Sistemas Inteligentes para Medição da Pressão Intra-abdominal

Palavras-chave: Pressão intra-abdominal,Biofísica,Redes neuronais artificias,Medição indireta,Método transvesical,Intra-abdominal pressure,Biophysics,Artificial neural networks,Indirect measurement,Transurethral method

A pressão intra-abdominal (PIA) é um estado de pressão dentro da cavidade abdominal, o qual é determinada pelo índice de massa corporal, postura, atividade muscular da parede e respiração. A PIA é influenciada diretamente por vários fatores tais como o volume dos órgãos, os ossos, o conteúdo do espaço abdominal e o grau de distensibilidade da parede abdominal. Estas estruturas, por variarem diretamente de volume, devido à acumulação de líquido ou gás, são passíveis de alterar a PIA de forma aguda, subaguda ou crónica. O aumento da PIA é um fenómeno bem documentado, estando diretamente associado a alterações fisiopatológicas em vários sistemas orgânicos, aumentando a morbilidade e mortalidade. O Gold standard para sua determinação é o método transvesical (MT), que ainda hoje é alvo de controvérsia.   O objetivo deste estudo incidiu na construção de um modelo inteligente para medição da PIA através de um sistema computacional apoiado na monitorização multiparamétrica. A primeira parte deste trabalho consistiu na caracterização, em cães, da cavidade abdominal (área e volume). Tendo sido também realizado o estudo biofísico da PIA, bem como dos métodos e as variáveis que a afetam, de forma a fundamentar o modelo inteligente de medição. A segunda parte, compreendeu na recolha dos parâmetros vitais e da PIA numa população de cães, de forma a elaborar uma base de dados para elaboração do sistema inteligente de medição.  Material e métodos: A caracterização da área abdominal de cães e o estudo biofísico da PIA e suas variáveis foi realizado através do estudo retrospetivo de um serie de casos de exames tomográficos (TACs) e do estudo de um modelo não vivo da cavidade abdominal. A medição das áreas e volumes abdominais foi efetuada através das TACs com construção de modelos 3D da cavidade abdominal. Estes modelos conduziram à delineação de uma fórmula de cálculo que permitiu a determinação da área de superfície abdominal, tendo como base os parâmetros morfométricos dos indivíduos. O estudo biofísico da PIA assim como, dos métodos e das variáveis que a afetam foi realizado em modelo anatómico não vivo da cavidade abdominal. Este tipo de modelo permitiu a erradicação das variáveis fisiológicas suscetíveis de alterar a PIA, o que conduziu a um maior controlo experimental. Neste ponto foram determinadas todas as componentes físicas que geram a PIA no modelo anatómico e foi realizada a sua determinação através de diferentes métodos, de forma a comparar os diversos valores obtidos.  A última fase consistiu no desenvolvimento de uma estrutura informática de inteligência computacional, com o objetivo de determinar a PIA através do uso de parâmetros fisiológicos e morfológicos utilizados na monitorização multiparamétrica de indivíduos. Foi então realizado o estudo retrospetivo de uma base de dados de monitorização multiparamétrica de cães. A recolha de dados foi realizada segundo as normas do Conselho de Ética e Bem-estar Animal e com a respetiva autorização dos proprietários. A base de dados estudada era constituída pelos parâmetros fisiológicos, morfológicos e valores de PIA. Através desta base de dados foi criado um modelo de inteligência computacional, baseado em 18 entradas (parâmetros fisiológicos e morfológicos) e uma saída de sistema (PIA). Os parâmetros utilizados foram definidos tendo como base as características do sistema e as variáveis com a maior influência na PIA.   Resultados: O volume (média ± desvio padrão) da cavidade abdominal de cães foi de 0.0039 ± 0.00206 m3 e a área de superfície abdominal de 0.1519 ± 0.05950 m2. A fórmula matemática encontrada permite calcular a área sem diferenças estatisticamente significativas (P=0.988) quando comparada com a determinação individual.   A determinação das áreas e da força das estruturas anatómicas no modelo em cadáver animal permitiu a substituição de valores na formulação biofísica e cálculo da PIA. Estes valores comparados com as leituras diretas por sensor não apresentaram diferenças estatisticamente significativas (P<0.05).   A comparação dos três métodos mais utilizados para determinação da PIA demonstrou que o MT e a manometria intra-gástrica são ambos métodos indiretos fiáveis, com um intervalo de confiança de 95 % no decúbito lateral, ventral e dorsal. Nestas posições anatómicas, o MT demonstrou melhores índices de correlação. A determinação da PIA pelo método direto nas várias posições anatómicas não revelou diferenças estatisticamente significativas. Os métodos indiretos revelaram diferenças estatisticamente significativas entre as medições nas várias posições. A posição de Trendelemburg e Trendelemburg reversa afetou a medição da PIA pelos métodos indiretos.   Dos 18 parâmetros de entrada estudados, os que apresentaram uma maior correlação com a PIA foram: peso (cc 0.48), área de superfície abdominal (cc 0.46), perímetro (cc 0.34), a pressão arterial diastólica (cc 0.25), a duração do QRS (cc0.20), a pressão arterial média (cc 0.17) e a amplitude da onda R (cc 0.12). Das 162 redes neuronais artificiais (RNA) criadas, os melhores desempenhos obtidos apresentaram um índice de regressão linear de 0.97. Foi também utilizado um modelo simplificado, apenas das entradas com maior correlação com a saída, tendo sido obtidos resultados de desempenho idênticos. O melhor modelo de sistema de rede adaptativo baseado em sistemas de inferência difusa (ANFIS) criado, apresentou um erro de treino de 0.29 e um erro de teste de 0.33.  Conclusão: os valores obtidos da área de superfície da cavidade abdominal, providenciam informação não existente em termos anatómicos e contribuem para o estudo de doenças que afetam esta superfície. A determinação desta área possibilita a sua aplicação no cálculo e determinação da PIA, tal como a sua melhor compreensão. A mesma metodologia pode ser empregue em humanos para determinação e cálculo da área da cavidade abdominal. O MT é o método indireto mais preciso para medir a PIA no decúbito lateral, ventral e dorsal. Se os métodos indiretos forem utilizados para medir a PIA na posição de Trendelemburg ou Trendelemburg reversa, os resultados podem ser sobre ou sob estimados. Os princípios biofísicos demonstram a veracidade da definição teórica de PIA e provam a veracidade do MT, explicando as variáveis que o afetam, aumentando assim o sucesso das medições efetuadas nas unidades de cuidados intensivos.  O método de medição inteligente baseado em redes neuronais, nunca antes utilizado para determinação da PIA, permite a sua medição por meios não invasivos e de forma continua. As RNA e as ANFIS criadas permitiram prever a PIA com baixo erro. Este tipo de solução poderá assim ser incluído nos monitores multiparamétricos das unidades de saúde, facilitando a monitorização da PIA tanto em animais como em humanos.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais