Radiologia Brasileira - Publicação Científica Oficial do Colégio Brasileiro de Radiologia

 

 

INTRODUÇÃO

O princípio básico utilizado pela dopplerfluxometria é o efeito Doppler. Em 1842, Christian Doppler⁽¹⁾, cientista dotado de extraordinário raciocínio científico e possuidor de exuberantes conhecimentos matemáticos e físicos, descreveu desvios de luz vermelha emitida por estrelas binárias.

O exame baseia-se no emprego de sons de alta freqüência na investigação do fluxo sanguíneo de um vaso. Quando uma onda sonora de alta freqüência (ultra-som) é dirigida para um alvo em movimento, ela é refletida com uma freqüência diferente daquela que caracterizava o som emitido. Essa diferença de freqüência é o que se chama de efeito Doppler. Quando um feixe ultra-sônico é dirigido para um vaso sanguíneo, a onda é refletida principalmente pelas células que fluem no interior desse vaso, notadamente as hemácias. Essa é a base para o uso da tecnologia Doppler na avaliação de parâmetros relacionados ao fluxo de sangue⁽²⁾.

A determinação da velocidade do fluxo sanguíneo e do desvio da freqüência Doppler é influenciada por uma interação complexa de múltiplos fatores, entre os quais o ângulo de incidência formado pelo feixe ultra-sônico e o vaso sanguíneo estudado. Diante da dificuldade de determinar esse ângulo de incidência na maioria dos vasos do feto, por terem trajetos curtos e serem tortuosos, criaram-se métodos alternativos para o estudo da dinâmica do fluxo sanguíneo, que são os índices Doppler. São índices ângulo-independentes e correlacionam-se fielmente com a velocidade do fluxo e a resistência do vaso⁽³⁾.

Em 1956, Satomura⁽⁴⁾ mostrou que era possível detectar o fluxo sanguíneo nas artérias periféricas, usando a diferença Doppler das freqüências refletidas das células sanguíneas em movimento. Em obstetrícia, o efeito Doppler foi inicialmente utilizado para monitorização da atividade cardíaca in utero⁽⁵⁾. A introdução da técnica ultra-sonográfica abriu as portas para a investigação direta não-invasiva do feto humano⁽²⁾. Foram os trabalhos de FitzGerald e Drumm (1977)⁽⁶⁾, Gill e Kossoff (1979)⁽⁷⁾ e Eik-Nes et al. (1980, 1982, 1984)^(8-10) que tornaram realidade o uso clínico da dopplerfluxometria na avaliação hemodinâmica fetal.

Nos dias atuais, o estudo do fluxo sanguíneo é feito pelo Doppler de forma não-invasiva e indireta, por quatro diferentes métodos: o Doppler contínuo, o pulsátil, o Doppler colorido e, mais recentemente, o "power" Doppler.

O Doppler contínuo, há muitos anos, vem sendo utilizado na propedêutica obstétrica para a ausculta dos batimentos cardiofetais e para a avaliação do fluxo sanguíneo nos vasos periféricos⁽⁴⁾. Nesse método utiliza-se de dois cristais, um para a transmissão do sinal e outro para a recepção, feitas de forma contínua. Esse tipo de Doppler é incapaz de discriminar sinais de diferentes profundidades. O Doppler contínuo tem a vantagem de relatar todos os movimentos ao longo do eixo insonado, devendo ser assegurado que a máxima velocidade está inclusa no sinal. A análise espectral Doppler em tempo real permitiu a análise qualitativa (representar as freqüências Doppler e conhecer o perfil de velocidades de determinado fluxo) e quantitativa (medir as freqüências sistólica e diastólica necessárias para calcular parâmetros circulatórios)^(11,12).

