Sociedad Boliviana de Pediatría
Laboratorios Bagó de Bolivia

ARTICULOS DEL CONO SUR - BRASIL

Uso da mistura de hélio e oxigênio no estudo da ventilação de crianças com doença pulmonar obstrutiva crônica(1)

The use of helium-oxygen mixture in the ventilation study of children with chronic obstructive lung disease

Jefferson Pedro Piva*, Sérgio Saldanha Menna Barreto**, Sérgio Amantéa***, Flávio Zelmanovitz****

Resumo

Objetivo: Estudar a distribuição do radioaerossol 99mTc-DTPA utilizando heliox ou oxigênio como veículos de nebulização na cintilografia pulmonar ventilatória de crianças e adolescentes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC).

Material e métodos: Ensaio clínico randomizado e controlado. Incluídos pacientes (5 a 18 anos) com DPOC que, entre março de 1996 e setembro de 1998, necessitaram realizar cintilografia pulmonar ventilatória.

A obstrução ao fluxo aéreo foi quantificada pela espirometria. Aleatoriamente foram distribuídos em dois grupos, conforme o gás utilizado na nebulização durante a cintilografia: heliox (hélio 80% e oxigênio 20%), ou oxigênio. Os resultados foram expressos através do slope (inclinação da curva de aquisição cumulativa de radioatividade pulmonar) e pela concentração cumulativa máxima de radioatividade obtida nos campos pulmonares. Determinou-se, ainda, o tamanho médio das partículas de 99mTc-DTPA geradas pelos dois gases.

Resultados: Foram alocados dez pacientes em cada grupo, sem diferenças (p>0,05) quanto ao gênero, diagnóstico etiológico, presença de desnutrição, médias de peso, estatura, superfície corpórea, ou nos resultados da espirometria. A média dos slopes do grupo heliox (5.039 + 1.652) foi maior (p=0,018) que no grupo oxigênio (3.410 + 1.100).

Pacientes do grupo heliox com acentuada redução do fluxo aéreo apresentaram um slope médio maior (p=0,017) do que o dos pacientes do grupo oxigênio com diminuição do fluxo aéreo. Os pacientes dos grupos do heliox e do oxigênio, sem evidências de obstrução ao fluxo aéreo na espirometria, não apresentaram diferenças nas médias dos slopes (p=0,507). O diâmetro médio das partículas do 99mTc-DTPA geradas pelo heliox foi de 2,13 (+0,62mm), que é maior (p=0,004) que o daquelas geradas pelo oxigênio (0,88 +0,99 mm).

Conclusões: O heliox como veículo de nebulização na cintilografia pulmonar de crianças e adolescentes com DPOC promove uma melhor dispersão e distribuição do radioaerossol, do que a obtida pelo oxigênio. Esses benefícios do heliox, em relação aos do oxigênio, tornam-se mais evidentes em presença de obstrução das vias aéreas inferiores, enquanto que na sua ausência, não se observa diferença na dispersão e na distribuição de radioaerossol. As partículas geradas pelo heliox e pelo oxigênio, apesar de apresentarem diferenças significativas em seus diâmetros médios, encontram-se dentro da amplitude recomendada (1 a 5mm).

Portanto, essa possível diferença não justifica os efeitos demonstrados pelo heliox neste estudo.

Palabras Claves:

J. pediatr. (Rio J.) 2000; 76 (1): 17-26: hélio, oxigenoterapia, terapia respiratória, pneumopatias obstrutivas, asma, administração por inalação.

Abstract

Objective: To study the distribution of the radioaerosol of 99mTc- DTPA when the heliox gas is used as an inhalation vehicle during the pulmonary ventilatory scintigraphy in children and adolescents with chronic obstructive lung disease (COPD).

Material and methods: Clinical randomized and controlled trial. Patients (from 5 to 18 years old) with COPD needing pulmonary scintigraphic study, between March 1996 and September 1998, were included.

The obstruction of the lower airway was measured by pulmonary function study. The patients were randomized in two groups: heliox (helium 80% and oxygen 20%) or oxygen, according to the gas used as a vehicle to nebulize the particles during the scintigraphic study. The results of the scintigraphic study were expressed by the slope of the curve (the inclination of the curve of cumulative pulmonary radioactivity) and by the maximal cumulative radioactivity achieved in the lungs areas. The mean diameter of the 99mTc-DTPA particles generated by heliox and oxygen were measured by laser diffraction.

Results: Ten patients were allocated in each group, without any statistical difference (p>0.05) in respect to gender, main diagnosis, signs of undernutrition, the mean values of weight, height, body area and the results of the pulmonary function study. The mean slope in the heliox group (5.039 +1.652) showed a significant difference (p=0.018) when compared to the mean slope of the oxygen group (3,410 +1,100). The patients with reduction of the airway flow in the heliox group obtained a mean slope with significant difference (p=0.017) when compared to the mean slope of the patients in the oxygen group with the same reduction in airway flow. The patients of the heliox group and oxygen group without airway obstruction flow did not show any statistical difference when they were compared on the basis of either the means of the slopes (p= 0.507) or the means of the cumulative radiation in the lung fields (p=0.795). The mean diameter of the particles of 99mTc- DTPA generated by heliox was 2.13 (+0.62mm), with a statistical difference (p=0.004) when compared with the mean diameter of the particles generated when oxygen was used as a vehicle (0,88 +0,99 mm).

Conclusions: When heliox was used as a vehicle in the scintigraphic study of children and adolescents with DPOC, it showed a better distribution and dispersion of the 99mTc-DTPA into the lungs than that obtained when oxygen was used. The benefits of heliox over oxygen are more evident in the presence of lower airway obstruction flow. Without airway obstruction flow we could not demonstrate any difference in the distribution and in the radiation activity into the lungs. The mean diameters of the particles of 99mTc-DTPA generated by heliox and oxygen showed a significant difference. In spite of this, the mean diameters observed in both groups were included in the recommended range (between 1 and 5 mm). Therefore, the observed differences between the particles generated by both gases could not justify the effects of heliox demonstrated in this study.

Keywords:

J. pediatr. (Rio J.) 2000; 76 (1): 17-26: helium, oxygen inhalation therapy, respiratory therapy, obstructive lung diseases, asthma, administration by inhalation.

