ABSTRACT

Objective: To investigate the applicability of ultrasound imaging of the diaphragm in interstitial lung disease (ILD). Methods: Using ultrasound, we compared ILD patients and healthy volunteers (controls) in terms of diaphragmatic mobility during quiet and deep breathing; diaphragm thickness at functional residual capacity (FRC) and at total lung capacity (TLC); and the thickening fraction (TF, proportional diaphragm thickening from FRC to TLC). We also evaluated correlations between diaphragmatic dysfunction and lung function variables. Results: Between the ILD patients (n = 40) and the controls (n = 16), mean diaphragmatic mobility was comparable during quiet breathing, although it was significantly lower in the patients during deep breathing (4.5 ± 1.7 cm vs. 7.6 ± 1.4 cm; p < 0.01). The patients showed greater diaphragm thickness at FRC (p = 0.05), although, due to lower diaphragm thickness at TLC, they also showed a lower TF (p < 0.01). The FVC as a percentage of the predicted value (FVC%) correlated with diaphragmatic mobility (r = 0.73; p < 0.01), and an FVC% cut-off value of < 60% presented high sensitivity (92%) and specificity (81%) for indentifying decreased diaphragmatic mobility. Conclusions: Using ultrasound, we were able to show that diaphragmatic mobility and the TF were lower in ILD patients than in healthy controls, despite the greater diaphragm thickness at FRC in the former. Diaphragmatic mobility correlated with ILD functional severity, and an FVC% cut-off value of < 60% was found to be highly accurate for indentifying diaphragmatic dysfunction on ultrasound.

Keywords: Diaphragm/ultrasonography; Lung diseases, interstitial; Respiratory muscles; Respiratory function tests.

RESUMO

Objetivo: Investigar a aplicabilidade da ultrassonografia do diafragma na doença pulmonar intersticial (DPI). Métodos: Por meio da ultrassonografia, pacientes com DPI e voluntários saudáveis (controles) foram comparados quanto à mobilidade diafragmática durante a respiração profunda e a respiração tranquila, à espessura diafragmática no nível da capacidade residual funcional (CRF) e da capacidade pulmonar total (CPT) e à fração de espessamento (FE, espessamento diafragmático proporcional da CRF até a CPT). Foram também avaliadas correlações entre disfunção diafragmática e variáveis de função pulmonar. Resultados: Entre os pacientes com DPI (n = 40) e os controles (n = 16), a média da mobilidade diafragmática foi comparável durante a respiração tranquila, embora tenha sido significativamente menor nos pacientes durante a respiração profunda (4,5 ± 1,7 cm vs. 7,6 ± 1,4 cm; p < 0,01). Os pacientes apresentaram maior espessura diafragmática na CRF (p = 0,05), embora tenham também apresentado, devido à menor espessura diafragmática na CPT, menor FE (p < 0,01). A CVF em porcentagem do previsto (CVF%) correlacionou-se com a mobilidade diafragmática (r = 0,73; p < 0,01), e um valor de corte < 60% da CVF% apresentou alta sensibilidade (92%) e especificidade (81%) na identificação de mobilidade diafragmática reduzida. Conclusões: Com a ultrassonografia, foi possível demonstrar que a mobilidade diafragmática e a FE estavam mais reduzidas nos pacientes com DPI do que nos controles saudáveis, apesar da maior espessura diafragmática na CRF nos pacientes. A mobilidade diafragmática correlacionou-se com a gravidade funcional da DPI, e um valor de corte < 60% da CVF% mostrou ser altamente acurado na identificação da disfunção diafragmática por ultrassonografia.

Palavras-chave: Diafragma/ultrassonografia; Doenças pulmonares intersticiais; Músculos respiratórios; Testes de função respiratória.

