Miscelaneas

Buenos Aires 02 de Noviembre del 2020

Monitores trascutaneos de Gases en Sangre

 

 

Monitores Trascutaneos de Gases en Sangre

 

                                      ROBERTO RODRÍGUEZ-ROISÍNALVAR AGUSTÍ GARCÍA-NAVARROFELIP BURGOS y col. 

                                                                                              ECRI Institute 2011

 

Durante las dos últimas décadas se han desarrollado diversos métodos alternativos, no invasivos, para la medición y/o control de los gases sanguíneos . Aunque se ha desarrrolado un progeso mínimo en la medición del valor del pH, existen importante  desarrollo tecnológico para la medición de pCO2 y pO2 que merecen un reconocimiento. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que se trata de nuevas tecnologías y que, por tanto, se encuentran en un proceso continuo de transformación

Principios de operación

Los gases de la sangre difunden hacia arriba, a través del estrato córneo (filamentos de queratina en una matriz de lípidos y proteínas no fibrosas), donde se pueden medir sus presiones parciales.

Medición de la tcpO2
La presión parcial de oxígeno (pO2) en la superficie de la piel se mide con un sensor de tcpO2, que es un electrodo polarográfico de Clark modificado, el cual consta de un ánodo y un cátodo de metales nobles, un electrólito, una membrana semipermeable y un elemento calefactor (figura 1). Para que el sensor mida la pO2 en forma precisa, se debe difundir una cantidad adecuada de O2 a través de la piel. Sin embargo, el flujo sanguíneo capilar a la temperatura normal de la superficie de la piel, de 28 a 29 °C, no suministra el O2 requerido. Más aún, la capa externa densa de células muertas que componen el estrato córneo es una barrera efectiva contra la difusión del O2.Por tanto, se utiliza un pequeño anillo de calefacción dentro del sensor transcutáneo, para elevar la temperatura de la piel a 43-45 °C (la temperatura requerida depende de la edad del paciente y del espesor cutáneo) y aumentar la difusión de los gases de la sangre a la superficie de la piel.
El calentamiento de la piel que está por debajo del sensor aumenta de forma significativa el suministro de sangre arterial al lecho capilar de la dermis, por vasodilatación de los capilares y arterialización, un proceso que promueve la apertura y expansión de los capilares latentes para que acepten el flujo de sangre y entreguen más O2 a los tejidos. Temperaturas más altas de la piel también mejoran la difusión de los gases de la sangre, al incrementar la tasa con la cual el O2 se disocia de la hemoglobina en los glóbulos rojos, elevar la tasa con que las células vitales de la piel consumen O2 y generan CO2, y disolver el componente lipídico del estrato córneo para facilitar la difusión del O2 a través de la superficie cutánea.Como la sangre que fluye por debajo del sensor lleva algo de calor al resto del cuerpo, el sensor utiliza un termistor para monitorear y mantener la temperatura deseada del anillo de calefacción. Muchas unidades utilizan dos termistores, para controlar las desviaciones de temperatura altas y bajas con respecto a la de referencia. Los termistores también se pueden configurar para que activen alarmas audibles y/o visuales en caso de que la temperatura del anillo de calefacción exceda los límites superiores e inferiores preestablecidos. En algunas unidades, el poder calorífico en milivatios es exhibido en el monitor y se puede imprimir.
Después de permeabilizar la superficie de la piel, el O2 difunde a través de la membrana del sensor. Esta membrana tiene propiedades de difusión similares a las de la piel, por lo que la tasa de difusión del O2 no se afecta y la medición de la tcpO2 refleja los niveles de paO2. Algunos tipos de materiales de membrana que se utilizan por lo común son teflón, polietileno y polipropileno. El O2 se disuelve luego en el electrólito, donde un voltaje aplicado entre el ánodo y el cátodo reduce el O2 a iones hidroxilo. La corriente generada por esta reacción es directamente proporcional a la paO2, y es convertida a milímetros de mercurio (mm Hg) para su visualización en el monitor. Los electrodos de estado sólido, que están creciendo en popularidad, se consideran en general más estables.

