Cooxicar o no cooxicar

Historia

El estudio de la saturación de oxígeno en sangre tiene sus raíces en los primeros vuelos en globos de aire caliente e hidrógeno realizados en Francia durante el siglo XIX . Los tripulantes de los globos notaron efectos nocivos cuando sus globos se elevaron a más de 7.000 metros.

El 15 de abril de 1875, el globo Zenith ascendió a una altitud de 8.600 metros con una tripulación de tres personas. Sin previo aviso, sus brazos y piernas se paralizaron y dos de ellos perecieron. La tragedia se consideró una catástrofe nacional y se les conmemoró como «mártires de la ciencia en la búsqueda de la verdad».

La causa de la catástrofe se reveló en 1878 tras la publicación de La Pression Barometrique del científico francés Paul Bert. Este libro revisaba los síntomas fisiológicos de los animales y los seres humanos sometidos a bajas presiones barométricas.

Fue Bert quien publicó por primera vez curvas simples que representaban la relación entre la presión parcial de oxígeno en el aire y el contenido de oxígeno en la sangre. Esta fue la primera curva de disociación in vivo. Bert también fue el primero en demostrar que la sangre absorbía más oxígeno cuando bajaba la temperatura.

En 1885, Christian Bohr, de Copenhague, publicó una curva de disociación más refinada para una solución de hemoglobina (no para la sangre entera) que tenía el aspecto de una hipérbola. En 1903, Bohr descubrió la curva de disociación en forma de s para la sangre entera (Fig. 1).

Al año siguiente, Bohr y sus colegas demostraron que la posición de la curva de disociación estaba influida por la cantidad de dióxido de carbono en la sangre.

En 1910, Joseph Barcroft, de Cambridge, descubrió que la disociación de la oxihemoglobina estaba influida por el pH, la fuerza iónica y la temperatura (el grupo de Barcroft también descubrió la mayor afinidad por el oxígeno de la hemoglobina fetal mucho más tarde, en la década de 1930). Estos descubrimientos se convirtieron en un elemento fundamental en el estudio de la fisiología de la respiración.

Una descripción matemática de la curva de disociación de la oxihemoglobina fue sugerida por primera vez por Archibald Hill en 1910. Sin embargo, en aquella época no se conocía el peso molecular de la hemoglobina y había diferentes opiniones sobre cómo debía interpretarse la ecuación. No fue hasta 1979 cuando John Severinghaus sugirió una ecuación modificada que se ajustaba mejor a los datos experimentales:

sO2 = ( +1)-1

FIG. 1. Curva de disociación oxígeno-hemoglobina y factores que desplazan la curva a la derecha o a la izquierda. El 2,3-DPG es el 2,3-difosfoglicerato, un compuesto orgánico normalmente presente en los eritrocitos que se une a la hemoglobina y tiende a reducir la afinidad de ésta por el oxígeno.

Cómo medir la saturación de oxígeno

Hay dos formas básicas de medir la saturación de oxígeno de la hemoglobina en sangre: (1) gasométricamente y (2) espectrofotométricamente.

Los métodos gasométricos se basan en la liberación, reacción y reabsorción seleccionada de gases en un sistema cerrado. Se utilizan las leyes estándar de los gases para relacionar las presiones de los gases con la fracción de oxígeno. El procedimiento gasométrico clásico se denomina método de Van Slyke . El desarrollo de los métodos espectrofotométricos se remonta a los estudios de Isaac Newton sobre la luz en el año 1600.

Los trabajos de Lambert (1760) y Beer (1852) dieron lugar a la ley de Beer-Lambert que describe la transmisión/absorción de la luz como una función logarítmica de la concentración de las moléculas absorbentes en las soluciones .

Las primeras mediciones espectrofotométricas de la sangre se realizaron en la década de 1930. En la década de 1950, se utilizó un espectrofotómetro para medir la hemoglobina y sus derivados. En la década de 1960 se desarrollaron instrumentos específicos para medir la saturación de oxígeno. El uso de oxímetros de oído para la estimación continua de la saturación arterial surgió de los estudios de aviación realizados tanto en Alemania como en Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial. El uso generalizado de los oxímetros de pulso se desarrolló en la década de 1980.

Un oxímetro (frecuentemente llamado oxímetro de CO, nombre del primer dispositivo comercialmente popular fabricado por Instrumentation Laboratories) consta de una unidad de hemólisis, una lámpara fotográfica, un sistema de lentes y fotodiodos de detección.

Al calentar la muestra de sangre a 37 °C y hemolizarla con vibraciones de alta frecuencia se obtiene una solución translúcida. Los glóbulos rojos incompletamente hemolizados pueden dispersar la luz e introducir errores de medición (hay algunos hemoxímetros en el mercado que no hemolizan la muestra).

