ELEVAÇÃO DO GRADIENTE DE PRESSÃO ATRAVÉS DO OXIGENADOR DURANTE A CIRCULAÇÃO EXTRACORPÓREA.

Os progressos no desenvolvimento e na construção dos oxigenadores de membranas, aliados ao aperfeiçoamento das técnicas para o seu uso, contribuem para o contínuo aprimoramento da condução da circulação extracorpórea e para a otimização dos resultados que ela proporciona. Algumas vezes, entretanto, inovações importantes podem desencadear o aparecimento inesperado de determinados fenômenos, até então inexistentes ou desconhecidos. A observação criteriosa, seja no laboratório experimental ou na arena clínica, em algumas ocasiões, pode demonstrar esses efeitos colaterais. Contudo, apenas o uso continuado é capaz de demonstrar todas as nuances, positivas e negativas, tanto de novas técnicas quanto de novos aparelhos. Essa circunstância ocorreu com a nova geração de oxigenadores, construídos com a finalidade primordial de reduzir o volume de prime.

Nos últimos anos, um curioso fenômeno tem sido observado por muitos perfusionistas [1-4] com o emprego de diversos tipos e marcas de novos oxigenadores. Esse fenômeno foi primeiramente descrito por Jansson [1] e, logo em seguida, relatado por Blomback [2] e Schaadt [3], dentre outros e independe do modelo ou do fabricante do oxigenador. Consiste, essencialmente, na elevação acentuada da pressão na linha arterial, algum tempo após o início da perfusão. Essa elevação da pressão, na maioria dos casos, regride após alguns minutos. Em alguns casos, contudo, a elevação da pressão da linha arterial é de tal ordem que esta, simplesmente se rompe (desconecta), em geral, na junção do tubo com o conector da entrada do oxigenador. Em todos os casos, a cânula arterial está bem posicionada, a linha arterial e o filtro arterial estão livres e não há sinais diretos de qualquer obstrução mecânica. Além disso, os parâmetros que avaliam a coagulação estão normais. A elevação acentuada da resistência à passagem do sangue no interior do compartimento das membranas do oxigenador é a essência do fenômeno. A pressão da linha arterial na entrada do oxigenador pode alcançar valores extremamente elevados, acentuando sobremodo o gradiente de pressão através do oxigenador. Pressões da ordem de 900 mmHg já foram descritas, nessas circunstâncias [3].

A ocorrência de gradientes de pressão transoxigenador elevados, durante a circulação extracorpórea, é de grande importância para o preparo e a condução da perfusão. A discussão das suas múltiplas causas, as técnicas essenciais ao seu reconhecimento precoce e o provável efeito favorável de doadores de óxido nítrico, prontificaram a presente revisão.

DESCRIÇÃO DO FENÔMENO

Palanzo e colaboradores [5] descrevem o fenômeno com bastante propriedade, através do seguinte cenário, nos casos em que a perfusão foi realizada com bombas centrífugas: "pouco tempo após o início da perfusão, há uma redução do fluxo sanguíneo com uma simultânea elevação das rotações da bomba. A pressão arterial média e a pressão da linha arterial permanecem normais ou caem e há uma dramática redução do número de plaquetas". A grande elevação do número de rotações por minuto e a concomitante mudança do ruído da bomba, indicam o crescimento da resistência à passagem do sangue pelo interior do compartimento das membranas.

Jansson [1], Svenmarker [6] e colaboradores descreveram o fenômeno com o emprego das bombas de roletes e observaram grandes elevações da pressão de entrada do sangue nos compartimentos das membranas dos oxigenadores. Esses autores ressaltam que a monitorização da pressão da linha arterial na entrada das membranas é mandatória, para identificar a elevação da pressão. Se apenas a pressão pós-membrana for monitorizada, as variações da pressão no interior do oxigenador não serão percebidas. Isto poderá levar à ocorrência de acidentes de consequências imprevisíveis.

Além de Jansson [1], Palanzo [5] e Svenmaker [6], outros autores observaram o aparecimento espontâneo de gradientes transoxigenador elevados, durante o transcurso da circulação extracorpórea. Shaadt [3] ilustra a crescente preocupação dentre os perfusionistas com a possibilidade dessa nova ocorrência e relata a sua própria observação de pressões de até 900 mmHg medidas na entrada do compartimento das membranas do oxigenador, ocorrendo entre 10 e 15 minutos após o início da perfusão. O autor atribuiu o fenômeno ao depósito de fibrina dentro do oxigenador, em virtude da ativação das plaquetas, apesar do tempo de coagulação ativado encontrar-se dentro dos limites esperados. Bearrs [7] e colaboradores descreveram a ocorrência em 5 oxigenadores nos quais a capacidade de oxigenação foi substancialmente reduzida, devido à formação de trombos à partir do permutador de calor. Presumivelmente o processo foi desencadeado pela presença do criofibrinogênio, uma proteina reativa ao frio que se agrega fortemente às plaquetas e ao fibrinogênio. Outros autores [5] relataram semelhantes ocorrências com diversos níveis de severidade. Nas formas mais severas, a capacidade de oxigenação dos aparelhos reduz-se tão significativamente que torna necessária a substituição imediata do oxigenador.

IDENTIFICAÇÃO PRECOCE DA ELEVAÇÃO DO GRADIENTE TRANSOXIGENADOR

É importante notar que a descrição da elevação do gradiente através do oxigenador, durante a circulação extracorpórea, prontificou um número de perfusionistas a incluir a monitorização da pressão de entrada do compartimento das membranas, como a única forma de detectar precocemente a ocorrência do fenômeno. Recomenda-se inserir um monitor de pressão entre a bomba arterial e a entrada do compartimento das membranas do oxigenador, conforme ilustrado na figura 1. Devemos considerar que, diante da existência desse novo fenômeno, o conector da entrada do compartimento das membranas dos oxigenadores deve conter um adaptador "luer", para facilitar a monitorização da entrada das membranas, enquanto a monitorização na linha de expurgo do filtro arterial reflete a pressão pós-membranas.

Fisher et al [8] recomendam medir a pressão pré e pós oxigenador, com o objetivo de detectar a criação de gradientes anormais que, segundo sua experiência ocorre uma vez em cada 230 casos. A ocorrência desses gradientes supranormais tem sido estimada por vários autores [8], desde 1 para cada 40 casos até 1 para cada 239 casos. A necessidade de substituir o oxigenador ocorreu, pelo menos uma vez, em cada 346 casos ou, segundo outros autores, uma vez em cada 954 casos. Há indícios de que a incidência desse evento varia dentre os diversos hospitais e mesmo, de um país para outro. Um fator que costuma complicar o estudo desses gradientes supranormais é a multiplicidade de designações e métodos usados para descrever o fenômeno. Essa variabilidade possibilita a descrição de casos falsos positivos e falsos negativos.

Wahba e colaboradores [9] admitem que o desenvolvimento de gradientes de pressão anormalmente elevados durante a circulação extracorpórea é a causa mais comum de falha dos oxigenadores. Estes autores estudaram um contingente de 1.959 pacientes, durante um período de 2 anos. Em 769 casos o oxigenador usado não tinha nenhum revestimento especial, enquanto nos demais 1.190 casos o oxigenador usado era revestido com heparina. Houve o desenvolvimento de gradientes de pressão anormalmente elevados em 44 casos em que os oxigenadores não eram revestidos, enquanto que, nos oxigenadores revestidos com heparina, ocorreram apenas 3 casos (p < 0.001).

GRADIENTES TRANSMEMBRANA (TRANSOXIGENADOR)

Os fabricantes dos oxigenadores costumam apresentar o gradiente transmembrana (transoxigenador) normal para cada modelo de aparelho, sob a forma gráfica, relacionado ao fluxo em condições "standard". Nos oxigenadores modernos esta relação é linear, para uso do aparelho dentro das condições especificadas pelo fabricante. De um modo geral, os gradientes através dos oxigenadores do tipo denominado "reverso", em que o gás flui no interior das fibras ôcas, são menores que nos oxigenadores em que o sangue flui no interior das fibras. O gradiente transmembrana normal de diversos oxigenadores foi determinado por Fisher e colaboradores [8], conforme ilustrado na Tabela 1.

