Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3) : 210-219,1989.

Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para

contrapulsao artica

Celso Luiz dos REIS*, Paulo Roberto Barbosa VORA*, Jos Carlos Franco BRASIL", Paulo Jos de Freitas RIBEIRO*, Adonis Garcia OTAVIANO*, Hrcules Lisboa BONGIOVANI*, Rbio BOMBONATO*, Marcus Antnio FEREZ*, Ricardo Nilsson SGARBIERI*, Francisco Fernandes MOREIRA NETO*, Almir Sales PEREIRA *, Percival GOMES*

RBCCV 44205-95

REIS, C. L. ; VORA, P. R. B. ; BRASIL, J. C. F. ; RIBEIRO, P. J . F.; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI, H. L. ; BOMBONATO, R.; FEREZ, M. A.; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F. ; PEREIRA, A. S. ; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3) : 210-219,1989.

RESUMO: O presente trabalho tem por finalidade apresentar as etapas de um projeto para construo de uma bomba-balo para contrapulsao artica. Desenvolveram-se trs prottipos, sendo que os dois primeiros utilizavam ar comprimido e vcuo hospitalares para insuflao e deflao do cateter-balo. Esses dois prottipos apresentavam como diferenas fundamentais: o tipo de dispositivo que captava o sinal luminoso da onda R do ECG utilizado para a sincronizao do bombeamento; o tipo de vlvula solenide e os componentes eletrnicos de maior resoluo utilizados no segundo prottipo. O terceiro e atual prottipo passou a obter o sinal da onda R diretamente da sada de cardioverso do monitor de ECG e substituiu o ar comprimio e o vcuo hospitalares, alm das vlvulas solenides, por uma bomba eletromagntica. Est em fase de resoluo o problema de deflao tardia que ainda ocorre no sistema.

DESCRITORES: balo intra-artico; contrapulsao; circulao assistida, mecnica.

INTRODUO sentido de mudar-se essa histria natural, tm-se busca-do modalidades teraputicas de maior alcance, ocupan-do um lugar de destaque as tcnicas .e sistemas de assistncia circulatria mecnica. A contrapulsao com o balo intra-artico desenvolveu-se, simultaneamente, com a aplicao dos conceitos atuais sobre funo ven-tricular e circulao perifrica e com a cirurgia cardio-vascular contempornea. At hoje, apesar de suas limita-es, tem sido o nico mtodo de assistncia circulatria amplamente utilizado em todo o mundo 3.

o tratamento sistemtico das complicaes do infar-to agudo do miocrdio (IAM) nas unidades coronarianas diminuiu, sensivelmente, a mortalidade por arritmias car-dacas. Por outro lado, a teraputica racional da insufi-cincia cardaca, atuando-se na contratilidade, pr-carga e ps-carga cardacas por meio da associao de cardio-tnicos e vasodilatadores sistmicos, melhorou o prog-nstico da falncia aguda de bomba que se desenvolve durante a evoluo de um IAM e no ps-operatrio da cirurgia cardaca. Porm o choque cardiognico durante o IAM e as sndromes de baixo dbito cardaco ps-ope-ratrio tm, ainda, mortalidade inaceitavelmente alta. No

Embora sofisticados, os equipamentos atuais para bombeamento de cateter-balo intra-artico so aplica-es de princpios eletrnicos relativamente simples.

Trabalho real izado no Hospital do Corao de Ribeiro Preto. Fundao Dr. Waldemar B. Pessa. Ribeiro Preto, SP, Brasil. Apresentado ao 16? Congresso Nacional de Cirurgia Cardaca. So Paulo, SP, 7 e 8 de abril , 1989 . Do Hospital do Corao de Ribeiro Preto. Fundao Dr. Waldemar B. Pessa. Endereo para separatas : Celso Luiz dos Reis. Av. Cndido Pereira Lima n? 1010, Jardim Recreio. 14.100 Ribeiro Preto, SP, Brasil.

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REIS, C. L.; VORA, P. R. B.; BRASIL, J . C. F.; RIBEIRO, P. J . F.; OTAVIANO, AG.; BONGIOVANI, H. L.; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3): 210-219, 1989.

Dessa forma, utilizando a experincia clnica do grupo, que confirmou o conceito da importncia do uso do balo intra-artico em sndromes de baixo dbito cardaco, IAM per-operatrio e resseco de grandes aneurismas ven-triculares, iniciou-se um projeto de construo de uma bomba-balo para contrapulsao artica diastlica ECG-sincronizada 1.

Cumprindo a finalidade de toda Instituio mdica, que a de associar o ensino e a pesquisa assistncia, acreditamos que os conhecimentos obtidos durante o desenvolvimento deste projeto possam vir a contribuir para a cirurgia cardiovascular, do ponto de vista tecnol-gico e cientfico, em mbito nacional. Este o objetivo deste trabalho.

MATERIAL E MTODOS

O ponto de partida para o incio do projeto foi o primeiro modelo para contrapulsao com balo intra-artico construdo por MOULOPOULOS et a/ii 4, em 1962.

