FUNDAMENTO: As complicações pulmonares são causas freqüentes do aumento de morbi-mortalidade nos pacientes submetidos à cirurgia cardíaca. A fisioterapia respiratória tem auxiliado na recuperação destes pacientes. OBJETIVO: Analisar o efeito fisioterapêutico da aplicação da pressão positiva intermitente (RPPI) e do incentivador respiratório (IR) em pacientes submetidos a cirurgia de revascularização do miocárdio. MÉTODOS: Quarenta pacientes foram divididos em dois grupos: um submetido à aplicação do RPPI (n=20) e o outro ao IR (n=20). Os pacientes foram avaliados nos momentos: pré-operatório, 24ª, 48ª e 72ª horas de pós-operatório, sendo aplicados os recursos no período pós-operatório. Analisaram-se os seguintes parâmetros: saturação de oxigênio (SpO2), freqüência respiratória (FR), volume minuto (VM), volume corrente (VC), pressão inspiratória máxima (Pi máx) e pressão expiratória máxima (Pe máx). RESULTADOS: Nas variáveis demográficas e clínicas os grupos foram considerados homogêneos. No grupo submetido à aplicação com o RPPI identificou-se aumento da SpO2 na 48ª (p=0,007) e na 72ª horas (p=0,0001) quando comparado ao grupo IR. Nos parâmetros: FR, VM e VC na comparação entre os grupos não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas. No grupo submetido ao IR a Pe máx na 24ª (p=0,02) e na 48ª (p=0,01) horas apresentaram um aumento significativo. CONCLUSÃO: Com o objetivo de reverter mais precocemente a hipoxemia, o RPPI mostrou-se mais eficiente em comparação ao IR; entretanto, para melhorar a força dos músculos respiratórios, o IR foi mais efetivo.
Os efeitos da pressão positiva intermitente e do incentivador respiratório no pós-operatório de revascularização miocárdica
IPontifícia Universidade Católica do Paraná
IIPUCPR e Irmandade da Santa Casa de Misericórdia de Curitiba - Curitiba, PR - Brasil
A cirurgia de revascularizacão miocárdica é realizada há mais de 30 anos1; entretanto, as complicações pulmonares são causas importantes do aumento da morbidade e da mortalidade nos pacientes submetidos a esse procedimento2.
As alterações funcionais pulmonares identificadas nos pacientes submetidos a cirurgia de revascularização miocárdica dependem de vários fatores, como a função pulmonar pré-operatória, as co-morbidades associadas (obesidade, tabagismo, sedentarismo, idade), o tipo e o tempo de cirurgia, a necessidade ou não e o tempo de utilização da circulação extracorpórea, a intensidade da manipulação cirúrgica e a presença de drenos pleurais3.
A fisioterapia é freqüentemente utilizada na prevenção e tratamento de complicações pulmonares pós-operatórias como as atelectasias, derrames pleurais e pneumonias tentando acelerar o processo de recuperação da função pulmonar4, pois o seu pleno restabelecimento ocorre apenas após 15 dias do ato cirúrgico5.
Existem alguns recursos utilizados para a realização da fisioterapia respiratória no pós-operatório de cirurgia cardíaca, como manobras de fisioterapia, pressão positiva contínua na via aérea (CPAP), pressão positiva contínua em dois níveis pressóricos nas vias aéreas (BIPAP), pressão positiva expiratória (EPAP), respiração com pressão positiva intermitente (RPPI) e incentivador respiratório (IR), que são recursos seguros e de fácil aplicação em pacientes em pós-operatório. Existem diferenças técnicas entre esses recursos, pois cada um atua de uma forma específica na recuperação da função pulmonar e mecânica respiratória6-8.
Dessa forma, existem dúvidas em relação ao melhor método a ser utilizado em determinadas complicações no pós-operatório de cirurgia de revascularização miocárdica.
O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da aplicação da RPPI e do IR na função respiratória, em pacientes submetidos a cirurgia de revascularização do miocárdio.
O trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da PUCPR sob o registro 669, tendo sido encaminhado à Conep. Os pacientes assinaram o termo de consentimento livre esclarecido.
Quarenta pacientes foram submetidos a cirurgia de revascularização do miocárdio, no período entre agosto de 2005 e abril de 2006, na Irmandade da Santa Casa de Misericórdia de Curitiba. O estudo foi prospectivo e os pacientes foram randomizados por meio de sorteio, previamente à cirurgia, e divididos em dois grupos: RPPI: 20 pacientes, IR: 20 pacientes. (Não houve necessidade de mudança dos pacientes de grupo por critério clínico).
O grupo RPPI foi composto de 40% de mulheres e 60% homens, e o IR, 20% de mulheres e 80% de homens (p=ns).