O Doppler pulsátil dispõe de apenas um cristal, que emite o ultra-som em pulsos, e no intervalo dessa emissão recebe o eco (som refletido). As contribuições de Peronneau e Leger⁽¹³⁾, em 1969, foram decisivas na construção de cristais vibráteis capazes de transmitir impulsos sonoros intermitentes, sempre acoplados ao ultra-som convencional⁽¹⁾. Essa combinação, ultra-som convencional mais a unidade Doppler, recebeu o nome de Doppler dúplex. Esse sistema facilitou a análise do fluxo vascular, uma vez que o vaso passa a ser identificado pela escala de cinza e é selecionado, independentemente de sua profundidade, através de uma janela acústica localizada sobre o vaso desejado (Figura 1). A grande vantagem dessa técnica diz respeito à exclusão de sinais referentes a estruturas fora do volume amostral. No entanto, a disponibilidade do Doppler pulsado está limitada a uma capacidade máxima de velocidade detectável. Esse condicionante está contido no limite de Nyquist, que corresponde à freqüência máxima a partir da qual a freqüência Doppler não é mensurável. Quando a velocidade sanguínea é elevada, isto é, quando a freqüência máxima de deslocação excede a metade da freqüência de repetição de pulsos, o efeito Doppler não consegue ser avaliado com rigor. Qualquer freqüência Doppler que ultrapasse esse limite é expressa com polaridade inversa ("aliasing"), representando-se no lado oposto da linha de base na análise espectral, e no Doppler em cores, pela cor oposta.

 

 

O Doppler colorido oferece informações sobre a velocidade de determinado fluxo, e mostra a direção e a magnitude dessa velocidade. Com os estudos de Eyer et al. (1981)⁽¹⁴⁾, foi possível distinguir simultaneamente o sentido de deslocação e a velocidade do fluxo ao longo do vaso em tempo real. O Doppler colorido consiste em um sistema que permite mapear em cores os vasos sanguíneos de uma região anatômica, definida pelo ultra-som convencional, característica que torna possível a identificação de diminutos vasos jamais vistos por meio da escala de cinza. Isto é de particular importância no primeiro trimestre, com as diminutas distâncias entre os vasos fetais. Habitualmente, a codificação da freqüência média do fluxo é traduzida em duas cores dominantes (vermelho para as correntes que se aproximam da sonda e azul para as que se afastam), e as tonalidades diferentes representam velocidades diferentes. Variação nas velocidades, as quais podem ser vistas em áreas de turbulência, pode ser representada por cores mais claras (amarelo e verde), e quanto maior a velocidade, mais clara é a tonalidade da cor (Figura 2).

 

 

Por último, no que diz respeito às limitações da técnica Doppler (efeito "aliasing", dependência de ângulo de insonação e dificuldade de separar o ruído de fundo nos fluxos de baixa velocidade), foi proposto, em 1994, por Rubin et al.⁽¹⁵⁾, um novo método de processamento do sinal Doppler emitido pelo fluxo em movimento. Na verdade, nessa modalidade de Doppler, o mapeamento decorre da quantidade de hemácias e não de sua velocidade, e por isso denomina-se "power" Doppler, energia Doppler codificada em cores, angiografia Doppler, "color power angio" ou angiografia ultra-sonográfica. Esse tipo de Doppler tem a vantagem de ser ângulo-independente, e, por isso, é mais sensível que o Doppler colorido. Diferentemente deste último, o "power" Doppler é capaz de captar fluxo mesmo quando o vaso é insonado com ângulo maior que 90 graus. Dessa maneira, o "power" Doppler permite detectar vasos de menor calibre e com fluxo de menor velocidade (< 4 cm/s) e também possibilita identificar fluxos em tecidos em que a velocidade média é próxima de zero. Tal fato serve-se do ganho do sinal, já que este pode ser aumentado até o ponto em que um fluxo lento em vasos pequenos consegue ser detectado, sem que haja aumento do ruído. Um sinal Doppler emitido por eritrócitos em movimento tem três componentes: freqüência, tempo e amplitude. No caso do Doppler em cores, a freqüência é codificada em uma escala de cores apropriada, mas não usa a informação da amplitude. O "power" Doppler faz uso da amplitude das freqüências Doppler, como uma estimativa razoável do número de hemácias em movimento na amostra selecionada. A representação dessa energia é feita em uma única cor, com intensidade crescente à medida que a energia aumenta e se sobrepõe a uma imagem de modo B. A cor define o percurso dos vasos de muito pequeno calibre (diâmetro < 1 mm), não vistos na escala de cinza, embora tanto o calibre quanto o desenho do vaso sejam avaliados com maior qualidade pelo Doppler colorido⁽¹⁾. Assim, a sensibilidade extrema pode captar movimentos das paredes dos vasos e produzir artefatos que, somados à falta de informação fornecida em relação à direção do fluxo, constituem limitações ainda não elucidadas (Figura 3).

