o tempo de cirurgia ³. Uma assistência ventilatória adequada utilizada durante o período per-operatório pode minimizar as alterações da função pulmonar, fazendo com que haja uma diminuição nas complicações pós-operatórias.

O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações da função respiratória ocorridas em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca de revascularização miocárdica, comparando-os àqueles submetidos à cirurgia cardíaca de troca valvar, ambos com circulação extracorpórea.

Método

O protocolo do estudo foi aprovado pela Comissão Científica do Instituto do Coração e pela Comissão de Ética Médica do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Foram estudados 30 pacientes com idade inferior a 75 anos, com fração de ejeção de ventrículo esquerdo superior a 40% divididos em dois grupos:

Grupo Revascularização Miocárdica (Grupo RM) (n=15): pacientes submetidos à cirurgia de revascularização miocárdica com utilização de circulação extracorpórea.

Grupo Cirurgia de Troca Valvar (Grupo TV) (n=15): pacientes submetidos à cirurgia de troca valvar com utilização de circulação extracorpórea.

O estudo foi iniciado na entrevista com os pacientes no dia anterior à cirurgia, quando se obteve a autorização por escrito para realização do mesmo. Nesta ocasião foi colhida uma amostra de sangue para a análise da gasometria arterial. O trabalho estendeu-se até o segundo dia de pós-operatório.

Todos os pacientes foram submetidos à mesma técnica anestésica. A medicação pré-anestésica consistiu de midazolam (0,1 a 0,2 mg.kg^-1)por via oral, 30 minutos antes da operação, até a dose máxima de 15 mg. Após a pré-oxigenação, a indução da anestesia foi realizada com fentanil (20 a 50 µg.kg^-1) e midazolam (0,3 a 0,5 mg.kg^-1), seguido de relaxamento muscular com brometo de pancurônio (0,1 a 0,2 mg.kg^-1). Foi aplicada ventilação manual sob máscara e intubação traqueal com tubo de diâmetro adequado, instalando-se a seguir ventilação controlada mecânica com volume corrente de 10 ml.kg^-1, freqüência respiratória de 10 por minuto, relação I:E=1:2 e FiO₂= 0,6 (oxigênio e ar comprimido). Após a indução anestésica realizou-se punção venosa central, com passagem de cateter até o átrio direito. A manutenção da anestesia foi realizada com doses fracionadas de fentanil, midazolam e brometo de pancurônio. Utilizou-se também concentrações variáveis de isoflurano na manutenção da anestesia. Todos os pacientes foram submetidos à circulação extracorpórea com oxigenador de membrana (Braile, Brasil) com fluxo não pulsátil. Ao final do procedimento cirúrgico, os pacientes foram transferidos sob ventilação manual à Unidade de Terapia Intensiva e instalada ventilação mecânica posteriormente.

Após indução anestésica, e nos momentos definidos pelo estudo, foram colhidas amostras sangüíneas arterial e venosa para realização de gasometrias e dosagem de hemoglobina. Através das dosagens realizadas foram obtidos os cálculos dos seguintes parâmetros:

1. Relação entre a pressão arterial de oxigênio e a fração inspirada de oxigênio: obtido diretamente pela relação entre a PaO₂/FiO₂. Este atributo foi calculado no dia anterior à cirurgia, após a indução da anestesia, 1 hora após o término da cirurgia, 3 horas após o término da cirurgia, 6 horas após o término da cirurgia, no 1º dia de pós-operatório e no 2º dia de pós-operatório.

2. Gradiente alvéolo-arterial de oxigênio (GA-aO₂): foi calculado através da seguinte fórmula:

GA-aO₂ = PAO₂ - PaO₂

Sendo PaO₂ = {(PB - PH₂O) x FiO₂} - PaCO₂, PB = pressão barométrica, PH₂O = pressão de vapor de água, FiO₂ = fração inspirada de oxigênio e PaCO₂ = pressão arterial de CO₂. Este atributo foi calculado no dia anterior à cirurgia, após a indução da anestesia, 1 hora após o término da cirurgia, 3 horas após o término da cirurgia, 6 horas após o término da cirurgia, no 1º dia de pós-operatório e no 2º dia de pós-operatório.

