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Jornal de Pediatria

Print version ISSN 0021-7557

J. Pediatr. (Rio J.) vol.88 no.6 Porto Alegre Nov./Dec. 2012

http://dx.doi.org/10.1590/S0021-75572012000600011 

ARTIGO ORIGINAL

 

Capnografia volumétrica como meio de detectar obstrução pulmonar periférica precoce em pacientes com fibrose cística

 

 

Maria Ângela G. O. RibeiroI; Marcos T. N. SilvaI; José Dirceu RibeiroII; Marcos M. MoreiraIII; Celize C. B. AlmeidaI; Armando A. Almeida-JuniorIV; Antonio F. RibeiroII; Monica C. PereiraV; Gabriel HesselII; Ilma A. PaschoalVI

IDoutor, Saúde da Criança e do Adolescente, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Campinas, SP
IIProfessor associado, Departamento de Pediatria, Faculdade de Ciências Médicas (FCM), UNICAMP, Campinas, SP
IIIDoutor, Serviço de Fisioterapia, Hospital de Clínicas, UNICAMP, Campinas, SP
IVMestre, Saúde da Criança e do Adolescente, UNICAMP, Campinas, SP
VDoutora, Disciplina de Pneumologia, FCM, UNICAMP, Campinas, SP
VIProfessor associado, Disciplina de Pneumologia, FCM, UNICAMP, Campinas, SP

Correspondência

 

 


RESUMO

OBJETIVO: Comparar a espirometria e a capnografia volumétrica (CapV) para determinar se os valores amostrados pela capnografia acrescentam informações sobre doenças pulmonares precoces em pacientes com fibrose cística (FC).
MÉTODOS: Este foi um estudo do tipo corte transversal envolvendo pacientes com FC: Grupo I (42 pacientes, 6-12 anos de idade) e Grupo II (22 pacientes, 13-20 anos de idade). Os grupos controle correspondentes eram formados por 30 e 50 indivíduos saudáveis, respectivamente. A capacidade vital forçada (CVF), o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) e a relação VEF1/CVF foram determinados pela espirometria. Através da CapV, medimos a saturação periférica de oxigênio (SpO2), a frequência respiratória (FR), o tempo inspiratório (TI), o tempo expiratório (TE) e o slope da fase III normalizado pelo volume corrente (slope da fase III/Vc).
RESULTADOS: Em comparação com os grupos controle, todos os pacientes com FC apresentaram valores de slope da fase III/Vc (p < 0,001) mais altos independentemente do estágio de doença pulmonar. O slope da fase III/Vc foi significantemente mais alto nos 24 pacientes que tiveram resultados normais de espirometria (p = 0,018). Os pacientes do Grupo II apresentaram valores de CVF, VEF1, VEF1/CVF (p < 0,05) e SpO2 (p < 0,001) mais baixos que os pacientes do Grupo I. Os pacientes do Grupo II, comparados com os do Grupo Controle II, apresentaram FR (p < 0,001) mais alta e valores de TI e TE (p < 0,001) mais baixos.
CONCLUSÕES: Todos os pacientes com FC mostraram ter valores mais altos de slope da fase III/Vc quando comparados com os pacientes dos grupos controle. A CapV identificou a heterogeneidade da distribuição da ventilação nas vias aéreas periféricas dos pacientes com FC que apresentaram espirometria normal.

Palavras-chave: Capnografia volumétrica, fibrose cística, espirometria.


 

 

Introdução

Evidências indicam que a função pulmonar começa a decair relativamente cedo em pacientes com fibrose cística (FC) mesmo naqueles considerados assintomáticos1. O volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) é normalmente considerado um bom preditor de prognóstico nas formas grave e moderada da doença; todavia, adotar o VEF1 como único parâmetro para decidir a favor ou contra uma intervenção - como um transplante pulmonar - é questionável2.

Na doença pulmonar, a heterogeneidade da distribuição da ventilação é resultado de diferentes lesões estruturais, incluindo a redução permanente do calibre das pequenas vias aéreas. Esses resultados podem ser determinados precocemente por meio da técnica de eliminação de gases chamada multiple-breath washout [(MBW) lavagem por múltiplas respirações] com gases como hélio (He), nitrogênio (N2) e hexafluoreto de enxofre (SF6). O lung clearance index (LCI, índice de depuração pulmonar), proveniente dos achados da técnica de MBW, é considerado um marcador altamente sensível do comprometimento das pequenas vias aéreas na FC2-13.