Os pacientes do grupo RPPI foram submetidos a aplicação da pressão positiva intermitente (RPPI), por meio do Reanimador de Muller (RM), da marca Engesp®, com uma máscara facial de borracha por dez minutos, um intervalo de cinco minutos e nova aplicação de dez minutos. O grupo IR foi submetido a aplicação do incentivador respiratório orientado a volume, da marca
No período pré-operatório os pacientes foram submetidos a espirometria por meio do equipamento Microlab®, produzido pela Micro Medical Ltda., modelo microlab 3500, para análise dos valores preditos das seguintes variáveis: VEF1 (volume expiratório forçado no primeiro segundo) e relação entre VEF1/CVF (índice de Tiffenau). Os pacientes deveriam apresentar padrões de normalidade ou distúrbio ventilatório leve para serem incluídos no estudo.
Foram avaliadas as variáveis pré- e pós-operatórias: idade, peso, altura, índice massa corpórea (IMC), tempo de cirurgia e de circulação extracorpórea, quantidade e localização dos drenos.
Os parâmetros pós-operatórios analisados foram: saturação de oxigênio (SpO2%) em ar ambiente por meio do oxímetro de pulso da marca Nonin® modelo 9500, volume corrente (VC) (VC = VM (volume minuto) / FR (freqüência respiratória) por meio do ventilômetro
Na análise estatística, testou-se a hipótese nula de médias iguais na avaliação pré e pós-tratamento com IR e do RM versus a hipótese alternativa de médias diferentes. Para a comparação dos dois grupos definidos pelo tipo de recurso, foi usado o teste
Não houve diferença estatística entre as variáveis demográficas e clínicas no pré e no pós-operatórias entre os dois grupos estudados. Dessa forma, os grupos foram considerados homogêneos e puderam ser comparados entre si.
Em relação à variável índice de Tiffenau (VEF1/CVF), os pacientes submetidos a aplicação do IR obtiveram a média de 81,95±11,41%, e os submetidos ao RPPI, de 81,80±7,01% (p=0,96). A média de idade dos pacientes do grupo IR variou de 57,10±9,88 anos, e do RPPI, 56,40±8,89 anos (p=0,81). O IMC não apresentou diferença estatística, pois os pacientes submetidos a aplicação do IR apresentaram média de 26,82±3,12 Kg/cm², e os do grupo RPPI, 28,64±5,12 Kg/cm² (p=0,18). Com relação ao tempo de circulação extracorpórea (CEC), os pacientes submetidos a aplicação do IR tiveram média de 57,50±11,53 minutos, e os do grupo RPPI, 54±9,26 minutos (p=0,29). Em relação à quantidade e à localização dos drenos, 100% dos pacientes apresentavam dreno no mediastino. No grupo IR, 75% dos pacientes apresentavam dreno no tórax, e no grupo RPPI, 80% (p=ns). Com relação ao número de pontes, a média dos pacientes submetidos a aplicação do IR foi de 2,90±0,79 pontes/paciente e os do grupo RPPI 2,80±0,70.
Com relação à análise da saturação de oxigênio (SpO2, %) nos pacientes que foram submetidos a aplicação do IR a média da SpO2, na avaliação 24ª hora após a cirurgia foi de 88,50% antes da aplicação e 89,55% após (p=0,20). Na 48º hora a variação foi de 86,10% para 87,15% (p=0,15). Na 72ª hora houve um aumento de 89,90% para 91,15% (p= 0,05). Já nos pacientes que foram submetidos a aplicação do RPPI a média da saturação de SpO2 na avaliação da 24ª hora após a cirurgia foi de 88,50% para 88,45% (p=0,96). Na 48ª hora foi de 89,40% para 92% (p=0,001). Na 72ª hora a variação foi de 93,35% para 94,70% (p=0,05). Quando comparados os dois grupos entre si observou-se diferença estatística em favor do RPPI na 48ª hora (p=0,007) e 72ª hora (p=0,001) (
Na análise da freqüência respiratória (FR) dos pacientes que foram submetidos a aplicação do IR, não houve diferença estatística nos três períodos analisados. Nos pacientes submetidos a aplicação do RPPI, a média da FR na 24ª hora após a cirurgia variou de 23,75 i/min para 20,30 i/min (p=0,005). Na comparação entre os dois grupos não houve diferença significativa.
Com relação ao parâmetro de volume minuto (VM), apesar de ter sido identificada diferença estatística nos pacientes submetidos a aplicação do IR na 24ª hora (11.725,95 para 12.653,50 ml p=0,03) e nos pacientes que foram submetidos a aplicação do RPPI na 48ª hora (13.145 para 14.034 ml p= 0,02), em todos os demais períodos não foram identificadas diferenças significantes nem intra- nem intergrupos (
A Pimáx nos pacientes que foram submetidos a aplicação do IR não sofreu alterações significativas nos três períodos avaliados; entretanto, no grupo RPPI identificou-se aumento significativo desse parâmetro na 48ª hora, pois o seu valor variou de 34 para 38 cmH2O (p=0,03). Quando comparados os dois grupos entre si, observou-se diferença estatística significativa com aumento da Pimáx na 48ª hora (p=0,04) antes da aplicação do recurso, e na 72ª hora (p=0,04), em favor do grupo de pacientes que foram submetidos a aplicação do IR (
Com relação à Pemáx, não foi identificado diferença significativa nem no grupo submetido ao IR, tampouco no grupo submetido ao RPPI isoladamente; entretanto, houve um aumento desse parâmetro no grupo IR, em relação ao RPPI na 24ª hora (p=0,02) e na 48ª hora (p=0,01) após os procedimentos, e na 48ª hora (p=0,004) previamente a aplicação dos recursos (
O entendimento das bases fisiopatológicas do desenvolvimento da disfunção pulmonar pós-operatória é fundamental para avaliar as complicações pulmonares após intervenções cirúrgicas e na definição das abordagens terapêuticas9.
