Es una proporción que mide indirectamente la lesión pulmonar en la etapa pediátrica; su aplicación comprobada es como predictor de mortalidad.
El índice de Kirby se refiere a: PaO2/FiO2 (medida de la función pulmonar/fracción de oxígeno inspirado).
La relación PaO2/FiO2 es la relación entre la presión parcial del oxígeno arterial y el oxígeno inspirado fraccional, también conocido como el índice de Carrico y la relación PF (PaO2/FiO2).
Es un indicador clínico de hipoxemia ampliamente utilizado, aunque su utilidad diagnóstica se discute en el mar. El nivel normal es >500mmHg.
Durante muchos años, los médicos han confiado en él para definir y caracterizar la gravedad del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) y esta proporción sigue siendo un elemento central de la nueva definición de SDRA (definición de Berlín).
Además, los médicos utilizan esta proporción para:
- Rastrear el cambio en las condiciones pulmonares, establecer una presión espiratoria final positiva (PEEP, por sus siglas en inglés).
- Evaluar la respuesta a diferentes estrategias de ventilación y/o tomar decisiones con respecto a la necesidad de modalidades de tratamiento de apoyo avanzadas (por ejemplo, parálisis, posición prona y la oxigenación por membrana extracorpórea).
A pesar de tener el mérito de la simplicidad y la disponibilidad, la PaO2/FIO2 es más compleja de interpretar que lo que se reconoce y, en ocasiones, puede ser engañosa.
Este riesgo está particularmente presente si uno no comprende o considera el determinante clave de la relación PaO2/FIO2 en cada paciente individual y por qué esta relación puede cambiar con el tiempo.
Ventajas
Rápido y simple, se puede usar como una guía aproximada para determinar si existe un gradiente A-a significativo: PaO2 debe = FiO2 x 500 (por ejemplo, 0.21 x 500 = 105 mmHg).
Utilizado en el SMART-COP (presión arterial sistólica, infiltrados multilobar, albúmina, frecuencia respiratoria, taquicardia, confusión, oxígeno y pH) para la asistencia respiratoria o vasopresora intensiva en neumonía adquirida en la comunidad (relación PF mmHg si edad <50 años o proporción de PF <250mmHg si edad> 50y).
Se utiliza como parte de la definición del síndrome de dificultad respiratoria aguda de Berlín (relación PF <300 mmHg) y se correlaciona con la mortalidad.
Desventajas
Dependiendo de la presión barométrica, los pulmones normales (con un gradiente normal de A-a) tendrán relaciones PF (PaO2/FiO2) más bajas a alta altitud y relaciones PF (PaO2/FiO2) más altas a presiones supra-atmosféricas.
No se puede distinguir la hipoxemia debida a la hipoventilación alveolar (alta presión parcial del dióxido de carbono) de otras causas, como el desajuste V/Q (mientras que el gradiente Aa puede), que depende notablemente de la fracción de oxígeno inspirado, en parte debido a la forma de la Hb -O2 curva de disociación.
Muy dependiente de CaO2-CvO2 que tiende a fluctuar notablemente en la sepsis, la proporción de PF (PaO2/FiO2) solo se debe usar como regla general para detectar un gradiente A-a cuando:
La presión parcial del dióxido de carbono es normal y no se sospecha la derivación.
Índice de oxigenación
El índice de oxigenación es un cálculo utilizado en medicina de cuidados intensivos para medir la fracción de oxígeno inspirado (FiO2) y su uso dentro del cuerpo.
Un índice de oxigenación más bajo es mejor; esto puede inferirse por la propia ecuación. A medida que mejore la oxigenación de una persona, podrán lograr una medición de la función pulmonar más alta con una fracción más baja de oxígeno inspirado.
Esto se reflejaría en la fórmula como una disminución en el numerador o un aumento en el denominador, reduciendo así el índice de oxigenación.
Normalmente, un umbral de índice de oxigenación se establece para cuando un neonato debe colocarse en la oxigenación con membrana extracorpórea (ECMO, por sus siglas en inglés), por ejemplo> 40.
