Alteração do índice biespectral antes e após estimulação elétrica ou mecânica em cães anestesiados pelo isofluorano

Bispectral index changes before and after electrical or mechanical stimulation in isoflurane-anesthetized dogs

Resumos

Uma das formas atuais para se avaliar o grau de hipnose e depressão do sistema nervoso central durante a anestesia é o índice biespectral (BIS), que fornece um valor de 0 a 100. Objetivou-se avaliar as alterações do BIS de cães durante a estimulação elétrica e mecânica supra-máxima e sob diferentes concentrações de isofluorano, a fim de verificar se existe uma relação entre este índice e a resposta motora frente à nocicepção. Utilizaram-se sete cães da raça Beagle, dois machos e cinco fêmeas, anestesiados com isofluorano nas concentrações de 2,0; 1,8; 1,6; 1,4 e 1,2%. Os diferentes tipos de estímulo foram utilizados em procedimentos anestésicos diferentes nos mesmos animais, com intervalo mínimo de 15 dias. Os valores de BIS foram anotados por 60 segundos em cada avaliação, derivando médias antes (AE) e depois (DE) de cada estímulo. Os resultados foram analisados por meio de teste t pareado ou Wilcoxon pareado (P<0,05). Houve diferença significativa entre os valores AE e DE em todas as concentrações de isofluorano, exceto 2,0% no estímulo mecânico. Também foi significativa entre a subtração desses valores, quando comparados entre estímulos, em 1,8 e 2,0%. Conclui-se que a resposta frente a estímulos supra-máximos modifica os valores de BIS em cães por meio da superficialização do plano anestésico. Sugere-se o emprego do modelo mecânico para evitar possíveis interferências de corrente elétrica e perda da confiabilidade dos dados.

anestesia por inalação; hipnose anestésica; nocicepção; cães

One of the current methods to assess hypnosis and central depression during anesthesia is the bispectral index (BIS), which generates a number from 0 to 100. The purpose of the present study was to evaluate the changes in BIS during electrical or mechanical supra-maximal stimulation in order to investigate whether there is a relation between this index and motor response to nociception. Seven beagle dogs were included, two males and five females, which were anesthetized with isoflurane at 2.0, 1.8, 1.6, 1.4 and 1.2%. Different types of stimuli were employed at different procedures in the same animals with at least 15 days of interval. The BIS values were recorded during 60 seconds each time and mean values were obtained before (AE) and after (DE) the stimulus. Results were compared through paired t test or Wilcoxon's paired test (P<0.05). Significant differences were found between AE and DE values in almost every isoflurane concentration, as well as between the subtraction of these values, when compared between types of stimuli at 1.8 and 2.0%. In conclusion, the response to supra-maximal stimulation does change BIS values in dogs by decreasing the depth of anesthesia. The use of mechanical stimulation is suggested in order to avoid possible interferences of the electrical current and loss of data reliability.

inhalation anesthesia; anesthetic hypnosis; nociception; dogs

INTRODUÇÃO:

O isofluorano é um anestésico inalatório de amplo uso na Medicina Veterinária atual, por promover indução rápida, manter o débito cardíaco e possuir baixa taxa de biotransformação hepática, o que assegura seu uso em pacientes de alto risco (MASSONE, 2011).A concentração alveolar mínima, ou CAM, é utilizada para a avaliação da potência dos anestésicos inalatórios, o que reflete no requerimento anestésico e apresenta vantagens para a estimativa de profundidade anestésica (PYPENDOP, 2009). Tal profundidade é influenciada pela intensidade de estímulos nociceptivos e pela severidade de enfermidade, quando presentes (THURMON et al., 2007). Nessa perspectiva, a metodologia utilizada em determinação de CAM é útil quando se tenciona estudar a resposta ao estímulo supra-máximo (VALVERDE et al., 2003).

O índice biespectral (BIS), adicionalmente, pode ser útil para realizar a monitorização do nível de consciência, ou, ainda, o grau de hipnose ocasionado pela anestesia geral. Na espécie canina, preconiza-se que a faixa de BIS que reflete o grau de depressão central correspondente ao plano anestésico ideal seria de 55 a 65 (GUERRERO, 2003), enquanto que a sedação intensa foi associada a valores entre 70 e 90 (HATSCHBACH et al., 2006).