INTRODUÇÃO

Doenças pulmonares intersticiais (DPI) constituem um grupo heterogêneo de doenças pulmonares caracterizadas por falta de ar e diminuição do volume pulmonar, das trocas gasosas e da tolerância ao exercício, além de pior qualidade de vida e menor sobrevida.(1) Embora essas características tenham sido atribuídas ao envolvimento pa-renquimatoso, esse conceito foi recentemente desafiado em virtude da descoberta de que a função muscular periféri-ca está prejudicada em pacientes com DPI.(2-4) Além disso, foram detectadas fraqueza diafragmática e fadiga muscu-lar expiratória após o exercício máximo em pacientes com DPI.(5-9) As principais hipóteses para a disfunção muscu-lar respiratória em pacientes com DPI envolvem inflamação sistêmica, desuso, hipóxia, desnutrição, uso de corticos-teroides e sobrecarga em virtude do aumento da retração elástica pulmonar.(6,7,10,11)

A ultrassonografia do diafragma tem sido amplamente aplicada em certas doenças respiratórias crônicas, tais como DPOC, asma, fibrose cística e paralisia diafragmática, bem como durante o desmame da ventilação mecânica. (12 19) Em comparação com outros métodos de imagem, a ultrassonografia do diafragma tem diversas vantagens, tais como a ausência de radiação, a portabilidade, a imagem em tempo real, e o fato de que se trata de uma técnica não inva-siva. Além disso, a diminuição da mobilidade e da espessura do diafragma na ultrassonografia é comprovadamente um bom preditor de insucesso do desmame da ventilação mecânica(18) e correlaciona-se significativamente com a gravidade da doença em pacientes com DPOC.(15)

Levantamos a hipótese de que a ultrassonografia de pacientes com DPI revelaria disfunção diafragmática, caracte-rizada por menor mobilidade diafragmática e menos espessamento diafragmático, em comparação com controles saudáveis de mesma idade e gênero. Levantamos também a hipótese de que essa disfunção diafragmática correlaci-onar-se-ia com a extensão do envolvimento parenquimatoso, quantificado pela CVF, um índice usado para acompa-nhar pacientes com DPI e determinar seu prognóstico.(20)

MÉTODOS

Pacientes e controles

Foram recrutados 40 pacientes consecutivos de um ambulatório de DPI em um hospital-escola terciário. O diagnós-tico de DPI baseou-se em características clínicas e resultados de testes de função pulmonar (TFP), bem como em achados de TC de tórax, lavagem broncoalveolar e, em alguns casos, biópsia pulmonar. Foram excluídos os pacien-tes que necessitavam de oxigenoterapia domiciliar, aqueles que apresentavam infecção ativa e aqueles que haviam recebido diagnóstico de doença neuromuscular com DPI. Foi recrutado um grupo controle de 16 voluntários saudá-veis emparelhados com os pacientes por idade, gênero, índice de massa corporal e tabagismo. O estudo foi aprova-do pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (Protocolo n. 0835/11), e todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido.

Medições

Foram registrados dados demográficos, além de dados relacionados com comorbidades, uso de corticosteroides, terapia imunossupressora, tabagismo e dispneia, quantificada por meio da escala modificada do Medical Research Council (mMRC).(21) Todos os pacientes e voluntários foram submetidos a TFP e ultrassonografia do diafragma no mesmo dia.

TFP

Em todos os pacientes e controles, um pneumotacógrafo calibrado (Medical Graphics Corporation, St. Paul, MN, EUA) foi usado para obter as seguintes variáveis: CVF, VEF1 e capacidade inspiratória. Por meio de um pletismógrafo corporal (Elite Dx; Medical Graphics Corporation), foram também medidos os volumes pulmonares: a capacidade residual funcional (CRF) e a capacidade pulmonar total (CPT). Os valores previstos foram os derivados para a popu-lação brasileira.(22)

Ultrassonografia do diafragma

Todos os pacientes e controles foram submetidos a ultrassonografia do diafragma por meio de um aparelho de ul-trassom portátil (Nanomaxx; Sonosite, Bothell, WA, EUA). Durante o procedimento, os pacientes permaneceram recostados, com saturação periférica de oxigênio ≥ 92% e oxigênio suplementar, se necessário. Para a avaliação da mobilidade diafragmática, um transdutor convexo de 2-5 MHz foi colocado sobre a região subcostal anterior entre as linhas hemiclavicular e axilar anterior. O transdutor foi angulado medial e anteriormente de modo que o feixe de ultrassom alcançasse o terço posterior do hemidiafragma direito. O ultrassom foi usado no modo B para visualizar o diafragma e, em seguida, no modo M para medir a amplitude da excursão diafragmática craniocaudal durante a respiração tranquila e a respiração profunda. (23,24) Foi registrado o valor médio de três medidas consecutivas. Foi também avaliada a mobilidade do diafragma durante um sniff test, a fim de excluir a presença de movimento para-doxal.

