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Revisão bibliográfica
Definição de aneurismas
Aneurisma é uma dilatação localizada e irreversível de um vaso arterial. Podemos definir como aneurisma, quando o segmento de um vaso tem seu diâmetro normal presumido, para a idade e altura do paciente, aumentado de 50%. Na figura 2.1 podemos observar um caso real de um vaso sanguíneo portador de aneurisma cerebral.
Figura 2.1 – Exemplo de dilatação permanente e localizada – Disponível em: http://www.gforum.tv/board/1092/285283/um-importante-avanco-no-entendimento-dos- aneurismas-cerebrais.html - Acessado em: 21/09/
A dilatação da parede arterial pode ocorrer de várias formas, algumas estão descritas abaixo:
- Arteriomegalia é uma dilatação difusa (não localizada) envolvendo vários segmentos da artéria com aumento do diâmetro em mais de 50% do seu diâmetro normal presumido.
- Ectasia é caracterizada por dilatação da artéria menor que 50% do seu diâmetro normal presumido.
- Pseudoaneurisma ou falso aneurisma é a lesão de pelo menos uma das camadas de um vaso, sendo contido por um hematoma pulsátil, ou também quando apresenta lesão das camadas intima e media, preservando-se a adventitia (essas camadas serão definidas no item 3.6).
- Aneurisma infeccioso (micótico) é uma dilatação segmentar sacular do vaso devido à infecção bacteriana, freqüentemente por embolo séptico.
Tipos de aneurismas
Os aneurismas são divididos em dois tipos: A) Aneurismas que provocam uma dilatação pura da parede arterial. A expansão pode ser fatal se o tecido arterial sofrer ruptura. Na figura 2. podemos observar esquematicamente este caso.
Figura 2.2 - Representação da ruptura do aneurisma - John A. Elefteriades (2006)
B) Aneurismas causados por dissecção. A dissecção (separação das camadas internas e externas da parede do vaso) ocorre quando o sangue vasa para o meio da parede através de uma laceração no seu revestimento interno. Na dissecção da aorta, o sangue penetra na íntima e entra na camada média. A alta pressão rasga os tecidos da camada média , permitindo que mais sangue entre no espaço criado. Isso pode se propagar ao longo do comprimento da aorta por uma distância variável, dissecando em direção ou na direção contraria ao coração, ou em ambas as direções. O rasgão
Figura 2.4 - Corte transversal do aneurisma de dissecção - John A. Elefteriades (2006)
Prevalência
Dos aneurismas da aorta, 80% estão situados abaixo das artérias renais, como nos mostra esquematicamente a figura 2.5.
Figura 2.5 - Local da maior incidência dos aneurismas – Disponível em: http://copy.pnn.pt/noticias_imagens/aneurisma_aorta.jpg - Acessado em: 21/09/
O aneurisma de aorta abdominal (AAA) é uma dilatação localizada na aorta infra-renal. A ruptura do aneurisma de aorta abdominal é a 13ª maior causa
de morte nos EUA. Segundo os pesquisadores Raghavan, Marshall Webster e David Vorp (1996) de 3% a 5% da população mundial sofre de aneurisma da aorta abdominal (AAA). Na figura 2.6 podemos observar uma imagem computadorizada de um aneurisma de aorta abdominal. Com a mesma imagem é possível visualizar a aorta e sua disposição no corpo humano, assim como algumas de suas ramificações.
Figura 2.6 - Exemplo de aneurisma na aorta abdominal – Disponível em: http://www.hospiten.es/hospiten/HOSPITEN/published/DEFAULT/CMI/DTE/aaa/aneurism a0007.jpg - Acessado em: 21/10/
Aorta A aorta é um órgão complexo com múltiplas funções e o maior condutor vascular de nosso corpo. Ela recebe todo o sangue ejetado do ventrículo esquerdo do coração, distribuindo-o para todo o corpo, com exceção dos dois pulmões. A aorta ramifica-se em artérias menores ao longo de seu trajeto, desde o ventrículo esquerdo até a parte inferior do abdômen, ao nível da porção superior do osso do quadril (região pélvica). A aorta costuma ser um dos primeiros locais a ser acometido pela aterosclerose, doença que pode contribuir para o aparecimento de outras enfermidades, entre elas os aneurismas.
maiores que a do local de ruptura do aneurisma. A figura 2.8 representa o caso estudado pelo autor supracitado.
