Monitorización de la saturación regional de oxígeno en neonatología

Dra. Tatiana Orden*, Dr. Juan Pablo Berazategui**

RESUMEN

La espectroscopía cercana al infrarrojo (NIRS por su sigla en inglés) es una técnica no invasiva para monitorizar la oxigenación cerebral; brinda un panorama del estado metabólico y hemodinámico de sitios de interés.

Mediante NIRS podemos valorar de modo no invasivo, el grado de saturación de la hemoglobina en una determinada área, lo que constituye un reflejo del balance entre el aporte y la demanda de oxígeno de los tejidos.

La saturación regional de oxígeno cerebral representa la saturación de oxígeno en la sangre que circula a través de vasos de intercambio venosos y arteriales de < 100 micrones de diámetro, en los que el flujo sanguíneo procede de las venas aproximadamente en un 70-80 %, de los capilares en un 5 % y de las arterias en un 20-25 %.

La tecnología NIRS aporta información de la oxigenación cerebral y del flujo sanguíneo cerebral y permite detectar cualquier cambio agudo en la hemodinámica cerebral de forma continua.

Palabras clave: NIRS, recién nacido, saturación regional cerebral de oxígeno.

ABSTRACT

Near infrared spectroscopy (NIRS) is a non-invasive t-chnique for monitoring brain oxygenation; provides an overview of the metabolic and hemodynamic status of sites of interest.

Using NIRS, we can non-invasively assess the degree of hemoglobin saturation in a given area, which is a reflection of the balance between the oxygen supply and demand of the tissues.

The regional cerebral oxygen saturation represents the oxygen saturation in the blood that circulates through venous and arterial exchange vessels < 100 microns in diameter, in which the blood flow comes from the veins in approximately 70-80 %, capillaries by 5 % and arteries by 20-25 %.

NIRS technology provides information on cerebral oxygenation and cerebral blood flow and allows any acute changes in cerebral hemodynamics to be detected continuously.
Key words: NIRS, newborn, regional cerebral oxygen saturation.

Palabras clave: NIRS, newborn, regional cerebral oxygen saturation.

Cómo citar:

Orden T, Berazategui JP. Monitorización de la saturación regional de oxígeno en neonatología. Rev Enferm Neonatal. Agosto 2021;36:18-25.

Siglas y abreviaturas

NIRS: espectroscopía cercana al infrarrojo (near infrared spectroscopy).
Hb: desoxihemoglobina.
HbO₂: oxihemoglobina.
nm: nanómetro.
cRSO₂: saturación regional de oxígeno cerebral.
SpO₂: saturación parcial de oxígeno arterial.
CFTOE: extracción tisular cerebral fraccional de oxígeno.
FSC: flujo sanguíneo cerebral.

INTRODUCCIÓN:

En 1977, Franz Jöbsis observó el grado relativamente alto de transparencia del tejido miocárdico y cerebral que permitía la detección en tiempo real de la saturación de oxígeno del tejido, mediante la espectroscopía de transiluminación.¹ En el año 1985, se comenzó a utilizar en neonatología.

La oximetría mediante NIRS permite evaluar de modo no invasivo el grado de saturación de la hemoglobina (Hb) en una determinada área, y constituye un reflejo del balance entre el aporte y la demanda de oxígeno a los tejidos.

La saturación regional de oxígeno cerebral (cRSO₂ por su sigla en inglés) representa la saturación de oxígeno en la sangre que circula a través de vasos de intercambio venosos y arteriales (vasos <100 micrones de diámetro) en los que el flujo sanguíneo procede de las venas aproximadamente en un 70-80 %, de los capilares en un 5 % y de las arterias en un 20-25 %. La oximetría de pulso proporciona una medición de la saturación parcial de oxígeno arterial (SpO₂) que refleja solo el suministro de oxígeno al tejido, mientras que la RSO₂ medida por NIRS refleja el equilibrio del suministro y la demanda de oxígeno del tejido local. Por lo tanto, el NIRS se considera complementario a la oximetría de pulso.²

La medición de la saturación de oxígeno y el contenido de Hb del tejido se determina por la diferencia de intensidad entre una luz transmitida y recibida, entregada en longitudes de onda específicas como se describe en la ley de Beer-Lambert.³

La espectrometría cercana al infrarrojo se basa en 3 fenómenos: el primero relacionado con la relativa alta transparencia de los tejidos biológicos a la luz cercana al infrarrojo (700-1000 nm), el segundo, relacionado con compuestos pigmentados (cromóforos) que absorben la luz, y el tercero, la absorción de la luz por parte de los cromóforos varía según su estado de oxigenación.

