PulmCrit - Saturación venosa central de oxígeno: ¿señal o ruido?

Basado en el ensayo Rivers de terapia temprana dirigida por objetivos, la saturación venosa central de oxígeno (cvO2%) surgió como objetivo de reanimación. Se recomendó durante más de una década hasta que los ensayos PROCESS, PROMISE y ARISE demostraron que la monitorización del cvO2% era innecesaria. En consecuencia, este objetivo se ha dejado de lado en gran medida.

Sin embargo, sigue existiendo una función específica del cvO2% en la UCI. El cvO2% se sigue comprobando ocasionalmente con el objetivo de intentar determinar qué tipo de shock tiene un paciente. El razonamiento es que los estados de shock de alto rendimiento (por ejemplo, sepsis, anafilaxia) deberían aumentar el cvO2%, mientras que los estados de shock de bajo rendimiento (por ejemplo, cardiogénico, hemorrágico) deberían reducir el cvO2%. Este concepto tiene un cierto atractivo fisiológico y ha sido defendido por algunos autores (Gattinoni 2013).

Recientemente han surgido algunos casos en el Hospital General de Genius en los que el cvO2% era engañoso. Concretamente, el cvO2% estaba elevado a pesar de que el shock era cardiogénico o hemorrágico. Este post intentará explorar por qué puede ocurrir esto.

Razón fisiológica para utilizar el cvO2% para monitorizar el gasto cardíaco

Esto comienza con la ecuación de Fick, que puede derivarse como sigue (donde mvO2% es la saturación venosa mixta medida en la arteria pulmonar)(5).

Esta ecuación puede reordenarse para permitir el cálculo del gasto cardíaco (CO) basado en la saturación venosa mixta de oxígeno:

Así es como puede calcularse el gasto cardíaco utilizando la saturación venosa mixta de oxígeno (p.por ejemplo, utilizando un catéter de la arteria pulmonar). Si hacemos la aproximación de que la cvO2 es cercana a la mvO2%, entonces la cvO2% podría igualmente utilizarse para estimar el gasto cardíaco:

Esta es la base del uso de la cvO2% para diferenciar los estados de shock, ya que en teoría debería revelar si el paciente se encuentra en un estado de shock de alto o bajo rendimiento.

Es imposible determinar si el gasto cardíaco es alto o bajo simplemente mirando el cvO2%

Solía creer que mirar el cvO2% podría permitirte decir si el gasto cardíaco estaba elevado (cvO2% >70%) o reducido (cvO2% <70%). Sin embargo, es fácil demostrar que esto es erróneo. El primer paso aquí es reconocer un error en el cálculo de Fick anterior, en la primera línea de la derivación:

El oxígeno entregado al tejido es proporcionado tanto por el oxígeno unido a la hemoglobina como por el oxígeno disuelto directamente en el plasma. En condiciones normales, la cantidad de oxígeno disuelto en el plasma es insignificante en comparación con el oxígeno unido a la hemoglobina. Sin embargo, la UCI no es un estado de normalidad fisiológica. Si los pacientes tienen una hemoglobina baja (por ejemplo, HgB 6 mg/dL) y están con FiO2 al 100%, entonces una cantidad significativa de oxígeno suministrado puede estar en la forma disuelta (~15%). Esto se ha confirmado clínicamente: ¡Legrand 2014 demostró que el aumento del 40% de FiO2 al 100% de FiO2 aumentó el cvO2% un promedio del 13%! Una fórmula más precisa es, por tanto:

Usando esta ecuación para reeditar la ecuación de Fick se obtiene la siguiente ecuación:

La longitud de esta ecuación indica que la relación entre el cvO2% y el gasto cardíaco es compleja. Para dar una idea del impacto de las diferentes variables, a continuación se presentan algunos ejemplos de pacientes hipotéticos que ilustran cómo las variables pueden afectar al cvO2%:

Así, debe quedar claro que no existe una relación sencilla entre el cvO2% y el gasto cardíaco:

Otra forma de ilustrar esto es simplemente enumerar los factores que afectan al cvO2% (tabla siguiente; Bloos 2005). Basándose en los numerosos factores implicados, debería quedar claro que no existe una relación simple entre el cvO2% y el gasto cardíaco. De hecho, un conjunto de variables está involucrado en un verdadero tira y afloja, con cada variable tirando del cvO2% en una dirección diferente.

