Arq Bras CardiolArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de CardiologiatHWrZybGNPvxNHz5RjnY3hyS0066-782X2014002300005S0066-782X20140050401610000510.5935/abc.20140161Original ArticlesImpact of Intensive Physiotherapy on Cognitive Function after Coronary
Artery Bypass Graft SurgeryCavalcanteElder dos Santos1MagarioRosmeiri2ConfortiCésar Augusto3CiprianoGersonJúnior4ArenaRoss5CarvalhoAntonio Carlos C.1BuffoloEnio1LunaBráulioFilho1Universidade Federal de São PauloBrazilUNIFESP - Universidade Federal de São Paulo;
BrazilUniversidade de São PauloSPBrazilUSP - Universidade de São Paulo, SP;
BrazilSanta Casa de Misericórdia de SantosSantosSPBrazilSanta Casa de Misericórdia de Santos, Santos, SP;
BrazilUniversidade de BrasíliaDFBrazilUNB - Universidade de Brasília, DF -
Brazil;Virginia Commonwealth UniversityRichmondVAEUAVirginia Commonwealth University, Richmond, VA -
EUAMailing Address: Elder dos Santos Cavalcante. Av. Francisco Glicério
121, 63, Gonzaga - Postal Code 11065-402, Santos, SP - Brazil. Email:
drelder@hotmail.com; dreldercavalcante@hotmail.com
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
Author contributions
Conception and design of the research: Cavalcante ES, Conforti CA, Carvalho ACC,
Buffolo E, Luna Filho B; Acquisition of data: Cavalcante ES, Magario R; Analysis
and interpretation of the data: Cavalcante ES, Magario R, Luna Filho B;
Statistical analysis: Luna Filho B; Writing of the manuscript: Cavalcante ES,
Cipriano Júnior G, Arena R, Luna Filho B; Critical revision of the manuscript for
intellectual content: Cavalcante ES, Conforti CA, Cipriano Júnior G, Carvalho ACC,
Buffolo E, Luna Filho B.
281020141120141035391397081220131805201429052014This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative
Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted
non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the
original work is properly cited.Background:
Coronary artery bypass graft (CABG) is a standard surgical option for patients
with diffuse and significant arterial plaque. This procedure, however, is not free
of postoperative complications, especially pulmonary and cognitive disorders.
Objective:
This study aimed at comparing the impact of two different physiotherapy treatment
approaches on pulmonary and cognitive function of patients undergoing CABG.
Methods:
Neuropsychological and pulmonary function tests were applied, prior to and
following CABG, to 39 patients randomized into two groups as follows: Group 1
(control) - 20 patients underwent one physiotherapy session daily; and Group 2
(intensive physiotherapy) - 19 patients underwent three physiotherapy sessions
daily during the recovery phase at the hospital. Non-paired and paired Student t
tests were used to compare continuous variables. Variables without normal
distribution were compared between groups by using Mann-Whitney test, and, within
the same group at different times, by using Wilcoxon test. The chi-square test
assessed differences of categorical variables. Statistical tests with a p value ≤
0.05 were considered significant.
Results:
Changes in pulmonary function were not significantly different between the groups.
However, while Group 2 patients showed no decline in their neurocognitive
function, Group 1 patients showed a decline in their cognitive functions (P ≤
0.01).
Conclusion:
Those results highlight the importance of physiotherapy after CABG and support the
implementation of multiple sessions per day, providing patients with better
psychosocial conditions and less morbidity.
Coronary artery bypass grafting (CABG) is effective to treat advanced coronary artery
disease (CAD), improving quality of life and prognosis of patients with that
condition1-3.
Although CABG is the standard surgical option for CAD, the potential for postoperative
complications may interfere with patient recovery. The most frequently complications
are: pulmonary and/or cognitive function decline; infections; cardiac arrhythmias; acute
myocardial infarction; and acute renal failure4.
Undoubtedly, pulmonary complications are the most frequent findings4,5. The decrease
in total lung capacity (TLC) and subdivisions [vital capacity (VC), functional residual
capacity (FRC), residual volume (RV) and expiratory reserve volume (ERV] following CABG
may trigger complications6,7. This decrease results from the monotonous pattern
of shallow breaths without periodic maximal insufflations due to respiratory drive
depression caused by both anesthesia and the surgical technique8,9.
Other causes of morbidity in the postoperative period of CABG include neurological
complications, which affect up to 75% of the patients5. These complications are divided into three levels: 1) cognitive changes
(incidence ranging from 33% to 83%); 2) postoperative delirium (incidence ranging from
10% to 30%); and 3) stroke (incidence ranging from 1% to 6%)1,2. Affective and
cognitive changes, described as changes in intellectual and behavioral functions, have
been defined as comprising the inability to perform arithmetic functions, large mood
swings, and explosive temper. Unfortunately, these cognitive changes have not received
considerable attention, but are part of the patients' complains as follows: "I am not
the same after surgery" or "I don't have the same disposition"2.
The mechanisms of neurocognitive changes are still a matter of debate. Possible
hypotheses include cerebral hypoperfusion, cerebral macro- and microembolism, and
secondary encephalic damage due to systemic inflammatory response1,5.
Investigations exploring potential interventions to maintain normal cognitive function
are important, mainly when considering the negative impact of its moderate or minor loss
on the patient's quality of life10.
Although physiotherapy is considered to improve post-CABG functional mobility, its
ability to prevent pulmonary and/or neurocognitive complications has not been
sufficiently investigated. In addition, the frequency of the physiotherapy treatment
approaches can differ, and there is no consensus on its ideal protocol. This study
assessed the impact of two different physiotherapy protocols on pulmonary and
neurocognitive functions of patients recently submitted to CABG11.
Methods
This is a prospective study with patients randomized into two subgroups of different
physiotherapy treatment approaches, by use of a list made from a table of random
numbers. Control patients (Group 1) underwent physiotherapy only once a day in the
morning. The intensive physiotherapy group (Group 2) underwent the same treatment three
times a day: morning, afternoon and early evening. This study was performed at São Paulo
Hospital, in the city of São Paulo, and at Santa Casa de Misericórdia of the city of
Santos, both in the state of São Paulo, Brazil. Approval of the local ethics committee
was obtained prior to study initiation, and all patients signed a written informed
consent.
