Valorar el efecto de la FiO2 sobre el sesgo y la precisión en la medición del consumo de oxígeno (V˙O2) y la producción de dióxido de carbono (V˙CO2) con el monitor E-COVX en pacientes con ventilación mecánica.
DiseñoDescriptivo de concordancia.
ÁmbitoUnidad de Cuidados Intensivos.
Pacientes o participantesPacientes con ventilación mecánica.
IntervencionesSe midieron el V˙O2 y la V˙CO2 con el monitor E-COVX. Los valores de V˙O2 y V˙CO2 fueron el promedio de 5min. Dos grupos de 30 pacientes. Se analizó: 1) la reproducibilidad de la medición del V˙O2 y la V˙CO2 con una FiO2 de 0,4, y 2) el efecto de los cambios en la FiO2 sobre el V˙O2 y la V˙CO2. Análisis estadístico por el método de Bland y Altman.
Variables de interés principalesSesgo y precisión.
Resultados1) Reproducibilidad a una FiO2 de 0,4: los sesgos en la medición del V˙O2 y la V˙CO2 fueron de 1,6 y 2,1mL/min, respectivamente, y los errores en la precisión fueron de 9,7 a −8,3% y de 7,2 a −5,2%, respectivamente, y 2) efecto de la FiO2 sobre el V˙O2: el sesgo del V˙O2 medido a una FiO2 de 0,4 y 0,6 fue de −4,0mL/min y a FiO2 de 0,4 y 0,8, de 5,2mL/min. La precisión entre FiO2 de 0,4 y 0,6 fue de 11,9 a −14,1%, y entre FiO2 de 0,4 y 0,8, de 43,9 a −39,7%.
ConclusionesEl monitor E-COVX mide el V˙O2 y la V˙CO2 en pacientes críticos con ventilación mecánica con un sesgo y una precisión clínicamente aceptables hasta una FiO2 de 0,6.
We evaluated the effect of changes in FiO2 on the bias and accuracy of the determination of oxygen consumption (V˙O2) and carbon dioxide production (V˙CO2) using the E-COVX monitor in patients with mechanical ventilation.
DesignDescriptive of concordance.
SettingIntensive Care Unit.
Patients or participantsPatients with mechanical ventilation.
InterventionsWe measured V˙O2 and V˙CO2 using the E-COVX monitor. Values recorded were the average in 5min. Two groups of 30 patients. We analyzed: 1) the reproducibility in the measurement of V˙O2 and V˙CO2 at FiO2 0.4, and 2) the effect of the changes in FiO2 on the measurement of V˙O2 and V˙CO2. Statistical analysis was performed using Bland and Altman test.
Variables of main interestBias and accuracy.
Results1) FiO2 0.4 reproducibility: The bias in the measurement of V˙O2 and V˙CO2 was 1.6 and 2.1mL/min, respectively, and accuracy was 9.7 to −8.3% and 7.2 to −5.2%, respectively, and 2) effect of FiO2 on V˙O2: The bias of V˙O2 measured at FiO2 0.4 and 0.6 was −4.0mL/min and FiO2 0.4 and 0.8 was 5.2mL/min. Accuracy between FiO2 0.4 and 0.6 was 11.9 to −14.1%, and between FiO2 0.4 and 0.8 was 43.9 to −39.7%.
ConclusionsThe E-COVX monitor evaluates V˙O2 and V˙CO2 in critical patients with mechanical ventilation with a clinically acceptable accuracy until FiO2 0.6.
El principal interés de medir el consumo de oxígeno (V˙O2) y la producción de dióxido de carbono (V˙CO2) en los pacientes críticos con ventilación mecánica es calcular el gasto energético aplicando la fórmula de Weir1. Estudios recientes han demostrado que un aporte calórico que compense las pérdidas por el gasto energético acorta el tiempo de ventilación mecánica, disminuye la tasa de infección nosocomial, mejora la recuperación física y reduce la mortalidad2–5. Pero, además, la medición del V˙O2 y la V˙CO2 tiene otras aplicaciones. Así, la medición del V˙O2 permite valorar la relación entre el transporte de oxígeno y el V˙O26 o conocer el trabajo respiratorio de un modo ventilatorio respecto a otro modo7. La medición de la V˙CO2 permite medir el espacio muerto fisiológico8.