Dentro del rango NIRS, las principales moléculas absorbentes de luz en los tejidos son los cromóforos de hemoglobina, bilirrubina y citocromo.⁴ La hemoglobina tiene un espectro de absorción que varía en función de si se encuentra en forma oxigenada (oxihemoglobina o HbO₂) o desoxigenada (desoxihemoglobina o Hb) (Figura 1).

La tecnología NIRS aporta información de la oxigenación cerebral y del flujo sanguíneo cerebral (FSC) y permite detectar cualquier cambio agudo en la hemodinámica cerebral de forma continua.

Según el principio de Fick, la cantidad de oxígeno consumida por el cerebro equivale a la diferencia entre la cantidad que llega al mismo por el lado arterial y la cantidad drenada por el lado venoso.³ De aquí que, mediante la NIRS se pueda calcular la extracción tisular cerebral fraccional de oxígeno (CFTOE por su sigla en inglés) mediante la monitorización simultánea de la cRSO₂ y la SpO₂: CFTOE = SpO₂ – cRSO₂/SpO₂. La CFTOE permite una estimación de la cantidad de oxígeno extraída por el tejido cerebral y por lo tanto describe el balance entre el aporte de oxígeno al cerebro y el consumo cerebral del mismo.⁵

DISPOSITIVOS

En la actualidad el dispositivo de mayor uso es el INVOS (In Vivo Optical Spectroscopy System o sistema de espectroscopia óptica en vivo). Es un monitor NIRS de onda continua que utiliza espectrometría con resolución espacial. Este dispositivo ofrece la medida de la saturación regional de oxígeno a nivel cerebral o somático según dónde situemos el sensor de monitorización. Su rango es entre el 15 y el 95 %.6 En la tabla 1 se nombran otros dispositivos.⁸

Los dispositivos existentes incorporan la misma tecnología, pero con diferencias en el número y valor absoluto de las longitudes de onda, así como en los algoritmos computacionales. Por lo tanto, comparar dispositivos de diferentes fabricantes puede resultar difícil.²

¿Cómo funciona?

Cada sensor consta de dos receptores y de un emisor de luz (Figura 2). Los fotodetectores, habitualmente dos, están situados a dos distancias diferentes del punto emisor, de 3 y 4 cm. La luz penetra en el tejido entre 2,5-3,0 cm. Mientras el más cercano recibe la señal de luz del haz superficial, que corresponde a la piel, tejido celular subcutáneo y cráneo, el más alejado recibe la señal de estos tejidos además de la señal procedente del tejido cerebral subyacente. La sustracción de las dos señales permite obtener la señal correspondiente a la corteza cerebral situada bajo los sensores, obteniendo la cRSO₂ a una profundidad de 1-2 cm. El valor de la cRSO₂ aparece reflejado de manera numérica en un rango entre 15-95 % en una pantalla de color en la que se puede observar también su tendencia a lo largo del tiempo (Figura 3).

¿Dónde y cómo se coloca?

NIRS tiene el potencial de monitorear la saturación regional de oxígeno en múltiples órganos, siendo la oxigenación cerebral (cRSO₂), renal (rRSVO₂) y esplácnica (sRSO₂) las más frecuentemente monitoreadas en neonatos (Figura 4).²

La evaluación de cRSO₂ se realiza mediante sensores colocados en la frente del paciente y da información del equilibrio entre el suministro y la utilización de oxígeno en la materia gris, en la región frontal. Se recomienda que la sonda cerebral se coloque en el lado derecho o izquierdo de la frente y lejos de nevos, cavidades sinusales, seno sagital superior, hematomas subdurales o epidurales u otras anomalías como malformaciones arteriovenosas.⁸ Debido a la pequeña superficie disponible en la frente, posicionar la sonda en la línea media se ha utilizado con éxito para monitorizar a los recién nacidos. La monitorización bilateral de cRSO₂ teóricamente puede detectar la perfusión y oxigenación diferencial entre hemisferios, lo que es particularmente importante en pacientes sin un círculo de Willis intacto, lo que ocurre en el 5 % de los recién nacidos.2 Los factores que afectan la precisión de las mediciones de cRSO₂ incluyen la ubicación del sensor en diferentes lugares de la frente, la forma de la frente, las estructuras extracraneales, el flujo sanguíneo y la profundidad de la superficie del cerebro.

En recién nacidos y lactantes, la medición de la RSO₂ renal y esplácnica es factible debido a su ubicación superficial.

La NIRS transcutánea no es invasiva y las intensidades de luz no son dañinas para el tejido. Por lo general no causa quemaduras en la piel incluso si se aplica durante un período más prolongado.

CARACTERÍSTICAS EN EL PACIENTE NEONATAL

• El rango de la normalidad de cRSO₂ medida mediante INVOS para el neonato se sitúa entre el 55-85 %.