A espessura do diafragma foi medida no modo B com um transdutor linear de 6-13 MHz colocado sobre a zona de aposição do diafragma, próximo ao ângulo costofrênico, entre a linha axilar anterior direita e a linha axilar média. A espessura do diafragma foi medida desde a linha hiperecoica mais superficial (linha pleural) até a linha hiperecoica mais profunda (linha peritoneal). (25-27) A espessura do diafragma foi medida em CRF e, em seguida, em CPT. Nova-mente, o valor médio de três medidas consecutivas foi registrado para cada uma delas. Calculou-se também a fração de espessamento (FE, espessamento proporcional do diafragma da CRF à CPT), definida pela seguinte equação:

FE = [(Emin − Emáx)/Emin] × 100
em que Emin é a espessura mínima do diafragma (medida em CRF) e Emáx é a espessura máxima do diafragma (medida em CPT).

Análise estatística

Os dados categóricos são apresentados em forma de frequência absoluta e relativa. Os dados contínuos são apre-sentados em forma de média ± desvio-padrão ou mediana e intervalo interquartil 25-75%, conforme o caso. As variáveis categóricas foram comparadas por meio do teste do qui-quadrado ou do teste exato de Fisher. As variáveis contínuas foram comparadas por meio do teste t de Student ou do teste de Mann-Whitney, de acordo com sua distri-buição.

Foram usados um modelo linear e um modelo exponencial para correlacionar variáveis de TFP com a mobilidade diafragmática e a espessura do diafragma. Para identificar a variável de TFP que apresentasse a maior correlação com a mobilidade diafragmática ou a espessura do diafragma, foi usada uma curva ROC, obtendo-se também assim o melhor valor de corte de TFP para identificar anormalidades na mobilidade ou no espessamento do diafragma. Valores de mobilidade ou espessura diafragmática abaixo do intervalo de confiança de 95% dos valores obtidos para os controles caracterizaram disfunção diafragmática.

Para ajustar possíveis fatores de confusão e avaliar fatores de risco de disfunção diafragmática, foi realizada uma análise de regressão logística. Para evitar superajuste (overfitting) do modelo de regressão logística, não foram usados procedimentos do tipo passo a passo (stepwise) e foram selecionadas as variáveis preditoras que resultaram em p < 0,20 na análise de regressão univariada e tiveram relevância clínica. Quatro variáveis independentes (ida-de, índice de massa corporal, CVF em porcentagem do previsto - CVF% - e VEF1 em porcentagem do previsto - VEF1%) foram selecionadas para o modelo de regressão logística. Valores de p ≤ 0,05 foram considerados estatisti-camente significativos. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o programa IBM SPSS Statistics, versão 20.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, EUA).

RESULTADOS

Os controles e pacientes foram bem emparelhados por idade, gênero, índice de massa corporal e tabagismo. Como esperado, os volumes pulmonares foram menores nos pacientes com DPI do que nos controles (Tabela 1). As etiolo-gias da DPI foram as seguintes: pneumonia intersticial usual (n = 6); pneumonia intersticial não específica (n = 7); pneumonite de hipersensibilidade fibrótica (n = 5); pneumonia intersticial descamativa com células gigantes (n = 1); relacionada com doença do tecido conjuntivo (n = 9); sarcoidose (n = 2); pneumoconiose (n = 2); desconhecida (n = 8). A maioria dos pacientes jamais usara corticosteroides. No entanto, uma proporção significativa apresentou falta de ar; mais de 60% obteve pontuação ≥ 2 na escala mMRC (Tabela 1).
 



Não houve diferença significativa entre os pacientes e os controles quanto à mobilidade diafragmática durante a respiração tranquila. No entanto, durante a respiração profunda, a mobilidade diafragmática foi menor nos pacientes (Tabela 2). Nenhum dos pacientes apresentou movimento paradoxal do diafragma durante o sniff test.
 



A espessura do diafragma em CRF foi significativamente maior nos pacientes do que nos controles. No entanto, a espessura do diafragma em CPT foi significativamente menor nos pacientes, resultando em menor FE (Tabela 2).

