Avaliação do Estado de Hidratação pela Análise Vetorial de Impedância Bioelétrica em Pacientes com Cardiopatia Isquêmica Submetidos a Teste Ergométrico

Resumo

Desequilíbrios no estado de hidratação podem ter um efeito de curto prazo sobre os determinantes diretos e indiretos do consumo de oxigênio e pulso, e fatores prognósticos de morbidade e mortalidade na cardiopatia isquêmica. Este protocolo descreve a técnica para avaliação do estado de hidratação por meio da análise vetorial de impedância bioelétrica e da resposta cardiopulmonar durante teste ergométrico.

Resumo

A doença isquêmica do coração (DIC) representa um grupo de síndromes clínicas caracterizadas por isquemia miocárdica, levando a um comprometimento do suprimento sanguíneo miocárdico e comprometimento da perfusão. Diversas variáveis clínicas avaliadas por meio de teste de esforço, como o consumo de oxigênio (VO2) e a frequência cardíaca de pulso de oxigênio (FC/O2), têm sido atribuídas como fatores prognósticos cardiopulmonares em pacientes com DIC. Entretanto, outros fatores, como o estado de hidratação (EH), que potencialmente afetam a resposta cardiopulmonar, têm sido pouco abordados. A SH desbalanceada tem um efeito de curto prazo sobre o volume plasmático e o sistema nervoso simpático, o que afeta o volume sanguíneo e reduz o VO2 e a FC/O2. Recentemente, a análise de impedância bioelétrica (BIA), um método baseado na oposição de tecidos corporais (incluindo o volume de fluido) a uma baixa corrente elétrica, tem sido amplamente utilizada para avaliar a EH por meio da obtenção de dois componentes: resistência (R) e reatância (Xc) e uso de fórmulas de predição. No entanto, várias limitações, como doença crônica ou estado hídrico anormal, podem afetar os resultados. Nesse sentido, métodos alternativos de BIA, como a análise vetorial de impedância bioelétrica (BIVA), tornaram-se relevantes. R e Xc (ajustados pela altura) resultam em um vetor plotado no gráfico R/Xc, que permite interpretar a SH como normal ou anormal de acordo com a distância do vetor médio. O objetivo deste estudo é descrever como determinar a EH pela BIVA utilizando um aparelho de frequência única e comparar os resultados com a resposta cardiopulmonar em pacientes com DIC.

Introdução

A doença isquêmica do coração (DIC) representa um grupo de síndromes clínicas caracterizadas por isquemia miocárdica, um descompasso na oferta e demanda de sangue miocárdico. O defeito fisiopatológico subjacente inclui perfusão inadequada, principalmente devido à doença aterosclerótica das artérias coronárias epicárdicas1,2,3. Em geral, a presença de doença cardiovascular (DCV) é comum, apresentando baixa sobrevida em todo o^mundo4. Particularmente em 2015, as DIC contribuíram para aproximadamente 9 milhões de mortes e mais de 160 milhões de anos de vida ajustados por incapacidade e, atualmente, as DIC continuam sendo uma das principais causas de mortalidade, favorecendo a carga de doenças cardíacas em todo o mundo⁵.

Para avaliar tanto a presença quanto o prognóstico da DCI, alguns procedimentos não invasivos, como o teste ergoventricular (teste), são rotineiramente utilizados. O teste fornece uma avaliação do desempenho global dos sistemas cardiovascular, muscular, pulmonar, hematopoiético, neurossensorial e esquelético quando o estresse máximo tolerável aparece sob o teste⁶.

Em condições normais, adaptações fisiológicas seriam esperadas durante o exercício. Durante o exercício, várias mudanças ocorrem, como a alteração dinâmica do líquido no sangue dentro do compartimento vascular, a redução do volume plasmático e sanguíneo e o aumento das concentrações de hematócrito e metabólito plasmático. O volume plasmático reduzido normaliza-se aproximadamente 1 h após o exercício, o que também pode variar dependendo do nível de treinamento individual e da reposição hídrica⁷.

