Introducción

El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) es una afección potencialmente mortal en pacientes críticamente enfermos que se caracteriza por oxigenación inadecuada con una presión positiva al final de la espiración (PEEP) mínimo de 5 cmH₂O, infiltrados pulmonares bilaterales no explicados por una causa cardiaca y un comienzo agudo.¹

Las manifestaciones fisiológicas que se presentan en el SDRA son la disminución de la distensibilidad pulmonar, cortocircuitos pulmonares, alteraciones de la relación ventilación-perfusión, colapso alveolar, incremento del espacio muerto y respuesta inflamatoria sistémica.²

Varios indicadores del intercambio de gases son importantes para definir la gravedad del SDRA, determinar su evolución y evaluar la respuesta al tratamiento; sin embargo, ninguno es específico para determinar el mecanismo de hipoxemia implicado.³

El indicador de oxigenación más utilizado se basa en la división entre la presión parcial de O₂ (PaO₂) y la fracción inspirada de oxígeno (FiO₂), comúnmente referido como PaO₂/FiO₂ (también llamado índice de Kirby o PAFI); el cual, desde su descripción en 1975 por Kirby y colaboradores, se propuso como uno de los criterios necesarios para el diagnóstico del SDRA y es un parámetro de referencia en todos los consensos tanto a nivel nacional como internacional.⁴

Pese a ser sencillo de aplicar, la relación PaO₂/FiO₂ no toma en cuenta la influencia de la presión alveolar de CO₂ y, por lo tanto, en enfermos con hipercapnia podría sobreestimar la gravedad del trastorno en la oxigenación.⁵ Otra limitante es que disminuye con los incrementos de la presión barométrica sin que esto implique un trastorno mayor en la capacidad de oxigenación; por esta razón, es necesario ajustar sus resultados a la presión barométrica prevalente en el lugar donde se atiende al enfermo. Es fundamental conocer estos factores que determinan la relación (PaO₂/FiO₂) en pacientes críticamente enfermos. El principal determinante de la PaO₂ es la presión alveolar de O₂ (PAO₂), misma que depende de la fracción de oxígeno a nivel alveolar (FAO₂). La FAO₂ resulta de la división de la PAO₂ entre la presión barométrica. Por lo tanto, al calcular la PaO₂/ FAO₂ se genera un índice que toma en cuenta el efecto de la presión barométrica y la PCO₂ a nivel alveolar.⁶

El índice PaO₂/FiO₂ tiene desventajas en la categorización de la falla respiratoria porque no toma en cuenta, además de lo mencionado, los ajustes ventilatorios.³

El propósito del presente trabajo es analizar la concordancia entre PaO₂/FiO₂ y PaO₂/FAO₂ en pacientes con falla hipoxémica y diferentes valores de PaCO₂.

Material y métodos

Se realizó un estudio observacional, ambispectivo, transversal y analítico en el periodo comprendido entre mayo de 2020 y julio de 2022 en pacientes con falla respiratoria aguda hipoxémica, en los que se analizaron los valores gasométricos arteriales en dos muestras diferentes, al ingreso y durante el valor más alto de PaCO₂.

Los criterios de inclusión fueron: pacientes mayores de 18 años, bajo ventilación mecánica invasiva y con falla respiratoria aguda hipoxémica. Los criterios de exclusión fueron: fracción inspirada de oxígeno no confiable. Se eliminaron las gasometrías que no contaban con los datos indispensables para el cálculo de los índices.

Para el cálculo del índice PaO₂/FAO₂ se utilizaron las siguientes ecuaciones:⁷

1. Presión alveolar de oxígeno:

Donde:

2. Fracción alveolar de oxígeno (FAO₂):

Donde:

Se analizó la normalidad de las variables a través de la prueba de Shapiro-Wilk.

Se analizó la concordancia a través del método de Bland y Altman y se expresó a través de la media de las diferencias (bias) y los límites de concordancia de 95% superior (LCS 95%) e inferior (LCI 95%). Para el cálculo de estos últimos se sumó y restó 1.96 veces la desviación estándar a la media de las diferencias, respectivamente. Se analizó también la concordancia a través de cuantificar el porcentaje de valores donde ambos índices ubican al enfermo en el mismo grado de afección de acuerdo con los siguientes rangos: ≤ 100, > 100 y ≤ 200, > 200 y ≤ 300 y > 300.

El protocolo fue autorizado por los comités de investigación y ética en investigación del Hospital Español.

Resultados

Se incluyeron 64 gasometrías pertenecientes a 32 enfermos cuyos datos demográficos se detallan en la Tabla 1.

En la estadística descriptiva de las variables gasométricas involucradas medidas y calculadas se utilizó mediana y el rango intercuartílico (Tabla 2).

Se analizó la concordancia entre PaO₂/FiO₂ y la PaO₂/FAO₂ utilizando el gráfico de Bland-Altman (Figura 1), encontrando una media de las diferencias (bias) de 13 y límites de concordancia de 95% superior (LCS 95%) de 54 e inferior (LCI 95%) de -28. Como se puede observar en la Figura 1, la concordancia es mejor a partir de una PaO₂/FiO₂ ≤ 150, donde la media de las diferencias es de -0.24, LCI 95% es de -13 y LCS 95% es de 12 y cuando el índice PaO₂/FiO₂ es > 150, la media de las diferencias es de 20 y los LCI 95% y LCS 95% son -24 y 6 respectivamente. En la Tabla 3 se analizan las diferencias entre ambos grupos, observándose que la PaCO₂, FiO₂ y PAO₂ son significativamente más altas (p = 0.003, p < 0.0001, p < 0.0001 respectivamente) en el grupo de PaO₂/FiO₂ ≤ 150.

Figura 1: Gráfico de Bland y Altman. 

Se analizó la concordancia de ambos índices para clasificar en rangos clínicamente significativos: > 300, de 201 a 300, de 101 a 200 y ≤ 100. Se encontró que 22% de las veces ambos índices clasificaron a los enfermos en rangos diferentes (no concordantes). En cuatro (7%) casos la PaO₂/FAO₂ los ubica en un rango de mayor gravedad que la PaO₂/FiO₂ y en 13 (15%) de las muestras, la PaO₂/FAO₂ ubica a los pacientes en menor gravedad que la PaO₂/FiO₂ (Tabla 4).

En un análisis post hoc se estimó la correlación entre la diferencia alveolo arterial de oxígeno (DA-aO₂) y la PaO₂/FAO₂ y encontramos que existe una excelente correlación no lineal entre ambos índices (R2 = 0.90), a diferencia de la correlación observada entre la DA-aO₂ y el índice de PaO₂/FiO₂ (R2 = 0.84) (Figura 2).

R² = coeficiente de determinación.

Figura 2: Correlación de la DA-aO₂ con los índices PaO₂/FAO₂ y PaO₂/FiO₂. 

Discusión

La PaO₂/FAO₂ es una variable que estima la oxigenación al igual que la PaO₂/FiO₂; sin embargo, esta última, no incluye el efecto de la presión atmosférica y la PCO₂ alveolar.

Gilissen V y colaboradores investigaron la influencia de la PaCO₂ y la presión atmosférica en el índice PaO₂/FiO₂ y realizaron una correlación utilizando la fracción alveolar de oxígeno (FAO₂) en lugar de la FiO₂. Efectuaron un estudio de cohorte retrospectivo en pacientes con SDRA o neumonía grave en la unidad de cuidados intensivos (UCI) y observaron que en comparación con la PaO₂/FiO₂, la PaO₂/FAO₂ clasificó a los pacientes en menor gravedad de SDRA en 14.2% y correlacionó mejor con la mortalidad en la UCI a los siete días. El modelo matemático que utilizaron mostró que la diferencia entre PaO₂/FiO₂ y PaO₂/FAO₂ es más amplia en pacientes con mayor PaCO₂ y menor gravedad de SDRA. Este estudio reveló que es frecuente una diferencia de hasta 50 unidades entre la PaO₂/FiO₂ y la PaO₂/FAO₂ debido a incrementos de la PaCO₂.⁷,⁸ Estos resultados concuerdan con los hallazgos observados en nuestro estudio, donde las diferencias podían ser hasta de 54 unidades.

