CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM CARDIOVASC SCI FORUM - Vol 6 / Number 1 - Jan/Mar 2011 EDITORIAL COORDINATION Henrique Cesar de Almeida Maia, Alexandre Ciappina Hueb, João Batista V. Carvalho, Melchior Luiz Lima, Osvaldo Sampaio Netto ASSOCIATED EDITORS Alfredo I. Fiorelli, Carlos Henrique Marques Santos, Marco Antônio Rodrigues Torres, Elias Kallás, José Carlos Dorsa V. Pontes, Sérgio Nunes Pereira EXECUTIVE EDITOR Otoni Moreira Gomes Sponsored by: FUNDAÇÃO CARDIOVASCULAR SÃO FRANCISCO DE ASSIS VERDADE É JESUS SÃO FRANCISCO DE ASSIS TRUTH IS JESUS CARDIOVASCULAR FOUNDATION FUNDACIÓN CARDIOVASCULAR SAN FRANCISCO DE ASSIS JESUS ES LA VERDAD Coordination: Elaine Maria Gomes Freitas (OAB) Events Administration: Elton Silva Gomes Scientific Coordination: Otoni M. Gomes Clinic Director: Eros Silva Gomes International Scientific Board Alberto J. Crottogini (Argentina) Celina Morales (Argentina) Daniel Bia (Uruguay) Calogerino Diego B. Cuzumano (Venezuela) Diego A. Borzelino (Venezuela) Domingos S. R. Souza (Sweden) Eduardo Armentano (Uruguay) Eduardo R. Migliaro (Uruguay) Pierluca Lombardi (EE.UU) Michael Dashwood (England) Pascal Dohmen (Germany) Patrícia M. Laguens (Argentina) Pawan K. Singal (Canadá) Ricardo Gelpi (Argentina) Ruben P. Laguens (Argentina) Sylvain Chauvaud (França) Tofy Mussivand (Canadá) Tomas A. Salerno (EE.UU) Scientific Co-sponsorship by: International College of Cardiovascular Sciences, South American Section of the International Academy of Cardiovascular Sciences (IACS - SAS), Department of Experimental Research of the Brazilian Society of Cardiovascular Surgery (DEPEX - SBCCV), SBCCV Department of Extracorporeal Circulation and Mechanical Assisted Circulation (DECAM - SBCCV), SBCCV Department of Clinical Cardiology, Brazilian Association of Intensive Cardiology, Brazilian Academy of Cardiology for the Family, SBCEC Brazilian Society of Extracorporeal Circulation Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM CARDIOVASC SCI FORUM - Volume 6 / Número 1 - Jan/Mar - 2011 International College of Cardiovascular Sciences SCIENTIFIC BOARD - BRAZIL Adalberto Camim (SP) Aguinaldo Coelho Silva (MG) Alan Tonassi Paschoal (RJ) Alcino Lázaro da Silva (MG) Alexandre Ciappina Hueb (SP) Alexandre Kallás (MG) Antônio Alves Coelho (DF) Antônio A. Ramalho Motta (MG) Antônio de Pádua Jazbik (RJ) Antônio S. Martins (SP) Bruno Botelho Pinheiro (GO) Carlos Alberto M. Barrozo (RJ) Carlos Henrique M. Santos (MS) Carlos Henrique V. Andrade (MG) Cláudio Pitanga M. Silva (RJ) Cristina Kallás Hueb (MG) Domingos J. Moraes (RJ) Edmo Atique Gabriel (SP) Eduardo Augusto Victor Rocha (MG) Eduardo Keller Saadi (RS) Elmiro Santos Resende (MG) Eduardo Sérgio Bastos (RJ) Eros Silva Gomes (MG) Evandro César V. Osterne (DF) Fábio B. Jatene (SP) Francisco Diniz Affonso Costa (PR) Francisco Gregori Jr. (PR) Geraldo Martins Ramalho (RJ) Geraldo Paulino S. Filho (GO) Gilberto V. Barbosa (RS) Gladyston Luiz Lima Souto (RJ) Guaracy F. Teixeira Filho (RS) Hélio Antônio Fabri (MG) Hélio P. Magalhães (SP) Henrique Murad (RJ) Ivo A. 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José do Patrocínio, 522 - Santa Mônica, Belo Horizonte / MG - Brazil CEP: 31.525-160 - Tel./ Fax: (55) 31 3439.3004 e-mail: [email protected] Site: www.servcor.com DATA PROCESSING CENTER Coordination: Elton Silva Gomes Cover: Daniel Tavernaro Lay-out: Daniel Tavernaro Editoring: Daniel Tavernaro Webmaster: Gustavo Rique ADVERTISING Advertising inquiries should be addressed to ServCor - Division of Events, R. 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Salgado 08 ORIGINAL ARTICLE ARTIGO ORIGINAL Device for Calibrating Roller Pumps: Developing and Testing Laboratory (portuguese) Francisco Ubaldo Vieira Jr., Johannes Dantas de Medeiros Júnior, Eduardo Tavares Costa, Nilson Antunes e Reinaldo Wilson Vieira 11 UPDATING ARTICLE ARTIGO DE ATUALIZAÇÃO Cardiovasular Phisiology (portuguese) Otoni M. Gomes, Osvaldo Sampaio Netto, Evandro César Vidal Osterne, Eliakin Radke, Camila Garcia Sommer, Rui M. S. Almeida. 19 The Surgical Treatment of the Acute Coronary Insuficiency (portuguese) Rui Manuel Sequeira de Almeida 37 UPCOMING EVENTS 44 INSTRUCTIONS TO AUTHORS 48 6 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM 7 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): EDITORIAL Fluxo Arterial em Circulação Extracorpórea – Evolução e Evidências Maria Aparecida N L M Salgado Quase 60 anos se passaram desde a primeira cirurgia com CEC e ainda hoje se pergunta qual o fluxo sanguíneo ideal e que variáveis refletem as necessidades metabólicas reais durante a CEC. Apesar do grande desenvolvimento ocorrido nestes quase 60 anos, esse progresso foi introduzido através de experiências pessoais, impressões clínicas, experiência de grupos de cirurgia cardíaca e pressões da indústria1. Isto explica a grande diferença na prática da condução da CEC entre os grupos. Grande parte dos serviços ainda mantém o uso de um fluxo arterial padrão calculado pela superfície corpórea e o índice cardíaco. Este padrão não é, no entanto, uma unanimidade, podendo variar de 2,2 a 3,5 L/min/m2. Segundo Santambrogio, Leva, Musazzi et al2 o cálculo baseado na superfície corpórea é sustentado pela certeza de que cada parte da massa corpórea possui o mesmo metabolismo. Porém, sabe-se que cada órgão possui suas necessidades metabólicas. Fluxos demasiadamente altos podem acarretar acidentes como embolia aérea e necessidade de maior volume sanguíneo, assim como fluxos baixos podem causar degeneração dos órgãos. Os fluxos mais comumente utilizados durante a CEC são aqueles que se aproximam do débito cardíaco de pacientes em repouso, anestesiados e em normotermia (2,2 L/min/m2 a 2,8 L/min/m2)2. Segundo Souza,3 fluxos em normotermia devem estar compreendidos entre 2,2 e 2,6 L/min/m2. Em 1962 Galletti4 citou que o fluxo de perfusão deveria ser igual ao débito cardíaco basal, com a finalidade de manter uma grande margem de segurança para as necessidades metabólicas dos tecidos. Estas necessidades foram classificadas arbitrariamente como: alta (2,4 L/min/m2), média (1,8 L/min/m2) e baixa (1,1 L/min/m2). Segundo o autor, a despeito de inúmeras opiniões divergentes, a perfusão ideal é aquela que substitui da melhor maneira as ações do coração e dos pulmões enquanto os mesmos estão excluídos da circulação, mantendo ainda as seguintes necessidades metabólicas: 1. Hemodinâmicas: fluxo arterial igual ao débito cardíaco, PAM maior que 70 mmHg, pressão venosa central (PVC) entre 5-15 mmHg. 2. Metabólicas: SaO2 95 – 100%, SvO2 maior que 70%, PaO2 maior que 40 mmHg, pHa 7,35 – 7,45 , PaCO2 32- 42 mmHg , retorno venoso estável, assim como a diurese dentro dos seus valores inalterados. Gomes, em 1983,5 utilizava fluxos entre 1,8 a 2,2 L/min/m2, assim como todos os parâmetros citados por Galletti4. Sabe-se que durante a anestesia as necessidades metabólicas diminuem de 10 a 25%6; deste modo, o cálculo do fluxo arterial ainda é um grande questionamento. Souza3 afirma que o fluxo ideal deve ser calculado considerando o consumo de oxigênio, a distribuição de fluxos regionais e a capacidade de autorregulação dos leitos vasculares nobres. De Somer7 relata que talvez a dificuldade de se estabelecer um fluxo ideal resida no fato de que a população beneficiada com o uso da CEC é extremamente heterogênea, variando de neonatos a octogenários, caquéticos a obesos, e encontra-se sob condições não fisiológicas como fluxo contínuo, contato do sangue com superfícies não endoteliais e hipotermia, entre outras. Apesar de muitos centros utilizarem fluxos “standard” compreendidos entre 2,2 a 2,8 L/min/m2 , estes valores são baseados no débito cardíaco de pacientes em repouso e não anestesiados. Talvez a manutenção de um valor Enfª Perf. do Instituto Nacional de Cardiologia Rio de Janeiro, Especialista em Circulação Extracorpórea SBCEC, Mestranda em Circulação Extracorpórea Fundação Cardiovascular São Francisco de Assis Verdade é Jesus. ServCor 8 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM mínimo de oferta de oxigênio (DO2) seja o mais adequado, porém, segundo o autor, os parâmetros derivados do oxigênio têm uma pobre correlação com o metabolismo anaeróbico. Dosagem do lactato de forma intermitente é utilizada para aumentar a sensibilidade desta relação, porém são os parâmetros derivados do dióxido de carbono (CO2), precocemente alterados, os melhores marcadores da perfusão tecidual inadequada. De acordo com Mota, Rodrigues e Évora8, até o momento não há consenso em relação a que marcadores poderiam ser utilizados para determinar a adequação do fluxo arterial durante a CEC. Assim como Mota, De Somer7 salienta que, no que diz respeito a ótimo fluxo em CEC, a resposta ainda não é clara; para o autor, talvez o fluxo ideal dependa dos parâmetros derivados do oxigênio, como a saturação venosa de oxigênio, adaptando então o fluxo às necessidades metabólicas de cada paciente. Segundo Ghosh, Falter e Cook9 perfusionistas calculam o fluxo arterial baseado na superfície corpórea e no índice cardíaco. Fluxo arterial insuficiente pode resultar na inadequação de perfusão tissular. Acidose metabólica geralmente está associada à hipoperfusão, permitindo uma oferta de oxigênio inadequada para as necessidades metabólicas. Sendo assim, para o autor o consumo de oxigênio é o melhor determinante do fluxo arterial. Gravlee10 também relata ser o VO2 o melhor determinante do fluxo em CEC e que o mesmo varia de 1,8 a 2 l/min/m2 tanto em hipotermia quanto em normotermia. Enfatiza ainda que fluxos mais elevados podem implicar em acidentes embólicos e em hemólise. Mand’ák, Motley11 demonstram que em normotermia (36°C) os fluxos devem variar de 2,8 a 3,0 L/min/m2. Fernandes,12 no seu artigo, salienta que os fluxos de perfusão são calculados no préoperatório baseados na superfície corpórea, e alterados durante a circulação extracorpórea diante da hipotermia, hemodiluição, distensão do miocárdio e excesso de sangue na cavidade. Muitos perfusionistas se utilizam da monitorização de indicadores derivados do oxigênio a fim de adequar o fluxo arterial. Quantificar o fluxo é uma tarefa muito importante a fim de verificar a oferta de oxigênio, prevenir a degeneração dos órgãos e melhorar os resultados.13 Diante das inúmeras variáveis que afetam a microcirculação, com a manutenção de fluxo arterial podendo variar de 2,4 a 3,2 L/min/m2, a monitorização das variáveis de oferta de oxigênio e dióxido de carbono deveria ser utilizada pelos perfusionistas. Gomes e colaboradores 14-16 ressaltam desde 1974 a importância da análise dos gradientes arteriovenosos de pH e de CO2, destacando principalmente a relação lactatopiruvato para diagnóstico do hipofluxo tecidual e metabolismo anaeróbico celular. Adluri, Singh, Skoyles et al17 no seu artigo, em modelo animal utilizando porcos, refere que altos fluxos arteriais melhoram a perfusão esplâncnica. Murphy,1 em uma revisão da literatura, sumariza as melhores evidências para conduzir uma CEC em pacientes adultos. Sua primeira observação é que há uma infinidade de variáveis que influenciam na adequação da perfusão tissular, tais como: superfície corpórea, equilíbrio ácidobase, consumo de oxigênio, grau de bloqueio neuromuscular, concentração de hemoglobina, saturação arterial de oxigênio, pressão arterial de oxigênio, plano anestésico e tolerância à isquemia por cada órgão. Até hoje não se definiu o que seria um fluxo ideal, e a prática é baseada no empirismo. O fluxo comumente utilizado varia de 2,2 a 2,5 L/ min/m2 durante hipotermia ou normotermia. Pesquisa realizada em nossa instituição monitorizando parâmetros de oferta e consumo tecidual de oxigênio mostram que durante circulação extracorpórea total durante cirurgias de revascularização do miocárdio o fluxo de 3,2 a 3,5 L/min/m2 possibilitou reologia metabólica mais fisiológica quando comparado com o fluxo de 2,2 a 2,7 L/min/m2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Murphy GS, Hessel EA,Groom RC. Optimal perfusion during cardiopulmonary bypass; an evidence-based approach. Anesthesia. 2009;108(5):1394 2. Santambrogio L, Leva C, Musazzi G, Bruno P, Vailati A, Zecchillo F et al. Determination of pump flow rate during cardiopulmonary bypass in obese patients avoiding hemodilution. J Card Surg 2009;24:245-249 3. Souza MHL, Elias OD. Fundamentos da Circulação Extracorpórea. 2ª Ed. Rio de Janeiro. Centro Editorial Alfa Rio; 2006. 4. Galletti PM, Brecher GA. Heart-Lung Bypasss Principles and Techniques of Extracorporeal 9 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): ORIGINAL ARTICLE ARTIGO ORIGINAL Circulation. New York: Grune e Stratton; 1962 5. Gomes O M. Circulação Extracorpórea. 2ª Ed. São Paulo, Ipsis Gráfica e Editora 1983 Device for Calibrating Roller Pumps: Developing and Testing Laboratory 6. Underwood DRJ, Roth JC, Starr A. The influence of anesthetic techinique on oxygen consumption during total cardiopulmonary bypass. Anesthesiology. 1960;21:263-270 7. De Somer F .What is optimal flow and how to validate this?. JECT. 2007;39:278-280 8. Mota AL, Rodrigues AJ, Évora PRB. Circulação extracorpórea em adultos no século XX!. Ciência, arte ou empirismo? .Rev. Bras Cardiovasc. 2008;23(1):78-92 9. Ghosh S, Falter F, Cook DJ. Cardiopulmonary bypass. Cambridge; 2009 Francisco Ubaldo Vieira Jr.2,3, Johannes Dantas de Medeiros Júnior1, Eduardo Tavares Costa1,2, Nilson Antunes3 e Reinaldo Wilson Vieira3 RESUMO 10. Gravlee G. Cardiopulmonary Bypass Principles and Practice. 3a Ed ; Philadelphia: Lippincott Williams; 2008 Introdução: Bombas de roletes desempenham um papel importante na circulação extracorpórea. No entanto, a oclusão das bombas deve ser realizada de forma adequada e podem ser ajustadas, principalmente pelos métodos estático e dinâmico. 11. Mand’ák J, Živny P, Palička V, Kakrdová D, Maršíková M, Kuneš P et al. Changes in metabolism and blood flow in peripheral tissue (skeletal muscle) during cardiac surgery with cardiopulmonary bypasss: the biochemical microdialysis study. Perfusion. 2004;19:53-63 Objetivo: Desenvolver um dispositivo para auxiliar o perfusionista no ajuste de bombas de roletes, em centro cirúrgico, pelo método de calibração dinâmica. 12. Fernandes P, MacDonald J, Cleland A, Walsh G, Mayer R. What is optimal flow using a mini-bypass system. Perfusion. 2010;25(3):134-137 13. Romano SM, Scoletta S, Oliveotto I, Biagioli B, Gensini GF, Chiostri M et al. Systemic arterial waveform analysis and assessment of blood flow during extracorporeal circulation. Perfusion. 