Análise da redistribuição de calor com agentes inalatórios, em ratos submetidos a laparotomia e pneumoperitônio, através da termografia infravermelha

Análisis de la redistribución de calor con agentes inhalatorios, en ratones sometidos a laparotomia y pneumoperitonio, a través de termografia infraroja

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Anesthesiology involves the handling of situations inherent to anesthetic and surgical procedures which lead to patients thermal homeostasis unbalance, with noxious physiological effects. This study aimed at qualifying and quantifying thermal redistribution in rats subjected to inhalation anesthesia, during induction and in surgical situations of laparotomy and increased intra-abdominal pressure. METHODS: The study involved 90 rats, submitted to inhalation anesthesia, which were distributed in three groups: halothane; isoflurane; sevoflurane. Each group was divided in subgroups: I - control; II - median laparotomy with bowel exposure; III - 15 mmHg Increase in intra-abdominal pressure. Heat loss was measured by an esophageal probe and infrared thermal image. RESULTS: There were no significant differences among inhalation anesthetics regarding heat loss between groups I and II. In group III, there was a difference between isoflurane and sevoflurane and isoflurane was responsible for the highest heat loss.

ANESTHETICS; ANIMAL; HYPOTHERMIA; MEASUREMENT TECHNIQUES

ARTIGO CIENTÍFICO

Análise da redistribuição de calor com agentes inalatórios, em ratos submetidos a laparotomia e pneumoperitônio, através da termografia infravermelha ^*

Análisis de la redistribución de calor con agentes inhalatorios, en ratones sometidos a laparotomia y pneumoperitonio, a través de termografia infraroja

Daniel Colman^I; Maria Célia Barbosa Fabrício de Melo, TSA^II; Marcos Leal Brioschi^III; Fábio Silveira^IV ; Mário Cimbalista Júnior^V

^IME do CET da Santa Casa de Misericórdia de Curitiba, PR

^IIDoutora em Clínica Cirúrgica pela Universidade Federal do Paraná. Co-responsável pelo CET/SBA da Santa Casa de Misericórdia de Curitiba; Professora auxiliar da Disciplina de Anestesiologia da Pontifícia Universidade Católica do Paraná

^IIIMestre em Princípios da Cirurgia - Faculdade Evangélica de Medicina do Paraná; Professor auxiliar da Disciplina de Anatomia Médica da Pontifícia Universidade Católica do Paraná e Universidade Federal do Paraná; Presidente da Sociedade Internacional de Termografia (UKTA/ITA)

^IVDoutorando em Medicina na Pontifícia Universidade Católica do Paraná

^VEngenheiro Eletrecista, Diretor Técnico Thermotronics ST Ltda, PR. Membro do IEEE, Engineering in Medicine an Biology Society

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: A Anestesiologia envolve o manuseio de situações inerentes ao ato anestésico e operatório que cursam com o desequilíbrio da homeostase térmica do paciente, ocasionando efeitos fisiológicos deletérios. O presente estudo objetiva qualificar e quantificar os fenômenos de redistribuição térmica em ratos submetidos à anestesia inalatória, durante a indução, e em situações cirúrgicas de laparotomia e pneumoperitônio.

MÉTODO: Foram utilizados 90 ratos, que foram submetidos à anestesia inalatória, distribuídos em três grupos, em que foram utilizados: halotano, isoflurano e sevoflurano. Em cada grupo houve divisão em outros três sub-grupos: I - controle, II - laparotomia mediana com exposição de alças intestinais; III - pneumoperitônio de 15 mmHg. A análise termodinâmica realizou-se de duas formas: através da temperatura central esofágica e da imagem digital térmica infravermelha.

RESULTADOS: Não houve diferença significativa em relação aos anestésicos inalatórios entre os grupos I e II em relação a perda de calor. Em relação ao grupo III, houve diferença entre o isoflurano e o sevoflurano, sendo o isoflurano o anestésico responsável pela maior perda de temperatura no animal.

CONCLUSÕES: O sevoflurano foi o agente anestésico inalatório que determinou menor perda de calor frente ao pneumoperitônio, em relação ao isoflurano e halotano.

Unitermos: ANESTÉSICOS, Volátil: halotano, isoflurano, sevoflurano; ANIMAL: rato; HIPOTERMIA; TÉCNICAS DE MEDIÇÃO: termografia infravermelha

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: La Anestesiología envuelve el manoseo de situaciones inherentes al acto anestésico y operatorio que cursan con el desequilibrio de la homeóstasis térmica del paciente, ocasionando efectos fisiológicos deletéreos. El presente estudio objetiva calificar y cuantificar los fenómenos de redistribución térmica en ratones sometidos a anestesia inhalatoria, durante la inducción, y en situaciones quirúrgicas de laparotomia y pneumoperitonio.