Sin embargo, la medición precisa del V˙O2 y la V˙CO2 en el paciente crítico con ventilación mecánica plantea varios problemas que incluyen la necesidad de una fracción inspirada de oxígeno (FiO2) superior a la del aire ambiente, especialmente en la fase aguda de la enfermedad, las fugas de gas de la vía aérea debidas a la presión positiva del respirador y la presencia de vapor de agua en el gas espirado1,9–11. De ellos, el principal problema lo representa la FiO2, debido a que el error en la medición de las concentraciones de oxígeno inspirado y espirado para conocer el V˙O2 se amplifica con los incrementos de la FiO212.
La medición del intercambio de gases respiratorios en pacientes con ventilación mecánica se ha visto facilitada por el desarrollo de aparatos automatizados que miden el V˙O2 y la V˙CO2 respiración a respiración. Así, varios estudios describen que los monitores M-COVX y E-COVX pueden ser utilizados en pacientes con ventilación mecánica con necesidades de FiO2 elevadas (inferiores a 0,85), con un error aceptable para la práctica clínica13–15.
El objetivo de este estudio fue valorar el efecto de la FiO2 sobre la precisión en la medición del V˙O2 y la V˙CO2 con el monitor metabólico E-COVX en pacientes críticos con ventilación mecánica.
Material y métodosPacientesSe eligieron para el estudio pacientes ingresados en la Unidad de Cuidados Intensivos, intubados y conectados a ventilación mecánica, que recibían una perfusión continua de fármacos sedantes (midazolam o propofol) y/o analgésicos (morfina o fentanilo). En estos pacientes se midió el V˙O2 y la V˙CO2 y se calculó el gasto energético de reposo (GER). El estudio se realizó por la mañana, con el paciente en reposo, en posición incorporada a 30 grados, y después de 2 o más días de ventilación mecánica. Todos los pacientes estaban ventilados en modo volumen control a una FiO2 igual o inferior a 0,4. Antes de la medición de la calorimetría indirecta se comprobó la presión del balón del tubo endotraqueal y la ausencia de fugas de aire. La medición de la calorimetría indirecta se realizó durante la administración continua de nutrición enteral, parenteral o mixta, con un aporte calórico entre 15 y 30kcal/kg/d. La nutrición, administrada de forma continua, no se interrumpió debido a que el incremento en el V˙O2 y la V˙CO2 es constante y con un valor de alrededor del 3%16. Durante un mínimo de 30min previos a las mediciones no se realizaron aspiraciones traqueales, fisioterapia, cambios posturales, higiene corporal, estudios radiológicos o inserción de catéteres17,18.
Se excluyeron para el estudio los pacientes que presentaron: inestabilidad hemodinámica –definida por la necesidad de cambios en la dosis de fármacos vasoactivos o variaciones superiores al 20% de la presión arterial y/o la frecuencia cardiaca–; una frecuencia respiratoria mayor de 35rpm; necesidad de una FiO2 superior a 0,4; una temperatura inferior a 36°C o superior a 38°C; un nivel de sedación, valorado con la Richmond Agitation-Sedation Scale19, superior a –3; pacientes con fístulas broncopleurales; y pacientes con terapia de sustitución renal.
El estudio fue aprobado por el comité de investigación del hospital. Se obvió la necesidad de consentimiento informado al ser una técnica de monitorización.
Monitor metabólico E-COVXEl monitor metabólico E-COVX (GE Healthcare/Datex-Ohmeda, Helsinki, Finlandia) es un sistema no invasivo que dispone de un analizador paramagnético para el oxígeno, un analizador de infrarrojos para el CO2 y un neumotacógrafo para medir volúmenes inspirados y espirados. Los puertos de muestreo del neumotacógrafo y del gas se encuentran en un conector desechable, llamado sensor D-Lite (GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finlandia), que se colocó entre el intercambiador de calor y humedad (Edith Flex®, GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finlandia) y la pieza en Y del circuito del ventilador, para evitar la acumulación de agua14. Entre el sensor D-Lite y la pieza en Y se colocó un conector con un espacio muerto de 15mL (el fabricante recomienda un espacio muerto de 5mL). La finalidad de este espacio muerto es evitar la contaminación del gas espirado por el flujo de aire continuo del respirador, que se ajustaba al mínimo (2L/min).
