Efectos De La Hipotermia Sobre La Extracción Y El Balance De Oxígeno En Pacientes De Alto Riesgo Sometidos A Cirugía Mayor No Cardíaca

REV. MEX. ANEST. 1996; 19: 3: 89-94 APORTACION CLINICA

Gustavo Lugo Goytia*, Rafael H.R. Zamora Meraz§, Víctor Manuel Esquivel Rodríguez

 

Trabajo Realizado en el Departamento de Anestesiología y Medicina Crítica. Instituto Nacional de la Nutrición “Salvador Zubirán”, México D.F.
Dirección Postal: Gustavo Lugo Goytia. Departamento de Anestesiología. Hospital General “Manuel Gea González”. Calzada de Tlalpan 4800, Tlalpan. 14000. México D.F.

 

RESUMEN

Con el propósito de investigar el efecto de la hipotermia no intencional (HNI) durante anestesia sobre la capacidad de extracción tisular de O2 (EO2) y el balance de O2 (BO2), se analizaron los datos clínicos, de transporte y utilización de O2 de 15 pacientes de alto riesgo que desarrollaron HNI y se compararon con los 12 pacientes que se mantuvieron normotérmicos (N). Todos los pacientes fueron monitorizados por medio de un catéter de flotación pulmonar con termistor y recibieron anestesia inhalada a base de enfluorano o isofluorano. Un nivel crítico de aporte de O2 (DO2C), consumo de O2 (VO2C) y extracción de O2 (EO2) fue determinado para cada paciente utilizando un método de regresión “dual line” por mínimos cuadrados. El DO2C no fue diferente entre los pacientes con HNI y N (385 ± 58 vs 328 ± 58, p. ns). Sin embargo, la EO2 fue significativamente menor en los pacientes con HNI (19 ± 3 vs 29 ± 4, p < 0.001). Los pacientes con HNI mostraron un mayor compromiso en el EO2 que los pacientes N, reflejado por un mayor gradiente AV de pH (0.04 ±.01 vs 0.01 ±.008, p < 0.01). Nuestros resultados sugieren que la HNI durante anestesia se asocia con una disminución en la EO2 y un compromiso en el BO2, reflejando probablemente, alteraciones en la función del endotelio vascular. El mantenimiento de condiciones de normotermia en esta población de pacientes de alto riesgo puede representar una medida importante para la optimización de su BO2 durante anestesia.

 

SUMMARY

The Hypotermia Effects On The Extraction And Balance Of O2 In High Risk Patients During Non-Cardiac Major Surgery

With the purpose of investigating the effect of non-intentional hypothermia (NIH) during anesthesia on the capacity of tissue oxygen extraction EO2 and O2 balance (O2B), the clinical data and the data on O2 delivery and utilization of 15 high-risk patients who developed NIH were analyzed and compared with those of 12 patients who remained normothermic (N). All the patients were monitored using a pulmonary catheter with thermistor, and received inhaled anesthesia. A critical level of O2 delivery (DO2c), O2 consumption (VO2c) and extraction EO2 were determined for each patient by means of a least-square-dual-line regression method. DO2c did not differ among patients with NIH an N (385 ± 58 vs 328 ± 58, p. ns). However, EO2 was significantly lower in patients with NIH (19 ± 3 vs 29 ± 4, p < 0.001). A greater compromise in O2B was observed in patients with NIH than in N patients by a higher AV p gradient (0.04 ± 0.01 vs 0.01 ± 0.008, p < 0.01). Our results suggest that NIH during anesthesia is associated with reduction in oxygen extraction capacity and a compromise in O2B, probably reflecting alterations in the vascular endothelium function. The maintenance of normothermic conditions in high risk patients may represent an important measure for optimizing their O2B during anesthesia.

Palabras Clave: Anestesia, Aporte de oxígeno, Cirugía mayor no cardiaca, Extracción de oxígeno, hipotermia.
Key Words: Anesthesia, oxygen apport, oxygen extraction; hypothermia

 

El desarrollo de falla orgánica múltiple representa en la actualidad una de las causas más importantes de mortalidad postoperatoria en el paciente quirúrgico de alto riesgo. Un déficit de oxigenación tisular ha sido propuesto por algunos investigadores como un factor importante en el desarrollo de lesión celular, disfunción orgánica y falla orgánica1. Recientemente, Shoemaker et al.2demostraron que la magnitud de la deuda de oxígeno durante anestesia, es un determinante importante de falla orgánica y mortalidad postoperatoria en esta población de pacientes.

