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Oximetría de pulso, maximizando su uso, pero con sus limitaciones bien claras

Resumen breve

La oximetría de pulso (SpO2) es una de las herramientas más usadas en la aproximación diagnóstica y monitorización tanto de pacientes con insuficiencia respiratoria como pacientes hospitalizados en general. Su tecnología estima la saturación arterial de oxígeno (SaO2), que es la relación entre la hemoglobina unida a oxígeno (HbO2) y la hemoglobina total (Hb). 

Introducción

La oximetría de pulso (SpO2) es una de las herramientas más usadas en la aproximación diagnóstica y monitorización tanto de pacientes con insuficiencia respiratoria como pacientes hospitalizados en general. Su tecnología estima la saturación arterial de oxígeno (SaO2), que es la relación entre la hemoglobina unida a oxígeno (HbO2) y la hemoglobina total (Hb). La SpO2 ha revolucionado la medicina moderna con su habilidad para monitorear de manera continua la SaO2 y a menudo es registrado como uno de los cinco signos vitales1. El dispositivo se instala en el lugar anatómico que ofrece la mejor ventana a la red capilar; en personas se usa en el dedo índice, en perros habitualmente en el labio superior y en animales anestesiados principalmente en la lengua. Dado que ofrece un monitoreo continuo de la SaO2 es capaz de advertir a los médicos sobre la presencia de hipoxemia y conducir estrategias terapéuticas rápidas que disminuyan complicaciones. A continuación, se revisarán algunos aspectos técnicos, los principios fisiológicos para su correcta aplicación y se detallarán sus principales limitaciones.

Aspectos técnicos de la oximetría de pulso

Los pulsioxímetros utilizan espectrofotometría, técnica analítica que mide cuanta luz absorbe una molécula, midiendo la intensidad de la luz cuando atraviesa una molécula. En un extremo emite luz roja con una longitud de onda de 660 nanómetros y luz infrarroja con una longitud de onda de 940 nanómetros. En el otro extremo hay un fotodiodo que recibe la luz no absorbida en la red capilar analizada. La sangre oxigenada (HbO2) absorbe la luz infrarroja y la sangre no oxigenada (Hb sin oxígeno) absorbe la luz roja. La relación de absorbancia en estas longitudes de onda se calcula y calibra frente a mediciones directas de SaO2 para establecer la medida de saturación arterial del oxímetro de pulso. Para eso un microprocesador utiliza la amplitud de las absorbancias para calcular la relación rojo: infrarrojo sobre una serie de pulsos para determinar la SpO2 en base a una curva de calibración generada empíricamente en animales sanos donde sus saturaciones se alteraron de 100 a 70 %.La mayoría de los oxímetros ofrecen una curva de pulso que permite valorar la calidad de la señal y distinguir artefactos de la señal verdadera. La intensidad de la señal aumenta durante la presión sistólica y disminuye durante la fase diastólica. No está de más mencionar que una buena señal requiere de un adecuado flujo sanguíneo de la zona interrogada, siendo importante destacar que puede entregar información respecto a la perfusión del paciente. Más adelante se profundizará más al respecto.

Perspectiva fisiológica

Como se mencionó anteriormente la SpO2 es una estimación de la SaO2, parámetro fisiológico que ocupa un lugar importante en la aritmética del contenido arterial de oxígeno (CaO2), éste último junto con el gasto cardiaco son los determinantes de la entrega de oxígeno a los tejidos (Tabla 1). En la Figura 1 se puede notar que el CaO2 depende principalmente de la Hb y su grado de saturación con oxígeno. El grado de SaO2 depende de la PaO2 y la afinidad de la Hb por el oxígeno. La PaO2 depende de la función pulmonar y la presión inspirada de oxígeno. Cada gramo de Hb transporta 1.34 ml de oxígeno, pero la afinidad de la Hb por el oxígeno puede aumentar o disminuir según cambios fisicoquímicos como pH, temperatura, entre otros. Este fenómeno es una propiedad de la Hb denominada efecto Bohr y es fundamental para que la Hb aumente su afinidad por el oxígeno a nivel pulmonar y pierda afinidad a nivel tisular según las condiciones metabólicas regionales. En la Tabla 2se mencionan las condiciones que modifican la afinidad de la Hb por el oxígeno. Asumiendo una afinidad de la Hb con el oxígeno normal, una PaO2 > 80 mmHg garantiza una SaO2 mayor o igual a 95 %. En otras palabras, si un paciente tiene una SpO2 o SaO2 < 95% se espera, en condiciones de temperatura y pH fisiológicas, que tenga una PaO2 < 80 mmHg, es decir hipoxemia.