Es imposible determinar el gasto cardíaco incluso calculándolo.

Muy bien, así que es imposible saber el gasto cardíaco mirando el cvO2%. Pero, ¿y si nos ponemos más sofisticados? Primero, podríamos dejar de dar a los pacientes cantidades excesivas de FiO2 y PaO2 (evitar la hiperoxia es una buena práctica de todos modos). Esto nos libraría del término PaO2, permitiéndonos utilizar una ecuación de Fick tradicional como la que se muestra a continuación. En segundo lugar, podríamos calcular el gasto cardíaco a partir de esta ecuación, permitiéndonos tener en cuenta variables como la hemoglobina y la saturación arterial de oxígeno. ¿Permitiría esto calcular el gasto cardíaco?

Esto nos lleva un paso más cerca de la verdad, pero siguen existiendo muchas fuentes de error:

La mayoría de los clínicos no tienen la capacidad de medir el VO2 a pie de cama. Esto obliga a realizar una estimación del VO2, que es muy imprecisa (con una amplia variación del VO2 en función de las diferencias de temperatura, parálisis, nutrición y sedación).
La saturación de oxígeno venosa central es un mal estimador de la saturación de oxígeno venosa mixta real. Por ejemplo, un estudio que comparaba la cvO2% frente a la mvO2% en la sepsis descubrió que el intervalo de confianza del 95% para la diferencia entre ambos valores estaba entre el -12% y el 15.5%:

El impacto compuesto en estos errores sobre el error del gasto cardíaco calculado puede estimarse utilizando el cálculo multivariable (donde aO2% representa la saturación de oxígeno arterial):

Introduzcamos algunos valores potenciales y veamos cuánto error crea esto:

VO2 = 210 +/- 25 ml/min
HgB = 12 +/- 0.5 mg/dL
Saturación arterial de oxígeno = 96 +/- 1%
Saturación venosa central de oxígeno = 70 +/- 5%

Colocando estos valores en las fórmulas anteriores se observa que el error aleatorio en los cuatro parámetros produce una desviación estándar de 1,2 litros/minuto en el gasto cardíaco calculado. Basándose en esta desviación estándar, el intervalo de confianza del 95% para el gasto cardíaco calculado sería de +/- 2,3 litros/minuto (6). Esto es demasiado impreciso para el uso clínico.

Para verificar esta matemática, se puede realizar una simulación de Monte-Carlo. Esto implica generar valores para 5.000 pacientes imaginarios utilizando los valores anteriores, así como funciones de distribución normal aleatoria (1). De este modo se obtiene una desviación estándar similar, aunque ligeramente superior, para el gasto cardíaco calculado (1,4 litros/minuto)(2). Los valores calculados del gasto cardíaco se muestran aquí:

La cantidad de incertidumbre en el ejemplo anterior es en realidad bastante conservadora. Por ejemplo, el error en el VO2 estimado es mucho mayor que +/- 25 ml/min entre los pacientes en estado crítico. Según los datos de Beest comentados anteriormente y otros estudios similares, la desviación estándar del cvO2% podría estar más cerca del 8-10%. Por lo tanto, la cantidad de error que probablemente se produzca en la UCI es considerablemente mayor.

La conclusión es que la ecuación de Fick amplifica la cantidad de error aleatorio que implica cada uno de los valores introducidos en ella. Incluso si cada variable individual se conoce con un margen de error razonable, el gasto cardíaco calculado varía con un margen de error irrazonable. En la UCI tenemos poca idea de lo que es el VO2 y sólo una estimación aproximada del mvO2% – por lo que el gasto cardíaco calculado se convierte en un generador de números aleatorios (3).

Es imposible determinar la adecuación de la oxigenación sistémica basándose en el cvO2%.

La relación de extracción de oxígeno es la relación entre el oxígeno consumido por el cuerpo (VO2) y el oxígeno entregado al cuerpo (DO2). Una relación de extracción de oxígeno normal es de ~30%. A medida que la cantidad de oxígeno suministrada al cuerpo (DO2) disminuye, se consumirá una mayor fracción de oxígeno (relación de extracción de oxígeno más alta). Una relación de extracción de oxígeno >50% suele considerarse un reflejo de un estado de oxigenación inadecuado.

Aproximando el cvO2% como cercano al mvO2% y aproximando también el O2% arterial como cercano al 100%, podemos obtener:

Esto representa una forma diferente en la que se puede interpretar el cvO2%, como una medida del ratio de extracción de oxígeno:

cvO2% < 50% sugiere una oxigenación sistémica inadecuada (ratio de extracción de oxígeno >50%)
cvO2% >70% sugiere una adecuada oxigenación sistémica (ratio de extracción de oxígeno < 30%)

En cierto modo, esto es más preciso que considerar el cvO2% como un sustituto del gasto cardíaco, porque no requiere conocer el VO2 o la hemoglobina. Esto puede ser utilizado como una justificación para apuntar al cvO2% > 70% (vis a vis el Protocolo de Rivers), para asegurar una adecuada oxigenación sistémica. Desgraciadamente, existen varias limitaciones que impiden que el cvO2% sea una medida precisa de la oxigenación:

Los pacientes pueden tener un cvO2% alto a pesar de una oxigenación inadecuada: el cvO2% es una media ponderada de la extracción de oxígeno de diferentes partes del cuerpo. La derivación fisiológica de la sangre más allá de los tejidos (por ejemplo, debido a la sepsis) tenderá a elevar el cvO2%. Por lo tanto, es posible que se produzca un cvO2% elevado, aunque algunos tejidos estén experimentando una oxigenación inadecuada.
Los pacientes pueden tener un cvO2% bajo a pesar de una oxigenación adecuada: Algunos pacientes con insuficiencia cardíaca crónica pueden compensar con una extracción de oxígeno muy eficiente (cvO2% ~50-60%) a pesar de no estar en estado de shock. Aunque un cvO2% del 70% puede representar una media poblacional de «normalidad», un cvO2% más bajo no indica necesariamente una deficiencia de oxígeno clínicamente significativa.

¿Evidencia?

Este blog ha adoptado un enfoque más teórico, debido a la falta de evidencia directa. No obstante, esto parece coherente con la evidencia disponible:

El uso del cvO2% como objetivo fisiológico no mejoró los resultados de la reanimación del shock séptico en los ensayos ARISE, PROMISE o PROCESS.
Está bien establecido en la literatura que el shock séptico puede ir acompañado de valores de cvO2% bajos, normales o altos. Aunque el shock cardiogénico suele provocar valores de mvO2% bajos, parece existir un subconjunto de pacientes con valores de mvO2% normales/elevados (Edwards 1991)(4). Por lo tanto, la literatura disponible apoya el concepto de que el cvO2% no puede diferenciar entre el shock séptico y el cardiogénico.

Entendiendo las pruebas diagnósticas: señal, ruido y tonterías.

Cuando evaluamos a los pacientes, estamos continuamente integrando nuevos datos con nuestra noción preconcebida sobre lo que le ocurre al paciente:

A grandes rasgos, hay tres escenarios posibles que pueden imaginarse aquí:

Señal: El nuevo resultado de la prueba es más preciso que nuestra conceptualización del paciente antes de la prueba. En este caso, el resultado de la prueba añadido mejorará nuestra comprensión del paciente.
Ruido: El nuevo resultado de la prueba es igual de preciso en comparación con nuestra conceptualización del paciente antes de la prueba. En este caso, el resultado de la prueba añadida tiene la misma probabilidad de engañarnos que de empujarnos en la dirección correcta. En promedio, el nuevo resultado de la prueba no añade nada.
Mentira: La nueva prueba es menos precisa que nuestra conceptualización del paciente antes de la prueba. En este caso, es probable que la información añadida nos engañe.