Participants
Participants were recruited by the cardiac surgery team. The inclusion criterion was
to undergo CABG with cardiopulmonary bypass (CPB). The exclusion criteria were as
follows: emergency surgical indication for CABG; age > 74 years; left ventricular
ejection fraction < 30%; and cognitive deficits preventing the performance of
neurocognitive tests.
Postoperative Clinical Evaluation
Postoperative complications were assessed via search in the patients' medical records
by the same medical team and meeting standardized diagnostic criteria.
Pulmonary Function Evaluation
Pulmonary expiratory volumes and respiratory muscle strength were assessed during the
preoperative period, and on the third and sixth postoperative days. The last
evaluation was on the day of hospital discharge. Forced vital capacity (FVC) and
forced expiratory volume in the first second (FEV1) were determined with a
spirometer (Microquark, Cosmed, Rome, Italy). Maximal inspiratory and expiratory
pressures (MaxIP and MaxEP, respectively), which are indicators of respiratory muscle
strength, were assessed with a manovacuometer (Gerar®, São Paulo, SP,
Brazil). All procedures abided by the American Thoracic Society/European Respiratory
Society Statement on respiratory muscle testing12. The pulmonary function results were interpreted by the first author
(ESC), who was blind to group assignment.
Cognitive Function Evaluation
The cognitive assessment, carried out in all patients, consisted of a battery of four
tests applied by a certified psychologist (RM) in the pre- (one day before surgery)
and postoperative (on the day of hospital discharge) periods. The tests included: the
Digit Span Subtest of the Wechsler Adult Intelligence Scale-Revised12,13; the Benton Revised Visual Retention
Test14; the Trail Making Test15; and the Digit Symbol Subtest of the Wechsler
Adult Intelligence Scale-Revised12.
Those tests focused on different cognitive aptitudes. Selective attention, ability
for alternating sequence, mental flexibility, and visual skill to search were
assessed by using the Trail Making Test. Short-term memory, visual skill and
attention were assessed by using the Digit Span Test. Recent memory and verbal
immediate recall were assessed by using the Digit Symbol Test, and visual motor
coordination speed, by using the Coding Test. Finally, visual memory, visual
discernment and visual motor skill were assessed by using the Benton Visual Test. All
these tests are acknowledged by the American Society of Neuropsychiatry13.
Patients were instructed about the tests before taking them to ensure their
understanding12,15. The psychologist interpreted the cognitive
tests blindly to group assignment13.
Physiotherapy Protocol
On the first and second postoperative days, the patients remained at the
Postoperative Intensive Care Unit under the care of the cardiovascular surgery
physiotherapy team and following a specific postoperative protocol. The physiotherapy
protocol of this study was applied by co-authors ESC and CAC during length of stay in
cardiac ward on the third postoperative day. This day was chosen to avoid
interference with the medical staff of the intensive care unit.
The breathing exercises consisted of the following trainings with four sets of ten
repetitions: diaphragmatic breathing pattern; and ventilatory pattern inspiration in
2 times associated with elevation of the arms. This protocol is based on respiratory
kinesiotherapy.
Data Analysis
Variables were expressed as means, proportions, standard deviation and frequency,
according to their nature. Continuous variables with normal distribution were
compared intragroup (same group at different times) and intergroup (Group 1 versus
Group 2) by using paired and non-paired Student t tests,
respectively. Chi-square test was applied for categorical variables. For variables
without normal distribution, the Mann-Whitney test was used for comparison between
different groups, and Wilcoxon test for intragroup analysis at different times.
Assuming a 5% alpha error and a 20% beta error, a sample of at least 18 patients in
each group was estimated to be necessary to detect a 30% difference between the
physiotherapy protocols evaluated. Statistical tests with p value ≤ 0.05 were
considered significant. The SPSS for Windows, version 11, was used for statistical
analyses.
Results
The sample consisted of 39 patients with mean age of 61.95 ± 8.5 years, and 17 (43.6%)
males and 22 (56.4%) females. Regarding their educational level, 24 patients (61.5%) had
only elementary education, 12 (30.8%) had high-school education, and three (7.7%),
higher education. Table 1 shows the demographic
characteristics and surgical variables.
Demographic and surgical data of the patients
Group 1
Group 2
N
20
19
Age
60.75 (± 7.43)
63.21 (± 9.57)
Gender Male
10
7
Female
10
12
Total coronary grafts
43
52
One coronary graft
2
0
Two coronary grafts
13
5 *
Three coronary grafts
5
14 *
Total surgical time (minutes)
321.25 (± 45.66)
361.00 (± 72.64)
Anoxia time (minutes)
53.30 (± 19.61)
50 (± 14.17)
Perfusion time (minutes)
89.90 (± 28.12)
98.21 (± 21.51)
Intergroup analysis by using Student t test.
Statistically significant when p < 0.05.
Postoperative Clinical Assessment
Postoperative complications were found in 59% of the patients, and consisted of
atelectasis, pleural effusion, pneumonia, pericardial effusion, and acute atrial
fibrillation. Atelectasis was the major postoperative complication, present in 25% of
Group 1 patients and 42% of Group 2 patients, followed by pleural effusion in 10% and
15%, respectively, but without statistical significance.
Pulmonary Function
Both groups showed a respiratory rate (RR) increase from the preoperative period to
the third postoperative day. Similar behavior was observed between the third
postoperative day and hospital discharge, with a decrease in RR, which returned to
baseline values. Both FVC and FEV1 decreased in Groups 1 and 2 from the
preoperative to the postoperative periods. As expected, until discharge, there was a
gradual return of those variables to baseline values (Table 2).