Introdução

O ar se desloca do meio ambiente até o interior do parênquima pulmonar através de condutos denominados de vias aéreas. A faringe, a laringe e a porção extratorácica da traquéia constituem a via aérea superior, enquanto que a porção intratorácica da traquéia, os brônquios e os bronquíolos formam a via aérea inferior1. Denomina-se de doença obstrutiva de vias aéreas quando há diminuição significativa da luz de qualquer um desses segmentos, de forma a comprometer o fluxo aéreo(1-5).

A criança, ao nascer, possui uma diminuta superfície alveolar, porém, já tem definida toda a ramificação de suas vias aéreas inferiores que apresentará na idade adulta(2,5).

Existe uma série de diferenças entre as vias aéreas da criança e do adulto, mas, certamente, a grande distinção baseia-se no seu diâmetro e no seu comprimento(2,6). O diminuto calibre das vias aéreas inferiores ocasiona uma elevada resistência à passagem do ar, favorecendo ao aparecimento de quadros obstrutivos(2,3,5,7). Sendo esta característica anatômica uma das justificativas para a elevada prevalência de crises obstrutivas de vias aéreas inferiores, podendo, em alguns estudos, atingir até 20% da população infantil(8-10).

A resistência ao fluxo gasoso na via aérea depende, principalmente, dos seguintes fatores: (a) tipo de fluxo (laminar ou turbulento); (b) viscosidade e densidade do gás; (c) diâmetro da via aérea.

Imaginava-se que na criança, até a idade de 5 anos, a maior parcela da resistência pulmonar resultaria da dificuldade de progressão do fluxo aéreo nas vias aéreas com diâmetro inferior a 2mm. A partir dessa idade, predominaria a resistência oferecida pelas grandes vias aéreas, enquanto que as vias aéreas periféricas passariam a contribuir com apenas 10% de toda a resistência oferecida ao fluxo aéreo nos pulmões(2,5,11). Entretanto, hoje é aceito que, tanto no adulto como na criança, o fluxo aéreo turbulento nas vias aéreas de grande calibre seja o responsável pela maior parcela da resistência pulmonar(12).

Do ponto de vista terapêutico, sabe-se que quanto mais intensa é a obstrução, menor será a deposição de fármacos inalados neste local e, conseqüentemente, mais rebelde à terapêutica torna-se a crise. Nessas situações, o diminuto volume corrente associado ao fluxo turbulento dificulta a distribuição desses fármacos no interior dos brônquios(7,13-16). Alguns estudos demonstraram que menos de 3% de um fármaco inalado atinge as vias aéreas inferiores(17).

Para compensar o baixo aproveitamento dos agentes beta-adrenérgicos administrados por nebulização em crianças com crise de broncoespamo, o enfoque mais estudado pelos diversos investigadores tem sido modificar a utilização do medicamento, através do aumento da dose administrada, da diminuição dos intervalos entre as nebulizações ou, ainda, alterando a via de administração(7,13,14). Seria lícito questionar porque não utilizar, como veículo da nebulização, um gás com uma densidade menor que a do ar e do oxigênio, para vencer este fluxo turbulento das vias aéreas e liberar quantidades maiores de agentes beta-adrenérgicos nos brônquios desses pacientes?

O gás hélio foi isolado do ar atmosférico por Ramsay, em 1895. Quatro décadas após, Barach publicou os primeiros artigos científicos propondo a sua utilização em processos obstrutivos respiratórios da laringe, traquéia ou brônquios(18,19).

O hélio é um gás inerte, sem toxicidade conhecida, com uma densidade gasosa relativa muito menor que as do ar e oxigênio e, por isso mesmo, apresenta um fluxo muito menos turbulento e mais laminar que estes gases(20,21).

Estima-se que a densidade do hélio seja um sétimo da densidade da mistura do nitrogênio e do oxigênio. A vantagem dessa baixa densidade é favorecer um fluxo mais laminar através de vias aéreas obstruídas, reduzindo a probabilidade de ocorrer fluxo turbulento, neutralizando, dessa forma, o efeito do aumento da resistência(22,23). Em decorrências dessas propriedades é que a mistura de hélio e oxigênio (heliox) foi inicialmente utilizada no tratamento de pacientes com quadros obstrutivos das vias aéreas superiores(22-26).

Vários estudos demonstraram que a diminuição da turbulência e da resistência apresentam uma relação linear com a concentração do heliox. Obtemse o efeito máximo quando na proporção de 80% hélio: 20% oxigênio(22).

Apesar de haver um razoável número de relatos envolvendo a segurança e a eficácia do heliox no tratamento de pacientes com quadros respiratórios obstrutivos, sua indicação de uma forma mais abrangente aguarda ainda a realização de estudos mais minuciosos que referendem ou refutem definitivamente essas propriedades. Se o heliox promove um fluxo menos turbulento, facilitando a ventilação e a oxigenação de áreas parcialmente obstruídas, poderíamos supor que crianças com crise de broncoespasmo obteriam melhores distribuição e liberação dos broncodilatadores nas vias aéreas inferiores, caso utilizassem o heliox como veículo para nebulização, ao invés de oxigênio ou ar comprimido.

Partindo-se dessa premissa, os autores pretenderam documentar e comparar, através do estudo da ventilação pulmonar por cintilografia, a distribuição e a deposição de partículas radioativas de 99mTC-DTPA. Utilizaram como veículo o heliox a 80% ou oxigênio, em pulmões de pacientes com doença pulmonar obstrutiva.

Material e Métodos

Conduzimos um ensaio clínico transversal, controlado, randomizado, realizado nos Serviços de Medicina Nuclear e de Pneumologia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), no período de março de 1996 a setembro de 1998.

Esta pesquisa foi aprovada pelas Comissões Científicas e de Ética do HCPA, tendo como condição indispensável para a inclusão dos pacientes no estudo a exigência que um dos pais ou responsáveis firmasse o termo de consentimento pós-informado.

Foram incluídos consecutivamente todos os pacientes (5 a 18 anos), com diagnóstico de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) de diversas etiologias, em acompanhamento pela equipe de Pneumologia Pediátrica do Serviço de Pediatria do HCPA, que necessitassem realizar estudo cintilográfico da ventilação pulmonar durante o período de março de 1996 a setembro de 1998.

