Correlação entre o consumo de oxigênio obtido pelo método de Fick e pela calorimetria indireta no paciente grave

Resumos

OBJECTIVE: To compare the oxygen consumption index measured by using indirect calorimetry (VO2I Delta) with a portable metabolic cart and calculated according to Fick's principle (VO2 I Fick) in critically ill patients. METHODS: Fourteen patients (10 men and 4 women, mean age 39.4 ± 5.4 years) were analyzed, 5 of them trauma victims and 9 sepsis victims. The following mean scores were obtained for these patients: APACHE II = 21.3±1.8, ISS = 24.8±6, and sepsis score = 19.6±2.3. The mortality risk (odds ratio), calculated from APACHE II, was 41.9±7.1%. All patients underwent mechanical ventilation and invasive hemodynamic monitoring with a Swan-Ganz catheter. VO2 was obtained using the 2 methods (VO2I Delta and VO2I Fick) at 4 different times (T1-T4). RESULTS: A good correlation was found between the 2 methods (r=0.77) for the mean of the 4 serial measurements. No statistically significant differences were observed between indirect calorimetry and Fick's equation at T1 (VO2I Delta = 138±28 and VO2I Fick = 59±38 mL.min-2.m-2, P=0.10) and T3 (VO2I Delta = 144±26 and VO2I Fick = 158±35 mL.min-2.m-2, P=0.14), but a significant difference was observed at T2 (VO2I Delta = 141±27 and VO2I Fick = 155±26 mL.min-2.m-2, P=0.03) and T4 (VO2I Delta = 145±24 and VO2I Fick = 162±26 mL.min-2.m-2, P=0.01). CONCLUSION: We may state that indirect calorimetry can be used for oxygen consumption analysis in critically ill patients and is as efficient as Fick's reverse equation, with the benefit of being a noninvasive and risk-free procedure.

oxygen consumption; trauma; sepsis

ARTIGO ORIGINAL

Correlação entre o consumo de oxigênio obtido pelo método de Fick e pela calorimetria indireta no paciente grave

Flávio Marson; Maria Auxiliadora Martins; Francisco Antonio Coletto; Antonio Dorival Campos; Anibal Basile-Filho

Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP - Ribeirão Preto, SP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: Correlacionar o índice de consumo de oxigênio medido através da calorimetria indireta (VO₂I_DELTA) às medidas calculadas pela equação reversa de Fick (VO₂I_FICK) em pacientes graves, vítimas de trauma ou sepse.

MÉTODOS: Analisados 14 pacientes vítimas de trauma (n=5) ou sepse (n=9), com média de idade de 39,4 ± 5,4 anos, sendo 10 homens e 4 mulheres, APACHE II de 21,3±1,8, ISS de 24,8±6, Sepsis Score de 19,6±2,3, com risco de óbito calculado pelo APACHE II de 41,9±7,1%, submetidos à ventilação mecânica e monitorização hemodinâmica invasiva com cateter de Swan-Ganz e realizadas, pelos dois métodos, 4 séries de medidas do VO₂I (T₁ a T₄).

RESULTADOS: Houve uma boa correlação entre os dois métodos (r = 0,77), para a média das quatro medidas seriadas. Não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois métodos nos tempos T₁ (VO₂I_DELTA = 138±28 e VO₂I_FICK = 159±38 mL.min^-1.m^-2, p = 0,10) e T₃ (VO₂I_DELTA = 144±26 e VO₂I_FICK = 158±35 mL.min^-1.m^-2, p = 0,14). Houve diferença significativa nos tempos T₂ (VO₂I_DELTA = 141±27 e VO₂I_FICK = 155±26 mL.min^-1.m^-2, p = 0,03) e T₄ (VO₂I_DELTA = 145±24 e VO₂I_FICK = 162±26 mL.min^-1.m^-2, p = 0,01).

