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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Na Tabela 4, estão descritas e comparadas as médias dos resultados da espirometria e da cintilografia, referente aos dois subgrupos de pacientes que utilizaram o heliox como veículo da nebulização do radioaerossol ^99mTc-DTPA. Ao comparar os pacientes definidos como apresentando obstrução de vias aéreas (heliox c/DPO) com aqueles definidos como sem obstrução de vias aéreas (heliox s/DPO), observaram-se diferenças estatisticamente significativas nas médias do CEF_1s (p=0,0007) e do FEF₇₅/ CVF (p=0,0022). Observouse, ainda, que os pacientes do subgrupo heliox c/DPO apresentaram uma média de radiação cumulativa máxima em ambos pulmões (RmaxMd = 2.755.891 +801.859 contagens), que é significativamente maior (p=0,045) do que a RmaxMd obtida pelo subgrupo heliox s/DPO (1.598.075 +675.310 contagens). Por outro lado, os slopes médios dos dois subgrupos não diferiram significativamente (p=0,1283).

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

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

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

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