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MICHELLE LUCINDA GONÇALVES DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO COMPARATIVA DA ELASTOGRAFIA POR DEFORMAÇÃO
TECIDUAL (STRAIN) ASSISTIDA POR SISTEMA ROBÓTICO COM
A ULTRA-SONOGRAFIA CONVENCIONAL COMO MÉTODO
DE MONITORIZAÇÃO DAS LESÕES ABLATIVAS PRODUZIDAS
POR RADIOFREQÜÊNCIA EM UM MODELO EXPERIMENTAL
DE FÍGADO BOVINO (EX VIVO)
Tese apresentada à Universidade Federal
de São Paulo - Escola Paulista de
Medicina, para obtenção do Título de
Doutor em Ciências
SÃO PAULO
2006
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MICHELLE LUCINDA GONÇALVES DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO COMPARATIVA DA ELASTOGRAFIA POR DEFORMAÇÃO
TECIDUAL (STRAIN) ASSISTIDA POR SISTEMA ROBÓTICO COM
A ULTRA-SONOGRAFIA CONVENCIONAL COMO MÉTODO
DE MONITORIZAÇÃO DAS LESÕES ABLATIVAS PRODUZIDAS
POR RADIOFREQÜÊNCIA EM UM MODELO EXPERIMENTAL
DE FÍGADO BOVINO (EX VIVO)
Tese apresentada à Universidade Federal
de São Paulo - Escola Paulista de
Medicina, para Obtenção do Título de
Doutor em Ciências
Orientador: Prof. Dr. Gaspar de Jesus Lopes Filho
Co-orientador: Prof. Dr. Michael Choti
SÃO PAULO
2006
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Oliveira, Michelle Lucinda Gonçalves de
Avaliação comparativa da elastografia por deformação tecidual
(strain) assistida por sistema robótico com a ultra-sonografia
convencional como método de monitorização das lesões ablativas
produzidas por radiofreqüência em um modelo experimental no fígado
bovino (ex vivo) / Michelle Lucinda Gonçalves de Oliveira. -- São Paulo, 2006.
xvii, 73 f.
Tese (Doutorado) - Universidade Federal de São Paulo. Escola Paulista de
Medicina. Programa de Pós-Graduação em Gastroenterologia Cirúrgica.
Título em inglês: Evaluation of robotic assisted strain and ultrasound as
imaging-guided and monitored hepatic radiofrequency ablation: experimental ex
vivo study.
1. Strain. 2. Ultra-sonografia. 3. Sistema robótico. 4. Radiofreqüência.
5. Fígado. 6. Experimental.
iii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO
ESCOLA PAULISTA DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE CIRURGIA
Chefe do Departamento de Cirurgia:
Prof. Dr. Tarcisio Triviño
Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Gastroenterologia Cirúrgica:
Prof. Dr. Delcio Matos
iv
MICHELLE LUCINDA GONÇALVES DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO COMPARATIVA DA ELASTOGRAFIA POR DEFORMAÇÃO
TECIDUAL (STRAIN) ASSISTIDA POR SISTEMA ROBÓTICO COM A ULTRA-
SONOGRAFIA CONVENCIONAL COMO MÉTODO DE MONITORIZAÇÃO DAS
LESÕES ABLATIVAS PRODUZIDAS POR RADIOFREQÜÊNCIA EM UM
MODELO EXPERIMENTAL DE FÍGADO BOVINO (EX VIVO)
Presidente da banca: Prof. Dr. Gaspar de Jesus Lopes Filho
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Adhemar Monteiro Pacheco Junior
Prof. Dr. Luis Augusto Carneiro D’ Albuquerque
Prof. Dr. Renato Ferreira da Silva
Prof. Dr. Tarcisio Triviño
Prof. Dr. Adriano Miziara Gonzalez
Prof. Dr. Paulo Herman
Aprovada em 15/12/2006
v
Dedicatória
Aos meus pais, Miguel e Edy-Lamar,
pelo amor e constante incentivo; pela saudade que deixei quando parti
em busca do aprendizado.
À minha avó Lucinda e minha tia Grizelda,
pela afetuosa torcida e tentativa de compreender, sempre com amor, a
minha ausência nesta etapa de suas vidas.
Ao meu amigo e irmão, Jean,
eterno parceiro, que revigora minhas forças e me ajuda a voar–
a certeza de meu futuro.
À amiga Nazira, por seu apoio irrestrito,
pelo carinho e consolo nos momentos difíceis, pela luta diária por um
sentimento de paz.
vi
Dedicatória Especial
Ao Tio Raul Fernandes de Jesus (in memoriam),
minha mais profunda fonte de inspiração e coragem, dedico todas as obras
iniciadas e aperfeiçoadas e tudo que ainda realizarei, pois foi através de seus
sábios ensinamentos que entendi o sentido da vida, inspirei meu caráter, minha
verdade, minha determinação, a luta e o amor pela vida.
vii
Agradecimento Especial
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
pelo suporte financeiro (BEX # 1572/03-2) do DOUTORADO SANDWICH no
exterior, na Universidade Johns Hopkins, Baltimore-Maryland, Estados Unidos da
América, e pela possibilidade da realização deste trabalho.
viii
Agradecimentos
À Universidade Federal de Pará pela formação médica e pelo estímulo da busca
do aperfeiçoamento.
À Universidade Federal de São Paulo – Escola Paulista de Medicina e ao
Hospital São Paulo pela minha formação cirúrgica.
Ao Prof. Dr. Gaspar de Jesus Lopes Filho, meu orientador, que não participa
somente de teses, mas das diferentes etapas da minha vida, pela valorização da
verdade, do carinho e do respeito e pela confiança adquirida quando eu era,
ainda, uma aluna de medicina, sonhando adentrar o caminhar deste aprendizado.
Ao Dr. Emad Boctor, pesquisador-instrutor do Centro de Engenharia “Computer
Intergrated Surgical Systems and Technologies (CISST)” e Radiologia da
Universidade Johns Hopkins, pelo trabalho árduo, pela persistência, pela
orientação e amizade.
Ao Prof. Dr. Gabor Fichtinger, diretor do Centro de Engenharia “Computer
Intergrated Surgical Systems and Technologies (CISST)” da Universidade Johns
Hopkins, pela oportunidade de realizar este trabalho, pela orientação e por ter
pacientemente me mostrado um mundo de fios e placas e me acolhido em um
grupo de amigos inesquecíveis.
Ao Prof. Dr. Michael Choti, diretor da Divisão de Cirurgia Oncológica “The
Sidney Kimmel Cancer Center” da Universidade Johns Hopkins, pela
oportunidade de tantas conquistas.
Ao Prof. Dr. Richard Schulick, diretor da Divisão “John Cameron” da
Universidade Johns Hopkins, pelos conselhos, amizade e projetos realizados.
Ao Prof. Dr. Delcio Matos, coordenador do Programa de Pós-graduação da
Gastrocirurgia, pelo constante incentivo e apoio em minha carreira acadêmica.
Ao Prof. Dr. Tarcisio Triviño, pelas palavras amigas que sanaram tantas dúvidas
durante a realização desta tese no exterior.
ix
À Família Pardi por me ter acolhido em seu lar à minha chegada em São Paulo.
Meu eterno carinho e agradecimento pelo amor que recebi durante esses anos.
Aos Docentes da Disciplina da Gastroenterologia Cirúrgica, pelo meu
aprendizado.
Ao Departamento de Cirurgia da Universidade Johns Hopkins, chefiado pela
Profa. Dra. Julie Freischlag, pelo imprescindível auxílio financeiro.
Aos Prof. Dr. John Cameron, Prof. Dr. Richard Schulick, Prof. Dr. Charles
Yeo, Prof. Dr. Kurtis Campbell, Prof. Dr. Mark Talamini do Departamento de
Cirurgia do Hospital Johns Hopkins em Baltimore, Estados Unidos, pelas
oportunidades e ensinamentos.
Ao Dr. Randy Brown e Sra. Sue Eller, da Divisão de Cirurgia Minimamente
Invasiva da Universidade Johns Hopkins, pela paciência e constante estímulo.
Aos que contribuíram para a concretização desta etapa, Anna Gambini (JHU)
Benilton de Sa Carvalho (JHU), Christine Martin (JHU), Debrawe Rowland
(JHU), Gianpaolo Basso (JHU), Francisco de Matos Farah (UNIFESP), Franz
Apodaca-Torrez (UNIFESP), Maria Trois (JHU), Michael Awad (JHU) Paula
Kent (JHU), Sonia Aparecida (UNIFESP), Teresa Krosnick (JHU), Veronica
Fernandes (JHU); nenhuma palavra é suficiente para expressar o meu
agradecimento.
Aos Prof. Dr. Pierre-Alain Clavien e Prof. Dr. Rolf Graf, do Laboratório de
Cirurgia Hepatobiliar do Departamento de Cirurgia Abdominal e Transplante
da Universidade de Zurique, Suíça, pelo apoio durante a fase de finalização
desta tese.
À Sra. Sandra Malagucci (PGSmedicalstatistic
©
), pelo apoio no processo de
análise estatística.
À Profª. Ilda pela revisão gramatical desta tese.
x
Aos colegas, residentes, estagiários, médicos colaboradores e pós-
graduandos, pelos ideais que diferenciam as etapas, mas nos unem no sonho
do sucesso.
A enfermeiras, auxiliares, secretárias e demais funcionários da Disciplina de
Gastroenterologia Cirúrgica, que tanto colaboram para a concretização de
nossas tarefas.
A todos que ajudaram e àqueles que deixaram de ajudar.
xi
“If I had observed all of the rules, I’d never gotten anywhere”
Marilyn Monroe
xii
Sumário
Dedicatória..................................................................................................... v
Agradecimentos............................................................................................. vii
Listas.............................................................................................................. xiii
Resumo.......................................................................................................... xvii
1 INTRODUÇÃO............................................................................................ 1
1.1 Objetivo.................................................................................................... 5
2 REVISÃO DA LITERATURA....................................................................... 6
3 MÉTODOS.................................................................................................. 13
3.1 Amostra tecidual....................................................................................... 14
3.2 Gelatina.................................................................................................... 16
3.3 Sistema operacional................................................................................. 18
3.4 Procedimento........................................................................................... 23
3.5 Mensuração das imagens........................................................................ 27
3.6 Análise estatística.................................................................................... 30
4 RESULTADOS............................................................................................ 31
4.1 Concordância entre os observadores...................................................... 33
4.2 Correlação entre o tamanho real da lesão detectada ao exame
macroscópico e o tamanho avaliado pelos métodos de diagnóstico.............
34
5 DISCUSSÃO............................................................................................... 38
6 CONCLUSÃO.............................................................................................. 52
7 ANEXOS..................................................................................................... 54
8 REFERÊNCIAS........................................................................................... 61
Abstract
Apêndice
Bibliografia consultada
xiii
Listas de figuras
Figura 1.
Representação da propriedade elástica e do strain em objetos com a
mesma elasticidade (A) e com elasticidade diferente (B).........................
8
Figura 2.
Fórmula do stress, em que: σ = stress, F = força, A = área de cross-
section da barra prismática.......................................................................
9
Figura 3.
Fórmula do strain axial, em que: Є = strain, ∆L = diferença no
comprimento original, L = comprimento original.......................................
9
Figura 4.
Fórmula do strain lateral, em que: ∆d = diferença da espessura original
e d = espessura original.............................................................................