Ante una demanda metabólica de O2 estable, una disminución en el suministro de O2 a los tejidos se acompaña de un incremento en la tasa de extracción de O2 para mantener el consumo de O2. El mecanismo responsable de esta respuesta consiste en un proceso activo en el cual el reclutamiento de capilares reduce la vía de difusión del O2 y aumenta el área para la difusión, incrementando de esta forma la eficiencia en la extracción de O23. Recientemente se ha demostrado que el endotelio vascular juega un papel importante en esta respuesta vascular y por lo tanto en el mantenimiento de el balance de O2 de los tejidos. El óxido nítrico derivado del endotelio y la prostaciclina son mediadores importantes de esta respuesta, ya que la inhibición de su síntesis se asocia con una reducción significativa en la capacidad de extracción de O2 de los tejidos ante una limitación en el suministro de O24.

La hipotermia no intencional o inadvertida es frecuente en el paciente quirúrgico de alto riesgo sometido a cirugía mayor no cardiaca. Debido a que la hipotermia disminuye la actividad metabólica y por lo tanto la demanda de O2 de los tejidos, podría asumirse razonablemente, que los requerimientos de aporte de O2 necesarios para mantener el balance de O2, deben ser menores que bajo condiciones de normotermia. Lo anterior implica que la eficiencia en la extracción de O2 debe de mantenerse en niveles similares a los observados durante normotermia. Sin embargo aunque poco se conoce sobre los efectos de la hipotermia sobre la extracción de O2, dos estudios recientes permiten avanzar la hipótesis de que la hipotermia disminuye la eficiencia en la extracción de O2 de los tejidos y que por lo tanto puede comprometer el balance de O2 de estos. El primero, realizado por Kei et al.,5demuestra una disminución en el consumo de O2 asociado a un aumento en los niveles de lactato en pacientes sometidos a cirugía de corazón bajo bypass cardiopulmonar hipotérmico. El segundo, de Nandate et al.,6 demuestra que la hipotermia moderada en cirugía cardiaca altera la producción de óxido nítrico, un regulador importante involucrado en la respuesta vascular a las alteraciones en el suministro de O2 a los tejidos.

El propósito de este estudio fue el de investigar los efectos de la hipotermia sobre la extracción y el balance de O2 en pacientes quirúrgicos de alto riesgo sometidos a cirugía mayor no cardiaca.

 

MATERIAL Y METODOS

Analizamos en forma retrospectiva la base de datos clínicos y hemodinámicos de pacientes quirúrgicos de alto riesgo sometidos a cirugía en el Instituto Nacional de Nutrición Salvador Zubirán durante el periodo de marzo de 1988 a mayo de 1993.

Fueron seleccionados los pacientes que cursaron con normotermia o hipotermia y que además reunían los siguientes criterios: 1.- Un mínimo de 5 determinaciones hemodinámicas completas durante anestesia; 2.- Amplio rango de niveles de aporte de oxígeno con una variación igual o mayor a 500 ml/min./m2, y 3.- Mantenimiento anestésico con un agente inhalado: isofluorano o enfluorano.

Hipotermia no intencional fue definida como una temperatura central promedio durante anestesia, igual o menor a 35 grados Celcius. Normotermia fue definida como una temperatura central promedio durante anestesia, igual o mayor a 36 grados Celcius e igual o menor a 37.5 grados Celcius.

Fueron eliminados del estudio los pacientes con diagnóstico de cirrosis hepática, sepsis y choque séptico.

Los pacientes fueron monitorizados por medio de un catéter de flotación pulmonar con termistor para realizar determinaciones de presiones intravasculares y gasto cardiaco por termodilución. El catéter pulmonar fue colocado el día previo a la cirugía en la unidad de cuidados intensivos bajo guía de la curva de presiones y su adecuada colocación se confirmó posteriormente por medio de estudio radiológico. Otro catéter fue colocado en la arteria radial para determinaciones de gases de sangre y monitoreo de la presión arterial. El gasto cardiaco se determino por el método de termodilución, utilizando bolos de 10 ml de solución de dextrosa helada. Los valores reportados representan el promedio de tres determinaciones consecutivas con una variación menor al 5%. Junto con cada determinación de gasto cardiaco se midieron presiones intravasculares y se tomaron muestras para determinación de gases en sangre arterial y en sangre venosa mezclada de la arteria pulmonar; para determinaciones de presiones de oxígeno, CO2, saturaciones de O2, pH y hemoglobina.

La temperatura central fue determinada considerando la medición del termistor colocado en la punta del catéter pulmonar. Los parámetros hemodinámicos y de oxigenación fueron determinados a través de fórmulas estándar utilizando una calculadora programable.