No entanto, a DCI pode levar a um comprometimento agudo da resposta ao exercício, afetando o desempenho do teste em algumas variáveis que incluem a capacidade aeróbia e a tolerância ao exercício, como o consumo de oxigênio (VO2) e a frequência cardíaca/pulso de oxigênio (FC/O2)⁸. Recentemente, o estado de hidratação (EH), uma medida da água contida no^organismo1, tem sido proposto como um fator ligado ao volume plasmático, capaz de modificar o fluxo sanguíneo e a viscosidade. A EH também tem sido relacionada ao volume sistólico, à frequência cardíaca e à diferença arteriovenosa de oxigênio, determinantes do VO2. Além disso, alguns estudos descrevem a relação da EH com menor resposta cardiopulmonar (cronotrópica e inotrópica cardíaca, VO2 e FC/O2)⁹.

Além disso, vários fatores como idade, condições ambientais, nível de atividade física/exercício e fatores dietéticos como ingestão de líquidos têm sido descritos como participantes do equilíbrio da EH¹⁰. Da mesma forma, condições fisiopatológicas como a DIC e sua progressão podem influenciar a ES¹¹.

Embora a EH esteja intimamente relacionada a respostas cardiopulmonares, biológico-ambientais ou fatores de estilo de vida, a associação particular de DIC na população com condições prévias tem sido pouco abordada; e representa um desafio significativo para a pesquisa clínica, especificamente devido à avaliação de estágios iniciais, bem como à exigência de métodos confiáveis e padronizados para avaliar a EH.

Para resolver isso, a análise de impedância bioelétrica (BIA), um método prático, não invasivo e custo-efetivo, pode ser usada para estimar a composição corporal dentro de um ambiente clínico, mas também tem sido proposta como um método alternativo para avaliar a EH, mostrando vantagens sobre outros métodos, como testes de biomarcadores (osmolalidade urinária ou plasmática), devido à presença de alta variabilidade nos resultados e até mesmo sobre o método padrão-ouro (diluição de isótopos), devido à complexidade da técnica que requer treinamento específico e equipamentos de alto custo, tornando-se clinicamente impraticável 12,13,14,15.

O método convencional da BIA aplica uma intensidade de corrente elétrica alternada e baixa (abaixo dos limiares perceptuais), entrando no corpo humano e atravessando os tecidos internos. Então, partindo do princípio de que os órgãos do corpo podem atuar como condutores elétricos ou dielétricos, podemos obter um registro de impedância elétrica (ou impedância bioelétrica [Z]) que reflete a oposição dos órgãos ao fluxo elétrico livre aplicado (FE), dependendo de sua composição (massa gorda ou muscular, osso, água, etc.) ¹². Aqui, as fontes Z são resistência (R) e reatância (Xc). O primeiro está relacionado à oposição da FE através de soluções iônicas celulares (intracelulares e extracelulares), enquanto o segundo é um componente capacitivo de interfaces teciduais, membranas celulares e organelas¹².

Além disso, a análise vetorial de impedância bioelétrica (BIVA) é uma abordagem alternativa do método BIA que utiliza relações espaciais entre R e Xc (ambas ajustadas pela altura) para avaliar a hidratação dos tecidos moles. Os dados de R e Xc são plotados em um gráfico bivariado de resistência-reatância, que permite visualizar a composição corporal e a EH^12,16.

Considerando o campo menos explorado do balanço da EH associado à cardiopulmonar, bem como o crescente interesse em caracterizar novas aplicações de métodos como a BIVA na avaliação da EH, este estudo tem como objetivo determinar a EH pelo método BIVA e analisar a relação da SH com VO2 e FC/O2 em pacientes ambulatoriais com DIC.

Protocolo

Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Institucional do Centro Médico Nacional "20 de Noviembre", ISSSTE, (ID 383.2019). Todos os pacientes incluídos assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido.