9
Figura 5.
Esquema sobre uma determinada força aplicada sobre uma barra
prismática...................................................................................................
10
Figura 6.
Fórmula de Young’s modulus.................................................................... 10
Figura 7.
Desenho esquemático do Young’s modulus............................................. 11
Figura 8.
A imagem ultra-sonográfica à esquerda representa um carcinoma
ductal invasivo da mama. À direita, a mesma lesão demonstrada pelo
strain, sendo que as áreas escuras representam um tecido endurecido,
enquanto as áreas claras representam um tecido mais mole...................
12
Figura 9.
Fígado bovino em fragmentos................................................................... 14
Figura 10.
Recipiente plástico (A), água fosfatada, frasco de 500 ml (B), recipiente
plástico com fragmento hepático imerso em água fosfatada (C)..............
15
Figura 11.
Recipiente plástico com camada sólida de gelatina no fundo e um
fragmento de fígado bovino sobre a gelatina...........................................
15
Figura 12.
Fragmento de fígado bovino envolto por gelatina.................................... 16
Figura 13.
(A) Gel utilizado no preparo das gelatinas; (B) Gel aferido para preparo
da solução gelatinosa................................................................................
17
Figura 14.
Preparo da solução gelatinosa em alta temperatura................................ 17
Figura 15.
Controle da temperatura da gelatina durante sua utilização (a seta
indica o termômetro utilizado)....................................................................
18
Figura 16.
Sistema Radionics® (Burlingon,MA) com os 3 tipos de sondas
disponíveis.................................................................................................
19
Figura 17.
Tipo de sonda (15 cm) utilizada neste estudo durante a ablação por
radiofreqüência, e detalhe da ponta da mesma.........................................
19
Figura 18.
A placa metálica (seta) apresentada na foto “A”, a placa provida de
eletrodo (seta) utilizada apresentada na foto “B” e o fragmento hepático
(seta) sobre a placa metálica com gel demonstrado na foto “C”...............
20
xiv
Figura 19.
O aparelho de ultra-sonografia Antares (A), posicionamento da sonda
da RF (B), início da ablação do tecido (C), transdutor utilizado na
monitorização das imagens (D) e exemplo da lesão térmica produzida
pela ARF (E)
.............................................................................................
21
Figura 20.
Componente gelatina-fragmento hepático sobre placa metálica e sob o
transdutor US aderido ao braço robótico (A, B, C). A seta demonstra o
prato compressor (A). A seguir, a visão superior (B) e lateral (C) da
compressão da gelatina com o fragmento hepático pelo transdutor
ultra-sonográfico embutido no prato compressor......................................
21
Figura 21.
Mapa de correlação de imagens geradas através de diferentes
deslocamentos, durante a aquisição do strain...........................................
22
Figura 22.
Sonda inserida no fragmento hepático, durante a ARF monitorizada
pela US......................................................................................................
23
Figura 23.
Esquema de compressão tecidual e o deslocamento produzido (Strain). 25
Figura 24.
Zona de ablação medida em centímetros, com uma régua. O círculo
vermelho destaca a marca metálica, indicando o ponto de secção da
gelatina e do fragmento hepático...............................................................
26
Figura 25.
Escala da porcentagem do strain sobre o tecido....................................... 27
Figura 26.
Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macroscópico das lesões do Grupo I (4 minutos de ablação por
radiofreqüência)..........................................................................................
28
Figura 27.
Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macroscópico das lesões do Grupo II (6 minutos de ablação por
radiofreqüência)..........................................................................................
29
Figura 28.
Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macrocópico das lesões do Grupo III (8 minutos de ablação por
radiofreqüência)..........................................................................................
29
Figura 29.
Correlação entre as medidas reais e as medidas ultra-sonográficas
(r = 0,711 e p= 0,003*)...............................................................................
37
Figura 30.
Correlação entre as medidas reais e as medidas do strain (r = 0,818 e
p= 0,001*)...................................................................................................
37
xv
Lista de tabelas
Tabela 1.
Medidas das imagens de ultra-sonografia e strain.................................. 31
Tabela 2.
Avaliação das medidas de imagem entre os observadores e a medida
real............................................................................................................ 32
Tabela 3.
Relação das medidas entre os observadores.......................................... 33
Tabela 4.
Avaliação da concordância das medidas entre os observadores........... 33
Tabela 5.
Avaliação das medidas (em cm) das imagens obtidas pela ultra-
sonografia e pelo strain comparadas às medidas reais...........................
35
xvi
Lista de abreviaturas e símbolos
A área
d espessura original
∆d diferença da espessura original
Є strain (deformação tecidual)
Є
axial
strain axial
Є
lateral
strain lateral
F força
L comprimento original
∆L diferença no comprimento original
σ: stress
ARF ablação por radiofreqüência
RNM ressonância nuclear magnética
RF radiofreqüência
TC tomografia computadorizada
US ultra-sonografia
xvii
Resumo
Objetivo: Testar a validade da utilização da elastografia, por deformação tecidual
(strain), assistida por sistema robótico pela comparação deste método com a
ultra-sonografia convencional na monitorização das lesões produzidas pela
ablação por radiofreqüência em um modelo experimental em fígado bovino
(ex vivo). Métodos: A ablação por radiofreqüência foi aplicada em 15 amostras de
fígado bovino (ex vivo). Durante a ablação, as imagens foram captadas,
primeiramente pela ultra-sonografia convencional e posteriormente pelo strain. As
imagens foram armazenadas em uma estação de trabalho, codificadas e
analisadas por dois observadores. Após a coleta dos dados das imagens, cada
uma das 15 amostras foi seccionada para exame anátomo-patológico, com
mensuração da área de ablação e correlação com o tamanho das lesões nos
exames de imagem. Resultados: A concordância entre as medidas dos
observadores foi considerada excelente (>0,75) pelo coeficiente de correlação
intra-classes tanto nas medidas da ultra-sonografia (CCI=0,78 p<0,001), quanto
nas medidas do strain (CCI=0,77 p<0,001). Todas as lesões foram identificadas
nos dois métodos de imagem pelos observadores. As lesões ablativas à imagem
pela ultra-sonografia convencional foram consideradas hiperecogênicas em
100% dos casos. A média do tamanho das lesões produzidas por
radiofreqüência foi de 1,65cm. Quando a média das medidas das 15 imagens
pela ultra-sonografia e das 15 imagens do strain foram comparadas às medidas
reais do exame macroscópico das lesões, as medidas obtidas pelo strain não se
diferenciaram significantemente das medidas reais (p=0,253), enquanto que as
medidas obtidas pela ultra-sonografia foram significantemente maiores
(p=0,001). Conclusão: Neste modelo experimental em fígado bovino (ex vivo), a
elastografia por deformaçõa tecidual (strain), assistida por sistema robótico,
mostrou-se um método diagnóstico útil na monitorização das lesões térmicas
produzidas por radiofreqüência ablativa, uma vez que as imagens obtidas por este
método foram mais fidedignas do tamanho real das lesões térmicas, quando
comparadas às imagens produzidas pela ultra-sonografia convencional.
1 INTRODUÇÃO
Introdução
2
Há um crescente interesse nas técnicas ablativas empregadas na
cirurgia hepática, impulsionado pela constatação da efetividade das mesmas para
o tratamento do câncer primário do fígado e das metástases hepáticas
irressecáveis; a possibilidade do acesso a essas lesões pelas vias laparotômica,
laparoscópica ou percutânea tem permitido a realização da ablação das lesões
hepáticas por radiofreqüência (Curley, 2003; Sutherland et al, 2006).
Sabe-se que a destruição tecidual por meio da energia da
radiofreqüência (RF) é um processo conhecido como ablação por radiofreqüência
(ARF), qual tem sido amplamente utilizada para o tratamento dos tumores
irressecáveis do fígado. Durante este procedimento, uma sonda específica do
aparelho de RF é inserida no parênquima hepático até o centro da lesão, sendo
monitorizado por tomografia computadorizada (TC) ou por ultra-sonografia (US)
(Solbiati et al, 2001; Curley, 2003).
Para monitorizar a destruição do tecido tumoral, a tomografia
computadorizada ou a ressonância nuclear magnética (RNM) são tipicamente
realizadas uma semana após o procedimento ablativo e repetidas após seis
meses (Catalano et al, 2001; Choi et al, 2001). No entanto, somente neste
momento, pode-se avaliar o volume da ablação tecidual, o que pode ser tardio
para o objetivo do tratamento. Por este motivo, diversas tentativas têm sido
realizadas, objetivando a melhoria da monitorização da extensão da terapia
ablativa em tempo real. No entanto, a imagem por tomografia computadorizada
em tempo real (tomografia computadorizada com fluoroscopia) é proibitiva, por
causa da grande quantidade de radiação necessária em cada procedimento
(Silverman et al, 1999). Em relação à ressonância nuclear magnética
convencional, sabe-se que a mesma é incompatível com o sistema eletrônico da
radiofreqüência (Cline et al, 1993; Breen et al, 2004). Como resultado, a ultra-
sonografia convencional tem sido a modalidade dominante para guiar e
monitorizar, em tempo real, a ARF.
A ultra-sonografia oferece a vantagem de ser facilmente disponível,
com custo relativamente baixo e com a possibilidade de seu emprego como
método de imagem na monitorização durante as terapias ablativas. No entanto, a
ultra-sonografia convencional tem capacidade limitada na monitorização da
Introdução
3
terapia ablativa, o que parece contribuir para as altas taxas de recidiva local nos
estudos clínicos com ARF (Solbiati et al, 2001). A limitação da ultra-sonografia
deve-se à incapacidade de realizar a distinção entre a interface do tecido normal e
o tecido submetido à ablação. Além disso, a água que se vaporiza do tecido,
durante o procedimento, resulta em bolhas de ar, que agem como artefatos,
produzindo uma imagem hiperecogênica, a qual não representa o tecido
coagulado e, por causa deste artefato, a imagem só se estabiliza após uma hora
do procedimento ter terminado. Além disso, o tecido necrosado varia em tamanho
e forma, geralmente ofuscando a visibilização da sonda e da área tratada. Isto
dificulta o reposicionamento da sonda para o ajuste do procedimento. A ultra-
sonografia com Doppler também não consegue delimitar a extensão da
coagulação induzida. A taxa de recidiva tumoral local é alta, entre 33% a 55%
(Curley et al, 2004).
Se a alta taxa de recidiva tumoral nos procedimentos por ablação por
radiofreqüência está relacionada aos métodos de imagens ineficientes para
monitorizar, em tempo real, a ARF, um novo método mais eficaz quanto a essa
monitorização, poderia diminuir essa taxa de recidiva.
Desde os tempos remotos, quando a medicina usava basicamente a
palpação de tecidos para a obtenção de uma impressão subjetiva de sua
elasticidade, principalmente na tentativa diagnóstica das lesões tumorais, já se
comparava a área mais firme com a área mais macia, interpretada como tecido
normal. Sabidamente, as doenças tendem a afetar a propriedade elástica do
tecido, que atualmente pode ser medida através de uma nova modalidade: a
elastografia (Ophir et al, 1991).
A elastografia pode, potencialmente, gerar informações únicas da
propriedade tecidual das estruturas, o que, no passado, não era possível. Os
elastogramas, imagens obtidas na elastografia, são utilizados como uma
primeira aproximação para visibilizar a propriedade elástica do tecido, como, por
exemplo, em tumores ou outras lesões (Doyley et al, 2000; Doyley et al, 2001).