Foram excluídos do estudo pacientes que não conseguissem completar ou realizar adequadamente os exames (espirometria e/ou cintilografia), ou com comprometimento neuropsicomotor que impedisse o entendimento e/ou a cooperação para a realização adequada dos exames; dispnéia grave, indicando a necessidade de admissão hospitalar ou intervenção terapêutica imediata; pacientes gestantes; ou exames que não atendessem ao padrão mínimo de qualidade exigidos pelos serviços de Medicina Nuclear (cintilografia) e de Pneumologia (espirometria); e, também, aqueles que não concordassem em participar do estudo ou que os pais/ responsáveis se recusassem a firmar documento de consentimento pós-informado.

Concomitante ao estudo cintilográfico, os pacientes foram submetidos ao teste de função pulmonar (espirometria), no sentido de confirmar e quantificar o grau de obstrução das vias aéreas inferiores. As medidas e índices escolhidos como parâmetros de avaliação foram as seguintes: Capacidade Vital Forçada (CVF), Volume Expiratório Forçado no primeiro segundo (VEF1), Fluxos Máximos a 75% da Capacidade Vital ajustados à capacidade Vital Forçada (FEF75/ CVF) e Coeficiente Expiratório Forçado no primeiro segundo (CEF1). Os resultados foram interpretados e expressos em percentagens da normalidade, tomando por base os valores tidos com normais para a idade, sexo e estatura(2,27-29).

Para efeitos deste estudo, definimos como pacientes com obstrução ao fluxo aéreo, aqueles que apresentassem na espirometria um CEF1 inferior a 0,75 e um FEF75 / CVF menor que 0,25. Atualmente, estes dois parâmetros são considerados como os índices mais sensíveis para demonstrar a existência de obstrução de vias aéreas inferiores(28-31).

Os indivíduos foram distribuídos em dois grupos, de acordo com o veículo utilizado para realizar a cintilografia ventilatória: heliox (hélio 80% e oxigênio 20%), ou oxigênio.

Esta alocação foi realizada de forma aleatória, através de sorteio, de maneira que ao final do estudo houvesse o mesmo número de indivíduos em cada grupo. Todos os pacientes, independentemente do veículo utilizado, realizaram a cintilografia pulmonar com o radioaerossol 99mTc- DTPA (Dietilenotriaminopentacetato marcado com Tecnécio 99m).

O radioaerossol 99mTc-DTPA foi administrado através de um aparelho portátil específico para inalação pulmonar de aerossóis radioativos (AerogamaR, Medical, Porto Alegre, RS, Brasil). Esse aparelho utiliza como veículo o oxigênio, com fluxos de 10 l/min, e apresenta partículas de aerossol de 99mTc-DTPA com diâmetro médio de 0,88µ, com desvio padrão de 0,96µ32.

Os pacientes realizaram o exame na posição sentada, com uma duração em torno de 10 minutos, mantendo a máscara facial totalmente vedada ao exterior, e realizando movimentos ins e expiratórios sem esforço. Foram supervisionados todo tempo pelo médico responsável pelo exame, o qual faz as devidas correções para eventuais erros de técnica.

Antes de iniciar o exame, todas as crianças e os adolescentes incluídos neste trabalho foram submetidas a um treinamento, pelo mesmo instrutor. Nesse treinamento, além de instrução em relação à técnica, foi lhes oportunizado um tempo para familiarizarem-se com a máscara, para, posteriormente, ser liberado o fluxo gasoso.

Imediatamente após o término da nebulização foi realizada a contagem seqüencial da radioatividade de tórax, através de uma gama-câmara de cintilação tipo Anger, modelo MB 9200 (Gamma Müvek, Budapest, Hungria), equipada com um colimador de baixa energia. Essa contagem de radioatividade torácica é realizada em intervalos de 10 segundos, durante um tempo total de 15 minutos, totalizando noventa exposições. A leitura da quantidade de radioatividade absorvida por cada campo pulmonar é realizada de forma cumulativa. Ao final do estudo (após 15 minutos de leitura), é possível expressar, em contagens, a quantidade máxima de radioatividade acumulada no pulmão direito (RmaxD), no pulmão esquerdo (RmaxE), e a média de ambos campos pulmonares (RmaxMd). Esses dados podem ser apresentados de forma numérica (contagem por tempo transcorrido) ou, também, através de uma curva de aquisição de radioaerossol para cada pulmão, com variáveis graus de inclinação (30 - 60), de acordo com a velocidade de aquisição de radioatividade nos campos pulmonares. A velocidade em adquirir radioatividade tem relação com a resistência nas vias aéreas inferiores. Essa curva, ao final de um período variável (8-15 min), atinge o pico máximo de concentração cumulativa, seguida de um platô, a partir de onde não se observa aumento da concentração de radioaerossol nos campos pulmonares com o passar do tempo.

Para efeito de comparação entre os indivíduos dos grupos do heliox e oxigênio, utilizamos a inclinação da curva de aquisição de radioatividade (slope). Assim, quanto mais rápida for a aquisição cumulativa de radioaerossol em cada pulmão, mais próxima do eixo verticalizada se tornará a reta, e maior será sua inclinação (slope). Por outro lado, naqueles pacientes com dificuldade de penetração e distribuição do radioaerossol no interior dos pulmões, apresentarão uma reta mais horizontalizada (mais próxima do eixo X), atingindo o pico e o plateau somente em tempo muito mais tardio. E, por conseqüência, apresentarão uma menor inclinação, ou slope menor. Para efeito de nosso estudo, serão mensuradas as inclinações de ambos pulmões (SlopeD e, SlopeE) e calculada a inclinação média para cada paciente (SlopeMd).

A determinação do diâmetro médio das partículas do aerossol gerado pelo nebulizador Aerogama®, quando utiliza oxigênio ou gás hélio como veículo, foi realizada no Laboratório de Caracterização Tecnológica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, através da técnica de difração de raios laser medida por Conventional Fourier Optics, utilizando o Droplet and Particulate Analyser (Malvern série 2.600). As condições instrumentais utilizadas são de droplet spray, meio de dispersão em ar, com lente de 63mm.

