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Los oxímetros cerebrales permiten una monitorización continua no invasiva de la oxigenación cerebral.
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Los oxímetros cerebrales utilizan principios físicos similares a los oxímetros de pulso.
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Los oxímetros cerebrales utilizan la ley de Beer-Lambert y la resolución espacial para proporcionar estimaciones de la saturación de oxígeno de hemoglobina cerebral.
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Se deben obtener valores basales de oximetría cerebral antes de la inducción de la anestesia.
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Los valores de oximetría cerebral representan un equilibrio entre el suministro y el consumo de oxígeno cerebral.
El mantenimiento de un suministro adecuado de oxígeno a los tejidos y órganos, especialmente al cerebro, es un objetivo fundamental del proceso anestésico. Los peligros de la hipoxia prolongada y la reducción del suministro de oxígeno al cerebro están bien documentados; sin embargo, el cerebro sigue siendo uno de los órganos menos monitoreados durante la anestesia.1
Los oxímetros cerebrales son dispositivos de monitorización continua no invasivos, utilizados para monitorizar una oxigenación cerebral adecuada. Utilizan principios físicos similares a los oxímetros de pulso. Los primeros oxímetros cerebrales disponibles comercialmente se utilizaron en la década de 1990; sin embargo, Jobsis2 introdujo por primera vez el concepto de usar espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para medir la oxigenación cerebral en 1977. Aunque la mayoría de los datos publicados sobre oximetría cerebral han demostrado mejores resultados entre los pacientes quirúrgicos cardíacos, están surgiendo estudios que identifican mejores resultados en la población quirúrgica no cardíaca.3 Estudios han demostrado una mayor incidencia de desenlaces perioperatorios adversos en pacientes que demuestran una desaturación cerebral sustancial de oxígeno durante la cirugía.4
Este artículo tiene como objetivo explicar los principios físicos subyacentes que rodean a la oximetría cerebral y evaluar la evidencia que respalda su uso en diferentes situaciones clínicas.
- Física
- Ley de la cerveza
- Ley de Lambert
- Interpretación clínica de las mediciones de oximetría cerebral
- Limitaciones en las mediciones de oximetría cerebral
- Aplicaciones clínicas
- Cirugía cardíaca
- Cirugía de revascularización coronaria
- Parada circulatoria hipotermia profunda
- Cirugía vascular
- Endarterectomía carotídea
- Síndrome de hiperperfusión de endarterectomía carotídea
- Pediatría
- Usos adicionales
- Conclusión
- Declaración de intereses
- MCQs
- Podcasts
Física
Los oxímetros cerebrales utilizan NIRS para obtener mediciones continuas no invasivas de los valores de oxigenación cerebral.5 Los oxímetros cerebrales consisten en un monitor que está conectado a sondas de oxímetro. Las almohadillas adhesivas fijan las sondas al cuero cabelludo del paciente. Las sondas se aplican con mayor frecuencia al cuero cabelludo que recubre el lóbulo frontal. Las sondas contienen una fuente de luz de fibra óptica y detectores de luz.6 Fuentes de luz liberan luz en el rango infrarrojo a través de un proceso de emisión estimulada de radiación o a través de diodos emisores de luz.7 La luz emitida en el rango infrarrojo es capaz de penetrar el cráneo para llegar al tejido cerebral subyacente. El cráneo es transparente a la luz en el rango del infrarrojo cercano.1 La luz emitida es absorbida, redirigida, dispersada o reflejada.8 Cuando la luz infrarroja entra en contacto con la hemoglobina, se produce un cambio en el espectro luminoso, dependiendo del estado de oxigenación de la molécula de hemoglobina.8 La luz reflejada regresa hacia la superficie y es detectada por los detectores de luz dentro de las sondas de oximetría.8
Los oxímetros cerebrales calculan la oxigenación cerebral utilizando la Ley de Beer-Lambert.9 La ley Beer–Lambert es una combinación de dos leyes físicas.
Ley de la cerveza
La intensidad de la luz transmitida disminuye exponencialmente a medida que aumenta la concentración de una sustancia a través de la cual pasa la luz.
Representación diagramática de la Ley de la Cerveza.
representación Esquemática de la Ley de Beer.
