Análise espectral da atividade mioelétrica do cólon esquerdo
ARTIGO ORIGINAL ORIGINAL ARTICLEINTRODUÇÃO
Para a compreensão adequada do funcionamento e distúrbios do trato
gastrointestinal, são necessários entendimentos de seus processos anatômicos e
fisiológicos. Patologias que alterem o funcionamento normal do intestino são
freqüentes e de difícil compreensão e controle.
Grande número de distúrbios clínicos tem sua origem nas alterações da
motilidade intestinal. Anormalidades na motilidade do cólon estão sendo
identificadas nas síndrome do intestino irritável(1, 2, 5, 6, 11, 33, 68, 69),
doença diverticular(3, 48, 50, 61), colite ulcerativa(60, 63), megacólon
idiopático e chagásico(15, 18, 32, 37, 38, 43, 45, 46, 53), diarréia crônica
(30, 52) e constipação(16, 35, 40, 42, 47, 66, 67). A fisiopatologia das
alterações gastrointestinais dos pacientes diabéticos insulinodependentes,
também, não está definida. As constipações que acompanham estes pacientes, em
alguns casos acarretam impacção fecal(44, 51). Outro aspecto importante que
interfere com a motilidade colônica, é o íleo paralítico. Íleo paralítico pós-
operatório é um distúrbio conhecido que causa grande desconforto aos pacientes,
prolongando a hospitalização, aumentando a morbidade e o custo do tratamento.
A dificuldade em controlar essas patologias é decorrente da pouca compreensão
da fisiologia e, principalmente, da eletrofisiologia dos intestinos,
particularmente do cólon(33, 41), que talvez seja o segmento do trato
gastrointestinal menos compreendido e estudado. Apesar de apresentar como
funções básicas a absorção, secreção e armazenamento dos alimentos digeridos,
movendo-os em direção ao reto e posteriormente eliminando-os através da
defecação(59), os movimentos de propulsão, armazenamento e mistura, realizados
pelo cólon, resultam em intricado e pouco entendido padrão de motilidade.
Esta pouca compreensão do padrão de motilidade está diretamente relacionada ao
tipo de controle que é exercido no cólon, que sofre influência direta de
fatores miogênicos, representados principalmente, pela musculatura lisa que o
recobre, de fatores neurais, envolvendo o sistema nervoso central, sistema
nervoso autônomo e entérico, e de fatores humorais.
A correta interpretação dos sinais elétricos do cólon parece ser o passo
fundamental para a interpretação adequada dos fenômenos motores do cólon(9,
64). Existem, basicamente, dois tipos de ondas elétricas no cólon: um potencial
elétrico regular (marca-passo), chamado de atividade elétrica de controle, e
uma série intermitente de rápidos potenciais de ação, sobrepostos à atividade
elétrica de controle, chamados de atividade elétrica de resposta (contração)
(64).
A atuação medicamentosa e cirúrgica sobre as afecções motoras do cólon,
apresenta resultados um tanto quanto desapontadores.
Deste modo, tentou-se avançar no conhecimento da atividade elétrica do cólon
esquerdo como passo inicial na compreensão de alterações fisiopatológicas e
possíveis intervenções clínicas e/ou cirúrgicas.
Com o objetivo de realizar análise espectral da atividade elétrica do cólon
esquerdo de pacientes sem alterações clínicas, o presente estudo foi
idealizado.
CASUÍSTICA E MÉTODOS
Este estudo foi realizado no laboratório de Motilidade Intestinal do Serviço de
Cirurgia Geral do Hospital das Clínicas da Universidade Federal de Pernambuco
(UFPE), Recife, PE.
O protocolo de estudo foi submetido a avaliação da Comissão de Ética do
Hospital das Clínicas da UFPE, que o aprovou sem restrições.
Os pacientes selecionados para o estudo receberam explicação verbal, prestada
pelo médico-assistente, e escrita do presente estudo. Apenas os pacientes que
concordaram com os propósitos do estudo foram selecionados para a aposição dos
eletrodos.
Foram estudados 17 pacientes do sexo feminino, com diagnóstico de mioma uterino
e com indicação de histerectomia total abdominal.
Foram incluídas as pacientes com diagnóstico ultra-sonográfico de mioma
uterino, alterações clínicas representadas por alterações menstruais,
hipermenorréia, dor abdominal e/ou tumoração abdominal. Todas as pacientes
apresentavam exames complementares pré-operatório dentro da normalidade e foram
submetidas ao exame preventivo de câncer cervicouterino (teste de Papanicolau).