Con la finalidad de reducir el error sistemático en las mediciones de volumen, el monitor E-COVX utiliza la transformación de Haldane para calcular tanto el VO2 como la VCO2. El error sistemático se produce en todas las mediciones y se debe al propio aparato o al proceso de medición, en oposición al error aleatorio, que es accidental, no controlable y que se reduce al aumentar el tamaño de la muestra. La transformación de Haldane consiste en medir el volumen inspiratorio y estimar el volumen espiratorio, ya que este depende de la temperatura (se asume que es de 35°C) y la humedad (se asume que es del 100%) del gas espirado.
Las señales procedentes del neumotacógrafo y de los analizadores de los gases están sincronizadas para permitir estimaciones del intercambio de gases respiración a respiración. Los resultados del V˙O2 y la V˙CO2 son expresados cada minuto como un promedio de los últimos 60s. Las mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 se registraron solo cuando el paciente estaba metabólicamente estable, que se definió por una variación igual o inferior al 5% en 10 valores consecutivos20,21. Los volúmenes fueron corregidos a condiciones estándar de temperatura, presión y sequedad.
El monitor E-COVX está listo para su uso a los 5min de la puesta en funcionamiento e incluye una calibración automática. Las calibraciones del aparato se realizaron cada 6 meses según las instrucciones del fabricante. El fabricante da una precisión de ±10% para una FiO2 inferior a 0,7 y una frecuencia respiratoria inferior a 35rpm.
Protocolo de estudioSe estudiaron de forma secuencial y no consecutiva 2 grupos de 30 pacientes: en el primer grupo se valoró la reproducibilidad de la medición del V˙O2 y la V˙CO2 a una FiO2 de 0,4, y en el segundo grupo se valoró el efecto de los cambios en la FiO2 sobre la medición del V˙O2 y la V˙CO2. Cada valor del V˙O2 y la V˙CO2 del estudio es la media de 5min20,22.
En el primer grupo, después de 30min de conectar el monitor E-COVX y con el respirador a una FiO2 de 0,4 se registró la temperatura corporal y los valores del V˙O2 y la V˙CO2 de 5min. Se repitió el registro de datos 30min más tarde, para establecer la reproducibilidad de las mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 a una FiO2 de 0,4.
En el segundo grupo, después de 30min de conectar el monitor E-COVX y con el respirador a una FiO2 de 0,4 se registró la temperatura corporal y los valores del V˙O2 y la V˙CO2 de 5min. A continuación se modificó el respirador a una FiO2 de 0,6 y a los 30min se registró la temperatura corporal y los valores del V˙O2 y la V˙CO2 de 5min. Finalmente, se repitió el proceso a una FiO2 de 0,8.
Análisis estadísticoLos datos descriptivos incluyen el número y el porcentaje para las variables categóricas y el valor medio y la desviación estándar o la mediana y el rango intercuartílico para las variables continuas. Se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para contrastar la distribución normal de las variables. Se utilizó la prueba de la t de Student o el test de Friedman para las variables continuas, y la prueba de χ2 o el test exacto de Fisher para las variables categóricas. Se utilizó el método de Bland y Altman23 para determinar el sesgo (diferencia media entre 2 mediciones) y la precisión como los límites de acuerdo (2 veces la desviación estándar de la diferencia entre 2 mediciones). El sesgo (bias o exactitud) hace referencia a cuánto se asemejan los valores medios de mediciones repetidas. La precisión (reproducibilidad o variabilidad) hace referencia a la diferencia entre mediciones repetidas y valora el grado de dispersión. Además, evaluamos el acuerdo absoluto entre las mediciones repetidas del V˙O2 y la V˙CO2 utilizando los intraclass correlation coefficient (ICC, «coeficiente de correlación intraclase») con los intervalos de confianza del 95% (IC 95%). El error entre 2 mediciones se expresa como porcentaje de los límites de acuerdo respecto al valor medio de las 2 mediciones. A priori, se definió como aceptable un error inferior al 20%24. Se consideró significativo un valor de p<0,05. Los datos fueron analizados con el paquete estadístico SPSS, versión 19.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, EE. UU.).