2006;21:272-277 14. Gomes OM, Bittencourt D, Amaral RVG, Zerbini EJ. Alterações do Equlíbrio Ácido-Básico do sangue durante a circulação extracorpórea: Análise de 1000 perfusões. Ver Brás Anest 1974;4:575-583 15. Gomes OM, Moraes NLTB, Fiorelli AI, Baldini SN. Base Excess : A questionable parameter in metabolic estimationduring low tecidual perfusion state- A clinical and experimental study. VI International Symposium of Intensive Care, Rio de Janeiro 1977 16. Gomes OM. Interpretação Clínica das Alterações Ácido-B-asicas e Distúrbios da Oxigenação. Belo Horizonte, Edicor. 1997 Métodos: O dispositivo foi projetado para ser usado junto com transdutores de pressão descartáveis que são comumente usados em cirurgias envolvendo circulação extracorpórea. O sistema foi baseado em micro controlador para calcular a pressão média de calibração dinâmica e as pressões máximas e mínimas de cada rolete. Foram realizados testes de pressão entre transdutores descartáveis de dois fornecedores. Os transdutores foram submetidos a pressões estáticas de até 1000 mmHg e testes cíclicos de pressão por tempo prolongado. O dispositivo foi testado e os resultados de pressão comparados a um sistema de aquisição de dados comercial. Resultados: Os transdutores de pressão mostram igualdade estatistica (p>0,17) para pressões de até 1000 mmHg. Os transdutores não mostraram diferenças estatísticas nas pressões depois de serem submetidos a ciclos de pressão por tempo prolongado (p>0,1). A comparação entre o dispositivo e o sistema comercial de aquisição de dados mostrou igualdade estatística para os ajustes de pressão de calibração dinâmica (p > 0,05). Conclusão: Os resultados mostraram que o método proposto pode ser utilizado para auxiliar o perfusionista a ajustar bombas de roletes pelo método de calibração dinâmica. Testes cuidadosos podem ser iniciados em centro cirúrgico. 17. Adluri RKP, Singh AV, Skoyles J, Hitch T, Robins A, Baker M, Mitchel IM. Effect of increased pump flow on hepatic blood flow and systemic inflammatory response following onpump coronary artery bypass grafting. Perfusion 2010;25:293 1- Departamento de Engenharia Biomédica - DEB/FEEC/UNICAMP, Campinas Brasil; 2 - Centro de Engenharia Biomédica - CEB/UNICAMP, Campinas, Brasil; 3 - Núcleo de Medicina e Cirurgia Experimental FCM/UNICAMP, Campinas, Brasil. Autor para correspondência: Francisco Ubaldo Vieira Junior. Endereço: R. Alexander Fleming 105, Cidade Universitária Zeferino Vaz. Campinas – SP – Brasil. CEP.: 13083-970, Tel. +55 (19) 3521-9274. Fax: +55 (19) 3289-3346 Email: [email protected] 10 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM 11 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): INTRODUÇÃO Projeções da Organização Mundial da Saúde (OMS) indicam que as doenças cardiovasculares permaneçam como a principal causa de mortalidade e incapacidade no mundo até 20201, sendo consideradas as principais causas de morte e invalidez no Brasil. O Brasil realiza cerca de 350 cirurgias cardíacas/1.000.000 habitantes/ano, incluindo implantes de marca passos e desfibriladores e é altamente dispendiosa do ponto de vista tecnológico e de recursos humanos2. Segundo a Sociedade Brasileira de Cirurgia Cardiovascular, estima-se que estejam sendo atendidos menos de um terço da necessidade mínima de cirurgias cardíacas para correção de defeitos congênitos, por serem as de maior custo, o que representa um déficit de 65%3. Estudos realizados no Brasil sobre os gastos de uma cirurgia cardíaca revelaram que dos custos totais analisados, aproximadamente 20% representaram os materiais de perfusão 4. Os profissionais envolvidos em cirurgias têm buscado alternativas que possam diminuir o trauma aos elementos figurados do sangue pelo uso da Circulação Extracorpórea (CEC). No caso dos hospitais conveniados ao Sistema Único de Saúde (SUS), o custo é um elemento adicional, e deve ser considerado na escolha. As bombas de roletes, por sua vez, têm baixo custo de operação, simplicidade mecânica e facilidade de uso5. Melhorar os procedimentos de ajuste e o desempenho de bombas de roletes é um fator importante no resultado final das cirurgias que envolvem CEC, tanto nos custos quanto no trauma aos elementos do sangue. Atualmente existem dois grupos de equipamentos mais usados como bombas propulsoras em circulação extracorpórea, as bombas centrífugas e as de roletes. As bombas centrífugas representam uma parte das bombas utilizadas em CEC. Seu grande apelo são as suas características menos hemolíticas quando comparadas com as bombas de roletes6,7. Estudos comparando os benefícios com uso de bombas centrífugas comparadas com bombas de roletes, não são conclusivos8,9. A calibração dos roletes é a técnica de ajuste da distância entre o rolete e o leito rígido (oclusão) e sua regulagem tem comprometimentos sérios no processo de hemólise10. Um rolete 12 excessivamente ocluído aumenta o traumatismo do sangue, podendo produzir hemólise acentuada. Um rolete com folga excessiva permite refluxo, de acordo com os dispositivos adicionados ao circuito de CEC. São utilizados principalmente dois métodos para a calibração de bombas de roletes: método estático e o método dinâmico11. Os dois métodos apresentaram dificuldades operacionais para o uso em centros cirúrgicos denter eles, podemos citar12-14: - Efetuar medidas com altura padronizada de solução fisiológica; - Ajustar bombas com roletes descalibrados; - Influência da tensão residual nos tubos de silicone nos ajustes; - Dificuldade em determinar o valor da pressão de calibração dinâmica; - Diferenças dos leitos rígidos entre bombas de roletes. O objetivo desse trabalho é desenvolver um dispositivo para auxiliar o perfusionista a realizar o ajuste em bombas de roletes pelo método de calibração dinâmica. O dispositivo deve ser capaz de ser operado em centro cirúrgico e os custos para seu uso devem ser considerados. MÉTODOS Para a medição de pressão foram utilizados transdutores de pressão descartáveis, normalmente para monitoração da pressão do paciente durante a cirurgia. Foram testados transdutores de dois fornecedores com as seguintes características fornecidas pelos fabricantes: • Faixa de trabalho: -30 a 300 mmHg; • Limites de operação: -400 a 4000 mmHg; • Freqüência: 1200 Hz; • Sensibilidade: 5μV/V/mmHg ± 1%; • Histerese e linearidade: ± 1,5%, O Dispositivo auxiliar de calibração (DAC) foi desenvolvido baseado em micro controlador. A Figura 1 ilustra o diagrama simplificado do circuito. O DAC foi desenvolvido com as seguintes funções: • Calcular a pressão média de calibração dinâmica; CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM • Calcular as pressões máximas e mínimas de cada rolete; • Verificar a rotação da bomba. Fig. 2. Ilustração dos principais componentes usados para medidas estáticas Fig. 1- Ilustração do diagrama simplificado do circuito do DAC. O sinal proveniente do transdutor, depois de amplificado, é amostrado durante 30 segundos. Após o sinal ser adquirido, é calculado a média e o valor da tensão é convertido em pressão usando a equação 1. V = 25 μV/mmHg * P + offset (1) Onde V é a tensão na saída do transdutor em volts, P é a pressão aplicada em mmHg e offset é medido em volts. O valor médio calculado da pressão é usado para determinar a calibração dos roletes, devendo estar na faixa de 150 a 500 mmHg10. Testes Estáticos Foram realizados testes de pressão estática com três transdutores novos de dois fabricantes. T1 e T2 do fabricante 1 e T3 do fabricante 2. Foi utilizado um manômetro de coluna de mercúrio (MCM) com faixa de 0 a 1500 mmHg para verificar as características dos transdutores com pressões diferentes das utilizadas na faixa de trabalho. Os transdutores foram testados na faixa de 0 a 1000 mmHg com passo de 100 mmHg. A Figura 2 ilustra os componentes usados para os testes com pressão estática. Foram realizados ciclos de carregamento e de descarregamento de pressão, alternadamente. Ao atingir o valor máximo (1000mmHg) e mínimo (0mmHg) da escala, a pressão foi mantida por 5 minutos e então o próximo ciclo era iniciado. A tensão de saída dos transdutores foi medida com dois multímetros Tek DMM830 de 5 e ½ dígitos da Tektronix®. Foram realizadas seis medidas estáticas em cada transdutor, três com pressões vaiando de 0 a 1000mmHg (carregamento) e três variando de 1000 a 0mmHg (descarregamento). Foram realizados testes de pressões estáticas com o DAC. Foram realizadas seis medidas estáticas, com o auxílio de um manômetro de coluna de mercúrio, nos três transdutores. Três medidas de pressão variando de 0 a 1000mmHg (carregamento) e três variando de 1000 a 0mmHg (descarregamento). Esse procedimento foi repetido com passo de 100mmHg. Cada pressão foi mantida por 5 minutos para então registrar as medidas de pressão do manômetro e os valores calculados pelo DAC. Testes Dinâmicos Foi utilizada uma bomba de roletes juntamente com tubo com diâmetro de 3/8 polegada, normalmente usado em procedimentos envolvendo CEC. Foram realizados testes simultâneos com o DAC e uma placa de Fig. 3- Ilustração dos principais dispositivos usados durante os testes dinâmicos. 13 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): aquisição de dados comercial (PAD) PCI 9114 DG da Adlink® em conjunto com uma rotina desenvolvida no programa Matlab®. Foram utilizados três transdutores estatisticamente iguais. O transdutor T1 foi ligado à placa de aquisição de dados comercial e usado como referência para as medidas dos transdutores T2 e T3 ligados ao DAC. A Figura 3 ilustra os principais componentes utilizados no teste. Os testes foram realizados com o processo de calibração dinâmica como segue: • A linha da bomba foi preenchida com solução fisiológica; • Dois transdutores de pressão foram instalados na saída da bomba de roletes; • Os roletes foram retraídos para um ajuste não oclusivo; • A bomba foi então colocada a 10 RPM, constante; • A tubulação de saída foi pinçada, longe do ponto de medição da pressão; • A pressão na saída da bomba foi monitorada continuamente; • A oclusão dos roletes foi ajustada até a pressão média desejada, entre 150 a 500mmHg. Foram então realizadas medidas de pressão de calibração dinâmica (PCD) com 150, 250, 350, 450 e 500mmHg e em cada uma foi utilizado um tubo novo. Para cada PCD foram realizadas 8 medições de pressão, totalizando 40 registros para cada transdutor (T2 e T3). Os valores registrados com o DAC foram: pressão média de calibração dinâmica, média das pressões máximas nos roletes A e B e média das pressões mínimas nos roletes A e B. Os valores registrados com a PAD (T1) foram feitos com tempo de aquisição de 150 s e intervalo entre medidas de 1ms. A Figura 4 mostra um exemplo de um gráfico obtido com a placa de aquisição de dados. A rotina computacional desenvolvida com o auxílio do programa MatLab foi utilizada para calcular a PCD e o valor máximo e mínimo de cada rolete (rolete A e B). A PCD foi calculada utilizando o valor médio das pressões no intervalo de 150 s. Os valores de pressão máximo e mínimo de cada rolete foram calculados com a média dos respectivos picos (máxima) e vales (mínima), no intervalo de 150 s, conforme ilustra a Figura 4. Testes de Fadiga Os testes de fadiga forma realizados com os transdutores de pressão T2 e T3, testados individualmente. Os transdutores foram instalados na saída da bomba de roletes ajustada com PCD = 500 mmHg com o auxílio do DAC. O processo de calibração foi mantido durante 60 minutos, isto é, foi realizada uma calibração dinâmica com duração de uma hora na máxima pressão média preconizada (500 mmHg). Após os dois testes de fadiga os transdutores foram submetidos ao teste de pressão estática com o auxílio do MCM e as medições realizadas com o auxílio de dois multímetros, conforme procedimento descrito nos testes estáticos. Os resultados foram comparados com as medidas realizadas com os mesmos transdutores antes de serem submetidos aos testes de fadiga. O transdutor T1 não foi submetido ao teste de fadiga e foi adotado como referência para as comparações. A Tabela 1 mostra o resumo dos testes realizados com os transdutores. verifiar a distribuição dos dados. Em todas as análises o valor de p < 0,05 foi considerado significante. RESULTADOS Testes Estáticos A Tabela 2 mostra os valores de pressão medidos com o MCM e os registros das medições de tensão com os três transdutores de pressão. Os valores de tensão mostrados são os médios calculados das seis medições (três de carregamento e três de descarregamento) juntamente com as medições dos dois multímetros, totalizando a média de 24 registros. Os valores de pressão mostrados do DAC são os médios calculados a partir de seis medições (três de carregamento e três de descarregamento), totalizando seis registros. Tabela 2 (abaixo) - Registros das pressões realizadas com manômetro de coluna de mercúrio (MCM) e respectivos valores médios calculados a partir das medidas realizadas com multímetros (mV) e com o DAC (mmHg) nos transdutores de pressão (média ± desvio padrão). A comparação entre as três regressões (ANCOVA) dos valores medidos de pressão com o MCM e os medidos com multímetro (mV) mostrou igualdade estatística para os coeficientes angulares (p > 0,06) e interceptos (p > 0,64). A comparação entre as três regressões (ANCOVA) dos valores medidos de pressão com o MCM e os medidos com o DAC (mmHg) também mostrou igualdade estatística para os coeficientes angulares (p > 0,17) e interceptos (p > 0,72). Testes Dinâmicos A Tabela 3 mostra os valores dos testes dinâmicos realizados com os transdutores T2 e T3 medidos com o auxílio do DAC com respectivas medidas com o transdutor T1 ligado a placa de aquisição de dados (PAD) para valores de pressão de calibração dinâmica (PCD) adotados como referência. Os valores médios com respectivo desvio padrão (DP) foram calculados a partir de 8 medidas realizadas com cada transdutor. O p-valor foi calculado comparando os valores médios do DAC e da PAD. Analise Estatística Fig. 4 - Curva característica dos valores de pressão pelo tempo medido com placa de aquisição de dados 14 A comparação entre as regressões foi realizada através da análise de covariância (ANCOVA). Foi utilizado o teste t para para comparação entre médias e o teste de Shapiro-Wilk para CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM 15 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): A comparação entre as três regressões (ANCOVA) dos valores medidos de pressão com o MCM e os medidos com multímetro (mV) mostrou igualdade estatística para os coeficientes angulares (p > 0,06) e interceptos (p > 0,64). A comparação entre as três regressões (ANCOVA) dos valores medidos de pressão com o MCM e os medidos com o DAC (mmHg) também mostrou igualdade estatística para os coeficientes angulares (p > 0,17) e interceptos (p > 0,72). Testes Dinâmicos Testes de Fadiga A Tabela 4 mostra os valores medidos com MCM e respectivas medidas de tensão realizadas nos transdutores T2 e T3. Mostra os valores medidos com transdutor T1, tomado como referência, e a média das tensões (três de carregamento e três de descarregamento) inicial e depois de realizados os testes de fadiga, totalizando 24 medições (12 para cada pressão fixada e duas com os multímetros) com os transdutores T 2 e T3. A análise de covariância entre as cinco regressões mostrou igualdade estatística dos coeficientes angulares (p > 0,1) e interceptos (p > 0.82) o que demonstra a igualdade estatística para as regressões. Tabela 4 Tabela 3 A Tabela 3 mostra os valores dos testes dinâmicos realizados com os transdutores T2 e T3 medidos com o auxílio do DAC com respectivas medidas com o transdutor T1 ligado a placa de aquisição de dados (PAD) para valores de pressão de calibração dinâmica (PCD) adotados como referência. Os valores médios com respectivo desvio padrão (DP) foram calculados a partir de 8 medidas realizadas com cada transdutor. O p-valor foi calculado comparando os valores médios do DAC e da PAD. Tabela 3. Valores médios calculados a partir de 8 medidas realizadas com o DAC e respectivos registros com a PAD. Medidas em mmHg. O p-valor mostrou igualdade estatística entre as médias registradas pelo DAC em comparação às registradas pela PAD (p > 0,05). Somente no caso do T3 para valor de PCD = 500 mmHg, adotado como referência, é que os registros não apresentaram igualdade estatística (p < 0,03). 