UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE MEDICINA VETERINÁRIA E ZOOTECNIA ESTUDO TERMOGRÁFICO E ULTRASSONOGRÁFICO DA REGIÃO CERVICAL DE EQUINOS EM TREINAMENTO NA MODALIDADE EQUESTRE DE SALTO DENISE DE OLIVEIRA VENTURELLI Botucatu - SP Setembro– 2021 i UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA FACULDADE DE MEDICINA VETERINÁRIA E ZOOTECNIA DENISE DE OLIVEIRA VENTURELLI ESTUDO TERMOGRÁFICO E ULTRASSONOGRÁFICO DA REGIÃO CERVICAL DE EQUINOS EM TREINAMENTO NA MODALIDADE EQUESTRE DE SALTO. Dissertação apresentada junto ao Programa de Pós Graduação em Biotecnologia Animal da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, da Universidade Estadual Paulista “Júlio De Mesquita Filho”, para obtenção do Título de Mestre. Orientador: Profa.Dra. Vânia Maria de Vasconcelos Machado Botucatu - SP Setembro – 2021 Palavras-chave: Equino; Hipismo; Pescoço; Termografia; Ultrassonografia. Venturelli, Denise de Oliveira. Estudo termográfico e ultrassonográfico da região cervical de equinos em treinamento na modalidade equestre de salto / Denise de Oliveira Venturelli. - Botucatu, 2021 Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia Orientador: Vânia Maria de Vasconcelos Machado Coorientador: Jean Guilherme Fernandes Joaquim Capes: 50501038 1. Equídeos. 2. Pescoço. 3. Ultrassonografia. 4. Termografia. 5. Hipismo. 6. Diagnóstico por imagem. DIVISÃO TÉCNICA DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - CÂMPUS DE BOTUCATU - UNESP BIBLIOTECÁRIA RESPONSÁVEL: ROSEMEIRE APARECIDA VICENTE-CRB 8/5651 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉC. AQUIS. TRATAMENTO DA INFORM. ii DENISE DE OLIVEIRA VENTURELLI ESTUDO TERMOGRÁFICO E ULTRASSONOGRÁFICO DA REGIÃO CERVICAL DE EQUINOS EM TREINAMENTO NA MODALIDADE EQUESTRE DE SALTO Dissertação apresentada à Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de Botucatu, para obtenção do título de mestre em Biotecnologia animal. Orientadora: Profa. Associada Dra. Vânia Maria Vasconcelos Machado (Titulares) _____________________________________________ Profª Assosciada Vânia Maria de Vasconcelos Mchado Departamento de Cirurgia Animal e Reprodução Veterinária FMVZ – UNESP - Botucatu _____________________________________________ Prof. Dr. Marco Aurélio Torrecillas Sturion Autônomo Ourinhos - SP _____________________________________________ Prof. Dr. André Luis Filadelpho Departamento de Anatomia IBB - UNESP- Botucatu (Suplentes) _____________________________________________ Prof. Dr. José Nicolau Puoli P. Filho Departamento de Produção Animal e Medicina Veterinária Preventiva FMVZ – UNESP - Botucatu _____________________________________________ Profª Dra. Ariane Dantas Etec Dona Sebastiana de Barros São Manuel - SP iii DEDICATÓRIA Dedico este trabalho a minha mãe RAQUEL LOPES DE OLIVEIRA VENTURELLI (in memorian). iv AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente, principalmente e sobretudo a Deus que me sustentou e me deu forças para eu poder executar, concluir e vivenciar ao longo desses dois anos essa experiência chamada MESTRADO. Ao meu marido, um homem maravilhoso, especial, José Aldo Puccetti Moraes Santos que suportou ao meu lado toda pressão e se desdobrou por trabalhar em dobro e cuidar de nossa filha para que eu pudesse me dedicar à execução desse projeto, bem como à minha doce e amada filha Alice Venturelli Puccetti de Moraes, pelo amor, respeito, esforço que nunca mediu para que eu pudesse realizar esse projeto e por se fazerem presentes com muita paciência e tolerância em todos os momentos de preocupação, aflição e ausência do meu convívio familiar diário, à vocês dois, todo o meu amor, gratidão e desculpas pelos momentos doloridos ao longo dessa jornada. Aos amigos especiais, principalmente Alminda Sagarra, , , Cilene Gomes que sentiram minha falta mas vibraram comigo em cada conquista e à mulher que me sustentou em todos os momentos com orações, conselhos e em especial a Vanessa Nanucio e Alessandra Cavicchiolli que muitas vezes cuidaram da minha filha por mim, minha querida e especial sendo a avó perfeita e mais do que presente, Nilmar Marques, mãe que Deus me enviou para segurar minhas mãos, ser meu consolo e enxugar minhas lágrimas todas as vezes que eu precisei. Aos meus familiares, principalmente ao meu pai Cassiano Venturelli e sua esposa Rosa Venturelli, ao meu irmão Otávio Venturelli e cunhada Flávia Venturelli pelas orações, bem como à Luciana e José Fernando Puccetti de Moraes e ao meu enteado Gustavo Moraes Santos pelo carinho. Agradeço aos proprietários do haras onde a pesquisa foi executada, principalmente pelo carinho, amizade, profissionalismo, confiança, colaboração e permissão à utilização dos animais no estudo, assim como ao cavaleiro José Vanderilo por ter montado todos os animais e aos tratadores que se disponibilizaram a ajudar durante o experimento, respeitando os horários e os pré-requisitos das técnicas utilizadas. v Agradeço aos meus amigos da FMVZ/Unesp de Botucatu, por todo carinho e apoio durante o meu Mestrado e toda ajuda recebida para realização desta pesquisa, merecendo um crédito todo especial Jéssica Leite, sempre presente com doces palavras nos momentos certos. Agradeço carinhosamente o professor Stélio Loureito Pacca Luna por ter cedido a câmara de termografia (da marca Flir, modelo E53) para realização desta pesquisa. Agradeço especialmente a minha querida orientadora professora Doutora Vânia Maria Vasconcelos Machado, que disponibilizou seu valioso tempo para me orientar em cada passo desse trabalho, pela dedicação, paciência e todo esforço e carinho para o desenvolvimento desta pesquisa. Agradeço por todos os conselhos para incentivar a seguir em frente e nunca desistir no meio do caminho. Ao querido e especial professor Jean Guilherme Fernandes Joaquim, meu co-orientador por ter disponibilizado seu valioso tempo para me atender, pela dedicação e paciência para me explicar tudo aquilo que eu não sabia e era novo para mim, pelas longas conversas, conselhos, desabafos, risadas e pesquisas realizadas juntos, bem como pelas oportunidades profissionais que essa aproximação me trouxe de presente. Agradeço a Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia de Botucatu (FMVZ-Botucatu) e a CAPES (Instituição de Fomento do Programa de Pós-Graduação da FMVZ-UNESP-Botucatu) pela oportunidade concedida para o desenvolvimento desta pesquisa e pelo meu crescimento acadêmico e profissional. Agradeço imensamente à todos os que aqui foram citados e aos que não mencionei, pois foram muitos, mas que foram importantes em todo instante com o carinho, compreensão, atenção, conselhos, estímulos e orações neste momento tão especial da minha vida e na realização de um sonho tão esperado. vi “A água que não corre forma um pântano; a mente que não pensa forma um tolo” (VICTOR HUGO) vii LISTA DE TABELAS Capítulo 2 Página Table 1 Mann-Whitney test to compare thermography at different evaluation times: Pre-training and 40 minutes post-training, 2h after training and 24h post-training, in the cranial, middle and cervical regions. 91 Table 2 Mann-Whitney test to compare the right and left sides in the cranial, middle and caudal aspects, in the following times: pre-training, 40 min post-training, 2 hours post-training and 24 hours post-training. 92 Table 3 Differences between the cranial, middle and caudal regions of the horse's necks evaluated by thermography 94 Table 4 Thermography at different times: pre-training, 40 min post-training, 2 hours post-training and 24 hours in horses with obstacles of 1 meter (Group 1) and 1.40 meters (Group 2), followed by the p.value of Mann-Whitney test for comparison between groups. 94 Table 5 Comparative analysis between animals in the 1m jump group, at different times of pre and post training, followed by p. descriptive value and analysis: mean, median and standard deviation. 97 Table 6 Comparative analysis between the animals in the jump group of group 2, of 1.40m, in the different times of pre and post training, followed by p. descriptive value and analysis: mean, median and standard deviation. 98 Table 7 Mann-Whitney test to compare thermography at different evaluation times: Pre-training and 2 hours post-training. 99 Table 8 Mann-Whitney test to compare thermography at different evaluation times: Pre-training and 24 hours post-training. 100 Table 9 Mann-Whitney test to compare thermography at different evaluation times: 40 minutes after training and 2 hours after training. 101 Table 10 Mann-Whitney test to compare thermography at different evaluation times: 40 minutes, post-training and 24 hours post-training. 102 Table 11 Mann-Whitney test for comparison of thermography on the right and left sides of the horse's necks in the following evaluation times: pre- training, 40 minutes post-training, 2 hours post-training and 24 hours post-training 103 Capítulo 3 Table 1 Thermographic evaluation 24 hours after training and ultrasound evaluation 24 hours after training of the athlete horses. 121 viii Table 2 Correlation of age with body weight of athlete horses. 122 Table 3 Correlation of age and body weight with the respective times: pre- training, 40 minutes post-training, 2 hours post-training and 24 hours post-training. 123 ix LISTA DE ABREVIAÇÕES % Porcentagem µm micrômetro a.C Antes de Cristo C1 Vértebra cervical 1 C2 Vértebra cervical 2 C3 Vértebra cervical 3 C4 Vértebra cervical 4 C5 Vértebra cervical 5 C6 Vértebra cervical 6 C7 Vértebra cervical 7 ɛ Emissividade FEI Federação equestre internacional h Hora Hz Hertz KHz Quilohertz LN Ligamento Nucal MHz Megahertz mm Músculo ºC Escala termométrica representada em Celsius ºF Escala termométrica representada em Fahreinheit ºK Escala termométrica representada em Kelvin RM Ressonância magnética ROI Técnica com demarcação da área de interesse RX Raios X SONAR Navegação e determinação da distância pelo som T1 Vértebra torácica 1 TC Tomografia computadorizada TIV Termografia de radiação infravermelha US Ultrassom x LISTA DE FIGURAS Capítulo 1 Página Figura 1 Espectro eletromagnético da radiação infravermelha. Fonte: SOROKO MOREL (2016). ............................................................... 9 Figura 2 A superfície do corpo do cavalo emite, absorve e reflete a radiação infravermelha, a partir dos objetos ao redor. Fonte: SOROKO; MOREL (2016). ............................................................................. 11 Figura 3 A mão direita emite radiação infravermelha de ondas curtas, enquanto a mão esquerda, com a temperatura mais fria emite radiação infravermelha de ondas longas. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). ............................................................................. 12 Figura 4 Irradiação infravermelha isotrópica emitida pela superfície corpórea do cavalo. Fonte: SOROKO, MOREL 2016). ................................ 12 Figura 5 Fórmula que demonstra a dissipação da energia emitida sobre o corpo. Fonte: USAMENTIAGA et al., 2014). ................................. 13 Figura 6 Fórmulas Físicas. Emissividade (A). Radiância; Lei de Stefan- Boltzmann (B). Legenda: W- Radiância; Wb- Radiância do corpo negro; ɛ- Emissividade; σ- Constante; T- Temperatura. Fonte: USAMENTIAGA et al. (2014). ...................................................... 13 Figura 7 Gráfico ilustrativo da Lei de Stefan-Boltzmann. Energia irradiada como produto da temperatura e emissividade. Fonte: USAMENTIAGA et al. (2014). ....................................................... 14 Figura 8 Demonstração das imagens térmicas de um mesmo cavalo, da raça Brasileiro de Hipismo, em vista lateral do pescoço esquerdo, elucidando aspecto normal das diferentes palhetas de cores, oferecidas pelo software FLIR Tools®, demonstrando nas figuras: A- ARTIC; B- GRAY; C- IRON; D- LAVA; ...................................... 