CONCLUSÃO: A calorimetria indireta é um método não invasivo, isento de complicações, que pode ser usado para avaliação do consumo de oxigênio no paciente grave de forma tão eficaz quanto à equação reversa de Fick.

Palavras-chave: consumo de oxigênio, trauma, sepse

A determinação seriada do consumo de oxigênio (VO₂) é útil para se monitorar a disfunção do sistema circulatório e sua resposta a alguma intervenção terapêutica. Embora o transporte de oxigênio (DO₂) para os tecidos possa estar adequado, não garante o seu aproveitamento pela célula, pois os distúrbios da microcirculação, como observado em pacientes sépticos ou politraumatizados, poderão dificultar sua captação¹.

Embora a análise dos diversos parâmetros obtidos pela monitorização hemodinâmica invasiva (cateter de Swan-Ganz) seja útil para os casos de maior complexidade, a obtenção do VO₂ depende da análise gasométrica do sangue arterial e venoso central, da mensuração da concentração de hemoglobina sérica e de sua saturação de oxigênio. Assim, o VO₂ é calculado pela diferença arteriovenosa do conteúdo de oxigênio multiplicado pelo débito cardíaco. Uma outra maneira de se calcular o VO₂ é através da calorimetria indireta, onde o seu consumo é quantificado pela análise das trocas gasosas respiratórias, obtido de forma não invasiva e também seriada. O objetivo do nosso estudo foi o de correlacionar o consumo de oxigênio obtido pelo método de Fick e pela calorimetria indireta no paciente grave.

Métodos

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo.

Foi realizado um estudo prospectivo em pacientes graves, vítimas de trauma ou sepse, de ambos os sexos, com necessidade de ventilação mecânica prolongada (mais de 3 dias) e de monitorização hemodinâmica invasiva, admitidos no Centro de Terapia Intensiva do Hospital Universitário. Os critérios de exclusão foram: a contra-indicação clínica para monitorização hemodinâmica invasiva, idade >80 anos e <15 anos, a necessidade de fração de oxigênio no ar inspirado (FiO₂) > 0,6, pressão arterial média < 50 mmHg, freqüência cardíaca < 50 ou > 140 bpm, presença de fístula aérea bronco-pleural, choque circulatório irreversível, morte encefálica e, finalmente, recusa do paciente ou de seu responsável legal em participar do estudo. As indicações de monitorização hemodinâmica invasiva foram: avaliação da instabilidade hemodinâmica, monitorização da reposição volêmica em pacientes com doença cardiopulmonar ou renal e monitorização durante a ventilação mecânica com valores de pressão positiva ao final da expiração (PEEP) maiores que 10 cm de H₂O. A monitorização hemodinâmica invasiva foi feita através da inserção de um cateter de Swan-Ganz na artéria pulmonar, através de punção da veia jugular interna ou subclávia, de preferência pelo lado direito. Ocorrendo a estabilização respiratória e hemodinâmica do paciente em até 3 dias da internação no centro de terapia intensiva, os pacientes foram incluídos no estudo.

Todos os pacientes foram estratificados de acordo com o sistema APACHE II (Acute Physiologic and Chronic Health Evaluation II)², em caso de trauma foram classificados pelo ISS³ (Injury Severity Score) e, em caso de sepse, pelo sistema de graduação de sepse (SS - Sepsis Score)⁴, no primeiro dia da internação no CTI. Os critérios de sepse/choque séptico seguiram o modelo definido pela Conferência de Consenso promovida pelos membros do American College of Chest Physicians (ACCP) em associação com a Society of Critical Care Medicine (SCCM)⁵, em 1991, a saber: a) uma resposta sistêmica à infecção evidenciada por 2 ou mais dos seguintes dados: temperatura >38 ⁰C ou <36 ⁰C, freqüência cardíaca >90 bpm, freqüência respiratória >20 respirações por minuto ou PaCO₂ <32 mmHg, leucócitos >12.000 células/mm³ ou <4.000 células/mm³ ou presença de mais de 10% de formas jovens (bastões); b) hipotensão com pressão arterial sistólica <90 mmHg ou uma redução >40 mmHg do basal apesar de reposição volêmica adequada, juntamente com anormalidades da perfusão periférica, que podem incluir acidose láctica, oligúria ou alteração aguda da consciência. Para os casos de trauma também foi calculado o TRISS (Trauma and Injury Severity Score)⁶, que estima a probabilidade de sobrevida baseado nas características anatômicas e fisiológicas do paciente.O peso dos pacientes foi obtido através de estimativa baseada no índice de massa corpórea de acordo com a idade.

Foram estudados 14 pacientes, 10 homens e 4 mulheres, com idade média de 39,4 ± 5,4 anos. Nos pacientes com sepse (n = 9 ou 64,3% do total), 5 (55,6%) eram do sexo masculino e o SS foi de 19,6 ± 2,3. Nos pacientes vítimas de trauma, todos eram homens representando 35,7% do total de pacientes. O ISS foi de 24,8 ± 6,0. O peso corporal médio de toda a casuística foi de 65,6 ± 1,7 kg e a altura de 167,1 ± 2,2cm. O índice APACHE II de todos os pacientes, no dia da admissão no CTI foi de 21,3 ± 1,8 e o risco de óbito geral, calculado a partir do APACHE II, de 41,9 ± 7,1%.

Todos os pacientes foram ventilados mecanicamente com ventilador mecânico microprocessado (BIRD 8400 STi^® - Bird Prod. Corp., EUA ou SERVO 900C^®, Siemens Elema, Suécia). Os pacientes foram ventilados no modo volume-controlado, com volume corrente de 8 a 10 mL.kg^-1, numa freqüência de 12 a 16 respirações por minuto, com FiO₂ (fração de oxigênio no ar inspirado) menor que 0,6. A detecção de vazamento de ar no circuito do respirador ou pelo tubo endotraqueal foi feita por observação rigorosa tanto visual quanto auditiva e pela observação dos valores do quociente respiratório fornecidos pelo calorímetro que, estando fora da faixa de 0,5 a 1, representava uma possibilidade de vazamento de ar no circuito interno ou externo.

As medidas de consumo de oxigênio foram obtidas em todos os pacientes com o calorímetro portátil (Deltatrac II^®Metabolic Monitor - Datex-Ohmeda, Finlândia). Foi realizada uma calibração inicial, antes do protocolo de estudo, com o teste de queima do álcool, de acordo com especificações do fabricante. Antes de cada estudo, o calorímetro foi aquecido por 30min e a seguir calibrado com uma mistura conhecida de gases contendo 5% de dióxido de carbono (CO₂) e 95% de O₂. A linha de coleta de gases inspiratórios foi posicionada na saída do sistema de umidificação e aquecimento do respirador. Todo o ar expirado foi coletado da via expiratória (expurgo) do respirador. Todos estes procedimentos foram realizados, de acordo com as especificações fornecidas pelo fabricante.

Com o paciente estável, em ambiente calmo, sem manipulação das vias aéreas nem dos parâmetros do respirador, durante pelo menos 30min, foram feitas 30 medições minuto a minuto do VO₂ (mL.min^-1). Ao final de cada período de 30 min era calculada a média e o desvio padrão do VO₂. As quatro séries de medidas hemodinâmicas foram iniciadas em seguida a cada período de estudo de calorimetria indireta. O delineamento do estudo encontra-se esquematizado na figura 1.

As pressões arterial periférica, arterial pulmonar e venosa central foram monitorizadas com módulos de pressão invasiva (DIXTAL 2010- Biomédica Ind. e Com. LTDA, Brasil). Os transdutores de pressão invasiva foram posicionados ao nível da linha axilar média, no 4º espaço intercostal.