As variáveis numéricas contínuas de cada grupo (heliox e oxigênio) foram expressas através de médias e desviospadrão (+ DP), enquanto que as variáveis categóricas foram expressas em percentagem (%) ou sob a forma descritiva.

Os grupos foram comparados entre si, utilizando testes estatísticos, elegendo-se como diferença significativa um valor de "p" inferior a 0,05. No caso de se compararem médias de variáveis contínuas, utilizamos o Teste t de Student. Já no caso de se compararem variáveis categóricas, utilizouse o teste do Qui-quadrado, empregando a correção de Yates, ou o Teste exato de Fischer, quando necessário.

Para estimar o tamanho amostral necessário para comparar os coeficientes angulares resultantes das equações lineares (slopes) referentes aos grupos estudados (heliox ou oxigênio), fixamos os seguintes elementos: (i) diferença mínima a ser testada: 20%; (ii) nível de significância (aa): 0,05; (iii) poder estatístico (1 - bb): 0,80. Partido-se desses pressupostos e considerando os achados de nosso estudo piloto em adultos saudáveis, bem como os resultados de trabalhos correlatos na literatura, o tamanho amostral mínimo foi estimado em dez indivíduos por grupo. No sentido de obter maior segurança e atenuar o efeito de possíveis perdas, acrescentou-se 10% no cálculo amostral, resultando um universo de 22 pacientes a serem incluídos no estudo.

Resultados

Durante o período de março de 1996 a setembro de 1998, foram referidas consecutivamente 22 crianças e adolescentes entre 5 e 18 anos, com diagnóstico clínico de doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), com indicação de realizar avaliação da ventilação através de cintilografia pulmonar ventilatória. Todos preenchiam os critérios de inclusão na presente pesquisa.

Dos 22 pacientes incluídos inicialmente, dois tiveram seus dados desprezados da computação final (um no grupo do heliox, e outro no grupo do oxigênio). A exclusão desses dois pacientes ocorreu em função de problemas técnicos na realização do estudo cintilográfico, um por não manter a máscara facial vedada durante o exame, e outro em que a contagem de irradiação iniciou tardiamente, apresentando contagens positivas mesmo no momento considerado "zero".

Resultaram, então, 20 pacientes que se submeteram ao protocolo completo desse estudo.

Obedecendo à randomização previamente estabelecida, os grupos definidos como heliox e oxigênio foram constituídos por 10 pacientes em cada grupo. 11 eram do sexo masculino (55%), com uma idade média de 9,25 (+ 3,06) anos, com amplitude de 6 a 16 anos, e mediana de 8 anos.

Pode-se observar (Tabela 1) que os grupos heliox e oxigênio não apresentaram diferença estatisticamente significativa, no que refere às médias de idade (p=0,83), peso (p=0,76), estatura (p=0,89) e superfície corpórea (p=0,86).

Da mesma forma, os dois grupos eram semelhantes no que se refere à distribuição dos diagnósticos principais e ao gênero.

Ao analisar as médias dos valores obtidas nas espirometrias dos pacientes dos dois grupos (heliox x oxigênio) na Tabela 2, podese observar que não ocorreu diferença estatisticamente significativa nas médias da Capacidade Vital Máxima (p= 0,21), do Volume Expiratório Forçado no primeiro segundo (p=0,61), do Coeficiente Expiratório Forçado no primeiro segundo (p= 0,70), e tampouco no índice do Fluxo Expiratório a 75% da Capacidade Vital Forçada sobre a Capacidade Vital Forçada (p=0,94).

Tabela 1 - Características dos grupos que utilizaram heliox e oxigênio como veículo do radioaerossol 99mTc-DTPA no estudo cintilográfico pulmonar

 

Tabela 2 - Valores médios da espirometria dos grupos que utilizaram heliox ou oxigênio como veículo do radioaerossol 99mTc-DTPA no estudo cintilográfico pulmonar

 

Na Tabela 3, é possível verificar que o grupo que recebeu o radioaerossol 99mTc-DTPA, tendo o heliox como veículo (grupo heliox), apresentou valores significativamente maiores que o grupo do oxigênio nas médias de inclinações das curvas (slopes). Essa diferença estatística foi observada nas médias dos slopes dos pulmões direitos (p=0,023), esquerdos (p=0,049), slopes médios de ambos pulmões" (p=0,018).

Tabela 3 - Medidas das inclinações das curvas (slope) de aquisição de 99mTc-DTPA nos grupos que utilizaram heliox e oxigênio como veículo do radioaerossol no estudo cintilográfico pulmonar

 

Para avaliar a influência da obstrução pulmonar ao fluxo aéreo na aquisição de radioaerossol pelos pulmões, quando se utiliza heliox ou oxigênio como veículo, procedemos à estratificação dos grupos em dois subgrupos, de acordo com os achados do estudo da função pulmonar.

Consideramos indivíduos com obstrução ao fluxo aéreo (c/ DPO), quando apresentassem, na espirometria, um CEF1 inferior a 0,75, associado a um índice FEF75/CVF inferior a 0,25. No grupo do heliox, havia seis indivíduos nessa situação (heliox c/DPO), e no grupo do oxigênio outros quatro pacientes (oxigênio c/DPO).

Na Tabela 4, estão descritas e comparadas as médias dos resultados da espirometria e da cintilografia, referente aos dois subgrupos de pacientes que utilizaram o heliox como veículo da nebulização do radioaerossol 99mTc-DTPA. Ao comparar os pacientes definidos como apresentando obstrução de vias aéreas (heliox c/DPO) com aqueles definidos como sem obstrução de vias aéreas (heliox s/DPO), observaram-se diferenças estatisticamente significativas nas médias do CEF1s (p=0,0007) e do FEF75/ CVF (p=0,0022). Observouse, ainda, que os pacientes do subgrupo heliox c/DPO apresentaram uma média de radiação cumulativa máxima em ambos pulmões (RmaxMd = 2.755.891 +801.859 contagens), que é significativamente maior (p=0,045) do que a RmaxMd obtida pelo subgrupo heliox s/DPO (1.598.075 +675.310 contagens). Por outro lado, os slopes médios dos dois subgrupos não diferiram significativamente (p=0,1283).