 

 

Os principais órgãos determinantes da hemodinâmica fetal são o coração e a placenta. Dois tipos de circulação unem esses dois órgãos: de um lado, a circulação venosa, e do outro, a arterial. Ambas são passíveis de alterações em nível placentário, cardíaco, do sistema nervoso central, e em nível periférico. No entanto, paradoxalmente, na literatura existe uma supervalorização da avaliação do fluxo arterial. Assim, fazendo-se uma resenha histórica em termos da acessibilidade dos vasos fetais, os primeiros estudos de fluxometria Doppler foram aplicados à análise de fluxo das artérias umbilicais e uterinas por meio do Doppler contínuo (FitzGerald e Drumm, 1977)⁽⁶⁾. A seguir, foi realizada a avaliação de fluxo na veia umbilical (Gill e Kossoff, 1979; Eik-Nes et al., 1980)^(7,8), e posteriormente da aorta descendente e da artéria umbilical na segunda metade da gravidez (Marsal et al., 1984; Trudinger et al., 1985)^(16,17). A investigação fluxométrica da artéria cerebral média só foi conseguida dois anos mais tarde (Wladimiroff et al., 1986; Arbeille et al., 1986)^(18,19). Finalmente, estudos Doppler relativos à veia cava inferior apareceram em 1990 (Reed et al., 1990)⁽²⁰⁾. O primeiro estudo Doppler do duto venoso em feto humano foi publicado em 1991, por Kiserud et al.⁽²¹⁾.

A detecção e análise de fluxos tornaram-se igualmente possíveis graças ao aparecimento de aparelhos suscetíveis de transformar a freqüência Doppler em fenômenos acústicos e visuais. Recentemente, o aprimoramento da tecnologia permitiu expandir o âmbito da investigação a fases precoces da gestação^(22-24) e alargá-lo ao território venoso⁽²⁵⁾, incluindo o estudo do duto venoso⁽²¹⁾. Huisman et al. (1992)⁽²²⁾ identificaram fluxo sanguíneo no duto venoso precocemente, entre nove e dez semanas de gestação.

 

SEGURANÇA E BIOEFEITOS DO DOPPLER

A utilização crescente da ultra-sonografia, a introdução de novas técnicas, a popularização das indicações e o aumento potencial do tempo de exposição tornam a vigilância contínua essencial, de modo a assegurar a continuidade do seu uso com garantia de inocuidade⁽²⁶⁾.

As diretrizes atuais são teóricas, mas parecem razoáveis. A Food and Drug Administration (FDA), dos EUA, solicitou, em 1976, estudo sobre segurança do uso da ultra-sonografia. Até então, não estavam convencionados os limites para a emissão de energia acústica pelos equipamentos então comercializados. Em resposta, foi proposto um limite máximo para a intensidade de energia acústica menor que 100 mW/cm², o que significa que haveria segurança para a exposição de uma intensidade de energia que é absorvida pelos tecidos expostos até esse ápice espacial em média temporal (SPTA). Em 1992, a FDA⁽²⁷⁾ considerou o limite de segurança para a exposição à intensidade de energia debitada (SPTA) menor do que 94 mW/cm². Porém, é preciso ter em conta que o débito acústico dos equipamentos depende do modo como eles estão sendo utilizados e da programação do aparelho (posição e tamanho do volume da amostra, posição e número das zonas focais transmitidas, velocidades e espectro de cores), o que se traduz em mais de um milhão de combinações possíveis e torna virtualmente impossível identificar a combinação pela qual o máximo débito é emitido. Desse modo, com as novas diretrizes sobre segurança introduzidas em 1998, já não é mais utilizada a regulamentação bioenergética dos equipamentos de ultra-sonografia em termos de SPTA. Os prováveis efeitos físicos produzidos pelo ultra-som, que podem ser deletérios à matéria biológica, incluem elevação da temperatura, particularmente aquecimento de ossos e cavitação inercial, resultado da implosão de microbolhas. Atualmente, a FDA exige dos fabricantes índice térmico, risco de lesão térmica e mecânico, risco de lesão por cavitação^(27,28).