A importância do BIS como parâmetro indicador de grau de hipnose e, indiretamente, profundidade anestésica, já foi discutida por diversos autores (GREENE et al., 2004; CLARK et al., 2005). Entretanto, LOPES et al. (2008) atentam à importância de se observar, juntamente com o uso do BIS, valores de pressão parcial de dióxido de carbono do sangue arterial (PaCO₂), uma vez que essa variável produz efeitos sobre o fluxo sanguíneo cerebral e sobre a oferta do anestésico geral ao sistema nervoso central (SNC).

Objetivou-se, neste estudo, avaliar as alterações do BIS de cães durante a estimulação nociceptiva supra-máxima por meio de estímulo elétrico e mecânico e sob anestesia com diferentes concentrações de isofluorano, a fim de verificar se existe uma relação entre este índice e a resposta motora frente à nocicepção. A hipótese testada foi de que o estímulo álgico, de qualquer natureza, seria capaz de modificar indiretamente os valores de BIS por interagir com o sistema nervoso central, ou seja, que a nocicepção seria capaz de interagir com o grau de depressão do sistema nervoso central.

MATERIAL E MÉTODOS:

O estudo foi conduzido nas dependências da Faculdade de Medicina Veterinária de Araçatuba (FMVA - UNESP). Foram utilizados sete cães da raça Beagle, dois machos e cinco fêmeas, com peso médio de 10,3±2,4kg, provenientes de canil experimental. Previamente ao estudo, os animais foram ambientados por no mínimo 15 dias, vacinados com vacina antirrábica e polivalente^a, vermifugados^b e alimentados com ração comercial^c e água ad libitum.

Cada cão foi anestesiado em dois momentos distintos, com intervalo mínimo de 15 dias. Na primeira anestesia, foi utilizada a estimulação elétrica e, no segundo procedimento, estimulação mecânica. Os animais foram submetidos a jejum sólido de 12 horas e hídrico de duas horas. A indução anestésica foi realizada com isofluorano^d, na fração de inspiração de 5% (FI_iso 5%) por meio de máscara facial em fluxo de oxigênio^e 100% de 3L min^-1. Foi utilizado um circuito circular de anestesia com reinalação parcial de gases^f. Após intubação orotraqueal, a manutenção foi realizada com FI_iso de 2% e fluxo de oxigênio de 2L min^-1.

Os animais foram posicionados em decúbito lateral direito, sendo a veia cefálica direita cateterizada com cateter intravenoso 20G^g para administração de solução de Ringer com lactato de sódio^h na taxa de 10mL kg^-1 h^-1. A pressão arterial média, avaliada por método oscilométricoⁱ, foi mantida acima de 70mmHg por meio de aumento da taxa de infusão (15ml kg^-1h^-1) ou bolus de fluido (15mL kg^-1 durante 10 minutos) sempre que necessário.

Foi instituída a ventilação mecânica com pressão inspiratória máxima de 12cmH₂O, frequência respiratória de 10 a 25 movimentos por minuto e a pressão positiva ao final da expiração (PEEP) de 3 cmH₂O, com o objetivo de se manter a pressão de dióxido de carbono ao final da expiração (ETCO₂) entre 35 e 45mmHg. A temperatura corporal dos animais foi mantida acima de 37,0^oC por meio de colchão de água aquecida^j e, sempre que necessário, era utilizado um sistema de aquecimento por ar quente^l.

Foi realizada a tricotomia da região frontal e temporal esquerda do crânio, onde o sensor de índice biespectral^m foi posicionado. O sensor é composto de quatro eletrodos: o primeiro foi colocado na linha média dos olhos, no topo do crânio, juntamente com o segundo eletrodo, que se encaixa à sua esquerda. O terceiro eletrodo foi posicionado sobre a têmpora esquerda e o quarto entre o segundo e terceiro, entre o canto lateral do olho esquerdo e o osso temporal.

A estimulação (elétrica ou mecânica) foi realizada sob cinco concentrações diferentes do isofluorano (1,2; 1,4; 1,6; 1,8 e 2,0%). A concentração expirada de isofluorano (ET_ISO) foi mensurada por analisador de gases, calibrado com amostra de gás padrãoⁿ antes do início do experimento e mantida estável durante 15 minutos, antes de cada alteração de concentração, para que houvesse equilíbrio entre a ar alveolar, sangue e cérebro (THURMON et al., 2007).

Para a realização dos estímulos elétricos, dois eletrodos foram posicionados em espaço subcutâneo na região do rádio esquerdo, 5cm abaixo do cotovelo e distantes 5cm entre si. Utilizou-se corrente elétrica de 50V em 50 ciclos/s de 10 milissegundos (VALVERDE et al., 2003), gerada por estimulador elétrico^o. O ciclo constituiu-se por dois estímulos pontuais e dois contínuos de três segundos, com intervalo de cinco segundos entre cada estímulo.

