Ultrassonografia como método de avaliação da aeração pulmonar e da função diafragmática em recém-nascidos

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Marcelo Velloso
Danielle Aparecida Gomes Pereira
Halina Cidrini Ferreira
Simone Nascimento Santos Ribeiro

Resumo

A ultrassonografia (US) é uma técnica não invasiva, livre de radiação ionizante, segura, fácil de ser usada à beira leito, superando muitas limitações de outros exames de imagem. A avaliação funcional do diafragma e a avaliação dinâmica da aeração pulmonar em várias situações clínicas por meio da US tem sido incorporada à prática fisioterapêutica com o objetivo de otimizar condutas e melhorar desfechos. No entanto, o uso da US do sistema respiratório na neonatologia ainda é pouco explorado, havendo escassez de estudos que respaldem seu uso específico nessa população. Esta tese, composta por dois estudos. Objetivo do 1º estudo: estabelecer valores normais e avaliar a confiabilidade intra e interexaminadores da espessura diafragmática inspiratória (IDT), espessura diafragmática expiratória (EDT), fração de espessamento diafragmático (DTF) e excursão diafragmática (DE) por meio de ultrassonografia, incluindo os limites inferiores (LLN) e superiores (ULN) de normalidade em neonatos. Para isso, foi feito um estudo transversal que incluiu neonatos saudáveis de um hospital público no julho de 2022 a dezembro de 2023. IDT, EDT, DTF e DE foram mensurados pelo fisioterapeuta 1 (examinador experiente). A confiabilidade foi avaliada com o fisioterapeuta 1 e o fisioterapeuta 2 (especialista em ultrassonografia) analisando os exames de forma independente, utilizando o software ImageJ. Os coeficientes de correlação intraclasse (ICC) e intervalos de confiança de 95% (IC) avaliaram a confiabilidade intra e interexaminadores. Entre 100 neonatos [39 (38 – 40) semanas, 3168 ± 475 g, 49 (47,5 – 50) cm], os valores normais foram: EDT: 2,17 ± 0,59 mm, LLN: 2,05 mm e ULN: 2,29 mm; IDT: 1,71 ± 0,48 mm, LLN: 1,62 mm e ULN: 1,80 mm; DTF: 28,02 ± 9,88%, LLN: 26,08% e ULN: 29,96%; DE: 2,47 ± 0,72 mm, LLN: 2,33 mm e ULN: 2,61 mm. Não foram observadas diferenças significativas entre o fisioterapeuta 1 e o fisioterapeuta 2 (p > 0,05). A confiabilidade intra e interexaminadores foi ICC ≥ 0,98 (0,97 – 1,00) (p < 0,001) e ICC ≥ 0,91 (0,85 – 0,99) (p < 0,001), respectivamente. Objetivo do segundo estudo: Descrever e avaliar a função diafragmática e a aeração pulmonar por ultrassonografia durante as fases de desmame e pós-extubação em recém-nascidos prematuros. Este estudo transversal incluiu recém-nascidos prematuros intubados e elegíveis para extubação. A IDT, a EDT, a DTF, a DE e a aeração pulmonar (escore de ultrassonografia pulmonar, LUS) foram avaliadas em três momentos: T1 — durante a ventilação mecânica invasiva (VMI); T2 — durante o teste de respiração espontânea (TRE); e T3 — durante a ventilação nasal com pressão positiva intermitente (VNIPP). O teste de Friedman e o teste pós-hoc de postos sinalizados de Wilcoxon foram utilizados para as comparações (p < 0,05). Cinquenta recém-nascidos prematuros foram avaliados. Quarenta e cinco (idade gestacional média de 30,9 ± 2,2 semanas; peso médio de 1377,5 ± 432 g) receberam VMI por 4 ± 3 dias e foram extubados com sucesso (taxa de falha de extubação de 10%). Devido ao pequeno número de falhas (n = 5), apenas análises descritivas foram realizadas. Nos recém-nascidos extubados com sucesso, a IDT e a DE aumentaram em T2 e T3 em comparação a T1 (p < 0,05), sendo a IDT mais elevada em T2. A aeração pulmonar diminuiu em T3 (p < 0,05), mas o LUS permaneceu baixo em todos os momentos, compatível com doença respiratória mais leve e impacto mínimo na aeração pulmonar. Nenhuma alteração significativa foi observada em EDT ou DTF, que permaneceram consistentemente elevadas. Conclusão: Os valores estabelecidos fornecem suporte para a interpretação da função diafragmática neonatal e a detecção de alterações na contratilidade e na amplitude de movimento, demonstrando alta confiabilidade intra e interexaminadores para EDT, IDT, DTF e DE. Além disso, em recém-nascidos prematuros extubados com sucesso, a espessura e a excursão diafragmática aumentaram durante o teste de respiração espontânea e permaneceram elevadas após a extubação, enquanto a aeração pulmonar apresentou uma diminuição transitória, mas permaneceu adequada. Esses achados podem apoiar o uso da ultrassonografia diafragmática e pulmonar para orientar a prontidão para extubação e monitorar a adaptação pós-extubação em recém-nascidos prematuros.