Ley de Lambert
La intensidad de la luz transmitida disminuye exponencialmente a medida que aumenta la distancia recorrida por la luz a través de una sustancia.
Representación diagramática de la Ley de Lambert.
representación Esquemática de la Ley de Lambert.
De acuerdo con estas leyes, una cantidad de una sustancia, es decir, oxígeno, puede determinarse por la cantidad de luz que absorbe la sustancia.10
Espectros de absorción para hemoglobina oxigenada y desoxigenada. El área A representa las longitudes de onda de la luz utilizadas por los oxímetros cerebrales.
Espectros de absorción para hemoglobina oxigenada y desoxigenada. El área A representa las longitudes de onda de la luz utilizadas por los oxímetros cerebrales.
Representación diagramática de la Resolución Espacial.
representación Esquemática de Resolución Espacial.
Los oxímetros cerebrales utilizan algoritmos matemáticos que implican la sustracción de valores obtenidos de los emisores cerca y lejos del fotodetector para limitar la contaminación de la sangre extracraneal y obtener una lectura representativa de los valores de oxigenación cerebral. Hay numerosos dispositivos de oximetría cerebral disponibles comercialmente para uso clínico. Existe variabilidad entre dispositivos con respecto a las mediciones. La variabilidad se produce como resultado de diferentes longitudes de onda de luz emitidas por las sondas, diferentes fuentes de luz,4 y diferentes algoritmos matemáticos utilizados para obtener valores de oxigenación cerebral.
Los valores de oximetría cerebral se derivan principalmente de la sangre venosa, y en contraste con los oxímetros de pulso son independientes del flujo sanguíneo pulsátil.12 Los valores de oximetría cerebral reflejan un equilibrio entre el consumo de oxígeno y el suministro de oxígeno al cerebro.
Interpretación clínica de las mediciones de oximetría cerebral
Se deben obtener valores basales de oximetría cerebral antes de la inducción de la anestesia. Los valores normales oscilan entre el 60% y el 80%; sin embargo, los valores más bajos de 55-60% no se consideran anormales en algunos pacientes cardíacos.8
La oxigenación cerebral adecuada depende del flujo sanguíneo cerebral adecuado y del contenido de oxígeno. Los factores que afectan a cualquiera de estos factores resultarán en una reducción de la oxigenación cerebral y una reducción de los valores de oximetría cerebral. Variaciones anatómicas, por ejemplo, un Círculo incompleto de Willis, o estenosis severa de la arteria carótida pueden crear errores en los valores de oximetría cerebral; por lo tanto, se recomienda que la oximetría cerebral se realice bilateralmente. La Tabla 1 resume algunos factores que pueden resultar en valores reducidos de oxigenación cerebral causados por alteraciones en el flujo sanguíneo o en el contenido de oxígeno.
Factores que reducen los valores de oxigenación cerebral
| Flujo sanguíneo cerebral . | Contenido de oxígeno . |
|---|---|
| Gasto cardíaco | Concentración de hemoglobina |
| Estado ácido–base | Saturación de hemoglobina |
| Hemorragia mayor | Función pulmonar |
| Obstrucción de entrada arterial/salida venosa | Concentración de oxígeno inspirada |
| Flujo sanguíneo cerebral . | Contenido de oxígeno . |
|---|---|
| Gasto cardíaco | Concentración de hemoglobina |
| Estado ácido–base | Saturación de hemoglobina |
| Hemorragia mayor | Función pulmonar |
| Obstrucción de entrada arterial/salida venosa | Concentración de oxígeno inspirada |
Factores que reducen los valores de oxigenación cerebral
| Flujo sanguíneo cerebral . | Contenido de oxígeno . |
|---|---|
| Gasto cardíaco | Concentración de hemoglobina |
| Estado ácido–base | Saturación de hemoglobina |
| Hemorragia mayor | Función pulmonar |
| Obstrucción de entrada arterial/salida venosa | Concentración de oxígeno inspirada |
| Flujo sanguíneo cerebral . | Contenido de oxígeno . |
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| Gasto cardíaco | Concentración de hemoglobina |
| Estado ácido–base | Saturación de hemoglobina |
| Hemorragia mayor | Función pulmonar |