Quando uma determinada superfície corporal é submetida à ação de
uma força, ocorre a distribuição desta força aplicada no tecido através da
deformação tecidual (strain). O strain permite a mensuração destas alterações
Introdução
4
teciduais em imagem qualificada pela simulação através de sistema
computadorizado. Até recentemente, os όrgãos internos, como, por exemplo, o
fígado, não eram clinicamente acessíveis por causa da resistência relativa do
tόrax e da parede abdominal (Doyley et al, 2001), porém o acesso por via
laparoscópica ou laparotômica possibilita a compressão tecidual de um órgão
intracavitário abdominal.
O strain é uma técnica com potencial de ser utilizada em tempo real.
No entanto, a formação da imagem depende também dos ecos produzidos pelo
objeto monitorizado. A captação deste som e a transformação em imagem
tornaram-se um desafio na área de pesquisa. É sabido que a chave para a
resolução deste problema está na forma como o tecido é comprimido. Assim,
considera-se que a utilização da mão do examinador produz mais ecos do que as
imagens produzidas por um meio que garanta o alinhamento da direção da forma
aplicada no tecido, a constância da força e a capacidade de manter o mesmo
plano de captação da imagem (Camarillo et al, 2004). Por este motivo, a utilização
de um sistema robótico pode minimizar esses inconvenientes e melhorar, com
isso, a qualidade e a precisão das imagens produzidas.
O problema da inadequada monitorização da ARF e do conseqüente
impacto na sobrevida de doentes portadores de tumores hepáticos passou a ser
pesquisado por vários grupos de bioengenharia, em conjunto com cirurgiões
afeitos à técnica da ARF, objetivando desenvolver uma tecnologia capaz de
melhorar a acurácia da monitorização do procedimento de ARF no fígado.
A proposta deste estudo foi investigar a capacidade diagnόstica das
alterações geradas pela ARF, utilizando o strain e aplicando o sistema robótico
como auxiliar na execução deste procedimento.
Introdução
5
1.1 Objetivo
Testar a validade da utilização da elastografia, por deformação
tecidual (strain), assistida por sistema robótico, pela comparação deste método
com a ultra-sonografia convencional, na monitorização das lesões produzidas
pela ablação por radiofreqüência em um modelo experimental em fígado
bovino (ex vivo).
2 REVISÃO DA LITERATURA
Revisão da Literatura
7
O presente capítulo não tem por objetivo detalhar ou esgotar o assunto
acerca da elastografia, mas somente servir de base para melhor compreensão da
pesquisa a ser apresentada. A seguir, são introduzidos alguns conceitos básicos e
fórmulas sobre a elastografia. Esta visão geral facilitará a leitura e o entendimento
do fundamento da elastografia por strain, já que tais termos utilizados na área de
bioengenharia, certamente, não fazem parte do quotidiano do cirurgião.
A propriedade elástica dos tecidos depende de sua composição
molecular, assim como de sua distribuição estrutural. Alterações patológicas
geralmente estão associadas com alterações na elasticidade dos tecidos (Gao et
al, 1996). A aquisição da propriedade elástica do tecido por imagem é
denominada de elastografia (Ophir et al, 1991). Quando estas imagens são
adquiridas pela ultra-sonografia, são denominadas de sonoelastografia (Gao et al,
1996; Ophir et al, 2000).
Tanto a elastografia, quanto a sonoelastografia podem ter a imagem
gerada por diferentes métodos, como, por exemplo: a) Strain: as imagens
exibem a deformação do tecido; b) Stress: as imagens exibem a força exercida
sobre o tecido; c) Velocidade: as imagens exibem a velocidade do movimento
no tecido; d) Amplitude: as imagens exibem a amplitude do movimento no
tecido; e) Fase: as imagens exibem a fase do movimento no tecido, dentre
outros métodos (Gao et al, 1996).
A diferença na propriedade elástica em diferentes tipos de tecidos
forma a base física fundamental da imagem da elastografia. Contudo, esta
propriedade não pode ser medida diretamente; é necessário aplicar um
estímulo mecânico que resulte em um determinado movimento, que é
quantificado através de um determinado método (Ophir et al, 1991; Gao et al,
1996; Ophir et al, 2000).
Uma ilustração representativa do conceito da propriedade elástica é
apresentada na página seguinte, na figura 1 (Ophir et al, 1991). Na parte A, três
molas de mesmo tamanho são alinhadas horizontalmente e uma força (F) é
aplicada. O strain (medida de deformação) é constante já que a deformação de
Revisão da Literatura
8
todas as molas ocorre igualmente; na parte B, uma das molas é substituída por
outra mais rígida. Neste caso, quando a força é aplicada, o strain é visivelmente
diferente de acordo com a diferença de rigidez da mola. O mesmo princípio ocorre
na avaliação da elasticidade nos tecidos por strain, por exemplo, em áreas mais
endurecidas como no caso de tumores (Ophir et al, 2000).
Figura 1. Representação da propriedade elástica e do strain em objetos com a mesma
elasticidade (A) e com elasticidade diferente (B)
A propriedade mecânica de materiais tem sido investigada,
examinando-se a relação entre a força aplicada ao material e a deformação
resultante. Os conceitos de stress (σ), strain axial (Є
axial
) e strain lateral (Є
lateral
)
para a deformação de uma barra prismática (Figura 5) são definidos a seguir e
apresentados nas figuras 2, 3 e 4 respectivamente:
Revisão da Literatura
9
Figura 2. Fórmula do stress, em que: σ = stress, F = força, A = área de cross-section da
barra prismática (Kolen, 2003)
Figura 3. Fórmula do strain axial, em que: Є = strain, ∆L = diferença no comprimento
original, L = comprimento original (Kolen, 2003)
Figura 4. Fórmula do strain lateral, em que: ∆d = diferença da espessura original e
d = espessura original (Kolen, 2003)
Revisão da Literatura
10
A seguir, vemos a apresentação da barra prismática na figura 5
(Kolen, 2003), em sua forma original (A), submetida à aplicação da força sobre
sua superfície (B) e conseqüente mudança na espessura e comprimento da
mesma (C).
Figura 5. Esquema de uma determinada força aplicada sobre uma barra prismática
(Kolen, 2003)
Um outro termo importante é a tenacidade ou Young’s modulus (E) de
um material, que é definido como stress (σ) dividido pelo strain, representado pela
fórmula abaixo (Figura 6).
Figura 6. Fórmula de Young’s modulus (Kolen, 2003)
σ
C
L
d
d + ∆d
∆L
F
B
A
σ
C
L
d
d + ∆d
∆L
F
B
A
Revisão da Literatura
11
A aquisição das imagens que serão apresentadas nesta tese foi obtida,
tendo como base a compressão do tecido por uma força unidirecional. Na
linguagem da bioengenharia, isto é chamado de Young’s modulus de um material
e, assim, determina a deformação deste material (strain) após a aplicação de uma
força (stress), como representado abaixo:
Figura 7. Desenho esquemático do Young’s modulus (Kolen, 2003)
A aquisição de imagens da propriedade mecânica do tecido possibilita
avaliar a elasticidade do tecido, considerando-se a interpretação desta avaliação
importante para a aplicabilidade clínica. Os principais componentes deste
procedimento são: a captura da deformação ou movimentação tecidual interna ou
externa, a resposta do tecido como força, deslocamento, tensão, e a reconstrução
do modelo elástico (Ophir et al, 1991).
Portanto, o deslocamento é geralmente causado por uma pressão na
superfície corpórea com transdutor de ultra-som (Young’s modulus). A força
aplicada ao tecido é computada como um gradiente de deslocamento axial, obtido
ao se comparar as posições dos ecos ultra-sonográficos das estruturas teciduais
nas imagens, antes e depois da compressão (Ophir et al, 2000). O emprego desta
técnica depende da possibilidade ou não do contato do aparelho com a superfície
do όrgão. Na possibilidade do contato com a superfície, é, então, aplicada uma
determinada força que comprime o tecido, possibilitando a análise da elasticidade
e captação da imagem (Doyley et al, 2000). Estas imagens apresentam uma
denominação específica: elastogramas (Ophir et al, 1991; Gao et al, 1996).
Revisão da Literatura
12
O strain é analisado por simulação por computador com base no
deslocamento das imagens obtidas do movimento do tecido (pré e pós-
compressão). Este deslocamento é estimado por um algorítmo matemático
específico (Doyley et al, 2000). Ao se obter os valores do strain de acordo com
sua localização espacial, uma imagem baseada em escala, usualmente, de cor
cinza, pode então ser produzida. Estas imagens são denominadas de imagem
por strain.
Figura 8. A imagem ultra-sonográfica à esquerda representa um carcinoma ductal
invasivo da mama. À direita, a mesma lesão demonstrada pelo strain, sendo que as áreas
escuras representam um tecido endurecido, enquanto as áreas claras representam um
tecido mais mole (Ophir et al, 2000)
Os pesquisadores da bioengenharia têm trabalhado muito para o
aperfeiçoamento da qualidade destas imagens, na tentativa de obter melhor
qualidade do strain, assim como abranger a sua aplicabilidade (Ophir et al, 2000).
A metodologia desta técnica pode ser mais detalhadamente compreendida em
artigos de revisão sobre o assunto (Gao et al, 1996; Ophir et al, 1999; Ophir et al,
2000) ou em trabalhos de físicos e bioengenheiros (Ophir et al, 1991; Kallel et al,
1999; Srinivasan et al, 2004; Chandrasekhar et al, 2006), que colaboraram para o
avanço nesta área.
3 MÉTODOS
Métodos
14
3.1 Amostra tecidual
Para a amostra tecidual, foi utilizado fígado fresco bovino, o qual foi
seccionado em fragmentos de tecido hepático medindo 5 x 5 cm (Figura 9),
preferindo-se as amostras da periferia do órgão. Os fragmentos foram imersos
em 250 ml de água fosfatada e colocados em recipientes plásticos (Figura 10).
Posteriormente, o conteúdo aquoso foi desprezado e o material tecidual foi
posicionado centralmente, sobre uma camada de gelatina sólida (Figura 11),
sendo então coberto por gelatina líquida a 35°C. Os recipientes plásticos
contendo essa composição foram colocados em temperatura de -20°C, por 50
minutos, quando a gelatina líquida passa para o estado sólido (Figura 12).
Foram preparados 25 componentes gelatinosos contendo fígado bovino. Destes,
seis foram utilizados para o estudo piloto, quatro foram excluídos por terem sido
danificados durante a retirada do recipiente plástico e/ou durante a ablação
tecidual e quinze foram considerados para as análises.