17 Figura 9 Termograma dos membros anterios, mostrando aumento evidenciado da temperatura, após 2h da retirada das ligas. SOROKO E MOREL (2016). ......................................................... 22 Figura 10 Termograma da região do ombro e costado, estavam em contato com tecido de material elástico. SOROKO E MOREL (2016). ...... 22 Figura 11 Termograma do lado esquerdo do pescoço mostrando que a crina absorve toda radiação infravermelha, fazendo com qua as demais áreas do pescoço pareçam mais frias. Fonte : SOROKO E MOREL (2016). ........................................................................................... 23 xi Figura 12 Distâncias recomendadas entre cavalos e a câmera, especificamente para áreas corpóreas de equinos. Fonte: SOROKO e MOREL (2016). .......................................................... 24 Figura 13 Termograma do lado direito do pescoço, pelo aspecto lateral, ilustrando o posicionamento incorreto em relação à câmera (A). Termograma do lado esquerdo do pescoço, pelo aspecto lateral, ilustrando o posicionamento correto do pescoço em relação à câmera (perpendicular) (B). Fonte: SOROKO e MOREL (2016). .. 25 Figura 14 Termograma do aspecto lateral esquerdo do cavalo, mostrando variações da temperatura pelo corpo. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). ............................................................................................ 26 Figura 15 Termograma do aspecto lateral esquerdo do cavalo, mostrando a média das variações da temperatura pelo corpo, pela ROI linear. 27 Figura 16 Média das diferenças mínimas de temperaturas simétricas mostradas pela ROI. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). ............... 28 Figura 17 Diferenças permitidas entre temperaturas de estruturas simétricas e regiões específicas do corpo em cum cavalo saudável. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). ............................................................ 29 Figura 18 (A) Pescoço no aspecto lateral esquerdo, elucidando as vértebras cervicais, (B) pescoço no aspecto lateral esquerdo mostrando o músculo esplênio (1), o músculo rombóide (2) e o ligamento nucal (3), (C) termograma de um pescoço no aspecto lateral esquerdo indicando as vértebras cervicais e o sulco jugular abaixo, com área mais quente. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). ................... 30 Figura 19 Lord Hayleigh. Fonte: https://www.ufrgs.br/biofisica/ecografia.pdf 32 Figura 20 Ultrassom terapêutico.................................................................... 33 Figura 21 Primórdios da ultrassonografia diagnóstica. .................................. 34 Figura 22 Efeito piezoelétrico. ....................................................................... 35 Figura 23 Impedância acústica aproximada comumente encontrada nos tecidos. Fonte: PALGRAVE e KIDD (2014). .................................. 37 Figura 24 Duas imagens do forame ventral proximal mostrando o músculo flexor passando por cima do osso rádio (na esquerda) e osso ulna (direita), com o nervo medial no meio. A imagem da esquerda mostra o resultado otimizado com uma angulação de 90º com clara reflexão dos ossos, fáscias e nervos. A imagem da direita mostra a probe a 5º, resultando num escaneamento com angulação a 85º em direção aos ossos e fáscia; a quantidade de ultrassom que é desviada e não retorna para a sonda resulta na imagem xii visivelmente mais escura com estruturas anatômicas de delineamento diminuído. Fonte: ALFEN e MAH (2018)................. 38 Figura 25 Escala demonstrativa das diferenças entre as frequências dos sons, na escala Hertz. Fonte: https://www.ufrgs.br/biofisica/ecografia.pdf ................................... 40 Figura 26 Posicionamento do transdutor para a formação das imagens nos planos ransversal (A) e longitudinal (B). Fonte: ARQUIVO PESSOAL (2021). ......................................................................... 42 Figura 27 Avaliação muscular da região cervical medial entre C3- C4, através dos planos longitudinal (LG) e transversal (TR), demonstrados respectivamente na imagem da esquerda e da direita. Fonte: ARQUIVO PESSOAL (2021). ........................................................ 46 Figura 28 A escala de graduação de HECHMATT, para a avaliação visual da ecogenicidade muscular. Grau I, normal, Grau II, mostra leve aumento geral da ecogenicidade sem perda ou atenuação da arquitetura. O Grau III, mostrou ecogenicidade nitidamente aumentada, perda da arquitetura muscular e algumas atenuações, causando menos visibilidade de estruturas mais profundas. O Grau 4, mostra um músculo completamente branco, sem características reconhecíveis e com muita atenuação do sinal de ultrassom, de forma que não se pode distinguir estruturas profundas das superficiais. ................................................................................... 47 Figura 29 Aspectos físicos do pescoço: estruturas anatomicamente palpáveis: 1- Região Nucal; 2- Asa do atlas; 3- Região parotídea; 4- Região Massetérica; 5- Ângulo da Mandíbula; 6- Região Laríngea; 7- Região Cervical Dorsal (músculos dorsais: músculos extensores); 8- Vértebras Áxis; 9- Região Cervical Ventral (músculos ventrais: músculos flexores); 9a – Músculo Braquiocefálico; 9b- Sulco jugular; 9c- Músculo Esternocefálico; 10- Margem Cranial da região do ombro. 11- Crina. Fonte: DENOIX (2019). ............................... 49 Figura 30 Vista lateral do pescoço. Fonte: POPESKO (2012). ..................... 50 Figura 31 Vista cranial da sexta (esquerda) e sétima (direita) vértebra cervical, elucidando a nomenclatura anatômica. Fonte: GETTY (1986). ........................................................................................... 51 Figura 32 Aspecto lateral (A) e dorsolateral (B) das estruturas superficiais da nuca da região cervical cranial, com ênfase no ligamento nucal (1 e 2a: porção funicular e 2b: porção lamelar). Fonte: DENOIX (2019). ...................................................................................................... 52 Figura 33 Aspecto lateral do pescoço evidenciando o ligamento nucal (7- funicular e 10 – lamelar). Fonte: POPESKO (2012). ..................... 52 xiii Figura 34 Vista dorsal (esquerda) e ventral (direita) das vértebras cervicais do cavalo, evidenciando os nomes dos processos anatômicos e a articulação desta porção da coluna. Fonte: GETTY (1986)........... 53 Figura 35 Vista lateral (esquerda) e dorsal (direita) das vértebras cervicais do cavalo, evidenciando os nomes dos processos anatômicos e a articulação desta porção da coluna. Fonte: GETTY (1986)........... 54 Figura 36 Aspecto lateral esquerdo dos nervos cervicais. Fonte: POPESKO (2012). ........................................................................................... 55 Figura 37 Ilustração das camadas superficiais e profundas. Fonte: BUDRAS (2018). ........................................................................................... 57 Figura 38 Músculo reto ventral da cabeça. Fonte: WILLIANS e .................... 58 Figura 39 Músculo trapézio. Fonte: WILLIANS e McKENNA (2014).. ........... 59 Figura 40 Músculo rombóide. Fonte: WILLIANS e McKENNA (2014). .......... 59 Figura 41 Músculo serrátil ventral. Fonte: WILLIANS; McKENNA (2014). .... 60 Figura 42 Músculo esplênio cervical. Fonte: WILLIANS; McKENNA (2014).. 60 Figura 43 Músculo omotransverso. Fonte: WILLIANS; McKENNA (2014). ... 61 Figura 44 Músculo braquiocefálico. Fonte: WILLIANS e McKENNA (2014). . 61 Figura 45 Músculo esternocefálico. Fonte: WILLIANS; McKENNA (2014). ... 62 Figura 46 Tipos de contrações e atividades musculares. Fonte: DENOIX (2014). ........................................................................................... 63 Figura 47 Mobilização dos músculos do pescoço. Músculos epaxiais são extensores. Músculos hipaxiais são extensores. Fonte: DENOIX (2014). ........................................................................................... 64 Figura 48 Relação dos movimentos intervertebrais durante extensão e flexão, rotação lateralização do pescoço Fonte: WILLIANS; McKENNA (2014). ........................................................................................... 64 Figura 49 Fase de propulsão do salto. Fonte: DENOIX (2014). .................... 66 Figura 50 Fase aérea do salto. Fonte: DENOIX (2014). ................................ 68 Figura 51 Fase de aterrisagem do salto. Fonte: DENOIX (2014). ................. 68 Figura 52 A imagem (A), demonstra a presença de exostose no osso occipital. A imagem (B) demonstra a presença de uma mineralização do LN e em (C), temos a imagem ultrassonográfica xiv da presença de desmite de inserção com nova formação óssea no osso occipital. Fonte: DYSON (2011) ; KIDD et al. (2014). ........... 70 Capítulo 2 Figure 1 The left distance of 2 meters and the animal and the correct parallelism between the camera and the animal on the right 111 Figure 2 Illustration of the lateral neck thermal images taken in one of the animals during the study 112 Figure 3 Sketch demonstrating the training track for group 1 and group 2 113 Capítulo 3 Figure 1 Thermographic equipment used model Flir E53. 129 Figure 2 The left distance of 2 meters and the animal and the correct parallelism between the camera and the animal on the right 129 Figure 3 Sketch demonstrating the training track for groups 1 and 2. 130 Figure 4 Illustration of the lateral thermal images of the neck of one of the animals, taken during the study. 131 Figure 5 Esaote (r) ultrasound equipment model, Mylab 70 model with linear transducer and 10MHz. 132 Figure 6 Elucidating the thermographic and ultrasound examination in one of the study animals. 132 Figure 7 Thermal images of group 1, 24h after training. 133 Figure 8 Thermal images of group 2, 24h after training 133 Figure 9 Ultrasonographic images of N1 (group 1), 24h after training. 134 Figure 10 Ultrasonographic images of the N9 (group 2), 24h after training. 135 xv SUMÁRIO Página Lista de tabelas ................................................................................................. vii Lista de abreviações .......................................................................................... ix Lista de figuras ................................................................................................... x Capítulo 1 RESUMO ............................................................................................................ 2 ABSTRACT ........................................................................................................ 3 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 2 2. REVISÃO DE LITERATURA .......................................................................... 6 2.1 Diagnóstico por imagem: histórico ............................................................ 6 2.2 Histórico e tecnologia da termografia infravermelha ................................. 7 2.3 Aspectos físicos da termografia ................................................................ 8 2.3.1 Espectros eletromagnéticos ................................................................ 8 2.3.2 Emissividade ..................................................................................... 13 2.3.3 Temperatura ambiente ...................................................................... 15 2.3.4 Umidade do ar .................................................................................. 15 2.3.5 Sensibilidade e resolução ................................................................. 16 2.3.6 Medicina veterinária equina e termografia ........................................ 17 2.3.7 O paciente equino ............................................................................. 