Respiratory variables (mean ± SD) in the preoperative period (Pre) and on
the 3<sup>rd</sup> and 6<sup>th</sup> postoperative (PO) days
Respiratory variables
Group 1
Group 2
Pre
3rd PO
6th PO
Pre
3rd PO
6th PO
RR
15.5 (2.28)
17.25 (1.97)*
14.75 (2.07)*
14.21 (20)
17.84 (3.0)*
14.89 (2.26)*
FVC
319.80 (119.68)
161.20 (83.26)*
216.65 (109.20)
299.47 (96.87)
163.74 (74.17)*
226.32 (67.06)
FEV1
2.45 (0.82)
1.25 (0.58)
1.71 (0.79)
2.44 (0.88)
1.31 (0.57)*
1.79 (0.51)
MaxIP
-100.50 (25.13)
-55.75 (19.62)*
-84 (25.68)*
-98.42 (±26.51)
-53.16 (17.97)*
-81.05 (21.45)*
MaxEP
108.75 (4.05)
78.75 (26.30)*
85.60 (48.79)
108.95 (22.89)
76.58 (18.19)*
99.11 (18.11)*
RR: respiratory rate per minute; FVC: forced vital capacity;
FEV1; forced expiratory volume in the 1st second;
MaxIP: maximal inspiratory pressure; MaxEP: maximal expiratory pressure.
Statistically significant when p < 0.05.
Regarding respiratory muscle strength, from the preoperative period to the third
postoperative day, MaxIP and MaxEP decreased in both groups. An increase in MaxIP and
MaxEP was observed before hospital discharge in both groups and with statistical
significance in all periods (p < 0.05). However, MaxEP showed statistical
difference only between the preoperative period and the third postoperative day
(Table 2).
Comparing Group 1 and Group 2, no respiratory variable showed statistical
difference.
Cognitive Function
Several tests expressing different neurocognitive functions were performed to detect
postoperative changes as already reported in the literature.
Regarding the neurocognitive function analysis focusing on selective attention and
ability for alternating sequence, assessed by using part A of the Trail Making Test,
both groups showed increasing scores between the preoperative period and hospital
discharge, but without statistical significance (Table 3). However, part B of the same test showed a different behavior:
Group 1 had a decrease in its initial score, while Group 2 had an increase during
that same period. Comparing Group 1 and Group 2, the difference was statistically
significant (p < 0.01) (Figure 1).
Neurocognitive variables (mean ± SD) in the preoperative period (Pre) and
on the 6<sup>th</sup> postoperative (PO) day
Cognitive variables
Group 1
Group 2
Pre
6thPO
Pre
6thPO
Trail A
39.5 (27.81)
41.25 (29.77)
19,47 (21.91)
21.58 (17.08)
Trail B**
24.5 (19.05)
20.5 (17.84)
15 (12.8)
19.47 (19)
Digit Test**
45.5 (30.8)
40.8 (28.23)
30.89 (22.73)
32.05 (23.64)
Coding Test**
31.2 (32.16)
17.95 (23.85)
5.95 (8.13)
4.63 (4.96)
Benton Start
21.6 (20.89)
18.40 (19.24)
23.47 (20.78)
18.84 (21.50)
Benton End
13.65 (17.23)
11.25 (13.76)
33.63 (27.85)
30.16 (30.24)
Statistically significant for comparison between Group 1 and Group 2 (p <
0.05).
Evolution of the neurocognitive functions - Trail B Test, Digit Test and
Coding Test - during the preoperative period (Pre) and on the 6<sup>th</sup>
postoperative (PO) day. The results are expressed as mean ± SD. The comparison
between groups was performed by using Mann-Whitney Test (* p <
0.01).
The Digit Symbol Test detected a decrease in score of Group 1 between the
preoperative period and hospital discharge. Differently, Group 2 showed an increase
in score, but without statistical significance. By the same token, when we compared
Group 1 and Group 2, the difference was statistically significant. Regarding the
Coding Test, both Group 1 and Group 2 showed a decreasing score, which was lower in
Group 2. The statistical analysis between the groups was significant in both Digit
Symbol and Coding tests (Table 3 and Figure 1, p < 0.01).
Similar findings were observed with Benton Visual Test, with groups showing a
decrease in score between the preoperative period and hospital discharge. The results
of Benton End Test were also statistically significant when comparing Group 1 and
Group 2 (p <0.01). From the viewpoint of the cognitive tests applied, Group 2
performed better (Table 3, Figure 2).
Evolution of the neurocognitive functions - Benton Test Start and Benton
Test End - during the preoperative period (Pre) and on hospital discharge
(6<sup>th</sup> day). The results are expressed as mean ± SD. The comparison
between groups was performed by using Mann-Whitney Test (* p <
0.01).
Discussion
The postoperative period immediately following CABG is a critical time when a number of
complications may influence patient recovery. However, patient care during early
recovery does not only focus on complication and morbidity prevention, but is also aimed
at improving the patient's functional recovery.
In this study, CABG with CPB showed morbidity related to abnormalities of the
respiratory and neurocognitive functions. The oxygenation and artificial circulation
employed in that type of surgery, in addition to the procedure itself (sternotomy), are
likely culprits for those changes11. In this
sample of patients, the motor and sensory stimulation delivered by physiotherapy
sessions three times a day improved the cognitive functions despite lack of additional
effect on the pulmonary functions.
Of the risk factors involved in neurocognitive dysfunction in the perioperative period,
three specifically stand out: age, educational level, and previous diseases.
Particularly important risk factors in the intraoperative period are as follows: embolus
formation; CPB time; air bubbles originating from the oxygenator; blood pressure level;
and the temperature elevation that may occur in the postoperative period16,17.