• Estos valores se alcanzan aproximadamente a los 15 minutos de vida y permanecen en dicho rango durante el periodo neonatal.

• Estudios en animales y humanos señalan que valores de cRSO₂ por debajo del 40-50 % pueden producir daños en el tejido cerebral.⁹

• Un descenso del 20 % respecto a su línea de base y el tiempo que permanece debajo de ese 20 % respecto a la línea de base o área bajo la curva, está asociado a mayor riesgo de deterioro cognitivo, de daño del lóbulo frontal, de infarto, de prolongación de la ventilación mecánica y la estancia hospitalaria.⁹

• El consumo cerebral de oxígeno es generalmente alto por su importante demanda metabólica.

CARACTERÍSTICAS EN EL PACIENTE NEONATAL

1) Recién nacidos con cardiopatía congénita compleja: la oximetría cerebral se utiliza ampliamente en el tratamiento de los recién nacidos sometidos a cirugía cardíaca. Medir simultáneamente la saturación a nivel cerebral y renal puede evidenciar diferencias en la perfusión corporal total de cambios selectivos en la perfusión cerebral y la actividad metabólica. La cRSO₂ basal en pacientes acianóticos sin derivación intracardiaca que respiran aire ambiental es similar al 70 % en comparación con el 40-60 % en pacientes cianóticos.² Las mediciones más bajas de cRSO₂ se correlacionan con peores resultados neurológicos y una mayor mortalidad perioperatoria. Es por ello que la monitorización NIRS cerebral y somática parece ser útil para monitorizar a los recién nacidos con cardiopatía congénita compleja inmediatamente después del nacimiento, durante la cirugía y en la fase postoperatoria.

2) Durante la transición después del nacimiento: los manuales actuales sugieren la monitorización universal de la SpO₂ en los recién nacidos que requieren asistencia respiratoria en la sala de partos para guiar la suplementación de oxígeno y otras intervenciones. La SpO₂ proporciona información sobre la captación de oxígeno pulmonar pero no proporciona datos sobre el suministro de oxígeno a los tejidos, que depende tanto de la SpO₂ como de la perfusión de los órganos. Es posible que la monitorización de la cRSO₂ en los recién nacidos durante la transición, ayude a guiar el suministro de oxígeno, y evite así la hipo- o hiperoxia cerebral.¹⁰ Durante los primeros minutos de vida, la cRSO₂ asciende hasta llegar a una meseta a los 7 minutos de vida (a los 3 minutos el 44 % y a los 7 minutos el 75 %).² Llega a una meseta antes que la oximetría de pulso, lo que podría significar que existe un suministro preferencial de oxígeno al cerebro con un aumento del flujo sanguíneo en los primeros minutos después del nacimiento. Hay cada vez más pruebas de que la cRSO₂ se modifica mediante intervenciones de reanimación en lactantes.

3) En recién nacidos prematuros: la monitorización NIRS se está utilizando ampliamente en los recién nacidos prematuros, ya que tiene el potencial de proporcionar información valiosa sobre el impacto de la prematuridad y los cuidados intensivos en el desarrollo temprano del cerebro. El rango de referencia normal de cRSO₂ para recién nacidos prematuros varía entre el 55 % y el 85 %. En los lactantes prematuros críticamente enfermos, los procedimientos de cuidado de rutina, que incluyen la succión y manipulación endotraqueal y los cambios de pañal, se asocian con fluctuaciones importantes en la cRSO₂ que no se detectan fácilmente con la monitorización de cabecera actual.¹¹ Las condiciones adversas durante las primeras horas y días de vida pueden provocar un aumento o disminución de la perfusión y oxigenación del cerebro prematuro.¹⁰ Los cambios de cRSO₂ deben ser evaluados en el contexto clínico de cada paciente. El “reconocimiento de patrones” en la monitorización de cRSO₂ y la aplicación de la intervención adecuada puede ser una estrategia neuroprotectora.¹²

4) Pacientes con encefalopatía hipóxico-isquémica (EHI): valores de cRSO₂ más altos de lo habitual (>85 %) durante las primeras 24 h de vida en lactantes con EHI fueron predictivos de resultados adversos del desarrollo neurológico lo que sugiere una disminución del consumo de oxígeno cerebral.¹³ Estos hallazgos pueden explicarse por una mayor perfusión cerebral y pérdida de la autorregulación cerebral después del incidente hipóxico-isquémico, o una menor utilización de oxígeno del cerebro, o una combinación de estos factores.¹⁰ Los estudios disponibles sugieren que un aumento de cRSO₂ más allá de lo normal dentro de los primeros 1-3 días se asocia con un resultado desfavorable.