MÉTODO: Fueron utilizados 90 ratones, sometidos a anestesia inhalatoria, distribuidos en tres grupos, en que fueron utilizados: halotano, isoflurano y sevoflurano. En cada grupo hubo división en otros tres sub-grupos: I - control, II - laparotomia mediana con exposición de alzas intestinales; III - pneumoperitonio de 15 mmHg. La análisis termodinámica se realizó de dos formas: a través de la temperatura central esofágica y de la imagen digital térmica infrarroja.

RESULTADOS: No hubo diferencia significativa en relación a los anestésicos inhalatorios entre los grupos I y II en relación a la pérdida de calor. En relación al grupo III, hubo diferencia entre el isoflurano y el sevoflurano, siendo el isoflurano el anestésico responsable por la mayor pérdida de temperatura en el animal.

CONCLUSIONES: El sevoflurano fue el agente anestésico inhalatorio que determinó menor pérdida de calor frente al pneumoperitonio, en relación al isoflurano y halotano.

INTRODUÇÃO

O ambiente cirúrgico, as técnicas anestésicas e operatórias podem, isoladamente ou em combinação, provocar profundas alterações na temperatura do paciente ¹. O anestesiologista deve se inteirar dos processos de produção de calor e da manutenção da homeostase térmica, pois essa entidade, uma vez em desequilíbrio, acarreta graves alterações fisiológicas no paciente ².

A temperatura corporal é normalmente mantida dentro de um estreito limite, em um organismo homeotérmico não anestesiado ³. Para que o metabolismo mantenha-se em taxa basal constante, o organismo dispõe de mecanismos de compensação para sustentar um gradiente térmico entre o meio interno e o meio ambiente: o tônus vasomotor, o tremor termogênico, o tremor não termogênico nos recém-nascidos e lactentes ⁴, sudoresee a resposta comportamental, por exemplo, uso de agasalhos. É importante ressaltar que durante a indução anestésica ocorrem alterações em tais mecanismos, conhecidos como o fenômeno da redistribuição térmica, havendo fluxo de calor central para a periferia, o que pode levar à perda de calor corpóreo ⁴.

A hipotermia acidental está relacionada diretamente com coagulopatia e acidose metabólica ⁵. O tremor termogênico aumenta as taxas de consumo de oxigênio do organismo, podendo levar à sobrecarga do aparelho cardiorrespiratório ⁵. Ocorre aumento dos níveis de catecolaminas, que causam vasoconstrição, podendo induzir sobrecarga cardíaca por aumento de pós-carga. A vasoconstrição impede a chegada de nutrientes para os fibroblastos e também prejudica a ação dos macrófagos ⁶. Como conseqüência, ocorrem maior dificuldade de cicatrização e maior predisposição para infecção da ferida pós-operatória. Tais fatores relacionam-se diretamente com a maior morbidade e mortalidade no pós-operatório.

Os anestésicos inalatórios podem interferir na homeostase térmica, uma vez que os efeitos destes agentes podem depender de diversos fatores: depressão miocárdica direta, inibição do tônus autonômico, bloqueio dos receptores beta-adrenérgicos, inibição adrenal (liberação de catecolaminas), sensibilização dos barorreceptores, diminuição do limiar de resposta ao frio.

O presente estudo tem por objetivo qualificar e quantificar os fenômenos de redistribuição térmica em ratos submetidos à anestesia inalatória com sevoflurano, halotano e isoflurano durante a indução, e em situações cirúrgicas de laparotomia e pneumoperitônio.

MÉTODO

O protocolo experimental utilizado neste estudo foi aprovado pelo Centro de Ciências Biológicas e da Saúde da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (CCBS-PUCPR) e conduzido segundo os princípios éticos do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal.

Foram utilizados 90 ratos machos da linhagem Wistar (Rattus norvegicus albinus, Rodentia mammalia), com idades entre 120 e 153 dias (média de 135,9 dias). No pré-operatório forneceram-se ração padronizada e água ad libitum, até 12 horas antes da anestesia.

O experimento foi realizado no Laboratório de Lesão Medular e Trauma Experimental da PUC/PR. Admitiu-se mínima variação térmica, com temperatura ambiental mantida em 20 ºC e umidade relativa do ar em 75%. As mesmas foram verificadas com termo-higrômetro de bulbo seco e úmido (Incotherm, Br). As perdas de calor por convecção foram minimizadas, mantendo-se portas e janelas fechadas e mínima movimentação ao redor dos animais. O fluxo de ar foi controlado com um anemômetro digital de pás rotativas, modelo HHF 300 A (Omega Engineering, Inc), a uma distância de 10 cm do animal, mantendo-se a velocidade do fluxo de ar menor que 0,2 m.s^-1. Este é o valor de transição entre a perda de calor por convecção livre e forçada ⁷.