The mean CPB time of 95.05 minutes found in this study was not a risk factor for
complication per se. In medical literature, there is concern about time longer than 100
minutes18,19. In accordance with other studies, we found a significant
decrease in lung volume, lung capacities and respiratory muscle strength (FVC,
FEV1, MaxIP and MaxEP) during the postoperative period (third
postoperative day)6. In both groups, all
respiratory variables (FVC, FEV1, MaxIP and MaxEP) decreased, but without
statistical significance. These changes are due to an increase in the peak pressure of
airways and a decrease in lung compliance, indicating an elevation in respiratory system
resistance, which can be influenced by CPB, surgical incision, diaphragmatic
dysfunction, pain and immobilization in bed9,11,20. Most factors described emphasize the importance
of physiotherapy in this population. Less pain, better chest mobility and alveolar
ventilation are known to minimize the likelihood of postoperative complications, thus
leading to less morbidity21. It is also
well-known that breathing exercises may attenuate the decline of respiratory variables
in the postoperative period of thoracic surgeries. Our findings indicate that one daily
physiotherapy session was sufficient to produce the desired pulmonary improvements
during the acute postoperative phase. Surprisingly, the group performing more
physiotherapy exercises had a significantly better restoration of neurocognitive
functions. Therefore, the increase in the frequency of physiotherapy sessions may reduce
postoperative morbidity related to neurocognitive dysfunction, which usually lasts days
and even months after heart surgery, impairing memory, concentration, language,
understanding, learning, speed of response and visual motor integration. It is worth
noting that such negative effects have been linked to the quality of life of patients
undergoing CABG16. We hypothesized that the
increase in physiotherapy frequency may result in a greater stimulation of the
sensory/motor system, providing a greater activation of afferent nerves to the
neurocognitive system and influencing a better patient outcome.
The major exclusion criterion for this study was age older than 74 years. Neurocognitive
function decline in the postoperative period (reported as up to 9%) is much more common
and expected above that age. The cohort assessed in this study had a mean age of 60
years, which has been related to a smaller effect on neurocognitive functions in the
postoperative period. When age was related to cognitive function, only the Digit Span
test, which assesses visual motor coordination speed, found different scores,
represented by a smaller one in Group 222.
In this study, some results of cognitive impairment in patients undergoing CABG with CPB
differed from those reported in the medical literature. Most of the neurocognitive tests
performed showed increased or slightly decreased scores between the preoperative period
and hospital discharge in Group 2, which underwent much more intense and frequent
physiotherapy sessions.
Evaluation of selective attention and ability for alternating sequence, assessed by
using Trail Making Test, part A, in both groups showed a slight score increase between
the preoperative period and hospital discharge. However, in part B of the same test,
Group 2, unlike Group 1, increased its score between the preoperative period and
hospital discharge, suggesting that greater stimuli improved cognitive function. Similar
behavior occurred when the short-term memory and verbal immediate recall were evaluated
by using Digit Symbol Test: Group 1 showed a score decrease, while Group 2 showed a
score increase. When the speed of visual motor coordination and visual memory (Coding
and Benton Visual Tests) were analyzed, a decline in both groups was observed, being
bigger in Group 1 (p < 0.01).
The medical literature has reported that mild neurocognitive abnormalities may occur
following cardiac surgery16. Surprisingly, some
tests showed an increase in the scores of the group treated with physiotherapy three
times a day. To our knowledge, this is the first study to assess the influence of
physiotherapy on cognitive function. In our clinical practice, we have observed that
patients undergoing cardiac surgery evolve better in relation to both pulmonary
physiology and neurocognitive function when treated with more frequent physiotherapy
sessions, highlighting the dynamic interaction between body and mind. This led us to
plan this project in an attempt to verify whether this effect would actually occur.
Sample size is the most important study limitation. But even with a not very large
number of patients and relatively simple physiotherapy protocol23, our results confirm the hypothesis that patients undergoing more
physiotherapy sessions have a better cognitive restoration until hospital discharge.
We suggest that the greater amount of physiotherapy during hospitalization would
increase the number of synapses in the cortical afferent system and improve neuronal
communication, resulting in the minimization or mitigation of neurocognitive disorders
caused by cardiac surgery.
Conclusion
As shown in this study, CABG with CPB leads to alterations of pulmonary and
neurocognitive functions in the postoperative period that may hinder the patient's
clinical outcome. Respiratory therapy is a way to minimize the damage to lung function
in this population.
Surprisingly, neurocognitive functions showed increased scores in the group undergoing
more respiratory physiotherapy sessions per day, with enhanced perioperative levels,
suggesting that when patients are more stimulated, they have greater neurocognitive
development.
Studies correlating respiratory physiotherapy with neurocognitive function in the
postoperative period of cardiac surgery lack. Our results encourage further studies on
this theme. This new approach opens a new avenue of exploration, not only to the
possibility of decreasing the potential damage related to the neuropsychological sphere
secondary to cardiac surgery with CPB, but perhaps as a simple and practical strategy to
prevent or minimize such changes.
Sources of Funding
There were no external funding sources for this study.
Study Association
This article is part of the thesis of master submitted by Elder dos Santos
Cavalcante, from UNIFESP - Escola Paulista de Medicina.
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positive airway pressure and non-invasive ventilatory support with bilevel
positive airway pressure after coronary artery bypass graftingActa Anaesthesiol Scand20024417581Impacto da Fisioterapia Intensiva no Pós-Operatório de Revascularização
MiocárdicaCavalcanteElder dos Santos1MagarioRosmeiri2ConfortiCésar Augusto3CiprianoGersonJúnior4ArenaRoss5CarvalhoAntonio Carlos C.1BuffoloEnio1LunaBráulioFilho1Universidade Federal de São PauloUNIFESP - Universidade Federal de São
PauloUSP - Universidade de São PauloSPBrasilUSP - Universidade de São Paulo, SP;
BrasilSanta Casa de Misericórdia de SantosSantosSPBrasilSanta Casa de Misericórdia de Santos, Santos, SP;
BrasilUNB - Universidade de BrasíliaDFBrasilUNB - Universidade de Brasília, DF -
BrasilVirginia Commonwealth UniversityRichmondVAEUAVirginia Commonwealth University, Richmond, VA -
EUACorrespondência: Elder dos Santos Cavalcante, Av. Francisco Glicério
121, 63, Gonzaga - CEP 11065-402, Santos, SP - Brasil. Email:
drelder@hotmail.com; dreldercavalcante@hotmail.com
Potencial conflito de interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Cavalcante ES, Conforti CA, Carvalho ACC, Buffolo
E, Luna Filho B; Obtenção de dados: Cavalcante ES, Magario R; Análise e
interpretação dos dados: Cavalcante ES, Magario R, Luna Filho B; Análise
estatística: Luna Filho B; Redação do manuscrito: Cavalcante ES, Cipriano Júnior
G, Arena R, Luna Filho B; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo
intelectual importante: Cavalcante ES, Conforti CA, Cipriano Júnior G, Carvalho
ACC, Buffolo E, Luna Filho B.
