Temperatura e alterações no equilíbrio ácido-base de pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea, sob normotermia e hipotermia

Temperatura y alteraciones en el equilibrio ácido-base de pacientes sometidos a cirugía cardíaca con circulación extracorpórea, bajo normotermia e hipotermia

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Cardiopulmonary bypass (CPB) is related to several changes in normal physiology. The multiple causes of these changes interact and are a potential risk for postoperative organic dysfunction. This study aimed at investigating changes in acid-base and metabolic balance during cardiopulmonary bypass with hypothermia and at comparing them to those observed in patients submitted to normothermal cardiopulmonary bypass. METHODS: Participated in this study 30 adult patients of both genders, aged 41 to 78 years, scheduled for coronary bypass grafting with CPB, under normothermia or hypothermia. The following parameters were evaluated: hemoglobin and blood gases concentration, pH, bicarbonate, base excess, anion gap, lactate ion, tissue oxygenation parameters and flow and systemic vascular resistance. RESULTS: There were no statistically significant differences in arterial pH, arterial bicarbonate, Na+ and Cl- plasma concentrations, anion gap, carbon dioxide partial pressure and arterial oxygen content between Normothermia and Hypothermia Groups. A time-effect was observed for all variables except for base excess and anion gap. Base excess and K+ concentration were lower in the hypothermia group. Serum lactate increased in both groups when comparing time before CPB to after CPB, with higher levels in the hypothermia group. CONCLUSIONS: Mild hypothermia does not seem to substantially change acid-base balance as compared to normal temperature during CPB. Plasma lactate, however, has significantly increased in patients under hypothermia, suggesting inadequate oxygen transport to periphery during the proposed observation period. Low temperature, although mild, does not seem to offer the expected degree of cell protection to CPB blood flow.

ACID-BASE BALANCE; HYPOTHERMIA; MONITORING; SURGERY, Cardiac

ARTIGO CIENTÍFICO

Temperatura e alterações no equilíbrio ácido-base de pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea, sob normotermia e hipotermia^*

Temperatura y alteraciones en el equilibrio ácido-base de pacientes sometidos a cirugía cardíaca con circulación extracorpórea, bajo normotermia e hipotermia

Hugo Leonardo de Moura Luz^I; José Otávio Costa Auler Junior, TSA^II

^IAluno Graduando do 3° ano da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo; Bolsista do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica do CNPq - Bolsa PIBIC/CNPq - 1999/2000

^IIProfessor Titular da Disciplina de Anestesiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo; Diretor do Serviço de Anestesiologia do InCor - HCFMUSP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A circulação extracorpórea (CEC) associa-se a várias mudanças na fisiologia normal. As múltiplas causas destas alterações interagem e representam um número de rotas potenciais para a disfunção orgânica pós-operatória. O objetivo deste trabalho é investigar as alterações de seus parâmetros indicadores durante a circulação extracorpórea em hipotermia e compará-las àquelas ocorridas em normotermia.

MÉTODO: Foram selecionados 30 pacientes adultos, de ambos os sexos, com idades entre 41 e 78 anos, indicados para revascularização cirúrgica do miocárdio, operados com auxílio de CEC, sob normotermia ou hipotermia. Foram avaliados os seguintes parâmetros: concentração de hemoglobina e dos gases sangüíneos, pH, bicarbonato, excesso de bases, hiato aniônico, íon lactato, parâmetros de oxigenação tecidual e os índices de fluxo e de resistência vascular sistêmica.

RESULTADOS: Não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos normotermia e hipotermia, em relação ao pH arterial, ao bicarbonato arterial, às concentrações plasmáticas dos íons sódio e cloreto, ao “anion gap”, à pressão parcial de gás carbônico e ao conteúdo arterial de oxigênio. Houve efeito de tempo em todas essas variáveis exceto para as variáveis excesso de bases e “anion gap”. O excesso de bases e a concentração de potássio mostraram valores inferiores no grupo hipotérmico. O lactato sérico aumentou nos dois grupos do tempo antes para o após a CEC sendo que o grupo hipotermia apresentou valores mais elevados.