Nenhuma das variáveis de TFP correlacionou-se com a espessura do diafragma em CRF, a espessura do diafragma em CPT, a FE ou a mobilidade diafragmática durante a respiração tranquila (Tabela 3). No entanto, a mobilidade diafragmática durante a respiração profunda correlacionou-se com todas as variáveis de TFP (Tabela 3). As correla-ções foram ligeiramente mais fortes quando se usou o ajuste exponencial do que quando se usou o ajuste linear (Figura 1), e a correlação mais forte foi com a CVF%; pacientes com menor CVF apresentaram menor mobilidade diafragmática durante a respiração profunda. Após ajustes de fatores de confusão (idade, índice de massa corporal e VEF1%), a CVF% foi o único fator que se relacionou com a diminuição da mobilidade diafragmática durante a respira-ção profunda (p = 0,01), como mostra a Tabela 4.
 

 


 




O intervalo de confiança de 95% para a mobilidade diafragmática durante a respiração profunda foi de 4,80-10,44 cm, e, portanto, valores abaixo de 4,80 cm durante a respiração profunda foram considerados indicativos de redução da mobilidade diafragmática. Um valor de corte de 60% da CVF% mostrou-se o mais preciso para identificar a redu-ção da mobilidade diafragmática, com sensibilidade de 92%, especificidade de 81%, valor preditivo positivo de 88% e valor preditivo negativo de 87% (Figura 2).
 



DISCUSSÃO

No presente estudo, os pacientes com DPI apresentaram redução da mobilidade diafragmática durante a respira-ção profunda e menor FE em comparação com os indivíduos do grupo controle. Além disso, demonstrou-se que a disfunção diafragmática está relacionada com a CVF% e que um valor de corte de 60% da CVF% é altamente preciso para o diagnóstico de disfunção diafragmática.

A padronização de técnicas tornou viável e reprodutível a medição da mobilidade diafragmática e da espessura do diafragma, promovendo o uso da ultrassonografia do diafragma em muitas doenças respiratórias, tais como a asma, a fibrose cística, a DPOC, a paralisia diafragmática, a insuficiência respiratória aguda e o desmame da ventilação mecânica.(12-14,17,28) Até onde sabemos, houve apenas um estudo anterior em que se usou a ultrassonografia para avaliar o diafragma de pacientes com DPI e que mostrou que pacientes com DPI e controles saudáveis apresentaram mobilidade diafragmática semelhante.(23) No entanto, a amostra do estudo foi pequena (18 pacientes) e composta exclusivamente por pacientes com fibrose pulmonar idiopática. Além disso, os autores não avaliaram a espessura do diafragma.(29)

Existem várias possíveis causas de atrofia diafragmática em pacientes com DPI, tais como inflamação sistêmica, desuso, hipóxia, desnutrição e miopatia respiratória secundária ao uso de corticosteroides. (6,7,10,11) Em contraste, a sobrecarga diafragmática resultante do aumento da retração elástica pulmonar pode, em virtude do efeito de treina-mento, aumentar a massa muscular diafragmática.(30) Os efeitos dessas forças opostas dependem da extensão do envolvimento parenquimatoso, da duração da doença, do uso de drogas, do nível de hipoxemia, do nível de ativida-de física e da suscetibilidade individual. Estudos anteriores com testes volitivos mostraram função muscular respira-tória inalterada em pacientes com DPI.(31,32) No entanto, dois estudos recentes com testes não volitivos, mas sem ultrassonografia, demonstraram disfunção muscular respiratória em pacientes com DPI.(5,9) É possível que esses resultados discrepantes quanto ao impacto da DPI na força muscular inspiratória tenham ocorrido em virtude de diferenças entre os estudos quanto à gravidade da DPI.