Fundamento:
A cirurgia de revascularização miocárdica (CRM) é a opção cirúrgica padrão para
pacientes com placas arteriais difusas e significativas. Tal procedimento, no
entanto, não é desprovido de complicações pós-operatórias, especialmente
distúrbios pulmonares e cognitivos.
Objetivo:
Comparar o impacto de duas abordagens fisioterapêuticas diferentes nas funções
pulmonar e cognitiva de pacientes submetidos a CRM.
Métodos:
Testes de função pulmonar e neuropsicológicos foram aplicados, antes e após CRM, a
39 pacientes randomizados em dois grupos: Grupo 1 - 20 pacientes-controle
submetidos a uma sessão de fisioterapia por dia; Grupo 2 - 19 pacientes submetidos
a três sessões de fisioterapia por dia durante recuperação no hospital. Testes
t de Student pareado e não pareado foram
usados para comparar as variáveis contínuas. Variáveis sem distribuição normal
foram comparadas entre os grupos usando-se o teste de
Mann-Whitney, e, dentro do mesmo grupo em momentos diferentes,
usando-se o teste de Wilcoxon. O teste do qui-quadrado avaliou
diferenças das variáveis categóricas. Testes estatísticos com p valor ≤ 0,05 foram
considerados significativos.
Resultados:
As alterações da função pulmonar não diferiram significativamente entre os grupos.
Entretanto, o mesmo não ocorreu com a função neurocognitiva, que apresentou
declínio no Grupo 1, mas não no Grupo 2 (p ≤ 0,01).
Conclusão:
Tais resultados reforçam a importância da fisioterapia após CRM e da realização de
múltiplas sessões por dia, o que oferece aos pacientes melhores condições
psicossociais e menos morbidade.
A cirurgia de revascularização miocárdica (CRM) é eficaz no tratamento avançado da
doença arterial coronária (DAC), melhorando a qualidade de vida e o prognóstico dos
portadores dessa condição1-3.
Embora a CRM seja a opção cirúrgica padrão para DAC, seu potencial para complicações
pós-operatórias pode interferir na recuperação dos pacientes. Dessas complicações, as
mais encontradas são: declínio da função pulmonar e/ou cognitiva; infecções;
arritmias cardíacas; infarto agudo do miocárdio; e insuficiência renal aguda4. Dentre essas, sem dúvida, as pulmonares são as
mais frequentes4,5. A diminuição da capacidade pulmonar total
(CPT) e de suas subdivisões [capacidade vital (CV), capacidade residual funcional
(CRF), volume residual (VR) e volume expiratório de reserva (VER)] após CRM pode
causar dificuldades6,7. Tal decréscimo resulta de um padrão monótono
de respirações superficiais sem insuflações máximas periódicas devido à depressão do
movimento respiratório causada tanto pela anestesia quanto pela técnica
cirúrgica8,9.
As complicações neurológicas são outra causa de morbidade no pós-operatório de CRM,
afetando até 75% dos pacientes5, sendo
divididas em três níveis: 1) alterações cognitivas (incidência: de 33% a 83%); 2)
delírio pós-operatório (incidência: de 10% a 30%); e 3) acidente vascular encefálico
(incidência: de 1% a 6%)1,2. Distúrbios afetivos e cognitivos, descritos
como alterações nas funções intelectuais e comportamentais, foram definidos como
incapacidade de realizar cálculos aritméticos, grandes oscilações do humor, e
temperamento explosivo. Ainda que tais alterações cognitivas não tenham recebido
muita atenção, elas são parte importante das queixas dos pacientes: "Não sou o mesmo
após a cirurgia" ou "Não tenho a mesma atitude mental"2.
Os mecanismos das alterações neurocognitivas ainda são controversos. Possíveis
hipóteses incluem hipoperfusão cerebral, macro- e microembolia cerebral, e lesão
encefálica secundária à resposta inflamatória sistêmica1,5.
Investigações que explorem possíveis intervenções para manter a função cognitiva
normal são importantes, principalmente em se considerando que a perda moderada ou
leve dessa função tem impacto negativo na qualidade de vida dos pacientes10.
Embora a fisioterapia seja considerada uma técnica para melhorar a mobilidade
funcional após a CRM, sua habilidade em prevenir complicações pulmonares e/ou
neurocognitivas ainda não foi suficientemente investigada. Além disso, a frequência
das abordagens fisioterapêuticas pode variar, não havendo consenso quanto ao seu
protocolo ideal. Este estudo avaliou o impacto de dois diferentes protocolos de
fisioterapia nas funções pulmonares e neurocognitivas de pacientes recém-submetidos a
CRM11.
Métodos
Trata-se de estudo prospectivo, randomizado, com dois subgrupos, constituídos a
partir de uma lista de números aleatórios, para diferentes abordagens
fisioterapêuticas. Os pacientes do grupo controle (Grupo 1) receberam fisioterapia
apenas uma vez ao dia, pela manhã. O grupo de fisioterapia intensiva (Grupo 2)
recebeu a mesma fisioterapia três vezes ao dia, pela manhã, tarde e início da noite.
Este estudo foi realizado no Hospital São Paulo, na cidade de São Paulo, e na Santa
Casa de Misericórdia de Santos, no Brasil. Obteve-se aprovação do comitê de ética
local antes do início do estudo, e todos os pacientes assinaram o termo de
consentimento livre e informado.
Participantes
Os participantes foram recrutados pelo grupo da cirurgia cardíaca. O critério de
inclusão foi submissão a CRM com bypass cardiopulmonar (BCP). Os
seguintes critérios de exclusão foram adotados: CRM de emergência; idade > 74
anos; fração de ejeção do ventrículo esquerdo < 30%; e déficit cognitivo que
impedisse a realização de testes neurocognitivos.
Avaliação Clínica Pós-operatória
A presença de complicações pós-operatórias foi avaliada nos prontuários dos
pacientes pelo mesmo grupo médico, usando-se critérios diagnósticos
padronizados.
Avaliação da Função Pulmonar
Avaliaram-se os volumes expiratórios pulmonares e a força muscular respiratória no
período pré-operatório, e no terceiro e no sexto dias pós-operatórios, sendo a
última avaliação realizada no dia da alta hospitalar. A capacidade vital forçada
(CVF) e o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) foram
determinados com um espirômetro (Microquark, Cosmed, Roma, Itália). As pressões
inspiratória e expiratória máximas (PImáx e PEmáx, respectivamente), indicadoras
de força muscular respiratória, foram medidas com um manovacuômetro (Gerar (r),
São Paulo, SP, Brasil). Todos os procedimentos foram realizados conforme as normas
sobre exames de avaliação dos músculos respiratórios das Sociedades Torácica
Americana e Respiratória Europeia12. Os
resultados dos exames de função pulmonar foram interpretados pelo primeiro autor
(ESC), de forma cega para a designação de grupo.
Avaliação da Função Cognitiva
Todos os pacientes foram submetidos a avaliação cognitiva, que consistiu de uma
bateria de quatro testes aplicados por uma psicóloga (RM) nos períodos pré- (um
dia antes da cirurgia) e pós-operatórios (dia da alta hospitalar). Os seguintes
testes foram utilizados: Digit Span Test da Escala de
Inteligência Wechsler para Adulto-Revisada12,13; Teste de
Retenção Visual de Benton Revisado14;
Trail Making Test15; e
Subteste de Substituição de Dígitos por Símbolos da Escala de Inteligência
Wechsler para Adulto-Revisada12.
Esses testes têm por foco as diferentes aptidões cognitivas. O Trail
Making Test avalia atenção seletiva, sequenciamento alternado,
flexibilidade mental e habilidade visuo-perceptiva. O Digit Span
Test avalia memória de curto prazo, habilidade visual e atenção. A
memória recente e a memória verbal imediata foram avaliadas usando-se o Subteste
de Substituição de Dígitos por Símbolos, e a velocidade de coordenação motora
visual, pelo Coding Test. Por fim, memória visual, discernimento
visual e habilidade motora visual foram avaliados usando-se o Teste de Retenção
Visual de Benton. Todos esses testes são reconhecidos pela Sociedade Americana de
Neuropsiquiatria13.
Os testes foram explicados para os pacientes antes de sua realização, para
garantir a compreensão das instruções12,15. A psicóloga
interpretou os testes cognitivos de forma cega para a designação de grupo13.
Protocolo de fisioterapia
No primeiro e segundo dias após a CRM, os pacientes permaneceram na unidade de
terapia intensiva de pós-operatório sob os cuidados dos fisioterapeutas da
cirurgia cardiovascular e seguindo um protocolo específico. O protocolo de
fisioterapia deste estudo foi aplicado pelos coautores (ESC e CAC) durante a
permanência dos pacientes na enfermaria cardíaca no terceiro dia de
pós-operatório. Tal data foi escolhida para evitar a interferência da equipe
médica da unidade anterior.
Os seguintes exercícios foram realizados com quatro séries de dez repetições cada:
padrão ventilatório diafragmático; e padrão ventilatório em dois tempos, associado
a elevação dos braços em sentido cranial. Esse protocolo teve por base técnicas de
cinesioterapia respiratória.
Análise de Dados
As variáveis foram expressas como médias, proporções, desvio padrão e frequência,
de acordo com suas naturezas. As variáveis contínuas com distribuição normal foram
comparadas intragrupo (mesmo grupo em momentos diferentes) e intergrupo (Grupo 1
versus Grupo 2) usando-se os testes t de
Student pareado e não pareado, respectivamente. Aplicou-se o teste do qui-quadrado
para as variáveis categóricas. Para aquelas sem distribuição normal, usou-se o
teste de Mann-Whitney para comparação entre diferentes grupos, e o teste de
Wilcoxon para análise intragrupo em momentos diferentes.
Assumindo-se um erro alfa de 5% e um erro beta de 20%, estimou-se que seriam
necessários pelo menos 18 pacientes em cada grupo para detectar uma diferença de
30% entre os procedimentos fisioterápicos avaliados. Adotou-se um valor de p ≤
0,05 para nível de significância estatística. As análises estatísticas foram
realizadas com o programa SPSS para Windows, versão 11.
Resultados
A amostra do estudo consistiu em 39 pacientes com idade média de 61,95 ± 8,5 anos,
sendo 17 (43,6%) homens e 22 (56,4%) mulheres. Quanto ao nível educacional, 24
pacientes (61,5%) tinham apenas nível fundamental, 12 (30,8%), médio, e 3 (7,7%),
superior. A Tabela 1 mostra as
características demográficas e as variáveis cirúrgicas.
Dados demográficos e cirúrgicos dos pacientes
Grupo 1
Grupo 2
N
20
19
Idade
60,75 (± 7,43)
63,21 (± 9,57)
Sexo Masculino
10
7
Feminino
10
12
Total de enxertos coronários
43
52
Um enxerto coronário
2
0
Dois enxertos coronários
13
5 *
Três enxertos coronários
5
14 *
Tempo cirúrgico total (minutos)
321,25 (± 45,66)
361,00 (± 72,64)
Tempo de anóxia (minutos)
53,30 (± 19,61)
50 (± 14,17)
Tempo de perfusão (minutos)
89,90 (± 28,12)
98,21 (± 21,51)
Análise intergrupos pelo teste t de Student.
Significãncia estatística quando p < 0,05.
Avaliação Clínica Pós-operatória
Complicações pós-operatórias foram observadas em 59% dos pacientes, e consistiram
em atelectasia, derrame pleural, pneumonia, derrame pericárdico e fibrilação
atrial aguda. Atelectasia foi a principal complicação pós-operatória, presente em
25% dos pacientes do Grupo 1 e em 42% daqueles do Grupo 2, seguindo-se derrame
pleural em 10% e 15%, respectivamente, mas sem significado estatístico.
Função Pulmonar
Os dois grupos apresentaram elevação da frequência respiratória (FR) do período
pré-operatório até o terceiro dia pós-operatório. Entre o terceiro dia
pós-operatório e a alta hospitalar houve redução da FR, que retornou aos seus
valores basais. Houve redução tanto na CVF quanto no VEF1 nos Grupos 1
e 2 entre os períodos pré- e pós-operatórios. Como esperado, até a alta
hospitalar, houve gradual retorno dessas variáveis aos seus valores basais (Tabela 2).