21 2.3.8 Ambiente ........................................................................................... 23 2.3.9 Cuidados com o procedimento ......................................................... 24 2.3.10 Ajustando a câmera termográfica ................................................... 25 2.4 A imagem termográfica ........................................................................... 26 2.4.1 Interpretação do termograma ........................................................... 26 2.4.2 O pescoço equino no termograma .................................................... 29 2.5 Ultrassonografia ...................................................................................... 31 2.5.1 A história da ultrassonografia ........................................................... 31 2.5.2 Aspectos físicos da técnica ultrassonográfica .................................. 35 2.5.3 Reflexão, impedância acústica, refração, dispersão e absorção ...... 36 2.5.4 Modo B, modo M e ecogenicidade.................................................... 38 2.5.5 Resolução da imagem e frequência do transdutor............................ 39 2.5.6 A utilização do ultrassom na coluna cervical equina ......................... 40 2.6 Equinos em treinamento na modalidade equestre de salto: anatomia e biomecânica .................................................................................................. 48 2.6.1 Anatomia da coluna cervical ............................................................. 48 2.6.2 Aspectos anatômicos (vértebras, articulações e ligamentos) ........... 49 2.6.3 Músculos cervicais ............................................................................ 55 2.6.4 Biomecânica ..................................................................................... 62 2.6.5 Principais lesões cervicais de tecido mole ligadas ao exercício ....... 69 2.6.6 Desmopatia de inserção do ligamento nucal .................................... 69 2.6.7 Bursite nucal ..................................................................................... 71 2.6.8 Discoespondilite ................................................................................ 71 2.6.9 Miosite cervical ................................................................................. 71 3. OBJETIVO .................................................................................................... 74 xvi REFERÊNCIAS ................................................................................................ 75 Capítulo 2 Abstract 86 Materials and Methodos 86 Results 88 Discussion 91 Conclusion 105 References 109 Capítulo 3 Abstract 115 Intruduction 115 Materials and Methodos 119 Results 121 Discussion 124 Conclusion 126 References 126 1 CAPÍTULO 1 Estudo termográfico e ultrassonográfico da região cervical de equinos em treinamento na modalidade equestre de salto. Resumo Introdução Revisão de Literatura Objetivo Referência 2 VENTURELLI, D.O. Estudo termográfico e ultrassonográfico da região cervical de equinos em treinamento da modalidade hípica de salto. Botucatu, 2021. 135p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Campus de Botucatu, Universidade Estadual Paulista. RESUMO A coluna cervical é fundamental na movimentação e sustentação do pescoço nos equinos e os conhecimentos anatômicos e biomecânicos desses animais, são de extrema importância durante o exame do aparelho locomotor em equinos atletas. Tendo em vista que diversas afecções cervicais podem ter sua sede nas estruturas ósseas, no sistema nervoso ou em tecidos moles, como os músculos, estruturas altamente importantes nos animais de performance e uma vez que lesões musculares podem ocorrer devido ao exercício, os exames ultrassonográfico e termográficos tornam-se essenciais para a avaliação da coluna cervical. A termografia infravermelha (TIV) trata-se de uma técnica não ionizante e não invasiva que capta e registra a emissão térmica da pele, capaz de evidenciar afecções, ainda que precocemente, com quaisquer tipos de alteração de perfusão sanguínea, podendo acompanhar a evolução das enfermidades correlacionadas com essa área dentro da prática esportiva sob o prisma do processo inflamatório versus o aumento da temperatura local. O presente estudo teve como objetivo avaliar, pontos de tensão e biomecânica musculoesquelética por ultrassonografia e termografia nas regiões cranial, média e caudal da coluna cervical equina, pós exercício hípico da modalidade salto, verificando assim as diferenças e demanda entre as regiões e buscando achar um ponto de convergência entre ambas as técnicas. Foram utilizados 12 animais da raça Brasileiro de Hipismo (BH), dividos em 2 grupos de salto nas alturas em 1,00m e 1,40m, os quais foram avaliados pela termografia e ultrassonografia, pré e pós treino com 40 minutos, 2h e 24h após a prática esportiva. Os resultados gerais sugerem que a termografia foi eficaz em elucidar os pontos com maiores tensão causados pelo exércício, porém, não foi possível correlacionar com as imagens ultrassonográficas, as quais não apresentaram alterações nas estruturas musculares cervicais avaliadas, indicadas pelo aumento da temperatura elucidadas pela termografia. Palavras-Chave: termografia, ultrassonografia, equino, hipismo, pescoço. 3 VENTURELLI, D.O. Thermographic and ultrasonographic study of the neck of horses in training in the jumping equestrian modality. Botucatu, 2021. 135p. Dissertation (Master's degree). School of Veterinary Medicine and Animal Science, Botucatu Campus, State University of São Paulo. ABSTRACT The cervical spine is essential in the movement and support of the neck in horses and the anatomical and biomechanical knowledge of these animals are extremely important during the examination of the locomotor system in athletic horses. Considering that several cervical affections can have their seat in bone structures, in the nervous system or in soft tissues, such as muscles, highly important structures in performance animals, since muscle injuries can occur due to exercise, the ultrasound examination makes essential for the assessment of the cervical spine. Infrared thermography (IVT) is a non-ionizing and non-invasive technique that captures and records the thermal emission of the skin, capable of showing affections, even early, with any type of blood perfusion alteration, and can monitor the evolution of diseases correlated with this area within sports practice from the perspective of the inflammatory process versus the increase in local temperature. This study aimed to evaluate stress points and musculoskeletal biomechanics by ultrasonography and thermography in the cranial, middle and caudal regions of the equine cervical spine, post equestrian exercise of the jumping modality, thus verifying the differences and demand between the regions and seeking to find a convergence point between both techniques. Twelve Brazilian Equestrian (BH) animals were used, divided into 2 high jump groups of 1.00m and 1.40m, which were evaluated by thermography and ultrasonography, pre and post training with 40 minutes, 2h and 24h after sports practice. The general results suggest that thermography was effective in elucidating the points with greater tension caused by the exercise, however, it was not possible to correlate with the ultrasound images, which did not show alterations in the evaluated cervical muscle structures, indicated by the increase in temperature by thermography. Keywords: thermography, ultrasound, equine, horse riding, pescoço. 4 1. INTRODUÇÃO A coluna cervical equina é uma estrutura altamente complexa e conhecida por ser vulnerável ao desenvolvimento de certas enfermidades, (ZSOLDOS et al., 2015; LICKA et al., 2015) sendo também a região mais propícia a traumas ou desenvolvimento de processos degenerativos, como as osteoartrites(FURST et al., 2006; SPELTZ et al., 2006). É fundamental na movimentação dos equinos e sustentação do pescoço, pois auxilia na fase de propulsão durante o galope unindo membros torácicos e pélvicos (DENOIX, 2004). Os conhecimentos anatômicos e biomecânicos desses animais, são de extrema importância, visando assim melhor condução e eficiência durante o exame do aparelho locomotor, resultando em um diagnóstico mais preciso e consequentemente, um tratamento mais eficaz das enfermidades ligadas à coluna cervical (HAUSSLER, 2016). Levando-se em consideração que a claudicação dos equinos pode estar diretamente relacionada ao acometimento da região cervical e que somente os exames físicos e radiográficos sejam insuficientes para identificar o local exato da dor, torna-se importante uma investigação mais precisa dessa região (BERG et al., 2002; FONSECA et al., 2006). As afecções da coluna cervical podem ter sua sede nas estruturas ósseas, no sistema nervoso ou tecidos moles. Nesse último, as principais lesões são as desmopatia da inserção do ligamento nucal (LN), bursites nucal cranial ou caudal, e embora não seja comum, a discoespondilite também pode acometer os equinos e levar à claudicação dos membros torácicos e ataxia (DYSON, 2011; HAUSSLER, 2016). Já as lesões musculares podem ocorrer devido a traumas, exercício ou injeções intramusculares (DYSON, 2016). Tendo em vista, desse contexto com diversas possibilidades de agentes causadores de lesões cervicais e tendo em vista sua vasta aplicação, o exame ultrassonográfico torna-se essencial para a avaliação da coluna cervical, pois proporciona uma avaliação dinâmica dos ligamentos, tendões, musculatura, facetas articulares, além de poder servir como guia para infiltrações, auxiliando também nos tratamentos. 5 Juntamente com o avanço substancial dos meios de diagnóstico, o uso da termografia vem crescendo e se expandindo em diversas especialidades na medicina veterinária, como um método complementar no diagnóstico de processos inflamatórios em diferentes espécies de animais, assim como na detecção precoce de enfermidades. Trata-se de uma técnica não ionizante e não invasiva que capta e registra a emissão térmica da pele, capaz de evidenciar afecções com quaisquer tipos de alteração de perfusão sanguínea como inflamações, tumores, fibroses, neuropatias ou isquemias, permitindo o diagnóstico de problemas relacionados a tendões, ligamentos, articulações, músculos e ossos. (CENTINKAYA; DEMIRUTIKO, 2012; INFERNUSO et al., 2010; GROSSBARD et al., 20140). O presente estudo teve como objetivo avaliar, pontos de tensão e biomecânica musculoesquelética por ultrassonografia e termografia nas regiões cranial, média e caudal da coluna cervical equina, pós exercício hípico da modalidade salto, verificando assim as diferenças e demanda entre as regiões. A realização desse projeto, pode contribuir para avaliação dos efeitos musculoesquelético e biomecânico frente ao exercício hípico na região cervical dos equinos atletas,por meio ultrassonográfico e termográfico, auxiliando nos diagnósticos relacionados a estas estruturas, tais como fraturas, doenças neurológicas, desmites, malformações, doenças degenerativas e inflamações agudas em pontos de tensão relacionadas a biomêcanica do salto, permitindo ao profissional um diagnóstico precoce e tratamento devidamente direcionado. Ainda com o uso do método da termografia, é possivel realizar o acompanhamento e a evolução das enfermidades correlacionadas com a área afetada e a prática esportiva sob o prisma do processo inflamatório versus aumento da temperatura local. Como cada exame utilizado avalia e utiliza métodos diferentes, o objetivo é achar um ponto de convergência entre ambos para ver se há correlação entre os achados ou não. 6 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Diagnóstico por imagem: histórico Em 1895, o físico alemão Wilhelm Rontgen descobriu os raios - X (RX) iniciando a era do diagnóstico por imagem. A aplicabilidade médica evoluiu com o uso de técnicas de diagnóstico e foi se modernizando com o passar das décadas. (AMORT; KRAMER,2014). A partir do surgimento do computador as imagens puderam ser processadas com melhor qualidade e de maneira mais rápida como para algumas modalidades diagnósticas com imagens em tempo real, como ressonância magnética (RM), tomografia computadorizada (TC) e ultrassonografia (US)(JHONSON, 2013). Na década de 1940 foi desenvolvida a ultrassonografia, nela, como base tecnológica para a formação de imagens, utiliza-se os princípios de eco de ondas sonoras (NEWMAN; ROZYCKI,1998). O campo da ultrassonografia veterinária cresceu nos últimos 30 anos, com avanços tecnológicos exponenciais desde o seu primeiro uso, podendo ser agora utilizados em estruturas e sistemas corpóreos que antes não eram considerados adequados para o exame ultrassonográfico. Muitos veterinários na prática equina atualmente possuem acesso às tecnologias ultrassonográficas e radiológicas que se tornaram os pilares do diagnóstico por imagem em equinos. A ultrassonografia possui a vantagem de não ser invasiva e ser complementar ao diagnóstico por imagem (PALGRAVE; KIDD, 2014). Em 1950, iniciou-se o seu desenvolvimento da termografia infravermelha (TIV) e diferentemente dos outros exames, essa ferramenta diagnóstica consegue captar a energia térmica emitida pelo paciente ou objeto, sendo um exame inócuo (MARINO; LOUGHIN,2010). Através do uso de sistemas automatizados e constante evolução desde a década de 50, a TIV só se tornou mais dinâmica e com imagens simultâneas somente após os anos 2000, o que possibilitou a sua utilização em pequenos animais (VAINIONPAA et al., 2012b; REDAELI et al., 2014; VAINIONPAA, 2014; RIZZO et al., 2017). 7 As melhorias no poder dos processadores, na portabilidade, na resolução das telas e componentes eletrônicos nas últimas décadas, fez com que estes elementos se tornassem cada vez menores e mais acessíveis (RING, 2004; WU, 2007). 2.2 Histórico e tecnologia da termografia infravermelha Hipócrates começou a documentar a termologia como ciência médica em 400 a. C, postulando que “ Em qualquer parte do corpo, se houver excesso de calor ou de frio, a doença existe e é para ser descoberta” (LAHIRI et al., 2012; CÔRTE; HERNANDEZ, 2016). Em meio a tentativas de se localizar alterações de temperatura, utilizava-se a lama, que uma vez passada no corpo, no local cuja a secagem era mais rápida, localizava-se a região com maior temperatura no corpo (FERREIRA et al., 2016). Séculos mais tarde, Newton, iniciou uma sequência de diversos descobrimentos que contribuíram com o avanço da tecnologia infravermelha, como a descrição das frações de luz branca, feita em 1664, através da utilização de um prisma, demonstrando em uma tela, as diversas cores, dando a essa imagem colorida e alongada o nome de “espectro”, descrevendo em 1672 como conceito de luz a “mistura heterogênea de raios com diferentes refrangibilidades” (SILVA; MARTINS, 2003.) A descoberta da radiação térmica, ou seja, essa luz invisível que mais tarde passaria a ser chamada de radiação infravermelha, se deu no ano de 1800, pelo alemão naturalizado inglês, o Sir William Hershel (HERSHEL, 1800b; RING, 2000). HERSHEL(1800a), decidiu em seu experimento, medir a temperatura após a cor vermelha, descobrindo então que mesmo não tendo luz nessa região, a temperatura aumenta e eleva os índices de calor, concluindo após alguns testes que a radiação nessa região também sofria os mesmos efeitos da reflexão, da refração, da absorção e transmissão da mesma forma que a luz visível (RING, 200), obtendo-se no ano de 1840 mesmo que de forma rudimentar, o primeiro registro da imagem térmica no papel, também conhecido na época por termógrafo. (FLIR SYSTEMS, 2013). 8 Em 1871, Wunderlich aferia e comparava a temperatura de indivíduos com febre com a temperatura de indivíduos normais, estabelecendo a temperatura como um indicador científico de enfermidade e assim, se tornando o primeiro a determinar a temperatura como uma ferramenta clínica. O papel fisiológico da emissão infravermelha pelo corpo humano, foi descrito por James D. Hardy em 1934, abrindo o caminho para o uso da termografia infravermelha em ciências médicas. A tecnologia do infravermelho, ganhou destaque durante a Segunda Guerra Mundial, com o interesse de usar essa ferramenta na detecção dos alvos inimigos (LAHIRI et al., 2012). Em 1957, foi realizada por R. N. Lawson, como ferramenta de diagnóstico médico, a primeira termografia em tumor de mama, descobrindo-se que a temperatura na área do tumor era maior que no tecido normal (JIANG et al., 2005). Já na medicina veterinária, a medicina equestre foi a pioneira em utilizar a termografia na década de 1960, quando o sistema de aquisição de imagens era lento e para realizar uma única imagem demorava-se mais do que 5 minutos (SMITH, 1964). As primeiras câmeras comerciais surgiram em 1970 (ARFFAOUI et al., 2012), mas somente em 1987, mesmo diante de muitas evoluções, a termografia de infravermelho foi reconhecida como ferramenta de diagnóstico no campo médico pelo conselho da American Medical Association (HILDEBRANDT; RASCHNER; AMMER,2010; AMORIM et al., 2018). Com a evolução dos aparelhos termográficos e o processamento de imagens através dos softwares disponíveis, o uso dessa ferramenta deve ser cada vez mais alavancado e utilizado também na detecção precoce das enfermidades que produzem alterações na temperatura corpórea (NG, 2009). 2.3 Aspectos físicos da termografia 2.3.1 Espectros eletromagnéticos Uma câmera termográfica infravermelho não pode ser considerada como um termômetro de maneira direta, uma vez que ela não afere a temperatura do corpo, aferindo a radiação infravermelha, esta por sua vez, é formada por ondas eletromagnéticas com comprimentos de ondas maiores do que as ondas 9 eletromagnéticas visíveis aos olhos humanos, sendo emitida por um corpo que tem temperatura superior ao zero absoluto (0º Kelvin), assim, quanto maior a temperatura do objeto, maior será a energia irradiada. (MEOLA, 2012b). Figura 1 - Espectro eletromagnético da radiação infravermelha. Fonte: SOROKO MOREL (2016). A temperatura de um corpo relaciona-se com a vibração dos seus átomos em torno de um ponto de equilíbrio, o que resulta em energia eletromagnética (BARREIROS et al., 2006). Deste modo, para a captação das ondas eletromagnéticas com comprimento de ondas invisíveis a olho nú, utiliza- se a câmera termográfica sendo esta capaz de captar a radiação infravermelha irradiada de um objeto com temperatura acima do zero absoluto, transformando-a em um sinal elétrico (MODEST, 2013), fazendo com que a imagem invisível seja processada e convertida em uma imagem visível e colorida, denominada termograma (equação de Stefan-Boltzmann). No termograma, o valor da temperatura e a intensidade das cores são diretamente proporcionais à intensidade da radiação infravermelha, como ao do sinal elétrico (GAUSSORGUES,1994). 10 EQUAÇÃO DE STEFAN-BOLTZMANN: R = ɛơT⁴ Onde: ɛ - é a emissividade da superfície, capacidade que a superfície tem de emitir e absorver radiação. Nos tecidos biológicos, isso pode variar entre 0,95 e 1,0. Ơ- é a constante de Stefan-Boltzmann (5.67 x 10-8 Wm-2K-4) T- significa a temperatura absoluta da superfície em Kelvin (º K) O espectro eletromagnético pode ser dividido em várias regiões, ficando delimitada como a região infravermelha a região com amplo espectro de comprimento de ondas, ou seja, entre 0,8 µm e 1000 µm. Para a utilização da técnica de termografia, os dispositivos termográficos, entretanto, trabalham em um espectro de comprimento de onda menor, ou seja, entre 0,8 µm e 14 µm, pois ondas com comprimentos maiores sofrem muita interferência. Ainda dentro dessa faixa, os dispositivos são subdivididos em relação à sensibilidade até determinados comprimentos de onda, classificados como comprimento pequeno, quando próximo ao infravermelho com espectro de 0,8 µm e 1,7 µm, quando o espectro vai de 1µm a 2,5µm é chamado de moderado e por fim, de longo comprimento, quando o espectro está entre 8 µm e 14 µm. Assim, os espectros com maior utilização são os de comprimento moderado e longo, porém, respeitando as leis de Wien, a temperatura esperada do objeto estudado deve ser levada em consideração, uma vez que temperaturas muito elevadas, emitem grande parte da radiação com comprimento de ondas pequeno, sendo dessa forma melhor avaliado com equipamentos com comprimentos de ondas próximos a pequenos. Os termógrafos ainda podem ser categorizados de acordo com a sua resolução (medida em quantidade de linhas e colunas, denominada pixels), velocidade de aquisição (medida em quadros, com valores de 30-60 Hz), sensibilidade e quantização espacial 11 (medida em pixels, quanto maior o número de pixels, maior a sensibilidade). (USAMANTIAGA et al., 2014). Figura 2 - A superfície do corpo do cavalo emite, absorve e reflete a radiação infravermelha, a partir dos objetos ao redor. Fonte: SOROKO; MOREL (2016). O corpo do animal emite radiação infravermelha de comprimentos de onda de cerca de 3 a 50 μm. O pico de comprimento de onda emitido depende da temperatura ambiente. Esta, está relacionada à seguinte regra: quanto maior a temperatura ambiente, maior a temperatura da superfície corporal, o que resulta em radiação de comprimentos de onda mais curtos sendo emitidos. No caso de baixa temperatura ambiente, com a temperatura de superfície inferior à do corpo, resulta na emissão de radiação de comprimento de onda mais longo. (CENA, 1974). 12 Figura 3 - A mão direita emite radiação infravermelha de ondas curtas, enquanto a mão esquerda, com a temperatura mais fria emite radiação infravermelha de ondas longas. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). Adicionalmente, sabe-se que toda a energia emitida sobre um corpo pode se dissipar por até três métodos diferentes, sendo eles absorção, reflexão e transmissão. (MOLMANN et al., 2005). Com isso, a soma das frações de cada energia dissipada pelos métodos tem que totalizar um, e isso, para qualquer comprimento de onda. A emissão, bem como a radiação infravermelha absorvida e refletida, propagam-se isotropicamente (em todas as direções) do corpo do animal (SOROKO, MOREL, 2016). Figura 4 - Irradiação infravermelha isotrópica emitida pela superfície corpórea do cavalo. Fonte: SOROKO, MOREL 2016). Objetos com características típicas, inerentes, são chamados de corpos negros ou objetos opacos, neles, além de não ocorrer transmissão, 13 também não ocorre reflexão da radiação infravermelho (USAMENTIAGA et al., 2014). Figura 5 - Fórmula que demonstra a dissipação da energia emitida sobre o corpo. Fonte: USAMENTIAGA et al., 2014). Através da função da sua temperatura e do comprimento de onda da radiação irradiada, pela lei de Planck, torna-se possível avaliar e calcular a radiação eletromagnética emitida pelo seu corpo, assim, por essa lei, demonstra-se que dependendo da temperatura, a energia irradiada de um objeto pode ter diferentes comprimentos de onda. (USAMENTIAGA et al., 2014). 2.3.2 Emissividade Outra característica e também um conceito físico de um corpo é a emissividade, que tem por definição o resultado da razão da radiação emitida por um corpo real em função da radiação cujo um corpo negro emite a mesma temperatura. (USAMENTIAGA et al., 2014). Sendo o corpo negro um conceito teórico, que considera a hipótese de que exista um objeto com capacidade de absorver 100% da radiação eletromagnética e não transmitir ou refletir nenhuma energia (LUZI et al., 2013). Figura 6 - Fórmulas Físicas. Emissividade (A). Radiância; Lei de Stefan- Boltzmann (B). Legenda: W- Radiância; Wb- Radiância do corpo negro; ɛ- 14 Emissividade; σ- Constante; T- Temperatura. Fonte: USAMENTIAGA et al. (2014). Dessa maneira, objetos com baixa emissividade, emitem maior radiação do que objetos com alta emissividade, com isso, em um objeto com baixa emissividade ao ser avaliado, tem-se que pequenos erros no ajuste da emissividade, poderia acarretar em um erro grande na precisão da temperatura adquirida pela câmera termográfica, diretamente se o objeto estudado for animais, por exemplo, os quais apresentam uma emissividade preconizada entre 0,97 – 1,0, tais erros de avaliação dessa emissividade, não acarretariam em resultados altamente discrepantes ( REDAELLI et al., 2014). Figura 7 - Gráfico ilustrativo da Lei de Stefan-Boltzmann. Energia irradiada como produto da temperatura e emissividade. Fonte: USAMENTIAGA et al. (2014). Existe ainda pouca descrição de emissividade ideal em animais, seja para determinada espécie ou tipo de pelagem (SOROKO; MOREL, 2016) Tão importante como conhecer a relevância da emissividade das superfícies biológicas, é compreender que a garantia de todas as imagens térmicas, deverão ser realizadas, tendo-se em mente um bom conhecimento das capacidades da tecnologia, bem como o conhecimento das limitações físicas (LUZI et al., 2014). 15 2.3.3 Temperatura ambiente O corpo do animal emite radiação infravermelha com comprimentos de onda de 3 a 50 µm. O pico de comprimento de onda emitido, depende da temperatura ambiente. Isso está relacionado à seguinte regra, quanto mais alta a temperatura ambiente, mais alta a temperatura da superfície corpórea, o que resulta na emissão de radiação de comprimentos de ondas mais curtos. No caso de baixas temperaturas ambiente, a temperatura da superfície corpórea mais baixa, resulta em comprimento de ondas mais longo. Devido à faixa de temperatura ambiente normalmente encontrada, as câmeras térmicas de ondas longas são preferidas para os exames de animais (SOROKO; MOREL, 2016). 2.3.4 Umidade do ar Além dos fatores do objeto em si, como emissividade, superfície, presença de pêlos, há outros fatores importantes como angulação e distância da câmera em ralação ao objeto, calibrações internas da câmera, escala térmica e espectro de cores, bem como os fatores ambientais e arredores, como velocidade do vento, temperatura refletida, temperatura atmosférica e umidade do ar. (OKADA et al., 2013). Quanto aos fatores ambientais, nota-se que a velocidade do vento, bem como a umidade, influenciam na temperatura aferida com o método infravermelho, aumentando a temperatura. Dentro desse contexto, foi possível observar e explicar que há atrito da corrente de ar com o objeto, aumentando assim a agitação das partículas de água e gás carbônico atmosférico, aquecendo a superfície, com produção de calor e aumento da absorção da temperatura refletida em torno do objeto. (OKADA et al., 2013). O fator de transmissão de temperatura através da umidade relativa do ar, pode ser compensado pela câmera e para distâncias curtas, indica-se um valor predefinido de 50 % (FLYR SYSTEMS, 2013). 16 2.3.5 Sensibilidade e resolução Dentre parâmetros importantes para um sensor térmico, estão a sensibilidade ( Kevin, Fahrenheit e Celsius) e a resolução (pixels) (LUZI et al., 2013). Comparada à uma palpação durante o exame físico, a sensibilidade na detecção do calor chega a ser 40 vezes maior, uma vez que aparelhos com uma sensibilidade superior, conseguem detectar variações inferiores a 0,025ºC (VAINIONPÄÄ et al., 2021b; WALLACE et al., 2017). Isso é valioso, pois na aplicabilidade médica, essas variações de temperatura local, podem causar aumento da temperatura na superfície da pele e problemas como tumores, angiogênese e inflamações, podem ser detectados previamente, antes da apresentação dos sinais clínicos (EDDY; VAN HOOGMOED; SNYDER, 2001; BEZERRA, 2007). Quanto à resolução da temperatura, afirma-se que ela é semelhante ao número de cores exibidas em uma fotografia colorida ou uma tela de computador, sendo que quanto melhor for essa resolução, ou seja, quanto maior for a matriz de pixels, as transições de temperaturas serão mais suaves, assim, se o paciente como objeto de estudo, possuir gradientes de temperatura bem sutis, estes serão vinculados ao objeto e não à câmera (DIAKIDES; BRONZINO; PETERSON, 2013). 17 A- ARTIC B- GRAY C – IRON D- LAVA E- RAINBOW F- RAINBOW HC Figura 8 - Demonstração das imagens térmicas de um mesmo cavalo, da raça Brasileiro de Hipismo, em vista lateral do pescoço esquerdo, elucidando aspecto normal das diferentes palhetas de cores, oferecidas pelo software FLIR Tools®, demonstrando nas figuras: A- ARTIC; B- GRAY; C- IRON; D- LAVA; E- RAINBOW; F- RAINBOW HC. Fonte: ARQUIVO PESSOAL (2021). 2.3.6 Medicina veterinária equina e termografia Baseando-se no conhecimento dos mecanismos de termorregulação e mecanismos que podem alterar a irradiação emitida por um tecido, é crescente o uso da termografia infravermelho tanto na medicina humana, quanto na medicina veterinária, uma vez que a técnica pode ser aplicada dentro das mais 18 variadas especialidades como dermatologia, oncologia, ortopedia, cirurgia, odontologia, fisioterapia e até em casos de saúde pública e medicina do trabalho , como uma ferramenta auxiliar no diagnóstico, no acompanhamento e no prognóstico (SE – WOOK et al., 2005). O pioneirismo no uso da técnica dentro da medicina veterinária, ocorreu entre a década de 1960 e 1970, na clínica de grandes animais, (HURNIK et al.,1984) quando foi estabelecido por PUROHIT et al. (1977), o primeiro protocolo afim de se padronizar os valores normais de temperatura nos membros de cavalos saudáveis, além de outras partes do corpo, assim, esse protocolo também foi utilizado para detectar precocemente inflamações nos cascos e tendões dos equinos de corrida. A maior dificuldade das pesquisas iniciais com a espécie, estava relacionada com os equipamentos disponíveis na época, pois eram pesados, grandes, lentos na obtenção das imagens, podendo levar até 5 minutos para obter uma única imagem, além de baixa resolução (WU, 2007). A medicina equina, dentre todas as especialidades veterinárias, é a que mais se destaca no uso da técnica de termografia infravermelho, principalmente na medicina esportiva equina (HOLMES et al., 2003.). Nessa espécie, por meio de estudos, foi possível comprovar a eficiência do exame termográfico em lesões toracolombares, no auxílio do diagnóstico em lombalgias causadas por pressões assimétrica da sela (ARRUDA, 2010), de tendinite e sinovite (TURNER, 2001), laminite (ÇENTIINKAYA; DEMIRUKTU, 2011) e lombalgias (FONSECA et al., 2006). Dentro ainda da medicina esportiva equina, o uso da termografia, vem sendo aplicado para detectar lesões musculoesqueléticas subclínicas pós exercícios com alta intensidade, assim como para estudar os mecanismos de termorregulação durante a atividade física (VAN HOOGMOED; SNYDER, 2002), contribuindo no auxílio de diagnóstico de cavalos com diminuição do desempenho esportivo (FIGUEIREDO et al, 2012). PUROHIT & MCCOY (1980), como pesquisadores pioneiros na avaliação da aplicabilidade da termografia em processos inflamatórios em equinos, examinaram animais pré e pós exercício e animais apresentando processos inflamatórios agudos induzidos quimicamente e verificaram 19 posteriormente a atuação das drogas anti-inflamatórias. Concluíram que no diagnóstico de subluxações de vértebras lombares, artrites, tendinites, abscessos alveolares, laminite e abscessos subsolar, a termografia se mostrou eficaz. Ainda verificaram que ela foi extremamente útil para avaliação da eficácia dos anti-inflamatórios, tanto qualitativa, quanto quantitativamente. Desde que operada por um profissional competente e experiente, ÇENTINKAYA & DEMIRUTKU (2012), concluíram que a termografia, como um método auxiliar é altamente sensível, quando comparada à radiografia e ultrassonografia, no diagnóstico de tendinite, tenossinovite, lombalgia, efusão articular e infecções do tecido conjuntivo. Se tratando de problemas de coluna em equinos, a prevalência é de 0,9%. Incluindo sinais clínicos variados, como atitudes de autoproteção, dor à palpação, claudicação, bem como relutância a certos movimentos, a termografia demonstrou-se 98,5% eficaz na sensibilidade na detecção das lombalgias (TURNER, 2010). SIMON et al. (2006), em um estudo avaliando as variações de temperatura provocadas pelo exercício em esteira rolante nos membros de seis equinos, nos tempos 0, 5, 15, 45, 60 minutos e 6 horas após o esforço, demonstraram que após 45 minutos do fim da atividade, a temperatura dos membros já havia retornado ao normal. Cada vez mais a termografia tem-se mostrado útil na medicina esportiva equina pela capacidade de identificação de mudanças anormais de temperaturas superficiais provocadas por danos musculares, mas ainda apresenta um valor bem limitado no que diz respeito a lesões profundas. Ao se avaliar agrupamentos musculares, deve-se tomar o cuidado em sempre utilizar o lado contralateral como comparação. As miosites são vistas como hot spots na pele, diretamente em cima do músculo afetado, sendo os pontos mais comuns de tensão muscular de esforço, também chamados de strain e sendo alguns músculos mais fáceis de serem avaliados na termografia, tais como os músculos dos membros pélvicos, como o mm. longuíssimo dorsal, mm. semitendinoso e semi membranoso, mm. adutor da coxa, mm. bíceps femural, mm. glúteo médio, bem como a inserção dos mm. glúteos nos trocanteres do fêmur (VALBERG, 2006). 20 A afecções de cascos, assim como os efeitos causados pelo uso da ferradura, podem ser avaliados de maneira bem rápida e satisfatória com a técnica de termografia. A banda coronária é a região com maior temperatura do casco, a qual vai se tornando de forma progressiva mais fria em direção à pinça e ao solo. Assim como a cora do casco, os bulbos do talão em geral, também se apresentam de forma mais quente (BATHE et al.,2007). Segundo MITCHEL (2009), durante um exame de compra de um cavalo atleta, a termografia se torna uma importante ferramenta por ser capaz de detectar de forma precoce a presença de lesões em coluna e membros, podendo auxiliar e direcionar para exames mais detalhados como a ultrassonografia e o raio-X, otimizando a avaliação do animal de forma organizada, sistemática e objetiva. Para a detecção de neurectomias química (VAN HOOGMOED & SNYDER, 2002), bem como anestesias perineurais, HOLMES et al. (2003) realizaram estudos que impulsionaram o uso da termografia em competições equestres oficiais, como parte do controle antidoping (WEBBON, 2002). Assim a Federação Equestre Internacional (FEI), através de um regulamento criado em 12 de janeiro 2012 (Anexo XI), propôs que os médicos veterinários delegados dos concursos, fizessem uso de um método de exame de hipersensibilidade nos membros. Dessa forma, os quatro membros dos cavalos, antes mesmo do exame clínico, devem ser avaliados por uma câmera termográfica, tanto quanto no período em que estão na baia descansando, quanto logo após o término da sua prova, de forma que os veterinários devem avaliar diferenças nas temperaturas entre os membros contralaterais, muito altas ou muito baixas. Após a termografia, os membros são avaliados e palpados com o objetivo de possíveis lesões dolorosas serem identificadas. Caso haja assimetrias nas imagens, ou seja, acima de 1ºC entre as mesmas regiões dos membros contralaterais, sendo eles hot spots (pontos quentes), cold spots (pontos frios) ou alguma região dolorida, os animais são desclassificados da competição (BASILE et al., 2012). Enfim, são diversos benefícios e utilidades oferecidos pela termografia na medicina veterinária. Ao utilizar-se da técnica, deve-se considerar que a termografia mesmo sendo um método auxiliar, ela agrega valores nas 21 consultas clínicas e hospitalares, bem como possibilita um diagnóstico precoce, oferecendo um prognóstico favorável, sendo também um método não invasivo, indolor e sem radiação ionizante (BASILE et al., 2012). Assim como qualquer exame ou método auxiliar diagnóstico, a termografia requer para a sua execução, que seja realizada com cautela e rigor, como a interpretação das imagens resultantes, pois a falta de critérios para a realização do exame, pode resultar em artefatos e isso pode induzir a erros de interpretações (BASILE et al., 2012b). 2.3.7 O paciente equino Para SOROKO e MOREL (2016), dentre as preparações que os animais devem receber para a realização da termografia, incluem-se avaliar alterações que possam influenciar na microcirculação da pele, como estresse, umidade dos pêlos, exercício físico, alterações neurais, fatores climáticos como estação do ano, comprimento dos pêlos, algias ou algum processo inflamatório, sujidades, bem como o uso de medicamentos parenterais ou tópicos. Assim, para um equino ser avaliado termograficamente, requer-se que o mesmo seja aclimatizado por um período mínimo de 20 minutos no local onde serão feitas as imagens, que pode ser própria baia do animal. Porém, para TUNLEY e HENSON (2004), o tempo necessário para que a aclimatização e estabilização absoluta da temperatura aconteça, é aproximadamente de 40 e 60 minutos, já para PALMER (1983), um período maior se faz necessário quando o animal foi exposto à algum tipo de exercício ou estava num ambiente com temperatura ambiente muito diferente daquela onde será realizada a imagem. Logo, padrões foram estabelecidos na prática veterinária equina, com isso, para aumentar o valor do diagnóstico , os seguinte protocolos devem ser adotados quando relacionados aos cavalos como, ser examinado antes do período de repouso ao aclimatização, estar em repouso há pelo menos 1 hora, não conter sujidades em seus pêlos e estar com os mesmos rasqueados, não estar úmido nem molhado, pois a água diminui a temperatura da superfície corpórea, assim como o corpo, os membros devem ser rasqueados e os cascos devem estar limpos, medicamentos sistêmicos e locais não devem ser 22 realizados antes do exame , sendo que a última aplicação deve ser feita até 24h antes do mesmo (SOROKO; MOREL, 2016). Variações nos comprimentos dos pêlos, podem confundir a interpretação das imagens (VON SCHWEINITZ, 1999). Assim, estudos foram realizados para entender o efeito desses comprimentos e da tricotomia nos exames termográficos. Ficou elucidado que membros com tricotomia, se mostraram sempre mais quentes no termograma e que, tanto membros com os pêlos intactos, quanto os animais que estavam com os membros tricotomizados, apresentaram o mesmo acréscimo de temperatura, após o exercício. Animais ligados, podem ter a imagem e temperatura alteradas assim que as ligas são retiradas, então os mesmos devem estar sem elas há pelo menos 3 horas antes do exame (TURNER et al., 1983). Mantas acolchoadas e protetores de sela siliconados devem ser retirados com 30 minutos e mantas com tecidos elásticos como Lycra®, devem ser utilizados até 1 dia antes do exame por serem muito aderentes e alterar a temperatura da superfície da pele (PALMER, 1981). Se o exame for na região do pescoço, a crina deve ser amarrada, afim de se evitar o contato com a pele evitando-se o aumento da temperatura naquele local. Figura 9 -Termograma dos membros anterios, mostrando aumento evidenciado da temperatura, após 2h da retirada das ligas. SOROKO E MOREL (2016). Figura 10 - Termograma da região do ombro e costado, estavam em contato com tecido de material elástico. SOROKO E MOREL (2016). 23 Figura 11 - Termograma do lado esquerdo do pescoço mostrando que a crina absorve toda radiação infravermelha, fazendo com qua as demais áreas do pescoço pareçam mais frias. Fonte : SOROKO E MOREL (2016). Marcas a frio ou à fogo na pele, assim como cicatrizes, podem influenciar a temperatura da região avaliada. O animal também não deve receber nenhum tipo de fisioterapia com calor (40ºC) e frio (4ºC), no período de 24h antes do exame, pois tais terapias, podem aumentar a temperatura em até 2,5ºC após 2h (se utilizado frio) e 3,7ºC após 75 min (se utilizada a terapia com calor). Assim, ficou relatado que o uso de ultrassom terapêutico em região dos tendões, por 10 minutos, aumentou a temperatura por mais de 1h. Tratamentos realizados com acupuntura, devem ser evitados pelo menos 1 semana antes do exame (EDDY et al., 2001). 2.3.8 Ambiente O exame termográfico deve ser realizado em um ambiente interno, fresco, arejado, com temperatura estável, pois variações extremas na temperatura ambiente podem fazer com que haja assimetrias na distribuição da temperatura na superfície do corpo. A faixa de temperatura ambiente ideal para a realização da termografia em equinos varia de 20ºC – 25ºC, acima de 25º, se torna mais difícil obter um gradiente entre as temperaturas ambiente e da superfície corpórea, com isso um local inflamado pode acabar sendo mascarado. Já temperaturas ambiente abaixo de 12ºC, diminuem a circulação sanguínea, reduzindo a temperatura da superfície corporal. (PALMER, 1981). Esse ambiente, que muitas vezes pode acabar sendo a própria baia, deve estar livre de correntes de ar, livre da incidência da luz solar e de fontes de calor. A presença de altos níveis de partículas de poeira no ar, pode interferir com a radiação infravermelha, uma vez que a poeira reduz a quantidade e a 24 qualidade de energia das ondas eletromagnéticas captadas pela câmera termográfica. (PALMER, 1981; TURNER, 1991). 2.3.9 Cuidados com o procedimento Quando se foca em uma região ou lesão, deve-se ter o cuidado de mantê-la enquadrada, incluindo a área de tecido saudável. Se for necessário fazer o acompanhamento da mesma lesão, é importante que as imagens sejam obtidas sempre com a mesma distância para que efeitos ruins de resolução sejam eliminados, bem como serem feitas com a regularidade do mesmo horário( sempre cedo ou sempre à tarde), de tal forma que não haja grandes variações entre as temperaturas corpóreas e a do ambiente, assim como , é importante que não haja interferência nesse enquadramento, como pessoas, umidade no chão, fezes, objetos, evitando-se assim erros de interpretação do profissional (BASILE, 2012). Figura 12 - Distâncias recomendadas entre cavalos e a câmera, especificamente para áreas corpóreas de equinos. Fonte: SOROKO e MOREL (2016). 25 Nos equinos, o posicionamento da câmera termográfica, pode ser feito com o auxílio de um tripé ou com um dispositivo portátil empunhado, desde que a câmera sempre fique perpendicular (90º) à área a ser examinada. Uma boa imagem, depende de um distanciamento correto, para isso, o chão pode ser demarcado, mantendo-se constante esse distanciamento caso sejam feitas mais imagens sequenciais de acompanhamento, pois uma alteração de meio metro pode ser o suficiente para manter as temperaturas inconsistentes, em função das limitações ópticas das câmeras. Para regiões simétricas do corpo como o pescoço (lado esquerdo e lado direito do pescoço), as imagens devem ser realizadas de forma separadas, porém, deve-se manter o mesmo posicionamento em ambas as imagens (SOROKO; MOREL,2016) A B Figura 13 - Termograma do lado direito do pescoço, pelo aspecto lateral, ilustrando o posicionamento incorreto em relação à câmera (A). Termograma do lado esquerdo do pescoço, pelo aspecto lateral, ilustrando o posicionamento correto do pescoço em relação à câmera (perpendicular) (B). Fonte: SOROKO e MOREL (2016). 2.3.10 Ajustando a câmera termográfica A perda de calor pela pele é um mecanismo bastante eficiente em virtude da combinação de propriedades da pele com a circulação sanguínea, dessa forma esse mecanismo apresenta características muito similares aos de emissividade de um corpo negro, logo, a câmera termográfica deve ser configurada para realizar a leitura de emissividade = 0,98 (ɛ= 0,98) (PASCOE et al., 2008). A melhor maneira de configurar o termógrafo é deixando ele no modo manual, o que permite o ajuste da palheta de cores / temperatura pelo o usuário. O ideal é que esse ajuste seja selecionado para uma faixa de leitura com diferença entre mínima e máxima em 10ºC de acordo com os horários e 26 temperaturas ambiente, sendo de 24º -34ºC em dias mais frescos (abaixo de 20ºC), 25 - 35ºC para dias com temperaturas variando entre 20º e 25°C, de 26 – 36ºC com um ambiente onde a temperatura esteja entre 25º e 30ºC, bem como de 27º a 37ºC para ambientes cuja a temperatura esteja acima de 30ºC. De qualquer forma, essas temperaturas devem ser ajustas também de acordo com a região a ser avaliada (BASILE, 2012). 2.4 A imagem termográfica 2.4.1 Interpretação do termograma Para a correta interpretação de termogramas é imprescindível considerar a anatomia do cavalo, particularmente as estruturas muscular e óssea, juntamente com o sistema neurológico e circulatório, pois a variabilidade na simetria e na distribuição da temperatura, pode não estar relacionada somente com as alterações nos locais com aporte sanguíneo, que são sinais de inflamação, mas também relacionados com os fatores externos, ambientais, atividades físicas, estação do ano. Portanto, para interpretar um termograma, é crucial compreender a variação na distribuição das temperaturas normais do corpo (SOROKO; MOREL, 2016). Figura 14 - Termograma do aspecto lateral esquerdo do cavalo, mostrando variações da temperatura pelo corpo. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). Após a obtenção da imagem, os valores de temperatura, assim como as palhetas de cores podem ser ajustados pelo software, interpretando os 27 resultados de acordo com a técnica desejada (FLIR SYSTEMS). Para tanto, em experimentos tem-se utilizadas três técnicas principais de interpretação de termograma, sendo elas: Técnica com Marcação da área de interesse, também conhecida como ROI, técnica de temperatura global, também conhecida como técnica de região anatômica e a técnica de temperatura máxima (ARENHART et al., 2014; FERREIRA et al., 2008; LUDWING et al., 2014). Figura 15 - Termograma do aspecto lateral esquerdo do cavalo, mostrando a média das variações da temperatura pelo corpo, pela ROI linear. Fonte: SOROKO e MOREL (2016). A ROI, consiste em usar uma figura geométrica para demarcar uma área seleciona, assim, dentro dessa área, a temperatura é obtida pela média aritmética de todos os pixels ali presentes. Tem sido a mais utilizada, pois oferece termogramas mais homogêneos na avaliação de temperatura corpórea hígida, pois os valores obtidos são mais similares em amostras seriadas e variadas. Diferenças nas médias de temperaturas maiores que 1°C entre regiões simétricas, já podem indicar um processo inflamatório (área hiperradiante) (ARENHART et al.; 2014; FERREIRA et al., 2008; LUDWING et al., 2014). Em 2005, a FEI (Federação Equestre Internacional), determinou que podem ser consideradas diferenças de até 2°C (SOROKO; MOREL, 2016). 28 Figura 16 - Média das diferenças mínimas de temperaturas simétricas mostradas pela ROI. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). A técnica da temperatura global, também usa a média aritmética de todos os pixels, porém difere da ROI, pois a região demarcada não é um ponto e sim toda uma região anatômica, que por sua vez, pode se estender ao redor do corpo avaliado, o que facilita a demarcação da região com uma figura geométrica, sendo mais rápido. Já a técnica denominada de temperatura máxima, consiste na utilização dos pontos mais elevados na região demarcada, onde, assim que o avaliador demarcar o ponto inicial, o software faz uma varredura selecionando os 5 pontos com temperaturas mais elevadas e com distância mínima de 5 pixels uns dos outros, sendo que a temperatura total é aquela representada pela média da área de 5 x 5 pixels. Esse é o método mais rápido e menos dependente do avaliador, sendo o mais indicado para estudos que contenham regiões mais heterogêneas, assimétricas, com alterações patológicas ou que incluem atividade física.