1. Antes da medição da bioimpedância elétrica (BIA)

NOTA: O procedimento do protocolo BIA é medido usando um dispositivo de bioimpedância elétrica de frequência única (Tabela de Materiais). Este dispositivo fornece dois valores (resistência e reatância) em 50 kHz. Além disso, o protocolo de BIA aqui descrito é específico de acordo com o dispositivo de bioimpedância de frequência única utilizado.

1. Padronização e requisitos técnicos do dispositivo
   1. Testar a calibração correta do dispositivo usando o resistor de teste (500 Ω) fornecido pelo fabricante. Os valores aceitáveis para resistência e reatância são de 495,0 a 505,0 Ω e -3,0 a 3,0 Ω, respectivamente. Certifique-se de que os eletrodos de pele correspondem à marca do mesmo fabricante e que o dispositivo não está conectado à corrente elétrica.
   2. Limpar e desinfetar o dispositivo e os eletrodos com água à base de solução de peróxido de hidrogénio (1:4). Umedeça um pano de limpeza limpo com a solução e esfregue suavemente ao longo dos fios e da parte externa do estojo do dispositivo.
2. Análise do paciente e preparo para o teste (pré-teste)
   LEGENDA: Foram incluídos pacientes com diagnóstico de DIC, de ambos os sexos, com idade >18 anos. Além de pacientes com comorbidades controladas, como hipertensão arterial sistêmica, dislipidemia e diabetes mellitus tipo 2, também foram incluídos. O peso e a altura médios foram de 70 kg e 160 cm, respectivamente. Além disso, foram excluídos os pacientes que apresentassem qualquer uma das seguintes características: tabagismo ativo ou cessação do tabagismo <6 meses, infarto do miocárdio ou acidente vascular cerebral nos últimos 6 meses, anemia, desequilíbrio eletrolítico e doenças terminais crônicas, como insuficiência renal ou hepática.
   1. Informar o paciente sobre jejum por pelo menos 2-3 h antes da medição.
   2. Explique o procedimento ao paciente.
   3. Coletar informações de sexo, idade, peso (em kg) e altura (em cm). Para as medidas de peso e altura, utilizar uma balança de precisão portátil digital e um estadiômetro portátil de precisão, respectivamente (Tabela de Materiais), e realizar as medidas com base no método padrão descrito por Lohman et al.17.
   4. Instruir o paciente a retirar quaisquer objetos metálicos que esteja usando (relógios, anéis, pulseiras, colares ou qualquer outro) para evitar interferência nas medidas. Peça ao paciente que retire seus sapatos e estoques.
   5. Coloque o paciente em decúbito dorsal em uma maca. Certifique-se de que braços e pernas mantenham uma separação angular de 30° a 45° e as palmas das mãos voltadas para cima. Se as coxas forem muito grandes, use uma toalha/lençol limpo para criar uma barreira não condutora e separá-las. Além disso, certifique-se de que o material do leito da maca não seja condutor de metal.
      NOTA: Para obter uma distribuição estável de líquidos após o paciente adquirir uma posição supina, recomenda-se deitar por pelo menos 5 minutos antes das medidas da BIA.
   6. Limpe a área antes de conectar eletrodos cutâneos usando uma almofada embebida em álcool etílico 70%.
   7. Coloque quatro eletrodos cutâneos conforme descrito abaixo. Coloque todos os eletrodos cutâneos de acordo com as recomendações do fabricante e com uma distância entre eles de pelo menos 5 a 10 cm para evitar a interação eletrodo-eletrodo.
      1. Primeiro, coloque os eletrodos proximais nas mãos da seguinte forma: localize um eletrodo no punho, apenas entre a articulação semi-escafoide do carpo e a articulação ulna-rádio. Em seguida, localize outro eletrodo no dedo médio, logo atrás da articulação metacarpofalangeana.
      2. Em seguida, coloque os eletrodos distais nos pés, da seguinte forma: localize um eletrodo no tornozelo, na articulação entre os maléolos interno e externo e o astrágalo. Em seguida, localize outro eletrodo entre as articulações metatarsofalangeanas do terceiro dedo.