16 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM DISCUSSÃO A cirurgia cardiovascular é altamente dispendiosa do ponto de vista tecnológico e de recursos humanos. Estudos realizados no Brasil sobre os gastos de uma cirurgia cardíaca revelaram que dos custos totais analisados, 20% representaram os materiais de perfusão1. Tabela 4 - Registros das pressões realizadas com manômetro de coluna de mercúrio (MCM) e respectivos valores médios calculados a partir das medidas realizadas com multímetros (mV). Medidas iniciais e após os testes de fadiga. Valores representados como média ± desvio padrão. O DAC foi desenvolvido observando os critérios de não aumen-tar os gastos com materiais de perfusão e utiliza técnica para ajuste de bombas de roletes reconhecida10,11. Trabalhos reali-zados em bombas de roletes com ajustes por velocidade de queda em tubos de silicone, mostraram grandes variações nos ajustes realizados em laboratório. Essas variações não foram observadas com o método de calibração dinâmica13. Estudos realizados comparando os benefícios do uso de modelos de bombas e métodos de calibração não são conclusivos6,8,9. Algumas questões importantes podem ser consideradas quanto a divergências dos resultados. As bombas de roletes testas podem não ser comparáveis entre si devido aos perfis de leito rígido de cada modelo e fabricante12. Outra questão de influência nos resultados são as possíveis tensões residuais nos tubos elásticos usados nos procedimentos. Os materiais dos tubos podem ter influência no método de ajuste por velocidade de queda13. A condição de manutenção das bombas, principalmente a descalibração entre os roletes, pode interferir na calibração pelo método de velocidade de queda. Pequenas variações entre os roletes e o leito rígido podem tem forte influência nas medidas de velocidade de queda10. O DAC foi desenvolvido como dispositivo auxiliar para calibração de bombas de roletes. Espera-se, com o uso do dispositivo em ambiente operatório, menor dispersão das medidas e possibilidade de verificar a descalibração entre roletes. Testes preliminares com três modelos de bombas de roletes mostraram que para PCD = 500 mmHg (máxima pressão de calibração dinâmica preconizada) as pressões máximas medidas nos ciclos não ultrapassaram 850 mmHg. Por isso todos os testes realizados com os transdutores de pressão foram feitos com pressões máximas de 1000 mmHg. Normalmente, a manutenção básica das bombas de roletes é realizada pelos fabricantes nos centros cirúrgicos. O DAC pode ser uma opção a ser considerada pelos fabricantes para o ajuste entre os roletes e o leito rígido. CONCLUSÃO Os Transdutores de pressão mostraram linearidade (R2 = 0,99) e igualdade estatística, quando submetidos a condições de pressão diferentes das normalmente utilizadas (p > 0,06). O dispositivo auxiliar de calibração (DAC) mostrou igualdade dos resultados de pressão de calibração dinâmica quando comparados com placa de aquisição de dados comercial (p > 0,17). Os transdutores de pressão não sofreram alterações na linearidade quando submetidos a ciclos com pressões elevadas por tempo prolongado (p> 0,1). Os resultados mostraram que o método proposto pode ser utilizado para auxiliar o perfusionista a ajustar bombas de roletes pelo método de calibração dinâmica. Testes cuidadosos podem ser iniciados para testar o DAC em ambiente operatório. REFERÊNCIAS 1. Murray CJL, Lopez AD. The global burden of disease: a comprehensive assessment of mortality and disability from disease, injuries and risk factors in 1990 and projected to 2020. Boston: Harvard School of Public Health; 1996. 2. Gomes WJ, Mendonca JT, Braile DM. Resultados em cirurgia cardiovascular. Oportunidade para rediscutir o atendimento médico e cardiológico no sistema público de saúde do país. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2007; 22(4): III-VI. 3. Junior VCP, Daher CV, Sallum FS, Jatene MB, Croti UA. Situação das cirurgias cardíacas congênitas no Brasil. Rev Bras Cir Cardiovasc [artigo especial]. 2004; 19(2): III-VI. 4. Haddad N, Bittar E, de Marchi AF, Kantorowitz Cdos S, Ayoub AC, Fonseca ML, et al. Hospital costs of coronary artery bypass grafting on elective coronary patients. Arq Bras Cardiol. 2007; 88(4): 418-23. 5. Denton A, Cooley MD. Development of the roller pump for use in the cardiopulmonary bypass circuit. Texas Heart Inst J. 1987; 14(2): 113-18. 6. Hansbro SD, Sharpe DAC, Catchpole R, Welsh KR, Munsch CM, Mcgoldrick JP, Kay PH. Hemolysis during cardiopulmonary bypass: an in vivo comparison on standard roller pumps, nonocclusive roller pumps and centrifugal pumps. Perfusion. 1999; 14: 3-10. 7. Linneweber J, Chow TW, Kawamura M, Moake JL, Nosè Y. In vitro comparison of blood pump induced platelet micro aggregates between a centrifugal and roller pump during cardiopulmonary bypass. Int J Artif Organs. 2002; 25(6):549-55. 8. Lawson DS, Ing R, Cheifetz IM, Walczak R, Craig D, Schulmamn S, Kern F, Shearer IR, Lodge A, Jaggeres J. Hemolytic characteristics of three avaliable centrifugal blood pumps. Pediatr Crit Care Méd. 2005; 6(5): 573-7. 17 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): 9. Assant-Siaw J, Tyrrel J, Hoschtitzky A, Dunning J. Does the use of a centrifugal pump offer any additional benefit for patient having open heart surgery? Interact Cardio Vasc Thorac Surg. 2006; 5:128-134. 10. Tamari Y, Lee-Sensiba K, Leonard EF, Tortolani AJ. A dynamic method for setting roller pumps nonocclusively reduces hemolysis and predicts retrograde flow. ASAIO J. 1997; 43(1): 39-52. 11. Tayama E, Teshima H, Takaseya T, Fukunaga S, Tayama K, Hayashida N, Akashi H, Kawara T, Aoyagi S. Non-occlusive condition with the better-header roller pump: Impacts of flow dynamics and hemolysis. Ann Thorac Cardiovasc Surg. 2004; 10(6): 357-61. 12. Vieira Jr. FU, Vieira RW, Antunes N, Petrucci Junior O, de Oliveira PP, Serra MMP, Vilarinho KAS, do Carmo MR. Analysis of hydrodynamic profile in different roller pumps models used in cardiopulmonary bypass. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2009; 24(2): 188-193. 13. Vieira Jr. FU, Vieira RW, Antunes N, Petrucci Junior O, de Oliveira PP, Silveira LM, Vilarinho KAS, de Oliveira Severino ESB. The influence of the residual stress in silicone tubes in the calibration methods of roller pumps used in cardiopulmonary bypass. ASAIO J. 2010; 56(1):12-16. 14. Vieira Jr. FU, Vieira RW, Antunes N, Oliveira PPM, Petrucci Jr. O, Carmo MR, Severino ESOB. Considerações sobre métodos de ajuste de bombas de roletes usadas em circulação extracorpórea: Velocidade de queda e calibração dinâmica. Rev Bras Eng Biom. 2010; 26(1): 25-32. UPDATING ARTICLE ARTIGO DE ATUALIZAÇÃO Fisiologia Cardiovascular Otoni M. Gomes1, Osvaldo Sampaio Netto2, Evandro César Vidal Osterne3, Eliakin Radke4, Camila Garcia Sommer4, Rui M. S. Almeida5. O sistema cardiovascular possui três funções primordiais: o transporte de oxigênio e de outros nutrientes para as células do organismo, remover as excretas metabólicas resultantes do metabolismo celular, e promover o transporte de substâncias pela corrente sanguínea de um local do corpo para outro como é o caso dos hormônios, água e eletrólitos. A ação da bomba cardíaca é influenciada por basicamente quatro determinantes principais: a pré-carga, o estado inotrópico ou contratilidade, a pós-carga e a freqüência cardíaca.1-4 O coração possui morfologia especialmente desenvolvida para o desempenho de sua função vital de manutenção do fluxo sanguíneo, necessário para o transporte e remoção de nutrientes e catabolitos, para a preservação das células, tecidos e órgãos e garantia de vida. A musculatura cardíaca é disposta em camadas longitudinais e oblíquas superpostas (Fig. 1), que permitem sua contração com dinâmica incluindo três movimentos principais, reduzindo os diâmetros transverso e longitudinal e de torção espiral símile. Esta dinâmica aperfeiçoa seu desempenho inotrópico e mobiliza em cada sístole toda a superfície de contato sangue-endocardio, Fig. 1 - Geometria das fibras miocárdicas. impedindo estase e adesão-agregação plaquetária, que determinam a trombose própria de áreas acinéticas e aneurismáticas pós-infarto. Na histologia óptica o miocardio é composto de células mononucleadas e com miofibrilas, diferente do músculo liso mononuclear, porém sem miofibrlas, e do músculo estriado polinucleado e com miofibrilas. Como na histologia óptica as miocélulas cardíacas mostram-se fundidas (Fig. 2), derivou-se o conceito de “sincício miocárdico”, prevalente até a invenção do microscópio eletrônico mostrando a separação nítida entre as mocélulas cardíacas. Persiste como lógico o conceito de “sincício funcional” tendo em vista a velocidade da propagação de estímulos e a uniformidade da Fig. 2- Microscopia óptica do resposta funcional car- Miocárdio (Hematoxilina-Eosina) díaca como todo único1. No estudo ultramicroscópico, fundamentalmente, a miocélula cardíaca apresenta uma mem-brana externa ou sarcolema dotada de canais ultramicroscópicos especiais para a difusão ativa e passiva de eletrólitos e substratos nutrientes. Longitudinalmente, a junção das miofibrilas constituituem as Bandas Z, sendo que o segmento entre duas bandas Z define o Sarcômero, unidade contrátil do miocárdio (Fig.3). No citoplasma do Fig.3 - Ultraestrutural do Miocárdio 1: Presidente do Departamento de Fisiologia Cardiovascular e Respiratória da SBC 1998-2006; Coordenador de Pós-graduação Estrito Sensu em Cardiologia (Parecer CFE-MEC 576/91) da Fundação Cardiovascular São Francisco de Assis Verdade é Jesus; Professor Titular do Departamento de Cirurgia da FM.UFMG; Diretor Científico do Departamento de Cardiologia Clínica da SBCCV 2: Professor Coordenador de Fisiologia da Faculdade de Medicina da Universidade Católica de Brasília 3: Professor-Doutor de Medicina Cardiovascular da Universidade Católica de Brasília 4: Acadêmicos da Universidade Estadual do Oeste do Paraná 5: Professor Associado, Chefe da Disciplina de Cardiologia e Cirurgia Cardiovascular da Universidade Estadual do Oeste do Paraná 18 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM 19 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): cardiomiócito, encontram-se as mitocôndrias, depósitos de glicogênio, os túbulos e sarcotúbulos derivados da membrana celular e as proteínas contráteis, miosina e actina e de suporte e contenção, a titina. A Titina é descrita como a maior proteína celular, possuindo 2 segmentos, um segmento âncora não distensível ligado a linha Z e um segmento elástico ligado a miosina. 2 (Fig. 4) Fig. 4 - Esquema estrutural e dinâmico da Titina difusão passiva se movimente para o interior da célula. 2. Estimula a liberação de cálcio pelas vesículas do reticulo sarcoplasmático 3. O aumento do cálcio intracelular promove maior liberação de cálcio pelas vesículas do reticulo sarcoplasmático A liberação de cálcio pelo reticulo sarcoplasmático é realizada pela abertura de canais iônicos que permitem a saída de cálcio devido à alta concentração deste íon no próprio reticulo sarcoplasmático. Em repouso, a concentração intracelular de cálcio livre é inferior a 10-7 M; durante o processo contrátil a concentração de cálcio atinge níveis entre 10-7 M e 10-5 M. A concentração extracelular de cálcio atinge níveis de 2,5mM. No reticulo sarcoplasmático é descrito a existência de canais de cálcio ligados aos receptores de rianodina tipo 1 e tipo 2 (predominantes no miocárdio). Os receptores de rianodina do tipo 2 (RyR2) são cálcio dependentes, sendo ativados por elevação da concentração de cálcio intracelular e inibidos pela diminuição desta concentração. Desta forma o cálcio que entra no meio intracelular durante a fase de despolarização ativa os receptores RyR2 e aumenta a concentração intracelular de íons cálcio que irão ativar a contração muscular pelo sistema de deslizamento das miofibrilas. A troponina é um complexo de três proteínas que ficam ancoradas na actina pela troponina I. Em cada troponina C pode ocorrer a ligação de até quatro ions cálcio. A cada cálcio ligado a afinidade aumenta para a ligação do próximo íon cálcio; facilitando e persistindo a alteração no complexo troponina T - tropomiosina. Ao final da contração os níveis de cálcio no citoplasma retornam ao estado inicial principalmente por ação da bomba de cálcio do reticulo sarcoplasmático (SERCA) que leva a diminuição do cálcio citoplasmático. Quando o nível de cálcio atinge valores inferiores a 10-7 M ocorre inibição do complexo troponina T tropomiosina encobrindo os sítios ativos da actina. Mais dois mecanismos que contribuem para a diminuição da concentração intracelular de cálcio é a existência na membrana celular do trocador sódio-cálcio e da bomba de cálcio. O trocador permite a movimentação de três sódios para o interior da célula e a saída de um íon cálcio do meio intracelular para o extracelular. A inibição deste trocador possui feito inotrópico positivo devido o aumento da concentração de cálcio intracelular. A bomba de cálcio utiliza a energia da clivagem do ATP para reduzir o cálcio intracelular contra o seu gradiente eletroquímico. MECANISMO DA CONTRAÇÃO MIOCÁRDICA O mecanismo de contração muscular ocorre como conseqüência da propagação do potencial de ação na membrana celular das células miocárdicas. O impulso elétrico propaga-se pela superfície da membrana celular e pelas invaginações desta que constituem os túbulos T das células musculares cardíacas. O mecanismo contrátil das células musculares depende basicamente da alteração da concentração