3. Shunt pulmonar: foi calculado através da seguinte fórmula:

Shunt = (CcO₂ - CaO₂) / (CcO₂ - CvO₂)

Sendo: CcO₂ = conteúdo capilar de oxigênio, CaO₂ = conteúdo arterial de oxigênio e CvO₂ = conteúdo venoso de oxigênio. O conteúdo capilar de oxigênio é calculado pela seguinte fórmula:

CcO₂ = (Hb x 1,34) + (PAO₂ x 0,0031)

Sendo: Hb = hemoglobina e PAO₂ = pressão alveolar de oxigênio (o cálculo deste parâmetro já foi mostrado anteriormente). Este atributo foi calculado após a indução da anestesia, 1 hora após o término da cirurgia, 3 horas após o término da cirurgia, 6 horas após o término da cirurgia, no 1º dia de pós-operatório e no 2º dia de pós-operatório.

A complacência estática foi avaliada no período pós-operatório e foi obtida através do cálculo da variação do volume pulmonar em relação à variação da pressão pulmonar (complacência = alteração de volume / alteração de pressão pulmonar) obtida em ZEEP (pressão zero ao final da expiração).

Para que fossem obtidas as medidas de complacência pulmonar estática, os pacientes foram mantidos sedados e curarizados através do uso de midazolam e brometo de pancurônio, e ventilados com um volume corrente de 4 ml.kg^-1 em ventilação controlada a volume, com fluxo de onda quadrada, com freqüência respiratória de 10 respirações por minuto. Este atributo foi avaliado ao término da cirurgia após a admissão na Unidade de Recuperação Cardíaca, 1 hora após o término da cirurgia e 3 horas após o término da cirurgia.

A avaliação da PEEP de melhor complacência foi realizada no período pós-operatório. Foi avaliado o valor da pressão positiva expiratória final (PEEP) no qual foi obtida a melhor complacência pulmonar nos pacientes dos dois grupos. Para que fosse obtido o valor da PEEP de melhor complacência pulmonar, os pacientes foram mantidos sedados e curarizados através do uso de midazolam e brometo de pancurônio, e ventilados com um volume corrente de 4 ml.kg^-1 em ventilação controlada a volume, com fluxo de onda quadrada, com freqüência respiratória de 10 respirações por minuto. A PEEP foi aumentada de 2 em 2 cmH₂O, de 0 a 14, sendo mantidos na respectiva PEEP durante 5 minutos e realizada a medida da complacência estática diretamente do ventilador mecânico (variação de volume/variação de pressão). Foi anotado o valor da PEEP no qual se obteve a melhor complacência pulmonar. Este atributo foi avaliado ao término da cirurgia, após a admissão na Unidade de Recuperação Cardíaca, 1 hora após o término da cirurgia e 3 horas após o término da cirurgia.

Os pacientes foram mantidos sob sedação até o término do estudo, entrando a seguir no protocolo habitual de desmame da assistência ventilatória até a extubação. A análise estatística foi realizada através de análise de variância para medidas repetidas, considerando-se significativo p < 0,05 ^4,5.

Resultados

Os dados demográficos dos dois grupos, o tempo de cirurgia e o tempo de circulação extracorpórea encontram-se na tabela I.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 6: 689 - 699

Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Os dados referentes às médias e desvios-padrão dos valores de PaO₂/FiO₂ dos dois grupos nos diferentes momentos do estudo encontram-se na tabela II e na figura 1.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 6: 689 - 699

Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

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Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Os dados referentes às médias e desvios-padrão dos valores de gradiente alvéolo-arterial de oxigênio dos dois grupos de pacientes nos diferentes momentos do estudo encontram-se na tabela III e nas figura 2 e figura 3.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 6: 689 - 699

Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

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Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

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Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Os dados referentes às médias e desvios-padrão dos valores de shunt dos dois grupos de pacientes nos diferentes momentos do estudo encontram-se na tabela IV e na figura 4.

