Evaluación de la saturación cerebral de oxígeno en la altitud en anestesia cardiovascular pediátrica

Pancha Ramos FM (1), Martínez Villegas HX (2)
(1) Médico Tratante de Anestesiología del Hospital Pediátrico Baca Ortiz, Quito-Ecuador.
(2) Tratante del Servicio de Anestesiología. Hospital de Especialidades Eugenio Espejo. Quito, Ecuador

Introducción

Las cirugías cardiovasculares requieren mejoras en la capacidad diagnóstica, técnicas de bypass y monitorización hemodinámica para lograr un eficaz manejo anestésico en cirugías de alta complejidad a niños en edades tempranas con cardiopatías congénitas, en lugares de grandes altitudes.

El cerebro es un órgano altamente metabólico con mecanismos de autorregulación para mantener un flujo sanguíneo y perfusión constante (1). La saturación cerebral de oxígeno (ScO2), determinada por espectroscopía cercana al infrarrojo (NIRS), es una técnica no invasiva que utiliza el principio de espectrofotometría óptica y la aplicación de la Ley de Beer-Lambert. El volumen cerebral es 75% venoso y 25% arterial, permitiendo que el NIRS efectúe una medición de circulación venosa (2).

La ScO2 basal y posterior a la corrección quirúrgica en los pacientes pediátricos con cardiopatía congénita cianógenas y acianógenas a 2850 metros de altura es un marcador hemodinámico en los diferentes grupos de edad que facilita de manera oportuna la aplicación de los algoritmos de actuación temprana ante la alteración de la función cardíaca, eventos de bajo gasto cardíaco y los efectos de los procedimientos anestésicos y quirúrgicos (3).

Los objetivos de este estudio fueron observar la ScO2 a 3850 metros de altura en niños de diferentes grupos de edad, cardiopatías congénitas, canulación quirúrgica, extubación o final del procedimiento anestésico y además establecer una correlación de la ScO2 que mide en un mayor porcentaje el lecho venoso cerebral con la saturación venosa (SvO2) que se la obtiene a través de la medición gasométrica de la vena cava inferior.

Materiales y métodos

Se realizó un estudio retrospectivo en el cual se incluyeron niños con cardiopatías congénitas, intervenidos de corrección quirúrgicamente en el Hospital Pediátrico Baca Ortiz en la ciudad de Quito-Ecuador durante el período comprendido entre octubre de 2020 a octubre del 2022. La investigación se aplicó de acuerdo a las guías metodológicas Strengthening The Reporting of Observational Studies (STROBE) para estudios observacionales (4).

Los criterios de inclusión fueron edades comprendidas entre 1 día a 10 años, ASA I-II-III y cirugías electivas. Entre los criterios de exclusión se encontraron las malformaciones cerebrales o síndromes genéticos.

Todos los pacientes recibieron los mismos protocolos de tratamiento y monitorización. Ingresaron a quirófano y se realizó monitorización básica. La inducción anestésica inhalatoria se efectúo con sevofluorano y se administraron opioides intravenosos como fentanilo, remifentanilo y benzodiacepina como el midazolam y seguidamente, se procedió a la intubación endotraqueal y monitorización invasiva. El mantenimiento trans anestésico incluyó sevofluorano, remifentanilo y rocuronio en infusión continúa.

La monitorización de ScO2, a través del NIRS, se realizó con un equipo CASMED, FORE-S SIGHT CT. Se colocaron los sensores duales de acuerdo con la edad y el peso adheridos bilateralmente en la región frontal media de la cabeza por encima de los arcos ciliares a 1 centímetro de distancia de la línea media.

Se hicieron varias determinaciones en la siguiente secuencia: antes de la inducción anestésica (basal), previo y durante la circulación extracorpórea, en la canulación aórtica, vena cava superior, vena cava inferior y al final de la extubación o del proceso anestésico.

Se recolectaron datos demográficos, edad, peso, tiempo anestésico, tiempo quirúrgico y de circulación extracorpórea. Se correlacionaron ScO2 basal y poscorrección quirúrgica por edad y tipo de cardiopatía cianógenas o acianógena; posteriormente la correlación con la obtención de una muestra gasométrica de saturación venosa por punción en la vena cava superior intraoperatoria.

La información y datos fueron recopilados e ingresados electrónicamente en Microsoft Excel ® y luego al programa SPSS Versión 20.0 para su respectivo análisis. Las variables cualitativas fueron expresadas en frecuencias simples y porcentajes, mientras que las variables cuantitativas fueron descritas empleando estadística básica de promedio, media, mediana, moda y desviación estándar. La correlación de variables se utilizó el coeficiente de correlación de Spearman permitiendo la localización de la fuerza y direccionalidad de los datos registrados. Se efectúo gráficos y tablas representativas.

Resultados

En el estudio participaron 187 niños con cardiopatías congénitas, un 50.27% niños y 49.79% niñas. El peso global de los participantes es de 15.79 kilogramos, 800 gramos en neonato y 40 kilogramos en niños de edad escolar.

Para la interpretación etaria, los pacientes fueron estratificados de acuerdo con la clasificación de la edad pediátrica de la Organización Mundial de Salud O.M.S. La edad se encuentra en un rango de 2 días a 10 años. Se observó un mayor porcentaje de pacientes en el grupo de lactantes (38.50%), preescolares (24.60%) y escolares (31%). Los neonatos están incluidos en (5.9%), como se muestra en la figura 4.

Se realizó un análisis de la saturación cerebral de oxígeno basal y postcorrección quirúrgica según grupos de edad. En dicho análisis se observó que los neonatos presentaron valores bajos de ScO2 de 47% con respecto otras edades; que oscilan en un rango comprendido entre 66%-70% (+/-10%). Un mayor aumento de la saturación cerebral tras la corrección quirúrgica, como se evidencia en la figura 5.

Las cardiopatías congénitas que se incluyeron son 62.57% cianóticas (tetralogía de Fallot, transposición de grandes arterias, ventrículo único, tronco arterioso, anomalía de Ebstein, atresia pulmonar, atresia tricúspidea y ventrículo izquierdo hipoplásico).                             

Un 37.43% corresponde a cardiopatías acianóticas (comunicación interauricular, comunicación interventricular, canal auriculo ventricular, drenaje venoso anómalo pulmonar parcial e  hipoplasia de arco aórtico). En la figura 6, se detalla la ScO₂ basal en cardiopatías acianóticas (66%+/-10%) y cianóticas (50% +/- 10%) y la ScO2 poscorrección 81%-69%, respectivamente.

Se observó una mayor desaturación en cirugías como: tetralogía de Fallot (40%), arco aórtico (20%), fístulas sistémico pulmonares (15%), cirugía de Fontan (7%) y cirugía de Norwood (1%).

 Previo bypass es importante descartar una obstrucción mecánica del flujo cerebral. El promedio de ScO₂ durante las canulaciones son las siguientes: canulación aórtica (74.71%), vena cava superior (69,68%), y vena cava inferior (68.63%). Tabla 1.

La ScO₂ fue de 76% en los casos de extubación temprana en quirófano al cumplir los criterios gasométricos, ventilatorios y clínicos.

Al finalizar la corrección quirúrgica, se determinó la saturación de oxígeno de la vena cava superior (SvO₂) por gasometría y se correlacionó con la ScO_2, como muestra la tabla 2.

La correlación por medio del coeficiente de correlación de Spearman de 0.737, con un p < 0.05, permite establecer una correlación entre SvO₂ y ScO_2, poscorrección quirúrgica. La gráfica de dispersión lineal simple de los datos de oxigenación explica la significativa correlación existente, Además, para tener una correcta interpretación se marca una línea de tendencia proyectada mediante los datos, como se visualiza en la figura 7.

Discusión

Esta investigación fue realizada a 2850 metros de altitud, en 187 pacientes con cardiopatías congénitas que a través de la monitorización hemodinámica y de perfusión continua por espectroscopía cercana al infrarrojo (NIRS) evalúa la saturación cerebral (ScO₂) para mejorar el pronóstico neurológico y disminuir la morbi-mortalidad tras la corrección quirúrgica.

El desarrollo cerebral en el paciente pediátrico con cardiopatías congénitas graves no solo estará influenciado por el tipo de tratamiento quirúrgico- anestésico y el manejo perioperatorio, sino también por la fisiopatología cardíaca y los efectos sobre el aporte de sangre y oxígeno cerebral durante la anestesia (5).