ResultadosEntre ambos grupos de pacientes no hubo diferencias demográficas, clínicas ni en el nivel de actividad metabólica medida con la calorimetría indirecta (tabla 1).
Características demográficas y clínicas, y calorimetría indirecta de los 2 grupos de pacientes
| Grupo 1 (n=30) | Grupo 2 (n=30) | p | |
|---|---|---|---|
| Género masculino, n (%) | 20 (66,7) | 20 (66,7) | 1,0 |
| Edad en años, media±DE | 53±16 | 55±13 | 0,55 |
| Peso en kg, media±DE | 81±19 | 83±19 | 0,71 |
| Talla en cm, media±DE | 171±10 | 169±10 | 0,42 |
| Índice de masa corporal en kg/m2, media±DE | 27,6±4,8 | 28,7±5,3 | 0,40 |
| Tipo de paciente, n (%) | 0,59 | ||
| Traumático | 12 (40,0) | 9 (30,0) | |
| Médico | 14 (46,7) | 18 (60,0) | |
| Quirúrgico | 4 (13,3) | 3 (10,0) | |
| Calorimetría indirecta, media±DE | |||
| Temperatura, °C | 36,5±0,9 | 36,6±0,9 | 0,86 |
| GER, kcal/d | 1.917±396 | 1.907±396 | 0,92 |
| GER, kcal/kg/d | 24,4±5,3 | 23,5±4,7 | 0,52 |
| GER, % | 116±20 | 116±21 | 0,93 |
| RQ | 0,71±0,07 | 0,72±0,07 | 0,87 |
DE: desviación estándar; GER: gasto energético reposo; RQ: cociente respiratorio.
No hubo diferencias significativas en la temperatura corporal, el VO2 y la VCO2 entre la primera y la segunda medición de la calorimetría indirecta a una FiO2 de 0,4 (tabla 2). Los sesgos entre las 2 mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 fueron de 1,6 y 2,1mL/min, respectivamente (tabla 2). La precisión para el V˙O2 fue de 27,8 a −24,6mL/min, que representa un porcentaje de error de 9,7 a −8,3%, y para la VCO2, de 15,5 a −11,3mL/min, que representa un error de 7,2 a −5,2% (fig. 1). Los ICC (IC 95%) fueron para el V˙O2 de 0,98 (0,95 a 0,99) y para la V˙CO2, de 0,98 (0,97 a 0,99).
Reproducibilidad de las mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 a una FiO2 de 0,4
| Primera medición FiO2 0,4 | Segunda medición FiO2 0,4 | Diferencia primera−segunda | p | |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura, °C | 36,5±1,0 | 36,5±0,9 | 0,1±0,4 | 0,28 |
| V˙O2, mL/min | 284±60 | 283±61 | 1,6±13,1 | 0,51 |
| V˙CO2, mL/min | 202±42 | 200±40 | 2,1±6,7 | 0,10 |
FiO2: fracción inspirada de oxígeno; V˙O2: consumo de oxígeno; V˙CO2: producción de dióxido de carbono.
Los datos se expresan como media±desviación estándar.
No hubo diferencias significativas en los valores de la temperatura corporal, el V˙O2 y la V˙CO2 medidos a una FiO2 de 0,4, de 0,6 y de 0,8 (tabla 3).
Sesgo y precisión de la medición del V˙O2 y la V˙CO2 a una FiO2 de 0,4, 0,6 y 0,8
| FiO2 0,4 | FiO2 0,6 | FiO2 0,8 | Diferencia 0,6−0,4 | Diferencia 0,8−0,4 | p | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura, °C | 36,6±0,9 | 36,6±0,9 | 36,6±0,8 | 0,0±0,3 | 0,0±0,4 | 0,99 |
| V˙O2, mL/min | 283±60 | 279±58 | 288±83 | −4,0±18,1 | 5,2±56 | 0,90 |
| V˙CO2, mL/min | 201±41 | 201±42 | 201±47 | −0,5±9,8 | −0,2±13,9 | 0,88 |
FiO2: fracción inspirada de oxígeno; V˙O2: consumo de oxígeno; V˙CO2: producción de dióxido de carbono.