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Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

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Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Os dados referentes às médias e desvios-padrão dos valores da avaliação do PEEP de melhor complacência dos dois grupos de pacientes nos diferentes momentos do estudo encontram-se na tabela V e na figura 5.

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Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

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Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Os dados referentes às médias e desvios-padrão dos valores da complacência estática dos dois grupos de pacientes nos diferentes momentos do estudo encontram-se na tabela VI e na figura 6.

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Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

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Avaliação da Função Pulmonar em Pacientes Submetidos à

Cirurgia Cardíaca com Circulação Extracorpórea

Ricardo Antonio Guimarães Barbosa, Maria José Carvalho Carmona

Discussão

As alterações da função pulmonar em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea são em grande parte responsáveis pela morbidade desses pacientes ⁶. As atelectasias são as complicações mais freqüentes ⁷, ocasionadas por diminuição da capacidade residual funcional ⁸, pelas alterações da mecânica da caixa torácica e do tecido pulmonar ⁹, por aumento da resistência das vias aéreas ¹⁰, pela dor pós-operatória ¹¹ e por paralisia do nervo frênico ^12-14, dentre outros fatores.

A comparação dos dois grupos estudados em relação à idade, à altura e ao tempo de circulação extracorpórea não mostrou diferença significativa. Todavia, quando analisamos os grupos quanto ao peso e ao índice de massa corpórea, observamos comportamento distinto. Os pacientes submetidos à revascularização miocárdica apresentaram peso e índice de massa corpórea superiores ao grupo TV. Tal achado relaciona-se aos fatores de risco para coronariopatia, especialmente obesidade ¹⁵, enquanto os pacientes submetidos à cirurgia de troca valvar apresentavam mais freqüentemente diminuição de peso e mesmo caquexia devido à própria doença ¹⁶. A obesidade está associada à diminuição da capacidade residual funcional com geração de áreas de atelectasia, alterações no gradiente alvéolo-arterial de oxigênio e no shunt pulmonar ^15,17. Estas características inerentes aos dois grupos podem ter contribuído para as diferentes alterações encontradas na função pulmonar no período pós-operatório.

Em relação à avaliação da função pulmonar, observou-se diminuição da relação entre a pressão arterial de oxigênio e a fração inspirada de oxigênio (PaO₂/FiO₂), desde o período pré-operatório até o 2º dia do pós-operatório, nos dois grupos estudados. A diminuição ocorreu provavelmente por diminuição da capacidade residual funcional ^18-21, pelas microatelectasias ^7,22,23 e pelas alterações nas propriedades elásticas e nas características fluxo-resistivas do sistema respiratório com seus dois componentes, pulmão e parede torácica ^19,24,25. Estas alterações podem causar modificações na distribuição dos gases inspirados bem como nas trocas gasosas, levando ao aparecimento de hipoxemia. Adicionalmente, a circulação extracorpórea ocasiona resposta inflamatória sistêmica que pode contribuir para a diminuição da PaO₂ / FiO₂^26,27. Neste estudo, encontramos diferença significativa nos valores de PaO₂/FiO₂ nos dois grupos após indução da anestesia, 1, 3 e 6 horas após a cirurgia. No 1º PO e 2º PO não ocorreram diferenças significativas entre os grupos, observando-se que a relação PaO₂/FiO₂ não retorna aos valores encontrados no período pré-operatório, em concordância com os dados da literatura ²⁸.