Oxigenador	Fabricante	Gradiente (mmHg/L)
Hilite	Medos	21,5 ±3,8
Monolyth	Sorin	11,9 ±3,4
Capiox SX 25	Terumo	22,4 ±3,8
Duo	Cobe	32,2 ±1,6
Optima	Cobe	25,0 ±4,2
Quantum	Bard	27,4 ±2,8
Avant	Dideco	28,5 ±2,5
Vision	Gish	18,1 ±5,5
Affinity	Avecor	11,7 ±3,7
Adaptado de Fisher [8]

Os principais fatores que afetam o gradiente de pressão através do compartimento das membranas dos oxigenadores, além do fluxo sanguíneo, são a viscosidade do sangue e as dimensões do aparelho. Durante a perfusão, as alterações da viscosidade do sangue dependem essencialmente do hematócrito e da temperatura. Desse modo, para cada paciente, as condições da circulação extracorpórea podem ser consideradas estáveis e, nesse contexto, a monitorização do gradiente de pressão transmembranas (pressão da linha de entrada - pressão da linha de saída do compartimento das membranas) ou DP= Pe - Ps, facilmente permite detectar qualquer elevação anormal.

Alguns autores procuram identificar diferentes tipos de elevação do gradiente transmembrana e tentam correlacioná-los com o momento da perfusão em que a elevação do gradiente ocorre. Isto, contudo, ainda é especulativo e não há dados disponíveis capazes de assegurar a fidelidade dessa correlação.

Os primeiros relatos da geração de gradientes elevados através dos oxigenadores detinham-se em identificar o valor absoluto alcançado pela pressão pré-oxigenador. Ao avaliar o fenômeno prospectivamente, em um estudo cooperativo, Fisher e colaboradores [8] convencionaram assinalar como elevado, qualquer gradiente de pressão igual ou superior ao dobro do gradiente medido ao alcançar o fluxo de perfusão calculado para o paciente. Os valores foram assinalados em mmHg/L (pressão/fluxo de perfusão). A maioria dos casos ocorre após os primeiros 10 a 15 minutos de perfusão; entretanto, alguns poucos casos podem ocorrer mais tardiamente.

É importante correlacionar o gradiente de pressão com o fluxo da perfusão, para que os valores possam servir de comparação dentre os diferentes modelos e fabricantes de oxigenadores. Desse modo, a fórmula para representar o gradiente de pressão transoxigenador em relação ao fluxo é:

DP= (Pe - Ps)/Q em que:

DP= Gradiente de pressão transoxigenador, representado em mmHg/litro
Pe = pressão da linha arterial na entrada do compartimento das membranas
Ps = pressão da linha arterial na saída do compartimento das membranas
Q = fluxo da perfusão no momento em que as pressões são medidas

Como o gradiente de pressão transoxigenador é principalmente dependente do fluxo sanguíneo que atravessa o aparelho, a identificação de que ocorre um evento anormal pode ser difícil, durante períodos de baixos fluxos mas ressalta, sem dificuldades, quando se utilizam os fluxos habitualmente recomendados para a perfusão.

CAUSAS DA ELEVAÇÃO DO GRADIENTE DE PRESSÃO DOS OXIGENADORES

A apreciação dos gradientes de pressão elevados nos oxigenadores de membranas coincidiu com o emprego de novos e menores modelos de aparelhos especificamente desenhados com a finalidade de contribuir para a redução global do prime da circulação extracorpórea. Nesses oxigenadores, os "canais" destinados à passagem do sangue através do permutador de calor e do compartimento das membranas são bastante reduzidos, em comparação com os aparelhos integrados habitualmente utilizados. Desse modo, os eventos capazes de reduzir os espaços percorridos pelo sangue produzem obstrução muito mais facilmente. É possível, portanto, que não estejamos presenciando a ocorrência de um novo fenômeno; os novos desenhos dos oxigenadores podem ter criado as condições que permitem a sua exteriorização.