Uma vez que o uso de ultra-sonografia com níveis acústicos elevados tem efeitos biológicos térmicos e mecânicos^(29,30), os investigadores, as sociedades de ultra-sonografia e as autoridades de saúde continuam atentos e preocupados com os efeitos adversos decorrentes da utilização dos ultra-sons no organismo humano. Não são conhecidos, até hoje, efeitos deletérios nos tecidos dos mamíferos em conseqüência do uso dos ultra-sons nas intensidades utilizadas com fins diagnósticos^(31-34). Estudos longitudinais epidemiológicos também não mostraram conseqüências nefastas da ultra-sonografia diagnóstica, correntemente utilizada durante a gravidez, seja para a mãe seja para o concepto.

No caso particular da prática obstétrica, quando se considera a aplicação clínica e de cunho científico, é imperioso fazer o ajuste dos benefícios e riscos potenciais. Tal é a atitude adotada pelo Safety Committee of the European Federation of Societies for Ultrasound in Medicine and Biology (EFSUMB) e pelo American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM), que promovem atualizações freqüentes (Clinical Safety Statement for Diagnostic Ultrasound) sobre o tema da segurança da ultra-sonografia^(35,36).

O mais proeminente efeito adverso ocorre após exposição do embrião em desenvolvimento a períodos de hipertermia. As elevações térmicas mais importantes ocorrem no osso e na interface osso-tecido mole, devido à maior absorção energética nesse nível.

Estudos em diferentes espécies animais mostraram malformações cerebrais após exposição a temperaturas superiores a 4°C da temperatura basal por cinco minutos⁽³⁷⁾. Essas elevações, observadas em preparados experimentais, é muito improvável que ocorram com o emprego do ultra-som diagnóstico. Tarantal et al. (1993)⁽³⁸⁾ conduziram experimento em primatas grávidas utilizando aparelhos comerciais de Doppler pulsátil. As medidas de temperatura intracraniana e na interface osso-músculo detectaram elevação máxima de 0,6°C⁽¹⁾.

O European Committee for Ultrasound Radiation Safety (1996)⁽³⁹⁾ indicava que no decorrer do período de organogênese são desaconselháveis exames de rotina do embrião em desenvolvimento, particularmente usando-se o Doppler pulsátil, pela possibilidade de haver efeitos biológicos induzidos pela emissão do Doppler nos tecidos.

Durante os últimos anos houve um aumento considerável nas publicações médicas a respeito do Doppler pulsátil e do Doppler colorido quando utilizados para investigar a circulação do embrião e do feto em estágios precoces. No que concerne ao primeiro trimestre da gravidez, a World Federation of Ultrasound in Medicine and Biology recomendava que o uso do modo B não é contra-indicado em termos de energia térmica, incluindo a aplicação transvaginal⁽³⁴⁾. Foram apresentadas orientações para o uso da dopplerfluxometria, quando a interface gás-tecido ou agentes de contraste não estão presentes e for inexistente o risco de elevação importante na temperatura. Assim, respeitadas as condições anteriormente mencionadas, o uso dos equipamentos Doppler com finalidade diagnóstica não é interditado⁽³⁴⁾. Quanto às preocupações referidas, Campbell e Platt (1999)⁽³⁴⁾ propõem apenas a publicação de trabalhos que versem sobre o uso do Doppler após as dez semanas e com autorização expressa do Comitê de Ética local.

É importante mencionar o fato histológico de que o embrião durante o primeiro trimestre pode ser considerado "sem osso" e de que o período de organogênese precede a ossificação. Portanto, os efeitos térmicos são mais provavelmente mínimos ou ausentes. No entanto, ainda permanece em litígio a questão relativa à quantidade de energia acústica suficiente para provocar dano permanente ou transitório às estruturas embrionárias⁽³⁰⁾.