As repercussões pulmonares que ocorrem no pós-operatório de cirurgia de revascularização miocárdica, como esternotomia, anestesia, presença de drenos torácicos que alteram a função da mecânica respiratória com diminuição do volume residual (VR), da capacidade pulmonar total, capacidade vital (CV) e capacidade residual funcional (CRF), levando a atelectasias, alteram a relação ventilação/perfusão, iniciando o processo de alterações da PaCO2, PaO210.
O conhecimento de doenças ou disfunções pulmonares que podem acompanhar a história prévia dos pacientes, como doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), tabagismo, obesidade e idade, é importante fator a ser observado, visto que o sucesso da recuperação pulmonar no pós-operatório depende também da avaliação e das condições pré-operatórias que analisam o risco cirúrgico ao qual o paciente irá ser submetido3.
Na análise pré-operatória do nosso estudo, os grupos foram considerados homogêneos, pois não houve diferença estatística nas seguintes variáveis: índice de Tiffenau (VEF1/CVF), volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1), idade, peso, altura, índice de massa corpórea (IMC) e no pós-operatório: o tempo de circulação extracorpórea (CEC), o número e localização dos drenos no mediastino e no tórax, número de pontes e os agentes analgésicos. Dessa forma, foi possível avaliar os grupos entre si.
Com relação à saturação de oxigênio (SpO2), observou-se hipoxemia nos três momentos de nossa avaliação, tanto antes como após a aplicação dos recursos. A hipoxemia é uma complicação sistêmica que em alguns pacientes pode ter repercussões como acidose metabólica, isquemia mesentérica, insuficiência renal11. Segundo Malbowisson, a hipoxemia pode ser desencadeada pela circulação extracorpórea (CEC) que causa edema intersticial alveolar e, conseqüentemente, atelectasia pulmonar, que geralmente se localiza em bases pulmonares12.
No presente estudo identificou-se aumento significativo da SpO2 quando comparados os dois grupos, com melhora no grupo que foi submetido a aplicação do RPPI na 48ª e na 72ª horas. Na análise por grupos isoladamente, o grupo RPPI obteve melhora da SpO2 com significância na 48ª hora após a cirurgia. A tendência de melhora da SpO2 do grupo RPPI em relação ao IR pode ser justificada pelo fato do RPPI ser um processo passivo de expansão pulmonar, não necessitando de trabalho respiratório ativo, que nesse momento inicial da recuperação da cirurgia pode levar ao aumento de dor, restringindo a expansão respiratória e alterando a relação V/Q.
Com relação aos valores obtidos da SpO2 em repouso, isto é, antes da aplicação dos recursos, identificou-se que no grupo submetido a aplicação do RPPI na 72ª hora a hipoxemia já estava revertida, enquanto no grupo IR mantinha valores inferiores à normalidade. Dessa forma, nota-se que a oferta de O2 gerada pelo RPPI foi mais efetiva do que a carga imposta pelo IR para expansão pulmonar. Sendo assim, evidenciou-se que até 72 horas de pós-operatório deve-se valorizar a oferta de O2 mediante terapia assistida por pressão, em vez de aumentar o seu consumo, na expectativa de ganhar força muscular. Com isso, a balança entre a oferta e consumo de O2 obteve melhor equilíbrio no grupo submetido ao RPPI.
Com relação ao grupo incentivador respiratório (IR), a manutenção da hipoxemia nos primeiros dias de pós-operatório deveu-se a dificuldade da expansão pulmonar pelos fatores restritivos, como a dor e a presença dos drenos torácicos.
Segundo West, existe correlação entre o volume minuto (VM), volume corrente (VC) e freqüência respiratória (FR). No pós-operatório de cirurgia cardíaca, o valor do volume minuto pode se manter dentro dos valores de referência, porém, à custa de um baixo volume corrente e de uma elevada freqüência respiratória, que pode levar o paciente a fadiga dos músculos respiratórios, insaturação de oxigênio e até, em alguns casos, insuficiência respiratória13.