Svenmarker [6] e seu grupo admitem que a causa do aumento do gradiente de pressão através do oxigenador reside na formação anormal de uma malha espessa constituída por um gel de fibrina; estes autores também acreditam que a hipotermia pode participar do processo, ao aumentar a viscosidade do sangue e a reatividade das plaquetas. A resistência à heparina e a presença de criofibrinogênio também foram citadas como capazes de contribuir para a formação da camada de gel. Esta, ao recobrir as membranas do oxigenador pode comprometer a oxigenação do sangue.

Outros autores, como Palanzo [5] e colaboradores admitem que a redução do espaço destinado ao curso do sangue e a produção de turbilhonamento alteram a dinâmica do sangue no seu percurso transoxigenador; essas alterações potencializam a deposição de plaquetas e a consequente formação dos grumos de fibrina ou de coágulos. Em favor da sua hipótese, aqueles autores constataram a excepcional queda do número de plaquetas circulantes, durante o fenômeno de hipertensão intra-oxigenador. Em três pacientes, a contagem normal de plaquetas do pré-operatório caiu para 22.000/mm3, 10.000/mm3 e 17.000/mm3. A resolução dos gradientes elevados se acompanha de elevação concomitante do número de plaquetas em circulação. Isso ilustra a participação das plaquetas na produção dos episódios de elevação dos gradientes de pressão.

A administração de agentes antifibrinolíticos, a administração de propofol e uma ampla variedade de fatores, tem sido apontados como eventuais participantes do processo. Não há, contudo, evidências capazes de confirmar esses achados [5].

MEDIDAS PREVENTIVAS

A ocorrência da elevação inesperada dos gradientes de pressão transoxigenadores foi observada por numerosos perfusionistas e parece ser um evento mais frequente com os oxigenadores não revestidos por heparina ou outros agentes destinados a incentivar a biocompatibilidade. Esses episódios se acompanham de dramática redução do número de plaquetas circulantes. Palanzo [10] e colaboradores verificaram que a adição de albumina humana ao prime do sistema, mesmo em pequenas quantidades, pode reduzir acentuadamente a incidência da elevação da resistência à passagem do sangue pelo interior dos oxigenadores. Estes autores determinaram que apenas 3 ml de albumina a 25% adicionados ao prime já produzem efeitos benéficos, devido à redução da adesão plaquetária.

De Somer e colaboradores [11] avaliaram os efeitos da administração do óxido nítrico no gradiente de pressão transoxigenador em animais de experimentação. Em todos os experimentos o nitroprussiato de sódio foi utilizado como o doador de óxido nítrico. A droga foi administrada quando o gradiente através do oxigenador alcançava o dobro do valor inicial. A resistência do oxigenador reduziu consideravelmente, dentro de 5 minutos do início da administração do nitroprussiato. Os resultados das experiências "in vitro" e das experiências em animais (cães e suínos) demonstraram conclusivamente que a administração do nitroprussiato de sódio reverte o fenômeno da elevação dos gradientes transoxigenadores. Nas experiências in vitro, o gradiente basal de 140 mmHg elevou-se rapidamente para 300 mmHg. A administração de nitroprussiato de sódio fez o gradiente baixar para 228 mmHg e 200 mmHg, aos 10 e 20 minutos respectivamente. No modelo de estudo com cães, um gradiente basal de 50 mmHg/l/min elevou-se até 390 mmHg/l/min. A dose de nitroprussiato de sódio de 1 mcg/kg/min reduziu a resistência para 155 mmHg/l/min, após 5 minutos. A interrupção da infusão do nitroprussiato de sódio permitiu nova elevação da resistência do oxigenador para 303 mmHg/l/min. O reinício da droga na concentração de 5 mcg/kg/min reduziu a resistência para 190 mmHg/l/min após 10 minutos e para 85 mmHg/l/min, após 20 minutos. O modelo experimental com suínos apresentou resultados semelhantes aos obtidos em cães.