Os estímulos mecânicos foram aplicados por meio de uma pinça hemostática de Rochester-Carmalt, revestida com material emborrachado, posicionada na base da cauda. A cremalheira foi fechada até o segundo dente e, em cada momento, aguardou-se um período de 30 a 60 segundos com a mesma fechada, como preconizado por VALVERDE et al. (2003).

Os valores de BIS foram colhidos imediatamente antes (AE) e 30 segundos depois (DE) de cada estímulo. Em cada momento, foram anotados continuamente os valores evidenciados no visor do monitor^p ao longo de 60 segundos. A média aritmética dos valores anotados foi considerada como um valor de BIS correspondente àquele momento.

Em cada momento, foi observado o valor do índice de qualidade de sinal (SQI), para constatar confiabilidade dos valores já mencionados do BIS. Somente foram considerados verdadeiros valores de BIS obtidos com SQI acima de 70 e eletromiografia abaixo de 40 (LOPES et al., 2008). Outras variáveis anotadas foram a frequência cardíaca (FC), em batimentos por minuto (bpm), e a pressão arterial média (PAM), em milímetros de mercúrio (mmHg).

Ao final do experimento, as diferenças encontradas entre os valores AE e DE foram comparadas, em uma mesma ET_ISO, entre os diferentes tipos de estímulo por meio do teste t pareado, sob 5% de significância. Para averiguar correlação entre tais diferenças e a concentração do anestésico, foi utilizado o teste de correlação. A diferença (Δ) entre valores AE e DE foi, também, utilizada como variável e comparada entre tipos de estímulo (elétrico ou mecânico) por meio de teste t pareado ou teste de Wilcoxon (para dados que não passassem no teste de Shapiro-Wilk). As análises foram realizadas empregando-se o aplicativo Action 2.4, suplemento do programa Excel, Microsoft Office 2010.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Houve diferença significativa entre variáveis cardiocirculatórias colhidas antes (AE) e depois (DE) do estímulo nociceptivo de ambos os tipos (elétrico ou mecânico) em grande parte das concentrações estudadas (Tabela 1). Seria esperado que houvesse diferença na FC quando fosse aplicado um estímulo nociceptivo. Ademais, FC elevada é um sinal de compensação quando existe hipotensão, o que foi observado quando a concentração anestésica esteve mais alta (2,0% e 1,8%, principalmente) (HAMLIN, 1999). Essa diminuição da pressão arterial é um efeito esperado em anestesia com isofluorano (BERNARD et al., 1987) e, por mais que tenha ocorrido alteração reflexa da FC, não houve significância clínica, pois os valores encontrados estiveram dentro de limites aceitáveis (OLIVA & FANTONI, 2010).

Tabela 1:
Média ± desvio padrão da frequência cardíaca (FC) em batimentos por minutos (bpm) e pressão arterial média (PAM) em milímetros de mercúrio (mmHg), obtidas antes (AE) e depois (DE) de estímulo nociceptivo supra-máximo, realizado por meio de eletroestimulação (elétrico) ou pinçamento de cauda (mecânico), em sete cães anestesiados com isofluorano, em cinco concentrações diferentes.

• ^*
  Difere significativamente de AE segundo t pareado ou teste de Wilcoxon pareado (P<0,05).

Adicionalmente, incremento em ambas FC e PAM são respostas causadas pelo aumento do tônus simpático em resposta à nocicepção (HELLYER et al., 2007). Nessa perspectiva, quando o plano anestésico estava mais superficial (concentrações inferiores a 1,8%), a incidência de diferença significativa entre valores AE e DE da FC e da PAM foi maior, demonstrando superficialização dos animais conforme era reduzida a profundidade anestésica.

Os valores de ETCO₂ foram mantidos entre 35 e 45mmHg para que não houvesse interferência do CO₂ com o fluxo sanguíneo cerebral e, consequentemente, com valores de BIS, como observado por LOPES et al. (2008). Uma limitação do presente estudo foi não haver sido monitorada a PaCO₂, que forneceria dados mais confiáveis sobre a pressão parcial de CO₂ no sangue. Entretanto, sabe-se que a faixa de valores de PaCO₂ em que não ocorre interferência com a CAM individual é relativamente alta (de 15 a 95mm Hg)(STEFFEY & MAMA, 2007). Ademais, a ETCO₂ é uma variável que, com relativa precisão, estima os valores de PaCO₂ (NUNES, 2010; MASSONE, 2011), ou seja, a faixa mantida no presente estudo (de 35 a 45mm Hg) garante que a resposta do SNC ao agente inalatório não se teria alterado de forma importante.