CONCLUSÕES: Hipotermia leve parece não modificar substancialmente o equilíbrio ácido-base, quando comparado a valores normais de temperatura, durante a CEC. Entretanto, o íon lactato elevou-se significativamente nos pacientes operados sob hipotermia, sugerindo que o transporte de oxigênio para a periferia não foi adequado durante o período de observação proposto. A diminuição da temperatura, embora discreta, parece não ter conferido o grau de proteção celular esperada ao fluxo sangüíneo da CEC.

Unitermos: CIRURGIA, Cardíaca: circulação extracorpórea; EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE; HIPOTERMIA; MONITORIZAÇÃO: temperatura

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La circulación extracorpórea (CEC) se asocia a varios cambios en la fisiología normal. Las múltiplas causas de estas alteraciones interaccionan y representan un número de rutas potenciales para la disfunción orgánica pós-operatoria. El objetivo de este trabajo es investigar las alteraciones de sus parámetros indicadores durante a circulación extracorpórea en hipotermia y compararlas a aquellas ocurridas en normotermia.

MÉTODO: Fueron seleccionados 30 pacientes adultos, de ambos sexos, con edades entre 41 y 78 años, indicados para la revascularización quirúrgica del miocárdio, operados con auxilio de CEC, bajo normotermia o hipotermia. Fueron evaluados los siguientes parámetros: concentración de hemoglobina y de los gases sanguíneos, pH, bicarbonato, exceso de bases, hiato aniónico, íon lactato, parámetros de oxigenación tecidual y los índices de flujo y de resistencia vascular sistémica.

RESULTADOS: No hubo diferencia estadísticamente significativa entre los grupos normotermia e hipotermia, en relación al pH arterial, al bicarbonato arterial, a las concentraciones plasmáticas de los íons sodio y cloreto, al “anion gap”, a la presión parcial de gás carbónico y al contenido arterial de oxígeno. Hubo efecto de tiempo en todas esas variables excepto para las variables exceso de bases y “anion gap”. El exceso de bases y la concentración de potasio mostraran valores inferiores en el grupo hipotérmico. El lactato sérico aumentó en los dos grupos del tiempo antes para el después la CEC siendo que el grupo hipotermia presentó valores más elevados.

CONCLUSIONES: Hipotermia leve parece no modificar substancialmente el equilibrio ácido-base, cuando comparado a valores normales de temperatura, durante a CEC. Entretanto, el íon lactato se elevó significativamente en los pacientes operados sobre hipotermia, sugiriendo que el transporte de oxígeno para la periferia no fue adecuado durante el período de observación propuesto. La disminución de la temperatura, aun cuando discreta, parece no haber conferido el grado de protección celular esperada al flujo sanguíneo de la CEC.

INTRODUÇÃO

A circulação extracorpórea (CEC) associa-se a várias mudanças na fisiologia normal. As múltiplas causas destas alterações interagem e representam um número de rotas potenciais para a disfunção orgânica pós-operatória ¹.

Durante a hipotermia, as variações do pH têm gênese bioquímica independente das variações da PaCO₂ ².

Já em 1948 demonstrava-se elevação do pH com a diminuição da temperatura, independente de quaisquer alterações nas concentrações de bicarbonato, hemoglobina ou proteínas do plasma ³.

Quando se trata de temperaturas anormais - sendo a hipotermia o melhor exemplo - a variação do pH pode significar apenas adaptação da fisiologia celular e sangüínea ⁴. O complexo imidazol-histidina, além de conferir neutralidade sangüínea com ligeira alcalinidade sobre o pH da água, mantém durante as variações da temperatura, uma faixa de oscilação paralela e semelhante à da água ⁵. As vantagens fisiológicas do controle tipo “alfa-stat”, para o homem, que é animal homeotérmico, podem ser deduzidas de pesquisas experimentais ^6,7.

A circulação extracorpórea é sistematicamente acompanhada por algum grau de disfunção miocárdica, mesmo quando a hipotermia não é empregada ^1,8. Independente da temperatura atingida ou do protocolo de determinação ácido-base usado (pH-stat ou pH alfa stat) durante a circulação extracorpórea, ao final do reaquecimento, pH de 7,4 e PaCO₂ superior a 35 mmHg são desejáveis para desconexão segura da bomba. A presença de acidose pode deprimir adicionalmente a contração miocárdica, diminuindo a ação de inotrópicos e aumentando a resistência vascular pulmonar.

Tendo em vista as modificações fisiológicas da circulação extracorpórea nos pacientes em cirurgia cardíaca e as possíveis modificações no equilíbrio ácido-base e metabólico, o objetivo deste trabalho é investigar as alterações de seus parâmetros indicadores durante a circulação extracorpórea em hipotermia e compará-las àquelas ocorridas nos pacientes submetidos à circulação extracorpórea em normotermia.

MÉTODO

Após ser aprovada pela Comissão de Ética, esta pesquisa foi realizada prospectivamente em 30 pacientes submetidos à cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea no Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, no período de outubro de 1999 a junho de 2000.

Selecionou-se 30 pacientes adultos, de ambos os sexos, com idades entre 41 e 78 anos, indicados para revascularização cirúrgica do miocárdio. Foram excluídos desse estudo pacientes portadores de diabetes mellitus, insuficiência renal ou hepatopatias.

Os pacientes foram divididos em dois grupos de acordo com a temperatura utilizada durante circulação extracorpórea. Grupo Normotermia (N), com pacientes submetidos à circulação extracorpórea em normotermia (t =37 ºC) e Grupo Hipotermia (H), submetidos à circulação extracorpórea em hipotermia (t entre 32 e 33 ºC).A temperatura do paciente foi monitorizada com sensor posicionado na nasofaringe, obtida no intraoperatório de forma contínua. O estudo transcorreu durante o período intraoperatório, com avaliação nos seguintes momentos:

M1 - Antes da circulação extracorpórea;

M2 - Após 15 minutos de circulação extracorpórea;

M3 - Após 30 minutos de circulação extracorpórea;

M4 - Após 60 minutos de circulação extracorpórea;

M5 - Ao final da circulação extracorpórea (tempo padronizado em 15 minutos após a administração de protamina).

Foram colhidas amostras de sangue arterial e venoso dos pacientes, para medida da concentração de hemoglobina (Hb), dos gases sangüíneos e equilíbrio ácido-base: medição das pressões parciais do oxigênio no sangue arterial (PaO₂) e venoso (PvO₂), das saturações do oxigênio arterial (SaO₂) e venoso (SvO₂), das pressões parciais de gás carbônico arterial (PaCO₂) e venoso (PvCO₂); do pH arterial (pHa) e venoso (pHv), do bicarbonato arterial (Bic art) e venoso (Bic ven), e do excesso de bases arterial (BEa) e venoso (BEv).

Também foi calculado o hiato aniônico ou “anion gap” (VN = 10 a 12 mmol.L^-1) para se verificar as possíveis alterações metabólicas do pH. Como a fórmula para o cálculo é AG=Na⁺ - (Cl^- + HCO₃⁺), foram dosados no plasma o íon sódio (fotometria de chama, VN = 133 a 145 mmol.L^-1) e o cloreto (método calorimétrico, VN = 98 a 119 mmol.L^-1).

O íon lactato foi determinado apenas no sangue arterial nos momentos pré-CEC e pós-CEC pelo método enzimático ultravioleta.

