Estuve leyendo un artículo recientemente que hizo una referencia de mano a la prueba de fracción de derivación de oxígeno al 100%. Los resultados de la prueba se incluyeron en el análisis de los datos, pero las ecuaciones utilizadas por los investigadores no se presentaron ni se referenciaron, ni se describió el procedimiento. Esto se debe probablemente a que la prueba de fracción de derivación y sus ecuaciones son fisiología pulmonar de la vieja escuela, pero incluso si el tema probablemente se cubre en un momento u otro en las clases de fisiología, sospecho que algunos de los problemas involucrados en el cálculo no se entienden tan bien como deberían.
Hay algunas similitudes entre la relación de volumen de marea-espacio muerto (Vd/Vt) y la fracción de derivación, pero a pesar de que ambos están involucrados en el intercambio de gases (y en cierta medida también se correlacionan entre sí), están midiendo cosas diferentes. Cuando la sangre fluye a través del pulmón, parte de la sangre pasa a través de alvéolos bien ventilados y se satura por completo; parte de la sangre pasa a través de alvéolos mal ventilados y solo está parcialmente saturada; y parte pasa por los alvéolos por completo. El contenido de oxígeno arterial resultante es la media sumada de todos estos compartimentos.
Hay dos formas distintas de derivación fracción puede ser medido y calculado; fisiológicas y anatómicas. La ecuación de derivación fisiológica se puede realizar en cualquier FiO2 (pero generalmente alrededor de la FiO2 del aire ambiente) y requiere que las muestras de sangre arterial y venosa mixta se tomen más o menos simultáneamente y luego se analicen para PO2 y SaO2. La fórmula básica es:
Donde:
Qs = flujo sanguíneo a través de derivación
Qt = flujo sanguíneo total
Cc’O2 = contenido de O2 capilar pulmonar
CaO2 = contenido de O2 arterial
CvO2 = contenido de O2 venoso mixto
El contenido de oxígeno es los mililitros de oxígeno por litro de sangre y se calcula a partir de:
Donde:
Hb = hemoglobina (gramos/decalitro)
SO2 = saturación de oxígeno (%)
PO2 = presión parcial de oxígeno
El contenido de O2 capilar pulmonar no se puede medir directamente (y estrictamente hablando es más un valor conceptual que uno real) y generalmente se estima a partir de la ecuación del aire alveolar (aunque la sangre capilar pulmonar «ideal» tiene un gradiente de PO2 de aproximadamente 1 mm Hg de aire alveolar, esto es lo suficientemente insignificante como para que generalmente se ignore).
Donde:
Pb = presión barométrica en mm Hg
FiO2 = concentración fraccionada de oxígeno inspirado
PaCO2 = presión parcial arterial de CO2
RER = relación de intercambio respiratorio
El contenido de oxígeno de los capilares pulmonares se determina estimando primero la saturación de oxígeno de la PAO2 y esto se puede hacer la curva de disociación de oxígeno:
De Cotes et al, pg. 260.
o de la fórmula de Severinghaus:
y luego calcular Cc’O2 en consecuencia.
Nota: Curiosamente, ni la curva de disociación de oxígeno ni la fórmula de Severinghaus tienen en cuenta la carboxihemoglobina (o metahemoglobina). Para el caso, este tema no se ha incluido en ninguna de las discusiones de libros de texto de fracción de derivación que he leído. COHb sesga la relación entre PO2 y SO2 (hacia abajo si se trabaja de PO2 a SO2, hacia arriba si se trabaja de SO2 a PO2). Los niveles normales de COHb en los no fumadores son de 1-2 y es poco probable que esta cantidad de COHb suponga una diferencia significativa en los cálculos de la fracción de derivación. Sin embargo, en ausencia de directrices firmes, cuando hay niveles más altos de COHb, probablemente deberían usarse para ajustar Cc’O2 en consecuencia.
Tomando valores normales y trabajando hacia atrás, PAO2 es:
Por lo tanto, la saturación de oxígeno capilar pulmonar es:
Y el contenido de oxígeno capilar pulmonar es:
La sangre venosa mixta tiene nominalmente un PO2 de 40 y una saturación de oxígeno del 75%, por lo que:
El CaO2 se calculará a partir de los PaO2 y SaO2 reales de un individuo. Dependiendo de los resultados específicos, la fracción de derivación será:
La fracción de derivación fisiológica solo se puede calcular cuando se conocen tanto la PO2 arterial como la PO2 y el SO2 venosos mixtos. Por esta razón, se realiza con mayor frecuencia en un laboratorio de cateterismo cardíaco, sala de operaciones o unidad de cuidados intensivos, donde las líneas arteriales y venosas centrales permanentes son relativamente comunes. Sin embargo, el cálculo fisiológico de la derivación no puede diferenciar entre la derivación causada por unidades alveolares mal ventiladas y la de una derivación anatómica. Sin embargo, la fracción de derivación anatómica se puede calcular mediante un procedimiento separado, y aquí es donde entra en juego la prueba de O2 al 100%.