Figura 9 – Fígado bovino seccionado em fragmentos
Métodos
15
Figura 10 – Recipiente plástico (A), água fosfatada, frasco de 500 ml (B), recipiente
plástico com fragmentos de tecido hepático imerso em água fosfatada (C)
Figura 11 – Recipiente plástico com camada sólida de gelatina no fundo e um fragmento
de fígado bovino sobre a gelatina
A
B
C
Métodos
16
Figura 12 – Fragmento de fígado bovino envolto por gelatina
3.2 Gelatina
Para a preparação da gelatina, foi utilizado gel em pó a 10% (Figura
13A), o qual foi colocado em recipiente de alumínio e pesado (Figura 13B), para,
então, ser diluído em água destilada (diluição de 1:100) e acondicionado em um
frasco de vidro (Figura 14). A mistura foi aquecida a 100°C e mantida até que o
gel fosse diluído por completo. A gelatina líquida foi resfriada à temperatura
ambiente, até 35°C. Esta temperatura era aferida através de um termômetro
(Figura 15). Após o resfriamento da mesma, foram colocados 40ml da solução em
um recipiente plástico, com suas paredes internas revestidas por solução
antiaderente, e submetido à congelação por 50 minutos. O produto foi retirado do
congelador quando já se apresentava em estado sólido. Uma segunda camada de
gelatina líquida a 35°C foi adicionada a todos os recipientes, contendo, no fundo,
uma camada de gelatina sólida e um fragmento de fígado bovino localizado
centralmente, em sua superfície (Figura 12). Em seguida, os recipientes foram
recolocados no congelador e ali permaneceram até serem utilizados nos
procedimentos ablativos.
Métodos
17
Figura 13 – (A) Gel utilizado no preparo das gelatinas; (B) Gel aferido para preparo da
solução gelatinosa
Figura 14 – Preparo da solução gelatinosa em alta temperatura
Métodos
18
Figura 15 – Controle da temperatura da gelatina durante sua utilização (a seta indica o
termômetro utilizado)
3.3 Sistema operacional
Para todos os procedimentos ablativos foi utilizado o sistema
Radionics
®
(Burlingon, MA) apresentado na figura 16, o qual é composto pelo
gerador de energia e por uma bomba que impulsiona o fluxo aquoso no interior da
sonda de 15 cm (Figura 17). Os componentes de gelatina, contendo fragmentos
de fígado, foram retirados dos recipientes plásticos e colocados sobre uma placa
metálica, coberta por gel condutor, a qual estava aderida a uma placa provida de
eletrodo, ligada ao gerador da RF (Figura 18).
Métodos
19
Figura 16 – Sistema Radionics
®
(Burlingon, MA) com os três tipos de sondas disponíveis
Figura 17 – Tipo de sonda (15 cm) utilizada neste estudo, durante a ablação por
radiofreqüência, e detalhe da ponta da mesma
Métodos
20
Figura 18. A placa metálica (seta) apresentada na foto “A”, a placa provida de eletrodo
(seta) utilizado apresentado na foto “B” e o fragmento hepático (seta) sobre a placa
metálica com gel demonstrado na foto “C”
A sonda do aparelho de RF foi posicionada no centro de cada
fragmento hepático e guiada por imagem ultra-sonográfica convencional
produzida pelo aparelho de ultra-sonografia Antares
®
da Siemens Medical
Solutions USA (Figura 19-A,B,C), que apresentava uma interface apropriada
para acessar e armazenar os dados captados durante o experimento. O
transdutor ultra-sonográfico utilizado foi o modelo VF10-5 (Figura 19D), que se
encontrava aderido, distalmente, a um envoltório de plástico, com um prato
compressor em sua porção inferior (Figura 20A). Esse transdutor era movido
em sentido axial e lateral, através de um braço robótico (Figura 20-A,B,C),
criado pelo grupo de bioengenharia da Universidade Johns Hopkins.
Métodos
21
Figura 19 – O aparelho de ultra-sonografia Antares (A), posicionamento da sonda da RF
(B), início da ablação do tecido (C), transdutor utilizado na monitorização das imagens (D)
e exemplo da lesão térmica produzida pela ARF (E)
Figura 20 – Componente gelatina-fragmento hepático sobre placa metálica e sob o
transdutor US aderido ao braço robótico (A, B, C). A seta demonstra o prato compressor
(A). A seguir, a visão superior (B) e lateral (C) da compressão da gelatina com o
fragmento hepático pelo transdutor ultra-sonográfico embutido no prato compressor.
Métodos
22
O programa de armazenamento de dados do Antares
®
transferia todas
as imagens referentes, assim como as medidas correlacionadas ao strain e à
ultra-sonografia convencional para uma estação de trabalho embutida em sua
interface de pesquisa. Essas imagens foram, posteriormente, processadas e
analisadas, transformando os ecos ultra-sonográficos produzidos pelo
deslocamento tecidual, em imagens correlacionadas entre si até a formação da
imagem definitiva do strain. Na figura 21, é apresentada a correlação final de uma
imagem por strain. Os números descritos (0.80, 0.85, 0.90 e 0.95) representam o
nível do deslocamento tecidual captado pelo strain. Posteriomente, as imagens
definitivas eram armazenadas para futura análise.
Figura 21. Mapa de correlação de imagens geradas através de diferentes
deslocamentos, durante a aquisição do strain
Métodos
23
3.4 Procedimento
Todas as amostras foram processadas da mesma forma, diferindo
somente no tempo de ablação do tecido. No grupo I, as cinco amostras (codificadas
como 1, 2, 3, 4 e 5) foram submetidas à ablação por quatro minutos, enquanto que,
no grupo II (codificadas como 6, 7, 8, 9 e 10) e III (codificadas como 11, 12, 13, 14 e
15) o tempo de ablação foi, respectivamente, de seis e oito minutos.
Cada amostra foi colocada sobre a placa metálica ligada ao braço
robótico, o qual estabilizava a posição do transdutor ultra-sonográfico com o prato
compressor, posicionando-os em contato com a superfície da gelatina, em direção
ao centro do fragmento hepático. Foi realizado, então, uma avaliação ultra-
sonográfica do fragmento hepático, sendo escolhida uma área específica
(centralizada ou distante de estruturas que gerassem artefatos) neste tecido
hepático para a ARF e para a coleta das imagens. A sonda monitorizada por
imagem ultra-sonográfica era, então, inserida cuidadosamente, através da
gelatina, em situação posterior através do tecido hepático, até atingir o local
determinado, sendo sua posição confirmada pela ultra-sonografia convencional. A
sonda foi mantida em posição estática, através de um fixador (Figura 22), para
garantir a estabilidade da sonda inserida, evitando a quebra da gelatina.
Figura 22 –Sonda inserida no fragmento hepático, durante a ARF monitorizada pela US
Métodos
24
O sistema Radionics
®
foi, então, acionado. Primeiramente, ligando-se a
bomba; posteriormente, o gerador, sendo ajustado o tempo de acordo com o
grupo determinado (4 minutos, 6 minutos ou 8 minutos). O sistema era
completamente acionado após girar o botão de energia do aparelho. O sistema
era ativado, então, iniciando o processo de ablação. Ao mesmo tempo, todo o
processo estava sendo monitorizado pela ultra-sonografia convencional.
As imagens eram registradas a cada 10 segundos, durante 4 minutos, no grupo I,
6 minutos, no grupo II, e 8 minutos, no grupo III. O sistema da ARF era controlado
pelo tempo estabelecido e parava automaticamente, após atingir esse tempo. No
entanto, a coleta de imagens ainda era feita a cada 10 segundos, durante um
minuto após o término da ablação tecidual.
A sonda da radiofreqüência era retirada sob visão ultra-sonográfica,
com o cuidado de ser pouco movimentada, para não danificar a gelatina. A
imagem ultra-sonográfica era magnificada, observando-se a diminuição dos
movimentos presentes no tecido.
Após a obtenção da área de necrose por ablação do tecido, as imagens
da ultra-sonografia convencional eram armazenadas. Posteriormente, o braço
robótico era acionado, iniciando a compressão tecidual para a obtenção das
imagens do strain. Esta compressão era exercida na superfície, em direção ao
fundo da gelatina e tanto a compressão quanto a descompressão eram realizadas
a cada 0,1mm, em uma extensão de 20mm. As imagens do strain eram
armazenadas na modalidade bidimensional. Para registrar a posição de captação
das imagens pelo transdutor, duas marcas metálicas eram introduzidas na
gelatina, paralelamente a este transdutor. O procedimento era repetido com
compressão e descompressão, a cada 0.25mm em uma extensão de 20mm,
sendo as imagens também armazenadas na modalidade tridimensional. O braço
robótico era acionado por sistema manual, controlando a compressão e a
descompressão tecidual exercida pelo transdutor ultra-sonográfico (Figura 23).
O componente de gelatina com tecido hepático era, então, retirado e
colocado sobre uma bandeja plástica, para a análise macroscópica.
Métodos
25
As marcas metálicas previamente inseridas guiaram a secção da
gelatina e do fragmento hepático, abordando-se a mesma área registrada pela
imagem ultra-sonográfica e pelo strain. A zona de ablação era, então, medida em
centímetros, com uma régua (Figura 24). As medidas eram registradas e o tecido
era seccionado em camadas, que eram, então, colocadas em formalina para a
análise histopatológica. A gelatina e o restante do tecido hepático eram
desprezados em local apropriado.
Figura 23 – Esquema de compressão tecidual e o deslocamento produzido (Strain)
Métodos
26
Figura 24 – Zona de ablação medida em centímetros com uma régua. O círculo vermelho
destaca a marca metálica, indicando o ponto de secção da gelatina e do fragmento
hepático
Métodos
27
3.5 Mensuração das imagens
Todas as imagens foram codificadas, utilizando-se números de 1 a 15.
As 15 lesões geradas por ARF foram registradas em 15 imagens por ultra-
sonografia convencional e 15 imagens por strain (Figuras 26, 27 e 28). Para que
houvesse uma análise mais acurada, as 30 imagens foram enviadas a dois
observadores, para que os mesmos realizassem as medidas dessas lesões pelos
critérios determinados: 1) ecogenicidade avaliada pela ultra-sonografia da área a
ser medida e 2) escala de cores, considerando o ponto zero do strain referente à
cor verde. Assim, na avaliação das imagens da US, a área a ser medida foi
baseada na ecogenicidade: quando a lesão fosse mais brilhante que o tecido ao
redor, esta era considerada hiperecogênica; isoecogênica, quando a lesão
apresentava o mesmo padrão ecogênico do tecido, e hipoecogênica quando a
lesão apresentava-se mais escura que o tecido hepático. Em relação à área de
interesse das imagens, avaliada pelo strain, a mesma foi baseada em uma escala
de cores gradativa, referente à porcentagem de strain sobre o tecido, onde a cor
verde (ponto zero) representava o ponto de referência (Figura 25).
Figura 25 – Escala da porcentagem do strain sobre o tecido
Métodos
28
As imagens foram enviadas aos observadores através do software
AdobePhotoshop
®
, em uma escala graduada em centímetros. Este procedimento
garantiu que, durante a análise das imagens, independentemente do aumento em
que fossem visibilizadas, não houvesse alteração do tamanho original das mesmas.
Em todas as lesões observadas, padronizou-se que o maior eixo
horizontal das lesões seria determinado para a mensuração das imagens, tanto
da ultra-sonografia como do strain. Este maior eixo horinzotal das lesões foi
medido em centímetros. A orientação no sentido horizontal da imagem foi
baseada no mesmo sentido das medidas obtidas pelo exame macroscópico das
lesões. O método de mensuração foi então validado pelos observadores. A seguir,
as medidas de cada observador foram comparadas, avaliando-se a
reprodutibilidade entre elas. Ao encontrar-se pelo menos uma boa concordância
entre tais valores, as medidas realizadas por um dos observadores foram
escolhidas aleatoriamente e, posteriormente, comparadas às medidas reais de
todas as lesões ablativas determinadas pela análise do exame macroscópico
(Figuras 26, 27 e 28).