La luz de la lámpara se filtra y se enfoca para que pase a través de la muestra de sangre. La luz transmitida se enfoca entonces a través de una rejilla de difracción que separa la luz en un espectro continuo.

Una máscara selecciona entonces las longitudes de onda específicas utilizadas para la medición. Estas longitudes de onda individuales se dirigen a fotodiodos que producen corrientes eléctricas proporcionales a las intensidades de luz.

Las intensidades de luz dependen de la cantidad de luz absorbida por las diferentes concentraciones y tipos de hemoglobina. Una vez conocidas las concentraciones de los diferentes tipos de hemoglobina, se puede calcular la saturación mediante las ecuaciones que se muestran a continuación.

Concentración de hemoglobina total

ctHb es la concentración (c) de hemoglobina total (tHb) en sangre. La hemoglobina total, en principio, incluye todos los tipos de hemoglobina:

• Hemoglobina (HbA): la hemoglobina normal del adulto es una proteína compleja que contiene hierro y es capaz de transportar oxígeno en la sangre.
• Deoxihemoglobina (HHb) – hemoglobina no oxigenada (antes llamada «reducida»).
• Oxihemoglobina (O2Hb) – hemoglobina oxigenada, que contiene cuatro moléculas de oxígeno por molécula de hemoglobina.
• Carboxihemoglobina (COHb) – hemoglobina unida al monóxido de carbono, un enlace unas 210 veces más fuerte que la afinidad oxígeno-hemoglobina; impide la transferencia normal de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.
• Metahemoglobina (MetHb) – molécula de hemoglobina cuyo hierro está en estado férrico oxidado; inútil para la respiración; se encuentra en la sangre después de la intoxicación con acetanilida, clorato de potasio y otras sustancias.
• Hemoglobina sulfurada – hemoglobina en combinación con azufre. La sulfhemoglobina, muy poco frecuente y que no transporta oxígeno, no se incluye en la ctHb notificada.
• Hemoglobina fetal (HbF): el principal tipo de hemoglobina en el feto en desarrollo. La curva de disociación de oxígeno para la hemoglobina fetal está desplazada hacia la izquierda en comparación con la hemoglobina adulta.

La concentración de hemoglobina total puede expresarse como:

ctHb = cO2Hb + cHHb + cCOHb + cMetHb

El símbolo sistemático para la sangre arterial es ctHb(a). El símbolo del analizador puede ser tHb o ctHb.

Rangos de referencia

Rango de referencia de ctHb(a) (adulto):

• Hombre: 8,4-10,9 mmol/L (13,5-17,5 g/dL)
• Mujer: 7,4-9,9 mmol/L (12,0-16.0 g/dL)

Saturación de oxígeno

Definición
sO2 es la saturación de oxígeno (a veces llamada saturación funcional) y se define como la relación entre las concentraciones de O2Hb y HHb + O2Hb:

sO2, como se ha definido anteriormente, dirá inmediatamente si más oxígeno puede ser transportado por la hemoglobina – o si un aumento de pO2 aumentará sólo el oxígeno físicamente disuelto.

El símbolo sistemático para la sangre arterial es sO2(a). El símbolo del analizador puede ser sO2.

Rangos de referencia
El rango normal de sO2(a) (adulto): 95-99 %

Fracción de hemoglobina de la hemoglobina total (oxihemoglobina fraccionada)

Definición
FO2Hb se define como la relación entre las concentraciones de O2Hb y tHb (cO2Hb/ctHb). Se calcula de la siguiente manera:

El símbolo sistemático para la sangre arterial es FO2Hb(a).
El símbolo del analizador puede ser O2Hb o FO2Hb.

Gamas de referencia
Gama de referencia de FO2Hb(a) (adulto): 94-98 %

Tensión de oxígeno al 50 % de saturación de la sangre

Definición
p50 es la tensión de oxígeno a media saturación (50 %) de la sangre y se calcula a partir de la tensión de oxígeno medida y de la saturación de oxígeno por extrapolación a lo largo de la curva de disociación de oxígeno hasta el 50 % de saturación. El símbolo sistemático para la p50 determinada a partir de la sangre arterial es p50(a). El símbolo del analizador puede ser p50(act) o p50.
Rangos de referencia
Rango de referencia de p50(a) (adulto): 24-28 mmHg (3,2-3,8 kPa)

Saturación medida

Un oxímetro es un espectrofotómetro diseñado para medir la saturación de oxígeno en sangre. Cada tipo de molécula de hemoglobina (es decir, HHb, O2Hb, COHb y MetHb) tiene su propio espectro de absorción de luz.

Los oxímetros contienen fuentes de luz a longitudes de onda seleccionadas que corresponden a los espectros de absorción de las moléculas de hemoglobina que se van a medir. Así, un oxímetro básico que pueda medir la sO2 necesita determinar la absorción en sólo dos longitudes de onda, una para la HHb y otra para la O2Hb.