Os parâmetros de oxigenação tecidual e os índices de fluxo e de resistência vascular sistêmica foram calculados para os três períodos de CEC a partir de fórmulas apropriadas para a obtenção dos mesmos:

· conteúdo de oxigênio

(CaO₂, VN = 17 a 20 ml/dl e CvO_2, VN = 12 a 15 ml/dl), CaO₂ = (Hb.SaO₂.1,34/100) + (PaO₂.0,0031);

· diferença arteriovenosa de oxigênio (DavO₂, VN = 4 a 5 ml/dl), DavO₂=CaO₂-CvO₂;

· extração de oxigênio (EO₂, VN = 24 a 28%), EO₂=(CaO₂-CvO₂)/CaO₂;

· índice de transporte de oxigênio (iTO₂, VN = 550 a 650 ml.min^-1.m²), iTO₂=(CaO₂.Fluxo)/(SupCorp.100);

· índice de consumo de oxigênio (iVO₂, VN = 115 a 165 ml.min^-1.m²), iVO₂=(DavO₂.Fluxo)/(SupCorp.100);

· índice de fluxo, iFluxo=Fluxo/SupCorp;

· índice de resistência vascular sistêmica, iRVS=(PAM.80.1000)/(Fluxo/SupCorp).

O tratamento estatístico dos dados consistiu na análise dos perfis médios de cada grupo (normotermia e hipotermia) considerado ¹¹. A variável-resposta adotada foi o desvio em relação à medida pré-CEC, ou seja, a resposta no tempo x (minutos) é a diferença entre o observado no tempo x e a medida pré-CEC.

Mediante essa análise, as observações pós-CEC foram desconsideradas, uma vez que as mesmas ocorreram em tempos distintos de paciente para paciente. O modelo estatístico utilizado contemplou possíveis correlações entre observações realizadas num mesmo indivíduo; para tal, utilizou-se uma estrutura de correlação não estruturada ⁹. Foram realizados testes para algumas hipóteses de interesse como, por exemplo, a de igualdade de comportamento entre grupos nos tempos estudados (teste de coincidência de perfis médios) ¹⁰. O nível de significância utilizado foi de 5%.

RESULTADOS

Na tabela I, os grupos normotermia (N), com total de 14 pacientes, e hipotermia (H), com 16, estão expostos com os dados referentes a idade, peso, altura e superfície corpórea, não havendo diferença estatística entre os grupos.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

Temperatura e alterações no equilíbrio ácido-base de pacientes submetidos à

cirurgia cardíaca com circulação extracorpórea, sob normotermia e hipotermia

Hugo Leonardo de Moura Luz; José Otávio Costa Auler Junior

Os valores médios do tempo de circulação extracorpórea e da temperatura mínima durante circulação extracorpórea encontram-se na tabela II. A duração da CEC foi maior no grupo H.

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A pressão arterial média, o fluxo arterial e a resistência vascular sistêmica foram avaliados durante os três tempos pré-determinados (15, 30 e 60 minutos) de circulação extracorpórea nos dois grupos estudados e os valores médios estão na tabela III. A pressão arterial média e o fluxo arterial serviram para o cálculo de outras variáveis e não foram analisados estatisticamente. Mesmo sem análise estatística, os valores obtidos de resistência vascular periférica nesse trabalho mostraram-se mais elevados durante a CEC no grupo hipotermia.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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Os dados comparativos das pressões parciais de O₂,CO₂, e os parâmetros de oxigenação tecidual estão apresentados nas tabela IV, tabela V e tabela VI.

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Hugo Leonardo de Moura Luz; José Otávio Costa Auler Junior

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As variáveis PaO₂, PvO₂, PvCO₂, CvO₂, DavO₂, iTO₂ e EO₂ não foram analisadas estatisticamente e serviram apenas para o cálculo de outros dados.

A pressão parcial de CO₂ arterial tem seus perfis médios representados na figura 1. As curvas obtidas mostraram paralelismo, além de coincidência entre elas. A média geral dos desvios nos dois grupos aumentou no intervalo entre 15 e 30 minutos de CEC, sem alterações significativas no período seguinte.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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O conteúdo arterial de O₂ oscilou de modo semelhante nos dois grupos, e as curvas foram coincidentes, mostrando que não houve diferença estatisticamente significativa nos valores dessa variável entre os dois grupos, com o grupo hipotermia apresentando valores mais baixos. Entre 30 e 60 minutos ocorreu elevação do conteúdo arterial de oxigênio em ambos os grupos.