Medición de la tcpCO2
La tcpCO2 es monitoreada por un sensor pequeño, que aloja un electrodo de pH de Severinghaus (básicamente un electrodo de pH modificado), uno de referencia, una solución de electrólitos, una membrana de teflón y un elemento calefactor (figura 2). Un anillo adhesivo sujeta el sensor a la piel.
Al igual que el sensor de tcpO2, el de tcpCO2 contiene un elemento calefactor para calentar la piel a una temperatura de 42 a 45 °C. El CO2 que difunde a través del estrato córneo, por el calentamiento cutáneo, pasa al otro lado de la membrana semipermeable del sensor y a una solución de bicarbonato diluido (es decir, solución de electrólitos) en la cámara del sensor. La adición de CO2 baja el pH de la solución (incrementa la acidez); un electrodo de vidrio mide el cambio. El potencial del electrodo de vidrio se convierte luego en una señal, que es registrada por el instrumento como la tcpCO2. Este valor es presentado luego en una pantalla digital y/o en un registrador gráfico

Medición simultánea de la tcpO2 y la tcpCO2
Algunos monitores transcutáneos miden tanto la tcpO2 como la tcpCO2, mediante el uso de dos sensores separados o uno que tiene la capacidad de detectar ambos parámetros. El de tcpO2/tcpCO2 es una combinación de sensores separados de tcpO2 y tcpCO2, consistentes en un electrodo de pH de Severinghaus, un cátodo de O2 y un electrodo caliente de referencia, una membrana de teflón y electrólitos de etilenglicol bicarbonato, protegidos en un recipiente blindado con la parte electrónica del sensor. La operación del sensor combinado es la misma que la descrita para cada tipo de sensor transcutáneo. En todos los sensores, los electrodos y las membranas deben ser inspeccionados a diario

Calibración
Las variables no fisiológicas que pueden afectar las mediciones de la tcpO2 y la tcpCO2 incluyen temperatura, humedad y presión barométrica del aire del ambiente, espesor de la membrana, tasa de difusión del O2 y el CO2 a través del electrólito, y voltaje de polarización del electrodo. Todos los monitores transcutáneos desarrollados en los últimos años se ajustan de forma automática a estas variables, pero debido a que algunos de estos factores son dinámicos y pueden fluctuar de manera amplia, los sensores deben ser calibrados con periodicidad utilizando uno o dos valores de presión parcial conocidos.
El monitor de tcpO2 se ajusta a cero, ya sea mediante la adición de una gota de solución cero (es decir, solución sin O2 libre) a la membrana del sensor, o por un método electrónico que ajusta de forma específica los circuitos sensibles del monitor a un nivel de corriente de cero (pero excluye la calibración del sensor en sí).
Después de la puesta a cero, el sensor de la unidad es expuesto al aire ambiental para establecer el punto máximo. Algunas unidades pueden preestablecer los valores de presión barométrica, temperatura y/o humedad relativa, y calibrar automáticamente la pO2, mientras que otras requieren ajuste manual utilizando una tabla suministrada por el fabricante, que especifica los valores de pO2 en relación con la presión barométrica. Aunque los valores preestablecidos introducen algún error en la medición, este no es significativo cuando se utiliza la unidad para tendencias.
Los monitores de tcpCO2 y las unidades que hacen mediciones, tanto de tcpO2 como de tcpCO2, a menudo utilizan un sistema de calibración de dos gases, o de dos puntos, empleando gases con una concentración alta y baja de O2 y CO2. Para la mayoría de los sensores de tcpCO2, los fabricantes recomiendan que la calibración se realice con estándares de CO2 de 5 y 10%.

Características
La respuesta del instrumento a los cambios agudos en las concentraciones de tcpCO2 y tcpO2 debe ser lo suficientemente rápida como para mostrar todos los eventos clínicos significativos. La medición del tiempo de respuesta es un método no fisiológico para determinar la sensibilidad del sensor a los cambios agudos en los niveles de CO2 y O2. El tiempo de respuesta típico es caracterizado mediante el T90, el tiempo en el cual se alcanza el 90% del valor final, después de aplicar un cambio drástico del gas en la cara del sensor.
Diversos componentes del sensor pueden influir en el tiempo de respuesta, tales como el material y el tamaño del cátodo, el pH del electrólito y el material de la membrana. Sin embargo, el valor T90 de un sensor no se equipara con su respuesta clínica: los sensores transcutáneos funcionan en forma diferente bajo condiciones fisiológicas, en comparación con las pruebas de laboratorio (es decir, un sensor con un valor T90 alto en relación con los valores T90 de otros sensores, al aplicarlo en la piel, puede responder con la misma rapidez a los cambios en los niveles de gases en sangre).
A la luz de esta diferencia, el ECRI Institute recomienda que un monitor sea evaluado únicamente sobre la base de su desempeño clínico bajo diversas condiciones fisiológicas, teniendo en cuenta las necesidades y requerimientos del operador y el hecho de que el valor real del monitor transcutáneo es su capacidad de detectar y registrar los cambios en los gases de la sangre a través del tiempo, con un bajo riesgo de trauma para el paciente.
Los monitores transcutáneos de gases en sangre están equipados con sistemas de alarmas ajustables para límites altos y bajos de tcpCO2 y tcpO2. Alarmas adicionales monitorean el mal funcionamiento del sistema, como sensores desconectados, termistores desequilibrados o inoperantes, y desviaciones de las temperaturas preestablecidas. Algunos modelos incluyen alarmas de tiempo de carga, y muchos tienen alarmas de batería baja. Los fabricantes pueden ofrecer sistemas de alerta, tanto visuales como audibles.
Los monitores transcutáneos están disponibles, ya sea como unidades independientes o como módulos que
se pueden integrar en los sistemas de monitoreo fisiológico. Algunos modelos independientes incorporan microprocesadores para el almacenamiento de las tendencias de los gases en sangre transcutáneos, lecturas de gases sanguíneos en tiempo real, histogramas, tendencias del poder calorífico (para el anillo de calefacción), y configuraciones de alarmas y temperatura del termistor. Los monitores transcutáneos, que son componentes modulares del sistema de monitoreo fisiológico, se pueden integrar a otros, tales como los de electrocardiografía, respiración, presión, temperatura y oximetría de pulso.