Saturación de oxígeno arterialPresión arterial de oxígeno
100 %677 mmHg
99 %599 mmHg
98 %Entre 400 y 85 mmHg
95 %80 mmHg
92 %65 mmHg
90 %59 mmHg
85 %48 mmHg

Tabla 1. Relación entre la PaO2 y la SaO2.

Aumenta la afinidad de la Hb por el O2Disminuye la afinidad de la Hb por el O2
HipotermiaHipertermia
AlcalosisAcidosis
HipocapniaHipercapnia
Disminución del 2-3 DPG.Aumento del 2-3 DPG

Tabla 2. Factores que modifican la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno.

La SaO2 y la PaO2 están relacionadas por la curva de disociación del oxígeno. Esta curva es exponencial y se muestra en la Figura 1.Este gráfico muestra como la cantidad de oxígeno en sangre sube al aumentar la saturación. Pero dado el carácter exponencial de la curva, a saturaciones bajas aumenta rápidamente el oxígeno arterial. Pero con pequeñas modificaciones en la parte alta de la curva se producen grandes caídas en la concentración de oxígeno. Por lo que desaturaciones de un 10 % (bajar de 100 % a 90 %), supone pasar de tener un oxígeno arterial de 100 mmHg a 60 mmHg (es decir una caída del 40 %). Por tanto, pequeños cambios en la saturación de oxígeno llevan aparejados grandes variaciones en la perfusión de oxígeno a nivel celular.

[CaO2 = 1.34 x Hb x (SaO2/100) + PaO2 x 0.003]

Figura 1. Curva de disociación del oxígeno

Figura 1. Curva de disociación del oxígeno

Aplicaciones clínicas

Dado que ofrece una estimación rápida y no invasiva de la SaO2, es ampliamente usada para el monitoreo anestésico, seguimiento de pacientes con insuficiencia respiratoria y la monitorización general. Un estudio aleatorizado con más de 20 mil personas operadas demostró que la oximetría de pulso mejoró la habilidad de los anestesistas para detectar hipoxemia y eventos relacionados. Si bien, no se cuenta con estadísticas en pequeños animales, los anestesiólogos reportan que la oximetría de pulso permite cambios en la terapia en al menos una ocasión en un porcentaje no despreciable de procedimientos anestésicos.

Debido a que varias condiciones fisiológicas y patológicas como dolor, miedo, ansiedad, estados de mala perfusión, disminución del gasto cardiaco, anemia, acidosis metabólica, sepsis entre otras aumentan la frecuencia respiratoria y pueden alterar el patrón respiratorio, es que todo paciente con aumento de la frecuencia respiratoria en reposo y/o alteración del patrón respiratorio debe realizarse una oximetría. El oxímetro de pulso es bastante útil en estos casos como herramienta diagnóstica de screening, pues una SpO2mayor o igual a 95 % descarta hipoxemia y por lo tanto insuficiencia respiratoria si el paciente está respirando con una fracción inspirada de oxígeno (FiO2) de 21 %.

La SpO2 ha mostrado ser de utilidad en la titulación de la FiO2 en pacientes en ventilación mecánica.También puede utilizarse para valorar la severidad de la insuficiencia respiratoria. Aunque la medición de gases en sangre arterial es el estándar para el diagnóstico, valoración de la severidad y supervisión de la función pulmonar, sobre todo para la realización del cociente PaO2/FiO2 (ver caso clínico más abajo), la punción arterial repetida resulta poco práctica y el uso de catéter arterial para muestras seriadas es un desafío mayor. Varios estudios han mostrado que la relación SpO2/FiO2 es un marcador sustituto confiable de la PaO22/FiO2en población adulta y pediátrica grave. Para evaluar si la relación SpO2/FiO2 puede usarse como sustituto de la PaO2/FiO2, Calabro y cols., evaluaron datos de 38 perros con enfermedad pulmonar aguda. Una relación SpO2/FiO2 de 235 predijo una relación PaO2/FiO2 de 200, criterio de falla respiratoria severa (Tabla 3). Una relación SpO2/FiO2 de 310 refleja una PaO2/FiO2 de 300; criterio de falla respiratoria leve. Hay que tener en cuenta que la relación SpO2/FiO2 no debe realizarse en pacientes con una SpO2 de 95 % o más, debido a que la relación entre SpO2 y PaO2 deja de ser lineal. Es importante destacar que la graduación de la falla respiratoria es una medida importante no sólo para pronosticar, sino que también para supervisar efectividad de la terapia, mejoría del cortocircuito pulmonar y también sirve como guía para la implementación de terapias de rescate en pacientes ventilados.