Los pacientes fueron premedicados 60 a 90 minutos antes de la cirugía con una benzodiacepina. Previa preoxigenación y precurarización con pancuronio, se realizó la inducción de la anestesia con etomidato (0.3 mg/kg. IV) y fentanyl (.001 mg/kg. IV). Succinilcolina (1 mg/kg. IV) se administró para facilitar la intubación de la traquea y posteriormente se inició ventilación mecánica utilizando un volumen corriente de 12 ml/kg., ajustando la frecuencia respiratoria para mantener normocapnea.

La anestesia fue mantenida con un agente inhalado (enfluorano o isofluorano) a una concentración de 0.7 a 1.5% de acuerdo a las condiciones anestésicas del paciente.

La relajación muscular fue mantenida con pancuronio en todos los pacientes. La FIO2, PECO2, ECG, presión arterial, SaO2 y temperatura fueron monitorizadas en forma continua. Durante la anestesia fueron realizadas múltiples determinaciones hemodinámicas y de oxigenación con intervalos de 30 a 45 minutos o más frecuentemente dependiendo de las condiciones hemodinámicas del paciente. Fueron administradas además, soluciones, sangre, inotrópicos y vasopresores de acuerdo a las condiciones y evolución de cada paciente con el propósito de mantener el índice cardiaco y el DO2 en valores similares o mayores a los básales preoperatorios.

Análisis estadístico: Un método de regresión “dual-line”7fue utilizado para determinar el nivel de aporte crítico de O2 en cada paciente a partir de la gráfica de VO2 vs DO2. Regresión lineal por mínimos cuadrados fue utilizada para calcular la recta de mejor ajuste de la relación VO2/DO2 tanto en la porción flujo dependiente como en la porción flujo independiente. El punto de intersección de las dos líneas de regresión definió el punto de DO2 crítico y el correspondiente VO2 crítico. La extracción crítica de O2 fue calculada como la razón de VO2 sobre DO2 a nivel del DO2 crítico.

Las comparaciones entre los dos grupos se realizaron por medio de la prueba t de student para muestras independientes después de confirmar homogeneidad de varianzas. El promedio de las determinaciones de los parámetros de transporte y utilización de O2 durante anestesia se estimó utilizando el área bajo la curva de acuerdo al método sugerido por Pocock8. Análisis de varianza seguido por pruebas de t con corrección de Bonferroni para comparaciones múltiples, fue utilizado para las comparaciones intergrupo e intragrupo. Un valor p < 0.05 fue considerado como estadísticamente significativo. Los valores son expresados como la media ± DE.

 

RESULTADOS

Los datos demográficos y clínicos de los pacientes se muestran en el Cuadro I.

Los dos grupos fueron similares en cuanto su condición clínica preoperatoria y manejo anestésico. Los requerimientos de líquidos, sangre y aminas no fueron diferentes en forma significativa entre los dos grupos. La duración de la cirugía fue mayor en los pacientes hipotérmicos, sin embrago, la diferencia no alcanzó significancia estadística (también fueron mayores el sangrado la dosis de dobutamina y la duración de cirugía).

El Cuadro II muestra los promedios de la variables de oxigenación para los dos grupos bajo condiciones básales y durante anestesia. No hubo diferencias en los valores de los parámetros de oxigenación entre los dos grupos en condiciones básales. Durante anestesia el índice cardiaco el DO2 y el contenido arterial de O2 se mantuvieron prácticamente sin cambios con respecto a los valores preoperatorios. En ambos grupos se observó una disminución significativa en el VO2 y en la extracción de O2 con respecto a los valores preoperatorios; sin embargo, el gradiente AV de pH se incremento en forma significativa únicamente en los pacientes que desarrollaron hipotermia durante anestesia. No se observo diferencia entre los dos grupos con respecto al índice cardiaco, DO2 y contenido arterial de O2. El VO2 y la ExtO2 fueron significativamente menores en los pacientes hipotérmicos. Además este grupo de pacientes mostró valores mas altos de SvO2 y gradiente AV de pH que el grupo de pacientes normotérmicos.

Temp: temperatura; I.C: índice cardiaco; CaO2: contenido arterial de oxígeno; SvO2: saturación de oxigeno en sangre venosa mezclada; DO2: aporte de oxígeno; VO2: consumo de oxígeno; EO2: extracción de oxígeno; AvpH: gradiente arteriovenosos de pH. *p<0.05 con respecto al basal preoperatorio; *& p<0.05 normotermia vs hipotermia.

