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Revista médica de Chile

Print version ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile vol.140 no.1 Santiago Jan. 2012

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872012000100005 

Rev Med Chile 2012; 140: 39-44

ARTÍCULOS DE INVESTIGACIÓN

 

Diferencia veno-arterial de dióxido de carbono como predictor de gasto cardiaco disminuido en modelo pediátrico experimental

 

Veno-arterial difference of carbondioxide as a predictor of low cardiac output in an experimental pediatric model

 

Franco Díaz1,2, Alejandro Donoso2, Cristóbal Carvajal3, Tatiana Salomón1,a, María Torres1,a, Benjamín Erranz3,b, Pablo Cruces2,3

1UCI Pediátrica, Clínica Alemana, Santiago, Chile.

2UCI Pediátrica, Hospital Padre Hurtado, Santiago, Chile.

3Instituto de Ciencias, Facultad de Medicina, Clínica Alemana-Universidad del Desarrollo, Santiago, Chile.

aEnfermera Intensivista Infantil.

bLicenciado en Ingeniería en Biotecnología Molecular.

Correspondencia a:


Background: Cardiac output (CO) measurement is not a standard of care for critically ill children, but it can be estimated by indirect methods such as veno-arterial pCO2 difference (ΔVACO2). Aim: To determine the correlation between CO and ΔVACO2 and evaluate the usefulness of ΔVACO2 in the diagnosis of low CO in an experimental pediatric model. Materials and Methods: Thirty piglets weighing 4.8 ± 0.35 kg were anesthetized and monitored with transpulmonary thermodilution. Lung injury was induced with tracheal instillation of Tween 20®. Serial measurements of central venous and arterial blood gases, as well as CO, were obtained at baseline, 1, 2 and 4 h after lung injury induction. Low cardiac output (LCO) was defined as CO lower than 2.5 Llminlm2. Results: There was an inverse correlation between CO and ΔVACO2 (r = -0.36, p < 0.01). ΔVACO2 was 14 ± 8 mmHg in LCO state and 8 ± 6 mmHg when this condition was not present (p < 0.01). Area under the receiver operating characteristic (ROC) curves of ΔVACO2 and LCO state was 0.78 (0.68-0.86). The best cut-point was 8.9 mmHg to determine LCO with a sensibility 0.78, specificity 0.7, positive predictive value 0.27 and negative predictive value 0.96. Conclusions: In this model there was an inverse correlation between ΔVACO2 and CO. The best cutoff value to discard LCO was ΔVACO2 of 8.9 mmHg, indicating that under this value the presence of LCO is very unlikely.

Key words: Blood gas monitoring; Carbon Dioxide; Critical Care; Hemodynamics; Cardiac Output.


 

La determinación del gasto cardiaco (GC) es una herramienta útil para guiar la terapia de pacientes en estado de choque, cuando es incorporado a algoritmos de tratamiento específico1-3, permitiendo una aproximación más racional y personalizada a la reanimación con fluidos y catecolaminas4-6. Los signos clínicos para reconocer una entrega de oxígeno (DO2) inadecuada son inespecíficos y la capacidad para estimar un GC reducido en niños sólo con examen físico es muy limitada7. Adicionalmente la medición de GC en pediatría, es poco habitual dado que los métodos son invasivos y pudieran presentar dificultades técnicas (termodilución), poca precisión (principio de Fick directo) o requerir de un alto nivel de entrenamiento (ecocardiografía). Se han propuesto técnicas alternativas para estimar la suficiencia del GC, destacando la diferencia venosa central-arterial de pCO2 (ΔVACO2) por su fácil aplicabilidad.

La relación entre GC y ΔVACO2 deriva del principio de Fick indirecto:

GC= VCO2/ (CvCO2 - CaCO2) (1)
GC α 1/ΔVACO2 (2)

donde VCO2 es la producción de CO2, CaCO2 y CvCO2 corresponden al contenido arterial y venoso central de CO2, respectivamente. El principio de Fick afirma que el flujo de la difusión de una sustancia es proporcional a la gradiente de la concentración en esa dirección. Aplicando el principio de Fick al GC, éste puede ser calculado por la razón entre la VCO2 y la diferencia entre el contenido arterial y venoso de CO28. Con una VCO2 constante, una elevación de la ΔVACO2 representa una condición de falla circulatoria con flujo sistémico reducido, reflejando un barrido tisular de CO2 deficiente.