O primeiro prottipo (Figura 1) utilizava, como fora motriz para o movimento do fludo, o ar comprimido e o vcuo hospitalares aplicados ao cateter-balo, indireta-mente, atravs de uma cmara de segurana, para evi-tar-se a rotura acidental do balo intra-artico. Esse c-mara consistia em um bulbo de borracha acondicionado em recipiente rgido que recebia as variaes de presso aspirando ou expulsando o seu contedo para o cateter-balo. Nessa fase, o projeto inclui a fabricao prpria de um solenide de ncleo deslizante com caracters-ticas tais que permitia a insuflao e a desinsuflao do cateter-balo. Para a contrapulsao diastlica com a onda R do ECG, utilizou-se um sensor foto-eltrico (LDR - Light Dependet Resistor) que captava o sinal luminoso externo da onda R presente na maioria dos monitores de ECG. Desenvolveu-se, concomitantemen-te, o circuito eletrnico do sistema. O sinal luminoso captado pelo sensor foto-eltrico ligava, por meio de uma chave eletrnica transistorizada, um circuito tempo-rizador que permitia que o rpido lampejo do sinal lumi-noso da onda R do monitor fosse transformado em sinal eletrnico de durao ajustvel. Esse sinal comandava o funcionamento de outra chave eletrnica que, ao rece-b-lo, energizava a vlvula solenide de trs vias, a qual permitia a alternncia em sua sada de presso positiva da rede hospitalar de ar comprimido com presso nega-tiva a partir da rede de vcuo. Ao sinal da onda R, que corresponde sstole ventricular, o circuito eletrnico permitia que o balo conectado sada da vlvula sole-nide entrasse em rpida deflao pela linha ligada a vcuo. Cessado o sinal eltrico, a chave eletrnica desli-gava a vlvula cortando a suco em sua sada que, nessa condio, estava direcionada para o fluxo de ar comprimido que insuflava o ba!o na distole. O controle

do circuito temporizador permitia escolher o momento do ciclo cardaco em que a insuflao deveria ocorrer, insuflao esta nunca coincidente com a onda R do ECG, pois, nessa condio, a vvula solenide aplicava uma suco ao balo. Nesse perodo, utilizou-se, para monito-rizao das ondas de pulso e contrapulso, um monitor Emai de trs canais (ECG e Presso).

O segundo prottipo usava, fundamentalmente, o mesmo circuito eletrnico, porm com componentes de

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Fig . 1 - Fotografia da Prottipo I (1980) da bomba-balo para contra-pulsao artica.

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- t Fig. 2 - Fotografia do Prottipo II (1986-1987).

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Fig . 3 - Diagrama eSQuemtico da bomba eletromagntica tipo pisto do Prottipo III (1988). A: cmara de bombeamento; B: pisto; C: camisa; D, E, F e G: anis de vedao (fixos camisa e no ao pisto); H: eixo do pisto; I: eletro-im de insuflao; J: bobina do eletro-im I; K: armadura comum a ambos os eletro-ms (comanda os movimentos do pisto); L: eletro-m de deflao; M: bobina de eletro-m L; O: torneira de trs vias ; P: conexo ao cateter-balo.

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REIS, C. L. ; VORA, P. R. B.; BRASIL, J . C. F.; RIBEIRO, P. J. F.; OTAVIANO, A. G. ; BONGIOVANI, H. L.; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A. ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento ele um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3): 210-219, 1989.

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Fig. 4 - Diagrama em blocos do Prottipo III (1988).

Fig. 5 - Fotografia do Prottipo III (1989).

melhor qualidade e preciso. sensor foto-eltrico LDR foi substitudo por um fototransistor convencional com velocidade de resposta muito maior. A cmara de segu-rana foi redesenhada, diminuindo-se ao mnimo o seu espao morto, substituindo-se o bulbo de ltex por um balo de poliuretano de paredes mais flexveis. Alm dessas modificaes, a vlvula de fabricao prpria foi substituda por uma vlvula solenide de trs vias, de menor volume e que oferecia excelente vedao, sendo disponvel no comrcio (Schrader-Bellows-BAzU). Como monitor, utilizou-se um aparelho computadorizado mais sofisticado, com trs canais e recursos para a me-dida de dbito por termodiluio (Honeywell-RM 300). Esse segundo prottipo encontra-se representado na Fi-gura 2.

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No terceiro prottipo, que corresponde ao atual est-gio do desenvolvimento do projeto, o sinal sistlico capta-do pelo fototransistorfoi substitudo por sinal do prprio circuito eletrnico de ECG (sincronismo para cardiover-so). A rede hospitalar de ar comprimido e vcuo foi substituda por uma bomba eletromagntica tipo pisto de duas fases (presso e vcuo) que opera a volumes constantes e ajustveis. Esse componente eliminou a vlvula solenide e o uso da cmara de segurana ante-rior ao cateter e passou a permitir o uso de diferentes fluidos gasosos para o bombeamento do cateter-balo. Os circuitos de comutao e temporizao continuaram os mesmos, exceto pelas modificaes que foram neces-srias nos estgios de potncia e retificao. O diagrama esquemtico da bomba eletromagntica encontra-se re-presentado na Figura 3. O diagrama em bloco de todo o sistema est representado na Figura 4 e o console que corresponde atual bomba-balo est na Figura 5.

Com base no diagrama em bloco (Figura 4), o pro-jeto concludo pode ser assim descrito:

A) Circuito sensor do sinal de cardioverso. A cada ciclo cardaco comuta o circuito temporizador no ramo ascendente da onda R do ECG.

B) Circuito temporizador. Permite a variao da lar-gura de pulso de entrada em A (unidade bsica: circuito integrado CI-555 e transformadores de pulso).

C) Circuito de comutao de estgio de potncia. Fornece a diferena de potencial eltrico necessria para funcionamento do prximo estgio, a partir do sinal cor-

REIS, C. L. ; VORA, P. R. B. ; BRASIL, J . C. F. ; RIBEIRO, P. J. F.; OTAVIANO, A. G. ; BONGIOVAN I, H. L. ; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A.; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. , 4(3): 210-219, 1989.

respondente onda R do ECG que entra em A e tem sua durao ajustada em B (unidade bsica: tiristores).