intracelular de íon cálcio (Fig. 5). Esta dependência de cálcio foi descrita já em 1882 por Ringer 1. O potencial de ação desencadeia três mecanismos que irão sinergicamente aumentar o cálcio intracelular: 1. Quando o potencial de membrana atinge níveis de - 55mV a - 35 mV ocorre a abertura de canais de cálcio voltagem dependentes (Canais de Cálcio tipo L) que permite que o cálcio por 20 de cálcio no reticulo sarcoplasmático aumentando a velocidade de relaxamento do miocárdio ao acelerar a diminuição da concentração intracelular de cálcio. Através dos mecanismos citados o sistema nervoso simpático atua aumentando a atividade inotrópica, através do aumento da força e da velocidade da contração, e a velocidade do efeito lusitrópico2-5. A ação da bomba cardíaca é influenciada por basicamente quatro determinantes principais: a pré-carga, o estado inotrópico ou contratilidade, a pós-carga e a freqüência cardíaca3,6-8. ELETROFISIOLOGIA CARDÍACA A atividade elétrica do coração é consequência do potencial elétrico liberado pelas células miocárdicas, resultante das diferenças na composição iônica entre os meios extra e intracelular, bem como da natureza semipermeável da membrana celular. Historicamente, coube a Sidney Ringer, em 1883, demonstrar que o coração pode ser mantido batendo mesmo quando perfundido por solução eletrolítica substituindo o sangue. É, de modo particular, especialmente notável, sua contribuição também pioneira demonstrando que o Cálcio é agente inotrópico indispensável para a preservação da contração cardíaca9. Potencial de Ação Transmembrana Fig. 6- Contração e relaxamento muscular Fig.5 - Contração Miocárdica O cálcio citoplasmático liga-se na troponina C e induz uma mudança no complexo troponina T - tropomiosina que expõe o sitio de ligação da actina permitindo a interação deste com a cabeça da miosina. Antes de ocorrer a contração a cabeça da miosina cliva ATP em ADP, sendo a energia liberada utilizada para movimentar os filamentos acoplados (Fig. 6). CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM O controle neural pelo simpático é importante pelo incremento na velocidade e na magnitude da força de contração. A norepinefrina interage com os receptores beta 1 e ativa a proteína G que estimula a formação de AMP cíclico que através da proteína quinase A fosforila canais de cálcio, aumentando o influxo de cálcio que através dos receptores da rianodina aumenta liberação de cálcio do reticulo sarcoplasmático aumentando o mecanismo contrátil. O AMP cíclico também ativa o fosfolambano que aumenta a atividade das bombas O desenvolvimento do potencial de ação para a contração cardíaca foi demonstrado por Hodgkin e Huxley desde 195210. Durante o repouso, todos os pontos do meio extracelular tem o mesmo potencial e entre eles não existe corrente. No entanto, entre ambos os meios, existe uma diferença de potencial devido às propriedades dielétricas da membrana. O registro elétrico de despolarização da membrana celular é denominado potencial de transmembrana. Durante o potencial transmembrana ocorrem as seguintes fases: Fase zero: Despolarização = entrada rápida de Na+ Fase 1 : Saída de K+ e entrada de Cl-, além de ter cessado a entrada de Na+ Fase 2: Saída de K+ e também entrada de Ca2++ Fase 3: Somente saída de K+ Fase 4: Repouso ou fase diastólica = Troca de 21 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): íons : Saída de Na+ e entrada de K+, através da bomba Na+/ K+ ATPase com gasto energético. Nessa fase também sai Ca++ Período Refratário É o intervalo de tempo em que a célula não responde corretamente à estímulos. Período Refratário absoluto Desde o início da despolarização até antes da porção final da fase três da repolarização, ao redor de - 60 mV (milivolts), durante o qual a célula não aceita nenhum estímulo. Período Refratário Relativo Após o período refratário absoluto até o final da fase três, durante o qual a célula responde de forma inadequada a estímulos intensos. Período Supernormal Um curto intervalo de tempo após o período refratário, durante o qual a célula pode responder a estímulos de pequena intensidade que normalmente não atingiram o potencial limiar. Correlacionando esse potencial de ação com o Eletrocardiograma (ECG), pode-se entender que as fases 0 e 1 correspondem ao QRS, a fase 2, ao seguimento ST; a fase 3, à onda T e a parte inicial da fase 4, à onda U. Os íons, responsáveis pela atividade elétrica do coração são: sódio, potássio, cálcio, magnésio, cloro e ânions não difusíveis intracelulares, constituídos por proteínas do sarcoplasma, além de fosfatos e bicarbonato,. Os íons difusíveis mais importantes são o Na+, e o K++ , que apesar da baixa concentração, interfere muito com a contração muscular (Tabela 1). Tabela 1 - Ânions e Cátions Intra e Extracelular 22 O ciclo cardíaco inicia-se pela geração espontânea de um potencial de ação, no Nó Sinusal ou de Keith-Flack11, que se localiza na parede lateral do átrio direito, próximo ao orifício da veia cava superior. O potencial de ação se propaga rapidamente pelos átrios, e depois pelo feixe A-V, para os ventrículos. Ao atingir as fibras de transição do Nó Atrioventricular o impulso elétrico sofre uma redução na velocidade de propagação e finalmente atinge os ventrículos garantindo sístole ventricular com atraso de pequeno instante, porém de vital importância, para garantir o sincronismo entre as contrações atrial e ventricular do ciclo cardíaco normal.12,13 Desse modo, os átrios funcionam como bombas de enchimento para os ventrículos, e esses ventrículos, por sua vez, fornecem a maior parte da força que vai propelir o sangue pelo sistema vascular. Uma prolongação do Nó Sino-atrial como feixe de estímulo para o átrio esquerdo é conhecida como feixe de Bachmann.14 No fenômeno de despolarização atrial a primeira região a se despolarizar é o nó sinusal ou de Keith-Flack .Dessa região, o estímulo é propagado para os átrios como ondas de excitação deforma radiada, semelhante ao que acontece quando se atira uma pedra no lago. A onda de ativação atrial pode ser representada por um vetor resultante que se dirige de cima para baixo e da direita para a esquerda. No ECG é registrada uma pequena deflexão, a onda P, situada em torno de +60 graus no plano frontal, sendo assim positivas nas derivações II, III e aVF. O nó sinoatrial é uma estrutura oval e alongada, semelhante a uma vírgula com 5mm de espessura, 10 a 20mm de comprimento e a 1mm da superfície epicárdica atrial. Está situado na parede superior póstero-lateral do átrio direito, imediatamente abaixo e lateral à abertura da veia cava superior. Seu suprimento sanguíneo é feito pela artéria coronária direita ou “Artéria Elétrica” do coração. As fibras desse nodo quase não têm filamentos contráteis. O registro eletrocardiográfico da ativação atrial é denominado onda P. Para fins didáticos, podem-se admitir três etapas na despolarização dos átrios: a) Na qual se ativa apenas o átrio direito, CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM com duração aproximada de 0,03 segundos; b) De 0,04 seg. de duração onde continua a ativação do átrio direito, iniciando-se a do septo e a do átrio esquerdo; c) Que depende exclusivamente de despolarização do átrio esquerdo, marcando o final do fenômeno de ativação atrial, e que dura em média de 0,02 segundos. O músculo cardíaco apresenta três canais iônicos da membrana de grande importância na produção das alterações de voltagem do potencial de ação: (1) canais rápidos de sódio, (2) canais lentos de cálcio-sódio e (3) os canais de potássio. A rápida deflexão ascendente (em ponta) do potencial de ação observada no músculo ventricular é devido, à abertura dos canais rápidos de sódio. Em seguida, o platô do potencias de ação ventricular é causado, primariamente, pela abertura mais lenta dos canais lentos sódiocálcio, que dura cerca de três décimos de segundo. Finalmente, o aumento da abertura dos canais de potássio permite a difusão de grande quantidade de íons K+ positivos para fora da fibra e o retorno do potencial de membrana para seu nível de repouso. A repolarização dos átrios possui sentido oposto ao da despolarização (onda P). Até o momento, no entanto, ela não pode ser identificada pelos métodos que se dispõem, por ser de pequena magnitude e coincidir com a ativação ventricular (Complexo QRS). Fenômenos Elétricos dos Ventrículos Após a ativação atrial, o impulso alcança a área atrioventricular entre 40 e 50 milisegundos (ms) (aproximadamente na metade da inscrição da onda P), onde sofre retardo de 40ms. A Área juncional A-V pode ser dividida em três regiões distintas: Zona de Células Transicionais (aproximação nodal), o nó atrioventricular propriamente dito (porção compacta ou nó de Tawara) e porção penetrante do feixe A-V (Feixe de His ou Comum). Primariamente, é o Nodo Atrioventricular e suas fibras condutoras adjacentes que atrazam essa transmissão do impulso cardíaco dos átrios para os ventrículos. O Nó A-V propriamente dito é uma estrutura ovóide, compacta, medindo 1x3x5mm, localizado abaixo do endocárdio posterior do átrio direito, na frente do orifício do seio coronário e acima da inserção da válvula septal da tricúspide. Está localizado no ápice do triângulo formado pelo anel da tricúspide e o tendão de Todaro (Triângulo de Koch). O suprimento sangüíneo do Nó Átrio ventricular é oriundo do ramo da artéria coronária direita em 85 a 90% dos casos e da circunflexa nos restantes 10 a 15%. É suprido por terminações adrenérgicas e colinérgicas, porém, de forma menos intensa que o nó sinusal. A função do nó átrio ventricular é canalizar os estímulos oriundos dos átrios e conduzi-los aos ventrículos com atraso (40 ms). Esse atraso ocorre na zona das células transicionais sabidamente mal condutoras do estímulo elétrico (fenômeno de condução decremental) e na porção compacta. O estímulo elétrico oriundo dos átrios não se extingue, porque ao atingir a porção penetrante, registra-se um potencial de ação de melhor qualidade, aumentando a velocidade de condução. Admite-se que o automatismo da área funcional átrio-ventricular esteja presente apenas na porção penetrante, funcionando como marcapasso subsidiário do coração quando o nó sinusal deixa de funcionar. Durante o intervalo de tempo em que ocorre a despolarização da área funcional átrio ventricular, os potenciais aí gerados não têm amplitude suficiente para serem registrados por eletrodos comuns de superfície. É oportuno enfatizar que o segmento PRs compreende o espaço entre o fim da onda P e o início do complexo ventricular, iniciado por onda Q ou R. Resumindo a transmissão do impulso elétrico oriundo do Nó Sinusal ao longo da área funcional tem como representação eletrocardiográfica o PRs. Após a transmissão do impulso elétrico para porção penetrante do Feixe de His, a ativação progride para seus ramos direito e esquerdo. O ramo direito é composto por três porções: a primeira subendocárdica, a segunda porção torna-se intramiocárdica numa extensão de aproximadamente 10mm e finalmente a terceira porção torna-se novamente subendocárdica, alcançando a parede livre do ventrículo direito próximo ao músculo papilar anterior, quando se ramifica em três direções principais: anterior, média e posterior, dando origem à rede de Purkinje subencárdica direita. O ramo esquerdo inicia-se à custa de uma série de fibras que se desprendem sucessivamente do feixe de His à semelhança se um leque e subdivide-se em três fascículos: anterior, intermédio e posterior. 23 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Despolarização Ventricular A despolarização ventricular manifestase no eletrocardiograma (ECG) através do complexo QRS. A excitação dos ventrículos ocorre de maneira seqüencial através do septo e do miocárdio ventricular, com as forças iniciais da despolarização sendo determinadas pela distribuição do sistema de condução da intimidade da musculatura ventricular. A ativação ventricular normal chega primeiro ao terço médio do septo ventricular esquerdo e, logo depois, à base dos músculos papilares anterior e posterior, para, em seguida, atingir o septo interventricular direito, com uma diferença de tempo de 0,05 ms, dando origem aos primeiros vetores da ativação septal. Durante a ativação septal, o estímulo se propaga pela superfície endocárdica dos dois ventrículos, onde as fibras do sistema de Purkinje favorecem despolarização rapidíssima e quase simultânea da metade ou dos dois terços internos da espessura das paredes livres ventriculares. Toda esta zona ventricular ativando-se, praticamente ao mesmo tempo, origina número infinito de pequenos vetores dirigidos em todos os sentidos, que se anulam mutuamente e não determinam diferença de potencial capaz de influenciar no ECG registrado na periferia. Em seqüência, as últimas partes do coração a serem despolarizadas são as porções basais dos ventrículos e do septo interventricular, por serem zonas de maior espessura e pobres em terminações de Purkinje. Repolarização Ventricular Após a inscrição do complexo QRS, toda a massa miocárdica, esta ativada, mostrando cargas negativas. Não havendo, durante certo tempo, diferenças apreciáveis de potencial, obtém-se o registro de linha quase isoelétrica, denominada segmento ST. À seguir, inicia-se o fenômeno da repolarização ventricular, onde as células passam novamente a ter cargas positivas. A diferença de potencial que começa a se estabelecer entre as zonas já repolarizadas e as ainda negativas determina o registro de uma deflexação arredondada e lenta, denominada onda T. A repolarização ventricular, que devia ocorrer do endocárdio (primeira região a ser ativada) para o epicárdio (última região a ser 24 ativada), inverte-se devido à ação discutível de vários fatores, que retardariam a recuperação das câmaras subendocárdicas. Entre esses fatores, inclui-se a pressão do sangue intracavitário sob o endocárdio, a mais baixa temperatura deste em relação ao epicárdio e, ainda, a melhor irrigação das porções subendocárdicas. Enfim, desenvolve-se uma onda de positividade que avançaria lentamente do epicárdio para o endocárdio. O ciclo cardíaco normal decorre de uma série de eventos. A compreensão de alguns aspectos dos eventos de natureza elétrica, mecânica e hemodinâmica é de grande auxílio para a aplicação racional de métodos clínicos destinados ao exame do aparelho cardiovascular. Existe relação de causa e efeito entre esses eventos. Os elétricos originam os mecânicos e estes os hemodinâmicos. Os eventos cardíacos que ocorrem do início de cada batimento cardíaco até o início do próximo é chamado de ciclo cardíaco que segundo a descrição clássica de Wiggers se divide em períodos de sístole e diástole .Cada ciclo inicia-se pela geração espontânea de um potencial de ação no Nó Sinusal ou de Keith-Flack11. Esse nodo localiza-se