Guia Didático e Roteiro de Aulas Práticas

Manual de Experimentos Virtuais para Cursos de Medicina, Biomedicina e Ciências da Saúde

O KokoroSim foi planejado para ser utilizado diretamente em computadores, tablets ou smartphones em laboratórios de ensino e salas de aula das universidades brasileiras. Este guia apresenta 4 experimentos práticos completos, estruturados com objetivos de aprendizagem, fundamentação teórica, passo a passo procedural no simulador e questões norteadoras para discussão em grupo ou elaboração de relatório.

📋 Sumário dos Experimentos

1. Experimento 1: Distúrbios Eletrolíticos e Parada Cardíaca por Hipercalemia
2. Experimento 2: Bloqueio Atrioventricular e Escape Idioventricular por Verapamil
3. Experimento 3: Modulação Autonômica (Simpático vs. Parassimpático) e Hemodinâmica
4. Experimento 4: Fibrose Miocárdica, Acoplamento Miócito-Fibroblasto e Arritmogênese

Experimento 1: Distúrbios Eletrolíticos e Parada Cardíaca por Hipercalemia

🎯 Objetivos de Aprendizagem

• Compreender a dependência do potencial de repouso ($V_{rest}$) em relação à concentração extracelular de potássio ($[K^+]_o$) pela Equação de Nernst.
• Identificar as repercussões eletrocardiográficas da hipercalemia progressiva (ondas T apiculadas, alargamento de QRS, achatamento da onda P e assistolia diastólica).
• Comparar as curvas basais e patológicas através do recurso Onda Fantasma.

🔬 Procedimento Prático

1. Clique no botão ☢ RESETAR para restaurar as condições basais fisiológicas ($[K^+]_o = 5.4\text{ mEq/L}$, FC $\approx 75\text{ BPM}$).
2. Abra o Accordion 0. Visualização e clique no botão 📸 Capturar para congelar a curva basal de referência. Acompanhe a transição de status (⏳ Aguardando Nó SA... $\to$ 🔴 Gravando Ciclo... $\to$ 📸 Capturar).
3. Verifique que a Onda Fantasma translúcida se alinha perfeitamente ao traçado ativo em repouso.
4. Abra o Accordion 1. Íons e Eletrólitos e altere o slider de Potássio $[K^+]_o$:
5. Etapa A (Normocalemia de transição): Reduza para $4.0\text{ mEq/L}$. Observe o valor de $V_{rest}$ no HUD superior.
6. Etapa B (Hipercalemia Moderada): Eleve $[K^+]_o$ gradativamente para $6.8\text{ mEq/L}$. Observe a elevação da voltagem de repouso, a alteração de amplitude da onda T no canal de ECG e a perda de amplitude da Fase 0 no potencial de ação ventricular.
7. Etapa C (Hipercalemia Grave): Eleve $[K^+]_o$ para $8.5\text{ mEq/L}$. Observe a inativação dos canais de sódio por despolarização sustentada e a parada cardíaca em diástole.
8. Utilize o botão [ ⏸ CONGELAR ] para paralisar a imagem estática e analisar os traçados com calma.

❓ Questões para Discussão

1. Por que uma elevação extracelular de potássio despolariza a membrana celular em vez de hiperpolarizá-la?
2. Explique o mecanismo eletrofisiológico da inativação em estado estacionário dos canais rápidos de sódio ($I_{Na}$) e por que isso leva à perda de excitabilidade ventricular.
3. Compare o traçado ativo com a onda fantasma basal: o que aconteceu com a morfologia da onda T no ECG?

Experimento 2: Bloqueio Atrioventricular e Escape Idioventricular por Verapamil

🎯 Objetivos de Aprendizagem

• Analisar a farmacologia dos bloqueadores de canais de cálcio (Classe IV de Vaughan Williams) no tecido nodal lento.
• Diferenciar Bloqueio AV de 1º grau (prolongamento do intervalo PR), 2º grau e 3º grau (dissociação AV total).
• Observar o automatismo terciário de escape assumido pelas fibras de Purkinje na vigência de BAV total.

🔬 Procedimento Prático

1. Clique em ☢ RESETAR.
2. No canal de Potenciais de Ação (Canal 1), marque as caixas de seleção: Nó SA (vermelho), Átrio (azul), Nó AV (amarelo) e Purkinje (laranja).
3. No Accordion 5. Monitorização & Áudio, ative o Bip de Monitor (UTI) e a Ausculta de Bulhas (B1/B2) para correlacionar o ritmo auditivo com o traçado visual.
4. Capture a referência clicando em 📸 Capturar.
5. Abra o Accordion 3. Fármacos Antiarrítmicos e aumente o slider Bloq. Ca2+ (Verapamil):
6. Etapa A (BAV de 1º grau): Eleve para $35\%$. Acompanhe o valor de PR no HUD superior alargando de ~160 ms para > 220 ms. Note o atraso entre o disparo atrial e a despolarização do feixe de Purkinje.
7. Etapa B (BAV de 2º grau): Eleve para $65\%$. Observe falhas intermitentes de condução ventricular.
8. Etapa C (BAV de 3º grau / Bloqueio Total): Eleve para $90\%-100\%$. O nó AV deixa de conduzir os estímulos sinusais. Observe que o nó SA continua batendo em frequência fisiológica, enquanto as fibras de Purkinje assumem o comando ventricular em ritmo de escape idioventricular (~28 a 35 BPM).