Analisando-se os parâmetros do VM, VC e da FR, não houve diferença significativa entre os grupos, ou seja, tanto a re-expansão pulmonar estimulada pelo RPPI, que é um mecanismo passivo, como a aplicação do IR, que é um mecanismo ativo, obtiveram efeitos semelhantes no pós-operatório. O VM é o produto do cálculo do VC multiplicado pela FR. A aplicação dos recursos RPPI e IR melhorou o VC. Isso pode ser justificado na avaliação isolada de cada grupo. O VM aumentou significativamente na 24ª hora após a aplicação do IR e na 48ª hora após a aplicação do RPPI. O VC não obteve registros de valores significativos, quando comparados os grupos entre si e nem na avaliação isolada, porém a sua média foi maior após a aplicação de cada recurso.
Segundo Bott, a indicação terapêutica do RPPI nas primeiras horas de pós-operatório restabelece mais rapidamente os volumes e capacidades pulmonares. Enfatiza ainda que as complicações respiratórias são freqüentes em pós-operatório de cirurgias cardíacas, e que o decréscimo do VC nas primeiras horas é um achado bastante comum e que traz conseqüências sistêmicas sérias em decorrência da hipoxemia celular14.
Em relação aos valores da FR, observou-se uma diminuição desse parâmetro na análise por grupo isoladamente na 24ª hora após a aplicação do RPPI. Esse fato pode ser justificado em conseqüência de uma melhor sincronização do tempo inspiratório durante a aplicação do RPPI, o que fez diminuir o esforço respiratório. Subjetivamente, identificou-se que esse esforço também foi menor pela aplicação da pressão positiva exercida pelo RPPI. Sabe-se que quanto menor o esforço, menor é o gasto energético e menor o consumo de oxigênio pelos músculos respiratórios. A diminuição do trabalho da respiração melhora a conversão de energia pelo metabolismo aeróbio nas fibras musculares, principalmente de cadeia pesada, fibras do tipo I de contração lenta presente nos adultos em 50% das fibras diafragmáticas15.
A ventilação com pressão positiva não-invasiva (RPPI) é um método eficiente de suporte ventilatório passivo utilizado para reduzir o trabalho respiratório tentando retomar a função pulmonar normal, podendo prevenir fadiga da musculatura respiratória. Já o incentivador respiratório consiste no incremento de um esforço inspiratório com intenção de melhorar a distribuição do volume pulmonar, permitindo uma ventilação uniforme durante o início da inspiração. Porém, aumenta o gradiente transpulmonar e altera o trabalho respiratório16-17.
O pico da disfunção diafragmática pós-operatória, com diminuição de sua força, ocorre no período entre duas e oito horas após a cirurgia, retornando aos valores pré-cirúrgicos em quinze dias, aproximadamente. Essas alterações ocorrem em resposta ao ato cirúrgico e podem evoluir para complicações respiratórias quando modificam o curso inicialmente previsto para a recuperação pós-operatória. As complicações estão relacionadas à diminuição da capacidade contrátil do diafragma representada diretamente pela redução da pressão inspiratória máxima (Pimáx) e expiratória máxima (Pemáx)18-19.
Em relação aos resultados obtidos da Pimáx em nosso estudo, houve um aumento significativo no grupo aplicado o IR, quando comparado ao grupo RPPI na 48ª e na 72ª horas. No grupo submetido a aplicação do RPPI, identificou-se uma melhora significativa da função muscular respiratória inspiratória na 48ª hora. Esses resultados podem ter sido identificados em conseqüência da retirada dos drenos torácicos, realizada em torno de 36 horas após a cirurgia, pois com a diminuição da dor provocada pela presença do dreno o paciente apresenta maior facilidade para contração da musculatura respiratória.
Em relação à Pemáx, essa apresentou aumento significativo no grupo submetido a aplicação do IR, quando comparado ao grupo RPPI, na 24ª e na 48ª horas, após a aplicação do recurso.
Pode-se justificar o incremento da Pimáx e da Pemáx do grupo que foi aplicado o IR em conseqüência do trabalho por ele gerado. Nesse recurso ocorre um maior recrutamento de unidades motoras e, por conseqüência, maior força muscular. O aumento da Pemáx pode ser atribuído ao aumento da distensão transversal da musculatura respiratória, gerado pelo trabalho resistido na inspiração, uma vez que a expiração é um processo passivo de retração elástica20.
A pequena melhora intergrupo da Pimáx pode ser atribuída à homogeneidade dos grupos, já que a carga tolerada pelo indivíduo durante o exercício é aquela que a individualidade de cada um permite durante uma inspiração máxima, de acordo com estatura, peso e dor ventilatória dependente.
A força muscular respiratória aumenta diretamente com a melhora clínica do paciente no pós-operatório, provavelmente pela diminuição da dor em conseqüência da retirada dos drenos, pela melhora dos componentes elásticos da caixa torácica pelo processo de cicatrização. Após retirada dos drenos o paciente melhora seu grau de mobilidade atingindo melhor postura, diminuindo, conseqüentemente, o grau da fraqueza muscular respiratória e melhorando seu mecanismo de ação21.