na parede lateral do átrio direito, próximo ao orifício da veia cava superior, e o potencial de ação se propaga rapidamente pelos átrios e depois, pelo Feixe A-V, para os ventrículos.Durante a propagação do impulso dos átrios para os ventrículos ocorre um atraso de 1/10 de segundo, devido à passagem do impulso pelas células transicionais do nodo A-V. Isso permite que os átrios contraiam-se antes dos ventrículos, bombeando sangue para os ventrículos antes do início da forte contração ventricular. Desse modo, os átrios funcionam como bombas de enchimento para os ventrículos, e estes por sua vez, fornecem a maior parte da força que vai propelir o sangue pelo sistema vascular. O Nó Sino-atrial pode apresentar-se dividido em duas estruturas funcionais: a principal, co-nhecida como Nó de Keith-Flack, descrito em 1906, e a secundária, designada como Nó de Pace, Bruni e Segres12. Nesta circunstância, de fato muito rara, com duas origens de estímulos, a onda P do eletrocardiograma pode normalmente mostrar-se dividida. Uma prolongação do Nó-sino atrial como feixe de estímulo para o átrio esquerdo é conhecida como feixe de Bachmann.14 (Fig. 7) CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM Relação do ECG com o Ciclo Cardíaco Fig. 7- Complexo Estimulador do Coração15 1 - Nó sino-atrial; 2 - Feixe de Bachman, 3 - 5 Feixes Internodais, 6 - Nó átrio-ventricular, 7 - Fascículo AV (Hiss), 8 - Ramos D e E, 9 - Fascículo Subendocárdico (Purkinje), 10 - Feixe de Kent, 11 - Feixe de Maheim, 12 - Feixe de Nakagawa, 13 - Aorta, 14 - Pulmonar, 15 - Veia Cava Superiorm 16 - Veia Cava Inferior. Além das vias normais de condução do estímulo para a contração atrioventricular, o coração, possui zonas com miocélulas especialmente sensíveis para despolarização e gênese de estímulos suficientes para manutenção de circuitos de estimulação, responsáveis por taquiarritmias como flutter e fibrilação atrial, como no óstio das veias pulmonares, principalmente na veia pulmonar superior direita16, como as dos circuitos cavo-atrias superior e inferior, médioatrial e peritricuspídeo, demonstrados por Frame et al.17-19 (Fig. 8) e como do istmo cavotricuspídeo, acentuado por Nakagawa et al20. Fig. 8 - Circuitos de Reentrada - Frame et al.17 O eletrocardiograma consiste na expressão de ondas, P, Q, R, S e T, na superfície corporal pelo coração e é registrada pelo eletrocardiógrafo. A onda P é causada pela dispersão da despolarização, através dos átrios, produzindo a contração destas câmaras, o que provoca pequena elevação da curva da pressão atrial, que se inscreve imediatamente após a onda P. Cerca de 0,16 segundo após o início da onda P, o complexo QRS aparece, como resultado da despolarização dos ventrículos, iniciando sua contração e provocando o início da elevação da pressão ventricular. Assim, o complexo QRS aparece no registro do ECG momentos antes da sístole ventricular mecânica21. A onda T no eletrocardiograma representa a fase de repolarização dos ventrículos, quando as fibras musculares começam a relaxar, e aparece no registro pouco antes do término da contração ventricular. É importante sempre considerar que o eletrocardiograma representa a atividade da membrana do cardiomiócito, e não do seu desempenho contrátil. Todos os componentes vetoriais gerados pela mobilização iôntica para o potencial de ação, dependem da função e estrutura histológica do sarcolema, sarcotúbulos e retículo sarcoplasmático. Já a resultante inotrópica, com geração de força e pressão resultantes, dependem da integridade do sistema protéico contrátil miocárdico, notadamente da actina, miosina e titina, definindo o sarcômero, delimitado pelas bandas Z, como unidade contrátil. Estudos em corações isolados de ratos, parados por cardioplegia volátil com Fig. 9 - Desacoplamento Eletromecânico Completo Com Halotano 25 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): halotano (12), mostram a preservação normal do registro eletrocardiográfico estando o coração absolutamente parado, em desacoplamento eletromecânico perfeito, retornando o acoplamento fisiológico com a retirada do halotano do líquido de perfusão coronária1 (Fig. 9). Escape Ventricular A estimulação dos nervos parassimpáticos (Vagos) faz com que o hormônio acetilcolina seja liberado nas terminações vagais. Esse hormônio tem dois grandes efeitos no coração. Primeiro, diminui a freqüência rítmica do Nó Sino-atrial e, segundo, diminui a excitabilidade das fibras juncionais A-V, entre a musculatura atrial e o Nó A-V, e, por conseguinte, retarda a transmissão do impulso cardíaco para os ventrículos. A estimulação intensa dos vagos pode interromper completamente a excitação rítmica do Nó Sino-atrial ou bloquear a transmissão do impulso cardíaco, através da junção A-V. Em ambos os casos, os impulsos rítmicos deixam de ser transmitidos para os ventrículos. Normalmente, os ventrículos param de contraírem se por 5 a 10 segundos, mas depois algum ponto nas fibras de Purkinje, normalmente, na porção septal ventricular do feixe A-V, desenvolve ritmo próprio e provoca contração ventricular com freqüência de 15 a 40 batimentos por minuto. Esse fenômeno é chamado de escape ventricular. e unindo-se a hormônios ou drogas (canais de ligação). O canal de sódio sensível a voltagem é o responsável pela deflagração do potencial em ponta (Fig. 10) que representa o início da contração da célula cardíaca. A conformação extraordinária assumida pelo potencial de ação cardíaco, em função da abertura dos demais canais que participam de sua posterior propagação, pode ser representada esquematicamente da seguinte maneira: 2, 5, 7: • Fase 0: despolarização = entrada rápida de sódio(Na+); • Fase 1: saída de K+ e entrada de Cl-, além de ter cessado a entrada de Na+; • Fase 2: saída de K+ e também entrada de Ca++; • Fase 3: somente saída de de K+; • Fase 4: repouso: troca de íons com saída de Na+ e entrada de K+, através da bomba Na+/ K+ com gasto de energia. Nessa fase também ocorre saída de Ca++ ACOPLAMENTO DA EXCITAÇÃO E CONTRAÇÃO CARDÍACA O potencial de ação da célula cardíaca responsável pela geração de eletricidade é resultante da diferença iônica de concentrações dos meios intra e extracelulares. Os íons responsáveis por esta atividade elétrica são: sódio, potássio, cálcio, magnésio, cloro e ânions não-difusíveis intracelulares, constituídos por proteínas, fosfatos e bicarbonatos. O canal iônico apresenta especificidade para cada íon e desta maneira permite a passagem seletiva dos mesmos. Assim, cada canal recebe o nome de acordo com sua afinidade para com o íon que o atravessa a favor de um gradiente de concentração e sem gasto de energia, como nos canais próprios de sódio, potássio e cálcio. A estrutura protéica do canal pode ser regulada por processos que incluem: Estiramento mecânico do canal (canal mecânico); Trocas de voltagem através da membrana (canal de voltagem) 26 Fig. 10 - Potencial de Ação Miocárdico. Dois tipos fundamentais de Potencial de Ação devem ser considerados: Resposta rápida, nas células musculares atriais e ventriculares e do sistema Hiss-Purkinje; Resposta lenta nas células dos Nos Sinusal e Átrioventricular. (Fig. 11) Fig. 12 - Variações do Potencial de Ação. CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM VARIAÇÃO DA PRESSÃO ATRIAL A pressão atrial pode ser analisada através das ondas a, c e v. A onda a é causada pela contração atrial. A pressão atrial direita aumenta por 4 a 6 mmHg e a esquerda por cerca de 7 a 8 mmHg. No exame clínico, a continuidade que existe entre o átrio direito e as veias sistêmicas possibilita a identificação clínica das variações de pressão que ocorrem no átrio direito durante o ciclo cardíaco, observando-se o contorno do pulso jugular.(1-3) A onda c surge quando os ventrículos começam a se contrair, causando pequeno refluxo de sangue para os átrios, no início da contração, mas, principalmente pelo abaulamento das válvulas A-V em direção aos átrios, no aumento da pressão nos ventrículos. A onda c também pode ser causada pelo impacto da artéria carótida comum com a veia jugular adjacente. A onda v, por sua vez, ocorre próximo ao fim da contração ventricular, quando o fluxo de sangue das veias para os átrios torna-se mais lento, enquanto as válvulas A-V estão fechadas pela contração ventricular. Durante a sístole ventricular, grande quantidade de sangue se acumula nos átrios, devido ao fechamento das válvulas A-V. Portanto, tão logo termina a sístole e as pressões ventriculares caem para seus baixos valores diastólicos, as pressões aumentadas nos átrios promovem a abertura das válvulas A-V e o fluxo rápido de sangue para os ventrículos, caracterizando o período de enchimento rápido dos ventrículos. ESVAZIAMENTO VENTRÍCULAR NA A SÍSTOLE & PERÍODO DE CONTRAÇÃO ISOVOLÚMICA (ISOMÉTRICA) O termo “isométrico” descreve a contração de um músculo que produz tensão elevada, com comprimento constante. Portanto, durante esse período, a contração está ocorrendo nos ventrículos, porém sem esvaziamento. O início da contração ventricular coincide com o pico da onda R no ECG e com a vibração inicial da primeira bulha cardíaca. Ela é indicada, na curva de pressão ventricular, como a primeira elevação da pressão ventricular após a contração atrial, causando o fechamento das válvulas A-V. São necessários mais 0,02 a 0,03 de segundo para que o ventrículo gere pressão suficiente para abrir as válvulas semilunares (aórtica e pulmonar) contra a pressão nessas artérias. PERÍODO DE EJEÇÃO - Quando a pressão ventricular esquerda aumenta até pouco acima de 80mmHg (e a pressão ventricular direita acima de 8mmHg), tem-se a abertura das válvulas semilunares. Imediatamente o sangue começa a sair dos ventrículos, com cerca de 70% do esvaziamento ocorrendo durante o terço inicial do período de ejeção e os 30% restantes, durante os próximos dois terços. Portanto, o primeiro terço é chamado de período de ejeção rápida, e os dois terços finais, de período de ejeção lenta. No final da ejeção, um volume de sangue, aproximadamente igual ao ejetado, durante a sístole, permanece nas cavidades ventriculares. Esse volume residual é comum nos corações normais. No entanto, o volume residual é menor nas freqüências cardíacas elevadas ou na resistência reduzida ao esvaziamento e é maior quando as condições opostas são predominantes. 6,7 PERÍODO DE RELAXAMENTO ISOVOLÚMICO (ISOMÉTRICO) É denominado como relaxamento isovolúmico o período entre o fechamento das válvulas semilunares e a abertura das válvulas A-V. Durante 0,03 a 0,06 segundo, o músculo ventricular continua a relaxar, muito embora o volume ventricular não se altere.(2) Durante esse período, as pressões intraventriculares retornam rapidamente a seus baixos valores diastólicos. Então, as válvulas A-V abrem-se, para começar novo ciclo de bombeamento ventricular. VOLUME DIASTÓLICO FINAL, VOLUME SISTÓLICO FINAL E DÉBITO SISTÓLICO. Durante a diástole, o enchimento ventricular aumenta, normalmente, o volume de cada ventrículo para cerca de 110 a 120 ml. Esse volume é chamado de volume diastólico final. Em seguida, à medida que os ventrículos esvaziam durante a sístole, o volume diminui por cerca de 70 ml, o que é chamado de débito sistólico. O volume restante em cada ventrículo, cerca de 40 a 50 ml, é chamado de volume sistólico final. A fração do volume diastólico final que é ejetada é chamada fração de ejeção, e é normalmente igual ou superior a 60%. 27 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): FUNÇÃO DAS VALVAS As valvas atrioventriculares (A-V) impedem o retorno do sangue dos ventrículos para os átrios durante a sístole, e as válvulas semilunares impedem o retorno do sangue da aorta e pulmonar para os ventrículos, durante a diástole. Elas fechamse quando um gradiente retrógrado de pressão empurra o sangue para trás, e abrem-se quando um gradiente de pressão, dirigido para adiante, força o sangue nessa direção. 2,6,7 Os músculos papilares contraem-se, juntamente com as paredes ventriculares mas, ao contrário do que se poderia esperar, eles não ajudam no fechamento das válvulas. Em vez disso, eles puxam os folhetos das válvulas para dentro dos ventrículos, impedindo o seu abaulamento para os átrios durante a contração ventricular. Os primeiros desenhos do aparelho valvar mitral, com suas cordas tendíneas, foram feitos por Leonardo da Vinci, no final do século XV. Contudo, a importância funcional dos músculos papilares só foi assinalada em 1956, com os estudos de Rushmer17, demonstrando que na fase inicial da sístole, os músculos papilares encurtam o eixo longitudinal dos ventrículos, aumentando o diâmetro na base, a tensão parietal e, conseqüentemente, a fração de ejeção sistólica. Lillehei et al.23 em 1963, baseados nessas conclusões, realizaram as primeiras trocas de valva mitral com preservação dos músculos papilares e das cordas tendíneas, confirmando a importância funcional dessas estruturas pela redução significante da mortalidade operatória, mas seus resultados foram logo contestados por Björk24 e Rastelli,25 em estudos independentes. Após os estudos de Carpentier et al.26 desde 1971, o número de cirurgias para valvoplastia mitral aumentou, demonstrando menor mortalidade do que a encontrada na cirurgia de troca valvar, apesar do mesmo, ou maior tempo de circulação extracorpórea e de anóxia miocárdica, necessário nas valvoplastias. Também David et al.27, in 1989, apresentaram dados adicionais confirmando a vantagem da preservação dos músculos papilares com as cordas tendìneas. Entretanto, embora precocemente demons-trados em estudos hemodinâmicos, os benefícios da preservação dos papilares e suas cordas tendíneas ainda não foram sedimentados no pós-operatório tardio. Outra dúvida ocorre nos corações muito dilatados, porque os papilares ficam 28 inseridos longe do ápice da cavidade ventricular, e não podem contribuir para reduzir o diâmetro longitudinal e aumentar o desempenho sistólico1,28. Contudo, a condição, fisiopatologicamente capaz de impor degeneração ventricular progressiva, na ausência do suporte papilar, é a insuficiência valvar aórtica. VALVAS DA AORTA E DA ARTÉRIA PULMONAR As válvulas semilunares das valvas pulmonar e aórtica funcionam de modo muito diferente das válvulas A-V. Primeiro, as pressões altas nas artérias, ao fim da sístole, provocam o fechamento abrupto das válvulas semilunares, quando comparadas com o fechamento bem mais suave das válvulas A-V. Segundo, em razão de seus orifícios menores, a velocidade de ejeção do sangue, pelas valvas aórtica e pulmonar, é muito maior que pelas valvas A-V, com orifícios muito maiores. Também, devido ao rápido fechamento e à rápida ejeção, as bordas das valvas aórtica e pulmonar estão sujeitas a abrasão mecânica muito mais intensa do que as valvas A-V. Finalmente, as valvas A-V são sustentadas pelas cordas