❓ Questões para Discussão

1. Qual a diferença iônica fundamental entre a Fase 0 do Nó Sinoatrial/Atrioventricular e a Fase 0 do Músculo Ventricular?
2. Por que o Verapamil afeta drasticamente a condução no Nó AV, mas tem efeito muito menor sobre a velocidade de ascensão da Fase 0 no ventrículo?
3. Como as bulhas B1 e B2 se comportam durante a dissociação atrioventricular completa?

Experimento 3: Modulação Autonômica e Hemodinâmica (Wiggers)

🎯 Objetivos de Aprendizagem

• Estudar os efeitos cronotrópico, dromotrópico e inotrópico da estimulação simpática ($\beta_1$) e parassimpática ($M_2$).
• Analisar as curvas de Pressão Ventricular Esquerda ($LVP$) e Pressão Aórtica ($AoP$) no Diagrama de Wiggers.
• Compreender a correlação acústica do fechamento da valva mitral (B1) e valva aórtica (B2).

🔬 Procedimento Prático

1. Clique em ☢ RESETAR.
2. No Accordion 5. Monitorização & Áudio, ative a Ausculta de Bulhas (B1/B2). Note as linhas verticais verdes (B1) e corais (B2) cortando simultaneamente os 4 osciloscópios.
3. Observe o Canal 4 (Hemodinâmica):
4. Identifique o pico da sístole ventricular ($LVP$, curva ciano).
5. Identifique a incisura dicrótica na pressão aórtica ($AoP$, curva coral).
6. No Accordion 0. Visualização, mude o modo para Gatilho Automático (Auto a cada Batimento) para sobrepor os ciclos no mesmo eixo temporal de Fase 0.
7. Capture a referência basal com 📸 Capturar.
8. Abra o Accordion 2. Sistema Nervoso Autônomo:
9. Estimulação Simpática: Eleve o Tônus Simpático para $70\%$. Observe o aumento expressivo de BPM, o encurtamento do intervalo PR e QT, a elevação da pressão sistólica ventricular ($LVP$) para > 130 mmHg e o aumento da amplitude do transiente de cálcio (Canal 3).
10. Estimulação Parassimpática: Zere o simpático e eleve o Tônus Parassimpático para $60\%$. Observe a bradicardia sinusal acentuada, a queda da força contrátil e o prolongamento do ciclo de repouso, com a onda fantasma basal destacando com nitidez o atraso da onda atual.

❓ Questões para Discussão

1. Quais correntes iônicas do nó sinoatrial são moduladas pela estimulação dos receptores $\beta_1$ adrenérgicos?
2. O que determina fisicamente a ocorrência da incisura dicrótica na raiz da aorta e em que momento do ciclo cardíaco a segunda bulha (B2) é auscultada?
3. Por que o aumento do influxo de cálcio ($I_{Ca,L}$) eleva a pressão intraventricular máxima?

Experimento 4: Fibrose Miocárdica, Acoplamento Miócito-Fibroblasto e Arritmogênese

🎯 Objetivos de Aprendizagem

• Compreender o papel dos fibroblastos não-excitáveis na eletrofisiologia ventricular humana.
• Analisar o efeito de dreno capacitivo exercido pelas junções comunicantes (gap junctions) miócito-fibroblasto.
• Correlacionar o grau de fibrose tecidual com o alargamento do QRS e lentificação da condução transmural.

🔬 Procedimento Prático

1. Clique em ☢ RESETAR.
2. No Canal 1, ative a exibição do Endocárdio (verde), Epicárdio (verde-menta) e Fibroblasto (lilás).
3. Observe que em condições basais (Fibrose = 0%), o fibroblasto permanece com traçado reto em seu potencial de repouso característico ($-38\text{ mV}$), sem acoplamento eletrotônico.
4. Capture o ciclo basal com 📸 Capturar.
5. Abra o Accordion 4. Condições Patológicas e eleve gradualmente o slider Fibrose Miocárdica:
6. Fibrose Leve ($25\%$): Observe que o potencial do fibroblasto começa a oscilar sincronizado com a despolarização dos miócitos vizinhos.
7. Fibrose Moderada ($50\%$): Note que o potencial de repouso dos miócitos é puxado para cima (despolarização parcial diastólica), o complexo QRS alarga no ECG e a repolarização ventricular sofre dispersão.
8. Fibrose Severa ($80\%-100\%$): Observe a profunda deformação do potencial de ação transmural, simulação de áreas cicatriciais pós-infarto do miocárdio e vulnerabilidade arritmogênica.

❓ Questões para Discussão

1. Por que o acoplamento eletrotônico com células não-excitáveis de repouso alto (como fibroblastos) diminui a velocidade de condução do impulso elétrico?
2. Como a fibrose miocárdica extensa atua como substrato para taquicardias ventriculares por reentrada?
3. Qual é a utilidade do eletrocardiograma de alta resolução e da duração do QRS na estratificação de risco de pacientes com miocardiopatia fibrótica?

📄 Recomendações para Elaboração de Relatórios Acadêmicos

Para submissão de relatórios práticos em disciplinas universitárias, recomenda-se: 1. Incluir capturas de tela comparativas utilizando o botão [ ⏸ CONGELAR ] e a Onda Fantasma. 2. Tabular os valores medidos no HUD superior (BPM, PR, QRS, QT, V.Rep, PR/RR) em cada etapa do experimento. 3. Citar formalmente o software utilizando as referências padronizadas da seção Citação Acadêmica.