Figura 26 – Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macroscópico das lesões do Grupo I (4 minutos de ablação por radiofreqüência)
Métodos
29
Figura 27 – Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macroscópico das lesões do Grupo II (6 minutos de ablação por radiofreqüência)
Figura 28 – Conjunto de imagens composto por ultra-sonografia, por strain e exame
macroscópico das lesões do Grupo III (8 minutos de ablação por radiofreqüência)
Métodos
30
3.6 Análise estatística
O cálculo do coeficiente de correlação intraclasses (CCI) foi utilizado
para avaliar a concordância das mensurações entre os observadores
(interobservacional), baseada nos métodos de imagem (ultra-sonografia e strain)
e no tempo de ablação. O valor de CCI < 0,40 indica baixa concordância,
enquanto valores entre 0,40 e 0,75 representam boa concordância e uma
concordância excelente é expressa por um valor de CCI > 0,75 (Shrout, 1979;
Ludbrook, 2002).
As variáveis foram representadas por média e desvio padrão (dp).
O teste de Análise de Variância para medidas repetidas foi aplicado
para avaliar as médias das medidas realizadas pela ultra-sonografia e pelo strain
comparadas à medida real realizada pelo exame macroscópico das lesões.
Utilizou-se o teste de comparações múltiplas com a correção de Bonferroni para
determinar o elemento responsável pela diferença encontrada nas comparações
(Conagin, Barbin, 2006).
O teste de Regressão Linear Simples (r) foi aplicado para quantificar a
relação do tamanho das lesões avaliado pela ultra-sonografia e pelo strain, com a
medida real avaliada pelo exame macroscópico.
Adotou-se o nível de significância de 0,05 (α = 5%) para todos os
testes estatísticos empregados.
4 RESULTADOS
Resultados
32
Como referido anteriormente, no capítulo Métodos, as 15 lesões
geradas por ARF foram registradas em 15 imagens por ultra-sonografia
convencional e 15 imagens por strain, sendo as 30 imagens avaliadas por dois
observadores. Tais observadores consideraram todas (100%) as imagens
avaliadas por ultra-sonografia convencional como hiperecogênicas e facilmente
identificaram o ponto de referência do strain como local de medida em todas
(100%) as amostras do strain.
As medidas das lesões ablativas avaliadas por diferentes métodos de
imagem e por diferentes observadores estão apresentadas na tabela abaixo.
Tabela 1. MEDIDAS DAS IMAGENS DE ULTRA-SONOGRAFIA E STRAIN
Ultra-sonografia (cm) Strain (cm)
Observador A Observador B Observador A Observador B
1 1,90 2,00 1,50 1,60
2 2,30 2,30 1,90 2,10
3 3,00 3,00 2,30 2,60
4 1,90 2,00 1,60 1,70
5 2,00 1,70 1,50 1,50
6 1,60 1,75 1,40 1,70
7 1,75 1,75 1,40 1,60
8 2,30 1,75 1,50 2,00
9 1,50 1,40 1,40 1,50
10 1,90 2,00 1,70 1,80
11 1,80 1,30 1,10 1,25
12 1,80 1,80 1,50 1,75
13 2,00 1,50 1,50 1,50
14 1,90 1,75 1,70 1,80
15 2,00 1,80 1,50 1,75
Média 1,98 1,85 1,57 1,74
Resultados
33
4.1 Concordância entre os observadores
Inicialmente, em uma primeira etapa, as médias das medidas das
imagens obtidas pela ultra-sonografia (US) e strain (S) e avaliadas pelos
observadores foram estratificadas em grupos (Grupo I= 4 minutos, Grupo 2= 6
minutos e Grupo 3= 8 minutos), conforme o tempo de ablação por radiofreqüência
e o tipo de método de imagem utilizado, e comparadas ao valor real do exame
macroscópico. O valor real das lesões, no Grupo I da ultra-sonografia, foi menor
tanto em relação às medidas do observador A quanto em relação às medidas do
B (p<0,001). No Grupo III da ultra-sonografia, o valor real foi significantemente
menor do que as medidas do observador A (p<0,017), mas não em relação às
medidas do observador B. Não houve diferença significante do valor real das
lesões em relação ao Grupo III da ultra-sonografia e aos Grupos I, II e III do strain
(Tabelas 2 e 3).
Na avaliação da concordância entre os observadores, não foi
encontrada diferença estatisticamente significante entre os valores das medidas
pelos observadores A e B, nos grupos I (p=1,00), II (p=1,00) e III (p=0,16), para a
ultra-sonografia, assim como nos grupos I (p=0,155), II (p=0,098) e III (p=0,102),
para o strain (Tabela 3).
Tabela 2. AVALIAÇÃO DAS MEDIDAS DE IMAGEM ENTRE OS
OBSERVADORES E A MEDIDA REAL
Observador A Observador B Real
Variável
média dp
▲
média dp
▲
Média Dp
▲
p
US – Grupo I 2,22 0,47 2,20 0,50 1,80 0,46 < 0,001 *
US – Grupo II 1,81 0,31 1,73 0,21 1,62 0,20 0,486
US – Grupo III 1,90 0,10 1,63 0,22 1,54 0,21 0,017 *
S – Grupo I 1,76 0,34 1,90 0,45 1,80 0,46 0,080
S – Grupo II 1,48 0,13 1,72 0,19 1,62 0,20 0,177
S – Grupo III 1,46 0,22 1,61 0,23 1,54 0,21 0,256
Legenda:
▲
dp: desvio padrão
Resultados
34
Tabela 3. RELAÇÃO DAS MEDIDAS ENTRE OS OBSERVADORES
Observador A
x
Observador B
Observador A
x
Real
Observador B
x
Real
Variável
p p p
US – Grupo I 1,000 0,014 * 0,010 *
US – Grupo II 1,000 0,983 1,000
US – Grupo III 0,160 0,018 * 1,000
S – Grupo I 0,155 1,000 0,102
S – Grupo II 0,098 0,841 1,000
S – Grupo III 0,102 1,000 1,000
A seguir, em uma segunda etapa, considerou-se apenas a média de
todas as medidas das imagens obtidas pela ultra-sonografia e pelo strain, pelos
observadores. A avaliação da concordância entre as mensurações feitas pelos
observadores (A e B) foi realizada através do coeficiente de correlação
intraclasses (CCI). Nesta avaliação (Tabela 4), foram encontrados coeficientes de
correlação intraclasses de 0,78 nas medidas da ultra-sonografia (p<0.001) e de
0,77 nas medidas do strain (p<0.001). Estas concordâncias são consideradas
excelentes (> 0,75).
Tabela 4. AVALIAÇÃO DA CONCORDÂNCIA DAS MEDIDAS ENTRE OS
OBSERVADORES
Observador A Observador B Reprodutibilidade
Variável
Média
(cm)
dp
▲
Média
(cm)
dp
▲
CCI
●
p
♦
IC
95%
Ultra-sonografia 1,98 0,35 1,85 0,40 0,78 < 0,001* 0,43; 0,92
Strain
1,57 0,27 1,74 0,32 0,77 < 0,001* 0,02; 0,94
Legenda:
▲
dp: desvio padrão,
●
CCI: intervalo intraclasses,
♦
IC: intervalo de confiança
Resultados
35
4.2 Correlação entre o tamanho real da lesão detectada ao exame
macroscópico e o tamanho avaliado pelos métodos de diagnóstico
Uma vez que a concordância entre os observadores A e B foi
considerada excelente, as medidas aferidas pelo observador A foram
selecionadas aleatoriamente e comparadas às medidas do exame macroscópico
das lesões ablativas.
As 15 lesões produzidas por ARF foram medidas pela ultra-sonografia
convencional. Destas, 13 (86,7%) foram maiores do que as medidas reais do
exame macroscópico e duas (13,3%) foram menores do que as medidas reais. As
diferenças encontradas variaram entre -0,30 e 0,70, com média de 0,32 e desvio
padrão igual a 0,26.
Na mensuração das lesões por ARF obtidas pelo strain, das 15
medidas feitas, cinco (33,3%) foram maiores do que as medidas reais avaliadas
pelo exame macroscópico, duas 2 (13,3%) foram idênticas e oito (53,3%) foram
menores do que as medidas reais. As diferenças variaram entre -0,40 e 0,10, com
média de -0,09 e desvio padrão igual a 0,18.
Na comparação entre as médias das medidas das lesões por ARF
obtidas pelos métodos diagnósticos (ultra-sonografia e strain), e a média das
medidas reais do exame macroscópico, as medidas obtidas pela ultra-sonografia
foram significantemente maiores do que aquelas obtidas pelas medidas reais
(p=0,001) e do que as medidas obtidas pelo strain (p<0,001). Além disso, as
medidas das lesões por ARF, avaliadas pelo strain, não se diferenciaram, de
forma significante (p=0,253), das medidas reais (Tabela 5).
Na correlação das medidas da ultra-sonografia e do strain com a
medida real, ambas foram significantemente representativas da medida real
(p<0,003 e p<0,001), sendo que as medidas do strain apresentaram valores
(r=0,818, p<0,001) mais próximos dos valores da medida real (Figuras 29 e 30).
Resultados
36
Tabela 5. AVALIAÇÃO DAS MEDIDAS (EM CM) DAS IMAGENS OBTIDAS PELA
ULTRA-SONOGRAFIA E PELO STRAIN COMPARADAS ÀS MEDIDAS REAIS
Ultra-sonografia Strain
Número
Medida
Real
Medida
∆* real
Medida
∆ real
1 1,40 1,90 0,50 1,50 0,10
2 2,00 2,30 0,30 1,90 -0,10
3 2,50 3,00 0,50 2,30 -0,20
4 1,70 1,90 0,20 1,60 -0,10
5 1,40 2,00 0,60 1,50 0,10
6 1,30 1,60 0,30 1,40 0,10
7 1,80 1,75 -0,05 1,40 -0,40
8 1,60 2,30 0,70 1,50 -0,10
9 1,80 1,50 -0,30 1,40 -0,40
10 1,60 1,90 0,30 1,70 0,10
11 1,30 1,80 0,50 1,10 -0,20
12 1,40 1,80 0,40 1,50 0,10
13 1,80 2,00 0,20 1,50 -0,30
14 1,70 1,90 0,20 1,70 0,00
15 1,50 2,00 0,50 1,50 0,00
média ± dp 1,65 ± 0,31 1,98 ± 0,36 0,32 ± 0,26 1,57 ± 0,27 -0,09 ± 0,18
Legenda:
*∆: diferença entre a medida obtida pelo método de diagnóstico e a medida real
Resultados
37
Figura 29 – Correlação entre as medidas reais e as medidas ultra-sonográficas
(r = 0,711 e p= 0,003*)
Figura 30 – Correlação entre as medidas reais e as medidas do strain (r = 0,818 e p= 0,001*)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Medida real
Ultrassonografi
a
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Medida real
Strain
5 DISCUSSÃO
Discussão
39
Os avanços tecnológicos possibilitaram o surgimento de novas
modalidades terapêuticas para o tratamento cirúrgico dos tumores malignos. A era
das técnicas minimamente invasivas foi marcada pelo advento da cirurgia
laparoscópica e pela introdução de outros procedimentos, tais como as técnicas
ablativas: crioterapia, fotocoagulação por laser, injeção intralesional com etanol e,
mais recentemente, a ablação por radiofreqüência (ARF). A tecnologia
minimamente invasiva avançou ainda mais, trazendo os sistemas robóticos às
salas de cirurgia, com o propósito de aumentar a precisão terapêutica. Além
disso, muitas tecnologias emergentes estão sendo desenvolvidas e testadas nos
laboratórios de pesquisa, com a promessa de oferecerem maior precisão
tecnológica ao arsenal diagnóstico e terapêutico do tratamento do câncer.