El nivel DO2c pudo ser determinado únicamente en 12 de los 15 pacientes hipotérmicos y en 9 de los 12 pacientes normotérmicos, debido a que en estos 6 pacientes o no se encontró relación entre el DO2 y el VO2 o la relación fue lineal para todo el rango de niveles de aporte de O2 analizados. Los resultados del DO2c y la EO2c para los pacientes analizados se muestra en el cuadro III.

El DO2c obtenido en los pacientes hipotérmicos no fue diferente al obtenido en los pacientes normotérmicos aún cuando el VO2 crítico fue significativamente menor. La extracción de O2 determinada a nivel del DO2c fue significativamente menor para los pacientes hipotérmicos.

 

DISCUSION

El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de la hipotermia inadvertida o no intencional sobre la capacidad de extracción tisular de O2 y el balance de O2 en pacientes de alto riesgo sometidos a cirugía mayor no cardiaca. Los principales hallazgos del presente estudio: una menor capacidad de extracción de O2 y un mayor compromiso en el balance de O2, reflejado por un mayor gradiente AV de pH, en los pacientes que cursaron con hipotermia durante anestesia.

Excluimos del estudio pacientes con cirrosis hepática, síndrome séptico y choque séptico debido a que es sabido que estas condiciones se asocian con alteraciones importantes en la capacidad de extracción tisular de O29,10. También restringimos nuestros criterios de inclusión a pacientes con más de 5 determinaciones hemodinámicas completas y amplio niveles de aporte de oxígeno, ya que de otra forma hubiera sido imposible poder determinar un nivel crítico de aporte y extracción de O2 para cada paciente.

En cuanto a la restricción para el tipo de agente anestésico utilizado, pensamos que era importante debido a que algunos anestésicos intravenosos alteran de manera diferente la capacidad de extracción de O2 en comparación con los anestésicos inhalados11. De esta forma, las alteraciones observadas en la extracción de O2 pueden explicarse con mayor confianza con base en la diferente condición térmica de los pacientes, ya que el efecto de ambos anestésicos inhalados es muy similar sobre la capacidad de extracción de O2.

Por otro lado, el índice cardiaco y el DO2 durante anestesia se mantuvieron en niveles similares o discretamente por arriba de los básales preoperatorios sin que fuera observado efecto depresor cardiovascular esperado de los anestésicos inhalados utilizados. Lo anterior fue debido a la utilización de dobutamina y en algunos casos a la combinación de dobutamina y dosis bajas de dopamina con el propósito de mantener el gasto cardiaco y el DO2 en valores similares o mayores a los preoperatorios.

A ese respecto, estudios recientes han demostrado que la infusión de catecolaminas tiene una influencia importante sobre el balance de O212 y, de esta forma, eso podría cuestionar nuestros resultados con respecto al efecto de la hipotermia sobre la extracción de O2. Sin embargo. pensamos que es poco probable que los cambios observados en la capacidad de extracción de O2 en los pacientes hipotérmicos, pudieran explicarse solo con base en el efecto de las catecolaminas, debido a las siguientes razones: el porcentaje de pacientes que recibió apoyo con catecolaminas fue similar en ambos grupos, así como la dosis promedio. Por lo tanto, el incremento en la demanda metabólica de O2 debido al efecto calorigénico de las catecolaminas se esperaría a que hubiera sido similar para los dos grupos.

Por otro lado un estudio reciente13 ha demostrado que la administración de catecolaminas produce un aumento en el nivel crítico de DO2 debido a un aumento en la demanda metabólica de O2. Sin embargo, en este estudio, la capacidad de extracción de O2 no se vio alterada por la infusión de catecolaminas lo que hace poco probable que las diferencias encontradas entre los dos grupos con respecto a la extracción crítica de O2 pudiera estar determinada únicamente por la administración de estas drogas.

Bajo condiciones fisiológicas, conforme el aporte sistémico de O2 disminuye, el VO2 se mantiene relativamente constante para un amplio rango de valores de DO2 debido a un incremento en la extracción tisular de O2. Cuando el DO2 disminuye más allá de un valor crítico, la extracción de O2 es menos eficiente para compensar la caída en el DO2, de tal manera que el VO2 se hace dependiente del DO2. Esta llamada flujo dependencia ha demostrado que se asocia con el desarrollo de metabolismo anaeróbico, reflejado por acidosis láctica y aumento en el gradiente AV de pH14. Este nivel crítico de DO2 es determinado por dos factores: la demanda metabólica de O2 y la capacidad de extracción tisular de O2. De esta forma se esperaría que al disminuir la demanda metabólica de O2 en los pacientes hipotérmicos, su nivel crítico de DO2 hubiera sido menor que el de los pacientes normotérmicos de haberse mantenido la eficiencia en la extracción de O2. Sin embargo, nuestros resultados mostraron un comportamiento diferente; la principal razón para este comportamiento, fue una disminución en el valor de la pendiente de la relación VO2/DO2, que es un reflejo de la eficiencia en la extracción de O215.

