Saturimetria digitale a confronto con saturimetria frontale in

sCIENZE INFERMIERIsTICHE
Saturimetria digitale a confronto con saturimetria frontale
in corso di anestesia generale cardiochirurgica
Giancarlo Pettenati, Fabio Chittolina, Barbara Benazzi, Marina Longhi, Vanessa Lopez,
Stefano De Togni, Elena Artoni, Giovanna Rizzo, Claudio Pognani1
infermieri, Servizio di Anestesia e rianimazione, Ospedale Azienda C. Poma, mantova
1
medico, Servizio di Anestesia e rianimazione, Ospedale Azienda C. Poma, mantova
Corrispondenza: [email protected]
rIassunTO
Introduzione. L’obiettivo di questo studio è confrontare il pulsiossimetro frontale (PF) con il pulsiossimetro digitale (PD)
per verificarne l’affidabilità clinica in pazienti cardiochirurgici durante e dopo circolazione extracorporea (CEC).
materiali e metodi. In 50 pazienti cardiochirurgici, operati in elezione per coronaropatie o per valvulopatie, sono stati
rilevati prima, durante e dopo CEC: SpO2 frontale, digitale e SaO2.
risultati. I valori della pulsiossimetria sono risultati leggermente superiori a quelli emogasanalitici, l’errore medio frontale
è risultato minore rispetto a quello digitale (0,49 vs 1,64), ma la dispersione dei dati, evidente alla regressione lineare e
all’analisi di Bland-Altman, è superiore (deviazione standard ±3,23 vs ±2,22, rispettivamente) con range di precisione
6,45 vs 4,46 e accettabilità 12,89 vs 8,91.
Durante CEC entrambi i sensori hanno mancato la rilevazione in una percentuale di casi elevata (71% e 51% rispettivamente
per il frontale e il digitale). Fuori CEC la percentuale di dati mancanti varia fra il 3% (PF) e 6% (PF), senza differenze fra i
due gruppi.
Discussione. Dalla letteratura non emerge un parere univoco sulla superiorità di uno dei due tipi di pulsiossimetro,
probabilmente a causa della diversa tipologia di pazienti e situazioni cliniche. La chirurgia cardiaca è spesso associata a
ipotensione, ipotermia, uso di vasocostrittori e flusso continuo, condizioni che spesso inficiano l’uso del pulsiossimetro.
Nel nostro studio i sensori si sono dimostrati validi strumenti nella terapia intensiva postoperatoria e durante l’intervento
chirurgico fuori CEC.
Conclusioni. Entrambi i pulsiossimetri si sono dimostrati utili per il monitoraggio del paziente fuori CEC, con un
modesto scostamento dal valore di riferimento emogasanalitico; al contrario, durante CEC il loro uso si è dimostrato non
accettabile ai fini del monitoraggio della saturazione arteriosa di ossigeno.
Parole chiave
Pulsiossimetro, emogasanalisi, circolazione extracorporea, cardiochirurgia.
fInGer versus fOreheaD OXYmeTrY DurInG General anaesThesIa In hearT surGerY PaTIenTs
Introduction. The objective of this study is to compare the front pulse oximeter with digital pulse oximeter to check the
reliability of clinical cardiac patients during and after extracorporeal circulation.
materials and methods. In 50 patients cardiac, elective surgery for coronary or valvular disease were recorded before,
during and after extracorporeal circulation (ECC): SpO2 front, digital and SaO2.
results. The values of pulse oximetry were slightly higher than blood gas analysis, the average error was less than
the front digital (0.49 vs. 1.64), but the spread of data, show by linear regression and Bland Altman analysis, is higher
(respectively standard deviation of ± 3.23 vs. 2.22) with precision of 6.45 vs 4.46 vs 8.91 and 12.89 of acceptability.
During extracorporeal circulation both sensors have failed to detect a high percentage of cases (40 50%).
Discussion. The literature hasn’t shown unique opinion about superiority of either type of pulse oximeter, probably
because of the different types of patients and clinical situations. Cardiac surgery is often associated with hypotension,
hypothermia, use of vasoconstrictors, continuous flow conditions, which often disrupt the use of pulse oximeter. In our
study, the sensors have proven valuable tools in the postoperative intensive care during surgery.