Esse fato justifica a melhora da Pimáx somente na 48ª hora após a cirurgia no grupo RPPI, uma vez que a expansão torácica é assistida, diferentemente no grupo IR, onde o trabalho é ativo. A melhora intergrupo identificada no grupo RPPI pode estar relacionada à redução da dor ventilatória dependente, permitindo maior obtenção de pressão transtorácica.
A melhor mobilidade torácica condicionada ao RPPI em decorrência do incremento da capacidade inspiratória permite ao diafragma melhor amplitude de incursão, a qual pode condicionar as fibras vermelhas de alta capacidade oxidativa, resistente à fadiga, gerar maior pressão intratorácica, resultando no aumento da Pimáx.
É necessário ressaltar que nenhum desses recursos, tanto o IR como o RPPI, é utilizado para treinamento muscular respiratório, e sim pela fisioterapia respiratória como recursos de re-expansão pulmonar. Ainda existem diferenças quanto à forma de aplicação e ao princípio do tratamento entre eles. Sugere-se uma aplicação individualizada de cada recurso para situações clínicas específicas que o paciente apresente.
Existe uma diferença funcional entre a respiração com pressão positiva intermitente (RPPI) e incentivador respiratório (IR). O RPPI é uma técnica de expansão pulmonar que injeta ar pressurizado nas vias aéreas. O IR é um dispositivo para executar exercícios respiratórios que fornece aos pacientes estímulos visuais do volume inspirado durante uma inspiração ativa, melhorando a capacidade respiratória8,17.
Com o objetivo de se reverter a hipoxemia mais precocemente nas primeiras 72 horas após a cirurgia de revascularização do miocárdio, o RPPI foi mais eficiente em comparação ao IR. Entretanto, para melhorar a força dos músculos respiratórios sugere-se que o IR tenha sido mais efetivo.
Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Correspondência: Luiz César Guarita-Souza Rua Silveira Peixoto,1062/162 80240-120 - Curitiba, PR - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 11/12/06; artigo revisado recebido em 16/2/07; artigo aceito em 13/3/07.
BACKGROUND: Pulmonary complications are important causes of morbidity and fatalities among patients subject to cardiac surgery. The respiratory physiotherapy has been aiding in the recovery of these patient ones. OBJECTIVE: To evaluate the physiotherapeutic effect of intermittent positive pressure breathing (IPPB) and incentive spirometry (IS) in patients submitted to myocardial revascularization surgery. METHODS: Forty patients were divided in two groups: one was submitted to IPPB (n=20) and the other to IS (n=20). The patients were evaluated at the preoperative period and 24, 48 and 72 hours postoperatively, with the resources being applied in the postoperative period. The following parameters were analyzed: oxygen saturation (SpO2), respiratory frequency (RF), minute volume (MV), current volume (CV), maximum inspiratory pressure (Ip max) and maximum expiratory pressure (Ep max). RESULTS: The groups were considered homogeneous regarding the demographic and clinical variables. In the group submitted to IPPB, an increase in SpO2 was observed 48 (p=0.007) and 72 h (p=0.0001) after surgery, when compared to the IS group. As for the RF, MV and CV variables, there were no statistically significant differences between the groups. The group submitted to IS showed a significant increase in the Epmax 24 (p=0.02) and 48 (p=0.01) h after surgery. CONCLUSION: Aiming at reversing hypoxemia earlier, IPPB showed to be more efficient when compared to IS; however, IS was more effective in improving respiratory muscle strength.
The effects of intermittent positive pressure and incentive spirometry in the postoperative of myocardial revascularization
IPontifícia Universidade Católica do Paraná
IIPUCPR e Irmandade da Santa Casa de Misericórdia de Curitiba - Curitiba, PR - Brasil
The myocardial revascularization surgery has now been performed for more than thirty years1; nevertheless, pulmonary complications are important causes of increased morbidity and mortality in patients submitted to this procedure2.
Pulmonary function alterations identified in patients submitted to myocardial revascularization surgery depend on several factors, such as the preoperative pulmonary function, associated co-morbidities (obesity, smoking, sedentarism, age) type and time of surgery, the necessity or not and duration of extracorporeal circulation (ECC), the intensity of the surgical manipulation and the presence of pleural drainage3.
Physical therapy is frequently used in the prevention and treatment of postoperative pulmonary complications such as atelectasis, pleural effusion and pneumonia in an attempt to accelerate the process of pulmonary function recovery4, as the full recovery occurs only 15 days after the surgical procedure5.
Some resources can be used to perform the respiratory physical therapy in the postoperative period of heart surgery, such as physical therapy maneuvers, continuous positive airway pressure (CPAP), bilevel positive airway pressure (BIPAP), expiratory positive airway pressure (EPAP), intermittent positive pressure breathing (IPPB) and incentive spirometry (IS), which are safe and easy-to-apply resources that can be applied during the postoperative period. There are technical differences among these resources, as each one has a specific action in the recovery of pulmonary function and respiratory mechanics6-8.