A variável consumo de oxigênio, apesar de não submetida à análise estatística, mostrou valores em média mais elevados no grupo normotermia nos momentos estudados durante a CEC.

O pH sangüíneo e o excesso de bases foram analisados no sangue arterial e venoso e os dados obtidos estão na tabela VII. Foram obtidos parâmetros referentes às concentrações de sódio ionizado, íon cloreto e bicarbonato para o cálculo do hiato de aniônico (ou “anion gap” ou AG). As concentrações de lactato medidas nos períodos pré-CEC e pós-CEC também encontram-se na tabela VII.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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A concentração do íon sódio no sangue arterial variou de modo semelhante entre os dois grupos, com as curvas obtidas coincidentes estatisticamente. Em relação à variação temporal, apenas ocorreu aumento significativo nas médias gerais dos desvios no intervalo entre 30 e 60 minutos de CEC.

Em relação ao íon potássio, sua concentração sérica variou de modo semelhante; no entanto, os valores médios foram estatisticamente diferentes entre os dois grupos, com o grupo normotermia apresentando valores mais elevados durante a CEC. Houve aumento da média geral ao longo do tempo, demonstrando o efeito temporal.

Para a concentração do ânion cloreto também foram obtidas curvas paralelas e coincidentes, sendo que a alteração temporal foi estatisticamente significativa apenas entre 30 e 60 minutos de CEC.

O pH arterial variou de modo semelhante entre os dois grupos e as curvas dos perfis médios ao longo do tempo (Figura 2) foram coincidentes a partir da análise estatística. Entre 15 e 30 minutos de CEC houve diminuição dos valores médios gerais e, apesar de não ter sido detectada variação estatisticamente significativa entre 30 e 60 minutos, a média geral neste último tempo foi igual à do tempo 15 minutos.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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Com relação ao excesso de bases no sangue arterial, as curvas de desvio dos grupos foram paralelas não coincidentes, além de não ter sido detectada alteração ao longo do tempo (Figura 3).

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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O bicarbonato arterial apresentou variação semelhante entre os tempos nos dois grupos. Também não houve diferença estatisticamente significativa entre os valores médios de cada curva, isto é, elas foram coincidentes. Entre 15 e 30 minutos de CEC ocorreu elevação da média geral. No entanto, no intervalo entre 30 e 60 minutos, não foi detectada alteração estatisticamente significativa. Apesar disso, quando comparada ao tempo 15 minutos, a média geral no tempo 60 minutos foi a mesma pela análise estatística.

A variável “anion gap” (Figura 4) apresentou coincidência na evolução e na média dos desvios médios entre os grupos sem, no entanto, ter sido detectado efeito de tempo (médias dos tempos 15, 30 e 60 minutos não tiveram diferença estatisticamente significativa). O desvio médio geral (± erro padrão) estimado (T) é igual a -4,06 ± 0,76.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2002; 52: 2: 197-208

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Hugo Leonardo de Moura Luz; José Otávio Costa Auler Junior

Com relação à variável lactato, as medidas pré-CEC de cada grupo apresentam médias iguais (p=0,5780), o mesmo não ocorrendo com as medidas pós-CEC (p=0,0137). Os desvios médios de cada grupo parecem ser diferentes (p=0,0159). Houve aumento significativo do lactato no grupo operado sob hipotermia.

DISCUSSÃO

Nesse estudo não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre o grupo normotermia e o grupo hipotermia nos parâmetros pH arterial, bicarbonato plasmático, concentrações dos íons sódio e cloreto, e conteúdo arterial de oxigênio. Quanto à pressão parcial de CO₂, parâmetro indicativo de possíveis alterações no pH por alterações ventilatórias, também não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos. As curvas para o excesso de bases e “anion gap” não apresentaram efeito de tempo, ao contrário das outras variáveis.