Figura 2.8 – Variação da espessura da parede arterial no local de ruptura do aneurisma - Madhavan L. Raghavan e outros (2006)
2.5. Divisão da artéria aorta
Na figura 2.9 podemos observar a disposição da aorta e dos principais órgãos do corpo humano.
Figura 2.9 - Representação da aorta e dos principais órgãos do corpo humano – Disponível em: http://manualmerck.net/images/thumbnail/p_140.gif - Acessado em: 21/10/
Para que ocorresse uma melhor comunicação entre os pesquisadores à aorta foi segmentada em quatro trechos como podemos observar no esquema abaixo.
Figura 2.10 - Representação da aorta segmentada – Disponível em: http://manualmerck.net/images/thumbnail/p_141.gif - Acessado em: 21/10/
Os quatro trechos da aorta são assim divididos:
- Aorta ascendente: porção que sai do coração e encaminhasse em direção a cabeça.
- Crossa da aorta: também chamada de arco da aorta, é a porção compreendida entre a aorta ascendente e a aorta torácica, esta porção muda a direção da aorta, fazendo com que esta se dirija para as pernas do ser humano.
- Aorta torácica: é a porção localizada no tórax, termina na porção onde surge o tronco celíaco.
- Aorta abdominal: porção localizada no abdome, nesta região localiza-se a maior parte dos aneurismas, esta porção estende-se até a ramificação das artérias ilíacas, ramificação esta que levará sangue aos membros inferiores.
Etiopatogenia
O aneurisma de aorta abdominal é causado por um processo degenerativo não específico (comumente considerado aterosclerótico) em 95% dos doentes; raramente são de outras etiologias como: trauma, sífilis, inflamatório, micótico e Síndrome de Marfan. A maioria dos aneurismas ateroscleróticos incide entre a sexta e a sétima década de vida. Por muitos anos foi considerado que o aneurisma de aorta abdominal fosse o resultado do processo degenerativo aterosclerótico na aorta humana. Tanto o aneurisma quanto a aterosclerose, ambos aumentaram suas prevalências no ancião, esta suposição foi aceita prontamente pela maioria dos médicos. Porém, evidências clinicas e bioquímicas compilaram na última década causas diferentes e sugerem que fatores hereditários e mudanças bioquímicas podem representar um papel dominante na etiologia de aneurisma de aorta abdominal na maioria dos doentes (estes estudos ainda não são conclusivos). Múltiplas investigações genéticas de aneurisma da aorta sugerem que possa ser uma doença familiar. Pesquisas recentes têm demonstrado que as mudanças estruturais da parede da aorta podem ser decorrentes da degradação por enzimas. Atualmente, sem meios identificáveis disponíveis para inverter as anormalidades genéticas e bioquímicas associadas com o desenvolvimento dos aneurismas, não se pode prevenir com medicamentos a degeneração da parede da aorta e nem a eventual ruptura. O único tratamento efetivo atualmente conhecido para prevenir ruptura do aneurisma da aorta é a interposição na artéria aneurismática de prótese artificial na maioria dos casos, sendo que a prótese biológica é usada nos casos de infecção. Na figura 2.12 apresentamos esquematicamente os tipos de próteses utilizadas na reparação dos diferentes aneurismas.
Figura 2.12 - Exemplo de próteses usadas na reparação de aneurismas – Disponível em: http://manualmerck.net/images/thumbnail/p_142-1.gif - Acessado em: 21/10/
História
Ramos & Corrêa Neto (1935) relataram que o aneurisma de aorta abdominal evoluía de uma maneira progressiva e irrevogável para a morte. Sabiston Jr (1997) descreveu que o aneurisma de aorta abdominal se não tratado cirurgicamente evolui inexoravelmente para a ruptura. Law (1998) referiu que o aneurisma de aorta abdominal é responsável por 2% das mortes da população masculina acima de 60 anos no Reino Unido. Basnyat e outros autores (1994) estimaram que a incidência anual de ruptura do aneurisma de aorta abdominal é de 8 por 100.000 habitantes.