Therefore, there are questions on which is the best resource for specific postoperative complications of myocardial revascularization surgery.
The aim of the present study is to analyze the physiotherapeutic effect of intermittent positive pressure breathing (IPPB) and incentive spirometry (IS) in patients submitted to myocardial revascularization surgery.
The study was approved by the Research Ethics Committee of PUCPR, process # 669 and it was sent to Conep. The patients signed a written informed consent form prior to enrollment.
Forty patients were submitted to myocardial revascularization surgery from August 2005 to April 2006, at the Hospital of the
The IPPB group consisted of 40% women and 60% men, and the IS group consisted of 20% women and 80% men (p=ns).
The patients in the IPPB group were submitted to intermittent positive pressure breathing (IPPB) through a Müller Reanimator (MR) manufactured by Engesp™!, with a rubber facial mask for ten minutes, followed by a 5-minute interval and a new application for 10 minutes. The IS group was submitted to volume-oriented incentive spirometry, using a Voldyne model 5000™, (Sherwood Medical, USA), for the same time and interval.
During the preoperative period, the patients were submitted to spirometry in a Microlab™! equipment manufactured by Micro Medical Ltda., microlab 3500 model, for the analysis of the predicted values of the following variables: FEV1 (Forced Expiratory Volume in 1 second) and the FEV1/FVC (forced vital capacity) ratio (Tiffeneau index). The patients had to present normal respiratory patterns or mild respiratory dysfunction in order to be enrolled in the study.
The following pre- and postoperative variables were assessed: age, weight, height, body mass index (BMI), time of surgery and of extracorporeal circulation, number and location of drains.
The following postoperative parameters were assessed: oxygen saturation (SpO2) in ambient air measured by a pulse oxymeter manufactured by Nonin™!, model 9500, current volume (CV) (CV = MV (minute volume)/RF (respiratory frequency), measured in a Whigth ventilometer manufactured by Respirameter™!, model Ferraris – Mark 8, maximum inspiratory pressure (Ipmax) and maximum expiratory pressure (Epmax), which was measured in a Gerar™ equipment. These data were collected 24, 48 and 72 hours after surgery.
At the statistical analysis, the null hypothesis for equal means in the pre- and post-treatment evaluation with IS and of the MR vs the alternative hypothesis of different means was tested. Student’s t test was used for independent samples to compare the two groups defined by the type of resource. When comparing the pre- and post-respiratory treatment evaluation moments, Student’s t test was used for paired samples. The non-parametric Mann-Whitney test was used to compare the groups regarding the number of bypass grafts. P values < 0.05 were considered statistically significant.
There was no statistically significant difference between the demographic and clinical variables in the pre- and postoperative periods between the two groups studied. Thus, the two groups were considered to be homogeneous and could be compared between them.
Regarding the Tiffeneau index (FEV1/FVC ratio), the patients submitted to IS presented a mean of 81.95±11.41%, and those submitted to IPPB, of 81.80±7.01% (p=0.96). The mean age of the patients in the IS group was 57.10±9.88 years and it was 56.40±8.89 years in the IPPB group (p=0.81). BMI did not present statistical difference, as the patients submitted to IS presented a mean of 26.82±3.12 Kg/cm², and those in the IPPB, presented 28.64±5.12 Kg/cm² (p=0.18). Regarding the time of extracorporeal circulation (ECC), the patients submitted to IS had a mean of 57.50±11.53 minutes, whereas those in the IPPB group had a mean of 54±9.26 minutes (p=0.29). Concerning the number and location of drains, 100% of the patients presented a mediastinal drain. In the IS group, 75% of the patients presented a chest drain, compared to 80% of the patients in the IPPB group (p=ns). Regarding the number of bypass grafts, the mean of patients submitted to IS was 2.90±0.79 bypass grafts/patient and in the IPPB group, 2.80±0.70. Regarding the analysis of oxygen saturation (SpO2, %), in the patients who were submitted to IS, the mean SpO2 24 h after the surgery was 88.50% before IS and 89.55% after IS (p=0.20); after 48 h, the variation was 86.10% to 87.15% (p=0.15) and after 72 h there was an increase from 89.90% to 91.15% (p= 0.05). Regarding the patients that were submitted to IPPB, the mean of SpO2 24 h after the surgery increased from 88.50% to 88.45% (p=0.96); after 48 h, it increased from 89.40% to 92% (p=0.001) and after 72 h, the variation was 93.35% to 94.70% (p=0.05). When the two groups were compared between them, a statistical difference was observed concerning IPPB after 48 h (p=0.007) and after 72 hours (p=0.001) (
The analysis of the respiratory frequency (RF) of the patients submitted to IS showed no statistical difference in the three periods analyzed. In the patients submitted to IPPB, the mean RF 24 h after the surgery varied from 23.75 i/min to 20.30 i/min (p=0.005). When the two groups were compared, no statistical difference was observed.