Conclusions. Both pulse oximetry have been found useful for monitoring patients outside the CEC, with a slight deviation
from the reference value (blood gas analysis), unlike their use in CEC has not demonstrated acceptable for monitoring
of arterial oxygen saturation.
Key Words
Pulse oximeter, blood gases analysis, cardiopulmonary bypass, cardiac surgery.
L’Infermiere, 2010;47;5-6:21-25
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sCIENZE INFERMIERIsTICHE
INTRODUZIONE
Il monitoraggio continuo della saturazione arteriosa periferica di ossigeno per mezzo del pulsiossimetro è pratica
ben standardizzata ed essenziale nei blocchi operatori e
nelle terapie intensive (ASA, 2005). Il metodo è accurato
e ampiamente accettato, ma in presenza di vasocostrizione periferica (Bebout e Mannheimer, 2002), bassa gittata
cardiaca e ipotermia, condizioni queste spesso presenti negli interventi cardiochirurgici, può essere impreciso
(Blaylock et al., 2008; Yamaura et al., 2007; Cortinez et al.,
2003; Eisenkraft e James, 2006). L’emogasanalisi (EGA)
fornisce valori più precisi e completi rispetto al pulsiossimetro, ma la rilevazione non è continuativa. La discontinuità del rilievo emogasanalitico potrebbe non cogliere
repentine modificazioni della saturazione arteriosa, mentre la pulsiossimetria potrebbe segnalare false cadute di
saturazione. Le due tecniche pertanto si integrano. Più
preciso e affidabile è il pulsiossimetro, minore è la necessità di ricorrere all’EGA.
Contrariamente al sensore standard (PD), che usa la trasmissione della luce reflectance, il sensore frontale (PF) è
posizionato al di sopra dell’orbita, area che riceve il flusso dalla branca interna della carotide piuttosto che da
quell’esterna, pertanto meno influenzabile dai fattori che
ne riducono l’efficacia.
Abbiamo qui confrontato due tipi di rilevatori, frontale
e digitale, paragonandoli al dato di riferimento ritenuto
standard, l’EGA, in termini di precisione e affidabilità nel
monitoraggio del paziente cardiochirurgico, in corso di
CEC, a cuore battente e in terapia intensiva postoperatoria.
MATERIALI E METODI
Tipo di studio: osservazionale, prospettico. Abbiamo
confrontato due tipi di pulsiossimetri, frontale (Nellcor
OxiMax-Al Adult Oxygen Sensor) e digitale (Nellcor Puritan Bennet OxiMax NPB-40 Handheld Pulse Oximeter),
con i dati forniti dall’EGA (A. De Mori ABL800). Questi
monitoraggi vengono comunque effettuati di routine. Visto il carattere osservazionale dell’indagine non è stata
chiesta l’autorizzazione del Comitato etico; i dati sono
stati raccolti e trattati in modo anonimo.
Popolazione e campione: cinquanta pazienti cardiochirurgici sottoposti in elezione a interventi di by-pass coronarico o sostituzione valvolare in CEC.
Criteri di inclusione ed esclusione: sono stati inclusi tutti
i pazienti operati per patologie coronariche o valvolari;
sono stati esclusi i pazienti operati in urgenza-emergenza,
con importanti insufficienze d’organo (insufficienza renale
grave, insufficienza epatica grave) o con instabilità emodinamica.
Modalità e tempi di arruolamento: sono stati arruolati tutti i soggetti che rispettavano i criteri di inclusione dal 1°
gennaio 2009 fino al raggiungimento della dimensione
desiderata del campione.
Raccolta dati: di ogni paziente sono stati rilevati dati antropometrici, pregresse patologie cardiache e non cardiache e i farmaci in terapia. Per ogni paziente sono state
22
registrate, su scheda prestampata: SaO2, pH, temperatura centrale e periferica, lattati, SpO2 frontale e digitale,
pressione arteriosa sistolica, diastolica e media, frequenza
cardiaca. Le ossevazioni sono state effettuate in sei tempi: T1, immediatamente prima dell’induzione dell’anestesia; T2, dopo l’induzione dell’anestesia; T3, all’inizio della
CEC; T4, poco prima del termine della CEC; T5, paziente
stabilizzato, prima dell’invio in terapia intensiva; T6, paziente stabilizzato poco dopo l’arrivo in terapia intensiva.