doentes com ruptura do AAA, porém, nos doentes sem ruptura a hipertensão estava presente em apenas 23%. Foster (1969) revisando 75 casos de AAA que evoluíram para a morte por ruptura também verificou que 75% dos casos apresentavam hipertensão diastólica. Outro fator é a doença pulmonar obstrutiva crônica. Nesta doença existe uma produção maior de elastase nos alvéolos aumentando o risco de ruptura pela diminuição da camada elástica arterial (a media). Experiência com membro amputado ao nível da coxa também é um risco a mais de ruptura. Cronenwett, Katz (1995) citaram 30 fatores de risco para ruptura do AAA, sendo os principais: hipertensão arterial, doença pulmonar obstrutiva crônica, diâmetro do aneurisma, tabagismo, insuficiência renal, sexo masculino, história familiar, doença cardíaca, taxa de crescimento do aneurisma, e a relação do diâmetro do aneurisma com o diâmetro da aorta normal. Após análise multivariável, somente três fatores tiveram risco independente para ruptura, o diâmetro aumentado inicial, a hipertensão arterial, e a doença pulmonar obstrutiva crônica. Cronenwett, Katz (1995) citaram também que quando estes fatores eram mínimos ou inexistentes o risco de ruptura em 5 anos era de 2%, mas quando os mesmos estavam presentes o risco aproximava de 100%. Por exemplo, um doente com aneurisma de 4 cm de diâmetro, pressão diastólica de 90 mmHg e moderada doença pulmonar obstrutiva crônica foi estimado o risco de ruptura em 10% ao ano. A história familiar de ruptura foi estudada, porém, não foi possível fazer qualquer correlação. Brown, Powell (1999) encontraram no seguimento de 2257 doentes com AAA com diâmetro inicial de 3 a 6 cm de 1991 a 1998, 1003 casos de ruptura sendo que 76% destes tinham diâmetro igual ou maior que 5 cm. Cao, De Rango (1999), Gorski, Ricotta (1999) confirmaram que AAA com 5 cm de diâmetro transversal ou maior, associado a outros fatores como a hipertensão arterial, a doença pulmonar crônica obstrutiva e ainda a morfologia do aneurisma aumentaram o risco de ruptura.
Diagnósticos clínicos e exames subsidiários
Aneurisma da aorta abdominal pode ser sintomático (dor abdominal, dor lombar, ou isquemia dos membros inferiores) ou assintomático e ser descoberto acidentalmente. Geralmente os aneurismas são assintomáticos. Em um estudo de Estes (1950), de 102 doentes com AAA que foram diagnosticados, 30,4% dos aneurismas eram assintomáticos e foram descobertos em exame físico rotineiro ou durante avaliação de outro problema médico. Séries mais recentes incluem uma proporção mais elevada de aneurisma assintomático, 77,8%. Aneurisma de aorta abdominal pode ser diagnosticado através de exame físico (Ramos & Côrrea Netto, 1935), radiografias simples de abdômen ou coluna lombar, aortografia, ultra-sonografia, tomografia computadorizada abdominal ou ressonância magnética. Radiografia da coluna lombar ou de abdômen pode revelar o esboço calcificado de um aneurisma, mas esta calcificação é notada só em 60 a 70% dos doentes com aneurisma diagnosticado. A ultra-sonografia abdominal é um método que, se em mãos experientes, pode diagnosticar cerca de 100% dos AAA. Tem as vantagens de ser barato, ser realizado facilmente, (às vezes à beira do leito), não emite radiação, podendo ser repetido quando necessário. As principais desvantagens são: a presença de gás intra-abdominal limitando a qualidade do exame e a dificuldade em demonstrar a origem das artérias renais. A tomografia axial computadorizada (TAC) é um exame de grande especificidade, evidenciando os diâmetros do aneurisma com sensível precisão, identificando as origens das artérias renais e vasos mesentéricos, avaliando as paredes do aneurisma, sendo por isso, importante no diagnóstico daqueles com características inflamatórias. A TAC é o exame de escolha nos casos onde há dúvida sobre a integridade do aneurisma. As principais desvantagens são: preço relativamente elevado, radiação a emissão de Raios-X, uso de contraste, não poder ser realizado à beira do leito e não poder ser feito com freqüência. A angiorressonância é um exame com sensibilidade semelhante à tomografia quando realizado em aparelhos de 1 a 1,5 Tesla e sem contraste. Com o aperfeiçoamento dos equipamentos e o uso do contraste não iodado este método
Os pesquisadores Raghavan, Marshall Webster e David Vorp (1996) dividiram a parede arterial em três grupos: com orientação longitudinal, circunferencial e normal. Um segmento da parede do aneurisma de aorta abdominal de pacientes cirúrgicos (4-7 cm de comprimento e 1 cm de largura) foi retirado. As amostras são sempre mantidas em concentração salina a 4°C (neste e nos demais ensaios aqui relatados). Foram montados corpos de prova de 4x1cm. Os corpos de prova foram montados em um aparato para teste de tração uniaxial. As amostras foram assim divididas:
- 52 amostras de orientação longitudinal foram obtidas de 52 pacientes de idade 69 ± 2, de aneurisma de aorta abdominal com diâmetro 6,3 ± 0,2cm;
- 19 amostras circunferencial foram obtidas de 16 pacientes de idade 76 ± 2, de aneurisma de aorta abdominal com diâmetro de 7 ± 0,3cm;
- 7 amostras normais (sem aneurismas) foram obtidas da aorta infra-renal de 7 cadáveres de idade 47 ± 4.
Para eliminar o efeito da histerese do tecido durante o teste, cada molde foi pré-condicionado com carregamento de 7% da deformação em 10 ciclos. Não se encontrou diferença significativa entre corpos de prova com orientação longitudinal e circunferencial de AAA nem entre Ee (módulo de elasticidade da porção de elastina) e Ec (módulo de elasticidade da porção de colágeno). Na tabela 2.1 podemos observar os dados obtidos, sendo σy a tensão de escoamento do material e σu a tensão de ruptura.
Ee Ec σy σu (N/cm2) (N/cm2) (N/cm2) (N/cm2) Longitudinal (N=45) 42,1±5,5 408,2± 6,75 65,2± 9,5 86,4± 10, Circunferencial (N=16) 55,6± 10,8 539,4± 8,75 70,7± 12,4 101,9± 16 Normal (N=7) 45,3± 15,8 468,1± 11,09 121± 32,8 201,4± 39, Tabela 2.1 – Propriedades mecânicas da artéria
As propriedades mecânicas das orientações longitudinais e circunferenciais são similares, sugerem que o material é isotrópico.
As condições de carregamento uniaxial em artérias são bem conhecidas. No entanto, dados mecânicos provenientes de testes uniaxiais são insuficientes para a caracterização tridimensional. O modelo de análise de tensões em 3D do aneurisma de aorta abdominal reportado na literatura é baseado no teste uniaxial. Os pesquisadores Jonathan Vande Geest, Michael Sacks e David Vorp (2006) realizaram teste de tensão biaxial no tecido de aorta abdominal com aneurisma e sem aneurisma para caracterizar a resposta biaxial para ambos os tipos de tecido. O tecido de aorta abdominal com aneurisma foi obtido de cirurgias reparadoras e o tecido de aorta abdominal sem aneurisma foi obtido de autópsias. A espessura da aorta foi medida em seis pontos diferentes. As dimensões dos espécimes descarregados foram medidas nas direções circunferencial e longitudinal. O corpo de prova era de formato quadrado (2 x 2 cm), foi montado para a realização do teste de tensão biaxial utilizando-se 4 ganchos de estruturas de náilon em cada um dos lados do espécime com grampos cirúrgicos. O espécime foi montado e alongado nas direções circunferencial e longitudinal. Um pré-carregamento de 0,5 grama foi aplicado em cada espécime antes de começar o teste para eliminar o efeito da histerese do tecido. Foram feitas 4 marcas a uma distancia de (5 mm x 5 mm), e uma câmera foi usada para determinar a deformação do tecido. Uma tensão controlada foi utilizada para simular a mesma pressão efetiva intra luminal (região por onde passa o sangue) em todos os espécimes. A tensão máxima usada em cada tecido da aorta abdominal (com aneurisma e sem aneurisma) foi de 120Pa, que é a tensão em um tubo cilíndrico fino, com diâmetro de (2 cm) e espessura de (2 mm), consistente com uma típica aorta abdominal, exposta a pressão fisiológica de 113mmHg. Os espécimes foram pré- condicionados com 1 ciclo de 9 repetições de carga e descarga. Os dois grupos foram assim definidos:
- 26 espécimes de AAA, diâmetro médio de 6,5 ± 2 de 26 pacientes, idade 72,3 ± 1,8;
- 8 espécimes de AA de 8 indivíduos, idade 70,6 ± 1,9. A espessura média era de 1,49 ± 0,11 para aorta abdominal sem aneurisma e 1,32 ± 0,08 mm para aorta abdominal com aneurisma. Foram plotados gráficos da resposta típica do tecido de aorta abdominal sem aneurisma e do tecido de aorta abdominal com aneurisma e observado uma
aorta abdominal. Estudos recentes (Fillinger e Venkatasubramaniam) têm mostrado uma correlação entre o risco de ruptura e um pico de tensão na parede do tecido arterial usando a análise de elementos finitos. Este estudo, no entanto, não inclui a presença de trombo intra-luminal (dilatação pela região onde flui o sangue), o qual é comum em 75% dos aneurismas de aorta abdominal. Tais simulações podem conduzir a tensões incorretas quando comparadas com o estado de tensões in vivo. O teste mecânico biaxial permite a investigação da mecânica anisotrópica de um material e com isso o desenvolvimento de um modelo constitutivo que apresente um comportamento mecânico fisiologicamente apropriado. A implementação de uma relação constitutiva biaxial para o trombo intra-luminal e a análise de elementos finitos pode predizer o estado de tensão para pacientes específicos de aneurisma de aorta abdominal. Por esta razão torna-se interessante investigar o comportamento biomecânico do trombo intra-luminal sob carregamentos multiaxiais. Nove espécimes de trombo intra-luminal de nove pacientes diferentes com idade de 71 ± 4,5 foram usados neste estudo. Os aneurismas de aorta abdominal apresentavam 5,9 ± 0,4 cm de diâmetro. O pico de tensão (tensão máxima) encontrado no teste biaxial para espécimes com trombo intra-liminal foi de 1.18 ± 0.02 N/cm² e 1.13 ± 0.02 N/cm², para as direções circunferenciais e longitudinais respectivamente. Devido à forma isotrópica das funções desenhadas, uma formulação isotrópica de W foi considerada:
i j i i ij^
W a ( I 1 3 )( I 2 3 )
0 0
∞
∞
Onde W é a energia de deformação por unidade de volume inicial, a (^) ij são
constantes do material, I (^) 1 e I (^) 2 são o primeiro e o segundo tensor de deformação
de Cauchy-Green. A relação linear entre I (^) 1 e I (^) 2 para todos os corpos de prova de trombo
intra-luminal justificam a exclusão de I (^) 2 da função de energia de deformação. O
crescimento linear entre W 1 e I 1 sugere um termo quadrático:
W = a 1 ( I 1 − 3 )+ a 2 ( I 1 − 3 )^2 (2.2)
1 I 1
W W
A resposta mecânica isotrópica foi capturada com sucesso usando a função de energia de deformação polinomial de segunda ordem, anterior. Todos os trombos intra luninal são modelados como material homogêneo isotrópico. Mower (2000) relata uma redução de 30% do pico de tensão na presença de trombo intra-luminal em grandes aneurismas de aorta abdominal axissimétricos. Pode ser notado que a relação constitutiva derivada para um material isotrópico testado uniaxialmente e biaxialmente serão diferentes. Para ilustrar isso para o trombo intra-luminal, a energia de deformação para a relação constitutiva obtida por Wang para a camada luminal é comparada com a energia de deformação biaxial obtida neste estudo. O gráfico das duas energias pode ser observado abaixo.
Figura 2.14 – Gráfico de energia da camada luminal
Os pesquisadores D. P. Sokolis, H. Boudoulas e P. Karayannacos (2002) realizaram estudos sobre o comportamento do tecido da aorta de 15 coelhos e 20 porcos. Foram realizados dez ciclos de carga e descarga para eliminar o efeito de histerese.