A despeito da igualdade entre os dois grupos para esses parâmetros, houve diferença estatisticamente significativa na concentração plasmática de potássio e no excesso de bases arteriais, ambos com valores médios menores no grupo hipotermia.

As técnicas de anestesia venosa total e balanceada mostram semelhança nas alterações do equilíbrio ácido-base e do íon lactato durante circulação extracorpórea com hipotermia moderada ¹¹. A circulação extracorpórea proporciona relativa manipulação do índice de fluxo arterial e da pressão arterial sistêmica através do fluxo da bomba de perfusão, além da infusão de fármacos vasoativos. Neste estudo, o fluxo foi mantido acima de 2 L.min^-1.m^-2, durante a hipotermia, para proporcionar segurança adequada quanto a aumentos inesperados no consumo ou diminuição na liberação de oxigênio.

Em relação a concentração de lactato no sangue arterial, observou-se elevação dessa variável no período pós-CEC em relação ao controle pré-CEC, sugerindo que, apesar da hipotermia, o fluxo arterial foi inadequado. Também observou-se diferença significativa neste parâmetro entre os grupos no tempo pós-CEC, com valor médio mais elevado no grupo hipotermia, possivelmente indicando influência da temperatura. A explicação para esse efeito indesejável seria a elevação da resistência vascular sistêmica levando à diminuição da perfusão tecidual com concomitante aumento do metabolismo anaeróbio e acúmulo de metabólitos ácidos ¹². Mesmo sem análise estatística, os valores obtidos de resistência vascular periférica nesse trabalho mostraram-se mais elevados durante a CEC no grupo hipotermia. A variável consumo de oxigênio, apesar de não submetida à análise estatística, mostrou valores em média mais elevados no grupo normotermia nos momentos estudados durante a CEC. Já foi relatado na literatura que, durante a CEC realizada pela técnica de hipotermia moderada, o consumo corpóreo de oxigênio diminui quando a temperatura corpórea é reduzida e que, além disso, a redução do fluxo a taxas de 1,2 L/min/m² sob condições moderadamente hipotérmicas não alteram o consumo de oxigênio ¹³.

Não se observou diferença estatisticamente significativa entre os grupos normotermia e hipotermia em relação ao pH arterial, bicarbonato arterial, concentrações plasmáticas dos íons sódio e cloreto, “anion gap”, pressão parcial de gás carbônico e conteúdo arterial de oxigênio. Houve efeito de tempo em todas essas variáveis, exceto para as variáveis excesso de bases e “anion gap”.

O excesso de bases e a concentração de potássio variaram diferentemente nos grupos estudados, com o grupo hipotérmico apresentando valores inferiores aos do grupo normotérmico em todo período de circulação extracorpórea para ambas variáveis. O lactato sérico aumentou nos dois grupos do tempo Pré-CEC para o Pós-CEC e o grupo hipotermia apresentou valores mais elevados. Hipotermia leve, conforme utilizada neste trabalho, parece não modificar substancialmente o equilíbrio ácido-base, quando comparado a valores normais de temperatura, durante a circulação extracorpórea. Entretanto, o íon lactato, que reflete o metabolismo aeróbico celular, elevou-se significativamente nos pacientes operados sob hipotermia. Esta elevação pode sugerir que o transporte de oxigênio para a periferia não foi adequado durante período de observação proposto. A diminuição da temperatura, embora discreta, parece não ter conferido o grau de proteção celular esperado ao fluxo sangüíneo calculado da circulação extracorpórea.

Apresentado em 23 de abril de 2001

Aceito para publicação em 18 de setembro de 2001

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^* Recebido do Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo

Recebido do Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  08 Nov 2006
• Data do Fascículo
  Abr 2002

Histórico

• Aceito
  18 Set 2001
• Recebido
  23 Abr 2001