Os pontos de Reobase e Cronaxia na estimulação cardíaca artificial: qual a sua importância?

Para entender como ocorre o uso eficiente de energia pelos dispositivos cardíacos eletrônicos (DCEI), é importânte dominar os conceitos fundamentais da estimulação cardíaca artificial.

Os pontos de Reobase, Cronaxia, Limiar de estimulação e largura de pulso são como as bases de um quebra-cabeça que, quando entendidas, capacitam cirurgiões cardíacos e eletrofisiologistas a aprimorar o processo de implante e avaliação desses dispositivos, conferindo maior longevidade da bateria.

Vamos explorar esses conceitos  através de uma questão da FUNSAÚDE-CE de 2021 para área de estimulação cardíaca e eletrônica implantável. Teste o seu conhecimento tentando responder a questão. Não se cobre em acertar ou saber esses conceitos. A idéia é estimular o raciocínio crítico, para depois a gente discutir cada alternativa, explorando os conceitos da estimulação cardíaca artificial:

Slide da nossa aula sobre Conceitos básicos em estimulação cardíaca, focada em estímulo artificial e sensibilidade dos DCEI. Trazemos a análise do gráfico acima (analise ele com carinho, pois pode te ajudar a responder a questão) e alguns conceito fundamentais para facilitar o entendimento da Reobase, cronaxia e eficiência do estímulo artificial.

FUNSAÚDE-CE - QUESTÃO 41 - Um dos desafios encontrados no manejo dos dispositivos cardíacos implantáveis é a configuração correta para consumo eficiente da bateria, garantindo a longevidade dos dispositivos. A cada estímulo, a energia entregue pelo dispositivo é produto da amplitude do pulso em Volts e da duração do pulso em ms. Para um determinado dispositivo, a interseção entre amplitude e duração do pulso determina os pontos de Reobase e Cronaxia"

A partir dos conceitos apresentados, e sobre a relação entre a voltagem (V) e a duração do impulso elétrico (ms), assinale a afirmativa correta.

(A) A configuração do estímulo é mais eficiente quanto menor a duração do pulso utilizado, permitindo menores amplitudes de pulso e menor gasto da bateria

B) Uma forma prática de aproximação do ponto de eficiência ótimo da duração de pulso é utilizar voltagem igual ao valor do ponto de Reobase.

C) Quanto maior a duração do pulso, maior a voltagem necessária para produzir o estímulo.

D) A redução excessiva da duração de pulso gera a necessidade de grandes amplitudes de pulso para garantir o estímulo, que ultrapassam a capacidade do gerador do dispositivo.

(E) Denomina-se ponto de cronaxia a medida do limiar de corrente elétrica em uma duração de pulso que tende ao valor infinito.

Fonte da imagem: própria.

Vamos começar com a resposta:

A alternativa (D) está correta porque indica que uma redução excessiva na duração do pulso pode levar a uma necessidade de aumentar a amplitude do pulso para garantir a estimulação, o que pode exceder a capacidade do gerador do dispositivo, resultando em menor eficiência e consumo excessivo de energia. Reduzir a duração do pulso pode economizar energia e prolongar a vida útil do dispositivo, desde que não aumente a amplitude do pulso.

Usualmente, os limiares desejados logo após o implante de dispositivo eletrônico implantável (um marca-passo, por exemplo) são 0,2 a 1,0 volt com 0,4ms de largura de pulso para o eletrodo ventricular direito, e 0,6 a 1,5 volt com 0,4ms de largura de pulso para o eletrodo atrial.

• Motivo das outras alternativas estarem incorretas e reflexão sobre os Ponto de Reobase, Cronaxia e limiares.

(ALTERNATIVA A)

Está incorreta porque afirma que a configuração do estímulo é mais eficiente quanto menor a duração do pulso utilizado.

• Na verdade, a eficiência do estímulo depende de encontrar o ponto ideal que minimize a energia consumida, o que envolve uma relação entre a duração do pulso (cronaxia) e a voltagem (reobase). Uma duração do estímulo artifical muito curta, pode exigir uma amplitude (intensidade do pulso) maior (veja o gráfico abaixo).

(ALTERNATIVA B)

Fonte do gráfico: referência 01.

Está incorreta porque sugere que a voltagem ótima é igual ao valor do ponto de Reobase.

• O ponto de Reobase é o limiar de estimulação elétrica com a duração de pulso mais longa - o que não confere eficiência energética.

• O desejável, para uma maior eficiência do sistema e menor consumo de bateria, é encontrar a energia mínima necessária para estimular o coração com a menor largura de pulso possível - em outra palavras, encontrar o equilíbrio entre a amplitude (intensidade) do pulso elétrico vs. sua duração (largura de pulso).

• Reobase é a palavra proveniente do grego( Reo. Do gr. rhéos, corrente + base) que pode ser traduzida como corrente de base.

  • Dessa forma, ela é a intensidade mínima de uma corrente elétrica capaz de produzir a excitação de um músculo ou um nervo.

  • Observem no gráfico acima que o ponto de Reobase encontra-se lá no final da curva, tendo uma duração (largura de pulso) longa. Fica claro aqui que essa longa duração não é eficiente.

  • Por sua vez, a cronaxia é o tempo mínimo (percebam o prefixo cronos da palavra) necessário para uma corrente elétrica, de intensidade duas vezes superior à reobase, provocar a contração de um tecido ou órgão submetido a análise - este é o ponto de maior eficiência energética.

  • Dessa forma. Teoricamente, o correto é que a voltagem ótima para maior eficiência energética (veja no gráfico acima), seja 2x a Reobase.

(ALTERNATIVA C)

Está incorreta. A relação entre a duração do pulso e a voltagem é mais complexa do que essa afirmação sugere.

• Na verdade, a duração do pulso afeta o limiar de estimulação, com uma tendência a reduzir a voltagem necessária -quanto maior a duração do pulso, menor será a voltagem necessária (veja o gráfico!. Vale salientar que a eficiência do estímulo depende de encontrar um equilíbrio entre a duração do pulso e a voltagem para minimizar o consumo de energia da bateria.

  • Portanto, a alternativa (C) não é a resposta correta para a questão.

• Na prática, dispositivos como Marcapasso requerem 0,3-0,4 ms de largura de pulso (duração do estímulo elétrico) com voltagem <1-1,5 V (intensidade do estímulo) para ter uma relação eficiente. Duração >2 ms usualmente não reduz limiar.

Clique na imagem acima e acesso nossa postagem sobre as medidas eletrofisiológicas durante o implante de Marcapasso para entender na prática como aplicamos esses valores de duração de pulso e intensidade do pulso.

(ALTERNATIVA E)

Está incorreta porque afirma que o ponto de cronaxia é a medida do limiar de corrente elétrica em uma duração de pulso que tende ao valor infinito. Isso não está correto. O ponto de cronaxia é o limiar de estimulação com uma duração de pulso igual ao dobro do ponto de Reobase, e não tende ao infinito.

Portanto, essa afirmação está errada.

Espero que no fim, o conceito de Reobase, Cronaxia e eficiência energética dos DCEI tenham ficado claros. Forte abraço, caro leitor, e até a próxima reflexão.

Referências:

1. NISHIOKA, Silvana Angelina D'Orio. et al. (outros editores, se houver). Avaliação e Programação dos Marcapassos SJM: abordagem clínica e técnica. Rio de Janeiro: Atheneu, 2017