Tabela 4 - Influência da obstrução das vias aéreas inferiores na cintilografia pulmonar dos pacientes que utilizaram heliox como veículo do radioaerossol 99mTc-DTPA

 

Na Tabela 5, estão descritas e comparadas as médias dos resultados da espirometria e da cintilografia, referentes aos dois subgrupos de pacientes que utilizaram o oxigênio como veículo da nebulização do radioaerossol 99mTecnécio DTPA. Ao comparar os pacientes com obstrução de vias aéreas (Oxig c/DPO) com aqueles sem obstrução de vias aéreas (Oxig s/DPO), observamos diferenças estatisticamente significativas nas médias do CEF1 (p=0,008) e do FEF75/ CVF (p=0,029). Entretanto, as médias de irradiação cumulativa máxima (RmaxMd) nos dois subgrupos não apresentaram diferenças estatisticamente significativas (p=0,960), assim como a média dos SlopeMd nos dois subgrupos não diferiu significativamente (p=0,903).

Na Tabela 6, estão descritas e comparadas as médias dos resultados da espirometria e da cintilografia, dos subgrupos de pacientes com obstrução de vias aéreas inferiores (heliox c/DPO e Oxig c/DPO). Observa-se que o componente obstrutivo desses pacientes, mensurado pelos CEF1 e FEF75/ CVF, não apresentava diferença estatisticamente significativa (p=0,639 e 0,386; respectivamente). Ao avaliar o efeito do veículo (heliox versus oxigênio) na administração do radioaerossol 99mTc-DTPA em pacientes com o mesmo grau de obstrução, observou-se que o subgrupo heliox c/DPO apresentou um SlopeMd de 5.697 (+1.365), que é significativamente maior (p=0,017) do que o Slope-Md de 3.467 (+651), apresentado pelo subgrupo Oxig c/

DPO.

Tabela 5 - Influência da obstrução das vias aéreas inferiores na cintilografia pulmonar dos pacientes que utilizaram oxigênio como veículo do radioaerossol 99mTc-DTPA

 

Tabela 6 - Pacientes com obstrução das vias aéreas inferiores que utilizaram oxigênio ou heliox como veículo do radioaerossol 99mTecnécio DTPA na cintilografia pulmonar ventilatória

 

Na Tabela 7, estão descritas e comparadas as médias dos resultados da espirometria e da cintilografia, dos subgrupos de pacientes que não apresentavam obstrução de vias aéreas inferiores (heliox s/DPO e Oxig s/DPO). Observouse que as médias dos CEF1 e FEF75/ CVF desses pacientes encontravam-se dentro dos níveis de normalidade, e não apresentavam diferença estatisticamente significativa (p=0,721 e 0,506; respectivamente). Ao avaliar o efeito do veículo (heliox versus oxigênio) na administração do radioaerossol 99mTC-DTPA na cintilografia ventilatória pulmonar de pacientes sem componente obstrutivo, observou-se que os subgrupo heliox s/DPO e Oxig s/DPO não apresentaram diferenças estatisticamente significativas nas médias do RmaxMd (p=0,795), e nem no SlopeMd (p=507).

Tabela 7 - Pacientes sem obstrução das vias aéreas inferiores que utilizaram oxigênio ou heliox como veículo do radioaerossol 99mTecnécio DTPA na cintilografia pulmonar ventilatória

 

Na Tabela 8, estão descritos os resultados da determinação do diâmetro médio das partículas do radioaerossol 99mTc-DTPA, gerado pelo nebulizador Aerogama®, utilizando o heliox ou o oxigênio como veículo, a um fluxo de dez litros por minuto. Observase que o diâmetro médio das partículas do radioaerossol 99mTc-DTPA, tendo o heliox como veículo a um fluxo de dez litros por minuto, apresentam diâmetro médio de 2,13 (+0,62mm), que é significativamente maior (p=0,004) do que aquelas geradas quando o oxigênio é utilizado como veículo da nebulização (0,88+0,99 mm).

Tabela 8 - Diâmetro médio das partículas de radioaerossol 99mTc-DTPA quando se utiliza heliox ou oxigênio como veículo da nebulização

 

Discussão

No presente estudo pôde-se demonstrar que o heliox, em função de suas propriedades físico-químicas (baixa densidade e elevada viscosidade), ao ser utilizado como veículo de nebulização em crianças e adolescentes com doença obstrutiva de vias aéreas, apresenta evidente superioridade em relação ao oxigênio, na distribuição de partículas nas vias aéreas inferiores. Os efeitos benéficos do heliox em relação ao oxigênio, quando utilizado como veículo de nebulização, tornamse mais evidentes à medida que se intensifica a obstrução nas vias aéreas. Na ausência de obstrução significativa nas vias aéreas, o desempenho de ambos gases como veículo de nebulização é muito semelhante, não havendo, portanto, vantagem em substituir o oxigênio pelo heliox nessas situações. Essas conclusões basearam-se na síntese das seguintes constatações:

(a) O grupo que recebeu radioaerossol na cintilografia através do heliox apresentou uma média dos slopes significativamente maior (p=0,018) que a média dos slopes do grupo que utilizou o oxigênio como veículo da nebulização.

(b) Os pacientes do grupo heliox, com redução do CEF1 e do FEF75/ CVF, apresentaram uma concentração cumulativa de radiação nos campos pulmonares significativamente maior (p<0,05) que a obtida pelos pacientes do mesmo grupo sem evidências de obstrução ao fluxo aéreo na espirometria.

(c) Os pacientes do grupo heliox, com redução do CEF1 e do FEF75/ CVF, apresentaram um slope médio significativamente maior (p=0,017) que o slope médio dos pacientes do grupo oxigênio, com evidências de obstrução ao fluxo aéreo na espirometria.

(d) Os pacientes do grupo oxigênio, com e sem evidências de obstrução ao fluxo aéreo na espirometria, não apresentaram diferenças significativas nas médias dos slopes (p=0,903) e, tampouco, na concentração cumulativa de irradiação pulmonar (p=0,960).

(e) Os pacientes dos grupos do heliox e do oxigênio, sem evidências de obstrução ao fluxo aéreo na espirometria, não apresentaram diferenças significativas nas médias dos slopes (p= 0,507) e, tampouco, na concentração cumulativa de irradiação pulmonar (p=0,795).

(f) O diâmetro médio das partículas produzidas quando o oxigênio e o heliox são utilizados como veículo encontram-se dentro das recomendações (entre 1 e 5mm).