Relevancia clínica de la relación PaO2/FiO2
La relación PaO2/FIO2 es un indicador comúnmente usado de la función pulmonar en pacientes críticamente enfermos.
Cualquier índice que describa la oxigenación o el intercambio de gases pulmonares no debe variar con la fracción de oxígeno inspirado.
Y que los efectos fisiológicos de la fracción variable de oxígeno inspirado, a saber, vasoconstricción hipóxica y atelectasia de absorción, son pequeños cuando la fracción de oxígeno inspirado se varía sobre el rango.
Si bien los índices de intercambio de gases pulmonares no deben variar con la fracción de oxígeno inspirado, este no es el caso de la presión positiva de espiración final (PEEP) u otras mediciones de la presión de las vías respiratorias.
De hecho, la presión espiratoria final positiva es una intervención terapéutica, cuyos aumentos deberían aumentar la presión alveolar, reclutar alvéolos y, por lo tanto, mejorar el intercambio de gases.
Por lo tanto, es difícil ver la utilidad de la medición de la función pulmonar/fracción de oxígeno inspirado x presión media de las vías respiratorias —> PaO2 / (FiO2 × MAP), que debería tener en cuenta los efectos de los cambios en la presión de las vías respiratorias.
Abreviaturas
FiO2 = oxígeno inspirado fraccional; MAP = presión arterial media; PaO2 = tensión de oxígeno artial; PEEP = presión espiratoria final positiva.
Usos del índice de kirby (PaO2/FiO2)
En ausencia de un marcador directo confiable de lesión pulmonar, el intercambio de gases se usa comúnmente para definir la insuficiencia respiratoria (por ejemplo, hipóxico versus hipercápnico), así como el grado de disfunción/lesión pulmonar (por ejemplo, síndrome de dificultad respiratoria aguda leve a grave).
Para la insuficiencia respiratoria hipóxica en general y el síndrome de dificultad respiratoria aguda en particular, la relación PaO2/FIO2 es el índice más frecuente de deterioro del intercambio de gases y es un elemento central de la definición del síndrome de dificultad respiratoria aguda.
La reciente definición revisada (la llamada definición de Berlín) no ha cambiado su importancia, ya que la relación PaO2/FIO2 todavía es necesaria para definir el síndrome de dificultad respiratoria aguda y para caracterizar su gravedad (leve, moderada o grave).
Esta proporción también se usa para identificar la población con síndrome de dificultad respiratoria aguda que es más probable que se beneficie de modalidades de apoyo específicas, como la posición prona o la parálisis.
Finalmente, esta proporción también suele calcularse junto a la cama para seguir el curso del síndrome de dificultad respiratoria aguda o la respuesta a una intervención específica, y para ayudar a establecer un nivel positivo de presión espiratoria final en pacientes individuales.
A pesar de su simplicidad y disponibilidad, la relación PaO2/FIO2 puede ser compleja de interpretar y engañosa al lado de la cama si uno no comprende o considera sus diversos determinantes fisiológicos.
Determinante de la relación PaO2/FIO2 en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda
Para apreciar la limitación de la aplicación de esta proporción para caracterizar el grado de lesión pulmonar en un paciente determinado y para comprender que a veces esta proporción cambia con el tiempo independientemente del grado de lesión pulmonar.
Es importante revisar los factores clínicos clave que determinan la proporción (PaO2/FIO2) en pacientes críticos.
En un individuo sano, el principal determinante de la presión parcial del oxígeno arterial es el contenido de oxígeno alveolar (PAO2).
Cuando la relación ventilación a perfusión (V/Q) es cercana a 1 y, por lo tanto, solo está presente una derivación insignificante (perfusión de unidades pulmonares no ventiladas), la sangre venosa se oxigena completamente y es en gran parte independiente del contenido de oxígeno venoso mixto como presión parcial.
El oxígeno arterial se vuelve idéntico a la presión parcial del oxígeno arterial.
Una de las características del síndrome de dificultad respiratoria aguda es la presencia de una derivación.