A heterogeneidade da ventilação também pode ser identificada pelo aumento no slope do platô alveolar da curva de exalação de gases, como o dióxido de carbono (CO2) medido durante a respiração de volume corrente por meio da capnografia volumétrica (CapV)14.

Estudos que avaliaram a distribuição desigual da ventilação como um indicador precoce de doença pulmonar mostraram que alguns métodos utilizados poderiam ser mais sensíveis que a espirometria para detectar e medir alterações funcionais em crianças com valores normais de VEF1, incluindo aquelas com FC ou asma11-13.

O padrão de eliminação de CO2 na CapV, assim como o padrão de eliminação dos gases utilizados na técnica de MBW, fornece informações sobre a distribuição de ventilação, especialmente sobre a ventilação nos espaços aéreos distais14-19.

No entanto, poucos estudos avaliaram o uso da CapV em crianças e adolescentes ou a relação entre CapV e espirometria em pacientes com FC.

O objetivo do presente estudo foi comparar os valores amostrados pela espirometria e pela CapV em pacientes com FC com valores dos indivíduos normais dos grupos controle para determinar se a CapV acrescenta informações sobre o comprometimento precoce da função pulmonar em pacientes com FC.

 

Métodos

Este foi um estudo do tipo corte transversal analítico, observacional e não randomizado envolvendo crianças e adolescentes tratados no Hospital da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP.

Foram incluídos no estudo pacientes do sexo masculino e feminino, com idade de 6 a 20 anos, diagnosticados com FC conforme os resultados do teste do suor estimulado pela iontoforese com pilocarpina (pelo menos duas dosagens de concentração de cloro acima de 60 mEq/L), independentemente do diagnóstico ter sido comprovado por estudos genéticos moleculares. Todos os pacientes convidados foram incluídos, nenhum apresentava dificuldades em realizar a espirometria ou a CapV e nenhum estava em exacerbação da doença no dia da avaliação.

Também participaram do estudo indivíduos controle saudáveis e não fumantes que não apresentavam doença respiratória prévia ou atual e que não estavam utilizando qualquer medicação.

Os pacientes com FC foram separados em dois grupos de acordo com a idade: o Grupo I era formado por 42 pacientes com idade entre 6 e 12 anos, enquanto o Grupo II era formado por 22 pacientes com idade entre 13 e 20 anos. Os indivíduos controle foram separados em dois grupos correspondentes: o Grupo Controle I sendo formado por 30 participantes com idade entre 6 e 12 anos, que se submeteram à espirometria e à CapV, e o Grupo Controle II sendo formado por 50 participantes com idade entre 13 e 20 anos, que se submeteram apenas à CapV.

Para os pacientes com FC, o escore de Shwachman-Kulczycki foi utilizado para determinar a gravidade da doença e sua aplicação foi realizada por três médicos que desconheciam a gravidade do diagnóstico de função pulmonar de cada paciente.

A espirometria foi utilizada para determinar a capacidade vital forçada (CVF), o VEF1, a relação VEF1/CVF e o fluxo expiratório forçado entre 25 e 75% da CVF (FEF25-75%). Os seguintes itens, por sua vez, foram determinados pela CapV: a saturação periférica de oxigênio (SpO2), medida pela oximetria de pulso; o pico de fluxo expiratório; a frequência respiratória (FR); o tempo inspiratório (TI); o tempo expiratório (TE); e o slope da fase III normalizado pelo volume corrente (slope da fase III/Vc).