A anestesia foi induzida e mantida com agente inalatório a ser pesquisado, administrado através de um cone facial com oxigênio a 100% e uso de vaporizador universal com fluxo de admissão de gases 1 L.min^-1.

Os animais foram mantidos em plano anestésico nível III ⁸. A monitorização realizada foi a observação da presença de reflexos, a freqüência respiratória e a coloração das mucosas ⁹.

Os animais foram induzidos de acordo com agente inalatório a ser usado: A - Halotano; B - Isoflurano; C - Sevoflurano, conforme a tabela I.

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laparotomia e pneumoperitônio, através da termografia infravermelha

Daniel Colman; Maria Célia Barbosa Fabrício de Melo; Marcos Leal Brioschi; <br>

Fábio Silveira; Mário Cimbalista Júnior

Após a indução anestésica, iniciou-se o estudo do comportamento térmico durante 10 minutos. A seguir, os animais foram divididos em três grupos, conforme tabela I.

· Grupo I - Controle (n=30): os animais foram mantidos em plano anestésico nível III durante mais 20 minutos;

· Grupo II - Laparotomia exploradora (n=30): realizada laparotomia xifopúbica com exposição máxima das alças intestinais, seguida do estudo do comportamento térmico por mais 20 minutos;

· Grupo III - Pneumoperitônio (n=30): A indução do pneumoperitônio foi realizada através do método de Eleftheriadis ¹⁰ após os 10 minutos iniciais. Para a realização do pneumoperitônio, com pressão intra-abdominal de 15 mmHg, puncionou-se a cavidade peritoneal com cateter de teflon 18G conectado a um sistema de anerômetro (Welch Allyn, Tycos^®, Arden, North Carolina, USA) previamente calibrado. Após a indução do pneumoperitônio seguiu-se o estudo do comportamento térmico por mais 20 minutos.

Realizou-se a medida da temperatura central com um termistor colocado no terço inferior do esôfago, a 5 cm do dente incisivo do animal, através de um termistor (sensores semicondutores) de alta precisão do tipo YSI44004, Bead I (Resistência de 2,250 Ohms a 25 ºC), com erro intrínseco de 0,05 ^oC e faixa de trabalho de -80 ºC a 120 ºC (Precision Thermistor, interchangeability ± 0,2 ºC, USA).

Os animais foram pesados com uma balança eletrônica (Marte AS500, Br) com precisão de 0,01 g.

O fluxo total de calor, Q, foi mensurado, considerando-se a massa e o calor específico do rato (3,8 kJ/kg ºC) dividida pelo intervalo total de tempo do experimento ¹¹:

em que:

Q - fluxo total de calor [W];

m - massa do animal [kg];

c - calor específico do animal [J/(kg ºC);

DT - diferença entre as temperaturas inicial e final [ºC];

Dt - intervalo de tempo de cada experimento [s].

A obtenção da imagem digital térmica infravermelha foi realizada pelo uso de um termovisor Agema^®550 (Flir Co, USA), com resolução de 320 X 240 pixels, possibilitando o mapeamento digital térmico infravermelho da superfície exposta do animal.

O espectro da radiação infravermelha é de 8-12 µm, sendo emitida naturalmente da superfície corporal. Tal radiação é convertida em sinal elétrico por um detector de nitrogênio líquido, de faixa espectral de 2,5 a 5,5 µm. As imagens são exibidas em cores em um monitor de vídeo e os termogramas assim obtidos foram processados por um programa de computador específico (Flir Research 2000, Boston, USA).

Para comparação estatística foram utilizadas a análise univariada ANOVA ¹² e o teste paramétrico de Tukey ¹³.

Em todos os testes fixou-se 0,05 ou 5% (p < 0,05) como nível de rejeição da hipótese nula e assinalou-se com asterisco os valores significativos ¹⁴.

RESULTADOS

Os grupos mostraram-se homogêneos em relação ao peso (Tabela II).

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Durante os 10 minutos iniciais (indução anestésica), não houve diferença significativa do perfil térmico (temperatura inicial ; temperatura final) e perda de calor (Watts) entre os três agentes halogenados (Tabela III).

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O grupo controle não demonstrou diferença estatística em relação ao perfil térmico entre os três grupos de halogenados (Tabela IV).

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A análise da temperatura central no grupo II, submetidos a laparotomia e exposição máxima de alças intestinais, não demonstrou diferença significativa entre o perfil térmico dos três grupos de halogenados (Tabela V).

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No grupo III, com pneumoperitônio de 15 mmHg, observou-se um comportamento térmico semelhante entre o grupo A (halotano) e o grupo B (isoflurano). O grupo C (sevoflurano) apresentou uma perda de energia térmica significativamente menor (Tabela VI).