tendíneas, o que não ocorre com as válvulas semilunares. A CURVA DE PRESSÃO AÓRTICA Quando o ventrículo esquerdo se contrai, a pressão ventricular aumenta rapidamente, até que a valva aórtica se abra. Em seguida, a pressão no ventrículo aumenta menos rapidamente, porque o sangue flui imediatamente do ventrículo para a aorta e, depois, para as artérias de distribuição sistêmica. A entrada de sangue para as artérias faz com que as paredes das mesmas sejam estiradas e a pressão aumente para cerca de 120mmHg. Em seguida, ao final da sístole, após o ventrículo esquerdo ter cessado de ejetar sangue e a válvula aórtica ter-se fechado, a retração elástica das artérias mantém alta pressão nas artérias, mesmo durante a diástole. Ocorre a chamada incisura na curva de pressão aórtica quando a valva aórtica se fecha. Ela é causada por breve período de refluxo de sangue, imediatamente antes do fechamento da valva, seguida pela súbita interrupção desse refluxo. CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM Após a valva aórtica ter-se fechado, a pressão na aorta diminui lentamente durante a diástole, porque o sangue armazenado nas artérias elásticas distendidas flui de maneira contínua pelos vasos periféricos, até que volte para as veias. A curva de pressão na artéria pulmonar é similar a da aorta, exceto que os níveis tencionais ficam próximos de um sexto da pressão aórtica.2,6,7 RELAÇÃO DAS BULHAS CARDÍACAS COM O BOMBEAMENTO CARDÍACO Quando se ausculta o coração, não se houve abertura das válvulas, pois esse é um processo que se desenvolve com certa lentidão e que normalmente não produz sons. Entretanto, quando as válvulas se fecham, os folhetos das válvulas e os líquidos circundantes vibram, sob a influência dos diferenciais abruptos de pressão que se desenvolvem, originando sons que se propagam, em todas as direções pelo tórax. Quando os ventrículos se contraem, ouve-se primeiro o som produzido pelo fechamento das válvulas A-V. A vibração é de timbre grave e de duração longa e contínua, sendo conhecida como a primeira bulha cardíaca. Quando as válvulas aórtica e pulmonar se fecham, ao final da sístole, ouve-se um estalido rápido, porque essas válvulas fechamse rapidamente, e as estruturas circundantes vibram por breve período. Esse som é chamado de segunda bulha. PRODUÇÃO DE TRABALHO PELO CORAÇÃO A produção de trabalho pelo coração pode ser de dois tipos: primeiro, a maior proporção, de longe, é usada para movimentar o sangue das veias de baixa pressão para as artérias de alta pressão. Isso é chamado de trabalho volumepressão ou trabalho externo. Segundo, proporção maior de energia é usada para acelerar o sangue para velocidade de ejeção pelas valvas aórtica e pulmonar. Esse é o componente de energia cinética do fluxo sangüíneo da produção de trabalho. BOMBEAMENTO VENTRICULAR A curva de pressão diastólica é determinada pelo enchimento cardíaco com quantidades progressivamente maiores de sangue, e, em seguida, medindo-se a pressão diastólica imediatamente antes que ocorra. A curva de pressão sistólica é determinada pelo registro da pressão sistólica alcançada durante a contração ventricular para cada volume de enchimento. Até que o volume ventricular não-contraído alcance cerca de 150 ml, a pressão “diastólica” não aumenta de maneira significativa. Portanto, até esse volume, o sangue pode fluir facilmente dos átrios para os ventrículos. Acima de 150 ml, a pressão diastólica ventricular aumenta muito rapidamente, em parte devido ao tecido fibroso cardíaco que não pode ser estirado e em parte porque o pericárdio que circunda o coração já está estirado quase até o limite. Durante a contração ventricular, a pressão “sistólica” aumenta, mesmo com volumes ventriculares baixos, mas alcança seu valor máximo com volumes ventriculares de 140 a 170 ml. Então, à medida que o volume aumenta, a pressão sistólica diminui em algumas condições. Em grandes volumes, os filamentos de actina e miosina das fibras musculares cardíacas são afastados uns dos outros, o suficiente para que a força de contração da fibra cardíaca passe a ser menor que a ótima. Alças Volume-Pressão no Ciclo Cardíaco A Alça Volume-Pressão do ciclo cardíaco para o ventrículo esquerdo com função normal é dividida em quatro fases: Fase 1: Período de enchimento - Essa fase na alça volume-pressão começa com volume ventricular de cerca de 45 ml e pressão diastólica máxima de 0mmHg. A quantidade de sangue que permanece no ventrículo após o batimento anterior é chamada volume sistólico final sendo aproximadamente 15ml. À medida que o sangue venoso flui do átrio esquerdo para o ventrículo, o volume ventricular normalmente aumenta para cerca de 115 ml, definindo o volume diastólico final. Portanto, a alça volume-pressão, durante a fase I estendese ao longo da linha marcada “I”, com o volume aumentando para 115ml e a pressão diastólica elevando-se para cerca 5mmHg. Fase 2: período de contração isovolumétrica. Durante a contração isovolumétrica, o volume do ventrículo não se altera, porque todas as valvas estão fechadas. Portanto, a pressão no interior do ventrículo aumenta e se igual a à pressão média na aorta, com valor pressórico de cerca de 80 mm Hg, 29 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): como indicado pela extremidade da seta na linha marcada “2”. Fase 3: Período de ejeção: Durante a ejeção, a pressão sistólica eleva-se ainda mais devido à continuação da contração cardíaca. Ao mesmo tempo, o volume ventricular diminui, porque a valva aórtica abre-se e o sangue flui do ventrículo para a aorta. Portanto, a curva marcada “3” traça as mudanças no volume e na pressão sistólica durante esse período de ejeção. Fase 4: Período de relaxamento isovolumétrico: Ao final do período de ejeção a valva aórtica fechase, e a pressão ventricular retorna para o valor da pressão diastólica. A linha marcada “4” traça esta diminuição da pressão intraventricular sem qualquer alteração de volume. Assim, o entrículo retorna ao seu ponto de partida, com cerca de 45 ml de sangue na câmara esquerda e pressão atrial próxima de 0mmHg. (Fig. 12) A importância dos conceitos de pré-carga e pós-carga é que, em muitos estados funcionais anormais cardíacos ou de circulação, a pressão durante o enchimento ventricular (a pré-carga) ou a pressão arterial contra a qual o ventrículo deve conter-se (a pós-carga), ou ambas, estão gravemente alteradas (Fig. 13) Fig. 13 - Eventos no ciclo cardíaco PROPRIEDADES DO MIOCÁRDIO Os principais efeitos atuantes sobre o miocárdio são: Fig. 12 - Relações entre o volume ventricular esquerdo e a pressão intra-ventricular, durante a diástole e a sístole. TE -Produção efetivade trabalho externo do ventrículo durante seu ciclo de contração Conceitos de Pré-Carga e Pós-Carga - Ao se avaliar as propriedades contráteis do músculo, é importante especificar seu grau de tensão quando começa a contrair-se, o que é chamado de précarga, e especificar a carga contra a qual o músculo exerce sua força contrátil, chamada pós-carga. Para contração cardíaca, a pré-carga é, normalmente, considerada como sendo a pressão diastólica final quando o ventrículo já está cheio. A pós-carga do ventrículo é a pressão na artéria que se origina do ventrículo, sendo correspondente a pressão sistólica descrita pela curva da fase 3 da alça volume-pressão. Algumas vezes, a pós-carga é definida, sem muita precisão, como sendo a resistência na circulação, em vez de pressão. 30 Inotropismo - Refere-se à força de contração do músculo cardíaco. Pode-se apresentar como positivo e como negativo, dependendo se a força de contração miocárdica irá aumentar ou diminuir, respectivamente. Cronotropismo - Está relacionado com a freqüência cardíaca. Quando seu efeito é positivo, observa-se aumento da freqüência cardíaca; quando negativo, a freqüência cardíaca diminui. Dromotropismo - Pode ser positivo ou negativo, dependendo do aumento ou redução da condutibilidade do impulso elétrico no músculo cardíaco, respectivamente. Batmotropismo - É a terminologia relacionada com a excitabilidade miocárdica. Assim como os demais efeitos descritos, o batmotropismo pode apresentar-se tanto positivo quanto negativo, dependendo do aumento ou redução na excitabilidade miocárdica, respectivamente. CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM PRÉ-CARGA E PÓS-CARGA FENÔMENOS INOTRÓPICOS Ao se avaliar propriedades contráteis do miocárdio é importante especificar seu grau de tensão quando começa a contrair-se, o que é chamado de pré-carga. Para contração cardíaca, a pré-carga é, normalmente, considerada como sendo a pressão diastólica final quando o ventrículo já está cheio 6 o qual serve como um indício do grau de estiramento inicial da fibra miocárdica. Esse estiramento depende de fatores que aumentem ou diminuam o volume de retorno venoso e a pressão de enchimento diastólico, de um lado, e, de outro, da capacidade de distensão da parede ventricular em aceitar esse volume. O retorno venoso pode estar aumentado em função de: a) Aumento do volume circulante (hipervolemia, policitemia); b) Transferência de sangue das veias periféricas para as centrais (elevação dos membros inferiores, exercício); c) Venoconstrição (estimulação b-adrenérgica). Pode estar diminuída na hipovolemia, no ortostatismo, na venodilatação e na inibição vagal da sístole auricular. Pós-carga é a resistência contra a qual os músculos ventriculares direito e esquerdo exercem força contrátil. Para o ventrículo esquerdo os principais fatores são a impedância aórtica, a resistência vascular periférica e a massa e viscosidade do sangue. Os fatores correspondentes para o ventrículo direito são a impedância pulmonar e a resistência vascular pulmonar.29 A resistência ao fluxo depende também da velocidade de ejeção, ou seja, a impedância aumenta com o fluxo, principalmente em presença da aorta, ou de constrição arteriolar. Em presença de estenose aórtica, a pressão intraventricular aumenta exponencialmente com a velocidade do fluxo, o mesmo ocorrendo em presença de rigidez aórtica. Para contração cardíaca, a pré-carga é, normalmente, considerada como sendo a pressão diastólica final quando o ventrículo já está cheio. A importância dos conceitos de pré-carga e pós-carga é que, em muitos estados funcionais anormais cardíacos ou de circulação, a pressão durante o enchimento ventricular (a pré-carga) ou a pressão arterial contra a qual o ventrículo deve conter-se (a pós-carga), ou ambas, estão gravemente alteradas. São muitos os fatores que afetam a utilização de oxigênio pelo músculo cardíaco como, por exemplo, aqueles que afetam o consumo deste gás pelo miocárdio como é o caso do aumento da pressão endocavitária e aumento volumétrico que acarretam em um aumento da tensão parietal, que é diretamente proporcional ao consumo de oxigênio. Para fatores que interferem na oferta O2 para o miocárdio (diminuição da pressão de perfusão), decorrentes dos casos de valvulopatias aórticas (estenose e insuficiência importantes) e em estados de choque ou de hipotensão. E existem determinados fatores que alteram o aporte de O2 para este músculo em virtude de atuarem primordialmetne sobre as pequenas artérias, em virtude de influências neurovegetativas, humorais, do metabolismo ou de drogas podem influenciar no fluxo e aporte deste gás mesmo que a sua concentração plasmática esteja normal. PRÉ-CARGA: O PRINCÍPIO DE FRANKSTRAUB- WIGGERS- STARLING Em 1884, Howell e Donaldsom,29 demonstraram que o débito cardíaco é ajustado ao retorno venoso, e em 1895, Frank30 publicou seus estudos dos átrios e ventrículos de rã e demonstrou que dentro de certos limites, os aumentos gradativos no volume e pressão diastólica imediatamente antes da contração configuram o volume e pressão pré-sistólica ou telediastólica, que determinam a magnitude da resposta de tudoou-nada. Já em 1914, Wiggers31 registrou que as relações estabelecidas por Frank para ventrículos de rã são também aplicáveis ao ventrículo direito naturalmente pulsátil de cães. Assim concluiu que o ritmo da elevação da pressão sistólica é regulado por alterações na tensão inicial, contanto que alterações pronunciadas na contratilidade inerente não sejam produzidas simultaneamente por procedimentos experimentais. E neste mesmo ano, também Straub32 e Patterson e Starling33,34 registraram, independentemente, seus estudos sobre o efeito de mudanças na tensão e comprimento inicial sobre a resposta de corações isolados. Os estudos de Starling et al. receberam a maior atenção nas áreas domundo em que se fala 31 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): o inglês, e o princípio geral costuma ser conhecido como lei do coração de Starling.35 EFEITO BOUDITCH (ESCADA INOTRÓPICA) MECANISMO DE LAPLACE - BATISTA O aumento da frequência cardíaca determina o aumento reflexo e progressivo da força de contração ventricular. Este fenômeno também é fundamental para a preservação máxima possível do desempenho ventricular, tendo-se comprovado sua persistência mesmo em situação patológicas importantes com dilatação ventricular ou pós-isquemia mocárdica aguda.38,39 O mecanismo inotrópico consagrado de Frank-Sarling fundamenta-se no estiramento longitudinal do sarcômero. Outro fenômeno decisivo para o desempenho inotrópico ventricular fundamenta-se na importância da tensão parietal miocárdica diâmetro-dependente. A Lei de Laplace36, no século XVIII, esclareceu que a tensão (T) na parede de uma esfera é igual ao produto da pressão vigente (P) multiplicada pelo raio (R) e dividida pela espessura da parede (M) ou seja: Foi Randas Batista, entre nós, em 1995, quem demonstrou, pioneiramente, que a ventriculectomia parcial, ajustando diâmetro / espessura parietal ventricular determinou importante recuperação funcional cardíaca, promovendo aumento de sobrevida e qualidade de vida. Nos últimos anos estão sendo estudadas algumas técnicas de remodelamento intraventricular, desenvolvidas em substituição à ventriculectomia parcial, para evitar o transplante cardíaco. 37 REFLEXO DE BAINBRIDGE O aumento da pressão arterial também aumenta a freqüência cardíaca, algumas vezes até 75%. Pequena parte desse aumento (15%) é causado por efeito direto do volume arterial aumentado sobre a distensão do Nó Sino-atrial. Aumento adicional de 40 a 60% na freqüência é causado por reflexo nervoso chamado de reflexo de Bainbridge. Os receptores de estiramento dos átrios que evocam o reflexo de Bainbridge transmitem seus sinais aferentes para o bulbo, tanto pelos nervos vagais quanto pelos nervos simpáticos, que aumentam a freqüência cardíaca (CRONOTROPISMO) e a força de contração do coração (INOTROPISMO). Assim, esse reflexo ajuda a evitar o acúmulo de sangue nas veias, nos átrios e na circulação pulmonar. A distensão da parede dos átrios leva a liberação de hormônios como a vasopressina e o peptídio natriurético atrial que apresentam grande importância para a regulação da pressão arterial. 