| Obstrucción de entrada arterial/salida venosa | Concentración de oxígeno inspirada |
Algoritmo de tratamiento para controlar la desaturación cerebral. Adaptado del original de Denault y sus colegas.13
algoritmo de Tratamiento para la gestión de desaturación cerebral. Adaptado del original de Denault y sus colegas.13
Limitaciones en las mediciones de oximetría cerebral
Todos los dispositivos de monitoreo tienen limitaciones. Las limitaciones asociadas con la oximetría cerebral incluyen:
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La sangre de una fuente extracraneal puede crear mediciones erróneamente bajas.4
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El equipo electroquirúrgico, es decir, la diatermia, puede afectar la precisión de la medición.4
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Los oxímetros cerebrales solo miden la oxigenación cerebral regional. Grandes áreas del cerebro permanecen sin control.4
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Los oxímetros cerebrales no pueden identificar la causa de la desaturación.14
Aplicaciones clínicas
Se han planteado preguntas con respecto a la utilidad clínica de la monitorización de la oximetría cerebral.1 Cada vez son más los estudios que demuestran la capacidad de la monitorización de la oximetría cerebral para detectar episodios clínicamente silenciosos de isquemia cerebral.1 Los oxímetros cerebrales tienen el potencial de ser una salvaguardia importante para la función cerebral.1
Cirugía cardíaca
Los pacientes sometidos a cirugía cardíaca están en riesgo de eventos neurológicos perioperatorios adversos. Se puede utilizar el monitoreo de oximetría cerebral, reduciendo potencialmente la incidencia de estos eventos devastadores.
Cirugía de revascularización coronaria
Se han realizado estudios de oximetría cerebral en pacientes sometidos a cirugía cardíaca. Salter y sus colaboraciones15 llevaron a cabo un estudio en el que participaron 265 pacientes sometidos a cirugía de revascularización coronaria (CABG). Los pacientes fueron aleatorizados a dos grupos. Se utilizó oximetría cerebral en ambos grupos. Un grupo recibió monitoreo de oximetría cerebral e intervenciones para mejorar los valores de oximetría cerebral si disminuían en un 20% desde una medición preoperatoria basal. El segundo grupo era un grupo de control. El estudio encontró una asociación entre la desaturación cerebral y la disfunción cognitiva postoperatoria temprana. Sin embargo, el estudio no identificó una asociación entre el uso de un protocolo de intervención guiado por oximetría cerebral y una reducción en la incidencia de disfunción cognitiva postoperatoria.15
La disfunción cognitiva postoperatoria persistente después de la cirugía cardíaca es controvertida. Los meta-analizados16 han identificado que el deterioro cognitivo persistente no es tan común como se pensaba anteriormente. Algunos pacientes incluso pueden mostrar una mejora en la función cognitiva después de la cirugía de CABG.
Parada circulatoria hipotermia profunda
Una serie de procedimientos quirúrgicos cardíacos se realizan utilizando bypass cardiopulmonar (BPC). Sin embargo, ciertos procedimientos complejos requieren la interrupción de todo el flujo sanguíneo. El paro circulatorio hipotermico profundo describe la rápida reducción de la temperatura corporal central, seguida por el cese de la CEC. El cerebro es vulnerable a la isquemia durante este tiempo. La monitorización de la oximetría cerebral puede proporcionar un medio de monitorización y detección de la aparición de isquemia cerebral.1 Sin embargo, no hay suficiente evidencia en torno a la sensibilidad de la monitorización de la oximetría cerebral durante la hipotermia profunda (temperaturas <25°C).
Cirugía vascular
Endarterectomía carotídea
La endarterectomía carotídea se asocia con un accidente cerebrovascular postoperatorio. Los dispositivos de monitorización se utilizan comúnmente para detectar períodos de isquemia cerebral. Los dispositivos de monitoreo comunes incluyen Doppler transcraneal, EEG y monitoreo de potenciales evocados somatosensoriales (SSEP).