Analisi statistica: i dati sono stati inseriti su database
ed elaborati con SPSS versione 17.0; sono stati presentati come media (±DS) in caso di distribuzione normale
o mediana (25-75 percentile), dove appropriato è stato
eseguito il test di Student (distribuzione normale) o test
di U-Mann-Whitney. La differenza fra percentuali è stata
valutata con il test del chi-quadro.
Il confronto fra i pulsiossimetri è stato effettuato per mezzo della regressione lineare e dell’analisi Bland-Altman,
che non è un test statistico, ma è utilizzata per paragonare due strumenti; la media dei valori ([SaO2+SpO2]/2) è
posta sull’ascissa, la differenza (SaO2-SpO2) sull’ordinata.
Di questa differenza sono state calcolate la media (bias)
e la 1ª e la 2ª deviazione standard, dette rispettivamente
precisione e accettabilità; P significativa quando minore
di 0,05.
RISULTATI
Durante CEC il pulsiossimetro digitale non ha rilevato dati
nel 51% dei casi, quello frontale nel 71% (P<0,05); fuori
CEC rispettivamente nel 3% e nel 6% dei casi (P=NS).
Come si può osservare nella Tabella 1, la saturimetria digitale fornisce valori superiori a quelli dell’EGA quando
il paziente non è in CEC, inferiori invece durante CEC;
nel primo caso le differenze sono sempre statisticamente
significative, mentre durante CEC la saturimetria frontale
non differisce significativamente da quella emogasanalitica, ma il dato è inficiato dalla mancanza del 70% delle
rilevazioni.
Fuori CEC la relazione fra entità dell’errore (calcolato
come differenza fra SaO2 e SpO2) e frequenza dello stesso (Figura 1) è del tutto sovrapponibile fra i due tipi di
pulsiossimetro; la percentuale di errori più rilevanti è però
leggermente superiore con lo strumento frontale (valori
non significativi).
Confrontando i valori di SaO2 con i valori di SpO2 fuori
CEC (Figura 2) e tracciando le rispettive regressioni lineari, si ottengono due rette sostanzialmente parallele (pendenza di 0,54 vs 0,61, rispettivamente digitale e frontale)
con intercetta sull’asse y (SpO2) superiore nell’equazione
della regressione dei dati del PD (45 vs 37). Tale differenza è giustificabile (vedi Tabella 1), perché i valori di
SpO2 al dito sono generalmente superiori a quelli frontali. Inoltre, la correlazione (espressa come R2) è maggiore
nell’equazione del PD (0,383 vs 0,2273), cioè le singole
rilevazioni sono più prossimali alla rispettiva retta di regressione di quanto avvenga per il PF.
Durante CEC le regressioni e le rispettive equazioni
(y=-2,088x+304 per il digitale e y=-0,418x+139 per il
L’Infermiere, 2010;47;5-6:21-25
sCIENZE INFERMIERIsTICHE
Tabella 1 - valOrI DI saTurImeTrIa PerIferICa, DIGITale e frOnTale, e saTurImeTrIa eGa.
COnfrOnTO sTaTIsTICO fra I valOrI PerIferICI e QuellI emOGasanalITICI
DIGITALE
FRONTALE
75°
per
25°
per
Digitale vs
EGA
Frontale vs
EGA
95
95
96,8
93,8
0,0000
0,0000
98
98,9
99,2
97,7
0,0000
0,0360
100
100
99,7
99,8
99,3
0,0100
0,2330
100
100
97,25
99,6
99,7
99,3
0,0400
0,3270
97,75
97
100
95
97,95
99,15
95,075
0,0000
0,9510
97
97
100
94
97,7
98,525
95,3
0,0000
0,0390
97
99
99
100
95,5
100
100
98
100
100
99,5
100
25°
per
Mediana
T1
97
100
96
T2
100
100
99
T3
99
100
T4
99,5
T5
T6
DIGITALE
FRONTALE
DIGITALE
CUMULATIVO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 >10
entità errore
spO2 digitale/frontale
figura 1 - IsTOGramma DI freQuenza
DeGlI errOrI
errore: differenza fra saturazione di ossigeno
all’eGa e al pulsiossimetro. Distribuzione per
ogni singolo valore dell’errore (istogrammi) e
distribuzione cumulativa (linee).
100
y (digitale)= 0,5471x + 45,421
R2= 0,383
98
96
y (frontale)= 0,6121x + 37,992
R2= 0,2273
94
92
DIGITALE
90
FRONTALE
88
digitale
86
frontale
84
82
80 84 86 88 90 92 94 96 98 100 102
saO2
figura 2 - reGressIOne lIneare fra I valOrI
DI saO2 e I rIsPeTTIvI valOrI DI sPO2 (DIGITalI
e frOnTalI)
Paziente a cuore battente; calcolo dei valori della
pendenza, dell’intercetta e dei coefficienti di
correlazione (r2) per ogni retta. Dati fuori CeC.
L’Infermiere, 2010;47;5-6:21-25
frontale) mostrano che non vi è alcuna correlazione fra il
dato emogasanalitico e quello pulsiossimetrico.
Nell’analisi Bland-Altman (Figura 3), vi è una maggior
dispersione dei dati nella saturimetria frontale. I singoli
valori della differenza fra EGA e PD si raggruppano in
prossimità della retta “0” più di quanto avvenga per il PF.
La Tabella 2, pag 24, fornisce i valori di questa maggiore
dispersione in termini di errore medio (bias), di precisione
e di accettabilità. Il PD presenta un bias superiore rispetto
al PF, ma la maggior parte dei valori, cioè la precisione,
è compresa in un range minore rispetto alla saturimetria
frontale (4,46 vs 6,45). Analoga la situazione per i limiti di
accettabilità, dati dalla doppia deviazione standard (8,91
vs 12,89).
DISCUSSIONE
La letteratura non fornisce dati conclusivi e univoci sulla
superiorità di un sensore rispetto all’altro (Durbin e Rostow, 2002), specialmente per ciò che riguarda l’entità
dell’errore, mentre più prevedibile è la risposta più rapida del sensore frontale all’ipossiemia (Sugino et al., 2004;
Schallom et al., 2007). Se alcuni autori non rilevano differenze cliniche significative (Blaylock et al., 2008; Yamaura
20
DIFFERENZA DIGITALE-EGA
15
Differenza saO2 - spO2
(frontale o digitale)
25°
per
75°
per
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
VALORE P
Mediana
75°
per
Mediana
frequenza dell’errore
EGA
DIFFERENZA FRONTALE-EGA
10
5
0
-5
-10
-15
80
85
90
95
100
105
Media saO2 - spO2 (frontale o digitale)
figura 3 - blanD-alTman GraPhs.
DaTI fuOrI CeC
23
sCIENZE INFERMIERIsTICHE
Tabella 2 - analIsI blanD-alTman
BIAS
PRECISIONE
Limiti
ACCETTABILITÀ
Range
-1 DS
+1 DS
Limiti
Range
-2 DS
+2 DS
Digitale
1,64
-0,58
3,87
4,46
-2,81
6,10
8,91
frontale
0,49
-2,73
3,71
6,45
-5,96
6,94
12,89
Per mezzo dell’analisi Bland-Altman che confronta la media di due valori con la differenza di questi due valori possiamo ricavare
il valore medio di questo confronto (bias) con le rispettive deviazioni standard (DS); la prima deviazione standard ci fornisce i
limiti della precisione del pulsiossimetro mentre la doppia deviazione standard ci fornisce il valore di accettabilità della misurazione. Dati fuori CeC
101
100
100
99
99
98
97
100
99,55
99
98
97
96
96,6
96
95
94
digitale
frontale
ega
mediana, 75º percentile e 25º percentile di tutti valori
osservati (CeC e flusso pulsante) rispettivamente con
pulsiossimetri digitale e frontale e con l’eGA. Si può
osservare che con il PD si ha una dispersione dei dati
leggermente superiore rispetto al Pf.
figura 4 - meDIana, 75º PerCenTIle e 25º
PerCenTIle DI TuTTI valOrI OsservaTI
et al., 2007; Sugino et al., 2004; Guiliano e Higgins, 2005;
Redford et al., 2006), altri concludono per la superiorità
del sensore frontale (Fernandez et al., 2007; Branson et
al., 2003; Casati et al., 2007; Schallom et al., 2007). Tuttavia, tali studi sono stati effettuati in una molteplicità di
situazioni cliniche: chirurgia generale non cardiochirurgia,
terapia intensiva postoperatoria, cardiochirurgia, traumatologia, pazienti critici (Guiliano e Higgins, 2005; Mannheimer e Bebout, 2002).
I nostri dati mostrano chiaramente che in corso di CEC,
probabilmente a causa del flusso continuo, dell’ipotensione più o meno corretta con vasocostrittore, e dell’ipotermia, entrambi i sensori si sono dimostrati inadeguati per
monitorare la saturazione arteriosa di ossigeno. Troppo
spesso la rilevazione non era tecnicamente possibile e
quando lo era si è dimostrato, per mezzo della regressione lineare, che non vi era correlazione con il dato emogasanalitico.
24
L’infermiere 3/2010
A cuore battente, i sensori forniscono valori attendibili
sullo stato di ossigenazione del paziente e la frequenza di
mancate rilevazioni è bassa (3% e 6% per PD e PF). Il PD
sovrastima più del PF la reale SaO2 (1,64 vs 0,49, Tabella
2). Questa differenza scompare valutando la totalità dei
dati (Figura 1); le mediane di tutte e tre le saturazioni non
differiscono in modo significativo.
La maggior dispersione dei dati a carico del PF è espressa come maggior ampiezza della differenza fra 75º e 25º
percentile: in Tabella 1 separatamente per ogni singolo
tempo di misurazione e in Figura 1 complessivamente
per tutti i tempi. Questo risultato è confermato dai valori
di R2 (rispettivamente 0,2273 verso 0,383) della retta di
regressione, tracciata nel grafico (Figura 3). Le due rette
sono parallele, con pendenza simile (0,5471 per il digitale
e 0,6121 per il frontale), quindi per ogni variazione della
SaO2 vi è una sovrapponibile variazione della saturimetria
frontale e digitale.
L’analisi Bland-Altman (Figura 4, Tabella 2) mostra invece
che, a fronte del fatto che l’errore medio del PF è minore
di quello del PD, ogni singola misurazione frontale può
allontanarsi dal valore medio dell’errore più di quanto
avvenga per la misurazione digitale. L’errore medio è minore, ma l’entità di ogni singolo errore è maggiore, condizionando dunque i limiti della precisione e dell’accettabilità. Risultati analoghi sono stati ottenuti in letteratura
dove il bias (media errori) è minore per il frontale, ma la
deviazione standard è leggermente superiore (Fernandez
et al., 2007).
Per entrambi i sensori il 90% degli errori ha una magnitudo inferiore a 5 e le curve cumulative degli errori sono
sovrapponibili.
CONCLUSIONE
I sensori sono sostanzialmente sovrapponibili, la loro attendibilità è buona nel paziente in circolazione spontanea, anche nel postoperatorio immediato, con il paziente
ancora ipotermico e vasocostretto: il loro impiego è dunque utile per il monitoraggio continuo della saturimetria
in terapia intensiva. Il pulsiossimetro si è rilevato inatten-
L’Infermiere, 2010;47;5-6:21-25
sCIENZE INFERMIERIsTICHE
dibile per il monitoraggio della saturimetria in CEC, sia
perché in una percentuale troppo alta dei pazienti non
era rilevabile il dato, sia perché quando rilevabile mostrava una correlazione insufficiente con la saturimetria
fornita dall’EGA. Il saturimetro frontale si è comportato
in modo leggermente diverso rispetto a quello al dito:
il suo errore medio è minore ma la dispersione dei dati,
cioè l’entità di ogni singolo errore è risultata leggermente
superiore. Questa caratteristica, a nostro avviso, non ha
però una rilevanza clinica significativa, non avendo mai
indotto il clinico ad atteggiamenti terapeutici sbagliati
quando il dato è stato confrontato con l’EGA. L’infermiere, con il paziente in circolazione spontanea, può utilizzare entrambe le modalità di pulsiossimetria per monitorare
la saturazione, riducendo il numero di EGA, senza perdere il conforto di un rilevamento preciso. Al contrario, durante CEC la pulsiossimetria non è una guida attendibile
per dettare tempi e frequenza dell’EGA.
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