2. Medidas da BIA

1. Conecte a saída circular dos cabos à parte traseira do dispositivo.
2. Primeiro, conecte os cabos de guia de mão (proximal) - o clipe vermelho no pulso e o clipe preto no dedo médio, em seguida, conecte o guia de pé (distal) - o clipe vermelho no tornozelo e o clipe preto no terceiro dedo. Verifique se todos os clipes estão colocados na borda do eletrodo de pele.
3. Instrua o paciente a não se movimentar enquanto a medida é realizada.
4. Ligue o dispositivo pressionando o botão ON . Observe os valores na tela imediatamente e aguarde de 30 s a 60 s para que os dados de resistência e reatância se estabilizem e, em seguida, registre esses valores. Desligue o dispositivo pressionando o botão OFF .
5. Feita a medição, remova os grampos vermelhos e pretos da mão e do pé, depois remova os eletrodos de pele com cuidado e descarte-os.

3. Análise e avaliação do estado de hidratação pela BIVA

OBS: Antes de iniciar a análise da BIA, é necessário fazer o download do software BIVA (Tabela de Materiais). Nota-se que o software BIVA é uma planilha eletrônica com dados de diferentes populações e valores de referência de resistência e reatância dispostos por sexo¹⁸.

1. O software BIVA contém as seguintes sete folhas: guia, populações de referência, gráfico de pontos, caminho, assuntos, escore z e gráfico z. Clique na folha População de Referência e selecione a linha completa de acordo com a população a ser avaliada. Essa metodologia utiliza os turnos 9 e 10 (população mexicana)¹⁹.
2. Copie os dados selecionados e cole-os na segunda linha.
3. Clique na folha Sujeitos e preencha manualmente as seguintes informações localizadas na segunda linha - Coluna 1: ID do paciente; Coluna 2: Seq, deve ser sempre 1; Coluna 3 e Coluna 4: indicar o Sobrenome e o Nome, respectivamente; Coluna 5: Sexo, atribuir F se for feminino ou M se for masculino; Coluna 6 e Coluna 7: somam valores de resistência e reatância (previamente registrados), respectivamente; Coluna 8: Altura, indicar valor em cm; Coluna 9: Peso, indicar o valor em kg; Coluna 10: Código Popl, indicar um valor entre 1 a 13 que aparece na primeira coluna da folha de população de referência para escolher a população a ser avaliada; Coluna 11: Código do Grupo, adicionar um valor entre 1 a 10 para selecionar o paciente a ser avaliado; Coluna 12: Idade, indique a idade em anos.
4. Clique na opção Complementar no menu principal e clique em Calcular para obter os valores de resistência e reatância ajustados por altura (colunas 13 e 14).
5. Clique na folha Gráfico de pontos e o gráfico R/H-Xc/H será exibido para mulheres ou homens. Este gráfico contém as elipses de tolerância percentílicas de 50%, 75% e 95% ajustadas por populações de referência específicas (Figura 1).
6. Quando uma caixa de diálogo chamada selecionar grupos for exibida, selecione a Opção de grupo de acordo com o último número indicado na folha do assunto - Coluna 11. Adicione o valor registrado anteriormente no código do grupo e clique em OK. Um vetor será plotado mostrando as características da forma.
7. Interprete o estado de hidratação do gráfico da seguinte forma: um vetor entre elipses de tolerância de percentis 50% e 95% indica euidratação, enquanto um vetor fora do polo superior de elipse de tolerância de 95% indica hipoidratação e um vetor externo no polo inferior de elipse de tolerância de 95% indica hiperidratação.