El shunt y la mezcla venosa se utilizan aquí de manera intercambiable para expresar la fracción calculada del gasto cardíaco que evita las unidades alveolares y que contribuye a la mezcla de la sangre venosa mal oxigenada con la capilar oxigenada.
En contraste con la presión parcial de oxígeno arterial de los individuos sanos, la de los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda varía significativamente con:
- El grado de desajuste V/Q y/o derivación presente.
- El contenido de oxígeno en la sangre venosa mixta.
A medida que aumenta la derivación, la presión parcial del oxígeno arterial tiende a ser cada vez menos sensible a la presión parcial del oxígeno arterial ya la fracción de oxígeno inspirado y es cada vez más dependiente del contenido de oxígeno venoso mixto y la saturación.
Esto se debe al hecho de que el contenido y la saturación de oxígeno en sangre arterial y venosa tienden a ser cada vez más similares a medida que aumenta la fracción de derivación.
El grado de derivación se puede ver como determinado y modulado por factores que afectan el número de unidades alveolares que no están ventiladas (factores V) y/o la perfusión de esas unidades (factores Q).
Factores de ventilación (V)
En pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda, las unidades alveolares no aireadas que contribuyen a la fisiología de la derivación son principalmente el resultado de una inundación alveolar (por edema, pus o sangre) o colapso.
Aunque algunas unidades pueden reclutarse fácilmente (por ejemplo, alvéolos colapsados) al aumentar la presión transpulmonar, otras resisten el reclutamiento (por ejemplo, los alvéolos están llenos de pus en el contexto de una neumonía).
Como resultado, el grado de unidades pulmonares reclutables varía entre los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda y dentro del mismo paciente a lo largo de la enfermedad (más pulmón reclutable temprano y menos tarde).
Esto tiene implicaciones importantes.
En primer lugar, dependiendo de la estrategia de ventilación utilizada y del grado de pulmón reclutable a la mano, la relación PaO2/FIO2 puede variar mucho. Esto está bien ilustrado por el estudio de Grasso et al. realizado en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda.
En pacientes sin pulmón reclutable significativo (no reclutador), la presión espiratoria final positiva más alta no tuvo efecto en la relación PaO2/FIO2.
En contraste, en los reclutadores, la presión positiva al final de la espiración a menudo hace que esta proporción aumente, lo que lleva a una baja en la gravedad del síndrome de dificultad respiratoria aguda.
Además, es posible que otros pacientes ya no cumplan con la definición del síndrome de dificultad respiratoria aguda (proporción superior a 300 en la presión espiratoria final positiva alta).
En segundo lugar, la presencia de distintas poblaciones de síndrome de dificultad respiratoria aguda (reclutadores y no reclutadores), socava y desacredita el uso de la fracción de tablas de oxígeno inspiradas propuestas por algunos para establecer el nivel positivo de presión al final de la espiración.
De hecho, en pacientes con una derivación grande similar pero con una marcada diferencia en la cantidad de pulmón que se puede reclutar (y, por lo tanto, en respuesta a la presión espiratoria final positiva).
Estas tablas llevarían a los médicos a elegir una presión espiratoria final positiva alta (fracción alta persistente de necesidad de oxígeno inspirado) en los no reclutadores que tienen menos probabilidades de beneficiarse de la presión espiratoria final positiva.
Comparativamente, tales tablas conducen a elegir una presión espiratoria final positiva más baja en los reclutadores que en los no reclutadores, dado que la respuesta a la presión espiratoria final positiva permite reducir la fracción de oxígeno inspirado.
El ajuste de la presión espiratoria final positiva basada en dicha tabla pone a los pacientes no reclutables en riesgo de volutrauma (presión espiratoria final altamente positiva sin reclutamiento).
Y los pacientes reclutables en riesgo de atelectrauma por apertura de marea y colapso (presión espiratoria final positiva nivel demasiado bajo para evitar el colapso alveolar cíclico).
Dichas tablas carecen de una sólida justificación fisiológica, de validación y, por lo tanto, no deben utilizarse para guiar la elección de la presión espiratoria final positiva.