Foi observada diferença significativa entre os dados colhidos AE e DE em todas as concentrações estudadas com estímulo elétrico, enquanto que, com estímulo mecânico, a diferença ocorreu nas concentrações de 1,2; 1,4; 1,6 e 1,8% (Tabela 2; Figura1).

Tabela 2:
Média ± desvio padrão do valor de índice biespectral, obtido antes (AE) e depois (DE) de estímulo nociceptivo supra-máximo, realizado por meio de eletroestimulação ou pinçamento de cauda, em sete cães anestesiados com isofluorano, em cinco concentrações diferentes.

Figura 1:
Médias dos valores de índice biespectral (BIS) obtidos antes (AE) e depois (DE) de estímulo nociceptivo supra-máximo, realizado por eletroestimulação (A) ou pinçamento de cauda (B), em sete cães anestesiados com isofluorano, em cinco concentrações diferentes (2,0, 1,8, 1,6, 1,4 e 1,2%). *Difere de AE segundo teste t pareado ou Wilcoxon pareado (P<0,05).

A diferença observada nos valores de BIS após os estímulos nociceptivo supra-máximos sugerem a inferência de que a nocicepção possa ter superficializado o nível de consciência, elevando os valores de BIS. Entretanto, diversos autores demonstraram não haver relação entre o estado de analgesia causada pelo fentanil (GREENE et al., 2004), tramadol (FODALE et al., 2005) ou morfina (HENAO-GUERRERO et al., 2009) e o nível de consciência avaliado por meio do BIS. Adicionalmente, MATTOS-JUNIOR et al. (2011) não observaram diferença em valores de BIS antes e após pinçamento do pedículo ovariano, em cadelas submetidas à ovariohisterectomia, sob diferentes protocolos anestésicos com e sem inclusão de opioides.

Um estudo realizado em humanos demonstrou que o reflexo laringotraqueal, por mais que tenha causado aumentos significativos da FC e PAM, não foi causa de alterações significativas das médias de BIS durante anestesia com isofluorano ou sevofluorano (NAKAYAMA et al., 2003). Seria esperado que não houvesse alteração significativa do BIS após estímulo nociceptivo de qualquer natureza. Os resultados encontrados neste estudo sugerem que o estímulo supra-máximo (VALVERDE et al., 2003) seja capaz de interferir com o estado de consciência e, indiretamente, com valores de BIS.

BLEIJENBERG et al. (2011), em estudo realizado com 72 cães, demonstraram que a sensibilidade e especificidade do BIS são relativamente baixas para se estimar a profundidade anestésica, confirmada por meio de reflexos palpebrais, posicionamento de globo ocular e grau de relaxamento muscular. A sensibilidade do BIS foi maior para detectar alterações nos animais que receberam infusão contínua de propofol, enquanto que a especificidade foi superior nos animais que receberam isofluorano sem associação com opioides. Entretanto, nesses dois grupos, houve aplicação prévia de um α₂-agonista. O relaxamento muscular por ele provocado pode ter sido uma causa para resultados diferentes em relação ao terceiro grupo, que não recebeu nenhum fármaco com efeito relaxante muscular. Ademais, foram utilizados estímulos álgicos de naturezas variadas, devido às diferentes cirurgias envolvidas no estudo, o que prejudica a homogeneidade dos resultados.

Diversos autores fazem referência à confiabilidade do BIS em se estimar o grau de hipnose (LOPES et al., 2008; HENAO-GUERRERO et al., 2009), porém não foi instituído estímulo álgico em nenhum desses estudos. Em contrapartida, neste estudo, o BIS foi significativamente alterado após o estímulo nociceptivo supra-máximo. Os resultados encontrados por BLEIJENBERG et al. (2011), por sua vez, não corroboraram as referências anteriores de valores de BIS confiáveis para se estimar o grau de sedação (GUERRERO, 2003) ou hipnose (HATSCHBACH et al., 2006). Tendo em vista as diversas controvérsias que ainda envolvem os estudos com nocicepção e BIS, supõe-se que a intensidade do estímulo seja relevante para a presença ou não de alterações importantes nessa variável.