Os indivíduos se submeteram à CapV utilizando o CO2SMO Plus Analyzer® (Respironics, Murrysville, PA, EUA). Os sensores do dispositivo foram conectados ao participante por meio de bocal com um clipe de nariz para evitar escape de ar pelo nariz. Eles foram instruídos a respirar normalmente por 1 min para que se acostumassem ao equipamento. Após esse tempo de ajuste, iniciou-se o monitoramento e os dados foram gravados em um computador através do programa Analysis Plus (Respironics, Murrysville, PA, EUA). Os indivíduos permaneceram respirando a volume corrente por 4 min, período no qual as variáveis foram medidas e os dados foram armazenados no computador. Ao final da coleta de dados, uma sequência offline dos ciclos respiratórios dos participantes foi selecionada de modo que abrangesse uma variação < 25% para volume corrente e < 10% para pressão expiratória final de CO2. Os ciclos respiratórios com valores de slope da fase III nulos foram excluídos. Para comparar os slopes de pacientes de idades diferentes, foi necessário normalizar os valores dos slopes da fase III. É bem conhecido que quanto maior o volume expirado, menor é o slope da fase III. Portanto, todos os valores de slope da fase III foram divididos pela média do volume corrente medido para todas as respirações que foram analisadas durante a CapV de cada paciente. O valor desse resultado foi expresso em milímetro de mercúrio por litro por mililitro de volume corrente (mmHg/L/mL de Vc)20.

A espirometria foi realizada por meio de um espirômetro modelo CPFS/D (Medical Graphics Corporation, St. Paul, MN, EUA) de acordo com as diretrizes da European Respiratory Society e da American Thoracic Society21. Os resultados tiveram como base os valores preditos para crianças, adolescentes22 e adultos23. O limite mínimo de normalidade considerado para a CVF, o VEF1 e a VEF1/CVF foi de 80% enquanto o para o FEF25-75% foi de 70%.

As comparações entre variáveis independentes sem distribuição normal foram feitas através do teste de Mann-Whitney (Statistical Package for the Social Sciences, versão 16.0; SPSS Inc., Chicago, IL, EUA). Os valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significantes.

Este estudo foi aprovado pelo comitê de ética de pesquisa local (protocolo nº 430/2008). Todos os pacientes, indivíduos-controle e responsáveis dos participantes menores de 18 anos de idade forneceram consentimento informado assinando os devidos formulários.

 

Resultados

Dos 42 pacientes do Grupo I, 19 (45,2%) eram do sexo masculino. As medianas dos escores z no Grupo I foram: para altura, -0,45 (variou de -3,91 a 1,46); para peso, -0,77 (variou de -3,39 a 1,33); e para índice de massa corporal, -0,65 (variou de -2,73 a 1,26).

A mediana do escore de Shwachman-Kulczycki no Grupo I foi 80 (35-90). Entre os pacientes do Grupo I, 27 (64,3%) eram cronicamente infectados com Pseudomonas aeruginosa, 38 (90,5%) eram ΔF508 homozigotos ou heterozigotos, 32 (76,2%) apresentaram CVF normal e 10 (23%) mostraram ter uma obstrução no teste de espirometria.

Como pode ser observado na Tabela 1, os valores de CVF, VEF1, VEF1/CVF, FEF25-75% e SpO2 foram significantemente mais baixos no Grupo I do que no Grupo Controle I (p < 0,05), enquanto os valores do slope da fase III/Vc foram significantemente mais altos no Grupo I (p = 0,001).

Entre os 42 pacientes do Grupo I, 24 (57,1%) apresentaram resultados normais de espirometria. No entanto, como mostra a Tabela 2, os valores de slope da fase III/Vc foram significantemente mais altos nesse subgrupo do que no Grupo Controle I (p = 0,018).

Entre os 22 pacientes do Grupo II, 10 (45,5%) eram do sexo masculino. As medianas dos escores z no Grupo II foram: para altura, -0,24 (variou de -3,22 a 1,35); para peso, -0,91 (variou de -3,85 a 0,95); e para índice de massa corporal, -1,20 (variou de -3,19 a 0,90).

A mediana do escore de Shwachman-Kulczycki no Grupo II foi 68 (40-90). Entre os pacientes do Grupo II, 18 (81,8%) eram cronicamente infectados com Pseudomonas aeruginosa, 19 (86,5%) eram ΔF508 homozigotos ou heterozigotos, 9 (40,9%) apresentaram CVF normal e 15 (68%) mostraram ter uma obstrução.