La pCO2 obtenida de un catéter venoso central, medida en vena cava superior, ha mostrado una buena correlación con su determinación en sangre venosa mixta9-11, evitando la instalación de un catéter en arteria pulmonar12-14. Existe información insuficiente en pacientes y modelos pediátricos respecto a la capacidad de la ΔVACO2 para detectar estados de hipodébito.

El objetivo de este estudio es determinar la correlación entre la medición del GC por termodilución transpulmonar y la ΔVACO2, en un modelo experimental pediátrico de lesión pulmonar aguda y disfunción hemodinámica secundaria.

Métodos

El protocolo experimental fue aprobado por el Comité de Ética Facultad de Medicina Clínica Alemana-Universidad del Desarrollo y por el Comité Asesor de Bioética de CONICYT. Los animales recibieron cuidados en conformidad con los "GuidingPrinciples in the Care and Use of Laboratory Animals" adoptados por la American Physiological Society.

Sujetos

Treinta cerdos Large-White, menores de un mes de vida, de 4,8 ± 0,35 kg.

Anestesia

Después de premedicación con ketamina (20 mg/kg) y acepromazina (1,1 mg/kg) intramuscular, anestesia y relajación fueron mantenidas con infusión continua de propofol (10 mg/kg/h), fentanilo (4 μg/kg/h) y pancuronium (0,2 mg/ kg/h). Hidratación fue mantenida con solución salina normal a 10 mL/kg/h. Temperatura se mantuvo a 37,0 ± 0,7 °C usando métodos convectivos convencionales.

Preparación quirúrgica

Se infiltró en forma tópica lidocaína 1% (1 mL/kg) y se realizó traqueostomía. La vena yugular izquierda fue denudada y se instaló un catéter (4F) (Arrow, Reading, PA, USA), procurando ubicación extra cardiaca en control radiológico. Con técnica similar se instaló catéter arterial (4F) con punta termistor en extremo distal (PiCCO® PV2014L08, Pulsion Medical Systems, Munich, Germany) en arteria axilar derecha y se conectó a monitor PiCCO® plus para termodilución transpulmonar (TDTP).

Mediciones

Los signos vitales fueron monitorizados empleando el monitor Infinity Delta XL (Drüger Medical, Germany), registrando la Frecuencia Cardiaca (FC), Presión Arterial Media (PAM) y Presión Venosa Central (PVC).

Medición de gasto cardiaco

Se realizó TDTP con 5 ml de solución salina 0,9% fría (< 8°C) por catéter venoso yugular, administradas en forma aleatoria en el ciclo respiratorio. Las mediciones de GC fueron consideradas válidas cuando las tres medidas aisladas difirieron menos de 10% del promedio. En caso de una diferencia > 10%, se realizó una medición adicional. Se consideraron valores indexados según superficie corporal. Área de superficie corporal fue calculada usando la siguiente fórmula: área de superficie corporal = K/peso (en kilogramos)2/3, donde K = 0,112 para cerdos15. El estado de hipodébito fue definido como un GC menor de 2,5 L/min/m2.

Inducción de la lesión pulmonar aguda

Luego de pre-oxigenación con FIO2 100%, se realizó inducción de la lesión pulmonar aguda con instilación traqueal de 2 mL/kg Tween 20® al 10% en solución fisiológica, en dos alícuotas iguales en decúbito lateral izquierdo y derecho, para obtener un índice de PaO2/FIO2 entre 100-200 mmHg con PEEP 10 cmH2O.

Protocolo de ventilación

Se empleó ventilador mecánico EVITA XL (Dräger Medical, Germany) en modo controlado por volumen y regulado por presión (Autoflow), FIO2 100%, volumen corriente (VT) 6 mL/kg, PEEP de 10 cmH2O, frecuencia respiratoria (FR) 30 por minuto y tiempo inspiratorio (TI) 0,75 segundos.

Mediciones de gasometría y mecánica pulmonar

Se midió gas arterial y venoso central empleando i-STAT ® Cartridges EG6 (AbbottLaboratories) al inicio y luego 1, 2 y 4 h post inducción de la lesión pulmonar aguda. Simultáneamente se midió el GC por TDTP. La compliance estática del sistema respiratorio (Cst) fue medida como la razón entre Vt espirado y la diferencia entre presiones inspiratoria y espiratoria final de las vías aéreas, medidas tras una pausa inspiratoria y espiratoria de 4 segundos respectivamente. Luego, aún bajo anestesia (Estado 3 - Plano 2), los animales fueron sacrificados por perfusión de cloruro de potasio al 10% hasta la detección de la fibrilación ventricular o asistolia.