Aunque resultados similares han sido obtenidos en modelos experimentales en animales por Cain16, no existen, hasta donde tenemos información, datos en humanos que demuestren un comportamiento similar. De esta forma, nuestros resultados sugieren que la temperatura es también, un determinante importante en la regulación de la extracción de O2 por los tejidos en humanos bajo condiciones anestésicas.

La capacidad de extracción de O2 del organismo esta íntimamente relacionada con el tono vascular y la densidad capilar efectiva17. El control normal de la microcirculación y la oxigenación de los tejidos implica un delicado balance de señales vasoconstrictoras y vasodilatadoras, y un exceso de cualquiera de ellas puede llevar a un desajuste en el balance de O218. Así por ejemplo, ha sido reportado que la vasodilatación después de la administración de dopexamina, afecta en forma significativa la extracción de O2 en modelos experimentales19. La fenoxibenzamina, un antagonista de receptores alfa adrenérgicos, también disminuye la extracción de O2 en animales sometidos a hemorragia20. Otro estudio experimental en animales ha demostrado que la extracción de O2 durante hemorragia se ve afectada en forma importante, por diferentes agentes anestésicos y que el grado de compromiso en la extracción correlaciona con el efecto vasodilatador de estos agentes11.

Por otro lado, en los últimos años una gran cantidad de información sugiere que el endotelio vascular sintetiza un gran número de compuestos que pueden afectar el tono vascular21. Entre estos compuestos destacan la prostaciclina, el óxido nítrico y el factor de necrosis tumoral alfa, factores cuya síntesis puede verse afectada por la disponibilidad de O2 y el trauma a los tejidos, entre otros factores.

Estudios recientes han demostrado que el bloqueo de la síntesis de los vasodilatadores, óxido nítrico y prostaciclina, causan una disminución significativa en la capacidad del músculo esquelético del perro para extraer O2 ante una limitación en el suministro de O24. De esta forma, el endotelio vascular puede ser considerado como un órgano que juega un papel fundamental en la regulación del balance de O2 ante diferentes insultos que tienen como vía final común una limitación en el suministro de O2 a los tejidos. En este sentido, la disminución en la capacidad de extracción de O2 observada en nuestros pacientes hipotérmicos, puede ser explicada por una disminución en la actividad metabólica del endotelio vascular y la producción de citocinas reguladoras. Esta hipótesis se ve apoyada por las observaciones recientes de Nandate et al.6 en pacientes sometidos a cirugía de corazón bajo condiciones de hipotermia moderada.

La hipotermia disminuye la actividad metabólica de los tejidos y por lo tanto la demanda de oxígeno de los mismos; esta disminución en la demanda metabólica de O2 durante anestesia podría ofrecer un efecto protector, ya que el disminuir los requerimientos de aporte de O2 necesarios para cubrir esta menor demanda metabólica de O2 podría, permitir una mayor tolerancia a los estados de bajo flujo o hipoxia. Sin embargo, nuestros resultados no permiten apoyar esta hipótesis, debido a que las alteraciones en la capacidad de extracción de O2 producidas por la hipotermia se asociaron a evidencia de compromiso en el balance de O2 reflejado por un incremento significativo en el gradiente AV de pH. De esta forma, parecería que los pacientes que cursaron con hipotermia inadvertida durante anestesia, muestran mayor susceptibilidad a desarrollar un déficit de O2, que los pacientes que se mantienen normotérmicos. Nuestros resultados se ven apoyados por las observaciones recientes de Kei et al.5, cuyos datos demuestran una disminución en el VO2 asociada a un incremento en los niveles de lactato en pacientes sometidos a cirugía cardiaca bajo condiciones de hipotermia.

Desde el punto de vista clínico estos resultados pueden ser importantes, especialmente debido a que ha sido postulado recientemente por varios investigadores que un déficit de oxigenación durante anestesia es un determinante de falla orgánica y mortalidad postoperatoria en el paciente quirúrgico de alto riesgo1.

En conclusión nuestros resultados sugieren que la hipotermia inadvertida puede tener una influencia negativa sobre la capacidad de extracción tisular de O2 y el balance de O2 en pacientes de alto riesgo, sometidos a cirugía bajo anestesia general inhalada.

El mantener condiciones de normotermia en esa población de pacientes, puede representar una maniobra importante para optimizar el balance de oxígeno y potencialmente disminuir la morbilidad y/o mortalidad postoperatoria.

 

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