Em todas as pacientes o resultado foi negativo para células neoplásicas.
Considerou-se como fator de exclusão:
* presença de constipação intestinal, definida como número menor de três
evacuações por semana(46);
* presença de doenças associadas;
* utilização de maneira rotineira de medicações do tipo laxantes,
betabloqueadores, bloqueadores do canal de cálcio, antidepressivos,
tranqüilizantes e outras drogas que poderiam afetar a motilidade
intestinal;
* classificação do risco cirúrgico e anestésico da American Society of
Anaesthesiology nas categorias III, IV e V;
* epidemiologia positiva para doença de Chagas.
Durante o estudo foram excluídos pacientes que apresentaram:
* suspeita clínica ou eletromiográfica de saída do eletrodo da posição
fixada;
* presença de complicações transoperatórias e pós-operatórias;
Uma paciente foi excluída do estudo por apresentar suspeita de deslocamento do
eletrodo.
A faixa etária variou de 36 a 62 anos com média de 42 ± 8,7.
O preparo pré-anestésico foi realizado com midazolan (ansiolítico do grupo dos
benzodiazepínicos), na dose de 7,5 mg por via oral, 30 minutos antes do início
da indução anestésica.
Foi realizada a histerectomia total abdominal, associada à anexetomia
unilateral em dois casos. A incisão utilizada foi a transversa suprapubiana em
14 pacientes e a mediana infra-umbilical em dois pacientes. As cirurgias foram
realizadas sob anestesia peridural com bupivacaina a 0,5% em 12 pacientes e nas
outras 4 pacientes foi associada à anestesia geral.
Utilizou-se antibioticoprofilaxia em todas as pacientes e a escolha dos
antibióticos, assim como sua duração, seguiram as normas da Comissão de
Controle de Infecção Hospitalar do Hospital das Clínicas da UFPE. Foram
administrados, na indução anestésica, 1 g de cefazolina, por via endovenosa. A
cobertura antimicrobiana se deu apenas durante o procedimento cirúrgico.
Ao término do procedimento cirúrgico, caso não houvesse nenhuma intercorrência
operatória, eletrodos bipolares do tipo MP-285-B, Monicrom 2-0, cardiovascular
do tipo fio de marca-passo, foram implantados na tênia anterior do cólon
sigmóide(9, 19, 20, 21, 22, 25, 27, 28, 54). Os fios de marca-passo foram
isolados por teflon e apresentavam em sua extremidade uma área descoberta, de
cerca de 4 cm. Esta área descoberta é a área implantada na tênia do cólon.
Foram implantados três pares de eletrodos, cada par distando 5 cm entre si,
estando o último par distante 20 cm da reflexão peritonial. Os eletrodos foram
fixados no local de inserção no cólon, com fio de catgut simples 3-0 em pontos
simples. Os eletrodos foram expostos, no flanco esquerdo do paciente, e fixados
à pele com mononylon 4-0.
Após a recuperação do íleo paralítico, com o paciente em dieta livre e de alta
hospitalar, realizou-se uma aquisição de dados da atividade mioelétrica do
cólon. A sessão de aquisição se deu com o paciente em jejum e por um período de
1 hora. Após a realização do registro, os eletrodos foram retirados mediante
tração.
Os sinais de atividade elétrica do cólon foram captados e enviados a um
microcomputador, através de um sistema de aquisição de dados ' DATAQ, Akron,
OH, Série 200 ' que identifica e capta freqüências entre 0,02 e 10 Hz. Os dados
são registrados, armazenados e analisados utilizando-se software de aquisição '
WINDAQ 200 ' que trabalha em ambiente Windows.
A aquisição dos dados se deu com amostragem de 40 pontos por segundo, que já
provou ser eficaz na análise do sinal elétrico do cólon(9, 21).
O sinal do intestino apresenta amplitude muito pequena, sendo acompanhada por
ruído de modo comum, de amplitude muitas vezes superior ao próprio sinal. Com o
objetivo de purificar este sinal e evitar ruídos, foi idealizado circuito
contendo como estágio de entrada um amplificador de instrumentação especial,
permitindo relação de ganho de 1 a 1000, excelente razão de rejeição de modo
comum e altíssima impedância de entrada. Neste estágio, grande parte do ruído
de modo comum é eliminado, mantendo equilíbrio de impedâncias conectadas a cada
uma das portas inversoras e não-inversoras do amplificador. Em seguida, o sinal
passa por um filtro de Butterworth de quarta ordem, com freqüência de corte em
torno de 15 Hz. Por fim, aplica-se um novo ganho ao sinal, tornando-
o compatível com as características de entrada do sistema(29).