Análisis estadístico

Normalidad fue evaluada usando test de Anderson Darling. Se realizó correlación de Pearson entre GC y ΔVACO2. El test de Kruskal-Wallis se usó para análisis de subgrupos. La capacidad de la ΔVACO2 para discriminación de hipodébito se analizó mediante el cálculo del área bajo la curva receiver operating characteristic (AUC-ROC). El análisis estadístico se realizó con programa STATA 10® (StataCorpLP, Texas, USA). Los valores fueron expresados como media ± SEM. Se consideró significativo un p < 0,05.

Resultados

Todos los animales completaron el protocolo experimental. Posterior a la lesión pulmonar aguda hubo una reducción significativa de la PaO2/FiO2 (345 ± 61 contra 155 ± 37 mmHg, p < 0,01) y de la compliance pulmonar (1,6 ± 0,6 contra 0,9 ± 0,2 mL/cmH2O/kg, p < 0,01), asociado a un incremento en la PaCO2 (50 ± 10 contra 66 ± 12 mmHg, p < 0,01) con acidosis respiratoria concomitante (pH de sangre arterial 7,29 ± 0,08 contra 7,18 ± 0,1, p < 0,01).

Se realizaron un total de 120 mediciones hemodinámicas. El GC fue 3,74 ± 1,12 L/min/m2 (rango 1,62-7,44) y la ΔVACO2 fue 7,3 ± 5,4 mmHg (rango 0-27). Hubo una correlación inversa entre el GC y la ΔVACO2 (r = -0,36; p = 0,009) (Figura 1). En condiciones de hipodébito, la ΔVACO2 fue 14 ± 8 mmHg, mientras que en ausencia de esta condición fue 8 ± 6 mmHg (p = 0,0058).

La curva ROC calculada para ΔVACO2 e hipodébito tuvo un área bajo la curva de 0,78 (95%IC: 0,68-0,86) (Figura 2). El mejor punto de corte de ΔVACO2 seleccionado fue 8,9 mmHg, con una sensibilidad de 0,78, una especificidad de 0,7, un valor predictivo positivo de 0,27 y un valor predictivo negativo de 0,96.

Figura 1. Correlación entre la diferencia veno-arterial de CO2 y gasto cardiaco en modelo experimental. ΔVACO2: diferencia veno-arterial de CO2; GC: Gasto cardiaco. Línea central representa correlación y zona sombreada rango intercuartil.

Figura 2. Curva ROC para la diferencia veno-arterial de CO2 e hipodébito en modelo experimental.

Discusión

En este modelo experimental pediátrico de lesión pulmonar aguda y disfunción hemodinámica, los principales hallazgos fueron: 1) Existe una correlación significativa entre la ΔVACO2 y el GC ante variadas condiciones de flujo circulatorio (GC entre 1,62-7,44 L/min/m2) y 2) una ΔVACO2 menor a 8,9 mmHg logra descartar un GC menor que 2,5 L/min/m2. El valor predictivo negativo de 0,96 refleja que bajo este punto de corte se descarta con muy buena fiabilidad un estado de hipodébito.

Se ha descrito una correlación inversa entre la ΔVACO2 y el GC en pacientes adultos que padecen una sepsis11 o durante su recuperación de cardiocirugía12. En nuestro estudio la correlación entre estas determinaciones fue muy similar a la descrita en pacientes cardioquirúrgicos12 y bastante menor a la descrita en pacientes sépticos11. El punto de corte identificado para detectar hipodébito fue mayor que lo previamente publicado, entre 6 y 7 mmHg11,13,16. Estas diferencias pudieran atribuirse a que estudiamos un modelo pediátrico de disfunción pulmonar primaria, mientras que los otros estudios incluyeron predominantemente pacientes adultos con shock séptico o cardiogénico. En adultos una ΔVACO2 elevada se asocia a persistencia del metabolismo anaeróbico en pacientes con shock séptico14 y a complicaciones postoperatorias en pacientes quirúrgicos de alto riesgo, aún con metas de reanimación cumplidas13,15. Sin embargo, estos hallazgos no pueden extrapolarse a niños gravemente enfermos dadas las marcadas diferencias que existen entre la respuesta hemodinámica de pacientes pediátricos y adultos.