Em relação especificamente ao tratamento dos tumores hepáticos, é
importante ressaltar que a ressecção cirúrgica mantém-se como o padrão-ouro
para o tratamento desses tumores. Infelizmente, a maioria dos doentes com
tumores primários ou secundários do fígado não é candidata à ressecção cirúrgica
e, assim, passa a ser importante a implementação de métodos alternativos para o
tratamento desses doentes (Adam, Vinet, 2004).
Atualmente, existe um grande entusiasmo com o uso da ARF, não
apenas para o tratamento dos tumores hepáticos, mas também para o tratamento
de tumores de outras regiões (Sutherland et al, 2006). O planejamento da zona de
ablação é necessário para a obtenção da necrose completa da lesão-alvo e
depende basicamente do tamanho e da localização do tumor. Sabe-se que
tumores maiores do que 4 centímetros estão associados a uma maior incidência
de recidiva local. Essas recidivas podem ocorrer em razão do tamanho da área de
necrose não ser suficiente para tratar a lesão tumoral ou porque, apesar de a área
ablativa ser satisfatória, a energia aplicada pode ser insuficiente para causar a
morte das células tumorais (Curley et al, 2004).
Em alguns serviços, o tratamento pela ARF é realizado por via
percutânea, ambulatorialmente, sob a responsabilidade de radiologistas
intervencionistas (Solbiati et al, 2001). No entanto, muitas vezes, o
procedimento percutâneo é interrompido, quer pela dificuldade técnica, quer
pela intolerância à dor por parte do doente (Curley, 2003; Hanna, 2004). Em
outros centros, a preferência é usar a ARF por via laparoscópica, monitorizada
Discussão
40
pelo transdutor ultra-sonográfico laparoscópico, com internação do doente
(Siperstein et al, 2000a; Siperstein et al, 2000b). Tanto a via percutânea quanto
a via laparoscópica são métodos minimamente invasivos e comumente são
empregados em tumores pequenos e de localização favorável (periféricas). No
entanto, a crítica a essas modalidades baseia-se na impossibilidade de
examinar, detalhadamente, através da palpação, o parênquima hepático. Sabe-
se que tumores não identificados no pré-operatório podem ser diagnosticados no
intra-operatório, durante a palpação do fígado combinada com o uso da ultra-
sonografia intra-operatória (Torzilli et al, 2005; Torzilli et al, 2006). Nos centros
de referência em cirurgia oncológica, considera-se a via laparotômica com o uso
da ultra-sonografia intra-operatória como o meio mais acurado para o
posicionamento da sonda de RF, especialmente em tumores grandes, que
necessitam de múltiplas abordagens ablativas (Curley et al, 2004; Hanna, 2004).
Outra vantagem da abordagem por via laparotômica é a possibilidade de ser
realizada a manobra de Pringle, ocluindo, temporariamente, o fluxo sangüíneo e,
assim, minimizando a perda de calor, o que resulta em uma maior área ablativa
(Patterson et al, 1998; Goldberg et al, 2000; Hanna, 2004).
Tanto pelas vantagens da abordagem por via laparotômica quanto pela
afinidade e larga utilização desta via pelos cirurgiões do fígado, o modelo
experimental utilizado neste estudo visou mimetizar a abordagem por laparotomia
da técnica ablativa por radiofreqüência com a utilização da ultra-sonografia intra-
operatória convencional como o método de imagem para o posicionamento da
sonda de RF e também como o tipo de exame padrão para a monitorização das
lesões produzidas.
Embora saibamos que a indicação da ARF é baseada no diagnóstico
do câncer primário ou secundário do fígado realizada previamente ao
procedimento ablativo destas lesões, a utilização da ultra-sonografia intra-
operatória é mandatória na confirmação das lesões diagnosticadas no pré-
operatório e na correlação das mesmas, quanto ao número, tamanho, forma,
localização e relação com as estruturas anatômicas circunvizinhas (Schmidt et al,
2000). Certamente, a investigação de possíveis lesões não detectadas durante o
período pré-operatório também deverá ser considerada (Cohen et al, 2005;
Torzilli et al, 2005).
Discussão
41
A ultra-sonografia permite avaliar a lesão-alvo e determinar a melhor
direção para a inserção da sonda da RF. O estudo ultra-sonográfico da forma da
lesão é importante. Uma lesão esférica pode ser acessada de qualquer direção; já
na forma oval ou sob outra forma irregular, a sonda da RF deve ser inserida no
maior eixo da lesão. Geralmente, durante o procedimento da ARF, a sonda é
inserida sob visão ultra-sonográfica, devendo avançar em um trajeto paralelo e no
plano do transdutor ultra-sonográfico, de maneira que o mesmo esteja
constantemente monitorizado (Fornage, 1999; Pearson et al, 1999; Curley, 2003).
Durante a ablação do tumor, a temperatura eleva-se lentamente.
Assim, as mudanças no tecido tumoral, provocadas pelo calor localmente
aplicado, não são acompanhadas por mudanças na ecogenicidade da lesão
detectada pela ultra-sonografia intra-operatória. Apenas em uma fase tardia da
sessão ablativa é que são notados vários pontos mais brilhantes recobrindo a
lesão tumoral, o que caracteriza uma aparência hiperecogênica à ultra-
sonografia (Goldberg et al, 2000). Nesta fase, não é incomum ouvir um barulho
– popping, causado pelo rompimento das bolhas de ar dentro do tumor. A
região hiperecogênica do tumor, ao final da ablação, é usualmente considerada
um indicador da efetividade da ablação, mas não consegue estimar, com
exatidão, a área ablativa (Boehm et al, 2002b; Parikh et al, 2002).
No presente estudo, todas as lesões produzidas por ARF foram
detectadas no exame ultra-sonográfico pelos observadores. A ecogenicidade
das lesões foi predominantemente hiperecogênica. Porém, o contorno destas
lesões à ultra-sonografia, apresentou-se indefinido.
Apesar de a ultra-sonografia intra-operatória apresentar a vantagem de
ser um método disponível, de baixo custo e de proporcionar uma excelente
monitorização da introdução e da localização da sonda da RF, a sua capacidade
em determinar, com exatidão, o tamanho da extensão da necrose induzida pela
ARF ainda permanece inadequada (Goldberg et al, 2000; Boehm et al, 2002b).
As taxas de recidiva após o procedimento da ARF têm sido
atribuídas a esta dificuldade de se obter uma imagem representativa da área
de ablação durante a monitorização desse procedimento. Essas taxas de
recidiva pós-ARF variam de 33% a 55% quando o procedimento é realizado por
Discussão
42
via percutânea, e de 15% a 25% quando por via laparotômica (Curley et al,
2004; Hanna, 2004; Sutherland et al, 2006). Estudos em modelos
experimentais demonstraram a existência de uma baixa correlação entre os
achados ultra-sonográficos e a área de necrose detectada no exame
histopatológico do fígado. Além disso, nesses estudos, a ultra-sonografia,
geralmente, superestimava o valor real da necrose tecidual (Cha et al, 2000;
Raman et al, 2000; Leyendecker et al, 2002).
Os resultados preliminares sobre o uso da ultra-sonografia intra-
operatória com contraste foram recentemente publicados (Leen et al, 2006),
apresentando significantemente (p<0,05), maior sensibilidade (96,1%) na
detecção de metástases hepáticas, quando comparada com a tomografia
computadorizada e/ou ressonância nuclear magnética pré-operatória (76,7%) e
com a ultra-sonografia intra-operatória (81,5%). A investigação clínica tem sido
crescente nessa área (Konopke et al, 2006), porém ainda é restrita ao diagnóstico
de metástases hepáticas ocultas, sem abranger a avaliação da monitorização das
lesões térmicas por radiofreqüência.
Diante da necessidade de se obter melhores resultados com menor
taxa de recidiva pós-ARF, tem sido avaliado o emprego de outros métodos de
imagem capazes de registrar, com maior precisão, as medidas das lesões
ablativas durante a ARF.
A tomografia computadorizada (TC) é considerada superior à ultra-
sonografia transabdominal na identificação de lesões tumorais (Leen et al, 1995;
Carter et al, 1996), apesar de este achado não ser uniforme na literatura (Kinkel
et al, 2002). A qualidade da imagem pela TC torna-se ainda melhor quando se
utiliza contraste. No entanto, a TC não é utilizada em grande escala, na
monitorização intra-operatória das técnicas ablativas, principalmente pela
dificuldade de transporte e adequação do aparelho de TC ao ambiente cirúrgico
(Curley, 2003). A necessidade do uso de contraste, com seus potenciais efeitos
colaterais, também é uma importante desvantagem deste método, quando
comparado à inocuidade do exame ultra-sonográfico. A grande desvantagem, no
entanto, é que a TC só pode ser usada na ARF, por via percutânea. Na prática
clínica, a TC com contraste é geralmente realizada após a finalização do
Discussão
43
procedimento ablativo, já no setor de radiologia, como controle pós-tratamento
(Catalano et al, 2001; Choi et al, 2001). Em estudo experimental (Cha et al,
2000), foi demonstrado que, na monitorização da ARF por via percutânea, a TC
tem a vantagem de confirmar a localização da sonda em relação ao tumor, além
da facilidade em correlacionar a imagem ablativa à imagem prévia ao
procedimento, com melhor correlação com o tamanho real da lesão.
Nesse sentido, a TC helicoidal e a TC helicoidal com fluoroscopia são
exames de imagem superiores à ultra-sonografia, no que tange à inserção da
sonda de RF. A TC com fluoroscopia permite o posicionamento e o
reposicionamento da sonda com maior facilidade (Silverman et al, 1999), porém
expõe o intervencionista (Liermann, Kickuth, 2003), assim como o doente, à
radiação, particularmente quando é necessário reposicionar a sonda diversas
vezes (Silverman et al, 1999). Mesmo com a vantagem de o manuseio da sonda
de RF ser facilitado por esse método de imagem, a TC com fluoroscopia implica o
uso de radiação e o seu emprego ainda está restrito aos doentes tratados
ambulatorialmente (Daly, Templeton, 1999), não sendo um método de imagem
disponível para os cirurgiões na sala de cirurgia.
Outras modalidades de imagem têm sido utilizadas na monitorização
da ARF (Jolesz et al, 2005). A ressonância nuclear magnética (RNM) oferece a
grande vantagem de não utilizar radiação, quando comparada à TC na
monitorização da ARF percutânea (Breen et al, 2004; Jolesz et al, 2005). Além
disso, oferece melhor visibilização no contraste de tecidos de partes moles,
melhor resolução espacial e pode ser adaptada e programada para detectar e
registrar diferenças relativas às temperaturas e ao fluxo sangüíneo durante os
procedimentos ablativos (Cline et al, 1993; Schenck et al, 1995).
No entanto, o uso da RNM na monitorização da ARF requer cuidados
especiais para a total segurança do doente. As sondas da RF, conectadas a um
específico gerador de energia, habitualmente, têm metais em sua composição.