O escore de Shwachman-Kulczycki foi mais baixo no Grupo II do que no Grupo I (p < 0,008).

A Tabela 1 mostra que os valores para SpO2, TI e TE foram mais baixos no Grupo II do que no Grupo Controle II (p < 0,001), enquanto os valores de slope da fase III/Vc e FR foram significantemente mais altos no Grupo II (p < 0,001).

Os valores de CVF, VEF1 e FEF25-75% foram significantemente mais altos no Grupo I do que no Grupo II (p = 0,008, p < 0,001 e p < 0,001, respectivamente), assim como os valores de slope da fase III/Vc (p < 0,006). A relação VEF1/CVF foi significativamente mais baixa no Grupo II (p < 0,001).

Como pode ser observado na Tabela 1, a comparação entre os pacientes do Grupo I e do Grupo II, assim como entre os participantes do Grupo Controle I e do Grupo Controle II (em termos dos dados da CapV), mostrou que os valores de slope da fase III/Vc foram significantemente mais altos nos grupos de indivíduos mais jovens (p < 0,05).

 

Discussão

A espirometria continua incluída na bateria de exames de rotina obrigatórios para a avaliação da função pulmonar em pacientes com FC. No entanto, está cada vez mais difícil utilizar o VEF1 para documentar e interpretar as alterações precoces e acompanhar a progressão da doença pulmonar, principalmente em crianças pré-escolares e escolares1-12.

O uso da espirometria na FC tem duas limitações: a primeira provém da dificuldade de realizar o teste em crianças menores de 5 anos de idade; a segunda é relacionada ao fato de muitas crianças e adolescentes com FC apresentarem resultados do teste de espirometria normais, mesmo na presença de doença pulmonar confirmada. Em razão disso, tem-se apoiado às pesquisas com o objetivo de desenvolver métodos não invasivos que sejam mais sensíveis que a espirometria para monitorar a função pulmonar de pacientes com FC.

Diversos estudos utilizando a técnica de eliminação de gases inertes como N2 e SF6 para avaliar a função pulmonar em doenças pulmonares obstrutivas produziram resultados promissores. O platô da fase III da eliminação desses gases é considerado uma variável importante na avaliação da função das vias aéreas periféricas24. Mais recentemente, a medida da eliminação de gases (conhecida como LCI) tem sido utilizada na avaliação precoce de doença respiratória em pacientes com FC. Um estudo explorando as diferenças entre as curvas de gases exalados no teste do LCI (SF6 e He) mostrou o envolvimento precoce de vias aéreas periféricas na FC25.

Por medir o CO2 endógeno, a CapV é mais fácil de ser utilizada e tem um custo menor do que o LCI. Ela é uma técnica que analisa o padrão da eliminação de CO2 como uma função do volume expirado. O capnograma representa a quantidade total de CO2 eliminado pelos pulmões durante cada respiração. O ar expirado recebe CO2 de três compartimentos sequenciais, formando três fases que podem ser reconhecidas no capnograma. A fase I contém ar do aparelho do espaço morto anatômico e das vias aéreas proximais de condução. A fase II representa a região de transição caracterizada por uma concentração crescente de CO2 resultante de um esvaziamento progressivo de CO2 de alvéolos mais proximais em direção às vias aéreas centrais. Por fim, a fase III representa essencialmente o ar alveolar e é conhecida como platô alveolar. A maior parte do CO2 de cada ciclo respiratório é expirada na última fase, que apresenta uma leve inclinação ascendente, mesmo em indivíduos saudáveis.

Os valores da CapV permitem o cálculo de muitos índices que podem refletir distúrbios da função pulmonar. Essa técnica também pode ser útil como um método não invasivo para estimar o envolvimento dos pulmões em muitas doenças. A heterogeneidade da ventilação também é avaliada pela CapV e sua gravidade pode ser utilizada para reunir informações sobre a anatomia e a função dos espaços aéreos distais. Em casos de asma e enfisema, o slope da fase III da CapV aumenta, assim demonstrando a presença de alterações funcionais e estruturais que levaram à heterogeneidade da distribuição da ventilação14.