La correlación entre ΔVACO2 y GC fue sólo moderada lo que es comprensible dado que la VCO2 no es un parámetro controlado, tanto en condiciones clínicas como experimentales de disfunción respiratoria y hemodinámica. A pesar de ello, la ΔVACO2 nos permite una estimación de la suficiencia del GC, aportando información útil y rápida, mientras se realiza un procedimiento más definitorio, en caso de ser necesario. La capacidad de extracción de O2 por los tejidos está determinada por el balance entre el flujo sanguíneo microvascular y la demanda de oxígeno regional, adaptándose el GC a ésta última17. Cuando la DO2 falla en un nivel crítico, el consumo de oxígeno (VO2) empieza a disminuir, desarrollándose anaerobiosis. Las medidas terapéuticas destinadas a revertir el metabolismo anaeróbico han demostrado reducir la duración de la hospitalización, la disfunción de órganos18 y la mortalidad19. Por ello muchos clínicos optan por una aproximación titulada individualmente y basada en el análisis integrado de pruebas complementarias globales y regionales para una completa comprensión de su fisiopatología hemodinámica. Han transcurrido casi dos décadas desde que se describió que el shock se asociaba a un incremento de la pCO2 tisular y venosa20. Se postula que la hipercapnia venosa ocurriría al ser tamponados los hidroge-niones producidos por el metabolismo anaerobio, para mantener el equilibrio ácido-base en células con un potencial redox disminuido. Así como la pCO2 arterial depende de la ventilación alveolar y del intercambio gaseoso pulmonar, la pCO2 venosa depende del flujo circulatorio y no necesariamente de la hipoxia hipoxémica, correlacionándose inversamente al GC en falla circulatoria14,21-30, hallazgo reafirmado en este modelo pediátrico. Concordantemente se ha propuesto un rol de la ΔVACO2 en guiar la terapia de reanimación, de manera complementaria a la saturación venosa central de oxígeno13.

La principales limitaciones de este estudio fueron propias de un modelo primario de falla respiratoria con una disfunción hemodinámica heterogénea, semejante a lo que podemos apreciar en la práctica clínica. Creemos importante enfatizar: 1) La acidosis respiratoria, propia de un modelo de lesión pulmonar aguda, fue un hallazgo frecuente, pero no interfirió mayormente con la confiabilidad de las determinaciones, pudiendo incrementar levemente el punto de corte; 2) El empleo de TDTP no es el estándar de oro para medir GC, sin embargo, este método está validado en pacientes y modelos pediátricos31-33; 3) El alto valor predictivo negativo de la AVACO2 pudo estar influenciado por una baja incidencia relativa de GC menor que 2,5 L/min/m2. Es importante destacar que esta incidencia fue similar a la reportada por otros autores11; 4) Aunque exista una correlación significativa entre ΔVACO2 y GC, ésta fue sólo moderada, lo que es compatible con la fisiopatología del modelo desarrollado; 5) Finalmente, debemos agregar las limitaciones propias de extrapolar la información desde modelos experimentales a pacientes gravemente enfermos.

A pesar de esto nos parece de gran importancia incorporar esta determinación en la detección de un estado de hipodébito con un método poco invasivo, simple y de bajo costo, como la ΔVACO2. Futuros estudios debieran dilucidar si la inclusión de la ΔVACO2 en algoritmos de tratamiento y resucitación guiada por objetivos pudiera complementar la información aportada por la saturación venosa central de oxígeno y mejorar el pronóstico de niños gravemente enfermos.

Conclusión

En este modelo experimental, la ΔVACO2 obtenida de la circulación venosa central se correlacionó en forma inversa con el GC, siendo 8,9 mmHg el mejor punto de corte para descartar un estado de bajo GC, bajo este valor la presencia de hipodébito es muy improbable. En ausencia de monitorización invasiva de GC, esta medición pudiera emplearse para su estimación, más aún si consideramos su fácil acceso en cuidados intensivos.

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Estudio financiado por proyectos Fondecyt 11075041 y Sociedad Chilena de Pediatría 2008.

The authors do not have conflict of interest to disclose.

Recibido el 7 de abril de 2011, aceptado el 25 de octubre de 2011.

Correspondencia: Dr. Pablo Cruces R.

Fono-Fax: (56-2-) 5760604

E-mail: pcrucesr@gmail.com

Conflicto de Intereses

PABLO CRUCES

FRANCO DIAZ

Alejandro Donoso

Cristobal Carvajal

Tatiana Salomón

María Torres

Benjamín Erranz

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