O aquecimento da zona entre o osso e os tecidos moles foi evidenciado in vitro⁽⁴⁰⁾, porém os resultados desses experimentos nunca foram reproduzidos em tecidos perfundidos em modelos animais in vivo^{(37,38,41,42)}. Durante a vida pré-natal, a mineralização óssea inicia-se cerca da 12^a semana, pelo que há uma correlação entre o efeito térmico da ultra-sonografia e a idade gestacional, isto é, as estruturas ósseas tornam-se cada vez mais vulneráveis ao aquecimento com o avançar da idade gestacional, conquanto a extensão do bioefeito mostre tendência a ser circunscrita ao maior tamanho do feto. Usando o crânio de um rato como modelo para a insonação do feto humano, Carstensen et al. (1990)⁽⁴³⁾ observaram elevações de 5°C após 90 segundos de exposição de ratos anestesiados ao Doppler contínuo ou pulsado com intensidades de 1,5 W/cm² (15 vezes superiores aos limites recomendados). O aumento de temperatura, verificado após a morte do animal, foi apenas 10% superior. Um aumento médio de 4,3°C na temperatura da face interna do osso parietal em fetos a termo foi verificado por Horder et al. (1997)⁽⁴⁴⁾ após a exposição destes a intensidades acústicas com SPTA de 2,8 W/cm² durante 120 segundos (limite 28 vezes superior aos recomendados). No entanto, a maioria dessas experimentos representa um aquecimento de toda a superfície corporal, ao contrário de uma área restrita que corresponderá ao feixe ultra-sônico. Por outro lado, os tecidos fetais estarão menos expostos a sobreaquecimento pelo seu elevado conteúdo em água, tanto menos quanto mais precocemente ocorrer na gravidez, em que não há cartilagem nem ossos presentes^(1,32).

O efeito térmico é avaliado pelo índice térmico (IT), que traduz aproximadamente a máxima elevação térmica passível de ocorrer no tecido exposto aos ultra-sons. Um IT de 1,0 significa que uma subida térmica de 1°C é previsível, deixando um transdutor numa posição fixa (até a temperatura estabilizar) num modelo de tecido perfundido, como resultado da deposição de energia no tecido por absorção dos ultra-sons. Previsivelmente, a máxima elevação térmica in vivo ocorre no osso (estrutura que absorve as ondas ultra-sônicas de forma mais significativa) na região subjacente ao transdutor. O efeito térmico parece ser aquele que possui maior relevância clínica, o que justificou duas recomendações recentes, atinentes ao Doppler, emitidas pela World Federation of Ultrasound in Medicine and Biology (1998). A primeira versa sobre o fato de que as exposições que elevem a temperatura local acima de 41°C por mais de cinco minutos devem ser consideradas deletérias. No entanto, podem ser clinicamente utilizadas, sem reservas, exposições diagnósticas que elevem a temperatura não mais que 1,5°C acima dos 37°C fisiológicos. A segunda recomendação diz respeito a evitar-se fazer exames em mães febris. Ressalta-se ainda o fato de que a duração e exposição devem ser reduzidas ao mínimo necessário para obter a informação requerida.

Relativamente aos efeitos de cavitação por inércia, estes têm sido observados em órgãos com inclusões gasosas, como o intestino e os pulmões, fato que em princípio não acontece na exploração embrionária ou fetal⁽²⁹⁾. As bolhas gasosas crescem progressivamente e exercem um "stress" mecânico sobre as estruturas adjacentes. A sua evidência nos tecidos dos mamíferos baseia-se nas experiências de litotripsia, em que se verificou cavitação nas interfaces gás/tecido, como, por exemplo, nos pulmões do rato e do macaco, após exposição ao Doppler pulsado durante alguns minutos^(45-47). Esses efeitos são descritos como extravasamento ou hemorragia dos capilares pulmonares, e não se observaram em tecidos que não contêm ar. É, pois, pouco provável que ocorram no feto.

Um terceiro efeito, decorrente da propagação não linear da ultra-sonografia, resulta no movimento de fluidos orgânicos causado pela passagem de pulsos de ultra-sons⁽³⁰⁾. O tecido embrionário fica exposto à pressão repetitiva cada vez que ultrapassado pelo pulso acústico. Acredita-se que tais forças sejam insuficientes para causar distúrbio permanente do embrião; no entanto, a matriz extracelular madura, que garante a estrutura do tecido, desenvolve-se lentamente em fases iniciais da gravidez, e a comunicação intercelular é essencial para o desenvolvimento embrionário normal. Desse modo, permanece desconhecida a quantidade acústica e o nível de segurança a partir do qual se estabelece um dano transitório ou permanente da estrutura do embrião.