Sabe-se que qualquer componente de metal é incompatível com o campo
magnético da RNM, o que significa uma restrição ao uso da RNM durante o
procedimento da ARF. Assim, o prévio conhecimento dos tipos de geradores de
energia dos aparelhos de RF e o uso de eletrodos especiais, compatíveis com o
Discussão
44
sistema da RNM, tornam-se fundamentais para a viabilização do uso da RNM
durante o procedimento ablativo. Uma outra desvantagem importante e limitante
é a composição da sonda de RF. Normalmente, as sondas convencionais
produzem artefatos, prejudicando a qualidade da imagem e, em conseqüência, a
precisão da monitorização. Além dos fatos mencionados, a RNM tem ainda um
custo mais elevado do que a TC e do que a US. Finalmente, o uso da RNM,
especificamente na monitorização da ARF, ainda está restrito a alguns centros
especializados, pois não existem muitos profissionais habilitados a operar este
sistema especial de RNM compatível com a RF, o qual difere do sistema da
RNM convencional encontrado na maioria dos centros de radiologia (Steiner et
al, 1997; Breen et al, 2004; Nour, Lewin, 2005).
Ao se considerar que a elasticidade do fígado apresenta uma particular
importância por estar relacionada à função hepática (Yeh et al, 2002), se um
método de imagem não invasivo fosse capaz de medir o grau de elasticidade do
fígado, assim como permitir uma correlação entre os achados de imagens com os
achados anátomo-patológicos, então, provavelmente, esta nova tecnologia
poderia auxiliar no diagnóstico de doenças hepáticas ou na monitorização de
tratamentos aplicados a essas doenças.
Ophir et al (1991) descreveram a elastografia como um método
quantitativo para registrar a elasticidade de tecidos biológicos. Este método
baseia-se na compressão externa dos tecidos com a conseqüente análise
computadorizada do deslocamento da força (strain) empregada ao longo do eixo
principal do transdutor ultra-sonográfico. O resultado desta análise é proveniente
da correlação entre os valores de pré e pós-compressão.
Alguns grupos de pesquisa passaram a ter interesse em estudar a
elasticidade do fígado (Yeh et al, 2002; Sandrin et al, 2003; Castera et al, 2005;
Corpechot et al, 2006), com a idéia de que tais características poderiam ser
importantes na diferenciação entre tecido normal e fibrótico. Após a comprovação
dessas diferenças, o próximo passo seria quantificar e registrar, não apenas a
elasticidade do tecido, mas quantificar o strain.
Discussão
45
Assim, a elastografia tornou-se um método de investigação para obter
os elastogramas. Sua aplicabilidade na detecção de tumores de mama (Doyley et
al, 2001) sustentou sua importância clínica, iniciando-se, então, as tentativas de
melhoria das imagens e de sua aplicabilidade em órgãos como o fígado
(Varghese et al, 2002; Bharat et al, 2005).
Esta aplicabilidade passou a ser basicamente investigada por
radiologistas e bioengenheiros, objetivando aprimorar a imagem do strain. Na
área da monitorização das técnicas ablativas por etanol (Hoyt et al, 2005), por
ultra-som de alta intensidade (Souchon et al, 2005) e por radiofreqüência
(Varghese et al, 2002; Varghese et al, 2003; Varghese et al, 2004), a utilidade da
elastografia já foi demonstrada. No entanto, a qualidade das imagens difere
nestes estudos, certamente pelas diferentes técnicas de aquisição do strain.
Outro fato importante é que, em alguns estudos (Varghese et al, 2003;
Varghese et al, 2004), a ablação hepática foi realizada diretamente no tecido, sem
a presença do envoltório de gelatina. Os fragmentos hepáticos foram inseridos na
gelatina após o prévio conhecimento da localização das lesões térmicas, sendo as
imagens processadas em um tempo diferente do momento da ablação. Este
método pode ser útil para o aprimoramento de imagens por bioengenheiros, mas
apresenta diferenças no tipo de ecos produzidos, já que, durante a aplicação
clínica da ARF, ocorrem alterações no tecido e a monitorização é feita desde a
introdução da sonda de radiofreqüência. No método do presente estudo, a
ablação das lesões térmicas foi realizada com o fígado já envolto por gelatina,
sendo que o acesso à forma e à localização das lesões térmicas por ARF foi
detectado em tempo real pela ultra-sonografia.
Neste estudo experimental, optou-se pelo uso de fígado bovino,
primeiramente por causa do protocolo utilizado, que se baseou no modelo de
Doyley et al (2000), e também pela facilidade de se obter o fígado fresco. As
secções em fragmentos, na área da periferia do órgão, foram realizadas com o
propósito de se evitarem os grandes vasos na porção mais central do fígado, o
que poderia causar artefatos na imagem ultra-sonográfica, prejudicando, assim, a
avaliação dos métodos de imagem. Outra medida importante para diminuir os
artefatos foi desgaseificar os fragmentos hepáticos, deixando-os imersos em água
fosfatada por uma hora, para diminuir a quantidade de possíveis bolhas de ar.
Discussão
46
A proposta do uso da gelatina visou possibilitar a estabilidade durante a
realização da ablação e da compressão do tecido, já que o fígado ex vivo
diferencia-se do fígado in vivo em relação às propriedades elásticas do tecido,
necessitando de um sistema que permita a aplicabilidade da força sobre a
superfície tecidual, de forma homogênea (Madsen et al, 2005). Assim, manter a
gelatina intacta era essencial para a obtenção dos resultados. Desta forma, as
amostras que apresentaram a gelatina danificada, quer pela retirada das amostras
do interior dos recipientes plásticos, quer pelo processo de ablação por
radiofreqüência, foram excluídas da análise por não permitirem a realização
adequada do strain.
A radiofreqüência foi o sistema escolhido por ser o método de ablação
preferido entre as técnicas ablativas, pela sua simplicidade prática, relação custo-
benefício e, especialmente, pelo seu potencial de maior refinamento no futuro (Ni
et al, 2005). Os mecanismos de aquecimento na radiofreqüência são baseados na
adequada conversão da energia elétrica em energia térmica (Curley, 2003; Ni et
al, 2005). Os efeitos no tecido relacionados ao aquecimento envolvem vários
mecanismos e dependem da temperatura, da duração do procedimento, assim
como das características do local onde a ablação é realizada, tais como: perfusão
tecidual, densidade do tecido e concentração eletrolítica local. De um modo geral,
os danos térmicos ao tecido biológico iniciam-se à temperatura de 42°C (Dickson,
Calderwood, 1980; Haines, 1993). Quando esta temperatura é aumentada de
42°C para 45°C durante 3 a 50 horas, a degeneração celular ocorre
progressivamente (Haines, 1993). Temperaturas acima de 60°C causam
coagulação das proteínas, enquanto que temperaturas de 100°C causam ebulição
da água presente no tecido, vaporização e, então, carbonização tecidual. Durante
o processo ablativo, considera-se a temperatura entre 50 a 100°C adequada para
causar morte celular na lesão-alvo (Ni et al, 2005).
Dentre os aparelhos de radiofreqüência, o sistema RITA
®
(Mountain
View, CA) muito utilizado na prática clínica, é um gerador com eletrodos múltiplos
e expansíveis em forma de guarda-chuva, ligado a um sistema de perfusão. O
gerador pode ser acionado na forma de controle da temperatura ou da potência,
mas há necessidade de introduzir a sonda conforme as mudanças de temperatura
Discussão
47
ou potência, para aumentar o tamanho da lesão gerada. Nos dois modos, apenas
a temperatura é considerada, não havendo controle da impedância como nos
outros geradores (Mulier et al, 2003).
O sistema Radionics
®
(Burlingon,MA) representa a última geração de
aparelhos de radiofreqüência e, por isso, foi utilizado neste estudo. Ele consiste
em um gerador de energia e um sistema de perfusão. O seu potencial máximo é
obtido após um período de 15 minutos (Mulier et al, 2003). A sonda é
monopolar, com perfusão interna de soro fisiológico aquecido e atinge a
temperatura de 100°C um minuto antes de iniciar a coagulação tecidual (Denys
et al, 2003). O seu sistema de impedância é automático, o que significa que,
havendo o aumento da impedância 10 amperes acima do valor de base,
desencadeia-se o auto-desligamento do sistema com uma pausa de 15
segundos. O mesmo retorna ao seu funcionamento automaticamente, em
seguida a esta pausa. Esta pausa é importante para garantir que o gás
evaporado durante o procedimento de ablação possa ser dissipado. Na ausência
deste dispositivo, a ação gasosa produziria um superaquecimento da sonda e
aumento do registro de impedância, com paralisação do sistema (Erdogan et al,
2000; McRury et al, 2000).
Como referido anteriormente, a potência máxima deste sistema é
atingida após 12-15 minutos da ablação, o que causa lesões térmicas de
aproximadamente 3 cm de diâmetro com o uso de sondas com ponta de 2 cm
(Boehm et al, 2002a). Para uma avaliação mais detalhada do strain como teste
diagnóstico, idealizou-se produzir, com a mesma sonda, lesões de tamanhos
diferentes. Assim, primeiramente, utilizamos fragmentos de fígado frescos não
envoltos por gelatina (Anexo 1) e aplicamos o Radionics
®
por 2, 4, 6, 8 e 10
minutos, observando-se o tamanho da lesão obtida com o uso da mesma sonda.
O diâmetro transverso, aos 2 e 4 minutos, era de 1,0 cm, enquanto que, aos 6
minutos, produziam-se lesões de 1,5 cm e, aos 8 e 10 minutos, lesões de 2 cm.
Portanto, os tempos de 4, 6 e 8 minutos escolhidos neste estudo foram baseados
na possibilidade de obtermos lesões de tamanhos diferentes para melhor
avaliação dos métodos de imagem.
Discussão
48
Hipoteticamente, esperava-se que, ainda utilizando os mesmos
princípios empregados durante a ablação dos fragmentos hepáticos e o mesmo
tempo para cada grupo de 4, 6 e 8 minutos, o tamanho das lesões nos fragmentos
hepáticos envoltos por gelatina seria variado. Isso porque as condições próprias
(composição eletrolítica, anatômica e estrutural, por exemplo) do fígado bovino ex
vivo seriam diferentes. Esse fato certamente não prejudicaria a amostra do estudo,
já que proporcionaria uma diversidade no tamanho das lesões. Então, neste estudo
piloto, analisamos três diferentes grupos, cada um submetido a 4, 6 e 8 minutos de
ablação por radiofreqüência, obtendo-se diâmetros de lesão de aproximadamente
0,8, 1,2 e 1,6 cm respectivamente, confirmando a variação do tamanho das lesões
térmicas produzidas nas amostras. A partir de então, o método do estudo referente
ao tempo de ablação por radiofreqüência foi definido, estabelecendo diferentes
tamanhos de lesões térmicas para melhor avaliação da sensibilidade dos métodos
de imagem pela ultra-sonografia convencional e pelo strain.
