Para co-ox ou não para co-ox

História

O estudo da saturação de oxigênio no sangue tem suas raízes nos primeiros vôos de balão de ar quente e hidrogênio feitos na França durante a década de 1800. As tripulações de balões notaram efeitos maléficos quando seus balões subiram mais de 7.000 metros.

A 15 de Abril de 1875, o balão Zenith subiu a uma altitude de 8.600 metros com uma tripulação de três pessoas. Sem aviso prévio, seus braços e pernas ficaram paralisados e dois deles pereceram. A tragédia foi considerada como uma catástrofe nacional e eles foram comemorados como “mártires da ciência na busca da verdade”.

A causa da catástrofe foi revelada em 1878 após a publicação de La Pression Barometrique pelo cientista francês Paul Bert. Este livro reviu os sintomas fisiológicos de animais e humanos sujeitos a baixas pressões barométricas.

Foi Bert quem primeiro publicou curvas simples representando a relação entre a pressão parcial de oxigênio no ar e o conteúdo de oxigênio no sangue. Esta foi a primeira curva de dissociação in vivo. Bert também foi o primeiro a demonstrar que o sangue absorveria mais oxigênio quando a temperatura caísse.

Em 1885, Christian Bohr, de Copenhague, publicou uma curva de dissociação mais refinada para uma solução de hemoglobina (não sangue total) que parecia uma hiperbola. Em 1903, Bohr descobriu a curva de dissociação em forma de s para o sangue total (Fig. 1).

No ano seguinte, Bohr e colegas demonstraram que a posição da curva de dissociação era influenciada pela quantidade de dióxido de carbono no sangue.

Até 1910, Joseph Barcroft de Cambridge fez a descoberta de que a dissociação da oxihemoglobina era influenciada pelo pH, força iônica e temperatura (o grupo de Barcroft também descobriu o aumento da afinidade de oxigênio da hemoglobina fetal muito mais tarde, na década de 1930). Essas descobertas tornaram-se fundamentais no estudo da fisiologia respiratória.

Uma descrição matemática da curva de dissociação da oxihemoglobina foi sugerida pela primeira vez por Archibald Hill em 1910. Entretanto, naquela época, o peso molecular da hemoglobina não era conhecido e havia diferentes opiniões sobre como a equação deveria ser interpretada. Não foi até 1979 que John Severinghaus sugeriu uma equação modificada que melhor se encaixava nos dados experimentais:

sO2 = ( +1)-1

FIG. 1. Curva de dissociação oxigénio-hemoglobina e factores que deslocam a curva para a direita ou para a esquerda. 2,3-DPG é 2,3-difosfoglicerato, um composto orgânico normalmente presente nos eritrócitos que se liga à hemoglobina e tende a reduzir a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio.

Como medir a saturação de oxigênio

Existem duas formas básicas de medir a saturação de oxigênio da hemoglobina no sangue: (1) gasometricamente e (2) espectrofotometricamente.

Métodos gasométricos dependem da liberação, reação e reabsorção selecionada dos gases em um sistema fechado. As leis padrão dos gases são utilizadas para relacionar as pressões dos gases com a fração de oxigênio. O procedimento gasométrico clássico é chamado de método Van Slyke . O desenvolvimento dos métodos espectrofotométricos remonta aos estudos da luz realizados por Isaac Newton em 1600.

Trabalho de Lambert (1760) e Cerveja (1852) resultou na lei de Beer-Lambert que descreve a transmissão/absorção da luz como uma função logarítmica da concentração das moléculas absorventes em soluções .

As primeiras medições espectrofotométricas do sangue foram feitas na década de 1930. Nos anos 50, um espectrofotômetro foi utilizado para medir a hemoglobina e seus derivados. A instrumentação específica para medir a saturação de oxigênio foi desenvolvida na década de 1960. O uso de oxímetros de orelha para estimativas contínuas da saturação arterial surgiu de estudos de aviação tanto na Alemanha como na América durante a Segunda Guerra Mundial. O uso generalizado de oxímetros de pulso desenvolvido nos anos 80.

Um oxímetro (freqüentemente chamado de oxímetro de CO, o nome do primeiro aparelho comercialmente popular fabricado pelos Laboratórios de Instrumentação) consiste em uma unidade de hemolyzer, uma lâmpada fotoelétrica, um sistema de lentes e fotodiodos de sensoriamento.

Aquecimento da amostra de sangue a 37 °C e a hemolização com vibrações de alta frequência produzem uma solução translúcida. Os eritrócitos hemolisados incompletamente podem espalhar a luz e introduzir erros de medição (existem alguns hemoximímetros no mercado que não hemolisam a amostra).