Levando em consideração o tamanho amostral, a metodologia empregada e as limitações operacionais, os pesquisadores definiram previamente que a forma mais correta de avaliar o desfecho na cintilografia, neste estudo, seria através das medidas das inclinações das curvas de aquisição de radioatividade nos campos pulmonares - slopes. O uso do slope como medida para avaliar e comparar os efeitos do heliox em situações experimentais já foi utilizado e validado por Houck et al.22. Neste estudo, os autores testaram várias concentrações do heliox administrado através de sistemas artificiais que geravam diferentes resistências(22).

O slope ou inclinação da curva expressa a relação entre a quantidade de radioatividade pulmonar e o tempo transcorrido.

Assim, um slope maior explica-se por, uma ou mais, das seguintes possibilidades: (i) uma maior oferta de radioaerossol na área que está sendo avaliada (p.ex.: facilidade no transporte e difusão da partícula de radioaerossol); (ii) uma maior deposição de radioatividade nos campos pulmonares (p.ex.: por alterações nas propriedades físico-químicas da partícula de radioaerossol); (iii) um tempo menor para realizar a aquisição dessa radioatividade (p.ex.: um fluxo mais laminar favorecendo uma distribuição em um tempo menor).

Tomando por base este parâmetro de avaliação, pudemos demonstrar que grupo que utilizou o heliox como veículo do radioaerossol 99mTc-DTPA apresentou melhores inclinações nas curvas de aquisição de radioatividade (slopes) que o grupo que utilizou o oxigênio como veículo.

Esse resultado permite que se aceite a hipótese geral do trabalho e se conclua que o heliox, através de suas propriedades físicas(22,23,25,33), promove uma melhor dispersão e distribuição de partículas de radioaerossol que a obtida pelo oxigênio.

As características do fluxo desenvolvido pelos gases, ao percorrerem um tubo cilíndrico, são regidas pela equação de Reynolds (rrVd / mm), onde rr é a densidade do gás; V, a velocidade; d, o diâmetro do tubo; e mm, a viscosidade do gás(20,21,22,34). Assim, um gás que tenha baixa densidade e elevada viscosidade, como no caso do heliox, apresentará, nessa equação, um número muito baixo. Segundo Reynolds, sempre que essa equação apresentar um resultado próximo ou superior a 2.000 unidades, existe uma grande probabilidade de que o fluxo torne-se turbulento(21,22).

Quando se utilizam altos fluxos de oxigênio ou ar no interior da traquéia e brônquios principais, a equação de Reynolds ultrapassa 2.000 a 2.500 unidades(21,22,34), promovendo assim, a existência de fluxo turbulento. Nessas condições, as partículas dispersas, mesmo que apresentem um diâmetro adequado para atingir as vias aéreas inferiores, acabarão retidas nas grandes vias aéreas, em razão da impactação e do choque contra as paredes internas, resultante do fluxo turbulento(21,35-37).

Em nosso estudo, os pacientes que compunham os grupos heliox e oxigênio apresentavam as mesmas características antropométricas e resultados semelhantes na espirometria.

Frente a esses achados, é lícito supor-se que as características dinâmicas das vias aéreas desses pacientes deveriam ser, também, semelhantes. Assim, duas das variáveis da equação de Reynolds, o diâmetro da via aérea (d) e a velocidade (V) do fluxo gasoso na via aérea, provavelmente, se mantiveram constantes nos dois grupos. Mantendose a análise dos resultados sob o enfoque da equação de Reynolds, as únicas diferenças apresentadas por esses dois gases no presente estudo devem ser atribuídas às diferenças na viscosidade e na densidade. Como o heliox apresenta uma densidade muito menor que a do oxigênio e uma viscosidade muito maior, supõe-se que seu fluxo, mais laminar nas grandes vias aéreas, tenha sido o responsável por apresentar um slope significativamente maior que o apresentado pelo grupo que utilizou o oxigênio como veículo da nebulização do radioaerossol 99mTc-DTPA. Nas pequenas vias aéreas, em decorrência de sua grande área de secção, o fluxo aéreo é mais lento e laminar, mesmo com gases mais pesados(35). Entretanto, nas vias aéreas centrais, onde o fluxo é mais rápido e, portanto, turbulento, um gás com menor densidade manterá esse fluxo laminar, proporcionando que uma quantidade maior de partículas radioativas possam atingir as vias aéreas mais periféricas. Esse efeito é observado em nosso estudo através dos slopes das curvas.

Em função das características atribuídas ao heliox(21,35-37), é provável que as partículas de radioaerossol veiculadas por essa mistura gasosa tenham sido transportadas através de um fluxo mais laminar que o proporcionado pelo oxigênio. Esse fluxo mais laminar evitou a perda de radioaerossol por impactação e sedimentação nas vias aéreas maiores, permitindo que uma parcela maior de radioaerossol viesse a atingir as vias aéreas inferiores em um tempo também menor.

Em um estudo semelhante, de Anderson et al.(38), os autores pretendiam verificar a deposição e a retenção (em 24 horas) de partículas de teflon com diâmetro de 3,6mm, marcadas com 111In, após terem sido nebulizados com a mistura de heliox (80:20) ou com ar comprimido. Utilizaram fluxos de 0,5 e 1,2 litros por minuto, os quais foram bastante inferiores aos utilizados em nosso estudo. Esse estudo demonstrou: (i) uma menor deposição de radioaerossol nos sítios extrapulmonares (boca e faringe), quando o heliox era utilizado como veículo; (ii) a taxa de retenção de radioaerossol nos campos pulmonares, em 24 horas, foi significativamente maior no grupo que utilizou o heliox como veículo que a observada com o ar comprimido; (iii) quanto maior o grau de obstrução das vias aéreas, maior era a diferença observada em favor do heliox. Esses achados são concordantes com os resultados apresentados em nosso estudo.

Obviamente, esses resultados devem ser avaliados levandose em consideração a limitação imposta pelo número reduzido de indivíduos em cada grupo, o que pode induzir a julgamentos precipitados, principalmente quando os resultados não apresentam significância estatística (itens c e d). Entretanto, quando a comparação de resultados envolvendo duas populações com um número pequeno de indivíduos atinge significância estatística (itens a e b), é lícito suporse que estamos diante de um fenômeno extremamente importante e significativo. Frente a esses achados, poderseia afirmar que os efeitos da mistura heliox na penetração e distribuição de radioaerossol m99TC-DTPA nos campos pulmonares, tornase muito mais pronunciada, quanto maior for o grau de obstrução apresentado pelos pacientes.