Aunque Gillisen y colaboradores han observado que la PaO₂/FiO₂ se modifica con los cambios de altitud, ésta no fue una variable en nuestro estudio, puesto que se realizó en enfermos atendidos en la Ciudad de México y se ajustó la PaO₂/FiO₂ a una altitud de 2,250 metros sobre el nivel del mar (msnm) y una presión barométrica de 585 mmHg,⁹ multiplicando su valor por 1.3 (760/585).

Otro hallazgo que concuerda con los resultados de Gilisen y colaboradores, es que la PaO₂/FAO₂ clasifica con frecuencia de manera diferente la gravedad de la alteración en la oxigenación (no concordancia de 22%), lo cual puede influir en la estimación del pronóstico y la selección individual de las estrategias de tratamiento.¹⁰

El comportamiento diferenciado de la concordancia según la gravedad de la oxigenación (PaO₂/FiO₂, mayor o menor de 150) observada en la Figura 1, llevó a analizar los posibles determinantes de esa diferencia. En la Tabla 3 se demuestra que los enfermos con mayor gravedad tienen significativamente más PAO₂ y, por lo tanto, el efecto relativo de la presión alveolar del CO₂ afecta en menor grado la diferencia entre los índices.

Otro indicador que se utiliza clásicamente para evaluar el grado de afección en la oxigenación pulmonar es la DA-aO₂. Nuestro hallazgo de que la PaO₂/FAO₂ tiene una correlación mayor que la PaO₂/FiO₂ con este indicador, sugiere que la primera podría ser mejor estimador de la oxigenación que la segunda.

Nuestros resultados contribuyen a opiniones recientes de expertos,⁶ que ponen en evidencia las limitaciones de la PaO₂/FiO₂ para categorizar y marcar el pronóstico de enfermos con síndromes como el SDRA o patologías como la neumonía. La PaO₂/FAO₂, al incluir el efecto del CO₂ puede estimar mejor el grado de compromiso en la oxigenación y clasificar a los enfermos en grupos más homogéneos; aspecto muy importante al momento de conducir ensayos clínicos donde se requiere rigurosidad en la asignación a los grupos de tratamiento.

Este estudio tiene las siguientes limitaciones: en primer lugar, el cociente respiratorio se determinó en un valor fijo de 0.8; sin embargo, su efecto en el cálculo de la PAO₂ es de poca magnitud; segundo, los rangos de afección de la oxigenación elegidos son los utilizados comúnmente para la PaO₂/FiO₂. Desconocemos si utilizar valores distintos para la PaO₂/FAO₂ podría mejorar la concordancia; en tercer lugar, la PaO₂/FiO₂ fue ajustada a la altura de la Ciudad de México, lo cual no nos permite extrapolar los resultados a otras altitudes; sin embargo, los hallazgos son similares a lo reportado en las simulaciones publicadas. Por último, el número de enfermos no permite evaluar si el índice PaO₂/FAO₂ clasifica de manera significativamente diferente lo que hace la PaO₂/FiO₂, lo cual podría tener implicaciones importantes al estimar el pronóstico y en la toma de decisiones.

Conclusiones

Existe una moderada concordancia entre la PaO₂/FAO₂ y la PaO₂/FiO₂. La hipercapnia explica en parte este resultado. Posiblemente la PaO₂/FAO₂ sea una mejor forma de evaluar el grado del trastorno en la oxigenación en los enfermos con falla respiratoria hipoxémica.