Regarding the minute volume (MV) parameter, although a statistical difference was identified in patients submitted to IS 24 h after surgery (11,725.95 to 12,653.50 ml; p=0.03) as well as in the patients that were submitted to IPPB 48 h after surgery (13,145 to 14,034 ml; p= 0.02), no significant differences, either intra- or inter-groups, were identified in any of the remaining periods (
The Ipmax of patients submitted to IS did not undergo significant alterations in the three assessed periods; however, in the IPPB group, a significant increase in this parameter was identified 48 h after surgery, as its value varied from 34 to 38 cmH2O (p=0.03). When the two groups were compared between them, a statistically significant difference was observed with an increase of Ipmax 48 h before the resource was applied (p=0.04) and 72 h after the surgery, in the group that was submitted to IS (
Regarding the Epmax, no significant difference was observed either in the IS group or the IPPB group separately; however, there was an increase in this parameter in the IS group, when compared to the IPPB group, 24 h (p=0.02) and 48 h (p=0.01) after the resources were applied, and 48 h (p=0.004) before the resources were applied (
The knowledge of the physiopathological bases of the development of postoperative pulmonary dysfunction is essential to assess the pulmonary complications that occur after surgical interventions and to define therapeutic approaches9.
The pulmonary complications that take place in the postoperative period of myocardial revascularization surgery, such as sternotomy, anesthesia, presence of chest drains that alter the function of respiratory mechanics with a decrease in residual volume (RV), total pulmonary capacity, vital capacity (VC) and functional residual capacity (FRC), which lead to atelectasis, alter the ventilation/perfusion ratio and initiate the process of PaCO2, PaO2 alterations10.
The knowledge of pulmonary diseases or dysfunctions that can accompany the previous history of the patients, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), smoking, obesity and age, is an important factor to be observed, as the success of pulmonary recovery in the postoperative period also depends on the preoperative assessment and status, which evaluate the surgical risk the patient will be submitted to3.
At the preoperative analysis of the present study the groups were considered homogenous, as there was no statistical difference regarding the following variables: Tiffenau index (FEV1/FVC), forced expiratory volume in the first second (FEV1), age, weight, height, BMI; time of extracorporeal circulation (ECC), number and location of drains in the mediastinum and thorax, number of bypass grafts and analgesic agents in the postoperative period. Hence, it was possible to evaluate the groups between them.
Regarding the oxygen saturation (SpO2, %), hypoxemia was observed at the three moments of the evaluation, before as well as after the resources were applied. Hypoxemia is a systemic complication that can cause conditions such as metabolic acidosis, mesenteric ischemia and renal failure11. According to Malbowisson, hypoxemia can be triggered by the ECC, which causes alveolar interstitial edema and, consequently, pulmonary atelectasis, generally located in pulmonary bases12.
In the present study, a significant increase in SpO2 was observed when the two groups were compared, with an improvement observed in the group submitted to IPPB 48 and 72 h after surgery. When the analysis of the groups was carried out separately, the IPPB group achieved significant improvement of the SpO2 48 hrs after surgery. The trend to improvement of SpO2 in the IPPB group in relation to the IS group may be justified by the fact that IPPB is a passive pulmonary expansion process that does not need an active respiratory work, which can lead to pain increase at the initial moment of recovery from surgery, restricting the respiratory expansion and altering the V/Q ratio.
Concerning the values obtained for SpO2 at rest, i.e., before the resources were applied, it was observed that in the group submitted to IPPB, hypoxemia was reverted 72 h after surgery, whereas the IS group maintained levels below the normal range. Therefore, it can observed that the O2 offer generated by the IPPB was more effective than the load imposed by IS for pulmonary expansion. Consequently, it was observed that up to 72 h postoperatively, the O2 offer through pressure-assisted therapy must be appreciated, instead of increasing O2 consumption in order to attain muscular strength gain. As a result, the balance between O2 offer and consumption presented a better equilibrium in the group submitted to IPPB.
Regarding the group submitted to incentive spirometry (IS), the maintenance of hypoxemia within the first postoperative days was due to the difficulty of achieving pulmonary expansion caused by restrictive factors such as pain and the presence of chest drains.
According to West, there is a correlation between the minute volume (MV), current volume (CV) and respiratory frequency (RF). During the postoperative period of heart surgery, the minute volume values can remain within the reference range, although on account of a low CV and high RF, which can lead the patient to respiratory muscle fatigue, oxygen insaturation and even respiratory failure, in some cases13.
When analyzing the MV, CV and RF parameters, there was no significant difference between the groups, i.e., both the IPPB-stimulated pulmonary expansion, which is a passive mechanism, and the use of IS, which is an active mechanism, attained similar effects in the postoperative period. The MV is the product of the calculation of the CV multiplied by the RF. The use of IPPB and IS improved the CV. This can be justified in the isolated evaluation of each group. The MV increased significantly 24 h after the use of the IS and 48 h after the use of the IPPB. The CV did not achieve significant values either when the groups were compared between them or in the isolated evaluation; however, its mean was higher after the resources were applied.