4. Antes de iniciar o protocolo de teste ergométrico (TE)

OBS: O protocolo do teste ergométrico (teste)^20,21 é mensurado por meio de esteira médica especializada (Tabela de Materiais). O teste é realizado de acordo com o protocolo de rampa de Bruce^{modificado20,21} e supervisionado por um cardiologista experiente.

1. Análise e preparo do paciente
   1. Certifique-se de que o paciente cumpra as seguintes características antes do teste: evitar qualquer atividade física extenuante pelo menos 1 dia antes do teste e jejuar o paciente pelo menos 4 h antes do teste. Peça ao paciente que use roupas confortáveis para o teste.
   2. Explicar ao paciente o protocolo de teste e registrar o sexo, idade, peso (em kg) e altura (em cm). Insira os dados de sexo, idade, peso e altura no sistema EST para estimar automaticamente os valores de METS, VO2 e FC/O2 durante o teste.
   3. Pergunte ao paciente sobre qualquer deficiência física (por exemplo, dor articular ou torácica, dispneia, etc.) antes da EST. Observe a marcha do paciente e certifique-se de que ele não apresenta um distúrbio de marcha.
2. Conexão de dispositivos EST com calibração do paciente e do sistema
   1. Selecione e coloque uma máscara EST de tamanho adequado e, em seguida, fixe-a suavemente no rosto do paciente.
   2. Realize um teste de vazamento de ar instruindo o paciente a cobrir o orifício na máscara e expirar. Nenhum som deve ser ouvido.
   3. Conecte as extremidades de fluxo rosa, uma ao orifício da máscara e a outra aos fios do equipamento EST.
   4. Aguarde a calibração automática dos elementos de análise de gases do equipamento EST, garantindo que o CO₂ ambiental não exceda 1.200 ppm.
   5. Instruir o paciente a descobrir a área torácica e limpar a pele com álcool isopropílico a 70% antes de colocar os eletrodos. Faça a barba da área, se necessário.
   6. Conectar os eletrodos eletrocardiográficos de 12 derivações no tórax do paciente de acordo com o método de padronização Mason-Likar²² modificado e declaração científica da AHA: padrões de exercício para teste e treinamento^20,21 conforme descrito a seguir.
      1. Colocar quatro eletrodos nos braços: um no braço direito (AD) sobre o osso acrômio, um no braço esquerdo (AE) sobre o osso acrômio, um no rebordo costal direito (MCR) e um no rebordo costal esquerdo (MCE).
      2. Em seguida, colocar seis eletrodos no tórax: V1 no segundo espaço intercostal e sobre a borda direita do esterno, V2 no segundo espaço intercostal e borda esquerda do esterno, V3 entre V2 e V4, V4 no quarto espaço intercostal cruzando com a linha hemiclavicular esquerda, V5 no quinto espaço intercostal ao nível da linha axilar anterior esquerda e V6 no sexto espaço intercostal no nível da linha axilar média esquerda.
   7. Realizar uma espirometria de repouso instruindo o paciente a inspirar profundamente o máximo possível, em seguida, indicar expirar o mais rápido e vigorosamente possível, tentando manter pelo menos 6 s no esforço de expiração.
   8. Avaliar a reprodutibilidade e os critérios de qualidade da espirometria de repouso repetindo o esforço respiratório 3x.
   9. Avaliar o volume expiratório forçado em 1 s (VEF1) e os parâmetros da capacidade vital forçada (CVF) fornecidos no sistema de teste.
   10. Escolha os melhores parâmetros que o paciente atinge de acordo com o VEF1/CVF para monitorá-lo durante o teste.