Analisando-se o Gradiente Alvéolo-Arterial de Oxigênio (GA-aO₂), nos momentos após indução, 1 h PO, 3 h PO e 6 h PO, cuja fração inspirada de oxigênio foi de 1, nota-se que o grupo RM tem comportamento estatístico diferente do grupo TV. O maior aumento no GA-aO₂ no grupo RM pode ser explicado pelo maior tempo cirúrgico neste grupo, pelas condições clínicas pré-operatórias dos pacientes e pela presença de obesidade em alguns pacientes deste grupo. A obesidade está associada a uma diminuição da capacidade residual funcional, com maiores áreas de atelectasias, alterações no GA-aO₂ e do shunt pulmonar ^15,17. Através da análise dos resultados visualiza-se que ambos os grupos têm um aumento nos valores do shunt pulmonar logo após a indução da anestesia, mantém este aumento até 6 horas após a cirurgia e diminui no 1º PO e 2º PO. A recuperação anestésica, permitindo que o paciente reassuma a ventilação espontânea, tem papel fundamental em promover a restauração da função pulmonar. Embora a avaliação do shunt pulmonar não tenha sido realizada no pré-operatório, devido à não realização de gasometria venosa, podemos observar que no 2º PO os valores do shunt pulmonar são menores se comparados aos valores após a indução da anestesia, com diferença significativa entre o grupo RM e TV. Provavelmente o emprego de ventilação mecânica com utilização da PEEP no período pós-operatório permitiu a redução de atelectasias, a intensidade do shunt e contribuiu para a melhora da função pulmonar ^15,17.

Alguns autores demonstram shunt pulmonar mais acentuado em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca de troca de valvar, em relação aos pacientes submetidos à revascularização miocárdica ²⁹. As diferenças nos resultados que ocorreram entre o presente estudo e o de outros autores ²⁹ podem ser explicadas pelo fato de no presente estudo os pacientes do grupo valvar não serem exclusivamente pacientes que realizaram troca de valva mitral, mas também pacientes que realizaram troca de valva aórtica e troca de valva mitral associada à troca de valva aórtica. Além disso, no grupo RM observou-se maior número de pacientes com obesidade no período pré-operatório.

Apesar de os pacientes do grupo RM possuírem índice de massa corpórea e peso maiores, maior número de drenos e serem submetidos à dissecção da artéria torácica interna, não foi observada diferença significativa entre este grupo e o de troca valvar, quanto à complacência estática. Todavia, notamos que a complacência estática nos dois grupos apresentou valores menores no momento final da cirurgia em comparação com 1 h PO e 3 h PO. Este aumento na complacência durante a evolução pós-operatória pode ser justificado pelo término dos efeitos da circulação extracorpórea (CEC) sobre a função pulmonar ^26,27, pela atenuação dos efeitos da anestesia geral sobre o sistema respiratório ao final do procedimento ¹⁹ e pelo recrutamento alveolar promovido pela assistência ventilatória e por este protocolo de estudo, que utilizou PEEP crescentes para avaliação da PEEP de melhor complacência.

Em relação à PEEP de melhor complacência, vimos que o comportamento de ambos os grupos foi diferente nos momentos final da cirurgia e 1 h PO com valores maiores no grupo RM em relação ao grupo TV. Este valor de PEEP superior no grupo RM pode estar relacionado a fatores como o maior tempo cirúrgico e o maior índice de massa corpórea neste grupo. A obesidade leva à diminuição da capacidade residual funcional com maiores áreas de atelectasia e diminuição da complacência pulmonar. Este fato justifica a necessidade de maiores valores de PEEP para recrutamento adequado das unidades alveolares ^15,17. Deve-se considerar, também, que os pacientes do grupo RM tiveram relação PaO₂/FiO₂ menor e com maior gradiente alvéolo-arterial de oxigênio.

Considerando-se os objetivos deste estudo, podemos concluir que os pacientes submetidos à cirurgia de revascularizaçã miocárdica apresentam alterações da função respiratória diferentes daqueles submetidos à troca valvar e tais diferenças devem ser consideradas quando da realização da assistência ventilatória no período pós-operatório.

Apresentado (Submitted) em 13 de agosto de 2001

Aceito para publicação (Accepted) em 15 de março de 2002

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Endereço para Correspondência

Dr. Ricardo Antônio Guimarães Barbosa

Rua Cardoso de Siqueira, 67 Casa 10, Aclimação

01530-090 São Paulo, SP

^*

Recebido do (

Received from) Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  08 Maio 2003
• Data do Fascículo
  Nov 2002

Histórico

• Aceito
  15 Mar 2002
• Recebido
  13 Ago 2001