32 EFEITO ANREP O aumento da pressão arterial determina aumento da força de contração ventricular.40 FISIOLOGIA DA CIRCULAÇÃO CORONÁRIA A - TRAJETO E DISTRIBUIÇÃO DA CIRCULAÇÃO CORONARIANA O termo “coronária” vem do latim corona que significa coroa em nossa língua. Assim foram definidas as artérias responsáveis pela nutrição do miocárdio. Em função de apresentarem sua origem mais ou menos 1,0cm acima das cúspides semilunares e à presença do seio de Valsalva, estas ficam protegidas de serem ocluídas pelas mesmas no momento da sístole ventricular. A artéria coronária esquerda tem origem no seio aórtico esquerdo e divide-se nos ramos descendente anterior e circunflexo. O primeiro ramo dá origem a ramos septais que irão para o septo anterior e outros diagonais para a parede lateral do coração. A artéria circunflexa possui trajeto que circunda a base do ventrículo esquerdo em sua quase totalidade, com exceção da sua base posterior; os 2/3 anteriores do septo interventricular, a margem anterior esquerda da parede do ventrículo direito, o ápice e a metade inferior do septo interatrial e o átrio esquerdo. Já a artéria coronária direita tem sua origem no seio aórtico direito, e alcança o sulco interventricular posterior, emitindo no seu trajeto ramos marginais agudos e ramo descendente posterior. Supre as paredes anteriores e posteriores do ventrículo direito exceto o ápice, o átrio direito e o nó sinusal, o terço posterior do septo interventricular, o nó AV, a metade superior do septo interatrial e a base posterior do ventrículo esquerdo. CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM O fluxo sanguíneo coronário do ser humano em repouso tem, em média, valor de cerca de 225ml/min, o que representa cerca de 4 a 5% do débito cardíaco total. No exercício intenso, o coração do adulto jovem aumenta seu débito cardíaco por quatro a sete vezes, e bombeia sangue contra pressão arterial maior do que a normal. Como conseqüência, o trabalho produzido pelo coração sob condições de exercício intenso pode aumentar por seis a nove vezes. Ao mesmo tempo, o fluxo sangüíneo coronário aumenta por três a quatro vezes, para suprir a quantidade extra de nutrientes requerida pelo coração. Esse aumento não é tão grande quanto o aumento da carga de trabalho, o que significa que a proporção entre o gasto de energia e o fluxo sangüíneo coronário aumenta. Assim, a “eficiência” cardíaca de utilização de energia aumenta para compensar a deficiência relativa do suprimento sangüíneo. O metabolismo local é o controlador primário do fluxo coronário. Esta capacidade reativa de aumento do fluxo coronário conceitua a reserva coronária ou hiperemia reativa, tendo-se demonstrado que após apenas 10 segundos de isquemia e reperfusão o fluxo coronário aumenta 400%. Ou seja, partindo-se do fluxo coronário basal, normal de 0,9ml/g mioc. (250ml/min.), tem-se hiperemia reativa com aumento do fluxo para 4,6ml/g mioc. (1250ml/min.) com índice norma 5 de reserva coronária.41 O fluxo sangüíneo pelo sistema coronário é regulado quase inteiramente pela vasodilatação local arterial e arteríolar, em resposta às necessidades nutritivas do músculo cardíaco. Esse mecanismo funciona igualmente bem quando os nervos do coração estão intactos ou quando são removidos. Isto é, sempre que o vigor da contração aumenta, independentemente da causa, a intensidade do fluxo coronário aumenta simultaneamente. Ao contrário, a diminuição da atividade é acompanhada por diminuição do fluxo coronário. CONTROLE NEURAL DO FLUXO SANGÜÍNEO CORONÁRIO A estimulação dos nervos autonômicos para o coração pode afetar o fluxo sangüíneo coronário direta e indiretamente. Os efeitos diretos são conseqüências da ação direta de substâncias neurotransmissoras: a acetilcolina, dos nervos vagos, e a norepinefrina e epinefrina dos nervos simpáticos, sobre os próprios vasos coronários. Os efeitos indiretos resultam de alterações secundárias do fluxo sangüíneo coronário, causadas pela atividade aumentada, ou diminuída do coração. A estimulação simpática, que libera norepinefrina e epinefrina, aumenta tanto a freqüência cardíaca como a contratilidade cardíaca, bem como aumenta seu metabolismo. Por seu turno, o aumento do metabolismo do coração desencadeia mecanismos de regulação do fluxo sangüíneo local para dilatar os vasos coronários, e o fluxo sangüíneo aumenta em proporção às necessidades metabólicas do músculo cardíaco. Por outro lado, a estimulação vagal, com a liberação de acetilcolina, diminui a freqüência cardíaca e tem efeito moderadamente supressor sobre a contratilidade cardíaca. Por seu turno, esses efeitos diminuem o consumo de O2 cardíaco e, assim, indiretamente, contraem as artérias coronárias. É importante considerar que entre níveis pressóricos de 50 e 180mmHg, a principal determinante de variação do fluxo coronário é a PO2 miocárdica. Outro aspecto de importância fisiopatológica, é que a perfusão do ventrículo esquerdo distribui-se com 10% na sístole e 90% na diástole. No ventrículo direito, ocorrem 45% na sístole e 55% na diástole41,42. Considerando-se a distribuição do sangue na espessura do miocárdio, tem-se que no subepicárdio a perfusão é maior no período sistólico do que no diastólico; no subendocárdio a perfusão diastólica é maior do que a sistólica, porque a pressão ventricular diastólica final comprime essa zona miocárdica. Com relação à derivação intracavitária32-50 cerca de 6 a 10% do fluxo coronário drena diretamente para a cavidade ventricular esquerda, pelo sistema arteriolar de Vieussens. A drenagem venosa varia com o fluxo e pressão coronária: Nos fluxos arteriais mais baixos (>2,5 ml/kg), 80% do volume perfundido drena pelo Seio Coronário; com 5,0 ml/kg, 60% drenam pelo Seio Coronário e 30% pelas veias cardíacas mínimas, para átrio e ventrículo direitos; com fluxos aumentados (>10 ml/kg), 40% drenam para o seio coronário. O aumento da contratilidade cardíaca, por drogas como o isoproterenol, direciona o fluxo venoso coronário,preferentemente, para o Seio Coronário. (Fig. 14) 33 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): do organismo humano (36ºC), pois, nestas temperaturas, o funcionamento das mitocôndrias, bombas de sódio-potássio e cálcio, sistemas de enzimas, tampões e removedores (scavengers) é mais eficaz. Fundamentalmente, o coração trabalhando consome 9,0ml de O2 / 100g de V.E/min., porém batendo ou fibrilando vazio consome apenas 2,0ml de O2 / 100g de VE/min.51-53 (Quadros I e II). Fig. 12 - Relações entre o volume ventricular esquerdo e a pressão intra-ventricular, durante a diástole e a sístole. TE -Produção efetivade trabalho externo do ventrículo durante seu ciclo de contração METABOLISMO DO MIOCÁRDIO Alguns pontos relevantes devem ser destacados, sobre como trabalha o miocárdio gerando e consumindo energia devem ser esclarecidos: • O metabolismo cardíaco é fundamentalmente aeróbio, realizado na mitocôndria, dependendo do fornecimento contínuo de oxigênio e substratos, principalmente ácidos graxos livres e glicose. • O músculo cardíaco converte energia química em trabalho mecânico com baixa taxa de conversão. Gasta 9,8 watts de energia química para produzir 1,2 watts de trabalho mecânico com eficiência de apenas 12,4%. • O miocárdio tem uma reserva de apenas 200 a 300mg de adenosina trifosfato (ATP). Quando desenvolve trabalho o miocárdio necessita de grande quantidade de fosfatos de alta energia. Na prática, o coração necessita produzir 35kg de ATP por dia, que corresponde ao seu consumo. • Em relação ao gasto de energia, o coração é um órgão peculiar, consome 90% desta para desenvolver trabalho eletromecânico e apenas 10% para manter a homeostasia e a viabilidade dos tecidos. • O metabolismo do miocárdio tem melhor desempenho em temperaturas normais 34 A energia para o trabalho cardíaco, provém: 18% da glicose, 67% de ácidos graxos e 17% do lactato. Isto diferencia, em muito o miocárdio do músculo esquelético, cuja energia é suprida, basicamente pela glicose. Desta forma, durante qualquer tipo de estresse, o coração está protegido da resposta sistêmica de redução da massa muscular e do efeito de bloqueio adrenérgico de membrana celular, que impede a ação da insulina. De fato, o coração já possui, normalmente, metabolismo de trauma. Esta é uma das maravilhas da criação. Não pode ser explicada por modelo evolucionista simples, porque não tem antecedentes filogenéticos de formação, pois todos morreriam de insuficiência cardíaca ao menor estresse. O determinismo do metabolismo cardíaco está como o da própria vida: Foram estabelecidos como sinais da vontade do Senhor Jesus, Deus uno e trino, na criação. São determinantes do Consumo de Oxigênio pelo Miocárdio (MvO2): 1- Tensão, 2Contração, 3- Freqüência Cardíaca, 4- Efeito Fenn CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM (Encurtamento X Sobrecarga), 5- Viabilidade celular basal, 6- Despolarização, 7- Ativação. 8Manutenção da Atividade, 9- Efeito direto de catecolaminas, 10- Captação de ácidos graxos. Durante a contração do músculo cardíaco, a maior parte da energia química é convertida em calor, e uma proporção muito menor é convertida em trabalho. A proporção entre a produção de trabalho e o gasto total de energia química é chamada de eficiência de trabalho. A proporção entre a produção de trabalho e o gasto total de energia química é chamada de eficiência de contração cardíaca, ou, simplesmente, eficiência do coração. A eficiência máxima do coração normal fica entre 20 e 25%. Na insuficiência cardíaca, isso pode diminuir para apenas 5 a 10%. 54-56 Na isquemia coronária grave, o ATP degrada-se a difosfato de adenosina, monofosfato de adenosina e adenosina. Visto que a membrana celular é permeável à adenosina, grande parte dela pode perder-se para o sangue circulante. Essa adenosina causa dilatação das arteríolas coronárias durante a hipóxia coronária. Dentro de 30 minutos de isquemia coronária grave, como ocorre após infarto do miocárdio, ou durante parada cardíaca, cerca da metade da base adenina pode ser perdida pelas células musculares cardíacas. Além disso, essa perda pode ser substituída pela nova síntese de adenina, com intensidade de apenas 2% por hora. REFERÊNCIAS: 1. Gomes OM. Fisiologia Cardiovascular Aplicada. Rio de Janeiro, Edicor, 2005. 2. Yamasaki R, Berri M, Wu K, Trombitás K, McNabb M, Kellemayer M.S.Z, et al. Titin Actin Interaction in Mouse Myocardium: Passive Tension Modulation and Its Regulation by Calcium/S100A1. Biophysical Journal, 2001; 81 (4): 2297-2313. 3. Berne RM, Levy MN, Koeppen BM, Stanton BA. Fisiologia. 6ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. 4. Brini M, Carafoli E. Calcium Pumps in Health and Disease. Physiol Rev 2009; 89(4):1341-78. 5. Constanzo LS. Fisiologia. 3ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. 6. Curi R, Araujo Filho JP. Fisiologia Básica. 1ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009. 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As SCA incluem uma variedade de cenários clínicos que vão de angina instável e infarto agudo do miocárdio (IAM) sem elevação persistente do segmento ST (NSTEMI), a IAM com elevação persistente do segmento ST (STEMI). Figura 1 – Imagem histológica da ruptura de uma placa ateromatosa (flecha inferior) e um trombo oclusivo (flecha superior), resultando num IAM. A diversidade de abordagens terapêuticas farmacológicas e/ou procedimentos invasivos para SCA têm sido exuberantes na prática clínica, nos últimos anos. Isto resultou numa heterogeneidade no manuseio e tratamento de pacientes com esta síndrome. O conhecimento atual quanto aos tratamentos e desfechos, de pacientes diagnosticados com SCA, é devido aos dados de estudos clínicos e de registros. Pacientes com SCA que são randomizados em estudos clínicos são extremamente selecionados e pertencem na generalidade a um subgrupo de baixo risco. Além disso, devido á grande variação de estudos clínicos entre países, no uso de fármacos e tratamentos cardiológicos invasivos, as conclusões destes estudos não podem ser universalizados. Sabemos que existem três formas de tratamento das SCA: o tratamento farmacológico, através dos trombolíticos, o invasivo, pela angioplastia percutânea, e a revascularização cirúrgica. Cada um destes tipos de tratamento tem as suas indicações específicas sendo bem discutidas nas diversas diretrizes(1-3). Apesar de vários trabalhos demonstrarem, que, em locais de atendimento onde haja a possibilidade de realização da angioplastia transluminal (ATPC), o seu resultado seja superior ao uso de fibrinolíticos para os casos de STEMI, e que a ATPC é mais indicada que a CRM, nestes casos, ainda existem indicações para a cirurgia convencional. Sem dúvida, nos pacientes com NSTEMI, as indicações e os resultados são sobreponíveis aos casos de CRM quando em situações de angina estável(4). A III Diretriz sobre o tratamento do IAM da Sociedade Brasileira de Cardiologia(3) define de forma clara as indicações para o tratamento cirúrgico sendo: 1)Falha ou contra-indicação da ATCP com trombólise (1-C) 2)Paciente com anatomia desfavorável para a ATCP (1-C) 3)Presença de complicações como isquemia recorrente, choque cardiogênico e alterações mecânicas do IAM (1-C). Além destas, existem as indicações eletivas, após o 3º ao 7º dia do IAM, com resultados semelhantes aos da insuficiência coronária crônica. 1: Professor Associado da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Coordenador do Curso de Medicina da Faculdade Assis Gurgacz, Presidente do Conselho Deliberativo da Sociedade Brasileira de Cirurgia Cardiovascular 37 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Para entendermos melhor as evidências clinicas, ofertadas pelos diversos trabalhos científicos, temos de considerar a tabela de evidências clínicas, em anexo, que resumidamente apresentamos abaixo: Classe I: Evidência ou concordância geral de que o tratamento é benéfico, útil e eficaz. Classe II: Evidência conflitante e/ou divergência de opinião e à eficácia do tratamento. Classe II a: Forças das evidências/ opiniões em favor da utilidade e eficácia. Classe II b: Forças das evidências/ opiniões menos bem estabelecidas quanto à utilidade e a eficácia. Classe III: Evidência ou concordância geral de que o tratamento não é útil / eficaz em alguns casos pode ser prejudicial. Nível de evidência A: Presença de múltiplos estudos clínicos randomizados. Nível de evidência B: Presença de um único estudo clínico randomizado ou estudos nãorandomizados. Nível de evidência C: Consenso de especialistas. 