D) Estgio de potncia e circuito retificador. Ajusta o valor da diferena de potencial fornecida por C ao valor adequado para o funcionamento da bomba eletro-magntica, bem como se encarrega de fornec-Ia na forma de corrente contnua (unidades bsicas: transfor-madores de tenso e pontes retificadoras) .

E) Bomba eletromagntica. Tem por funo o bom-beamento do cateter-balo, permitindo insuflao e de-flao do mesmo por deslocamento de volume por pisto (unidades bsicas: eletro-ms).

F) Circuito e alarme. Sempre que o pisto da bomba eletromagntica parar em posio de manter o cateter-balo insuflado (parada cardiocirculatria, desconexo paciente-monitor, ausncia do sinal na sada do monitor, etc.) por um perodo superior a trs segundos, haver o disparo de um sinal sonoro (unidade bsica: circuito integrado CI-555).

G) Deflao manual. Permite a deflao do cateter a qualquer momento, independentemente do ciclo car-daco. Deve ser acionada sempre que haja disparo do alarme sonoro. Serve, tambm, para aspirar o fludo ga-soso desejado para a cmara de bombeamento.

H) Circuito "pulso interno" . Gera um sinal de dura-o e forma semelhantes sada de cardioverso do

Circuito sensor

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monitor, mas com freqncia regulvel. Permite ciciar o balo na ausncia de sinal eletrocardiogrfico, o que permite utilizar a bomba para acionamento de sistemas produtores de fluxo pulstil em circulao extracorprea (unidade bsica: circuito integrado CI-555).

O sinal correspondente onda R que entra no circui-to sensor do sinal de cardioverso aciona todo o sistema de forma a manter o pisto da bomba eletromagntica em posio de deflao do cateter-balo pelo perodo correspondente largura do pulso de sada do circuito temporizador. Aps esse perodo, inicia-se a insuflao do cateter e, portanto, na ausncia de sinal, o pisto pra na posio de insuflao.

Os blocos delimitados pela linha pontilhada, o dia-grama da Figura 4, constituem os componentes bsicos do projeto, em seu atual estgio.

Realizaram-se testes com o Prottipo III, para efeito de avaliao, principalmente dos tempos de incio da deflao e final da mesma em relao onda R do ECG em duas situaes:

A) ln vitro. Para estes testes, construiu-se um dispo-sitivo que constou de uma coluna lqida com 100 cm de altura, contida em tubo de P.V.C. com 10,2 cm de dimetro, que foi envolvido, externamente, por uma folha de papel laminado, ao qual foi ligado um terminal para finalidade de conexo eltrica. Sobre a superfcie da gua, mas sem tca-Ia, montou-se uma placa metlica

Amp li f icador Humano

normal

ECG - Mo n ito r

I mp r essClla ~ SMAC

Fig. 6 - Diagrama esquemtico do sistema utilizado para testes in vitro. A e B: armaduras metlicas do capacitor no texto .

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REIS, C. L. ; VORA, P. R. B. ; BRASIL, J . C. F. ; RIBEIRO, P. J . F.; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI, H. L. ; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A. ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. , 4(3): 210-219, 1989.

de 9,5 cm de dimetro, qual tambm se ligou um termi-nai para conexo eltrica. Entende-se, dessa maneira, que esse conjunto passou a constituir um capacitor em que as armaduras so, respectivamerlte, o papel lami-nado e a placa metlica, e o dieltrico a parede do tubo de P.V.C. e a gua. O cateter-balo foi, ento, introduzido at o fundo do tubo. A insuflao e a deflao do mesmo aproximam, ou afastam, a superfcie do lqido da placa metlica, o que provoca variao na capacitncia dos sistemas. Essa variao, detectada por um circuito de capacitores em ponte, origina um sinal eltrico que, devi-damente amplificado, usuou-se para excitar o sistema de registro (SMAC - Sistema Monitor Assistido por Computador T.E.S.). Dos cinco canais do sistema, utili-zaram-se quatro, respectivamente para o registro de ECG proveniente de um monitor T.E.S., modelo M-10, sinal de sincronismo para a bomba-balo (sada de car-dioverso do monitor de ECG), curva de presso dentro do cateter-balo, obtidos atravs de um transdutor de presso Sentley-Trantec, e curvas de variao de capa-citncia do dispositivo descrito. A impressora conectada ao SMAC foi a Grafix G S 1000 PC. O diagrama esque-mtico e em blocos dessa montagem experimental en-contra-se representado na Figura 6.

B) ln vivo. Em paciente submetido cirurgia cardaca para trocas vai vares artica e mitral, que se encontrava assistido por contrapulsao artica pelo sistema AVCO-Kontron e com cateter-balo de 40 cm 3, realizaram-se registros. Utilizou-se um sistema Hewllett-Packard (HP-1064 C) de quatro canais pertencente Disciplina de Cirurgia Torcica e Cardiovascular da Faculdade de Medicina de Ribeiro Preto, Universidade de So paulo. Em ambos os testes, o gs utilizado para bombeamento foi o ar atmosfrico.

1 I. __ __ . ___ _ .. __ --.-..J'I4---+ ____ --.-..J '---____ _

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""". Fig. 7 - Curvas obtidas nos testes in vitro. Sistema de registro Smac-

T.E.S. (velocidade - 100 mm/s).