Os oxigenadores do mercado são construídos com os mesmos materiais hidrófobos. Quando o sangue entra em contato com as superfícies desses polímeros, quase imediatamente, forma um revestimento proteico. Em seguida à formação dessa camada proteica ocorre a aderência de plaquetas. Além do fibrinogênio, as gamaglobulinas pré-adsorvidas nessas superfícies artificiais estimulam as reações de liberação das plaquetas. A albumina, ao contrário, tende a tornar as superfícies menos propensas à adesão plaquetária [11]. Young [12] relata que reações dos radicais glicosil transferase nas unidades de polisacarídeos incompletos poderiam mediar a interação das proteinas com as plaquetas. Os grupos de radicais glicosil transferase existem no fibrinogênio, nas gamaglobulinas e em muitas outras proteinas do plasma mas, não existem na albumina. Estas diferenças químicas podem explicar o efeito benéfico da albumina no perfusato, ao impedir a deposição plaquetária e minimizar o desenvolvimento de gradientes pressóricos elevados. Em todas as experiências de De Somer [11] a administração de óxido nítrico gasoso ou de nitroprussiato de sódio (doador de óxido nítrico) reduziu significativamente o gradiente de pressão e a resistência através dos oxigenadores. Esta resposta demonstra que a adesão das plaquetas é uma das variáveis responsáveis pela ocorrência do fenômeno que discutimos. O efeito inibitório do óxido nítrico é dependente da dose e é transitório. A inibição é revertida pela oxihemoglobina. Nos oxigenadores há dois importantes estímulos à agregação plaquetária: uma superfície recoberta por fibrinogênio e outras moléculas de elevado peso molecular e a presença de grandes quantidades de oxihemoglobina, reduzindo o efeito inibitório do óxido nítrico. A causa das variações do fenômeno dentre os diversos pacientes pode estar relacionada às diferenças nas quantidades de oxihemoglobina, albumina, fibrinogênio e isômeros da haptoglobina, além das variações do trauma inflingido aos elementos do sangue e à produção de hemoglobina livre. Apesar dessas considerações, as causas exatas da ocorrência do fenômeno, ainda são especulativas.

CONCLUSÕES

A descrição do desenvolvimento de gradientes de pressão elevados através dos oxigenadores durante a circulação extracorpórea prontificou um número de perfusionistas a monitorizar o seu aparecimento, através da medida da pressão pré-oxigenador, além da pressão da linha arterial habitualmente monitorizada. A deposição de plaquetas e a formação de um extenso gel de fibrina reduz os canais destinados à passagem do sangue e aumenta a resistência ao fluxo sanguíneo no interior do oxigenador. Essa deposição pode ocorrer apenas sobre a região do permutador de calor ou pode estender-se à região das membranas capilares, dependendo do tipo e da construção do aparelho. Quando a área de membranas envolvida no processo é significativa, as trocas gasosas podem ser comprometidas. Nessas circunstâncias impõe-se a substituição do oxigenador.

Acredita-se que os novos oxigenadores destinados a minimizar o volume de prime são mais propensos a demonstrar a ocorrência desses fenômenos de acentuação dos gradientes pressóricos transoxigenador. Há evidências de que a deposição de plaquetas desempenha um papel importante na origem desse fenômeno. Algumas experiências [5,10,11] demonstram que a adição de albumina humana ao prime e a administração de doadores de óxido nítrico, como o nitroprussiato de sódio podem prevenir ou reverter a sequência de eventos que podem culminar na redução da capacidade de oxigenação dos aparelhos ou, até mesmo, em rotura da linha arterial, nos casos extremos.

A criteriosa seleção dos aparelhos, seu uso judicioso e a cuidadosa monitorização da perfusão permitem ao perfusionista evitar a ocorrência desse fenômeno ou revertê-lo precocemente.

REFERÊNCIAS