Los estudios evalúan el rendimiento de las pruebas de forma aislada, pero esta no es la forma en que las pruebas funcionan en la realidad. Por ejemplo, un artículo reciente sugiere que muchas reglas de decisión clínica comúnmente utilizadas no superan el juicio de base del clínico (Schriger 2016). Aunque estas reglas de decisión parecen agradables en el vacío, en la práctica pueden no aportar información útil (ruido en lugar de señal).

Para ser útil, una prueba debe superar significativamente nuestra evaluación clínica de referencia del paciente.

Esta rúbrica puede darnos un marco para entender el cvO2%. El cvO2% probablemente tiene cierta precisión. Por ejemplo, un paciente con un cvO2% del 40% probablemente tenga un gasto cardíaco menor que un paciente similar con un cvO2% del 95%. Sin embargo, es dudoso que el cvO2% añada algo a nuestra evaluación clínica del paciente, especialmente en la era de la ecocardiografía a pie de cama (por ejemplo, el paciente con un cvO2% del 40% probablemente estaría en un estado obvio de shock de bajo gasto). Dada la considerable inexactitud del cvO2%, es posible que incluso sea engañoso (mentira).

Es imposible estimar el gasto cardíaco simplemente mirando la saturación venosa central de oxígeno.
Incluso si se realiza un cálculo de Fick que tenga en cuenta otras variables (por ejemplo, la concentración de hemoglobina), la saturación venosa central de oxígeno no puede utilizarse para calcular con precisión el gasto cardíaco.
Una saturación venosa central de oxígeno normal o alta no puede utilizarse para asegurarnos de que el paciente tiene un suministro de oxígeno tisular adecuado.
La saturación venosa central de oxígeno probablemente no puede aportar información útil para la evaluación del paciente (es decir, información que sea más precisa que la que podría suponerse en base a otros parámetros clínicos).

Notas

Se utilizó la función de distribución normal aleatoria en Microsoft Excel: NORMINV(RAND(),mean,stdev).
La simulación de Monte-Carlo es más precisa, porque es capaz de tener en cuenta las segundas derivadas y la interacción de mayor nivel entre las variables. No obstante, ambas estimaciones arrojan la misma respuesta fundamental a la pregunta: la desviación estándar del gasto cardíaco es de aproximadamente 1,3 litros/minuto, que es demasiado grande para ser clínicamente significativa.
Imagen de la bola 8 mágica cortesía de http://www.redkid.net/generator/8ball/. El blog PulmCrit no defiende realmente el uso de una bola 8 mágica para la atención clínica. Sin embargo, se ha demostrado que el Magic 8-ball es equivalente y menos invasivo en comparación con el catéter PA.
También hay que tener en cuenta que el gasto cardíaco no siempre se comporta como se predice en el shock séptico y cardiogénico. Los pacientes con cardiomiopatía inducida por la sepsis pueden tener un gasto cardíaco reducido. Por otra parte, los pacientes con shock cardiogénico pueden tener cierta inflamación (debido a la isquemia/reperfusión o al SIRS posterior a la parada cardíaca), que puede tender a reducir la resistencia vascular sistémica y aumentar el gasto cardíaco.
El multiplicador de 10 aquí es necesario para convertir el contenido de oxígeno arterial de ml/dL a ml/L.
El intervalo de confianza del 95% puede estimarse como 1,96 multiplicado por la desviación estándar.

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Josh es el creador de PulmCrit.org. Es profesor asociado de Medicina Pulmonar y de Cuidados Críticos en la Universidad de Vermont.