A luz da lâmpada é filtrada e focada para passar através da amostra de sangue. A luz transmitida é então focada através de uma grelha difractiva que separa a luz num espectro contínuo.

Uma máscara selecciona então os comprimentos de onda específicos utilizados para a medição. Estes comprimentos de onda individuais são direcionados para fotodiodos que produzem correntes elétricas proporcionais às intensidades da luz.

As intensidades de luz dependem da quantidade de luz absorvida pelas diferentes concentrações e tipos de hemoglobina. Uma vez conhecidas as concentrações dos diferentes tipos de hemoglobina, a saturação pode ser calculada usando as equações abaixo.

Concentração da hemoglobina total

ctHb é a concentração (c) da hemoglobina total (tHb) no sangue. A hemoglobina total, em princípio, inclui todos os tipos de hemoglobina:

• Hemoglobina (HbA) – a hemoglobina adulta normal é uma proteína complexa que contém ferro e é capaz de transportar oxigênio no sangue.
• Deoxi-hemoglobina (HHb) – hemoglobina não oxigenada (anteriormente chamada “reduzida”).
• Oxihemoglobina (O2Hb) – hemoglobina oxigenada, contendo quatro moléculas de oxigénio por molécula de hemoglobina.
• Carboxihemoglobina (COHb) – hemoglobina ligada ao monóxido de carbono, uma ligação cerca de 210 vezes mais forte que a afinidade oxigénio-hemoglobina; impede a transferência normal de oxigénio e dióxido de carbono no sangue.
• Methemoglobina (MetHb) – molécula de hemoglobina cujo ferro está no estado oxidado, férrico; inútil para respiração; encontrada no sangue após envenenamento com acetanilida, clorato de potássio e outras substâncias.
• Sulfhemoglobina – hemoglobina em combinação com enxofre. A sulfemoglobina muito rara e não portadora de oxigênio não está incluída na ctHb.
• HbFetal hemoglobin (HbF) – o principal tipo de hemoglobina no feto em desenvolvimento. A curva de dissociação de oxigênio para hemoglobina fetal é deslocada para a esquerda em relação à hemoglobina adulta.

A concentração de hemoglobina total pode ser expressa como:

ctHb = cO2Hb + cHHb + cCOHb + cMetHb

O símbolo sistemático para sangue arterial é ctHb(a). O símbolo do analisador pode ser tHb ou ctHb.

Gamas de referência

ctHb(a) gama de referência (adulto):

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

Saturação de oxigênio

Definição
sO2 é a saturação de oxigênio (às vezes chamada saturação funcional) e é definida como a razão entre as concentrações de O2Hb e HHb + O2Hb:

sO2, como definido acima, dirá imediatamente se mais oxigênio pode ser transportado pela hemoglobina – ou se um aumento na pO2 aumentará apenas o oxigênio fisicamente dissolvido.

O símbolo sistemático para sangue arterial é sO2(a). O símbolo do analisador pode ser sO2.

Faixas de referência
sO2(a) faixa normal (adulto): 95-99 %

Fração de hemoglobina da hemoglobina total (oxihemoglobina fracionada)

Definição
FO2Hb é definida como a razão entre as concentrações de O2Hb e tHb (cO2Hb/ctHb). É calculado da seguinte forma:

O símbolo sistemático para sangue arterial é FO2Hb(a).
O símbolo do analisador pode ser O2Hb ou FO2Hb.

Gamas de referência
FO2Hb(a) gama de referência (adulto): 94-98 %

Tensão de oxigénio a 50% de saturação do sangue

Definição
p50 é a tensão de oxigénio a 50% de saturação do sangue e é calculada a partir da tensão de oxigénio medida e da saturação de oxigénio por extrapolação ao longo da curva de dissociação do oxigénio para 50% de saturação. O símbolo sistemático para p50 determinado a partir do sangue arterial é p50(a). O símbolo do analisador pode ser p50(act) ou p50.
Gamas de referência
p50(a) gama de referência (adulto): 24-28 mmHg (3,2-3,8 kPa)

Saturação medida

Um oxímetro é um espectrofotómetro concebido para medir a saturação de oxigénio no sangue. Cada tipo de molécula de hemoglobina (ou seja, HHb, O2Hb, COHb e MetHb) tem o seu próprio espectro de absorção de luz.

Os oxímetros contêm fontes de luz em comprimentos de onda selecionados que correspondem aos espectros de absorção das moléculas de hemoglobina a serem medidas. Assim, um oxímetro básico que possa medir sO2 precisa determinar a absorção em apenas dois comprimentos de onda, um para HHb e outro para O2Hb.

