Introdução O trabalho desenvolvido tem como objetivo a validação do uso da volumetria pulmonar...

IntroduçãoO trabalho desenvolvido tem como objetivo a

validação do uso da volumetria pulmonar calculada a partir da reconstrução tridimensional de cortes de Tomografia Computadorizada, comparando-a com o volume real. Tal validação permitirá a utilização de modelos computacionais no planejamento de cirurgia como a pneumoplastia redutora, que consiste na retirada de um volume entre 20 e 30% de parênquima pulmonar com objetivo de melhorar os fluxos aéreos em pacientes com enfisema pulmonar. Poderia ser utilizada também na comparação volumétrica entre o pulmão do doador e do receptor, aferindo de modo mais preciso a presença de uma compatibilidade anatômica, que atualmente é estimada com dados bidimensionais aproximados.

A Pneumoplastia Redutora (1)

A pneumoplastia redutora, nos moldes como conhecemos hoje, é um exemplo de relançamento bem sucedido de uma operação esquecida e tida como fracassada. Introduzida inicialmente por Bratingan, na década de 50, foi revivida em 1995, por Cooper e colaboradores, abrindo uma nova perspectiva para os pacientes enfisematosos, com grave limitação respiratória, e que aguardavam a morte ou a chance de um transplante pulmonar. Após uma seleção, que geralmente elege os pacientes portadores de enfisema pulmonar heterogêneo, com fluxo expiratório forçado de 10segundo (FEV1<35%), hiperinsuflação pulmonar e incapacidade a despeito da terapia máxima, remove-se cerca de 20-30% de cada pulmão, com ressecção de áreas alvos não funcionantes.

A Pneumoplastia Redutora (2)

Com isto a dispnéia é melhorada, o recolhimento elástico pulmonar é restaurado, as vias aéreas intraparenquimatosas são estabilizadas em maiores diâmetros, corrigindo a posição da caixa torácica e a curvatura diafragmática.

A operação, entretanto, permanece sendo feita em bases empíricas, não se contemplando nenhum método mais preciso de quantificação do volume ideal, os elementos das ressecções e uma estimativa pré-operatória do aspecto tridimensional do pulmão após a ressecção, incluindo a curvatura diafragmática. Dentro de um contexto mais amplo de planejamento cirúrgico, o presente projeto visa a validação da medida volumétrica feita por técnicas de reconstrução 3D, pela comparação com o volume real.

Metodologia (1)

Inicialmente realizou-se numa fase piloto dez procedimentos com objetivo de se estabelecer o protocolo do projeto. Estabeleceu-se as seguintes etapas:

Retirada Cirúrgica do Pulmão: São realizadas cirurgias em cães no Instituto Municipal de Medicina Veterinária Jorge Vaitsman, obtendo-se pulmão ou lobos pulmonares que são inflados permanecendo cheios de ar por sutura do coto brônquico.

Tomografia Computadorizada: O pulmão é colocado em superfície especial e levado ao tomógrafo helicoidal do Instituto Fernandes Figueira - FIOCRUZ. Em seguida é feita a tomografia de acordo com os parâmetros selecionados na fase-piloto.

Metodologia (2)

Volumetria Direta: Assim que a tomografia é finalizada, o pulmão é colocado em um recipiente repleto de água, sendo medido o seu volume pelo princípio de Arquimedes: Submerge-se o pulmão com auxílio de uma placa de vidro que veda o recipiente e o volume de água extravasado corresponde ao volume pulmonar. O líquido extravasado é recolhido e medido através de uma bureta de precisão.

Reconstrução 3D e Volumetria Calculada: As imagens obtidas são segmentadas em software desenvolvido pelo laboratório Tecgraf/PUC-Rio e o Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA). O volume é calculado a partir da soma dos voxels calculados e selecionados pelo programa de reconstrução.

Resultados

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5

GRÁFICO 1

ResultadosNa fase piloto, com dados de 5 peças, foi possível

definir a sistemática da volumetria real, a superfície real para a aposição da peça pulmonar, a técnica radiológica e o processo de segmentação semi-automático. Atualmente, desenvolve-se a fase de ajuste fino do software, para a medida do volume total, na qual se busca determinar o limiar de densidade que diminua ao máximo a discrepância entre o volume real e o calculado. O gráfico 1 mostra os resultados dos volumes real e calculado por peça pulmonar ressecada, obtidos na atual fase do projeto. Devido à natureza dos dados, não foi realizado tratamento estatístico.

Discussão (1)

A retirada cirúrgica de um lobo pulmonar ou pulmão inteiro, ou seja, uma peça recente, isenta de fixação e com aprisionamento aéreo torna os dados tomográficos mais próximos do real. A reprodução da técnica radiológica aplicada a crianças (60mA e 100kV), foi escolhida pela similaridade das estruturas. A aposição da peça em uma superfície lisa e retilínea de material plástico sintético foi a mais adequada, pois diminuiu o ruído, que traria dificuldade em delinear a pleura visceral. A aquisição digital dos dados digitais brutos ao invés do trabalho com o filme foi considerada mais adequada em permitir a manipulação e para aumentar a precisão.

O ponto crítico da técnica é a delimitação da pleura visceral, cujos coeficientes de atenuação nem sempre são bem distintos das estruturas internas ou externas do pulmão,

Discussão (2)

principalmente quando há qualquer “ruído” na obtenção da imagem. Um ponto importante é a determinação da maior e da menor densidade válida para cada exame, pois destes limiares depende a eficácia na determinação da pleura visceral. Feito isto é realizada a contagem dos voxels contidos pela linha pleural e a sua multiplicação pelo volume do voxel resulta no volume total da peça.

A imersão forçada do pulmão em meio líquido realmente facilitaria a delimitação pulmonar, porém haveria alta probabilidade de movimentação durante o exame com mudanças sucessivas das ordenadas e efeitos artefatuais indesejáveis.

Finalmente, a adoção de um algorítmo para automatizar o processo de medida traz velocidade e precisão ao processo.

Conclusão

Os dados iniciais mostram que, superadas algumas dificuldades técnicas, a volumetria calculada por software parece se correlacionar aproximadamente com a volumetria real.

O presente projeto abre uma perspectiva para um planejamento pré-operatório em Cirurgia Torácica, utilizando recursos de informática.

Procedimentos Cirúrgicos

Retirada Pulmonar

Sutura Brônquica

Tomografia Computadorizada

Tomógrafo Helicoidal GE Prospeed

Volumetria

Bureta de Precisão

O Princípio de Arquimedes