Por lo tanto, es importante no inferir de la definición de gravedad del síndrome de dificultad respiratoria aguda que la mejor estrategia se puede identificar simplemente observando su impacto en la relación PaO2/FIO2, que no parece ser un sustituto de resultados confiable.
La mezcla venosa se correlaciona con la masa tisular no inflada y el cumplimiento pulmonar con el tamaño del pulmón normalmente aireado o «pulmón bebé».
Cualquier discrepancia obvia entre la extensión de los infiltrados pulmonares y/o la mecánica respiratoria en un extremo y el grado de mezcla venosa.
Como por ejemplo, una derivación grave con una cantidad inesperadamente baja de infiltrados y/o un cumplimiento del sistema respiratorio esencialmente inalterado.
Debería aumentar la posibilidad de que otros factores podrían estar contribuyendo a un bajo contenido de oxígeno arterial.
Factores de perfusión (Q)
Además de tener en cuenta el número de unidades alveolares que no contribuyen al intercambio de gases, también hay que considerar los factores que regulan su perfusión.
La reducción del flujo sanguíneo a través de los alvéolos no aireados en respuesta a la hipoxia alveolar puede variar significativamente debido a la presencia o ausencia de factores, que tienen el potencial de aumentar o reducir la respuesta de la vasoconstricción hipóxica.
Por ejemplo, la sepsis, la alcalemia, un alto gasto cardíaco durante la ventilación con presión positiva pero no durante la respiración espontánea o medicamentos como los vasodilatadores intravenosos tienden a atenuar la respuesta hipóxica y aumentar el grado de mezcla venosa.
En contraste, los vasodilatadores inhalados o el posicionamiento con el pulmón bueno hacia abajo o propensos ayudan a redistribuir el flujo de sangre al pulmón aireado y, por lo tanto, a reducir la mezcla venosa.
Finalmente, la aplicación de una presión excesiva en las vías respiratorias en un pulmón compatible aireado (cuando el otro está ampliamente consolidado y no es compatible) da como resultado una compresión del vaso alveolar en el pulmón bueno, en la redistribución del flujo sanguíneo hacia el malo y en un aumento de la derivación.
El amplio rango de correlaciones reportadas (r 0.5 a 0.9) entre la relación PaO2/FIO2 y el grado de derivación hacia factores moduladores de la relación PaO2/FIO2 distintos a la derivación sola.
Factores extrapulmonares, contenido de oxígeno venoso mixto, gasto cardíaco y derivación cardíaca
El contenido de oxígeno venoso mixto junto con el porcentaje de gasto cardíaco que evita las unidades pulmonares aireadas (mezcla venosa) son determinantes clave de:
La presión parcial de oxígeno arterial, la saturación arterial de oxígeno y el contenido en pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda.
A medida que el contenido de oxígeno venoso mixto y la saturación disminuyen, también lo hace la presión parcial arterial del oxígeno arterial en el contexto de la fisiología de la derivación.
De ello se deduce que cualquier aumento primario en el consumo de tejido (VO2) o la reducción en el suministro de oxígeno del tejido (DO2) asociado con un aumento compensatorio en la extracción de oxígeno.
Puede causar una caída en la presión parcial venosa mixta de oxígeno, el contenido de oxígeno y la saturación y, por lo tanto, en la Presión parcial de oxígeno arterial.
Este efecto es trivial para una pequeña derivación pulmonar, pero significativo para una grande.
En pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda, una caída en el gasto cardíaco no es una causa infrecuente de disminución de la presión parcial de oxígeno arterial.
Esto debe sospecharse en todos los pacientes que desarrollaron una disminución en la saturación de oxígeno con mecanismos mecánicos del sistema respiratorio que no han cambiado, especialmente si se asocia con hipotensión.
El efecto de un aumento en el monóxido de carbono en el oxígeno venoso mixto es más complejo.
Ya que el aumento resultante en la presión parcial venosa mixta del oxígeno, la saturación y el contenido de oxígeno puede compensarse con la mayor derivación asociada con el monóxido de carbono más alto.