Problemas reportados
Los resultados de los monitores transcutáneos de gases sanguíneos se deben comparar con regularidad con los niveles de gases en sangre arterial, especialmente en los pacientes que se encuentran en unidades de cuidado crítico, o en quienes están siendo sometidos a cirugía.
Las lecturas de tcpO2 y tcpCO2 no siempre son un reflejo directo de la paO2 y la paCO2, debido a diferencias en la permeabilidad de la piel, efectos metabólicos celulares, configuraciones capilares inusuales y diferencias de temperatura entre la sangre arterializada y la arterial. Además, la circulación periférica deficiente (como en los casos de choque o enfermedad vascular periférica) o una temperatura central del cuerpo muy baja (hipotermia) pueden impedir que la tcpO2 haga un seguimiento adecuado de los niveles arteriales de O2. Sin embargo, en un paciente hemodinámicamente estable, la relación entre las concentraciones de tcpO2 y tcpCO2 y los niveles de gases en sangre arterial puede ser un indicador útil de la oxigenación de los tejidos periféricos.
Pueden resultar grados variables de quemaduras por la temperatura elevada del sensor. Especialmente los bebés con piel delgada y los pacientes con deterioro vascular periférico están en riesgo. La reubicación frecuente del sensor, según lo recomendado por el fabricante, puede ayudar a evitar las quemaduras; sin embargo, dicha reubicación a menudo implica la recalibración, y un sensor puede requerir hasta 30 minutos para estabilizarse en el nuevo sitio de la piel, lo cual significa que se puede perder información valiosa durante este período "muerto". Además, los sensores fijados con adhesivos se pueden despegar de la piel y requerir recalibración y estabilización.
Otros factores pueden interferir con las mediciones transcutáneas. Cuando un sensor está adherido a la piel de un paciente, la presión mecánica puede comprimir los vasos sanguíneos subyacentes y reducir el valor de la tcpO2. Durante la cirugía, la activación de la unidad electroquirúrgica puede hacer que el monitor transcutáneo presente valores inexactos. El efecto de los gases anestésicos sobre los monitores de tcpO2 no ha sido establecido por completo, y los clínicos deben proceder con cautela cuando utilizan el monitor de tcpO2 en la sala de cirugía, y evaluar los signos adicionales de oxigenación antes de cambiar la terapia. Las
características de desempeño y seguridad de los monitores de tcpO2, durante la desfibrilación, tampoco se conocen bien; los usuarios deben retirar el sensor de tcpO2 antes de desfibrilar a los pacientes.
La falta de remoción de la solución cero de la membrana, lo más rápido posible después de la calibración, puede resultar en contaminación de electrólitos, debida a la difusión de la solución cero a través de la membrana, lo cual necesita el reemplazo de esta última. Además, la confianza en las unidades electrónicas de calibración a cero puede hacer que algunos usuarios descuiden la calibración de la electrónica del sensor. La falta de comprobación periódica del sensor, utilizando una solución cero o un gas de calibración, puede resultar en lecturas inexactas de los gases.

El usuario debe determinar y establecer los límites altos y bajos de la alarma apropiados para cada paciente.
Al establecer estos límites se deben considerar las diferencias entre los pacientes y sus terapias. Se ha tenido conocimiento de usuarios que ajustan las configuraciones de los límites de alarma a sus posiciones extremas, para resetear o silenciar las alarmas ruidosas; en ocasiones los usuarios se olvidan de resetearlas, y dejan al paciente sin monitoreo, en esencia. Los límites de las alarmas y los valores de los pacientes deben ser presentados en pantallas separadas, o demarcados y definidos con claridad en la misma pantalla, para evitar la interpretación errónea de los datos.