O EFSUMB (1996)⁽³⁹⁾ orientou que, com base nas evidências científicas dos efeitos biológicos induzidos pelo ultra-som, não há razões para contra-indicar o uso do modo-B ou modo-M na aplicação clínica em mulher gestante. Por outro lado, considera que, pelo fato de ser o período embrionário conhecido como sendo sensível às influências externas, os pesquisadores, usando Doppler pulsátil ou colorido, devem estar atentos aos níveis de energia dissipada e ao tempo de exposição, pelo menos até que futuras informações científicas sejam confiáveis.

Com base nas recomendações precitadas, é fácil deduzir que não há critérios de limitação estritamente definidos para o uso do Doppler pulsátil ou colorido durante a gravidez inicial. No entanto, existe preocupação com a segurança mais bem definida pelo princípio de uma menor energia dissipada com um menor tempo gasto no exame. O uso prudente do Doppler deve refletir os benefícios em oposição à possibilidade teórica dos riscos e tentar diminuí-los com tempo adequado de exame, respeitando normas de segurança do fabricante e não simplesmente proibir a utilização clínica da tecnologia⁽⁴⁸⁾.

A última inovação no âmbito dos equipamentos de ultra-sonografia, e em resposta às preocupações crescentes com o tema segurança, é a possibilidade de obterem-se, durante o exame, os índices térmicos e mecânicos, segundo o European Committee for Ultrasound Radiation Safety^(35,39) e o AIUM⁽³⁶⁾. Tal mecanismo permite o controle contínuo pelo operador das características dos ultra-sons que são utilizados. Por outro lado, a melhoria das condições técnicas facilitadas pelo Doppler em cores e pelo "power" Doppler subtrai o tempo de exposição para a obtenção de sinais fidedignos e reprodutíveis, contribuindo seguramente para minimizar os biofeitos eventuais. Deve-se ainda evitar a ultra-sonografia de estruturas críticas como o osso e as que contenham eventualmente gás. Vale salientar que, à medida que evolve a gestação e, conseqüentemente, ocorre aumento da mineralização, a possibilidade de aquecimento ósseo acresce e se torna inconveniente a exploração prolongada do Doppler em estruturas como o crânio e a coluna vertebral. A presente pesquisa beneficia-se afortunadamente, pela época em que foi realizada, de poder utilizar todas as técnicas mais recentes, discriminadas anteriormente, aplicadas a uma estrutura até então de difícil acesso e significado clínico insuficientemente esclarecido, como é o duto venoso. Espera-se que o refinamento do papel da avaliação Doppler fetal continue a acelerar-se no contexto da avaliação clínica abrangente⁽⁴⁹⁾.

Os aparelhos de ultra-sonografia utilizados correntemente funcionam com índice térmico máximo e índice mecânico automaticamente mantidos em níveis inferiores a 1,0. Os dados são tranqüilizadores. A ausência de lesão biológica nas três gerações de humanos expostos a ultra-som diagnóstico é fato altamente encorajador. Apesar da ameaça de ação médico-legal, a miríade de vantagens do tempo real e do ultra-som Doppler na gravidez tem significado contínua expansão do número de gestações examinadas com essas modalidades⁽⁵⁰⁾.

 

REFERÊNCIAS

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* Trabalho realizado na Divisão de Toco-ginecologia do Hospital Universitário Cassiano Antônio de Moraes da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Vitória, ES.
1. Fellow pela Universidade de Maryland, Baltimore, EUA (ACOG-FIGO, 2000), Médico da UFES.
2. Fellow pela Nordic Federation of Gynecology and Obstetrics, Suécia (NFOG-FIGO, 1997), Médico da UFES.
3. Fellow pela Universidade de New Jersey, EUA (ACOG-FIGO, 2000), Médico do Hospital de Clínicas de Porto Alegre - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS.
Endereço para correspondência: Dr. Carlos Geraldo Viana Murta. Avenida Dante Micheline, 2591/802, Ed. Pallazo Venezia, Mata da Praia. Vitória, ES, 29065-051. E-mail: cgvmurta@zaz.com.br
Recebido para publicação em 13/2/2002. Aceito, após revisão, em 20/3/2002.