O software de análise dos dados permite análise através de algoritmos baseados
na transformada de Fourier. O programa usa o FFT (Fast Fourier Transform) para
depurar e analisar os dados. Este programa tem uma resolução de 0.23 ciclos/
minuto. Feito isso, ocorre a separação da atividade elétrica de controle (AEC)
e da atividade elétrica de resposta (AER). As freqüências situadas abaixo de
0,3 Hz são selecionadas para a AEC, enquanto que os dados situados entre 0,7 e
10 Hz, para a análise da AER.
Na análise da AEC, determinaram-se as freqüências dominantes e suas respectivas
percentagens. A freqüência dominante é aquela que apresenta a maior magnitude e
durante cada minuto foi classificada, conforme o número de ciclos, em: baixa
(0-9 ciclos/minuto), média (>9-15 ciclos/minuto) e alta (acima de 15 ciclos/
minuto).
Na AER o sinal deve ter duração mínima de >0,6 s e média de amplitude maior que
a linha basal. O início e o fim do tempo e duração de cada AER foram
classificados como de curta (<6,7s) ou longa (>6,7s).
O complexo motor migrante foi considerado como o aparecimento de uma contração
de longa duração, ou grupos de contrações de longa duração em, no mínimo, dois
sítios de eletrodos, em tempos diferentes.
Na análise elétrica da atividade intestinal, foi considerada a voltagem média
da onda elétrica nos três eletrodos de todos as pacientes, expressa em
milivolts, assim como os valores máximo e mínimo, variância, o RMS (root mean
square), "skewness" e o resultado da transformada de Fourier.
O RMS é expresso em milivolts e determina a tensão eficaz da onda elétrica,
enquanto que o "skewness", também é expresso em milivolts e determina a grau de
assimetria da onda elétrica.
Foram realizados testes com simulador de sinais, introduzindo sinais com
características conhecidas antecipadamente. Foram também rejeitadas contrações
que começavam simultaneamente e que têm a mesma duração, amplitude e
características em todos os eletrodos. Estas contrações foram consideradas como
artefatos.
O tamanho da amostra foi determinado através de métodos estatísticos(17, 24). O
número de 16 pacientes mostrou ser adequado para o objetivo do estudo.
Nos dados obtidos foi realizado teste de análise de variância (ANOVA) a fim de
obter a confirmação de que os dados numéricos encontrados apresentavam
distribuição gaussiana. Realizou-se então, o teste de t de Student para
amostras independentes, sendo considerado o valor de P<0,05 como indicativo de
diferença estatisticamente significativa.
RESULTADOS
Não houve mortalidade relacionada à metodologia ou ao procedimento cirúrgico
nas 17 pacientes estudadas. A idade média foi de 44,6 ± 9,5.
Uma paciente foi excluída do estudo por apresentar suspeita de deslocamento do
eletrodo; outra referiu dor no momento da retirada do mesmo.
O tempo cirúrgico para a colocação do eletrodo variou de 9,8 ± 2,8 minutos.
Dentre as variáveis qualitativas consideradas fatores de confusão, não houve
diferença estatisticamente significativa entre os grupos estudados quanto a:
presença de doenças associadas, classificação do risco anestésico cirúrgico da
American Society of Anesthesiology e idade.
O resultado da análise espectral das pacientes está exposto na Tabela_1.
A AEC esteve presente em todos os momentos de todos os registros das pacientes
de ambos os grupos, sendo predominantemente a de baixa freqüência. Quando se
analisou a AER de curta duração, identificaram-se 98,6 ± 17,3 contrações, com
duração média de 2,30 ± 0,30 (Tabela_2). Com relação à atividade elétrica de
resposta de longa duração, identificaram-se 8,1 ± 3,2 contrações, com duração
média de 11,30 ± 0,39. O número de complexo motor migrante foi de 0,8 ± 0,6
(número/hora) (Tabela_2).
Na Tabela_3 foi realizada análise espectral das contrações de longa duração.
Analisaram-se 129 contrações de longa duração.
Na Tabela_4 analisou-se o RMS. Estratificaram-se três períodos da leitura: a
média global da leitura elétrica nos três eletrodos, nas contrações de longa
duração e nos períodos em que não havia contrações, denominado período de
repouso. Não houve diferença estatisticamente significativa entre os três
períodos estudados
COMENTÁRIOS
A maioria dos conhecimentos atuais da motilidade do cólon é baseada em
observações do trânsito de contraste baritado(14, 34, 40, 62) e das leituras
manométricas quer por meio de cateteres, quer por meio de balões intraluminares
(13, 36, 39, 49, 62).