La supervivencia de las cirugías correctivas o paliativas cardíacas en el primer año de vida a nivel mundial es de 2-3 de cada 1000 nacidos vivos. En el período perioperatorio se justifica la monitorización multimodal ya que sus órganos, especialmente el cerebro, pueden lesionarse gravemente debido a eventos hemodinámicos y respiratorios (6).

Kim et al. (7), mostraron unos valores de ScO2 basal en 37 recién nacidos de Seúl-Corea del Sur a 38 metros sobre el nivel del mar con cardiopatía cianóticas que oscilan entre 48% a 53% y acianóticas 65%, muy similar a la presente investigación en neonatos cianóticos (n=11), con una ScO2 basal del 47% y ScO2 poscorrección del 72%. Esta desaturación cerebral en neonatos puede ser debido a factores como: hipoxia crónica, acidosis respiratorias-metabólicas, desnutrición, inestabilidad hemodinámica y un flujo-perfusión sanguínea cerebral disminuida.
Las lesiones cerebrales hipóxica e isquémicas de la sustancia blanca en neonatos son más frecuentes en cardiopatías congénitas críticas como transposición de grandes arterias y síndrome de corazón izquierdo hipoplásico en espera de cirugía cardíaca (8).

Estudios prequirúrgicos desarrollados en cardiópatas menores de 4 meses en el Hospital de Montreal-Canadá a 57 m.s.n.m, presentaron ScO2 basales bajas con alto riesgo de déficit neurológico y en las evaluaciones de imagen se observaron alteraciones funcionales en red neuronal cortical inclusive en meses posteriores a la corrección quirúrgica (9).

En nuestro estudios las cardiopatías cianóticas (tetralogía de Fallot, transposición de grandes arterias, ventrículo único, tronco arterioso, anomalía de Ebstein, atresia pulmonar, atresia tricúspidea y ventrículo izquierdo hipoplásico), presentaron una ScO₂ basal del 50% y poscorrección del 69% mientras que las cardiopatías acianóticas (comunicación interauricular, comunicación interventricular, canal aurículo ventricular, drenaje venoso anómalo pulmonar e hipoplasia de arco aórtico), tuvieron una ScO₂ basal de 66% y poscorrección del 81%.

Similares datos fueron obtenidos por Modestini et al. (10), observándose una ScO2 basal en acianóticos del 67% a 70% y en cianóticos del 59% y 66% estos valores promedio son análogos a nuestra investigación esto implica la generación de alarmas pues una saturación baja durante la inducción anestésica, intubación endotraqueal e inclusive antes de la incisión quirúrgica tiene un riesgo alto de resultados posoperatorios adversos como la prolongación de la estancia hospitalaria y mayor duración en ventilación mecánica en la unidad de cuidados intensivos.

De igual manera en una revisión de Brandoni et al. (11), se describe las saturaciones cerebrales basales bajas menores 47% en niños con cardiopatías cianógenas como la transposición de grandes arterias, atresia pulmonar y corazón izquierdo hipoplásico que continuaron con el descenso de la ScO₂ durante el procedimiento quirúrgico y se correlacionó con eventos como shock, síndrome de bajo gasto cardíaco y complicaciones posquirúrgicas.

En un hospital en Boston se determinaron cambios absolutos de los valores basales de ScO₂ durante el transoperatorio por la desaturación arterial, inestabilidad hemodinámica que depende de manera absoluta o parcial de varios procedimientos como una prolongada circulación extracorpórea, técnica quirúrgica y canulación de venas cavas (12). Por ello en nuestro estudio con mayor frecuencia se observó una disminución de la ScO₂ durante la canulación de la vena cava inferior y vena cava superior, es importante descartar como primer nivel a los factores mecánicos como la obstrucción o mal rotación de la cánula dentro del algoritmo de causales para mejorar el flujo y la saturación cerebral de oxígeno.

En Sevilla-España, que se encuentra a 7 metros sobre el nivel del mar, las ScO2 se modifican dependiendo de la edad pediátrica tanto en el trans como el posoperatorio y los neonatos evidencian una ScO₂ más bajas (13). En poblaciones como Groningen-Países Bajos a 9 m.s.n.m , Lovaina-Bélgica a 30 m.s.n.m, Filadelfia-Estados Unidos 12 m.s.n.m. las saturaciones cerebrales de oxígeno basales se encuentran en cianógenos en un promedio del 66% y acianógenos del 73% que mejora poscorrección quirúrgica (10) (16) (18). No se observó diferencias marcadas en los valores de saturación cerebral entre la mayoría de estudios realizados en distancias menores a 57 metros sobre el nivel del mar en comparación al descrito en nuestro estudio a 2850 m.s.n.m.

