Saúde

A identificação de processos violentos que causam sibilância pode levar a um melhor diagnóstico e tratamento para doenças pulmonares
Uma equipe de engenheiros identificou os processos físicos
Por Sarah Collins - 24/02/2021


Pulmões dimensionais - Crédito: Hey Paul Studios

Uma vez que a respiração ofegante está associada a tantas condições, é difícil ter certeza do que há de errado com um paciente apenas com base na respiração ofegante

Anurag Agarwal

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, usaram técnicas de modelagem e vídeo de alta velocidade para mostrar o que causa o chiado e como prevê-lo. Seus resultados podem ser usados ​​como base para um diagnóstico mais barato e rápido para doenças pulmonares que requer apenas um estetoscópio e um microfone.

Uma melhor compreensão do mecanismo físico responsável pela geração de sons sibilantes pode fornecer uma melhor relação causal entre os sintomas e a doença e ajudar a melhorar o diagnóstico e o tratamento. Os resultados são publicados na revista Royal Society Open Science .

Em algum momento, a maioria de nós já experimentou respiração ofegante, um assobio agudo feito durante a respiração. Para a maioria das pessoas, o fenômeno é temporário e geralmente resulta em uma reação alérgica fria ou leve. No entanto, a respiração ofegante regular ou crônica costuma ser um sintoma de doenças mais graves, como asma, enfisema, doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) ou certos tipos de câncer.

“Como a respiração ofegante torna mais difícil respirar, ela coloca uma enorme pressão nos pulmões”, disse o primeiro autor, Dr. Alastair Gregory, do Departamento de Engenharia de Cambridge. “Os sons associados à sibilância têm sido usados ​​para fazer diagnósticos há séculos, mas os mecanismos físicos responsáveis ​​pelo início da sibilância são mal compreendidos e não existe um modelo para prever quando ocorrerá a sibilância.”

O coautor, Dr. Anurag Agarwal, chefe do laboratório de Acústica do Departamento de Engenharia, disse que teve a ideia de estudar a respiração ofegante depois de férias em família há vários anos. “Comecei a ofegar na primeira noite em que estivemos lá, o que nunca havia acontecido comigo antes”, disse ele. “E como um engenheiro que estuda acústica, meu primeiro pensamento foi como era legal meu corpo estar fazendo esses ruídos. Depois de alguns dias, no entanto, eu estava tendo problemas reais para respirar, o que fez com que a novidade se dissipasse rapidamente. ”

O chiado de Agarwal provavelmente era causado por uma alergia aos ácaros, que era facilmente tratada com anti-histamínicos de venda livre. Porém, ao conversar com um vizinho que também é especialista em medicina respiratória, soube que, embora seja uma ocorrência comum, os mecanismos físicos que causam o chiado são um tanto misteriosos.

“Como o chiado está associado a tantas condições, é difícil ter certeza do que há de errado com um paciente apenas com base no chiado, então estamos trabalhando para entender como os sons de chiado são produzidos para que os diagnósticos possam ser mais específicos”. disse Agarwal.

As vias aéreas do pulmão são uma rede ramificada de tubos flexíveis, chamados bronquíolos, que gradualmente ficam mais curtos e estreitos à medida que penetram no pulmão.

Para imitar essa configuração no laboratório, os pesquisadores modificaram um equipamento chamado resistor Starling, no qual o fluxo de ar é conduzido por finos tubos elásticos de vários comprimentos e espessuras.

O coautor e especialista em visão computacional, o professor Joan Lasenby, desenvolveu uma técnica de estereoscopia multicâmera para filmar o ar sendo forçado pelos tubos em diferentes graus de tensão, a fim de observar os mecanismos físicos que causam o chiado.

“Ficamos surpresos com o quão violento é o mecanismo de chiado no peito”, disse Gregory, que também é pesquisador júnior no Magdalene College. “Descobrimos que existem duas condições para a ocorrência de sibilância: a primeira é que a pressão nos tubos é tal que um ou mais dos bronquíolos quase entra em colapso, e a segunda é que o ar é forçado através da via aérea colapsada com força suficiente para impulsionar oscilações ”.

Uma vez satisfeitas essas condições, as oscilações crescem e são sustentadas por um mecanismo de flutter no qual as ondas que viajam da frente para trás têm a mesma frequência de abertura e fechamento do tubo. “Um fenômeno semelhante foi visto em asas de aeronaves quando elas falham, ou em pontes quando desabam”, disse Agarwal. “Quando as vibrações para cima e para baixo estão na mesma frequência que as vibrações de torção no sentido horário e anti-horário, temos vibração que causa o colapso da estrutura. O mesmo processo ocorre dentro do sistema respiratório. ”

Usando essas observações, os pesquisadores desenvolveram uma 'lei do tubo' para prever quando essa oscilação potencialmente prejudicial pode ocorrer, dependendo das propriedades do material do tubo, geometria e quantidade de tensão.

“Em seguida, usamos essa lei para construir um modelo que pode prever o início da sibilância e pode até mesmo ser a base de um diagnóstico mais barato e rápido para doenças pulmonares”, disse Gregory. “Em vez de métodos caros e demorados, como raios-x ou ressonância magnética, não precisaríamos de nada mais do que um microfone e um estetoscópio.”

Um diagnóstico baseado neste método funcionaria usando um microfone - os primeiros testes foram feitos usando o microfone embutido em um smartphone normal - para registrar a frequência do som sibilante e usar isso para identificar qual bronquíolo está perto do colapso e se o as vias aéreas são excepcionalmente rígidas ou flexíveis para direcionar o tratamento. Os pesquisadores esperam que, ao encontrar alterações nas propriedades dos materiais devido à sibilância e nos locais de origem da sibilância, as informações adicionais tornem mais fácil distinguir entre as diferentes condições, embora mais trabalhos nesta área ainda sejam necessários.

 

.
.

Leia mais a seguir