Variáveis respiratórias (média ± DP) no período pré-operatório (Pré) e
no terceiro e sexto dias pós-operatórios (PO)
Quanto à força muscular respiratória, entre o período pré-operatório e o terceiro
dia pós-operatório, houve redução da PImáx e da PEmáx nos dois grupos. Observou-se
aumento de PImáx e PEmáx antes da alta hospitalar em ambos os grupos, com
significado estatístico em todos os períodos (p < 0,05). A PEmáx, no entanto,
apresentou diferença estatística apenas entre o período pré-operatório e o
terceiro dia pós-operatório (Tabela
2).
A comparação entre o Grupo 1 e o Grupo 2 não mostrou diferença estatística para as
variáveis respiratórias.
Função Cognitiva
Realizaram-se vários testes que avaliam diferentes funções neurocognitivas para
detectar as alterações pós-operatórias já relatadas na literatura.
A função neurocognitiva com foco em atenção seletiva e sequenciamento alternado
foi avaliada usando-se a parte A do Trail Making Test. Os dois
grupos apresentaram aumento dos escores entre o período pré-operatório e a alta
hospitalar, sem, contudo, significado estatístico (Tabela 3). No entanto, a parte B do mesmo teste mostrou-se
diferente: o Grupo 1 apresentou redução em seu escore inicial, enquanto o Grupo 2
apresentou aumento no mesmo período. A comparação entre os Grupos 1 e 2 mostrou
diferença estatisticamente significativa (p < 0,01) (Figura 1).
Variáveis neurocognitivas (média ± DP) no período pré-operatório (Pré) e
no sexto dia pós-operatório (PO)
Variáveis cognitivas
Grupo 1
Grupo 2
Pré
6º PO
Pré
6º PO
Trail A
39,5 (27,81)
41,25 (29,77)
19,47 (21,91)
21,58 (17,08)
Trail B**
24,5 (19,05)
20,5 (17,84)
15 (12,8)
19,47 (19)
Digit Test**
45,5 (30,8)
40,8 (28,23)
30,89 (22,73)
32,05 (23,64)
Coding Test **
31,2 (32,16)
17,95 (23,85)
5,95 (8,13)
4,63 (4,96)
Benton Inicial
21,6 (20,89)
18,40 (19,24)
23,47 (20,78)
18,84 (21,50)
Benton Final
13,65 (17,23)
11,25 (13,76)
33,63 (27,85)
30,16 (30,24)
Estatisticamente significativo para comparação entre Grupo 1 e Grupo 2 (p
< 0,05).
Evolução das funções neurocognitivas – Trail Making Test - parte B,
Digit Span Test e Coding Test - no pré-operatório (Pré) e no sexto dia
pós-operatório (PO). Os resultados são expressos como média ± DP. Usou-se o
teste de Mann-Whitney para comparação entre os grupos (* p <
0,01).
O Subteste de Substituição de Dígitos por Símbolos detectou uma redução no escore
do Grupo 1 entre o período pré-operatório e a alta hospitalar. Diferentemente, o
Grupo 2 apresentou aumento no escore, mas sem significado estatístico. Da mesma
forma, ao se comparar os Grupos 1 e 2, houve diferença estatisticamente
significativa. Quanto ao Coding Test, tanto o Grupo 1 quanto o
Grupo 2 mostraram redução de escore, que foi menor no Grupo 2. A análise
estatística entre os grupos foi significativa para o Subteste de Substituição de
Dígitos por Símbolos e o Coding test (Tabela 3 e Figura 1, p
< 0,01).
Resultados semelhantes foram observados com o Teste de Retenção Visual de Benton,
onde os grupos mostraram redução de escore entre o período pré-operatório e a alta
hospitalar. Tais resultados apresentaram significado estatístico quando da
comparação entre os Grupos 1 e 2 (p < 0,01). Considerando-se os testes
cognitivos aplicados, o Grupo 2 apresentou melhor desempenho (Tabela 3, Figura 2).
Evolução das funções neurocognitivas – Teste de Benton Inicial e Teste
de Benton Final - no pré-operatório (Pré) e na alta hospitalar (6º dia). Os
resultados são expressos como média ± DP. Usou-se o teste de Mann-Whitney
para comparação entre os grupos (* p < 0,01).
Discussão
O pós-operatório imediato de CRM é um período crítico, quando várias complicações
podem influenciar a recuperação do paciente. Entretanto, a assistência na fase
precoce da recuperação não se concentra apenas na prevenção de complicações e
morbidades, tendo ainda por objetivo melhorar a recuperação funcional do
paciente.
Neste estudo, a CRM com BCP apresentou algum grau de morbidade relacionada a
anormalidades das funções respiratória e neurocognitiva. Além do procedimento em si
(esternotomia), a oxigenação e a circulação artificial empregadas nessa cirurgia são
possíveis responsáveis por essas alterações11.
Nesta amostra de pacientes, a estimulação motora e sensorial obtida através das
sessões de fisioterapia três vezes ao dia melhorou a função cognitiva apesar da falta
de efeito adicional na função pulmonar.
Entre os fatores de risco envolvidos na disfunção neurocognitiva do período
peroperatório, três se destacam: idade, nível educacional e doenças prévias. No
período transoperatório, os seguintes fatores de risco são importantes: formação de
êmbolos; tempo de BCP; bolhas aéreas originadas do oxigenador; níveis de pressão
arterial; e possível elevação de temperatura no pós-operatório16,17.
O tempo médio de BCP de 95,05 minutos encontrado neste estudo não foi um fator de
risco para complicação por si só. Segundo a literatura médica, há preocupação quando
esse tempo ultrapassa 100 minutos18,19. Como em outros
estudos, encontramos uma redução significativa no volume pulmonar, nas capacidades
pulmonares e na força muscular respiratória (CVF, VEF1, PImáx e PEmáx) no
período pós-operatório (terceiro dia pós-operatório)6. Nos dois grupos, houve redução em todas as variáveis respiratórias
(CVF, VEF1, PImáx e PEmáx), mas sem significado estatístico. Tais
alterações devem-se ao aumento da pressão de pico de vias aéreas e à redução na
complacência pulmonar, indicando elevação na resistência do sistema respiratório, que
pode ser influenciada por BCP, incisão cirúrgica, disfunção diafragmática, dor e
imobilização no leito9,11,20. Tais fatores reforçam a importância da fisioterapia nessa população.