A monitorização hemodinâmica invasiva foi feita inserindo-se um cateter de Swan-Ganz (Baxter Healthcare Corp., EUA) calibre 7 French na artéria pulmonar. O posicionamento adequado do cateter de Swan-Ganz foi confirmado através de uma radiografia de tórax na incidência ântero-posterior.

O débito cardíaco foi medido através da técnica de termodiluição, utilizando-se um computador (DIXTAL 2010- Biomédica Ind. e Com. LTDA, Brasil). Foram realizadas 4 injeções consecutivas de solução salina a 0,9% gelada, com temperatura variando entre 0 e 5 graus Celsius (^oC), num tempo menor do que 4s, na fase expiratória do ciclo respiratório.O valor obtido foi dado em litros por minuto e indexado à superfície corporal total (índice cardíaco em L.min^-1.m^-2)

Conhecendo-se o índice cardíaco, a concentração de hemoglobina (Hb) em g.dL^-1 e outras variáveis da equação de Fick, obtidas através das gasometrias arterial e venosa mista, como a pressão parcial de oxigênio arterial, a saturação de oxigênio arterial, a pressão parcial de oxigênio venoso misto e a saturação de oxigênio venoso misto (PaO₂, SaO₂, PvO₂ e SvO₂, respectivamente) calculou-se o VO₂I (mL.min^-1.m^-2). A pressão parcial dos gases foi dada em mmHg e a saturação de oxigênio em porcentagem (%).

Foram realizadas quatro medidas comparativas do índice de consumo de oxigênio entre calorimetria indireta (VO₂I_DELTA) e pelo método de Fick (VO₂I_FICK).

A análise estatística levou em consideração a correlação entre os valores das médias das quatro medidas seriadas de índice de consumo de oxigênio entre todos os pacientes pelos dois métodos (calorimetria indireta e equação de Fick). A comparação entre os dois métodos foi realizada através do teste não-paramétrico de Wilcoxon, baseada na hipótese nula (VO₂I_DELTA igual ao VO₂I_FICK) e com intervalo de confiança de 95% (a = 0,05). Foram consideradas significativas as diferenças com p < 0,05.

Resultados

Houve uma boa correlação entre os dois métodos (r = 0,77), conforme visualizado na figura 2.

Nos pacientes com sepse, a mortalidade foi de 55,6% contra um risco de óbito calculado a partir do APACHE II de 51,8 ± 8,6%. Nos pacientes traumatizados, a mortalidade foi nula (risco APACHE II de 24,8 ± 6 % e TRISS de 68,3 ± 13,3%). A mortalidade geral foi de 35,7% (risco APACHE II de 41,9 ± 7,1%).

Não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois métodos nas medidas de VO₂I nos tempos T₁ e T₃ (p = 0,10 e p = 0,14, respectivamente). No entanto, nos tempos T₂ e T₄ houve diferença estatística entre os dois métodos (p = 0,03 em T₂ e p = 0,01 em T₄). A diferença média entre as medidas nos tempos T₁ a T₄ (T_{1 FICK} – T_{1 DELTA,} T_{2 FICK} – T_{2 DELTA}, T_{3 FICK} – T_{3 DELTA} e T_{4 FICK} – T_{4 DELTA}) foi de 17±4 mL.min^-1.m^-2 (10 ± 2 %). Os valores de VO₂I obtidos pela calorimetria indireta e pelo método de Fick, nos tempos T₁ a T₄, são mostrados na tabela I.

Discussão

A finalidade deste estudo foi correlacionar o VO₂ obtido pelo método de Fick e pela calorimetria indireta em pacientes graves, vítimas de trauma múltiplo ou sepse. O método de Fick para a monitorização do VO₂ ainda é o mais utilizado em terapia intensiva. Como é invasivo, torna-se necessária a inserção de um cateter de Swan-Ganz na artéria pulmonar por acesso venoso central e está associado a várias complicações bem documentadas⁶.