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RESULTADOS

Apresentam-se, na Figura 7, os registros simult~ neos do ECG, sinal de sincronismo da sada de cardio-verso do monitor, presso no cateter-balo e volume deslocado pelo balo na coluna de gua do sistema montado para os testes in vitro. A velocidade do registro foi de 100 mm/s. Os intervalos demarcados nas linhas sob as curvas representam 125 milesegundos (ms). As linhas verticais traadas das curvas (A, S, C,) destinam-se a facilitar o estudo e as medidas das mesmas. O intervalo AS, correspondente ao tempo do pico da onda R ao incio da deflao do balo, foi de 45 ms. O intervalo SC, correspondente ao incio da deflao e o seu final, foi de 150 ms, tempo este que corresponde, portanto, ao tempo total da deflao do cateter-balo. O plat que se segue deflao corresponde ao equilbrio de presses no cateter-balo e no transdutor de presso.

Apresentam-se, na Figura 8, os resultados obtidos no teste in vivo. Neste estudo, registraram-se, simult-neamente, o ECG, a presso arterial mdia obtida na artria radial esquerda, a presso de trio esquerdo e a presso venosa central obtida na veia cava superior; a velocidade de registro foi de 25 mm/s. O ponto A corres-ponde ao pico sistlico, o S incisura dicrtica, o C presso diastlica, o ponto A' presso diastlica de pico do batimento assistido pelo Prottipo III e o C' presso diastlica final do batimento assistido. O incio do bombeamento proporcionou a queda do pico sistlico (A) de 10 mmHg em relao ao batimento no assistido, e o aumento do pico diastlico (A') de 12 mmHg em relao ao pico diastlico do batimento no assistido. Em relao s presses diastlicas (pontos C e C') , verifi-cou-se que, no intervalo estudado, os respectivos valores foram 62 e 64 mmHg. Observou-se, ainda, uma queda de 5 mmHg na presso mdia de trio esquerdo em

Fig. 8 - Curvas obtidas em um paciente no ps-operatrio de cirurgia cardfaca. Sistema de registro Hewllett- Packard (HP-1064 C) (velocidade - 25 mm/s).

REIS, C. L. ; VORA, P. R. B.; BRASIL, J. C. F.; RIBEIRO, P. J . F.; OTAVIANO, AG.; BONGIOVANI, H. L. ; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F. ; PEREIRA, A S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. CardioV8SC., 4(3): 210-219, 1989.

batimentos assistidos, quando comparada com a pres-so mdia de trio esquerdo em batimentos no assis-tidos pela contrapulsao artica diastlica.

DISCUSSO

Assistncia circulatria mecnica a aplicao de qualquer dispositivo gerador de energia com o objetivo de melhorar ou substituir a funo de um sistema circula-trio ineficaz durante perodos variveis.

A inteno de substituir a funo de um rgo lesado ou insuficiente uma atitude constante em todas as culturas, na histria mdica. At a atualidade, tm-se testado no menos de 60 sistemas de assistncia circula-tria mecnica e, desses, s uns poucos tm tido aplica-o sistemtica, ressaltando-se o uso de dispositivos pulsteis biventriculares, como ponte, em pacientes que aguardam transplante cardaco, com bons resultados na manuteno temporria da circulao at, aproximada-mente, trs semanas. A contrapulsao com balo intra-artico desenvolveu-se, simultaneamente, com a aplica-o dos conceitos atuais de funo ventricular e circula-o perifrica e com a cirurgia cardiovascular contempo-rnea. Como se mencionou na introduo deste trabalho, o balo intra-artico, apesar de suas limitaes, tem sido o nico mtodo ao alcance geral, com vrias bombas disponveis para sua realizao. Utilizando seus princ-pios definidos por HARKEN, em 1958, que determinava os benefcios da contrapulsao artica diastlica,cons-truram-se as primeiras bombas que aspiravam sangue de uma artria femoral durante a sstole e o reinfundiam na mesma artria, ou na oposta: durante a distole. Uma curta avaliao clnica, efetuada por Clauss, demonstrou que hemlise e o escasso incremento do fluxo coronrio que ocorria em presena de uma hipotenso arterial eram fatores limitantes insuperveis, aos quais se acres-centava o fato conhecido, determinado por Sarnoff, de que o auxnio mecnico ao ventrculo esquerdo, por alvio de volume no compartimento de ps-carga, s se mostra eficaz se praticamente todo o s:ngue for desviado dessa cmara cardaca. Esse princpio foi utilizado, em nossa Instituio, para contrapulsao artica intra-operatria, imediatamente aps o trmino da circulao extracor-prea, com reais benefcios, por tempo determinado, at a recuperao adequada da funo ventricular do cora-o operado 7 .

Em 1962, MOULOPOULOS et a/ii 4 construram o primeiro modelo para contrapulsao com balo intra-artico. O gs (CO 2) contido no interior de um balo de borracha siliconizada, que se posicionava no trio artico, era mobilizado para o exterior e reinsuflado sin-cronicamente com ciclo cardaco. Um console externo continha os sistemas pneumticos, unidos ao balo intra-artico por meio de um cateter e permitia ciciar suas vlvulas solenides com sinais derivados do ECG do

paciente. Sete anos depois, Kantrowvitz publicou seus resultados no choque cardognico. Desse momento at os dias de hoje, a prtica tem evoludo intensamente e existe uma grande experincia clnica que respalda sua ampla difuso. At 1979, foram implantados mais de 40.000 bales e calcula-se que mais de 200.000 pa-cientes tenham recebido esse tratamento, com ritmo anual de 50.000 pacientes por ano.

Na discusso do presente trabalho, as definies, os conceitos e a sntese da evoluo histrica ?p'resen-tados tiveram o objetivo de estabelecer o estado da ques-to: assistncia circulatria mecnica. O texto utilizado para esta reviso, com algumas adaptaes, foi uma recente publicao de LIMA QUINTANA 3, em 1987.