(ARENHART et al.; 2014; FERREIRA et al., 2008; LUDWING et al., 2014). A distribuição da temperatura na superfície corpórea de um cavalo é caracterizada pela variabilidade das características individuais e é influenciada por mudanças ambientais (SOROKO; MOREL, 2016). 29 Figura 17 - Diferenças permitidas entre temperaturas de estruturas simétricas e regiões específicas do corpo em cum cavalo saudável. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). 2.4.2 O pescoço equino no termograma Um termograma da região do pescoço, deve ser realizado no aspecto lateral, com a câmera perpendicular a essa área e a 2m de distância do animal. Essa região inclui desde o final da cabeça (atlanto-occipital) até a base pivotante do pescoço (região cervico-torácica). Os músculos acima da área das vértebras cervicais (C1- C7), são responsáveis por levantar e flexionar o pescoço. O músculo esplênio é o responsável por realizar a extensão e os movimentos laterais do pescoço. O músculo rombóide, segue ao longo do pescoço abaixo da crina e se conecta ao ligamento nucal e na inserção da cartilagem escapular medial, elevando o pescoço para cima e alavancando a escápula para cima e para frente (SOROKO; MOREL, 2016). 30 A B C Figura 18 - (A) Pescoço no aspecto lateral esquerdo, elucidando as vértebras cervicais, (B) pescoço no aspecto lateral esquerdo mostrando o músculo esplênio (1), o músculo rombóide (2) e o ligamento nucal (3), (C) termograma de um pescoço no aspecto lateral esquerdo indicando as vértebras cervicais e o sulco jugular abaixo, com área mais quente. Fonte: SOROKO; MOREL, 2016). A área do pescoço normalmente é caracterizada por uma temperatura superior à da superfície corporal e com o sulco jugular e vasos mais superficialmente. As demais áreas do pescoço são caracterizadas por uma distribuição de calor mais uniforme, mas às vezes, na porção mais superior do pescoço, logo abaixo da crina, pode mostrar temperaturas mais baixas, em função da camada de gordura (SOROKO; MOREL, 2016). Usualmente, a termografia na medicina veterinária equina é usada como uma ferramenta complementar no diagnóstico de injúrias nos membros, como abscessos de casco, laminites, tendinites, artrites, desmites entre outras. Para as anormalidades da coluna, a termografia tem sido bem-sucedida quando aplicada ao estudo dos processos inflamatórios musculares e dos processos espinhosos das vértebras torácicas e da articulação sacrilíaca. Inúmeras publicações têm avaliado as aplicações da termografia na medicina veterinária, provando que há uma série de vantagens na detecção precoce de processos inflamatórios no sistema musculoesquelético dos cavalos de esporte, evitando-se que haja uma queda de performance nesses animais, uma vez que traumas agudos ou acúmulo de desordens dos tecidos moles, como os músculos, tendões e ligamentos, podem se tornar injúrias crônicas. Tensões musculares mantidas por longos períodos resultam num desequilíbrio do movimento. Espasmos musculares constantes das costas dos cavalos, podem causar distúrbios nos membros anteriores e posteriores, bem como miopatias no ombro e no pescoço (PUROHIT et al., 2004; PUROHIT, 2008). 31 EDDY et al. (2001), correlacionou os achados termográficos com outras ferramentas de diagnóstico em cavalos com claudicação. A termografia e ultrassonografia foram correlacionados em 66,7 % de seus casos, termografia com cintigrafia em 75 % e com radiografia em 51,7 % dos casos. 2.5 Ultrassonografia 2.5.1 A história da ultrassonografia Pesquisando-se sobre a história da ultrassonografia é possível verificar que há inúmeros registros antigos (ERIKSON et al.,1974). O estudo da acústica provavelmente se iniciou com Pitágoras, filósofo grego que desenvolveu o sonômetro, um sistema para afinação de cordas, porém, entre 1564 e 1642, os estudos modernos de acústica foram iniciados pelo pesquisador Galileu Galilei, que relacionou a vibração e a frequência das ondas sonoras de forma científica (GRAFF,1981). Em 1793, o italiano Spallanzani, descobriu que os morcegos voavam em ambientes escuros e que conseguiam desviar dos objetos por meios da sua percepção sonora. No final dos anos 1800, os cientistas buscavam uma definição física sobre a vibração dos sons, bem como sua transmissão, refração e propagação (CARVALHO, 2004). Em 1877, a “TEORIA DO SOM” foi publicada pela primeira vez pelo cientista inglês, Lord Hayleigh, o que praticamente iniciou a física acústica moderna, definindo a onda sonora como uma equação matemática, fundamentando as bases da acústica, que serviriam no futuro para a técnica ultrassonográfica (GRAFF, 1981). 32 Figura 19 - Lord Hayleigh. Fonte: https://www.ufrgs.br/biofisica/ecografia.pdf Jacques e Pierre Curie, em 1881, utilizaram um campo elétrico alternante sobre cristais de quartzo e turmalina, capaz de gerar ondas sonoras de altas frequências, ou seja, acima de 20 KHz, criando um efeito piezo elétrico conhecido como ultrassom. Já em 1883, o cientista inglês Galton, criou o apito de GALTON, com a finalidade de controlar cães, por meio de ultrassons sem que os humanos pudessem ouvir (GRAFF,1981). Em 1912, após o naufrágio do Titanic, L. F. Richardison, sugeriu que ecos ultrassônicos fossem utilizados na busca dos objetos submersos, logo então, entre 1914 – 1919, durante a Primeira Guerra Mundial, essa tecnologia foi utilizada para a localização de submarinos inimigos e icebergs. Aproveitando-se dos bons resultados, essa técnica também passou a ser utilizada para fins não militares, como detectar fendas no setor metalúrgico, bem como para o estudo do fundo marinho (NAGY, 2002). Já na Segunda Guerra Mundial (1939-1945) com o aprimoramento dos recursos militares, desenvolveu-se o SONAR (Sound Navegation and Ranging), O sonar de Fessenden era um oscilador elétrico, emitia sons de baixa frequência, estes eram enviados para um receptor onde podia-se ouvir os ecos emitidos. Esse equipamento era capaz de identificar um iceberg a duas milhas de distância, porém, devido à sua baixa frequência, era incapaz de determinar a direção do mesmo (NAGY, 2002). Na medicina, foi utilizado a primeira vez em 1940, no espectro terapêutico, em tratamentos que iam desde doença de Parkinson, até artrite reumatóide, porém, foi abandonado por não se fundamentar em resultados científicos (CARVALHO, 2004). 33 Figura 20 - Ultrassom terapêutico. Fonte: http://www.ob-ultrasound.net/therapy.html Foi então que em 1942, o neuropsiquiátrico Karl Dussik, utilizou o recurso ultrassônico como meio diagnóstico na localização de tumores cerebrais, na atenuação do ultrassom quando se atravessava o crânio e verificando o tamanho dos ventrículos cerebrais (CARVALHO, 2004). O médico norte americano, considerado um dos “pais” da técnica da ultrassonografia diagnóstica,em 1947 detectou em seus estudos estruturas de tecido moles, quando nessa época, para a realização da imagem era necessário que o paciente ficasse imerso e imóvel em uma banheira com água, o que além de não ser prático, não gerava imagens com qualidade de resolução. Já na década de 1950, a banheira foi substituída por uma pequena quantidade de gel com a finalidade de melhorar e aumentar a superfície de contato entre o transdutor e a pele, técnica a qual é utilizada nos moldes atuais (CARVALHO, 2004). 34 Figura 21 - Primórdios da ultrassonografia diagnóstica. Fonte: http://www.ob-ultrasound.net/therapy.html . Na medicina veterinária, a ultrassonografia foi utilizada pela primeira vez em 1956, nos Estados Unidos por pesquisadores da Universidade do Colorado, em bovinos de corte, mensurando-se a espessura do lombo desses animais. No mesmo período, porém na Europa, pesquisadores estudavam as carcaças de suínos (TEMPLE et al., 1956). No entanto, o primeiro relato do uso do ultrassom como meio diagnóstico veterinário, aconteceu em 1966, na identificação de gestação em caprinos, pelo serviço de pesquisa e de agricultura e pecuária em Belsville, Estados Unidos (LAUB et al., 1988). Atualmente, reconhece-se que o exame ultrassonográfico faz parte da rotina veterinária, de forma isolada ou complementando outro método de diagnóstico por imagem, podendo ser aplicado para avaliação reprodutiva, abdominal, oftalmológica, oncológica, cardíaca, torácica e musculoesquelética (LAMB et al., 1988; NYLAND; MATTON, 2002). Dessa forma, o conhecimento do histórico através da anamnese e das diferentes interfaces que a técnica oferece, sua utilização contribui na eficácia do diagnóstico, confirmando-se a importância do exame ultrassonográfico para o médico veterinário dentro de suas especialidades. 35 2.5.2 Aspectos físicos da técnica ultrassonográfica As ondas de ultrassom possuem características em comum com as ondas sonoras audíveis, embora tenham uma frequência muito mais alta, não sendo ouvida pelos humanos, classificada como ULTRASSOM. (PALGRAVE, KIDD, 2014). As ondas de ultrassom são produzidas a partir de uma corrente elétrica aplicada em cristais piezoelétricos localizados dentro do transdutor, também conhecidos como probe ou sonda, fazendo com que esses cristais vibrem, convertendo energia elétrica em energia mecânica e vice e versa. O efeito piezoelétrico é quando um cristal assimétrico é submetido a uma tensão mecânica, que produz uma reordenação nas cargas elétricas, causando um deslocamento relativo nas cargas positivas e negativas. O deslocamento (d) das cargas produz um dipolo elétrico (PALGRAVE, KIDD, 2014). Figura 22 - Efeito piezoelétrico. Fonte: https://www.ufrgs.br/biofisica/ecografia.pdf A vibração é transmitida através dos tecidos na forma de ondas sonoras e ao longo desse caminho podem sofrer uma atenuação do feixe de ultrassom, ou seja, sofre um enfraquecimento da intensidade dessa onda. As ondas sonoras ao passarem pelos tecidos, podem ser refletidas, refratadas, dispersadas ou absorvidas, formando assim as imagens ultrassonográficas. (PALGRAVE; KIDD, 2014). 36 2.5.3 Reflexão, impedância acústica, refração, dispersão e absorção Ao se deslocar pelos tecidos, as ondas de ultrassom entram em contato com estruturas que refletem uma parte das ondas diretamente para os cristais piezoelétricos, enquanto outra parte segue por entre os tecidos. A força com que essas ondas ou ecos retornam geram vibração dos cristais, resultando em um sinal elétrico, porém, uma característica única dos cristais piezoelétricos é que eles são capazes de emitir e receber ondas de ultrassom. É importante saber que a imagem só pode ser formada quando essas ondas ou ecos retornam ao transdutor (ALFEN; MAH, 2018). A proporção em que a onda emitida é refletida de volta ao transdutor, depende da impedância acústica, da interface entre os tecidos e o ângulo em que a onda atinge essa interface, assim, a impedância acústica de um tecido é um produto da densidade desse tecido com a velocidade em que as ondas sonoras se deslocam através dele. Um tecido considerado denso como o osso, possui uma impedância acústica alta (7.8), sendo bastante reflexivo quando comparado com a impedância acústica do ar, que é baixa (0.0004). Entendendo essa propriedade física, é possível entender as variações teciduais na aparência das imagens geradas e que essa diferença de impedância acústica pode acabar gerando artefatos. (PALGRAVE; KIDD, 201 O ângulo em que o feixe de ultrassom atinge os tecidos, também é importante no grau de reflexão da onda sonora, assim, somente ondas geradas de forma perpendicular ao tecido, resultará em reflexão direta na sonda. Caso a onda chegue a interface de um tecido em um ângulo diferente de 90°, resultará na falta de informação direta dessa região avaliada (ALFEN; MAH, 2018). 