Os estudos manométricos são usados com sucesso no estudo da motilidade
esofagiana. No entanto, sua aplicação no estudo da motilidade colônica, não
conseguiu reproduzir os eventos ocorridos na parede do cólon(4, 10, 20). A
provável explicação para isto é que o cólon funciona como uma câmara aberta e
que nunca está colabada, diferentemente do esôfago.
Nem sempre o aumento de pressão representa contração no sítio do cateter. Este
pode reproduzir contrações ocorridas em outros segmentos do cólon e, às vezes,
em outros órgãos, ou seja, ele traduzirá, em contração, qualquer mudança de
pressão em sua ponta(20). Além do que, nem sempre os cateteres intraluminares
registram contrações discretas da musculatura do cólon(4, 10). FERRAZ et al.
(20) analisaram a relação entre as leituras de um cateter intraluminar,
colocando na mesma posição um eletrodo de serosa no cólon de macacos. O
resultado do estudo demonstrou que o registro obtido pelo cateter intraluminar
de pressão nem sempre reflete as alterações contráteis do cólon. Vários são os
fatores de confusão e os registros intraluminares coincidiram com os registros
contráteis em apenas 21%.
A análise da atividade elétrica do cólon, através de eletrodos posicionados na
serosa ou camada muscular, tem tido importância ímpar na compreensão da
fisiopatologia da motilidade colônica, no íleo paralítico e na atividade normal
do cólon(8, 31, 57). Este método é capaz de detectar alterações discretas na
parede do cólon (AEC), assim como, o sentido e velocidade das contrações. Seu
grande inconveniente é a necessidade de uma laparotomia para sua implantação.
No presente estudo, utilizou-se uma população de pacientes que necessitou de
laparotomia para o tratamento de patologias preexistentes. Deste modo,
eliminou-se o inconveniente.
A realização da leitura, em média no quarto dia de pós-operatório, representa a
atividade elétrica do pós-operatório tardio. CONDON et al.(9), estudando a
atividade elétrica do cólon no pós-operatório, analisaram 14 pacientes que se
prontificaram a permanecer com eletrodos por um período de tempo prolongado
(11-29 dias). A interpretação eletromiográfica após a recuperação do íleo
paralítico pós-operatório foi similar ao pós-operatório tardio, o que faz crer
que a leitura eletromiográfica realizada após a recuperação do íleo paralítico
e, em média, no quarto dia de pós-operatório, representa a atividade elétrica
do paciente.
O parco conhecimento da fisiologia e da fisiopatologia das afecções que
acometem o cólon pode estar relacionado à dificuldade de se obter registros
fidedignos da atividade motora e elétrica do intestino grosso(9, 57).
A interpretação da atividade elétrica do intestino também pode ser confusa e
inadequada.
A utilização de eletrodos bipolares faz com que se compreenda o processo de
captação para melhor interpretação dos dados.
O eletrodo bipolar capta a atividade elétrica entre os eletrodos. O sentido
desta atividade determina a positividade ou negatividade do sinal, ou seja,
determinada atividade está positiva porque aquela onda elétrica percorreu o
caminho do eletrodo 1 para o eletrodo 2. Caso nova onda elétrica percorra o
caminho inverso (eletrodo 2 para o eletrodo 1), esta irá ser representada no
gráfico como uma onda negativa. Deste modo, a interpretação da atividade
elétrica de determinado segmento do intestino, utilizando eletrodos bipolares,
pela análise simples da voltagem média, poderá ser inadequada. A voltagem média
nas pacientes histerectomizadas foi de 57,049 ± 163,498 mV. Esta grande
variação, considerada um desvio padrão mais de 2 vezes o valor da média,
representa bem este problema. A atividade elétrica variou de '1266,39 a
1303,993. A contração definida pelo valor de '1266,39 milivolts representou uma
contratilidade, uma força, similar a de 1303,993, diferenciando apenas no
sentido em que foi realizada.
A utilização do RMS parece mais apropriada. Este determina a tensão eficaz de
uma onda elétrica e em sua fórmula utiliza na análise, a raiz quadrada do
sinal, eliminando desta forma, o inconveniente da negatividade do mesmo. Na
prática o RMS determina a energia do sinal, ou melhor, a força de uma contração
(29).
Desta forma, utilizou-se o RMS para analisar o sinal elétrico da atividade do
cólon esquerdo. Na Tabela_4, analisou-se o RMS em três situações diferentes: a
média geral do sinal em todo período de leitura, durante os períodos de
contração de longa duração e nos períodos de repouso, em que não houve
identificação de contrações.
Nas pacientes histerectomizadas, a média de leitura foi de 220,828 ± 122,149
milivolts, chegando a 487,950 ± 322,448 milivolts nas contrações de longa
duração e retornando a 94,590 ± 35,700 milivolts nos períodos de repouso. Estes
valores, entre si, foram estatisticamente significativos.
A análise da "skewness" dá um indicativo da assimetria da amostra. A análise
elétrica do cólon demonstrou grande assimetria. Este fato corrobora os dados de
uma definição de padrão mioelétrico do cólon. A função primordial do cólon é de
absorção e, para isto, precisa manter o alimento o maior tempo possível em
contato com a mucosa. A função propulsiva deve ser lenta, gradual, de modo que
realize uma mistura eficaz do bolo fecal. São identificadas contrações
migratórias no sentido distal e retrógrado.
A análise motora representada na Tabela_2, demonstrou a presença da AEC em
todos os momentos de análise. Este fato já vem sendo relatado na literatura e
já se aceita que a AEC é onipresente no cólon(7, 8, 9, 12, 19, 21, 23, 25, 26,
27, 54, 55, 56, 57, 58). A freqüência da AEC foi predominantemente na baixa
freqüência. As contrações de longa duração foram identificadas em 8,1 ± 3,2. Já
as contrações migratórias de longa duração, representadas pelo complexo motor
migrante, foram identificadas em 0,8 ± 0,6. O complexo motor migrante é que
representa a propulsão dos alimentos. Este complexo poderá ter um sentido
distal, em direção ao reto, e um sentido retrógrado. Analisou-se apenas o
complexo motor migrante em sentido distal. Este número pequeno condiz com a
predominância de absorção do cólon.
Na Tabela_3 foram analisadas as contrações de longa duração identificadas nas
leituras de todos os pacientes. No total foram analisadas 129 contrações.
A utilização da transformada de Fourier faz com que se identifique um espectro
elétrico de segmentos de sinal (períodos de 1 minuto), chamando de blocos de
dados, de cada eletrodo isoladamente. O conjunto destes blocos de dados permite
análise fidedigna das alterações elétricas obtidas, assim como permite uma
estratificação do tipo de onda a ser analisada(9, 55, 65). A transformada de
Fourier é uma técnica matemática que descreve uma onda periódica, não-
sinusoidal. Este método fornece um espectro de força, com duração e freqüência
da onda elétrica.
Utilizando a transformada de Fourier estratificaram-se os dados obtidos usando
512 pontos por minuto, analisando deste modo, a AEC e a AER. A transformada de
Fourier é bastante utilizada na análise e interpretação de dados elétricos,
particularmente os dados mioelétricos do trato gastrointestinal, facilitando o
manuseio dos dados.
A AER foi atribuída como de curta duração quando apresentou menos de 6,7
segundos, pois este é o valor máximo de uma contração que ocorre dentro de uma
ECA de baixa freqüência (60 s/9 cpm = 6,7 s/c)(8, 9).
A caracterização da atividade elétrica do cólon é passo fundamental na correção
de problemas intestinais que modifiquem e alterem a função colônica. A
compreensão do tipo de atividade elétrica e suas características, serão
determinantes no controle e na cura de patologias funcionais do cólon.
A atuação sobre a corrente elétrica do cólon e dos demais órgãos do trato
gastrointestinal pode ser a etapa que faltava na compreensão dos fenômenos
fisiopatológicos de muitas das alterações motoras do cólon e pode representar o
início de grandes avanços na propedêutica de problemas complexos relacionados a
este órgão e a diminuição do período de íleo paralítico, assim como a resolução
das complicações relacionadas ao megacólon chagásico e idiopático, das
alterações motoras do cólon de doentes diabéticos ou, ainda, dos problemas
crônicos de diarréia e constipação.
Acredita-se que a definição e a busca de um padrão elétrico do cólon é o passo
inicial no manuseio clínico das alterações fisiopatológicas do cólon. Deste
modo, determinou-se no presente estudo que: 1. a RMS média do cólon esquerdo é
de 220,828 milivolt; 2. durante uma contração de longa duração, a RMS se eleva
de maneira estatisticamente significativa de 94,590 milivolts no período de
repouso, para 487,950 milivolts.