Es importante considerar el gasto cardíaco y la relación entre el suministro de oxígeno y la demanda como causa potencial de un cambio en la presión parcial del oxígeno arterial en el síndrome de dificultad respiratoria aguda.
Por ejemplo, si un paciente cumple con los criterios del síndrome de dificultad respiratoria aguda grave, principalmente debido a:
Un monóxido de carbono bajo y una saturación venosa mixta reducida de oxígeno en comparación con una derivación grande, la prioridad sería restaurar una hemodinámica adecuada y no emprender maniobras de reclutamiento o membrana oxigenada extracorpórea.
El hecho de no distinguir los diferentes mecanismos y la causa de alcanzar una PaO2/FIO2 inferior a 100 puede llevar a una intervención muy inapropiada (aumentando la presión espiratoria final positiva en un paciente con monóxido de carbono bajo debido al cor pulmonale descompensado).
También vale la pena recordar que el cor pulmonale (que se ha informado que está presente en aproximadamente el 25 por ciento de los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda) debe buscarse sistemáticamente en este contexto.
Finalmente, también es importante recordar que aproximadamente el 15 por ciento de los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda también pueden tener una derivación cardíaca de derecha a izquierda a través de un foramen oval permeable.
Por lo tanto, se debe obtener un ecocardiograma con un estudio de burbujas siempre que una baja relación PaO2/FIO2 no pueda explicarse claramente mediante:
- La extensión del proceso alveolar no aireado solo.
- Una baja saturación venosa mixta de oxígeno.
- Circunstancias que se sabe están asociadas con la alteración de la vasoconstricción hipóxica.
El empeoramiento del intercambio de gases cuando se marca la presión espiratoria final positiva no solo puede ser un indicio importante de la presencia de una derivación de derecha a izquierda a través de un foramen oval permeable.
Sino que también se puede observar en presencia de un cor pulmonale descompensado o hipovolemia.
Esas 3 posibilidades suelen ser fáciles de diferenciar entre sí mediante un ecocardiograma de cabecera.
Médicos y fracción de factores inspirados en el oxígeno
Las contribuciones de médicos involuntarios a la relación PaO2/FIO2 a menudo son subestimadas.
Esta es la consecuencia de la práctica y recomendación variable con respecto a qué presión parcial de oxígeno arterial se debe dirigir al síndrome de dificultad respiratoria aguda.
En los ensayos de ARDSnet, los objetivos explícitos fueron 55-80 mmHg para la presión parcial de oxígeno arterial y 88-95 para la saturación de oxígeno arterial.
Consideremos la implicación de esos objetivos en un paciente con una derivación del 30 por ciento.
Si uno tiene como objetivo una presión parcial de oxígeno arterial de 60 mmHg, la fracción de oxígeno inspirado necesaria para lograr ese objetivo sería 0.5 y la PaO2/FIO2 120 correspondiente (síndrome de dificultad respiratoria aguda moderada).
Si uno tiene como objetivo una presión parcial de oxígeno arterial de 80 mmHg, la fracción requerida de oxígeno inspirado sería 1 y la PaO2/FIO2 80 resultante (síndrome de dificultad respiratoria aguda grave).
En otras palabras, dependiendo de la presión parcial del oxígeno arterial, la gravedad del síndrome de dificultad respiratoria aguda aparente puede cambiar.
Es importante subrayar que variar la fracción de oxígeno inspirado tiene diferentes efectos en la relación PaO2/FIO2 dependiendo del:
- Grado de derivación intrapulmonar.
- Diferencias arteriovenosas.
- Presión parcial de dióxido de carbono.
- Cociente respiratorio.
- Hemoglobina en condiciones de constante metabolismo.
- Anomalías de ventilación/perfusión.
Por ejemplo, aumentar la fracción de oxígeno inspirado hace que la proporción PaO2/FIO2 aumente si la derivación intrapulmonar es pequeña, pero disminuye si la derivación es grande.