Estudos envolvendo crianças indicaram que os valores de capnografia são úteis para prever o sucesso na retirada do suporte ventilatório ou na extubação26,27, detectar a presença de shunts pulmonares em pacientes com cardiopatias congênitas28, determinar a probabilidade de sobrevida de pacientes com hérnia diafragmática29 e avaliar a função pulmonar após oxigenação extracorpórea30.

Em pacientes adultos, a CapV tem sido utilizada para diagnosticar embolia pulmonar17,18,31-33, monitorar a infusão de fluídos em pessoas asmáticas34, medir o efeito do uso de broncodilatadores em pessoas com doença pulmonar obstrutiva crônica35 e avaliar o padrão respiratório e a heterogeneidade da ventilação em pacientes com bronquiectasia da FC e bronquiectasia não da FC19.

O slope da fase III da CapV segue os mesmos princípios de avaliação dos slopes resultantes de outros estudos sobre a técnica de eliminação de gases.

Um dos achados importantes deste estudo é que o slope da fase III/Vc para os participantes (mais jovens) do Grupo Controle I foi significantemente maior que para os indivíduos (mais velhos) do Grupo Controle II. Esses dados confirmam as observações de Ream et al.36, que avaliaram os resultados da CapV de crianças de 5 meses a 18 anos de idade, demonstrando que a inclinação do slope diminui com o avanço da idade (Figura 1).

 

 

Após o nascimento, as membranas de trocas gasosas (de alvéolos e vasos) parecem atingir o seu tamanho máximo (encontrado em adultos) por volta da faixa etária dos 5 a 8 anos. Durante o desenvolvimento de uma pessoa, o momento exato em que os pulmões começam agir como pulmões de um adulto permanece desconhecido. O comportamento do slope da fase III, que diminui progressivamente da infância para a fase adulta, parece indicar que, durante o processo de amadurecimento, algum acontecimento (provavelmente um aumento no número de alvéolos e do volume total deles) interfere na troca gasosa37.

A comparação entre os slopes de indivíduos saudáveis e os slopes de indivíduos doentes deve levar em consideração essa interferência; por essa razão, segmentamos nossa população de estudo por idade.

Neste estudo, os pacientes maiores de 13 anos de idade (pacientes do Grupo II) apresentaram valores de espirometria que eram significativamente mais baixos que os observados nos pacientes do Grupo I. Em comparação com os indivíduos do Grupo Controle II, os pacientes do Grupo II apresentaram FR mais alta, TI e TE mais baixos e pico de fluxo expiratório normal, características essas que sugerem um padrão ventilatório restritivo. O mesmo padrão respiratório durante a CapV, sugerindo uma doença restritiva, foi observado em um estudo anterior19. O slope da fase III/Vc foi significativamente maior nos pacientes do Grupo II que nos indivíduos do Grupo Controle II, talvez indicando a presença de doença difusa de pequenas vias aéreas em pacientes do Grupo II (Tabela 1 e Figura 2).

 

 

Os resultados de nosso estudo estão de acordo com os dados encontrados na literatura5,38, salvo a observação de que, nos pacientes com menos de 13 anos de idade, a espirometria não mostra obstrução. Nossos pacientes apresentaram condições de função pulmonar similar aos pacientes de mesma idade listados no registro anual da Cystic Fibrosis Foundation, assim demonstrando a bem conhecida progressão que evolui com a idade da doença pulmonar em pacientes com FC.

Apesar dos resultados da espirometria no Grupo I serem melhores do que os dos pacientes do Grupo II, os valores de slope da fase III/Vc observados no Grupo I foram significativamente mais altos do que os do Grupo Controle I, indicando a presença de dano pulmonar estrutural nos pacientes (Figura 2).

De fato, em razão das velocidades bastante pequenas de convecção na periferia pulmonar, o transporte de gases por difusão é o mecanismo dominante em espaços aéreos acinares antes de se chegar à membrana alvéolo-capilar. Os slopes da fase III elevados podem representar uma resistência difusional também elevada na periferia pulmonar. Esses slopes de valor alto ocorrem quando a respiração envolve uma área interfacial máxima menor que o normal entre o volume corrente e a capacidade residual funcional (CRF) durante um intervalo respiratório19. Áreas interfaciais menores podem ser resultados de obstrução difusa de pequenas vias aéreas.