PaO2/FiO2SpO2/FiO2Severidad
201-300310-460Leve
100-200160-309Moderada
< 100< 159Grave

Tabla 3. Criterios para valorar severidad de la falla respiratoria.

Debido a que la curva de la pulsioximetría o fotopletismografía tiene los mismos principios de la curva de presión arterial invasiva, se ha propuesto como sustituto de la variabilidad de la presión de pulso en personas conectadas a ventilación mecánica para la valoración de hipovolemia y precarga dependencia.Se ha reportado que variaciones mayores a 9 % en la fotopletismografía durante ventilación mecánica es el umbral para predecir respuesta a fluidos durante inestabilidad hemodinámica.

Por otro lado, el contorno de la fotopletismografía ofrece información cualitativa respecto al tono vasomotor. La vasodilatación observada en hipertermia, sepsis o durante la administración de vasodilatadores aumenta la amplitud de la curva, mientras que la vasoconstricción disminuye la amplitud de la curva fotopletismográfica. En otras palabras, una buena curva es indicativa de buena perfusión tisular.

Precisión

La confiabilidad y precisión de la pulsioximetría para reflejar la SaO2 ha sido sólidamente validada. La mayoría de los estudios muestran que en los pacientes con valores mayores a 90 %, la diferencia promedio entre SpO2 y SaO2 es menor a un 2 %. Un estudio mostró una buena correlación entre SaO2 y SpO2mediante un modelo de regresión lineal con más de 300 mediciones en perros (r = 0.97, p < 0.001). Van de Louw y cols., estudiando 102 pacientes de cuidados intensivos, analizando más de 300 gases arteriales encontraron que la diferencia (error) entre SaO2 y SpO2 fue -0.02 % con una precisión de 2.1 %. Esto concuerda con lo reportado en trabajos previos. Un error de -0.02 % es clínicamente aceptable, pero una precisión de 2.1 % indica que hay una diferencia clínicamente relevante entre SaO2 y SpO2.Por ejemplo, si la SaO2 de un paciente es 94 %, el valor estimado de la SpO2 variará entre 90 y 98 %. Si un paciente tiene una SaO2 de 82 %, tendrá una SpO2 que variará entre 75 y 88 %. En términos generales a menor saturación peor precisión y a mayor saturación mejor precisión. Estos resultados concuerdan con lo que informan los fabricantes.

Limitaciones

Debido a que los oxímetros no miden la PaO2, no pueden diagnosticar directamente ni la hipoxia ni la hiperoxia arterial, definida como PaO2 < 80 mmHg o > 120 mmHg, respectivamente. Los pacientes saturan 98 % con rangos de oxígeno arterial entre 80 y 400 mmHg, bastante amplio. Por lo tanto, un paciente intubado con oxígeno al 100 % tendrá una SpO2 de 98 % teniendo un pulmón sano, pero también teniendo una falla respiratoria severa (ver caso clínico más abajo). Tampoco permite diferenciar las causas de la hipoxemia p. ej., hipoventilación y alteración en la relación ventilación perfusión. Por lo tanto, se aconseja a todo paciente con oxígeno suplementario o baja SpO2 realizar un análisis de gases en sangre.

Debido al principio físico la SpO2 requiere un adecuado flujo sanguíneo del sitio interrogado. Por lo tanto, en pacientes en shock no es posible estimar la SaO2 con pulsioximetría. La influencia de la inestabilidad hemodinámica en la precisión de la oximetría de pulso no ha recibido mucha atención. En un estudio que evaluó 24 personas tratadas con vasopresores el error fue de 2.5 % y la precisión de 4 %, es decir en el 95 % de los pacientes el valor de la SpO2 estuvo 4 % sobre o bajo la SaO2. En personas con shock séptico se ha documentado que la SpO2 subestima la SaO2 de manera discreta pero significativa, (1.4 %, p < 0.001). No hay estudios de este tipo en medicina veterinaria, por lo cual se aconseja tener en cuenta estas observaciones.

La pigmentación de la piel ha sido evaluada de manera extensa en personas con datos controversiales. No todos los estudios han identificado cambios en la precisión de los pulsioxímetros, pero en la actualidad se acepta que pueden sobreestimar la SaO2 en individuos de raza negra con SaO2 < 90 %. No hay estudios en perros. Sin embargo, es bien sabido que es dificultoso obtener registros confiables en pacientes veterinarios de mucosas pigmentadas (Tabla 4).