A calorimetria indireta é um outro método disponível para a medição do VO₂, não invasivo, isento de complicações e obtido através de um calorímetro portátil conectado a um respirador. Sendo um equipamento de alto custo, este método exige profissionais treinados a fim de se obter medidas calorimétricas adequadas. Estes cuidados incluem: calibração do equipamento de maneira apropriada antes de cada uso, análise cuidadosa dos resultados e realização de testes in vitro, com queima de álcool, periodicamente⁷.

A correlação entre a média das quatro medidas seriadas foi de r = 0,77). No entanto, na análise por períodos, em T₁ e T₃ não foram encontradas diferenças significativas entre os dois métodos. Nos tempos T₂ e T₄, houve uma pequena diferença significativa entre os dois métodos, variando de 14 a 17 mL.min^-1.m^-2, o que pode representar muito pouco na prática clínica. Neste estudo, alguns fatores podem ter interferido na acurácia das medidas de calorimetria indireta, como a utilização de dois modelos diferentes de ventiladores mecânicos, apesar de serem modelos similares quanto aos seus recursos disponíveis e terem demonstrado estabilidade nos parâmetros de FiO₂ e volume minuto em todo o estudo. É possível que as diferenças encontradas em dois períodos de medição (T₂ e T₄) reflitam apenas uma variação, perfeitamente normal e temporal, encontrada em estudos de curta duração. Razão pela qual a maioria dos estudos ainda realiza estes testes comparativos de duração não inferior a 2h ou 2 medições, a fim de reduzir as discrepâncias em certas medições, que pelas considerações tecidas acima podem muito bem ocorrer, porém não invalidando nenhum dos dois métodos ^8-12.

Embora a mortalidade global da casuística tenha sido muito próxima àquela prevista pelo índice APACHE II, não foi possível associar uma maior mortalidade à baixa capacidade de extrair oxigênio (baixo VO₂I) por nenhum dos dois métodos. Apesar de vários trabalhos terem sido realizados em pacientes graves, ainda não há definições claras do uso da calorimetria nesses casos, embora este método seja defendido como forma de monitorização mais adequada do consumo de oxigênio e da adequação das suas necessidades calóricas. Nesse particular, vários estudos comparativos entre os dois métodos, em diversas situações clínicas, mostraram que a calorimetria indireta é fidedigna para a obtenção do VO₂ (tab. II).

Não se deseja, contudo, com estes resultados, substituir um método de medição da VO₂ tradicional e de uso mais rotineiro (cateter de Swan-Ganz) pela calorimetria indireta. Alguns parâmetros hemodinâmicos são muito úteis na avaliação das condições cardiocirculatórias do doente grave e somente possíveis de serem obtidos com a introdução de um cateter na artéria pulmonar como, por exemplo, a pressão de oclusão da artéria pulmonar. A necessidade de uma familiaridade e treinamento maiores com este novo equipamento de alto custo são, certamente, fatores limitantes ao seu uso rotineiro, porém fundamental para que se aprofundem as pesquisas e as validações técnicas com calorimetria indireta no nosso meio, uma vez que é um equipamento de uso relativamente recente, enquanto que a monitorização hemodinâmica invasiva é um procedimento já bem padronizado nas UTIs, desde a década de 70.

Outro ponto a ser considerado é que o método de Fick parte de uma equação utilizando vários parâmetros que são medidos, como o débito cardíaco por termodiluição e os conteúdos arterial e venoso misto de O₂, determinando erros matemáticos cumulativos. Alguns destes parâmetros também são utilizados para o cálculo da oferta de oxigênio. Assim, o VO₂ calculado pelo método de Fick pode ter um coeficiente de variação de até 15%¹⁶. Esta variação forma a base da recomendação geral de que o VO₂ calculado deve se alterar pelo menos 15% para ser considerado uma mudança fisiológica significativa.