Em pacientes com DPOC, demonstrou-se que a hiperinsuflação pulmonar desvia o diafragma caudalmente, impon-do-lhe uma desvantagem mecânica. (33) Em contraste, a redução do volume pulmonar em pacientes com DPI desaloja o diafragma cranialmente, impondo-lhe uma desvantagem mecânica equivalente, embora o faça por meio de uma redução do raio do diafragma. Além disso, o aumento da retração elástica pulmonar prejudica a mobilidade diafrag-mática durante a inspiração. Portanto, não deveria ser surpreendente que a mobilidade diafragmática esteja reduzi-da nessas condições de redução dos volumes pulmonares. No entanto, a relação entre o volume pulmonar e a excur-são diafragmática é debatida e controversa na literatura. Cohen et al.(34) estudaram dez indivíduos normais e regis-traram simultaneamente a excursão diafragmática (por meio de ultrassonografia no modo M) e o volume corrente em diferentes volumes inspiratórios. Os autores constataram que, a 15-87% da capacidade inspiratória, houve uma relação linear entre a excursão diafragmática e o volume corrente.(34) Houston et al.(35) avaliaram o movimento hemidiafragmático e também observaram uma relação linear entre o volume pulmonar inspiratório e a excursão diafragmática. Outro estudo, concebido para validar a ultrassonografia diafragmática como alternativa à pletismogra-fia de corpo inteiro, mostrou que a média da excursão diafragmática (durante a respiração tranquila e um fungar máximo) apresentou correlação ruim com todos os volumes pulmonares medidos, embora os autores não tenham investigado a excursão diafragmática durante a respiração profunda.(36) Fedullo et al.(37) investigaram o movimento diafragmático após cirurgia de bypass arterial coronariana e não observaram nenhuma relação entre a mobilidade diafragmática e a capacidade vital.

Semelhante a outros estudos que avaliaram a espessura do diafragma por meio de ultrassonografia em outras do-enças respiratórias, o presente estudo mostrou que pacientes com DPI apresentaram maior espessura diafragmática em CRF do que os controles saudáveis, o que apoia a hipótese de espessamento diafragmático em resposta à sobre-carga dos músculos respiratórios.(13,16) No entanto, a maior espessura diafragmática em CRF resultou em menor FE, o que provavelmente indica hipertrofia muscular disfuncional ou "pseudo-hipertrofia", como se demonstrou previamen-te no diafragma de pacientes jovens com distrofia muscular de Duchenne.(38) Na DPI, o diafragma parece espessar-se ao longo do tempo, mas é incapaz de aumentar durante a inspiração máxima, ao contrário do padrão fisiológico visto em controles saudáveis.

Os resultados do presente estudo demonstram que a ultrassonografia do diafragma é um método viável para ava-liar a função diafragmática. A mobilidade diafragmática correlaciona-se com o volume pulmonar, uma correlação que já foi descrita em outras doenças pulmonares, tais como a DPOC.(39) Na prática clínica, a ultrassonografia do diafragma apresenta elevada sensibilidade e especificidade para identificar a redução da mobilidade diafragmática em pacientes com DPI e CVF < 60% do valor previsto.

O presente estudo mostrou que há relação entre a ultrassonografia do diafragma e variáveis de TFP e que as ten-dências dos TFP constituem um dos principais determinantes do prognóstico da DPI. Portanto, acreditamos que a ultrassonografia possa ser adicionada ao arsenal de métodos para o acompanhamento de pacientes com DPI.(20) Além do curso crônico da DPI, a identificação de disfunção diafragmática pode alertar os médicos da necessidade de evitar ou alterar o uso de drogas que induzem miopatia, tais como corticosteroides.

A principal limitação de nosso estudo foi não termos medido a força do diafragma. No entanto, Ueki et al.(27) obser-varam uma forte correlação entre uma taxa de espessamento mais elevada e a força inspiratória em indivíduos saudáveis. Outro estudo também mostrou uma forte correlação entre a pressão inspiratória máxima e a FE em paci-entes que se recuperavam de paralisia diafragmática.(40) Além disso, como nossos resultados mostram não só mobi-lidade diafragmática reduzida, mas também FE reduzida, podemos concluir que a disfunção diafragmática é comum em pacientes com DPI. Outra limitação é que, embora nosso estudo tenha um poder de 100% para estimar o coefici-ente de correlação entre TFP e mobilidade diafragmática, tem um poder de apenas cerca de 40% para estimar o coeficiente de correlação entre TFP e espessamento diafragmático.

Em comparação com controles saudáveis, pacientes com DPI apresentam mobilidade diafragmática reduzida e menor FE. Além disso, o ponto de corte de CVF < 60% do valor previsto apresentou alta precisão e sensibilidade para identificar uma redução da mobilidade diafragmática, além de ter apresentado relação significativa com prejuí-zo da função pulmonar. O uso dos resultados da ultrassonografia do diafragma como parâmetro de acompanhamento e sua relação com a força muscular respiratória ainda precisam ser investigados.

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