5) Recién nacidos prematuros con ductus arterioso persistente (DAP): el uso de NIRS como herramienta de detección para estimar la importancia de un DAP es limitado. Sin embargo, la NIRS se puede utilizar para evaluar el éxito del tratamiento a lo largo del tiempo en pacientes individuales y como seguridad durante la ligadura quirúrgica.¹⁰

6) Aparición de hemorragia peri- o intraventricular: Alderliesten y col. informaron una cRSO2 más alta y una CFTOE más baja en las 24 h antes de la detección de la hemorragia cerebral en lactantes muy prematuros controlados durante las primeras 72 h de vida.¹⁴ Aunque hay estudios que evidencian una cRSO₂ y CFTOE más bajas. Se informa que valores críticos de cRSO₂ por debajo del 40-50 % estarían asociados con una lesión cerebral, pero también estaría influenciado por la duración y quizás de la gravedad de la exposición.¹⁰

7) Perfusión esplácnica: la monitorización NIRS se ha utilizado ampliamente para estudiar la cRSO₂ y hay menos informes sobre su uso somático para predecir la enterocolitis necrotizante (ECN) y para orientar las decisiones para iniciar la alimentación. Aunque la utilización de la NIRS parece prometedora para evaluar la saturación de oxígeno esplácnica, las características específicas del dispositivo y de la ubicación pueden interferir con la fiabilidad de las mediciones. Howarth et al. informan que los 6 recién nacidos que desarrollaron ECN tuvieron niveles consistentemente más bajos de oxigenación cerebral (media del 26,6 %) y pequeños aumentos en la extracción de oxígeno del tejido fraccional cerebral (media de 0,08) durante todo el estudio.⁵ A pesar del pequeño número de pacientes, el estudio proporciona evidencia preliminar de que la oxigenación cerebral baja puede respaldar los peores resultados del desarrollo neurológico que se han informado en los neonatos prematuros con ECN. Además, la oxigenación intestinal puede verse afectada antes del inicio de la ECN clínica. La utilización de la NIRS podría ser una herramienta útil para monitorear el intestino en ciertos pacientes de alto riesgo, pero se requieren más estudios clínicos para observar los umbrales de intervención, así como ensayos clínicos.

8) Anemia y respuesta a la transfusión de glóbulos rojos: se ha informado una mejora en cRSO2, sRSO₂ y rRSO₂ y una reducción en CFTOE después de la transfusión en un pequeño número de recién nacidos prematuros. Ciertos estudios sugieren que la anemia del prematuro está asociada con un aumento de CFTOE y que la NIRS podría ser un medio adicional para la toma de decisiones sobre transfusiones.

¿Cómo actuar?

Cuando se observa una disminución de la cRSO₂ se deben evaluar múltiples parámetros que podrían provocarlo, entre ellos una disminución en la SpO₂, bajo gasto cardíaco con hipotensión arterial o shock, hipocapnia aguda que conduce a vasoconstricción cerebral, anemia grave, robo diastólico secundario a DAP o malformación arteriovenosa, y una presión media en la vía aérea alta durante la ventilación mecánica.

Las condiciones que podrían provocar un aumento en la lectura de la NIRS cerebral incluyen oxígeno suplementario excesivo, hiperperfusión cerebral secundaria a hipercapnia aguda o después de hipoxia/isquemia.¹⁰ En la figura 5 se muestra el algoritmo para tomar decisiones clínicas ante los hallazgos de la NIRS.

CONCLUSIONES

La característica de la NIRS de ser no invasiva, su capacidad de monitorizar en directo y en tiempo real la oxigenación regional cerebral, los cambios hemodinámicos cerebrales y el consumo de oxígeno tisular en diversas situaciones clínicas, ha provocado su rápida incorporación y aceptación en el cuidado del neonato enfermo.

Sin embargo, presenta gran variabilidad intra- e interpacientes y se debe usar como un monitor de tendencias.¹⁶ En este sentido es importante obtener en cada paciente las tendencias basales durante un tiempo suficiente, dado que estas pueden cambiar con la edad gestacional y diferentes circunstancias que se pueden reflejar en cambios en la línea de base.

En conclusión, la monitorización continua no invasiva de RSO₂ junto a la cama en tiempo real, tiene el potencial de servir como biomarcador para la disfunción orgánica temprana, para predecir resultados adversos a corto y largo plazo en neonatos críticamente enfermos y para optimizar los resultados.²

* Médica Pediatra Neonatóloga. Servicio de Neonatología, Sanatorio Anchorena de San Martin y Hospital Italiano de Buenos Aires.
**Médico Pediatra Neonatólogo. Jefe del Servicio de Neonatología, Sanatorio Anchorena de San Martin.

Correspondencia: tatianaorden@gmail.com

Recibido: 21 de mayo de 2021.
Aceptado: 30 de junio de 2021.

REFERENCIAS

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