VentajasDesventajas
Proporciona una monitorización instantánea, continua y no invasivaLa pulsioximetría no informa sobre el pH ni la PaCO2
No requiere de un entrenamiento especial.No detecta hiperoxemia
Fácil de usarNo detecta hipoventilación
Es fiable en el rango de 80-98% de saturación, que es el más interesante en la práctica clínicaLos enfermos críticos suelen tener mala perfusión periférica
informa sobre la frecuencia cardiaca y puede alertar sobre disminuciones en la perfusión de los tejidos.Es poco precisa para valorar la severidad de la falla respiratoria

Tabla 4. Ventajas y desventajas.

Caso clínico

Canino de 10 años es evaluado de urgencia debido a aumento progresivo del esfuerzo respiratorio en las últimas 12 horas. Al examen físico destaca un estado mental normal con una respiración abdominal o asincrónica, presión arterial sistólica de 100 mmHg, pulso 180 lpm, temperatura 39.2 °C y un tiempo de llenado capilar de 4 segundos. Se administran 5 l/min de O2 mediante mascarilla y se instala catéter venoso periférico. La curva fotopletismográfica del oxímetro de pulso se ve algo plana con mala señal y registra una SpO2 de 72 %.

¿Es una hipoxemia severa refractaria al aumento de FiO2?

No necesariamente, la alteración en la perfusión afecta la precisión del oxímetro y la curva algo plana suma criterios para mala perfusión probablemente relacionada a vasoconstricción. La única manera para valorar la función pulmonar es una muestra de gases arteriales y obtener la PaO2 y la SaO2.

Se decide aumentar el flujo de O2 y optimizar la hemodinamia con un bolo de 20 ml/kg de ringer lactato en 15 minutos. La presión sistólica sube a 120 mmHg, el pulso baja a 130 lpm y se normaliza el tiempo de llenado capilar. Luego de esto se obtiene una SpO2 de 94 % con una mayor amplitud de la curva de oximetría.

Con esto se puede asegurar que su SaO2 está entre 92 y 96 %; por ende, su PaO2 debería estar entre 60 y 85 mmHg aproximadamente, asumiendo una afinidad de la Hb por el oxígeno normal. Entonces, con una SpO2 de 94 % ¿Esta normoxémico o aún hipoxémico?

Con esta información sólo se puede decir que está estable y que no morirá de hipoxemia. Pero ¿cuál es la severidad de la falla respiratoria?

Para esto se podría realizar el cociente SpO2/FiO2:

Entonces 94 dividido en 0.4 (FiO2 esperada con 5 l/min de O2), la SpO2/FiO2 es de 235 por lo tanto parece una insuficiencia respiratoria moderada.

Atención que una SpO2 de 94 % podría ser una SaO2 de entre 92 y 96 % por lo tanto el paciente podría estar con una falla respiratoria severa, considerando que 92 dividido en 0.4 (FiO2 estimada con 5 L/min) da una SpO2/FiO2 de 230. La SpO2/FiO2 es útil pero imprecisa. Si se sube el flujo de O2 a 7 L/min y su SpO2 sube a 98 % se puede aseverar que su oxigenación mejora y se sigue estando fuera de peligro. Pero no se puede precisar si la falla respiratoria es moderada o severa.

¿La saturación de 94 % es porque está baja la PaO2 o porque la hemoglobina tiene poca afinidad por el oxígeno?

Los dos principales factores que disminuyen la afinidad de la Hb por el O2 son la acidosis y la hipertermia, este paciente está normotérmico, pero ¿Cuál es su pH? Acá es donde la realización de gases en sangre con valoración de pH es difícil de defender. Si el paciente tiene un pH bajo 7.2 se podría estar sobrestimando la falla respiratoria.

Gasometría arterial del paciente: PaO2 92 mmHg, PCO2 25 mmHg, pH 7.18, bicarbonato 10 mmol/l y SaO2 95 %. Cabe recordar que el oxímetro de pulso estimó una saturación de 94 %, precisión esperable.

Una PaO2 de 92 mmHg debería generar una SaO2 de 98 %, en este caso es 95 %. Lo más probable es que la acidosis metabólica del paciente está disminuyendo la afinidad de la Hb por el O2, por lo tanto, para una SaO2 de 98 % la PaO2 deberá ser más alta. La administración de bicarbonato de sodio intravenoso es una opción. Sin embargo, parece razonable esperar y ver si el pH se normaliza manteniendo una óptima hemodinamia. Al parecer con la saturación se está sobrestimando la falla respiratoria.

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