Na análise dos subgrupos, pode-se constatar que o heliox produzia diferenças estatisticamente significativas quando era utilizado como veículo de radioaerossol nos indivíduos definidos como tendo obstrução ao fluxo aéreo.

Esses indivíduos, ao utilizarem heliox como veículo, obtiveram resultados significativamente melhores que os pacientes com obstrução ao fluxo aéreo que utilizaram oxigênio como veículo e, também, superiores aos pacientes do grupo heliox, sem obstrução do fluxo aéreo.

Frente a esses achados, que coincidem com os resultados obtidos por outros pesquisadores(22,38), devese enfatizar que os benefícios do fluxo laminar do heliox somente apresentará resultados significativos no caso de haver fluxo turbulento e obstrução da via aérea. Na ausência dessas condições, o heliox parece não apresentar vantagem alguma em relação ao uso de oxigênio ou ar.

Poderíamos nos questionar se esses benefícios devem ser atribuídos apenas às propriedades do heliox (menor densidade e maior viscosidade), ou poderia haver algum outro fator influindo nesses resultados.

Dentre os possíveis fatores de confusão, encontrase o tamanho da partícula de radioaerossol gerada pelo heliox.

Esse seria um fator que poderia influir favoravelmente nos resultados obtidos pelo heliox em nossa pesquisa. Nesse aspecto, é fundamental que sejam mensurados e comparados os diâmetros médios das partículas de aerossol geradas pelo heliox e pelo oxigênio. Pois, como sabemos, partículas com diâmetro médio muito reduzido têm um poder maior de penetração no interior dos campos pulmonares, enquanto que grandes partículas são retidas nas grandes vias aéreas(36,37).

Assim, dependendo do diâmetro médio dessas partículas, poderíamos justificar em parte ou totalmente os resultados obtidos.

Conforme demonstrado na Tabela 8, as partículas de 99mTc-DTPA geradas, quando o heliox era o veículo da nebulização, apresentavam um diâmetro médio de2,13 (+0,62) mm. Essa medida foi significativamente maior (p=0,004) que a do diâmetro médio apresentado pelas partículas geradas pelo oxigênio, 0,88 (+0,99) mm.

Esse resultado, avaliado estritamente sob o ponto de vista estatístico, serviria como um reforço a mais para as qualidades apresentadas pelo heliox. Todos os efeitos benéficos apresentados nesse estudo aconteceram a despeito desse gás ter gerado partículas de radioaerossol com diâmetro médio muito maior que as partículas de aerossol geradas pelo oxigênio.

Mesmo tratandose de uma verdade do ponto de vista matemático, essa diferença nos diâmetros médios das partículas geradas pelos dois gases não tem a menor relevância clínica, já que, por definição, as partículas inaladas para atingirem as pequenas vias aéreas devem ter diâmetros médios entre 1 e 5mm(2,6,14-16,35-37). E, nesse particular, ambos os gases produziram partículas de radioaerossol com diâmetros médios dentro da faixa recomendada e adequada para este tipo de exame. Dessa forma, as diferenças apuradas em seus diâmetros médios não podem ser aventadas como justificativas que expliquem os melhores resultados obtidos pelo heliox, quando utilizado como veículo de nebulização, em pacientes pediátricos com doença obstrutiva de vias aéreas inferiores.

Agradecimentos

Os autores agradecem à empresa White Martins, pelo fornecimento dos gases (heliox e oxigênio) indispensáveis para a realização dessa pesquisa, e de forma muito especial, à Dra. Lilian D'Agostinho, do Laboratório de Caracterização Tecnológica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, por seu entusiasmo e envolvimento na realização dos testes de mensuração das partículas. 26 Jornal de Pediatria - Vol. 76, N1, 2000

Endereço para correspondência:

Dr. Jefferson Pedro Piva

Hospital São Lucas da PUCRS - UTI pediátrica

Av. Ipiranga 6.690 - 5 andar

Porto Alegre - RS - CEP 90610-000

Fone/Fax (51) 336.2033

jpiva@pucrs.br ou utip@pucrs.br

(1) Artículo original de Brasil, publicado el Jornal de Pediatría el 2000; 76 (1): 17 - 26 y que fue seleccionado para su reproducción en el VI encuentro de editores del Cono Sur, Bolivia, 2001

* Professor Adjunto dos Departamentos de Pediatria das Faculdades de Medicina da PUCRS e UFRGS. Mestre e Doutor.

** Professor Titular do Departamento de Pneumologia da Faculdade de Medicina da UFRGS. Mestre e Doutor.

*** Professor Adjunto do Departamento de Pediatria da Faculdade de Medicina FFFCMPA. Mestre e Doutor.

**** Médico do Serviço de Medicina Nuclear do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (RS). Mestre e Doutor.

Referências bibliográficas

1. Kurth CD, Goodwin CD. Obstructive Airway Disease in Infant and Children. In: Koff PB, Eitzman D, Neu J, eds. Neonatal and Pediatric Respiratory Care. 2 ed. St. Louis: Mosby; 1993. p.102-27.

2. Phelan PT, Landau LI, Olinsky A, eds. Respiratory Illness in Children. 2 ed. London: Blackwell Scientific Publications; 1982.

3. Piva J, Garcia PCR, Santana JCB, Menna Barreto SS. Insuficiência Respiratória na Criança. J pediatr (Rio J.) 1998; 74: S99- S112.

4. Anas NG. Respiratory Failure. In: Levin DL, Morriss, FC, eds. Essentials of Pediatric Intensive Care. 2 ed. New York: Churchill Livingstone; 1997. p.69-101.

5. Helfaer MA, Nichols DG: Developmental Physiology of the Respiratory System. In: Rogers MC, ed. Textbook of Pediatric Intensive Care. 3 ed. Baltimore: Williams & Wilkins; 1996. p.97-126.