Inicialmente, no presente estudo, tencionava-se apenas observar possíveis alterações do BIS sob estimulação elétrica. Entretanto, após colher todos os resultados, foi proposta a ideia de que a corrente elétrica gerada pelo eletroestimulador pudesse interferir na captação do sinal eletroencefalográfico registrado pelo BIS. A partir dessa suposição, acrescentou-se a repetição do experimento com o estímulo mecânico. Por essa razão, não houve randomização da ordem de participação dos animais nas diferentes anestesias.

Após a colheita de todos os dados, a subtração entre os valores de BIS AE e DE foi realizada para que se comparassem os dois tipos de estímulo nociceptivo, bem como para que se avaliasse possível correlação entre tais valores e as concentrações estudadas. As diferenças entre valores de BIS obtidos antes e após o estímulo elétrico e estímulo mecânico foram, respectivamente, de 8,0±4,1 e 2,8±2,8 em 2,0% de isofluorano (P=0,0152); 14,5±3,9 e 5,9±1,7 em 1,8% (P=0,0240); 15,6±10,2 e 10,8±8,0 em 1,6% (P=0,4040); 13,5±11,0 e 10,1±6,0 em 1,4% (P=0,5620); 16,9±7,4 e 14,3±7,5 em 1,2% (P=0,3226).

Houve diferença significativa entre estímulo elétrico e mecânico somente nas concentrações de 1,8 e 2,0%. A interferência é a provável causa da diferença ocorrida nessas concentrações, a qual pode ter sido minimizada ao longo da diminuição da concentração anestésica. A possível razão seria que, a partir dessas concentrações, a resposta positiva ao estímulo tivesse passado a ser mais evidente, suprimindo o efeito da corrente elétrica sobre o BIS, devido à maior atividade muscular. Não foram encontrados estudos que avaliassem a possível interação entre a captação do sinal eletroencefalográfico e dispositivos capazes de gerar correntes elétricas em contato com os pacientes. Além disso, a correlação linear significativa somente foi encontrada entre a concentração anestésica e as diferenças ocorridas durante estímulo mecânico, o que reforça a hipótese de que a corrente elétrica tenha interferido na confiabilidade dos valores de BIS.

Conclui-se que a resposta frente a estímulos supra-máximos modifica o nível de consciência, podendo refletir nos valores de BIS de cães por meio da superficialização do plano anestésico. Mais estudos são necessários para se avaliar a verdadeira influência da nocicepção sobre o grau de hipnose, além da confiabilidade do BIS em modelos de estímulo álgico padronizados. Sugere-se, quando da utilização de BIS concomitante à avaliação de resposta a estímulos supra-máximos, que seja empregado o modelo mecânico para evitar possíveis interferências e perda da confiabilidade dos dados.

COMITÊ DE ÉTICA E BIOSSEGURANÇA

Estudo aprovado pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA), sob o protocolo no 00878/2011.

FONTES DE AQUISIÇÃO

1. Vacina Duramune - Fort Dodge Saúde Animal Ltda - Division of Wyeth. Campinas – SP.

2. Drontal Plus – Bayer Saúde Animal. São Paulo – SP.

3. Ração Premiatta Classic - Fórmula Foods Alimentos Ltda. Campinas – SP.

4. Isoforine - Cristália Produtos Químicos e Farmacêuticos Ltda. São Paulo – SP.

5. White Martins do Brasil. São Paulo –SP.

6. Aparelho de anestesia Nikkei K-Takaoka. São Paulo – SP.

7. Cateter Nipro – Nipro Medical LTDA. Sorocaba – SP.

8. Ringer com Lactato de Sódio® - JP Indústria Farmacêutica S.A.

9. Monitor multiparamétrico Cardiocap5 – Datex Ohmeda. Helsinki – Finlândia.

10. Sistema Aquecimento Gaymar T/Pump®.

11. Sistema de normoterapia com ar quente TC3000 – Gaymar Industries – EUA.

12. Sensor BIS Pediatric TM – Aspect Medical Systems, INC. Norwood – EUA.

13. QuickCal TM Calibration Gas, Datex-Engstrom Division Instrumentarium Corp. Helsink- Finlândia.

14. Eletroestimulador Grass-S48 – Astromed Inc. Los Angeles – EUA.

15. Monitor mod. DX

AGRADECIMENTOS

Agradecimento à Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de São Paulo (FAPESP) pelo apoio financeiro (Processo nº 2011/05902-7) e ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC) pela bolsa concedida (proc. nº 158179/2013-7).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Jul 2015
• Data do Fascículo
  Set 2015

Histórico

• Recebido
  19 Ago 2014
• Aceito
  29 Jan 2015