According to Bott, the therapeutic indication of IPPB within the first hours of the postoperative period re-establishes the pulmonary volumes and capacity earlier. The author also emphasizes that respiratory complications are frequent in the postoperative period of heart surgery and that a decrease in the CV within the first hours is a very common finding, which brings severe systemic consequences caused by cell hypoxemia14.
Regarding the RF values, a decrease in this parameter was observed at the isolated analysis per group, 24 h after the IPPB was applied. This fact can be justified due to a better synchronization of the inspiratory time during the IPPB, which decreases the respiratory effort. Subjectively, it was also observed that this effort was lower due to the positive pressure exercised by the IPPB. It is known that the lower the effort, the lower the energy expenditure and oxygen consumption by the respiratory muscles. The decrease in the respiratory work improves the energy conversion by the aerobic metabolism in the muscular fibers, especially of heavy-chain fibers, slow-contracting type I fibers present in 50% of the diaphragm fibers in adults15.
The non-invasive positive pressure ventilation (NIPPV) is an efficient method of passive ventilatory support used to reduce ventilatory work when trying to regain normal pulmonary function, which can prevent respiratory muscle fatigue. The incentive spirometer consists in the increase of the inspiratory effort aiming at improving the distribution of the pulmonary volume, allowing uniform ventilation during the start of inspiration. However, it increases the transpulmonary gradient and alters the respiratory work16-17.
The peak of postoperative diaphragm dysfunction, with a decrease in its strength, occurs between 2 and 8 h postoperatively, with a return to pre-operative values occurring within 2 weeks, approximately. These alterations occur in response to the surgical procedure and can progress to respiratory complications when they modify the initially predicted course for postoperative recovery. The complications are related to the decrease of the contractile capacity of the diaphragm, directly represented by Ipmax and Epmax decrease18-19. Regarding the Ipmax results obtained in the present study, there was a significant increase in the group submitted to IS when compared to the group submitted to IPPB, 48 and 72 h postoperatively. In the group submitted to IPPB, there was a significant improvement in the inspiratory respiratory muscular function 48 h postoperatively. These results might have been identified due to the removal of thoracic drains carried out around 36 h after the surgery, as the patients present better respiratory muscle contraction in the absence of the drain, which causes pain. Regarding the Epmax, it showed a significant increase in the group submitted to IS when compared to the IPPB group, 24 and 48 h after the resource was applied.
The increase in Ipmax and Epmax can be justified in the group submitted to IS as a consequence of the work generated by the resource. This resource results in a higher recruitment of motor units and consequently generates higher muscular strength.
The Epmax increase can be attributed to the increased transversal distension of the respiratory muscle generated by the resisted work during inspiration, as the expiration is a passive process of elastic retraction20.
The small intergroup improvement regarding Ipmax can be attributed to the homogeneity of the groups, as the load tolerated by the individual during exercise is that allowed by each one’s individuality during a maximum inspiration, according to height, weight and ventilation-dependent pain. The respiratory muscle strength directly increases with the patient’s clinical improvement in the postoperative period, probably due to the pain decrease as a consequence of the removal of drains and the improvement of the elastic components of the thorax through the healing process. After the drain removal, the patient improves the degree of mobility and attains a better posture, consequently decreasing the degree of respiratory muscle weakness and improving its mechanism of action21.
This fact justifies the improvement of Ipmax only after 48 h postoperatively in the IPPB group, as the thoracic expansion is assisted, differently from the IS group, where the work is active. The intergroup improvement identified in the IPPB group can be related to the decrease in the ventilation-dependent pain, allowing better transthoracic pressure.
The better thoracic mobility related to IPPB, caused by the increase in the respiratory capacity allows the diaphragm better amplitude of incursion, which can condition the high-oxidative red fibers, which are fatigue-resistant, to generate higher intrathoracic pressure, resulting in an increase of Ipmax.
It is noteworthy the fact that neither of these resources, the IS as well as the IPPB, is used in respiratory muscle training, but in respiratory physiotherapy as pulmonary re-expansion resources. There are some questions regarding the form of use and the treatment principle between them. An individualized use of each resource is suggested for the specific clinical situations presented by the patients.
There is a functional difference between intermittent positive pressure breathing (IPPB) and incentive spirometry (IS). IPPB is a pulmonary expansion technique that injects pressurized air into the airways. The IS is a device to perform respiratory exercises that provides visual stimulation to patients of the inspired volume during an active inspiration, improving respiratory capacity8,17.
Aiming at reversing hypoxemia earlier, within the first 72 h after the myocardial revascularization surgery, the IPPB was more efficient in comparison to the IS. However, it is suggested that IS was the most effective in improving respiratory muscle strength.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
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Manuscript received December 11, 2006; revised manuscript received February 16, 2007; accepted March 13, 2007