6. Leef RA, Schumacker PT. Fisiologia Respiratória. Rio de Janeiro: Interlivros; 1996.

7. Piva J, Amantéa S, Garcia PC. Treatment of Severe Acute Asthma in the Child. Update in Intensive Care and Emergency Medicine 1996; 25: 344-53.

8. Martinez FD, Wright AL, Taussig LM, Halonen M, Morgan WJ, The Group Health Medical Associates. Asthma and wheezing in the first six years of life. N Engl J Med 1995; 332: 133-8.

9. Stein RT, Holberg CJ, Wayne JM, Wright AL, Lombardi E, Taussing L, et al. Peak flow variability, methacoline responsiveness and atopy as markers for detecting different wheezing phenotypes in childhood. Thorax 1997; 52: 946-52.

10. Godfrey S. Bronchiolitis and asthma in infancy and early childhood. Thorax 1996; 51 Suppl2: S60-S64.

11. Hogg JC, Williams J, Richardson JB, Macklem PT, Thurbleck WM. Age as a factor in the distribution of lower airway conductance and in pathologic anatomy of obstructive lung disease. N Engl J Med 1970; 282: 1283-7.

12. Eitzman D. Physiologic development. In: Koff PB, Eitzman D, Neu J, eds. Neonatal and Pediatric Respiratory Care, 2 ed. St. Louis: Mosby; 1993. p.16-30.

13. Piva J, Canani SF, Pitrez PMC, Stein RT. Asma aguda grave na criança. J pediatr (Rio J.) 1998; 74: S59- S68.

14. Seligman M. Bronchodilators. In: Chernow B, ed. Essentials of Critical Care Pharmacology. 2 ed. Baltimore: Williams & Wilkins Co; 1994. p. 402-13.

15. Brain JD, Valberg PA. Deposition of aerosol in the respiratory tract. American Review of Respiratory Disease 1979; 120: 1325-73.

16. Borgström L, Newman S, Weisz A, Morén F. Pulmonary deposition of inhaled terbutaline: comparison of scanning gama camera and urinary excretion methods. Journal of Pharmaceutical Sciences 1992; 81: 753-5.

17. Fok TF, Monkman S, Dolovich M, Gray S, Coates G, Paes B, et al. Efficiency of aerosol medications delivery from metered dose inhaler versus jet nebulizer in infants with bronchopulmonar dysplasia. Pediatr Pulmonol 1996; 21:301-9.

18. Barach AL. The use of helium as a new therapeutic gas. Anesth Analg 1935; 14: 210-13.

19. Barach AL. The therapeutic use of helium. JAMA 1936; 107: 1273-80.

20. Tobias JD. Heliox in children with airway obstruction. Pediatric Emergency Care 1997; 13: 29-32.

21. Gluck EH, Onorato DJ, Castriotta. Helium-Oxygen mixtures in intubated patients with status asthmaticus and respiratory acidosis. Chest 1990; 98:693-8.

22. Houck JR, Keamy III MF, McDonough JM. Effect of helium concentration on experimental upper airway obstruction. Ann Otol Rhinol Larygol 1990; 99: 556-561.

23. Curtis JL, Mahlmeister, Fink J, Lampe G, Matthay MA, Stulbarg MS. Helium Oxygen gas therapy. Chest 1986; 90: 455-57.

24. Pashayan A, Gravenstem JS, Dassidi NJ, Mclaughjin G. The helium protocol for laryngotracheal operations with CO2 laser. A retrospective rewiew of 523 cases. Anesthesiology 1988; 68:801-4.

25. Skrinkas GJ, Hyland RH, Hutcheon MA. Using helium-oxygen mixtures in the management of acute upper airway obstruction. Can Med Assoc 1983; 128: 555-8.

26. Russek S, Rafferty JF, Bilenki AL, Berkkowitz ID. Helium- Oxygen and conventional mechanical ventilation in the treatment of large airway obstruction and respiratory failure in an infant. Southern Medical Journal 1991; 84:646-8.

27. American Thoracic Society. Standardization of spirometry: 1987 update. Am Rev Resp Dis 1987; 136: 1285-98.

28. Menna Barreto SS. Interpretação em espirometria. Revista HCPA 1998; 18: 64-81.

29. Mallozi MC, Rozov T. O laboratório nas doenças pulmonares. J pediatr (Rio J.) 1998; 74: S125-S132.

30. Klein RB, Fritz GK, Yeung A, McQuaid EL, Mansell A. Spirometric patterns in childhood asthma: peak flow compared with another indices. Pediatr Pulmonol 1995; 20: 371-9.

31. Knudson RJ, Slatin RC, Lebowitz MD, Burrows B. The Maximal Expiratory Flow-Volume Curve. American Review of Respiratory Disease 1976; 113: 587-600.

32. Dalcin PTR. Estudo da depuração do radioaerosol de DTPA marcado com Tecnécio-99m no Lupus Eritematoso Sistêmico. [Tese de Doutorado]. Porto Alegre (RS-Brasil): Curso de Pós-Graduação em Pneumologia da Faculdade de Medicina da Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 1996.

33. Wolfson MR, Bhutani VK, Shaffer TH, et al. Mechanics and energetics of breathing helium in infants with bronchopulmonary dysplasia. J Pediatr 1984; 104:752-57.

34. Polaner DM. The use of Heliox and the laringeal mask airway in child with anterior mediastinal mass. Anesth Analg 1996; 82: 208-10.

35. Macklem PT. The physiology of the small airway. Am J Respir Crit Care Med 1998; 157: 2181-3.

36. Coates Al, Ho SL. Drug administration by jet nebulization. Pediatric Pulmonology 1998; 26: 412-23.

37. Dhand R, Tobin MJ. Inhaled bronchodilator theraphy in mechanically ventilated patients. Am J Resp Crit Care Med 1997; 156: 3-10.

38. Anderson M, Svantengren M, Bykin G, Philipson K, Camner P. Deposition in asthmatics of particles inhaled in air or in heliumoxygen. Am Rev Respir Dis 1993; 147: 524-528. Uso da mistura de hélio e oxigênio... - Piva JP et alii

 


Rev. Soc. Bol. Ped. - 2002; Vol 41 No.(3)
Ultima actualización, Junio 2003, cyberbago@bago.com.bo
Copyright © 2001 www.Bago.com.bo, Derechos reservados.