Esta ausencia de diferencias de saturación cerebral en las distintas altitudes puede ser por varios factores como la saturación cerebral que a través del NIRS permite la medición del 75% al 80% de oxigenación cerebral de tipo venosa y en menor proporción el lecho arterial y capilar (19). La saturación de oxígeno arterial más que la venosa es la que se modifica por factores de la altitud. La saturación de oxígeno arterial disminuye en un 7% a más de 3000 m.s.n.m y un 13% a más de 4000 m.s.n.m. pero esto no se observa en la saturación cerebral por NIRS porque mide el lecho venoso.

Otro factor es la relación directa entre la altura y el tipo de cardiopatía congénita que depende de la presentación de la fisiopatología de la enfermedad. En altitudes elevadas algunas cardiopatías como las cianógenas presentan valores de concentración de hemoglobina y hematocrito aumentados por lo que variaciones pequeñas de saturación cerebral pueden estar compensadas y mostrar valores de NIRS relativamente estable. Las poblaciones con mayor riesgo de concentración de hemoglobina, menor saturación de O₂, presiones pulmonares y resistencia vascular pulmonar elevadas, remodelación hipertrófica del ventrículo derecho y aumento de los volúmenes pulmonares son aquellas que se encuentran sobre altitudes medianas o altas (> 2,500 m s.n.m.) como son los habitantes del Himalaya en Asia, Etiopía en África, y en el continente americano, las montañas rocosas en el norte y los andes en el sur (20).

 En un meta-análisis en el que se incluyeron 997 niños provenientes de Inglaterra, Estados Unidos, Alemania, Italia, Argentina, Canadá y Japón se demostró las determinaciones de ScO₂   del 70% (66%-73%), se relacionan con las mediciones invasivas de saturación de oxígeno venosa de la vena cava superior (SvO₂) del 58% (54%-63%) e incluso saturación de oxígeno venosa yugular o bulbo de la yugular (14). En el contexto anterior, Flechet et al (14), especificaron el equilibrio entre aporte y consumo de oxígeno medible a través de la saturación de oxígeno venoso central o mixta, yugulares o vena cava superior e inclusive saturaciones arteriales (pulmonar), pero son técnicas invasivas, no adecuadas para una monitorización continua durante el proceso anestésico-quirúrgico; por lo tanto, llevarían a una inestabilidad hemodinámica o eventos críticos. Los niveles de saturación cerebral medibles de manera no invasiva por NIRS brinda una información hemodinámica en tiempo real que permite una respuesta temprana del anestesiólogo para mejorar los cambios hemodinámicos.

La monitorización invasiva del NIRS y la no invasiva permite la detección temprana del compromiso hemodinámico, lo que facilita la intervención oportuna y evita un mayor deterioro. La oximetría venosa es útil para evaluar el suministro de oxígeno sistémico, pero en la mayoría es intermitente, invasiva y de alto costo. En un estudio se evalúo la correlación entre 613 niños sobre la oximetría NIRS cerebral y las saturaciones de oxígeno en la vena cava superior, se registró una fuerte correlación entre ambas variables de 0,70 (15). De forma similar fue observado en este estudio, en el cual se determinó una correlación significativa de Spearman de 0,737 (p 0,05).

Conclusión

La ScO₂ de oxígeno a 2850 metros de altura es menor en los neonatos y lactantes por las limitaciones y características inherentes a su edad y su mayor complejidad en el manejo anestésico quirúrgico. A una altitud menor de 57 metros sobre el nivel del mar no se observa diferencias entre los valores de ScO₂ a 2850 m.s.n.m. Por lo tanto, la altitud no es un factor determinante. Los pacientes pediátricos con cardiopatías congénitas cianóticas presentan una menor ScO_2, basal y poscorrección; es por eso la importancia de la detección de este marcador hemodinámico, para determinar el riesgo mayor de lesiones neurológicas e incremento de la morbi-mortalidad. Se puede correlacionar ScO₂ con mediciones invasivas como la saturación de oxígeno venosa de la vena cava superior (SvO₂).

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