Apesar dos pacientes mais jovens terem apresentado doença pulmonar mais leve quando avaliados pela espirometria, os valores de slope da fase III/Vc foram mais altos no Grupo I do que no Grupo II. Esse achado pode ter duas interpretações que não são mutuamente exclusivas: o slope da fase III é mais sensível que a espirometria para detectar doença pulmonar em pacientes jovens com FC e/ou a influência de idade e de desenvolvimento pulmonar é tão importante quanto a gravidade da doença pulmonar na determinação da elevação do slope da fase III.

Entre os 42 pacientes do Grupo I, 24 (57%) apresentaram resultados de espirometria normais. No entanto, os slopes da fase III/Vc no Grupo I foram significativamente mais altos do que os observados nos indivíduos do Grupo Controle I. Esse achado mostra claramente que a CapV pode revelar danos pulmonares que não são detectados pela espirometria.

Resultados similares foram relatados por outros autores em pacientes fumantes39, bronquiolite obliterante pós transplante40, crianças com FC2-6,9,11,12 e asma41.

A conclusão destes estudos é que a monitorização de eliminação de gases detecta alterações na função pulmonar mais precocemente que a espirometria, principalmente em vias aéreas menores.

O presente estudo é o primeiro a utilizar CapV para avaliar a função respiratória em crianças e adolescente com FC e diferentes graus de gravidade de doença pulmonar. Pesquisas posteriores são necessárias para estabelecer pontos de corte para o slope da fase III, assim como para comparar a CapV com a tomografia computadorizada de alta resolução como meio para identificar alterações estruturais nas pequenas vias aéreas e nas vias aéreas centrais.

Pelas nossas observações, a maior limitação deste estudo é que a avaliação por espirometria não foi realizada no Grupo Controle II, tornando inviável a comparação de variáveis da espirometria entre os pacientes com CF mais velhos e seus indivíduos controle.

Perspectivas futuras: as técnicas para medir a heterogeneidade da ventilação na periferia dos pulmões tem um grande potencial de aplicação para detecção precoce de disfunção pulmonar, e a CapV parece ser um meio confiável para avaliar essas anormalidades. A CapV é uma técnica de fácil realização que não tem a necessidade de um esforço respiratório complexo e que pode ser aplicada em crianças de idade escolar ou em pacientes gravemente debilitados. Neste estudo, a CapV foi capaz de detectar a distribuição de ventilação anormal em pacientes com FC com resultados normais de espirometria. O teste também demonstrou que todos os pacientes do estudo apresentaram valores de slope da fase III/Vc mais altos que seus grupos controle, sugerindo, assim, que a CapV pode ser uma etapa de rotina da avaliação pulmonar de pacientes com FC.

 

Conclusões

A CapV identificou uma resistência elevada à difusão na periferia dos pulmões de pacientes com FC que apresentaram espirometria normal. Portanto, essa técnica parece representar, com as devidas considerações de idade, uma alternativa viável para detectar danos precoces da função pulmonar em pacientes com FC.

 

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer a enfermeira Silvana Dalge Severino, do Centro de Investigação em Pediatria (CIPED), por sua contribuição durante o processo de coleta de dados.

 

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Correspondência:
Maria Ângela G. de Oliveira Ribeiro
Centro de Investigação em Pediatria, Faculdade de Ciências Médicas
Universidade Estadual de Campinas
Rua Tessália Vieira de Camargo, 26
CEP 13083-887 - Campinas, SP
Tel.: (19) 3521.8983
Fax: (19) 3521.7193
E-mail: ribeiromago@gmail.com

Artigo submetido em 11.04.12, aceito em 20.06.12.

 

 

Apoio financeiro: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), bolsa nº 00/04046-5.
Não foram declarados conflitos de interesse associados à publicação deste artigo.
Como citar este artigo: Ribeiro MA, Silva MT, Ribeiro JD, Moreira MM, Almeida CC, Almeida-Junior AA, et al. Volumetric capnography as a tool to detect early peripheric lung obstruction in cystic fibrosis patients. J Pediatr (Rio J). 2012;88(6):509-17.

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