Diferenças importantes de 32 ± 2% (p < 0,001) foram encontradas entre os valores de VO_2DELTA e VO_2FICK⁷. No entanto, após rigorosa reinspeção dos métodos e dos equipamentos, os autores verificaram vazamento interno do calorímetro. No presente estudo, um caso foi excluído após a constatação de vazamento, porém no circuito externo do respirador (a falha foi constatada somente ao final do estudo). Em pacientes submetidos a cirurgia cardíaca, houve uma maior precisão no VO₂ obtido por calorimetria indireta do que nos valores obtidos pelo método de Fick, embora as variações observadas tenham sido relacionadas, principalmente, ao método de medição do débito cardíaco, ou seja, as maiores variações ocorreram devidas à temperatura do líquido injetado e à fase do ciclo respiratório na qual foram feitas as medições.

Erros muito parecidos entre o VO_2FICK e VO_2DELTA (5% e 4%, respectivamente), foram encontrados⁷, com a diferença de que foi utilizado monitor contínuo de débito cardíaco, ainda não muito bem difundido em nosso meio. No entanto, outro estudo¹⁰ comparou os dois métodos em pacientes vítimas de trauma múltiplo, encontrando, em todas as medidas comparativas, valores significativamente maiores no VO_2DELTA, concluindo que a calorimetria indireta deve ser o método preferencial na medida do VO₂ em pacientes gravemente traumatizados.

As complicações sépticas após cirurgias ou traumas acham-se associadas a maiores taxas metabólicas. Em pacientes com sepse ou choque séptico, os valores do VO₂, ao contrário do que se poderia esperar, estão relativamente diminuídos, frente às maiores necessidades metabólicas, pela ativação de mecanismos de defesa do organismo e, também, pela febre. As medidas de trocas gasosas devem ser suficientemente longas para assegurar uma interpretação correta dos resultados obtidos, evitando os períodos de condições instáveis, como por exemplo, alterações de parâmetros do ventilador mecânico e aspirações traqueais. Neste sentido, é muito importante o número e a duração das medidas necessárias para se atingir estimativas do gasto energético diário. Embora ainda não haja uma padronização da duração e nem do número de medidas diárias por calorimetria indireta, alguns estudos apontam para a conveniência das medidas de curta duração, variando de cinco a 30min^18,19. Duas medidas diárias de 15min são suficientes para se estimar o gasto energético de 24h com erro de 4%. Para fins clínicos é aceitável a extrapolação do gasto energético de 24h a partir de medidas realizadas durante 30min¹⁶. Outro estudo²⁰ sugeriu que medidas mais curtas, de 5min, são suficientes para medir o gasto energético, se a variação daquelas medidas for menor do que 5%. A principal vantagem de medidas de curta duração seria a possibilidade de monitorização diária em vários pacientes graves, reduzindo os custos do equipamento. No nosso estudo, decidiu-se pela adoção de quatro intervalos de medidas de calorimetria indireta a fim de minimizar possíveis erros causados pela inexperiência no uso do calorímetro e interferências do meio (temperatura, pressão e umidade). No entanto, infelizmente, nenhum método de avaliação tanto da oferta quanto do consumo de oxigênio no paciente grave é isento de limitações e críticas.

Em conclusão, os resultados do presente estudo apontam para o fato da existência de uma boa correlação entre o VO₂ obtido pela calorimetria indireta e pelo método de Fick, podendo a calorimetria indireta ser utilizada como método de avaliação desse parâmetro em pacientes graves, de forma tão eficaz quanto a equação reversa de Fick, com a vantagem de ser um método não invasivo, isento de complicações.

Recebido para publicação em 2/12/02

Aceito em 5/6/03

Projeto de Pesquisa Financiado pela FAPESP 99/07266-7 (A.B.F.)

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Fev 2004
• Data do Fascículo
  Jan 2004

Histórico

• Aceito
  05 Jun 2003
• Recebido
  02 Dez 2002