Na dcada de 70, desenvolveu-se, o que foi , talvez, o primeiro projeto nacional, no Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, em So Paulo, projeto que se tornou uma dissertao de mestrado na Universidade Federal do Rio de Janeiro, apresentada por FARIAS 2. Esse pro-jeto teve, como sistema modelo comparativo, o utilizado na bomba balo Datascope System 80. Foram encon-tradas, pela equipe envolvida no programa, dificuldades relativas qualidade do material nacional, incluindo vl-vulas solenides, compressores e bombas de vcuo. Um outro projeto desenvolveu-se, j na dcada de 80, no Instituto do Corao do Hospital das Clnicas da Facul-dade de Medicina da Universidade de So Paulo. Esse projeto tambm utilizou, como sistema modelo compa-rativo, o Datascope System 82, sendo construdo um prottipo, com pesquisas concomitantes, para o desen-volvimento do cateter-balo de poliuretano. Esses siste-mas diferem, fundamentalmente, do projeto aqui apre-sentado, por utilizar compressores, bombas de vcuo e vlvulas solenides para a insuflao e desinsuflao do cateter-balo, funo esta desempenhada no Prot-tipo III por uma bomba eletromagntica tipo pisto.

O primeiro prottipo, desenvolvido em 1980, no representava, na verdade, uma bomba, mas sim um cir-cuito eletropneumtico divisor de fluxo. Esse sistema diferia do proposto por MOULOPOULOS 4, basicamente, em dois aspectos: captao do sinal foto-eltricamente e na fora motriz utilizada (vcuo e ar comprimido hospi-talares). Os resultaoos experimentais obtidos com esse prottipo foram bastante proveitosos, porm trs limita-es significativas ficaram bem definidas: a) a vedao imperfeita dos orifcios da vlvula solenide, o que oca-sionava variaes de presso indesejveis no cateter-balo; b) a dependncia das linhas hospitalares de ar comprimido e vcuo que so, freqentemente, instveis; c) as inrcias eltrica e mecnica do sensor foto-eltrico com LDR e da cmara de segurana (invlucro rgido com bulbo de ltex), respectivamente, embora permi-tissem insuflao adequada, causavam breve retardo no incio da deflao.

Informao pessoal. Marina J. S. Maizato e Adib D. Jatene. Maro de 1989.

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REIS, C. L.; VORA, P. R. B. ; BRASIL, J. C. F.; RIBEIRO, P. J. F.; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI, H. L.; BOMBONATO, R.; FEREZ, M. A. ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3): 210-219, 1989.

Em 1986, retomaram-se as pesquisas desenvolven-do-se o segundo prottipo. Neste, superaram-se parcial-mente duas das trs dificuldades anteriormente citadas. Manteve-se o mesmo circuito eletropneumtico divisor de fluxo apenas com trs diferenas: a) utilizao de uma vlvula solenide de trs vias, agora disponvel co-mercialmente, que oferecia uma excelente vedao; b) a cmara de segurana foi redesenhada, diminuindocse ao mnimo o seu espao-morto e substituindo-se o bulbo de ltex por um balo de poliuretano de paredes mais flexveis, com a finalidade de diminuio da inrcia do sistema; c) o sensor foto-eltrico LDR foi substitudo por um fototransistor convencional com velocidade de res-posta muito maior. Com esse prottipo, conseguiram-se excelentes curvas de presso, compatveis, hemodin-micamente, em termos experimentais, com o desejado na contrapulsao. Deparou-se, no entanto, com uma dificuldade inesperada: com cateteres-balo usuais para contrapulsao no humano (30 e 40 cm 3), observou-se, novamente, um retardo inadequado da deflao, fato este que foi atribudo aos pequenos dimetros dos orif-cios de fluxo de vlvula solenide. Tal efeito foi, acentua-damente, minimizado com a insuflao e deflao do cateter sem a cmara de segurana, verificando-se que esta, mesmo redesenhada, mantinha-se inadequada pa-ra volumes maiores 2.

Aps esssa etapa, muito proveitosa do ponto de vista de aprendizado, o projeto evoluiu para a construo do terceiro prottipo, que o objetivo principal desta comunicao. Um grave avano foi a substituio do sinal sistlico captado pelo fototransistor por um sinal interno do prprio circuito eletrnico do monitor de ECG. Os esforos foram concentrados no sentido de elimi-nar-se a rede hospitalar de ar comprimido e vcuo, optan-do-se pela construo de uma bomba eletromagntica. As bombas compressoras e de vcuo foram avaliadas e descartadas, pelo aumento do porte final do dispositivo, nvel de rudo e inrcia do sistema. Esse componente eliminou a vlvula solenide e o uso da cmara de segu- , rana anterior ao cateter, bem como permitiu o uso de' diferentes fludos para o bombeamento do cateter-balo. Os testes mostraram que essa bomba estvel e eficien-te, aps longos perodos de pulsao ininterruptos. Alm disso, acoplou-se aos circuitos de comando um oscila-dor, para gerar sinais que acionam a bomba, indepen-dentemente ds sinais do ECG. Essa modificao teve a finalidade de utilizao da bomba-balo para a obten-o de fluxo pulstil em circulao extracorprea, por meio da sua conexo ao dispositivo pulsador, em substi-tuio ao sistema mecnico at ento utilizado em nosso Servio 5. 6. Permitiu, tambm, assegurar com eficincia a contrapulsao ps-perfusional intra-operatria atra-vs da cnula de perfuso artica 7.