37 Figura 23 - Impedância acústica aproximada comumente encontrada nos tecidos. Fonte: PALGRAVE e KIDD (2014). O fenômeno que é conhecido como refração é facilmente observado e associado à tecidos de estruturas curvas, como vesículas embrionárias, cisto endotelial e ocorre de forma que se uma onda de ultrassom atinge tecidos com diferentes impedâncias acústicas em um ângulo que não seja perpendicular, o feixe mudará de direção enquanto continua chegando de forma mais profunda dentro dos tecidos, antes de ser refletido de volta à sonda . (PALGRAVE, KIDD, 2014). O surgimento de imagens de tecidos parenquimatosos no exame de ultrassom é principalmente atribuído à dispersão das ondas. Essa dispersão acontece quando o feixe encontra interfaces pequenas e irregulares, com diferenças mínimas de impedância acústica, como o fígado por exemplo, onde o resultado dessa interação é a dispersão de ondas por todos os tecidos e em todas as direções, ao invés da reflexão direta de volta na sonda, pois a força desses ecos é relativamente fraca em comparação com a intensidade de ecos que retornam ao transdutor, a partir de interfaces altamente reflexivas como as dos ossos (PALGRAVE; KIDD, 2014). Já a absorção é a única interação entre os feixes de ultrassom e os tecidos que resultam diretamente em uma redução da energia de ondas. Essa 38 forma de atenuação, acontece quando a energia mecânica da onda de ultrassom é convertida em calor, ficando retida nos tecidos. O calor gerado dentro dos tecidos com o uso do ultrassom diagnóstico é considerado insignificante, não oferecendo perigo (PALGRAVE; KIDD, 2014). Figura 24 - Duas imagens do forame ventral proximal mostrando o músculo flexor passando por cima do osso rádio (na esquerda) e osso ulna (direita), com o nervo medial no meio. A imagem da esquerda mostra o resultado otimizado com uma angulação de 90º com clara reflexão dos ossos, fáscias e nervos. A imagem da direita mostra a probe a 5º, resultando num escaneamento com angulação a 85º em direção aos ossos e fáscia; a quantidade de ultrassom que é desviada e não retorna para a sonda resulta na imagem visivelmente mais escura com estruturas anatômicas de delineamento diminuído. Fonte: ALFEN e MAH (2018). 2.5.4 Modo B, modo M e ecogenicidade A produção de uma imagem ultrassonográfica depende de informações detalhadas da natureza e localização das estruturas dentro da região de interesse, sendo retransmitida de forma eficaz para o aparelho. No modo B em tempo real, a força do sinal recebido pelos cristais dentro do transdutor correlaciona-se com a amplitude (força) das ondas de ultrassom voltando para a sonda e esses ecos são representados na tela do ultrassom como uma série de pontos pretos. O brilho de cada ponto é determinado pela força do eco de retorno. Em termos práticos, um eco de retorno forte aparecerá mais brilhante (mais esbranquiçado) e um eco de retorno mais fraco, aparecerá mais escuro 39 (cinza ou preto). A terminologia usada para descrever a aparência ultrassonográfica da imagem de vários tecidos é chamada de ecogenicidade, assim, estruturas que não refletem as ondas de ultrassom ou a fazem de forma mais fraca, são hipoecoicas ou hipoecogênicas, podendo ser até anecoicas (geralmente preenchidos com líquido), já as estruturas cujo os ecos são refletidos na maior intensidade, comumente são estruturas hiperecoicas (como osso). Já tecidos que são representados pelo mesmo nível de brilho, são considerados isoecoicos quando comparados um a outro. A imagem no modo M representa estruturas com movimento, assim, o modo M permite avaliar estruturas correlacionando tempo (no eixo horizontal) com a profundidade desse órgão (eixo vertical), desse modo, a imagem é particularmente útil para aplicações cardíacas, para avaliar mudanças relativas nos tamanhos das câmeras, por exemplo (ALFEN; MAH, 2018). 2.5.5 Resolução da imagem e frequência do transdutor As diferenças nos formatos, tamanhos e opções de frequência do transdutor refletem na ampla variedade de aplicações de ultrassonografia nos equinos. A capacidade de emitir ondas de várias frequências é um recurso que melhora a versatilidade da probe. Palgrave & Kidd (2014) definem a frequência como sendo o número de vezes que uma onda se repete durante um determinado período de tempo (ciclos por segundo) e como citado previamente as ondas de ultrassom são semelhantes às ondas sonoras audíveis, no entanto, a faixa da frequência do ultrassom diagnóstico é muito mais alta do que a do som audível, pois a ultrassonografia diagnóstica geralmente utiliza frequências na faixa de 1-20 MHz em comparação com a faixa de som audível que fica entre 20- 20000 MHz. A frequência de ondas ultrassônicas passando pelos tecidos tem uma importância significativa na qualidade da imagem produzida, assim, a resolução de uma imagem diagnóstica pode ser bastante aprimorada com o uso da frequência de transdutor apropriada, pois conforme a frequência aumenta (distância em que uma onda viaja durante um único ciclo), o comprimento de onda diminui, melhorando a resolução da imagem. 40 Figura 25 - Escala demonstrativa das diferenças entre as frequências dos sons, na escala Hertz. Fonte: https://www.ufrgs.br/biofisica/ecografia.pdf Logo, a resolução da imagem pode ser definida como a capacidade da onda ultrassonográfica distinguir entre duas estruturas dentro dos tecidos. Em termos práticos, relaciona-se com a clareza da imagem, onde uma configuração de frequência mais alta, resulta em uma imagem com melhor resolução, mas diminui a capacidade de penetração das ondas nos tecidos, enquanto, uma configuração de frequência mais baixa, permitirá que a onda penetre mais fundo nos tecidos, mas com resolução da imagem menor (ALFEN; MAH, 2018; PALGRAVE; KIDD, 2014). Existe uma variedade de transdutores eletrônicos fabricados, sendo os mais comumente utilizados na prática equina os lineares (retais e musculoesqueléticos, emitem ondas de 7-13 MHz), os convexos (principalmente na oftalmologia, com ondas de 2-5 MHz) e os phasead-array (uso cardíaco na faixa de 1-5 MHz) (PALGRAVE; KIDD, 2014). 2.5.6 A utilização do ultrassom na coluna cervical equina Um dos métodos de diagnóstico que pode ser utilizado para o exame do pescoço equino é o exame ultrassonográfico (US), que pode ser bem útil e fornecer rápida visão das estruturas anatômicas da região cervical não obtidas por imagens radiográficas avançadas, RM e TC,os quais possuem ainda um alto custo e podem ser demorados. O exame de US é rápido, dinâmico,seguro, não requer anestesia geral, somente sedação quando necessário e é bem menos oneroso, porém, pode haver necessidade de complementação com outras técnicas (GOLLOB et al, 2002) uma vez que o US não é tão específico. 41 No exame de US pode-se visibilizar melhor alterações dos tecidos moles,como corpo estranho, atrofia muscular e fibrose dos músculos (HAGER, 1986), bem como a avaliação dos contornos ósseos e articulações (HARKE et al., 1988). Além disso, Nazarian et al., (1998), descreveram a avaliação de facetas articulares, raízes nervosas e tecido paraespinhal. A coluna cervical equina é comumente relacionada em causas de ataxia, deficiência de reflexo proprioceptivo e em claudicações. A coluna cervical pode ser afetada por uma série de condições que incluem má formação vertebral, doença degenerativa dos processos articulares, má formação congênita, miosites, desmites, discoespondilites, fraturas e menos frequentemente, neoplasias (DIXON, 2018; DYSON, 2011). Nos equinos atletas é comum suspeitar de um problema primário no pescoço, pois há uma variedade de fatores que podem contribuir com isso, incluindo uma queda durante o salto, colisão com outro animal durante o trabalho, estiramentos sob contenção. Os sinais clínicos podem incluir postura anormal do pescoço, relutância em realizar dorso flexão e movimentos de lateralização, claudicações nos membros torácicos mesmo quando estes não apresentam exame clínico positivo e anormalidades sutis no passo dos membros pélvicos, com fraqueza nos mesmos e sem ataxia evidente, o que pode ser indicativo de lesão compressiva na medula espinhal cervical. Os sinais de disfunção da cervical ainda podem incluir mudanças bruscas no comportamento, queda de performance, tônus muscular anormal, bem como assimetria muscular localizada ou generalizada, como atrofia, hipertrofia, hipertonicidade, rigidez ou incapacidade de movimentar o pescoço (DYSON, 2011). Ao exame de palpação, os animais podem apresentar desconforto em função da dor. A radiculopatia, uma doença neurológica resultante da disfunção da raiz nervosa pode resultar em dor e claudicação do membro torácico, uma vez que podem afetar os nervos periféricos do plexo braquial, fraqueza muscular e até perda de peso por não conseguir alcançar a comida no chão (DYSON, 2011). A ultrassonografia da coluna cervical pode avaliar tecidos moles (músculos, ligamentos, nervos), bursites na articulação atlanto-occiptal, 42 edemas, tromboflebites da veia jugular, bem como superfícies ósseas, facetas e processos articulares. Pode ser utilizada como ultrassonografia intervencionista; em procedimentos com infiltrações guiadas. Também extremamente útil e indicada como complemento ao exame clínico, radiológico e termográfico, sendo de extrema importância correlacionar os achados ultrassonográficos com os achados clínicos durante o exame físico, pois há animais que não apresentam nenhuma manifestação de sinais clínicos, porém há alterações ultrassonográficas (DYSON, 2011). Comparada à radiografia, a ultrassonografia é uma modalidade diagnóstica dinâmica. Uma simples imagem ultrassonográfica estática pode não revelar a mesma quantidade de informação que uma radiografia apresenta, porém, com o ultrassom é possível realizar avaliações de estruturas em movimento, obtendo informações adicionais. O potencial da imagem dinâmica tem sido demonstrada na aplicação de fármacos, em procedimentos cirúrgicos como em drenagem de abscessos ou hematomas musculares e na remoção de corpo estranho. Artefatos induzidos pelo operador e avaliações subjetivas devem ser consideradas. Portanto, um detalhado conhecimento do plano anatômico estudado, tanto no plano transversal, quanto no plano longitudinal é um pré-requisito para bons resultados (HAGER, 1986; CRAYCHEE, 1998). Figura 26 - Posicionamento do transdutor para a formação das imagens nos planos ransversal (A) e longitudinal (B). Fonte: ARQUIVO PESSOAL (2021). 43 Em equinos atletas também é importante a avaliação do osso occipital, em ambos os lados da crina, principalmente pela inserção do tendão do músculo longo da cabeça e do ligamento nucal. Nessa origem pode haver proliferação óssea e enteseófitos (HEAD, 2014; SELBERG; BARRET, 2016). Apesar de ser mais comumente encontrada nos cavalos de adestramento, nem sempre apresentam sintomatologia clínica. A bursa do LN, raramente é observada, mas se estiver inflamada ou infeccionada, pode se tornar mais visível. Em função da relação anatômica, os discos vertebrais são mais difíceis de serem visibilizados, porém, se há espondilose ou doença do disco intervertebral, ventralmente a proliferação óssea pode ser visibilizada (SELBER & BARRET, 2016). As facetas possuem características individuais, sendo um bom exemplo, a sexta vértebra cervical (C6) em seu processo articular caudal é mais grossa e mais curta, quando comparada com as demais vértebras, assim, assim como no processo articular cranial da sétima vertebra (C7) que é mais longo e largo, o que torna a articulação, mas proeminente e arredondada do que as demais. A formação de imagem entre C7 e T1 é mais difícil de ser feita, porém é possível em alguns animais. Os osteófitos são os achados mais comumente encontrados nas facetas articulares. (SELBERG & BARRET, 2016; HEAD, 2014). Se tratando da avaliação da cápsula articular, também é possível uma vez