Abstract

Ultrasound (US) is a non-invasive, radiation-free, safe, and bedside technique that overcomes many limitations of other imaging methods. Functional assessment of the diaphragm and dynamic evaluation of lung aeration in various clinical situations using US have been incorporated into physiotherapeutic practice to optimize clinical management and improve outcomes. However, the use of respiratory system ultrasonography in neonatology remains underexplored, with a scarcity of studies supporting its specific application in this population. This thesis comprises two studies. Objective of the first study: To establish reference values and assess intra- and inter-examiner reliability of inspiratory diaphragmatic thickness (IDT), expiratory diaphragmatic thickness (EDT), diaphragmatic thickening fraction (DTF), and diaphragmatic excursion (DE) by ultrasonography, including lower (LLN) and upper (ULN) limits of normality in neonates. A cross-sectional study was conducted including healthy neonates from a public hospital between July 2022 and December 2023. IDT, EDT, DTF, and DE were measured by physiotherapist 1 (experienced examiner). Reliability was assessed by having physiotherapist 1 and physiotherapist 2 (ultrasound specialist) independently analyze the examinations using ImageJ software. Intraclass correlation coefficients (ICC) and 95% confidence intervals (CI) were used to evaluate intra- and inter-examiner reliability. Among 100 neonates [39 (38–40) weeks, 3168 ± 475 g, 49 (47.5–50) cm], normal values were: EDT: 2.17 ± 0.59 mm, LLN: 2.05 mm, ULN: 2.29 mm; IDT: 1.71 ± 0.48 mm, LLN: 1.62 mm, ULN: 1.80 mm; DTF: 28.02 ± 9.88%, LLN: 26.08%, ULN: 29.96%; DE: 2.47 ± 0.72 mm, LLN: 2.33 mm, ULN: 2.61 mm. No significant differences were observed between physiotherapist 1 and physiotherapist 2 (p > 0.05). Intra- and inter-examiner reliability were ICC ≥ 0.98 (0.97–1.00) (p < 0.001) and ICC ≥ 0.91 (0.85–0.99) (p < 0.001), respectively. Objective of the second study: To describe and assess diaphragmatic function and lung aeration by ultrasound during the weaning and post-extubation phases in preterm newborns. This cross-sectional study included intubated preterm newborns eligible for extubation. IDT, EDT, DTF, DE, and lung aeration (lung ultrasound score, LUS) were evaluated at three time points: T1 — during invasive mechanical ventilation (IMV); T2 — during the spontaneous breathing trial (SBT); and T3 — during nasal intermittent positive pressure ventilation (NIPPV). The Friedman test and Wilcoxon signed-rank post hoc test were used for comparisons (p < 0.05). Fifty preterm newborns were evaluated. Forty-five (mean gestational age 30.9 ± 2.2 weeks; mean weight 1377.5 ± 432 g) received IMV for 4 ± 3 days and were successfully extubated (extubation failure rate 10%). Due to the small number of failures (n = 5), only descriptive analyses were performed. In successfully extubated newborns, IDT and DE increased at T2 and T3 compared to T1 (p < 0.05), with IDT highest at T2. Lung aeration decreased at T3 (p < 0.05), but LUS remained low throughout, consistent with milder respiratory disease and minimal impact on lung aeration. No significant changes were observed in EDT or DTF, which remained consistently elevated. Conclusion: The established reference values provide support for interpreting neonatal diaphragmatic function and detecting alterations in contractility and motion amplitude, demonstrating high intra- and inter-examiner reliability for EDT, IDT, DTF, and DE. Moreover, in preterm newborns successfully extubated, diaphragmatic thickness and excursion increased during the spontaneous breathing trial and remained elevated after extubation, while lung aeration showed a transient decrease but remained adequate. These findings may support the use of diaphragmatic and lung ultrasound to guide extubation readiness and monitor post-extubation adaptation in preterm infants.

Assunto

Ultrassonografia, Aparelho respiratório, Doenças - Fisioterapia, Recém-nascidos

Palavras-chave

Ultrassonografia Pulmonar; Ultrassonografia Diafragmática; Recém-nascidos.

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