Los oxímetros de pulso utilizan dos longitudes de onda que pueden transmitirse a través de la piel (por ejemplo, un dedo de la mano o del pie), lo que permite una monitorización no invasiva de la saturación.

Sin embargo, los oxímetros de dos longitudes de onda pueden dar estimaciones erróneas del contenido de oxígeno de la sangre en presencia de niveles elevados de COHb y MetHb.

Para obtener FO2Hb, un oxímetro debe utilizar al menos cuatro longitudes de onda (una para HHb, O2Hb, COHb y MetHb). En la actualidad, estos oxímetros (a veces denominados hemoxímetros para distinguirlos de los oxímetros de pulso) requieren muestras de sangre del paciente.

La relación entre FO2Hb y sO2 es:

FO2Hb = sO2 × (1 – FCOHb – FMetHb)

Es importante saber que la «saturación de oxígeno»‘ medida por los oxímetros de pulso no es FO2Hb, sino sO2. La ecuación dada anteriormente expresa la relación entre FO2Hb y sO2.

Así, si no hay hemoglobinas anormales (dishemoglobinas), la fracción de hemoglobina oxigenada es igual a la saturación de oxígeno, expresada como fracción. La diferencia entre ambas puede verse en el siguiente ejemplo. Obsérvese que esto es útil principalmente cuando se utiliza en relación con la ctHb.

• ctHb = 10 mmol/L
• cHHb = 0,2 mmol/L
• cCOHb = 3 mmol/L ~ 30 %
• cO2Hb = 6,8 mmol/L

Saturación calculada

La mayoría de los analizadores de gases en sangre sin oxímetro de CO proporcionan una lectura de la saturación.

Sin embargo, el valor se calcula en lugar de medirse. El cálculo es complejo y tiene en cuenta los diversos factores que pueden afectar a la forma de la curva de disociación de la oxihemoglobina. La descripción matemática y las variables que intervienen en ella varían según las distintas marcas de analizadores.

Los errores clínicamente importantes pueden derivarse del uso de la sO2 estimada en otros cálculos, como los de la fracción de derivación y el contenido de oxígeno.

Se desaconseja realizar una estimación de la sO2 a partir de una medición de la pO2 y viceversa utilizando una ODC estándar. Las consecuencias de esto pueden verse en la Fig. 2, que se basa en la medición de 10.179 muestras de sangre .

Esto muestra que con una sO2 del 90 % la pO2 correspondiente es de 29-137 mmHg (4-18 kPa) y una pO2 de 60 mmHg (8 kPa) corresponde a una sO2 del 70 al 99 %.

En general, la sO2 más fiable es la medida por un CO-oxímetro. Esto también ofrece la ventaja de que también se puede informar sobre la FO2Hb, la FCOHb y la FMetHb.

FIG. 2. Gráfico de las mediciones de la saturación sanguínea que muestra una escasa correlación con la presión parcial de oxígeno en la sangre.

Aplicación clínica

El contenido de oxígeno es un indicador clave del transporte de oxígeno dentro del cuerpo. El transporte de oxígeno de la sangre arterial se utiliza para evaluar la capacidad de transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos. El transporte de oxígeno, definido como la cantidad de oxígeno que se transporta por litro de sangre arterial, depende principalmente de:

• El contenido total de oxígeno en la sangre arterial, ctO2 – el parámetro clave para la evaluación del transporte de oxígeno
• La concentración de hemoglobina en la sangre (ctHb)
• La concentración de dishemoglobinas (cCOHb y cMetHb)
• La tensión arterial de oxígeno (pO2)
• La saturación arterial de oxígeno (sO2), que también está determinada por la pO2 y la p50

Por lo tanto, la saturación de oxígeno no es el único indicador del transporte de oxígeno. La presencia de dishemoglobinas y/o una baja concentración de hemoglobina pueden causar graves reducciones en la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre arterial.

Conclusión

Para muchos propósitos, la sO2 (medida por el pulsioxímetro o calculada por un analizador de gases sanguíneos) es suficiente para tomar decisiones clínicas. Cuando se aplica de forma adecuada, la pulsioximetría puede suponer ventajas como la monitorización continua, la reducción de costes y la disminución de la pérdida de sangre (importante cuando se atiende a neonatos).

Sin embargo, cuando se sospecha una intoxicación por monóxido de carbono u otras sustancias que pueden afectar a la hemoglobina, es necesario utilizar la FO2Hb, medida con un hemoxímetro de mesa.

Las directrices clínicas para el uso de pulsioxímetros y hemoxímetros están disponibles en la American Association for Respiratory Care . El Comité Nacional de Normas de Laboratorio ha publicado recomendaciones al respecto.