2. Tratamento Cirúrgico da Angina Instável O tratamento cirúrgico da angina instável, não difere do tratamento da angina estável, mesmo em pacientes idosos(5), a não ser pela urgência que deve ser realizado, para que não haja perda de massa muscular e com isso piora da força de contração ventricular. O estudo CRUSADE(6) mostrou que o tratamento invasivo precoce das SCA, está associada a uma baixa mortalidade hospitalar, principalmente naqueles de risco mais alto. Estudos(7,8) mostram que apesar da taxa de mortalidade ser semelhante para a ATPC como para a CRM, esta última tem uma sobrevivência maior livre de eventos, ao final de 30 dias. No entanto, os estudos clínicos foram realizados nos sub-grupos de pacientes com lesão de 1 e 2 vasos e uma pequena porcentagem de triarteriais, sendo que se sabe que nestes subgrupos, a CRM não tem influência no prognóstico e portanto tem resultados semelhantes quanto a sobrevivência(9). O estudo SoS, em que se randomizaram pacientes com SCA e lesões multiarteriais, para CRM ou ATPC, mostrou que ao final de um ano os pacientes do grupo da CRM, apesar do benefício não ser estatisticamente significante para a melhora do estado de saúde, o era em relação á repetição de procedimentos, ao custo e em relação a uma maior sobrevivência(10). Esta diferença fica bem mais evidente quando comparamos o uso da técnica de CRM sem circulação extracorpórea(11-16) que tem como vantagens reduzir a incidência de fibrilação atrial, uso de sangue e seus derivados no trans e pósoperatório, a necessidade de drogas inotrópicas, a incidência de infecções do trato respiratório, por menor tempo de intubação oro-traqueal, os tempos de permanência em UTI e hospital e por último os custos do procedimento(17). Outro aspecto que tem melhorado os resultados do tratamento cirúrgico foi o uso de enxertos arteriais, como o uso de duas artérias torácicas internas para a revascularização do ventrículo esquerdo(18-21). Figura 3 – Revascularização sem CEC das artérias coronarias interventricular anterior com ATIE e da marginal da circunflexa com ATID (figura da esquerda) e das artérias coronarias interventricular anterior e diagonal com ATIE e da marginal da circunflexa com ATID (figura da direita) – Fotos cirúrgicas do Prof. Walter Gomes. Figura 2 – Estenose severa distal do tronco de coronária esquerda (seta 1) e artéria interventricular anterior parcialmente ocluída no seu terço médio, por trombo (seta 2) com indicação de CRM. 38 No entanto com as novas técnicas para a obtenção e manuseio de enxertos venosos, como a veia safena, os índices de patência são superiores CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM aos que eram citados na década de 80, de 50% ao final de 10 anos. Outro dos pontos em conceito diferentes é que o grupo de pacientes com SCA, que vai a tratamento cirúrgico em geral é o de maior risco e mesmo assim têm uma mortalidade muito menor quando comparada ao do grupo de baixo risco não submetidos a CRM (22). Os resultados publicados pelo EuroHeart Survey em pacientes com SCA, também indicam uma tendência para uma baixa mortalidade hospitalar, nos pacientes tratados por CRM, concluindo que a CRM na prática clínica permanece efetiva e segura (23) . 3. Tratamento Cirúrgico do Infarto Agudo do Miocárdio Apesar de ter diminuído significativamente o número de pacientes que são encaminhados para CRM logo após o IAM, em virtude da progressão do tratamento tanto com fibrinolíticos e principalmente com ATPC, mesmo com os problemas causados pelo uso de “stents”(24), a reperfusão cirúrgica, tem as suas indicações em alguns casos. A CRM de emergência ou urgência, em pacientes com STEMI, deve ser realizada nas seguintes condições: Classe I a)Falha na ATCP, com angina persistente ou instabilidade hemodinâmica, em pacientes com anatomia coronariana favorável (nível de evidência B). b)Isquemia persistente ou recorrente, refratária ao tratamento médico, em pacientes com anatomia favorável para cirurgia, com área significativa de risco, e não candidatos a ATCP ou fibrinolíticos (nível de evidência B). c)Concomitantemente ao tratamento cirúrgico de ruptura septal ventricular pós-IAM ou insuficiência mitral (nível de evidência B). d)Choque cardiogênico em pacientes com menos de 75 anos, com elevação de ST, bloqueio de ramo esquerdo (BRE) ou IAM posterior, que desenvolveram choque após 36 horas de STEMI, tenham lesões triarteriais ou de tronco de coronária esquerda (TCE), desde que a CRM possa ser realizada 18 horas após o choque (a não ser que o paciente tenha recusado ou existirem contra-indicações nível de evidência A). e)Arritmias com risco de vida na presença de lesões triarteriais ou de tronco (nível de evidência B). Classe II a)CRM de emergência pode ser muito útil, como estratégia de reperfusão primária em pacientes que tenham anatomia favorável, não sejam candidatos a fibrinólise e estejam nas primeiras (6 a 12 horas) de evolução de um STEMI, especialmente na presença da doença triarterial severa ou TCE (nível de evidência B). b)CRM de emergência pode ser efetiva em pacientes selecionados, com 75 anos ou mais, com elevação de ST, BRE ou IAM posterior, que desenvolvem choque, com 36 horas após o STEMI, tenham lesões triarteriais ou lesão de TCE e são favoráveis a CRM que possa ser realizada em até 8 horas de choque (nível de evidência B). Classe III a)CRM de emergência não deve ser realizada em pacientes com angina persistente e pequenas áreas de risco, se estiverem estáveis hemodinamicamente (nível de evidência C). Alguns autores(25) têm demonstrado que o tratamento cirúrgico em fase aguda de IAM, por falha de ATPC, apresenta resultados semelhantes ao do tratamento cirúrgico da angina estável, em relação aos desfechos morte e IAM transoperatório, desde que os pacientes sejam pronta e agressivamente tratados e a revascularização seja completa. Apesar do percentual de casos ser pequeno em todas as estatísticas, nota-se que, com as novas técnicas de proteção miocárdica, com o não uso de circulação extracorpórea(12,15) e principalmente quando se utilizam condutos arteriais(20) para a completa revascularização coronariana, os desfechos finais de IAM e mortalidade têm melhorado substancialmente. Outra condição em que existe indicação de tratamento cirúrgico é na isquemia recorrente, em que não houve resposta ao tratamento clínico, pois o benefício a longo prazo tem sido demonstrado em termos de sobrevida, mesmo para aqueles com grande comprometimento da função do ventrículo esquerdo. 39 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): 4. Tratamento Cirúrgico das Complicações do Infarto Agudo do Miocárdio Pacientes que sofrem IAM podem, em alguns casos, desenvolver complicações mecânicas decorrentes dele, potencialmente fatais, como aneurisma de ventrículo, insuficiência mitral, arritmias (bloqueios átrio-ventriculares – BAV), comunicação interventricular e ruptura de parede ventricular. Em grande percentual de casos a presença de uma destas complicações vem acompanhada de lesão coronariana severa, além de descompensação clínica importante, com necessidade de tratamento cirúrgico de urgência ou emergência, para resolução da complicação e revascularização das áreas de músculo cardíaco em risco. 4.1 Aneurisma de Ventrículo O aneurisma de ventrículo esquerdo é a complicação do IAM, de maior incidência sendo descrita como estando presente em 10 a 35% dos casos de IAM; no entanto, com a precocidade no diagnóstico e a eficiência no tratamento das SCA, tem diminuído o percentual de aparecimento desta complicação. O aparecimento destes se dá após 15 dias com progressão do quadro até ao final do 2º mês do IAM e tem como fatores de formação a isquemia miocárdica, decorrente da oclusão arterial, a hipertensão arterial sistêmica e diminuição da espessura da parede ventricular. A indicação de tratamento cirúrgico, com angina instável, decorre de manifestações de arritmias ventriculares refratárias, insuficiência cardíaca após tratamento clínico otimizado e embolização de trombos de ventrículo esquerdo (VE) ou em casos assintomáticos, porém que apresentem angina decorrente de lesões arteriais difusas. Várias são as técnicas para o tratamento dos aneurismas, mas baseado em estudos de Jatene(26) a reconstrução geométrica da forma do VE têm sido a de maior aceitação para grandes aneurismas com ou sem tratamento concomitante da valva mitral. Os aneurismas pequenos têm sido tratados através de técnica de ressecção e fechamento linear(27,28). Dentre as técnicas de reconstrução do VE, por remodelamento reverso, a de DOR(29-31) tem sido uma das mais difundidas, com ou sem o uso de material estranhos, que têm o inconveniente de aumentar a reação inflamatória cardíaca. 4.2. Insuficiência Mitral A insuficiência mitral (IM) ocorre em 13 a 45% dos casos de IAM, com diferentes graus de gravidade. Os casos de IM severa aparecem em 7 a 8% dos casos de IAM, em média 12 a 13 horas após, sendo mais comum em IAM anteroinferiores, NSTEMI e em pacientes do sexo feminino. Pode ser decorrente de mecanismos, quais sejam a dilatação do anel da valva, decorrente da dilatação do VE, disfunção de músculo papilar, por anormalidade do movimento deste ou da parede de inserção do músculo papilar posterior ou mesmo por ruptura parcial ou completa das cordoalhas ou do músculo papilar. Mais comumente associada ao IAM de parede antero-inferiores, a insuficiência mitral, está relacionada com a ruptura do músculo papilar póstero-medial, em conseqüência de obstrução do ramo descendente posterior. A forma de tratamento desta seqüela está relacionada á gravidade de acometimento, mas a correção cirúrgica de emergência deverá sempre ser considerada, em vista das altas taxas de mortalidade do tratamento clínico, e na maioria das vezes associada a CRM. Autores(32) têm demonstrado que é possível realizar a plástica destas valvas, o que caracteriza um melhor prognóstico a longo prazo, quando comparado á troca valvar, pela preservação dos músculos papilares e da geometria do VE, levando a uma melhora da força de contração do VE. Figura 5 – Ruptura de músculo papilar póstero-medial pós IAM (á direita); cúspide mitral, com sistema de cordas tendíneas e parte de músculo papilar pós IAM (á esquerda). 4.3. Bloqueio Átrio-Ventricular Além das várias arritmias que podem surgir durante a fase aguda do IAM, ou logo após, o Bloqueio Átrio-Ventricular (BAV) destaca-se como sendo aquele que necessita de tratamento cirúrgico, quer seja através do implante de um sistema de estimulação cardíaca (marca-passo (MP)) temporária ou definitiva. As indicações para o implante de MP são: os BAV do 2ºGrau, tipo Mobitz I, em casos de IAM inferior que há edema do nó átrio-ventricular e em que os pacientes são sintomáticos com freqüência cardíaca menor que 50 batimentos por minuto; os BAV do 2º Grau, tipo Mobitz II, em casos de IAM anteriores extensos, que podem vir acompanhados de arritmias ventriculares; BAV total após IAM inferior, que aparece com mais de seis horas de isquemia, havendo lesão do nó átrio-ventricular e comprometimento hemodinâmico ou após IAM anterior em que existe necrose extensa do septo com um ritmo de escape lento. O implante de MP definitivo, somente tem indicação, após 15 dias, da instalação do IAM em pacientes em uso de MP temporário e persistência do quadro de BAV. A forma de implante é na maioria das vezes endocavitária com introdução dos elétrodos através da veia cefálica, estimulandose as cavidades atrial e ventricular direitas, com um sistema do tipo DDD, por se tratar de um sistema mais fisiológico. 4. Comunicação Inter-Ventricular Figura 4 – Seqüência da Cirurgia de DOR com (da esquerda para a direita) ventriculotomia esquerda com retirada de trombos, ressecção da porção fibrosa do septo que é rebatido sob a parede anterior após a realização do remodelamento reverso do VE e o aspecto final com a revascularização da artéria coronária interventricular anterior com um enxerto arterial de artéria torácica interna esquerda – Fotos cirúrgicas do Prof. Rui M. S. Almeida. 40 CARDIOVASCULAR SCIENCES FORUM Este tipo de complicação ocorre precocemente, pós o IAM, em média 16 horas, sendo mais comum em pacientes acima de 65 anos e do sexo feminino. É conseqüência de um IAM, que comprometa o septo, quer seja a través de irrigação da artéria coronária interventricular anterior ou do ramo descendente posterior da artéria coronária direita. Como o quadro clínico é agudo, o paciente desenvolve uma clínica exuberante que culmina com edema agudo de pulmão intratável clinicamente. Pelo mau prognóstico da terapêutica medicamentosa, independente das condições gerais o tratamento é cirúrgico, podendo haver necessidade do uso de contra-pulsação, balão intra-aórtico, desde o préoperatório. O tratamento cirúrgico consiste no fechamento do defeito, com o uso de um retalho de tecido homo ou heterólogo, e levando-se em consideração que deverá ser suturado ao tecido muscular intacto. Apesar da mortalidade cirúrgica deste tipo de complicação ser elevada ela é menor que o tratamento clínico, e é dependente do seu imediato diagnóstico e tratamento cirúrgico(33). 5. Ruptura de Parede Livre Ventricular Apesar de aparecer num percentual relativamente pequeno, 2 a 3% pelos dados do “Shock Trial Registry”(33) entre as complicações mecânicas do IAM e representa 10 a 15% dos óbitos por IAM. Está relacionada ao tratamento da fase aguda do IAM com agentes trombolíticos, e após o seu diagnóstico deve ser procedido o reparo cirúrgico em caráter de emergência. A cirurgia consiste numa toracotomia médio-esternal e drenagem do pericárdio, que na maioria das vezes apresenta uma coleção sanguínea que, dependendo do seu volume, pode produzir sinais clínicos de tamponamento. Devese ter cuidado no manuseio dos tecidos e na sutura do local da ruptura, levando-se em consideração que a zona em volta apresenta uma mio-malácia, que embora frágil, deve ser tratada também. Este tipo de tratamento é a única chance de sobrevida em casos agudos. 3 – CONCLUSÕES FINAIS Pacientes com SCA, que em função de suas lesões multiarteriais, devem ser submetidos a tratamento invasivo, coadjuvante ao clínico, sendo a CRM a melhor opção, em vista dos resultados das meta-análises demonstrarem melhores resultados a curto, médio e longo prazo. Se estas 41 Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): Cardiovasc Sci Forum 2011; 6(1): lesões se acompanharem de seqüelas mecânicas o tratamento cirúrgico é sem dúvida a melhor forma de tratamento com melhora da qualidade de vida destes pacientes. Em ambas os casos a relação custo/benefício é favorável ao tratamento cirúrgico, sendo a ATPC reservada para o tratamento de lesão(ões) culpada(s) na fase aguda do IAM. No entanto de todos os modos estas terapias são simultâneas ao tratamento clínico otimizado e principalmente deve-se tentar através de exames periódicos e com avaliação dos fatores de risco a prevenção da doença arterial coronariana. 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