Os testes in vitro demonstraram uma insuflao bas-tante adequada do cateter-balo e um ligeiro retardo na fase de desinsuflao. Os resultados obtidos nas ob-

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servaes em humano foram animadores, ressaltando-se que a ligeira diferena encontrada nas presses dias-tlicas finais (62 e 64 mmHg), nos batimentos no assisti~ dos, era esperada. Um dos objetivos do auxnio mecnico por contrapulsao , alm de melhorar a perfuso coro-nariana, diminuir a presso diastlica final por diminuio da ps-carga ventricular esquerda. Investigaram-se as possveis razes pelas quais esse objetivo no foi alcan-ado, concluindo-se que isso ocorre pelo motivo de que a deflao do balo, embora tenha seu incio em tempo adequado, no se completa no tempo desejado. Existem vrias razes possveis que, se consideradas em conjun-to, podero melhorar o desempenho do prottipo III. As-sim que, no prosseguimento das tentativas para a cor-reo do problema, delinearam-se os seguintes procedi-mentos a serem realizados: a) testar o sistema utilizan-do-se gs hlio para bombeamento do balo, com finali-dade de diminuio da inrcia; b) diminuir o comprimento do cateter que liga a bomba ao balo; c) aumentar a tenso de alimentao do eletro-m que traciona o pis-to da bomba eletromagntica, aumentando-se, portan-to, o campo magntico gerado pela bobina e trao; d) modificar o sistema eletrnico que comanda a bomba, passando-se a utilizar uma lgica de trs estados (lgica presso-exausto) combinada com a atual (lgica exaus-to-presso); e) acoplar ao sistema de alarme um circuito eletrnico que permita a imediata deflao do balo, sempre que ele permanea insuflado por mais de trs segundos. Os estudos preliminares mostraram que es-sas alteraes podem ser realizadas com relativa facili-dade e sero objeto de experimentos e comunicaes futuras. O sistema de monitorizao da bomba-balo j est desenvolvido.

Finalmente, deve-se enfatizar o motivo que levou apresentao deste trabalho, no 16? Congresso Nacio-nal de Cirurgia Cardaca. Este projeto motivou a criao do Setor de Bioengenharia do Hospital do Corao de Ribeiro Preto. Emboraj se tenham passados oito anos, desde o seu incio, ele cumpriu o seu objetivo de desen-volver conhecimentos, que permitiram a expanso de outros projetos, hoje concludos sob a forma de sistemas e aparelhos em uso clnico.

Todo projeto em Bioengenharia concludo deve ser transformado em equipamento de uso clnico ou de pes-quisa, para que se cumpra o seu objetivo maior. Porm, deve-se ressaltar o seu aspecto relacionado ao ensino e pesquisa, uma vez que mdicos em treinamento na Instituio tm acesso ao desenvolvimento. Nesse aspecto, todos os esforos dispendidos tm deixado, no conjunto, um saldo positivo bastante gratificante, que estimula a concluso do projeto em questo e a saudvel ambio do desenvolvimento de outros projetos, sempre voltados para a trade assistncia, ensino e pesquisa, fundamental para o pleno desenvolvimento de Institui-es relacionadas com a Medicina, princpio este enfati-zado na intrOduo deste texto.

REIS, C. L. ; VORA, P. R. B.; BRASIL, J. C. F. ; RIBEIRO, P. J. F.; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI, H. L. ; BOMBONATO, R.; FEREZ, M. A.; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. , 4(3): 210-219, 1989.

RBCCV 44205-95

REIS, C. L.; VORA, P. R. B. ; BRASIL, J. C. F.; RIBEIRO, P. J. F. ; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI , H. L.; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A. ; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F. ; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Development and construction 01 a balloon-pump lor aortic counterpulsation .. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 4(3) : 210-219, 1989.

ABSTRACT: The present pape r presents the project and construction 01 a balloon-pump lor aortic counterpulsation. Three experimental models were developed, the lirst two using hospital air and vacuum lines lor inllation and dellation 01 the balloon catheter. These two inicial models differes among themselves in the mechanism used to capture the light signal corresponding to the R wave 01 the ECG, which was used to sincronize the pumping. The solenoid valve and electronic components were 01 higher resolution in the second model. The third and present model recieves the R wave signal Irom the cardioversor adaptor 01 ECG monitor and the hospital vacuum and air lines along with the solenoid valve were substituted by an electromagnetic pump. The problems related to late dellation that have ocurred in the system are still in study. Emphasis is given on the importance 01 this research, which has incremented knowledge lor the construction 01 other medical equipment, mainly in the area 01 respiratory care.

DESCRIPTORS: aortic balloon-pump; counterpulsation; assisted circulation, mechanic.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

VORA, P. R. B.; REIS, C. L. ; RIBEIRO, P. J. F.; BRASIL, J. C. F.; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A. ; MOREIRA NETO, F. F. - Apresentao de mdulo ECG-sincro-nizado para contrapulsao artica. Atual. Cardiol. (SOCESP), 3: 6, 1988. (Resumo). Apresentado ao Congresso Paulista de Cardiologia do Estado de So Paulo. Ribeiro Preto, SP, 1988.

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7 REIS, C. L.; VORA, P. R. B.; RIBEIRO, P. J . F.; BRASIL, J. C. F.; OTAVIANO, A. G.; BONGIOVANI, H. L.; BOM-

BONATO, R. ; PEREIRA, A. S. - Contrapulsao ar-tica ps-circulao extracorprea (CEC): apresentao de mtodo. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc., 1: (2) : 29-33, 1986.

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao Sr. Joo Incio dos Reis, pelos ensinamentos, constante incentivo e confeces de componentes mecnicos. Ao Prof. Joo Jos Carneiro, pelo estudo hemodinmico realizado.