Los doppler transcraneales proporcionan una medida indirecta del flujo sanguíneo cerebral midiendo la velocidad de la sangre en una arteria cerebral. Las mediciones se obtienen a través de ventanas transcraneales. Las ventanas transcraneales se encuentran a través de las partes más delgadas del cráneo, el hueso temporal, o donde el hueso está ausente, la órbita. Una quinta parte de los pacientes carece de ventana transcraneal y, como resultado, no se pueden utilizar estudios Doppler transcraneal.1 Los PEES y la monitorización del EEG se ven afectados por los agentes anestésicos y la diatermia quirúrgica.1 La monitorización de oximetría cerebral puede utilizarse como herramienta para la detección de isquemia cerebral.
Una reducción en los valores de oximetría cerebral > 12% de un valor preoperatorio basal se ha identificado como un umbral confiable, sensible y específico para la detección de isquemia cerebral.1 Una reducción en los valores de oximetría cerebral después del pinzamiento cruzado de la arteria carótida interna puede indicar la necesidad de colocar una derivación durante el procedimiento. Moritz y sus colaboraciones17 compararon diferentes modalidades de monitorización para identificar la isquemia cerebral durante la cirugía de carótida. Los resultados mostraron una precisión similar para la detección de la aparición de isquemia con Doppler transcraneal y monitoreo de oximetría cerebral, la menor precisión fue identificada para el monitoreo de la PEES.
Síndrome de hiperperfusión de endarterectomía carotídea
El síndrome de hiperperfusión de endarterectomía carotídea es causado por un aumento del flujo sanguíneo cerebral después de la reparación de la estenosis carotídea. Se produce como resultado de un deterioro de la autorregulación cerebral. El síndrome se caracteriza por dolor de cabeza, edema cerebral, convulsiones, hemorragia intracerebral y muerte.
Existe una correlación entre los valores de saturación cerebral de oxígeno y los cambios en el flujo sanguíneo cerebral después de la desconexión de la arteria carótida interna.1 La oximetría cerebral podría utilizarse para identificar pacientes con riesgo de síndrome de hiperperfusión cerebral.18
Pediatría
Los neonatos prematuros tienen insuficiencia de la autorregulación cerebral y corren riesgo de hemorragia intraventricular y leucomalacia periventricular.9 La leucomalacia periventricular generalmente se diagnostica mediante ecografía transcraneal. Las áreas de isquemia se identifican en materia blanca que rodea los ventrículos laterales. En el momento en que se ha hecho un diagnóstico de leucomalacia periventricular, se ha producido un daño neurológico permanente, como trastornos visuales y parálisis cerebral. Los cambios en los valores de oxígeno cerebral detectados por los oxímetros cerebrales proporcionan una medida indirecta de las alteraciones en el flujo sanguíneo cerebral. La monitorización continua de la oxigenación cerebral puede permitir la detección y prevención tempranas de leucomalacia periventricular y hemorragia intraventricular.9
Usos adicionales
El monitoreo de oximetría cerebral se está utilizando cada vez más para monitorear la adecuación de la perfusión de tejidos y órganos cuando se coloca en sitios distintos del cuero cabelludo.1 NIRS está siendo investigado como un marcador potencial de perfusión para tejidos hepáticos, renales y esplácnicos.1
El NIRS se está evaluando además como una posible herramienta de detección de la necesidad de transfusión de sangre en pacientes traumatizados con riesgo de shock hemorrágico.1
Conclusión
La oximetría cerebral es una metodología de monitoreo simple y no invasiva que puede mejorar el resultado del paciente en una variedad de situaciones clínicas diferentes; la evidencia de su uso más allá de la cirugía cardíaca está emergiendo continuamente. Este artículo ha destacado algunos de los roles y evidencias crecientes de la oximetría cerebral en la práctica clínica, se requiere más investigación para validar el monitoreo de la oximetría cerebral en la mejora de los resultados de los pacientes, tanto en pacientes quirúrgicos cardíacos como no cardíacos.3
Declaración de intereses
Ninguna declarada.
MCQs
Los suscriptores de BJA Education pueden acceder a los MCQS asociados (para admitir la actividad de CME/CPD) en https://access.oxfordjournals.org.
Podcasts
Este artículo tiene un podcast asociado al que se puede acceder en http://www.oxfordjournals.org/podcasts/bjaed_cerebral_oximetry.mp3.
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