Os oxímetros de pulso usam dois comprimentos de onda que podem ser transmitidos através da pele (por exemplo um dedo do pé ou do pé), permitindo a monitorização não invasiva da saturação.

Contudo, os oxímetros de dois comprimentos de onda podem dar estimativas enganadoras do conteúdo de oxigénio do sangue na presença de níveis elevados de COHb e MetHb.

Para obter FO2Hb, um oxímetro deve usar pelo menos quatro comprimentos de onda (um para HHb, O2Hb, COHb e MetHb cada). Actualmente, tais oxímetros (por vezes chamados hemoximímetros para os distinguir dos oxímetros de pulso) requerem amostras de sangue do paciente.

A relação entre FO2Hb e sO2 é:

FO2Hb = sO2 × (1 – FCOHb – FMetHb)

É importante saber que a “saturação de oxigénio”‘ medida pelos oxímetros de pulso não é FO2Hb, mas sim sO2. A equação acima expressa a relação entre FO2Hb e sO2.

Assim, se não houver hemoglobinas anormais (dishemoglobinas), a fração de hemoglobina oxigenada é igual à saturação de oxigênio, expressa como uma fração. A diferença entre as duas pode ser vista no exemplo abaixo. Note que isto é útil principalmente quando usado em relação a ctHb.

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

Saturação calculada

A maioria dos analisadores de gases sangüíneos sem o CO-oxímetro fornece uma leitura para a saturação.

No entanto, o valor é então calculado em vez de medido. O cálculo é complexo e leva em conta os vários fatores que podem afetar a forma da curva de dissociação da oxihemoglobina. A descrição matemática e as variáveis neste variam para diferentes marcas de analisador.

Erros clinicamente importantes podem resultar do uso de sO2 estimado em outros cálculos, tais como os da fração de derivação e conteúdo de oxigênio .

É desencorajado fazer uma estimativa de sO2 de uma medida de pO2 e vice-versa usando um ODC padrão. As conseqüências disso podem ser vistas na Fig. 2, que se baseia na medição de 10.179 amostras de sangue .

Isto mostra que com uma sO2 de 90% a pO2 correspondente é de 29-137 mmHg (4-18 kPa) e uma pO2 de 60 mmHg (8 kPa) corresponde a uma sO2 de 70% a 99%.

No total, a sO2 mais fiável é através da medição por um oxímetro de CO. Isto também dá a vantagem de que FO2Hb, FCOHb e FMetHb também podem ser relatados.

FIG. 2. Gráfico das medidas de saturação sanguínea mostrando má correlação com a pressão parcial de oxigênio no sangue.

Aplicação clínica

O conteúdo de oxigénio é um indicador chave do transporte de oxigénio dentro do corpo. O transporte de oxigénio do sangue arterial é usado para avaliar a capacidade de transporte de oxigénio dos pulmões para os tecidos. O transporte de oxigênio, definido como a quantidade de oxigênio sendo transportada por litro de sangue arterial, depende principalmente de:

• O conteúdo total de oxigénio no sangue arterial, ctO2 – o parâmetro-chave para avaliação do transporte de oxigênio
• A concentração de hemoglobina no sangue (ctHb)
• A concentração de dishemoglobinas (cCOHb e cMetHb)
• A tensão arterial de oxigênio (pO2)
• A saturação arterial de oxigênio (sO2), que é novamente determinado por pO2 e p50

Hence saturação de oxigénio não é o único indicador do transporte de oxigénio. A presença de dishemoglobinas e/ou uma baixa concentração de hemoglobina pode causar graves reduções na capacidade de transporte de oxigênio do sangue arterial.

Conclusão

Para muitos fins, sO2 (medido por oxímetro de pulso ou calculado por um analisador de gases sanguíneos) é suficiente para tomar decisões clínicas. Quando aplicada adequadamente, a oximetria de pulso pode resultar em vantagens como a monitorização contínua, custo reduzido e perda de sangue reduzida (importante quando se cuida de recém-nascidos).

No entanto, quando se suspeita de envenenamento por monóxido de carbono ou outras substâncias que possam afectar a hemoglobina, é necessário o FO2Hb, medido com um oxímetro de bancada.

A Associação Americana de Cuidados Respiratórios disponibiliza directrizes clínicas para o uso de oxímetros de pulso e hemoximímetros. Recomendações relacionadas foram publicadas pelo Comitê Nacional de Normas Laboratoriais .