Discusso

DR. HLIO PEREIRA MAGALHES So Pau/o, SP

Agradeo o convite para comentar este trabalho e me congratulo com a Comisso Organizadora, por ter propiciado que o trabalho completo tenha chegado s nossas mos, para melhor anlise do material. Inicial-mente, parabenizo os autores por mais uma contribuio na rea da circulao assistida no Brasil. Sobre o traba-lho em si, apesar de muito importante, o considero ainda num estgio prematuro para ser apreciado e discutido neste tipo de congresso. Como o projeto ainda est em fase de desenvolvimento, melhor seria discut-Io em con-gresso de Bioengenharia, para busca da soluo do pro-blema ainda pendente, levantado pelo autor. Apesar dis-so, procurei analisar o aparelho, para dar alguma contri-buio, mas faltam dados tcnicos, principalmente um desenho em escala da bomba, potncia eletromagntica e curso do pisto, porm creio que o problema de defla-o esteja relacionado com esses trs tens. No teste in vitro, entendo que as linhas AB compreendam a fase de contrao isomtrica e as linhas BC correspondam ao perodo de expulso rpida do ventrculo, alcanando

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REIS, C. L.; VORA, P. R. B.; BRASIL, J. C. F.; RIBEIRO, P. J. F.; OTAVIANO, AG.; BONGIOVANI, H. L.; BOMBONATO, R.; FEREZ, M. A; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cr. Cardiovasc., 4(3) : 210-219, 1989.

o pico mximo de presso dentro da aorta na linha C. A curva de presso do balo mostra uma queda abrupta e, depois, um retorno parcial at 150 ms, depois segue um plateau de 25 ms, sem alcanar a linha de base, e estes eventos da curva de presso deveriam ser identi-ficados e, inclusive, fazer a curva do aparelho AVCO no mesmo esquema in vitro para correlao. No registro feito in vllro, existe uma correlao aproximada e espe-rada entre o pico de presso e o pico da onda T, com leve retardo de 20 ms em circulao no assistida e, quando entra a circulao assistida pelo prottipo, esse retardo aumentou para cerca de 60 ms. Esses eventos deveriam ser melhor comentados pelo autor e, at, colo-car na mesma figura o registro com o aparelho AVCO, para podermos analisar comparativamente as trs cur-vas. Gostaria que este trabalho voltasse, futuramente, a este congresso, com seus problemas tcnicos resol-vidos e com casustica experimental e clnica suficiente para podermos apreciar e discutir as indicaes, as com-plicaes e os resultados finais.

ENG? JOS FRANCISCO BISCEGLI So Paulo, SP

Nossa experincia, do grupo de Engenharia Biom-dica do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, que, na dcada de 70, desenvolveu e testou um modelo de bomba-balo intra-artico, baseia-se nas pesquisas e prottipos que geraram as teses dos Engenheiros Rodri-go Aras Caldas Farias e Ivan Kyanitza. Fazemos refe-rncias a dois aspectos: 1) sobre a idia da construo a bomba em si; 2) sobre a apresentao na "Revista Brasileira de Cirurgia Cardiovascular". Primeiro aspecto: No entraremos no mrito da discusso da utilidade do aparelho, dentro dos objetivos que os autores especi-ficam. A utilidade e a aplicao esto experimentadas e comprovadas,bem como a inutilidade do sistema bom-ba-balo em aplicaes outrora consideradas teis. A nossa opinio sobre a idia de se construir uma bomba-balo para contrapulsao artica, atravs da utilizao de uma bomba eletromagntica tipo pisto de duas fa-ses, que ela extremamente interessante e enrique-cedora, pois uma novidade e demonstra criatividade e objetividade, tendo, inclusive, eliminado o uso de com-ponentes, como compressores, aspiradores, vlvulas, etc., que apresentavam problemas de confiabilidade. Se-gundo aspecto: 1) A forma de apresentao do projeto que, do ponto de vista da Engenharia Biomdica, no se pode usar o termo presso negativa, que no tem nexo em Engenharia. Dentro dos estudos de presso, pode-se falar em presso abaixo ou acima de uma pres-so referencial positiva, mas nunca abaixo de zero, ou seja, negativa. 2) Sobre o circuito sensor de cardioverso que comuta o circuito temporizador no ramo ascendente da onda R do ECG a cada ciclo cardaco, no temos informaes se ele vai comutar no prximo ciclo, ou no ciclo em que ele detecta a onda R. 3) Quanto ao

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circuito de alarme, que avisa, sempre que o pisto da bomba eletromagntica parar em posio de balo insu-flado, achamos estranho o fato do circuito no ser conce-bido de forma a que sempre o pisto volta para uma posio de deflao de balo, quando das condies crticas citadas (como parada cardiocirculatria, desco-nexo paciente-monitor, ausncia de sinal de sada dos monitores, etc.). Isto no foi previsto? No foi possvel faz-lo? Seria necessrio um plantonista que, ao sinal de alarme, liberasse o balo? 4) Fizeram-se testes em pacientes humanos. Por que no se testou em animais? O ar atmosfrico usado era livre de umidade e microorga-nismo? Caso positivo, como fizeram? E se, num aconte-cimento no incomum, o balo tivesse vazado? Qual a segurana nos testes? 5) Na discusso do trabalho escrito, existe toda uma recapitulao histrica, que ca-beria mais apropriadamente na introduo do trabalho. 6) No prembulo da discusso, temos uma falha que reputamos grave, na definio do que seja assistncia circulatria mecnica. No acreditamos que ela seja ca-paz de substituir a funo de um sistema circulatrio. Achamos que ela seja capaz de substituir uma determi-nada funo de um rgo do sistema circulatrio e, even-tualmente, no progresso da Engenharia Biomdica, todo um rgo, mas nunca um sistema. 7) Como ltimo co-mentrio, temos uma estranha observao sobre "inr-cia e mecnica do sensor foto-eltrico com LDR e da cmara de segurana". Sabemos que a inrcia do LDR desprezvel, face aos tempos envolvidos nos meca-nismo do aparelho. Apesar das crticas, que reputamos construtivas, cabe-nos louvar o trabalho como um todo, j que as observaes e crticas feitas so facilmente sanveis e os aspectos positivos do trabalho merecem nossos cumprimentos.