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Analisando-se as imagens termográficas, representativas da temperatura externa do animal, obtiveram-se dados que corroboram os dados obtidos na temperatura central.

No grupo I (controle), observou-se uma perda homogênea da temperatura cutânea durante todo o tempo do experimento, em todos os grupos de halogenados, conforme elucidado na figura 1.

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No grupo II, na imagem termográfica observou-se a perda de temperatura central na área de exposição peritoneal (área demarcada), conforme observado na figura 2.

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A área demarcada indica uma área de temperatura maior (correspondente à graduação de temperatura à direita), pois representa a exposição ao ambiente da temperatura interna do animal.

A análise do termograma correspondente ao Grupo III (pneumoperitônio) evidencia uma área de perda de calor mais acentuada da região torácica em direção caudal (Figura 3).

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DISCUSSÃO

A perda de energia térmica é determinada por leis físicas (evaporação, condução, radiação, convecção) e não por diferenças entre espécies¹⁵. Dessa forma, pode-se supor que a perda de temperatura de um paciente cirúrgico se daria de forma semelhante, tanto em magnitude como em distribuição, àquela observada nos ratos. Porém é necessário corrigir os achados com o peso, o metabolismo basal e a pelagem do animal.

Foi comprovado que durante a laparotomia não houve diferença entre os três halogenados estudados, pois o fenômeno de perda de energia térmica ocorre principalmente devido à exposição da superfície úmida peritoneal ao ar ambiente ^16,17. A água tem como característica uma alta entalpia de vaporização (ou calor latente de vaporização). Cada grama de água evaporada corresponde a uma perda de energia de cerca de 2400J ou 576 calorias, quando o processo ocorre a uma temperatura próxima a do corpo dos animais homeotérmicos (36,5 ºC) . Tal fato foi demonstrado através do mapeamento de imagem térmica infravermelha da área de exposição peritoneal.

Em relação ao pneumoperitônio, houve diferença entre o grupo anestesiado com isoflurano e sevoflurano, sendo que o sevoflurano foi o que menos perdeu temperatura.

Do ponto de vista modelamento, realizado pelos próprios autores ¹⁸, a cavidade abdominal, durante o processo de hipertensão, pode ser considerada como uma esfera que será insuflada por um fluido, representado por 3 compartimentos, conforme figura 4.

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O aumento da pressão intra-abdominal (PIA) pode ser responsável por diminuição do fluxo arterial pela compressão de estruturas vasculares que, juntamente com a vasoconstrição desencadeada pelas catecolaminas em resposta metabólica ao trauma, resfriam os membros inferiores¹⁹. Isto resulta de um menor aporte de sangue aquecido das regiões centrais do corpo para os membros, além de alterações hemodinâmicas nos músculos, que são também responsáveis pela termogênese. A compressão venosa, principalmente de veia cava inferior, leva a uma estase venosa e vasodilatação e conseqüente perda de calor em membros inferiores.

Tal modelamento foi comprovado pela imagem termográfica, em que se observa perda de calor mais intensa da região abdominal em sentido caudal após a instalação do pneumoperitônio. Uma vez que o isoflurano é considerado o mais potente agente vasodilatador, promovendo hipotensão arterial por intensa diminuição da resistência vascular periférica e aumento do território de capacitância, com conseqüente diminuição do retorno venoso ^20,21, justifica-se ter perdido mais temperatura.

Conclui-se que o sevoflurano foi o agente inalatório que menos perdeu calor frente ao pneumoperitônio.

Estudos estão sendo concluídos pelos autores que permitirão, através de modelamento termodinâmico, simular a resposta térmica humana ou animal em procedimentos de pneumoperitônio, analisando diversas variáveis físicas e operatórias envolvidas na cirurgia laparoscópica, como: pressão intra-abdominal, raio de distensão máxima abdominal, temperatura do fluido injetado e do ar ambiente, superfície exposta do animal e coeficiente de troca de calor.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a dedicação o médico veterinário Indalécio Sutil do Biotério Central da Pontifícia Universidade Católica do Paraná e a Dra. Elizabeth M. Tambara, TSA, que gentilmente auxiliou na revisão do texto final.

Apresentado em 15 de agosto de 2001

Aceito para publicação em 30 de outubro de 2001

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Endereço para correspondência

Dr. Fábio Silveira

Al. Prudente de Moraes, 36/11

80340-220 Curitiba, PR

*

Recebido do Grupo de Pesquisa em Biotermodinâmica (CNPq). Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Laboratório de Lesões Medulares e Trauma Experimental de Curitiba, PR; Trabalho vencedor do Prêmio Carlos Parsloe, Abbot/SBA, 2001

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  18 Out 2005
• Data do Fascículo
  Jun 2002

Histórico

• Recebido
  15 Ago 2001
• Aceito
  30 Out 2001