Al hacer que un paciente respire 100% de O2 hasta que el nitrógeno se haya eliminado de su pulmón (nominalmente 20 minutos), la concentración de oxígeno incluso en unidades mal ventiladas se acercará al 100%. Esto significa que la presión parcial y la saturación de la sangre que sale de las unidades alveolares mal ventiladas y bien ventiladas serán las mismas. Por esta razón, cualquier disminución en el contenido de oxígeno arterial se debe únicamente a una derivación anatómica.
Si un paciente tiene un catéter venoso central permanente, el cálculo de la derivación anatómica puede proceder de la misma manera que ya se ha detallado. Si solo se puede obtener una muestra arterial (que suele ser el caso en un laboratorio de TFP), se puede suponer una diferencia de contenido de O2 arterial-venoso de entre 4,4 y 5,0 y calcular la fracción de derivación en consecuencia.
Las limitaciones de los cálculos de la fracción de derivación tienen que ver en parte con algunas de las suposiciones sobre los valores normales y en parte con la precisión de las mediciones de gases en sangre. La ecuación alveolar del aire, por ejemplo, asume que la ración de intercambio respiratorio (RER) es de 0,8, pero la única manera de estar seguro es midiendo realmente el VO2 y el VCO2. Estrictamente hablando, un RER que es diferente de 0.8 probablemente no hará una diferencia significativa en PAO2, Sc’O2 y Cc’O2 calculados, pero sigue siendo una suposición. El uso de una diferencia de contenido de O2 a-v de 4,4 a 5,0, por otro lado, es una suposición mucho mayor. Se justifica en cierta medida por el hecho de que la prueba de O2 al 100% se realiza generalmente en reposo y estos son valores razonables para un individuo en reposo, pero de nuevo, es una suposición.
Mucho más preocupantes son las limitaciones en la medición precisa de PaO2 y SaO2, particularmente en FiO2 más altos. Dos estudios diferentes han demostrado que el tipo de jeringa utilizada para obtener un ABG (vidrio versus plástico) y la forma en que se almacenó (en hielo o a temperatura ambiente) hizo una diferencia significativa en la fracción de derivación calculada, incluso cuando las muestras de ABG se analizaron rápidamente. Cuando había una espera más larga antes del análisis, el error en PaO2 podía causar que la fracción de derivación calculada fuera el doble de grande de lo que realmente era. La razón por la que esto sucede se debe en parte a la difusión a través de las jeringas de plástico y en parte al metabolismo continuo dentro de una muestra de sangre cuando se mantiene a temperatura ambiente. La menor cantidad de cambio se observó cuando las jeringas de vidrio se mantenían en hielo.
Curiosamente, un estudio similar con muestras de GBA tomadas a FiO2 normal (PO2 ≈ 100) mostró el efecto contrario. El PO2 medido tendió a aumentar, de nuevo más en jeringas de plástico que en vidrio, y de nuevo esto probablemente debido a la difusión. Curiosamente, el PO2 cayó en jeringas de vidrio mantenidas en hielo y los autores, Knowles et al, señalan que la solubilidad del O2 aumenta a medida que disminuye la temperatura y que con más O2 en la solución, el PO2 puede disminuir.
Finalmente, los analizadores de gases sanguíneos generalmente se calibran utilizando concentraciones de gas en el rango fisiológico normal. Cualquier muestra de sangre arterial con PO2 por encima de 200 mm Hg está bien fuera de este rango y me preocupa qué tipo de barra de error hay para PO2 que son aún más altas. Pretto et al usaron tonometría de sangre con 95% de O2 y 5% de CO2, pero curiosamente no informaron el PO2 medido, sino solo el cambio en el PO2 a lo largo del tiempo. Smeenk et al obtuvieron muestras de sangre de individuos sometidos a la prueba de oxígeno al 100% como evaluación preoperatoria para cirugía de bypass coronario y el PO2 promedio de sus muestras estándar de oro (jeringa de vidrio, hielo, 5 minutos de retraso) fue de 590 mm Hg. Este es un gradiente A-a de alrededor de 80 mm Hg y bien puede ser apropiado, pero también significa que la fracción promedio de derivación anatómica fue del 10% y Cotes et al indican que la derivación anatómica normal para individuos en el mismo rango de edad es de alrededor del 4%.
La prueba de fracción de derivación no se realiza comúnmente en laboratorios de función pulmonar. Las derivaciones anatómicas verdaderas son relativamente raras y el paciente más apropiado para la prueba de fracción de derivación de O2 al 100% sería uno con una SaO2 reducida en reposo que no mejora significativamente con O2 suplementario.
La fracción de derivación fisiológica podría considerarse el reverso de la Vd/Vt. Las inhomogeneidades de perfusión existen tanto como las inhomogeneidades de ventilación, pero esto puede pasarse por alto porque las pruebas de función pulmonar se orientan mucho más alrededor del lado de ventilación de la respiración que del lado de perfusión. Las inhomogeneidades de ventilación y perfusión son características centrales de muchas enfermedades pulmonares. Por esta razón, la fracción de derivación y las diferencias entre sus componentes fisiológicos y anatómicos deben formar parte de la educación de todos los tecnólogos pulmonares. Sin embargo, al igual que Vd/Vt, también hay limitaciones a la precisión del cálculo de la fracción de derivación, tanto por suposiciones que pueden o no ser razonables, como por la precisión de medición de PO2 y SO2.
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