DR. REIS (Encerrando)

Gostaramos de expressar nossos agradecimentos aos comentadores oficiais deste trabalho, Engenheiro Jos Francisco Biscegli e o colega Hlio Pereira Maga-lhes. Agradecemos, tambm, aos colegas Domingos Marcolino Braile, Marcos Ramos Carvalho e Euclides Marques, cujas opinies, sugestes e comentrios so sempre enriquecedores. Ao Engenheiro Biscegli, cujo empenho no desenvolvimento de equipamentos mdi-cos, principalmente na rea de Cardiologia Cirrgica, h muito conhecemos, gostaramos de dizer o seguinte: 1) Aceitamos, sem contestao, a crtica quanto inade-quao do termo "presso negativa", que, sem dvida, no tem significado em Fsica. Teria sido melhor se tivs-semos utilizado o termo "suco", em lugar dele. 2) O sinal retirado da sada de cardioverso do monitor comu-ta o circuito temporizador no mesmo ciclo, e no prximo. Conforme o exposto na Discusso deste trabalho, utiliza-mos a lgica "exausto-presso", numa tentativa de sim-plificar a construo e o sincronismo da bomba (variao

REIS, C. L. ; VORA, P. R. B.; BRASIL, J. C. F. ; RIBEIRO, P. J . F.; OTAVIANO, A. G. ; BONGIOVANI, H. L. ; BOMBONATO, R. ; FEREZ, M. A.; SGARBIERI, R. N.; MOREIRA NETO, F. F.; PEREIRA, A. S.; GOMES, P. - Desenvolvimento de um projeto para construo de bomba-balo para contrapulsao artica. Rev. Bras. Cir. CardioV8SC., 4(3) : 210-219, 1989.

da freqncia cardaca e arritmias). O uso desta lgica, entre outros fatores, tem sido a causa de nossas dificul-dades, na resoluo do problema dos atrasos obser-vados na deflao da cmara de cateter-balo. 3) Com relao ao fato do balo parar insuflado na ausncia de sinal (onda R), o mesmo sinal que comuta o sistema de alarme pode, sem qualquer dificuldade tcnica, comu-tar o circuito de comando de solenide de trao da bomba eletromagntica. Isto, evidentemente, foi previsto e ser modificado no prottipo atual. Embora, na Discus-so deste trabalho, se faa referncia a testes experi-mentais apenas com o Prottipo II, gostaramos de sa-lientar que tambm os Prottipos I e III foram submetidos a estes testes. O ar atmosfrico utilizado na cmara de bombeamento foi introduzido na mesma aps passa-gem por filtro de bronze sinterizado. Esclarecemos, tam-bm, que o volume introduzido na cmara de bombea-mento, ao preencher a cmara do cateter-balo, eleva a presso na mesma a 120 mmHg sob presso atmos-frica, valor muito inerior ao necessrio para sua rotura no cateter-balo utilizado. Quanto falha apontada na definio de Assistncia Circulatria Mecnica, afirma-mos que a mesma deveu-se a um deslize na reviso do texto, tanto que se encontra praticamente corrigida no pargrafo seguinte. Finalmente, devido lgica utili-zada nos Prottipos I e II (a mesma do Prottipo III), no Prottipo II procuramos empregar componentes com maior velocidade de resposta, razo pela qual decidimos pelo uso de fototransistor como sensor foto-eltrico. Ao colega Hlio Pereira, que j forneceu contribuies ines-timveis Cirurgia Cardaca, respondemos a seguir. Sem dvida o Prottipo III da nossa bomba balo intra-artico necessita completar seu desenvolvimento. O ob-

jetivo deste trabalho, contudo, foi o de enunciar as dificul-dades e os problemas existentes em nosso meio, para realizao de um projeto como este e, ao mesmo tempo, demonstrar os resultados que obtivemos. Sua apresen-tao, como prope o colega, em um congresso de Bioengenharia, poderia trazer outras sugestes de gran-de valia. Os dados tcnicos descritivos da Bomba Eletro-magntica desenvolvida foram omitidos, numa tentativa de tornar menos enfadonha a apresentao deste traba-lho em um congresso mdico; porm com satisfao os forneceramos ao colega, para sua melhor avaliao posterior. Infelizmente, no nos foi possvel, com a bom-ba AVCO-Kontron, realizar os mesmos testes que reali-zamos com a nosssa, pelo fato de no dispormos da referida bomba no local onde os testes ocorreram. Con-cordamos em que isto seria de grande utilidade para comparao. Quanto ao traado in vivo, os picos sist-licos posicionam-se da mesma maneira em relao ao ECG, tanto no pulso assistido como no no assistido. J o pico diastlico gerado pela contrapulsao (creio ser a este que o colega se refere), ter sua posio determinada pelo ajuste do circuito de temporizao, que, em ltima anlise, ir comandar o incio do perodo de insuflao do cateter balo, o que, como sabido, considerando-se o traado obtido pela artria radial, de-ver ocorrer 50 ms antes da incisura dicrtica. A breve durao do teste in vivo no nos permitiu obter traados com diferentes ajustes do circuito temporizador. Agrade-cendo, novamente, a todas as crticas, sugestes e opi-nies apresentadas, reafirmamos nossa inteno de consider-Ias com grande apreo, no desenvolvimento final deste projeto. Obrigado.

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