Sabe-se que menos dor e maiores mobilidade torácica e ventilação alveolar podem
minimizar a possibilidade de complicações pós-operatórias, reduzindo, portanto, a
morbidade21. Sabe-se ainda que exercícios
respiratórios podem atenuar a redução das variáveis respiratórias após cirurgias
torácicas. Nossos achados indicam que uma sessão de fisioterapia por dia foi
suficiente para produzir a melhora pulmonar desejada no pós-operatório imediato. Vale
a pena assinalar que o grupo submetido a maior intensidade de exercícios
fisioterápicos apresentou uma melhora significativa da recuperação das funções
neurocognitivas. Consequentemente, o aumento da frequência das sessões de
fisioterapia pode reduzir a morbidade pós-operatória relacionada à disfunção
neurocognitiva, que em geral dura dias e até meses após a cirurgia cardíaca,
comprometendo memória, concentração, linguagem, compreensão, aprendizagem, velocidade
de resposta e integração motora visual. É desnecessário dizer o quanto tais efeitos
negativos afetam a qualidade de vida dos pacientes submetidos a CRM16. Levantamos a hipótese de que a maior
frequência de exercícios de fisioterapia possa resultar em maior estimulação do
sistema sensorial/motor, com consequente maior ativação de nervos aferentes para o
sistema neurocognitivo, determinando melhor desfecho para o paciente.
O principal critério de exclusão deste estudo foi idade superior a 74 anos. Um
declínio da função neurocognitiva (descrito como podendo chegar a 9%) no período
pós-operatório é muito mais comum e esperado para idades acima daquela. A amostra
avaliada neste estudo tinha idade média de 60 anos, que foi relacionada a menor
efeito na função neurocognitiva no pós-operatório. Ao se relacionar idade com função
cognitiva, apenas o Digit Span Test, que avalia velocidade de
coordenação motora visual, mostrou diferença nos escores, que foram menores no Grupo
222.
Neste estudo, alguns resultados do comprometimento cognitivo em pacientes submetidos
a CRM com BCP diferiram daqueles relatados na literatura. A maioria dos testes
neurocognitivos realizados mostrou aumento ou leve redução de escores entre o período
pré-operatório e a alta hospitalar no Grupo 2, que foi submetido a mais sessões de
fisioterapia.
A avaliação da atenção e do sequenciamento alternado através do Trail Making
Test, parte A, mostrou nos dois grupos um leve aumento do escore entre o
período pré-operatório e a alta hospitalar. No entanto, na parte B do mesmo teste, ao
contrário do Grupo 1, o Grupo 2 apresentou aumento do seu escore no mesmo período,
sugerindo que a maior estimulação melhorou a função cognitiva. Resultado semelhante
foi observado ao se avaliar a memória de curto prazo e a memória verbal imediata
usando-se o Subteste de Substituição de Dígitos por Símbolos: o escore do Grupo 1
diminuiu enquanto o do Grupo 2 aumentou. Ao se avaliar a velocidade de coordenação
motora visual e memória visual (Teste de Retenção Visual de Benton e Coding
Test), observou-se uma redução nos dois grupos, sendo maior no Grupo 1 (p
< 0,01).
Há relatos na literatura de que anormalidades neurocognitivas leves podem ocorrer
após cirurgia cardíaca16. Para nossa surpresa,
alguns testes mostraram aumento nos escores do grupo submetido a fisioterapia três
vezes por dia. Até onde sabemos, este é o primeiro estudo a avaliar a influência de
fisioterapia na função cognitiva. Na nossa prática clínica, observamos que tanto a
função pulmonar quanto a neurocognitiva de pacientes submetidos a CRM evoluem melhor
quando aqueles são submetidos a sessões de fisioterapia mais frequentes, enfatizando
a interação dinâmica entre corpo e mente. Isso nos levou a planejar este projeto para
melhor avaliar tal efeito.
O tamanho da amostra foi a limitação mais importante deste estudo. No entanto, mesmo
sem um número grande de pacientes e com um protocolo de fisioterapia relativamente
simples23, nossos resultados confirmam a
hipótese de que pacientes submetidos a maior número de sessões de fisioterapia por
dia apresentam melhor recuperação cognitiva até a alta hospitalar.
Sugerimos que uma maior intensidade de fisioterapia durante a hospitalização aumente
o número de sinapses no sistema cortical aferente e melhore a comunicação neuronal,
resultando em minimização ou mitigação dos distúrbios neurocognitivos causados pela
cirurgia cardíaca.
Conclusão
Como demonstrado neste estudo, a CRM com BCP leva a alterações das funções pulmonar e
neurocognitiva no período pós-operatório, podendo comprometer a evolução clínica dos
pacientes. A fisioterapia respiratória é uma maneira de minimizar o dano à função
pulmonar nessa população.
Para nossa surpresa, houve melhora das funções neurocognitivas no grupo submetido a
maior número de sessões de fisioterapia respiratória por dia, com melhora de seus
níveis peroperatórios, sugerindo que pacientes mais estimulados têm melhor
desenvolvimento neurocognitivo.
Faltam estudos correlacionando fisioterapia respiratória e função neurocognitiva no
pós-operatório de cirurgia cardíaca. Nossos resultados encorajam estudos adicionais
sobre esse tópico. Esta nova abordagem abre um caminho de investigação, não apenas
para a possibilidade de redução do dano neuropsicológico secundário à cirurgia
cardíaca com BCP, mas ainda como uma simples e prática estratégia para prevenir ou
minimizar tais alterações.
Fontes de financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Vinculação acadêmica
Este artigo é parte de Dissertação de Mestrado de Elder dos Santos Cavalcante
pela UNIFESP - Escola Paulista de Medicina.