Com o desenvolvimento tecnológico na área da computação, os
sistemas robóticos têm sido implementados e vêm sendo utilizados na indústria,
desde a década de 40 (Camarillo et al, 2004). Na área da cirurgia abdominal (Gutt
et al, 2004), tal implementação ocorreu mais lentamente, porque nenhum sistema
pode substituir por completo a presença do cirurgião (Talamini, 2003; Berlinger,
2006). No entanto, a cirurgia está, certamente, adentrando a era digital (Berlinger,
2006). O termo robô, apesar de mais popular, apresenta uma denominação mais
apropriada: computer-enhanced telemanipulator (Talamini, 2003). Assim, pode-se
compreender que a medicina de imagem já usa robôs rotineiramente. A
tomografia computadorizada (TC) é uma modalidade que utiliza um manipulador
(sensores e processador) para articular o scanner; procedimentos cirúrgicos
utilizando a TC como imagem guiada são considerados navegação cirúrgica ou
sistema assistido por robô (Camarillo et al, 2004).
Outra área importante de atuação dos robôs é a motion tracking, que
significa a obtenção da localização espacial da anatomia em questão ou da
posição de um instrumento cirúrgico através de uma medida quantitativamente
precisa (Camarillo et al, 2004). O presente estudo foi conduzido pela utilização de
um sistema robótico de aquisição de imagem ultra-sonográfica com um software
Discussão
49
de interface de pesquisa pelo Antares Ultrasound System da Siemens©. A
precisão de tal sistema (motion tracking) propiciou a adequada avaliação do
deslocamento tecidual em reposta à força aplicada na superfície dos fragmentos
hepáticos submetidos à ablação por radiofreqüência.
De uma maneira prática, os sistemas robóticos podem ser classificados
de acordo com o tipo de procedimento realizado (Camarillo et al, 2004): a)
passivo, quando o robô é limitado a transmitir imagem ou quando seu
envolvimento apresenta baixo risco durante o procedimento; b) restrito, quando o
robô é responsável por tarefas invasivas com alto risco, mas não é responsável
pela parte principal do procedimento; c) ativo, quando o robô está intimamente
envolvido no procedimento, possuindo grande responsabilidade e, assim,
apresentando alto risco. Os sistemas robóticos utilizados nesta pesquisa foram do
tipo passivo.
Apesar da habilidade dos cirurgiões especializados em fígado em
realizar a ultra-sonografia intra-operatória (Torzilli et al, 2006), neste estudo
experimental, objetivou-se evitar os possíveis vícios dependentes da experiência
do examinador. Assim, optamos por utilizar um outro sistema passivo, um braço
robótico, com a finalidade de exercer a mesma força repetidamente sobre os
componentes gelatina - fragmento hepático, durante a aquisição de imagem pelo
sistema robótico do Antares Ultrasound System da Siemens
©
. Em uma fase
inicial, ainda durante o projeto piloto, utilizamos o robô LARS (Anexo 2),
desenvolvido conjuntamente pela Universidade Johns Hopkins e a IBM
©
(Taylor et
al, 1995). Posteriormente, substituímos o LARS por um sistema mais simples
(apenas movimentos na vertical e horizontal), menor e, portanto, mais fácil de ser
transportado (Anexos 3, 4), o qual foi desenvolvido pela Universidade Johns
Hopkins para o presente estudo.
Uma das grandes vantagens do uso de robôs (Anexo 5) é a capacidade
dos mesmos em realizar movimentos repetidos e acurados por longo tempo,
enquanto a mão humana pode, em certos momentos, apresentar fadiga e tremor
(Camarillo et al, 2004).
Há mais de uma década, a estabilidade de movimentos por robôs vem
sendo comparada aos movimentos produzidos pela mão humana. No trabalho do
Discussão
50
grupo da Johns Hopkins (Kavoussi et al, 1995), o controle robótico da câmera de
laparoscopia foi significantemente (p<0.0005) mais estável do que o controle
humano. O mesmo resultado foi observado por outro grupo durante a colectomia
laparoscópica (Merola et al, 2002). Em um estudo experimental (Poulose et al,
1999), a força aplicada sobre um órgão foi medida durante a retração do mesmo;
o procedimento realizado pelo robô LARS mostrou-se excelente na apresentação
do campo cirúrgico e a força exercida sobre os órgãos foi menor do que a força
exercida pela mão humana.
Após a utilização de alta tecnologia para a obtenção das imagens, as
mesmas foram avaliadas por dois observadores independentes. Os padrões
seguidos foram estabelecidos pelo bioengenheiro do setor de computação
aplicada à cirurgia, responsável pelo processamento das imagens bidimensionais.
Em termos práticos, as imagens ultra-sonográficas convencionais basearam-se na
ecogenicidade das lesões produzidas, enquanto as imagens do strain basearam-
se em uma escala de cor, em que cada cor estava relacionada à força aplicada
durante a pré e pós-compressão do tecido, sendo determinado o ponto zero como
o correspondente da cor a ser medida pelos observadores.
As medidas foram realizadas no eixo horizontal, evitando-se as
medidas no eixo vertical por causa da sombra acústica produzida pela sonda da
radiofreqüência. As medidas obtidas pelos observadores A e B são
apresentadas na tabela 1. Elas foram agrupadas de acordo com o tempo
utilizado na realização da radiofreqüência (Tabela 2) e comparadas com a
medida macroscópica do exame anátomo-patológico, sendo considerada como
medida real. Na tabela 2, observa-se que as medidas das imagens ultra-
sonográficas do grupo I, realizadas pelo observador A e B, foram
significantemente maiores do que o valor real. Já no grupo III da ultra-
sonografia, somente as medidas do observador A foram significantemente
maiores do que o valor real. Estes resultados, no entanto, não foram suficientes
para validar a concordância entre os observadores. Se uma medida foi maior ou
menor em relação às medidas reais, este resultado não traduz a concordância
entre os observadores. Na avaliação da concordância entre os observadores, as
diferenças encontradas entre eles não foi estatisticamente significante (p>0,05),
Discussão
51
permitindo-nos escolher, aleatoriamente os valores do observador A ou os do B
(Tabela 3). Para confirmar tal achado, aplicou-se um outro método estatístico
(coeficiente de correlação intraclasses), considerando-se a média de todas as
medidas realizadas pelos observadores, sendo, então, a concordância entre eles
reavaliada. A concordância encontrada (Tabela 4) foi considerada excelente
(intervalo intraclasses maior que 0,75). Desta forma, as medidas do observador
A foram escolhidas aleatoriamente como os valores deste estudo para o exame
ultra-sonográfico convencional e para o strain. Finalmente, observou-se que os
valores das imagens do strain, quando comparados com a medida real foram
mais fidedignos à medida real do que as medidas pela ultra-sonografia
convencional (Tabela 5). Estas medidas estão representadas no gráfico de
correlação linear simples, demonstrando que o exame pela ultra-sonografia
convencional é representativo das lesões produzidas por radiofreqüência; porém
o strain, nesta fase experimental, apresenta uma correlação linear mais
significante (p=0,001), o que provavelmente apresenta um valor clínico a ser
investigado futuramente.
Os achados deste estudo são promissores para a melhor monitorização
das lesões tratadas por radiofreqüência. As desvantagens baseiam-se no modelo
de estudo (ex vivo), necessitando ainda transferir a experiência adquirida com tal
modelo para a confirmação do presente achado em modelo in vivo e ampliar para
uma fase clínica futuramente. A grande vantagem deste experimento é a nova
realidade da integração da ciência computacional aplicada à cirurgia. Este campo
requer uma série de observações e experimentos para que sejam criados
sensores, processadores e novos métodos de imagem, que auxiliem no
diagnóstico e no tratamento dos doentes com câncer. O custo certamente é um
grande problema para a nossa realidade, para a medicina nos setores públicos e
conveniado. Porém, a ciência deve avançar e talvez mereçamos o entusiasmo de
abrir novas linhas de pesquisa em parceria com indústrias, setores de
computação e bioengenharia, para que no futuro próximo possamos acompanhar
ou contribuir para o desenvolvimento desta área na ciência, visando à melhoria da
qualidade de vida dos doentes de nossa comunidade.
6 CONCLUSÃO
Conclusão
53
Neste modelo experimental em fígado bovino (ex vivo), a elastografia
por deformação tecidual (strain), assistida por sistema robótico, mostrou-se um
método diagnóstico útil na monitorização das lesões térmicas produzidas por
radiofreqüência ablativa, uma vez que as imagens obtidas por este método foram
mais fidedignas do tamanho real das lesões térmicas, quando comparadas às
imagens produzidas pela ultra-sonografia convencional.
7 ANEXOS
Anexos
55
Anexo 1. Ablação do tecido hepático sem o envoltório de gelatina. A seta
demonstra a lesão térmica produzida
Anexos
56
Anexo 2. Robô LARS (Laparoscopic Auxiliary Research Surgery)
Anexos
57
Anexo 3. Braço robótico utilizado nesta pesquisa
Anexos
58
Anexo 4. Demonstração das fases da pesquisa onde em A, o robô LARS foi
utilizado no projeto piloto e em B, o braço robótico foi utilizado na monitorização
da ablação por radiofreqüência
Anexos
59
Anexo 5. Vantagens e desvantagens na capacidade humana e de robôs
Cirurgiões Robôs
Vantagens Versatilidade de tarefas Capacidade de repetição
Discernimento e experiência Estabilidade e precisão
Coordenação entre mãos e visão Tolerância à radiação iônica
Destreza em escalas centimétricas e
milimétricas
Múltiplos sensores
Muitos sensores com informações Otimizado para ambiente específico
Raciocínio rápido e diversidade de
informações qualitativas
Transformações espaciais controladas com
facilidade
Administração de tarefas múltiplas
simultaneamente
Desvantagens Tremor Caro
Cansaço Desajeitado
Imprecisão Grande
Variabilidade na habilidade, na idade e no
estado mental
Incapacidade de processar informação
qualitativa
Incapacidade de processar informação
quantitativa facilmente
Sem versatilidade
Ineficaz em escala submilimétrica Tecnologia ainda em desenvolvimento
Fonte: Camarillo et al (2004)
Anexos
60
Anexo 6. Carta de aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa
8 REFERÊNCIAS
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Abstract
Purpose: To validate the use of the strain by robotic system, and to compare
this method with the conventional ultrasound during monitoring of thermal
ablation radiofrequency using an experimental model in bovine liver (ex vivo).
Methods: The radiofrequency ablation was applied in 15 samples of bovine
liver (ex vivo). During the ablation, the images were acquired, firstly by the
conventional ultrasound and afterwards by the strain. The images were stored
in a workstation, codified and analyzed by two independent observers.
Thereafter, the measurements of the hepatic thermal ablation areas were
correlated to the size of the lesions on the ultrasound and strain images.
Results: All thermal lesions were identified by the two imaging methods.
The hepatic thermal ablative lesions were 100% hyperechogenic on the
conventional ultrasound. The agreement between the observers was
considered excellent (>0.75) by the intraclass correlation coefficient, both on
the ultrasound images (ICC= 0.78 p <0.001) and on the strain images
(ICC= 0.77 p <0.001). The lesion average size was 1,65cm. When the 15
images by the ultrasound and the 15 images by the strain were compared to the
macroscopic lesion size, the measurements obtained by the strain did not differ
significantly from the macroscopic hepatic lesions (p=0.253). However, the
measurements by the ultrasound were significantly larger than the macroscopic
hepatic lesions size (p=0.001). Conclusion: In this experimental model in
bovine liver (ex vivo), the strain performed by robotic system, is a useful tool
during the monitoring of the thermal lesions produced by radiofrequency.
The images obtained by this method were more precise when compared to the
images provided by the conventional ultrasound.
Apêndice
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