5. Realizando o EST

1. Avaliar as condições cardíacas (eletrocardiograma [ECG] basal, frequência cardíaca e pressão arterial) para garantir que o paciente não apresente fatores limitantes antes de iniciar o teste.
2. Explicar ao paciente que o esforço físico percebido durante o teste é medido por meio da escala de Borg de 0 a 20²⁰.
3. Monitorar e avaliar o teste com atenção à pressão arterial, frequência cardíaca e alterações do traçado eletrocardiográfico a cada 3 min. Continue monitorando a percepção de quaisquer sintomas (dor no peito, falta de ar, tontura ou fadiga extrema) e o esforço físico percebido pela escala de Borg. Realize essas avaliações da seguinte maneira.
   1. Pressão arterial: Medir a pressão arterial sistólica e diastólica a cada 3 min com um dispositivo pneumático para avaliar um aumento da pressão arterial sistólica proporcional à carga de exercício.
   2. Frequência cardíaca: Registrar batimento a batimento, em tempo real, utilizando telemetria de 12 derivações (eletrocardiograma de esforço) para esperar um aumento linear dessa variável com o aumento da carga. Além disso, analisar o ritmo cardíaco para diferenciá-lo dos ritmos não-sinusais e detectar arritmias por telemetria.
   3. Sintomas e sinais: Durante o procedimento, pergunte ao paciente se há algum desconforto, como dor no peito ou nas extremidades, dificuldade para respirar, estado de alerta alterado, diminuição da acuidade visual, tontura ou instabilidade da marcha, e avalie se existe a presença de baixa frequência cardíaca, saturação de oxigênio ou pressão arterial.
   4. Percepção de esforço: À medida que o procedimento progride, pergunte ao paciente sobre o grau de esforço de acordo com a escala de Borg de 0 a 20. Os números mais baixos indicam esforços leves, enquanto os maiores são pesados.
   5. Interromper o teste se o paciente atingir > de 85% de sua frequência cardíaca (calculada de acordo com a idade) ou se o paciente sentir algum desconforto durante o esforço ou apresentar distúrbios eletrocardiográficos significativos (isquemia ou arritmias complexas).
4. Após o término do teste, monitore atentamente a pressão arterial, a frequência cardíaca e o ECG do paciente durante os próximos 1 min, 3 min, 5 min e 8 min (período de recuperação) e assegure-se de que esses parâmetros retornem aos valores basais.
5. Extrair e registrar dados cardiopulmonares do software EST: METS, VO2 e FC/O2.

Resultados

Primeiramente, foram utilizados os dados de R e Xc (ambos ajustados pela altura do paciente) registrados no aparelho de frequência única (SF-BIA) para obtenção do gráfico BIVA R/Xc. Em segundo lugar, classificamos o estado de hidratação em euidratação, hiper-hidratação e hipo-hidratação. São apresentados dados representativos de hidratação de pacientes do sexo masculino, plotados com círculo e triângulo, com idade entre 66 anos e 67 anos, pesando 72,2 kg e 72,3 kg, altura de 169 cm e 163 cm (

Discussão

Embora a BIA seja considerada um método seguro, prático e não invasivo, que supera as limitações de outros métodos de mensuração da composição corporal e da água corporal^19,23, é relevante considerar o potencial viés que ocorre em relação ao tipo de bioimpedância elétrica (o método aqui descrito é específico para um aparelho de bioimpedância de frequência única), ou a variação nos passos e métodos de verificação da técnica.

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
BIVA Tolerance	BIVA SOFTWARE 2002		Piccoli A, Pastori G: BIVA software. Department of Medical and Surgical Sciences, University of Padova, Padova, Italy, 2002 (available at E-mail:apiccoli@unipd.it).
Cardiopoint ECG C600	BTL	407-80MANEN03100	ELECTROCARDIOGRAPH
Cardiopoint Trolley	BTL	40700B000240	TROLLEY
Portable Digital Flat Scale	SECA	813	DIGITAL FLAT SCALE
Portable Stadiometer	SECA	213	STADIOMETER
Quantum IV	RJL SYSTEMS	Q4B-2405	BIOELECTRIC IMPEDANCE ANALYZER
Treadmill Clinical	BTL	216A18	TREADMILL