Los datos se expresan como media±desviación estándar.
El sesgo de los valores de V˙O2 medidos a una FiO2 de 0,4 y a una FiO2 de 0,6 fue de −4,0mL/min, y a una FiO2 de 0,4 y de 0,8, de 5,2mL/min (tabla 3). La precisión de las mediciones del V˙O2 entre FiO2 de 0,4 y de 0,6 fue de 32,2 a −40,2mL/min, que representa un error de 11,9 a −14,1%, y entre FiO2 de 0,4 y de 0,8, de 117,2 a −106,8mL/min, que representa un error de 43,9 a −39,7% (fig. 2). Los ICC (IC 95%) fueron para el V˙O2 medido a una FiO2 de 0,4 y 0,6 de 0,95 (0,90 a 0,98), y para el medido a una FiO2 de 0,4 y 0,8, de 0,70 (0,46 a 0,85).
El sesgo de los valores de la V˙CO2 medidos a una FiO2 de 0,4 y de 0,6 fue −0,5mL/min, y a una FiO2 de 0,4 y de 0,8, de −0,2mL/min (tabla 3). La precisión de la V˙CO2 medida a una FiO2 de 0,4 y de 0,6 fue de 19,5 a −20,5mL/min, que representa un error de 9,3 a −9,9%, y a una FiO2 de 0,4 y de 0,8, de 27,6 a −28,0mL/min, que representa un error de 12,4 a −13,2% (fig. 2). Los ICC (IC 95%) fueron para la VCO2 medida a una FiO2 de 0,4 y de 0,6 de 0,97 (0,94 a 0,99), y medida a una FiO2 de 0,4 y 0,8, de 0,95 (0,90 a 0,98).
DiscusiónLos resultados del estudio con el monitor metabólico E-COVX muestran una buena precisión a una FiO2 de 0,4 en la medición del V˙O2 y la V˙CO2. No hallamos un sesgo clínicamente significativo en las mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 en un rango de FiO2 de 0,4 a 0,8. Sin embargo, la precisión en la medición del V˙O2 se amplió al incrementar la FiO2, siendo clínicamente inadecuada (superior al 20%) con una FiO2 superiores a 0,6. Por ello, en la práctica clínica no debería utilizarse el monitor E-COVX para medir el V˙O2 en pacientes críticos con ventilación mecánica a unos valores de FiO2 superiores a 0,6.
La precisión de las mediciones repetidas del V˙O2 a una FiO2 de 0,4 fue del 10%, de acuerdo con las especificaciones del fabricante, mientras que la precisión del V˙O2 a una FiO2 de 0,6 fue de alrededor del 15%, y a una FiO2 de 0,8, del 40%. Este error progresivo y exponencial en la precisión debe atribuirse al incremento de la FiO225. Esta falta de acuerdo con el V˙O2 medido a una FiO2 de 0,8 queda reflejada en el bajo valor de ICC, de solo 0,7, mientras que los ICC para las mediciones de la V˙CO2 se mantienen siempre por encima de 0,95, independientemente de la FiO2.
La medición del V˙O2 y la V˙CO2 en cortos periodos de tiempo puede sustituir a las mediciones prolongadas, con la ventaja adicional de reducir las variaciones fisiológicas20,22. Esta ventaja se pierde por el diseño secuencial del estudio, por lo que dentro de la precisión se incluyen las variaciones fisiológicas del metabolismo y los verdaderos errores de las mediciones13. Sin embargo, el aumento progresivo del valor de la precisión en las mediciones del V˙O2 con el aumento de la FiO2, que no ocurre con las mediciones de la VCO2, apoya que el aumento en la precisión del V˙O2 se debe a errores en la medición de las concentraciones inspirada y espirada de oxígeno.
Nuestros resultados contrastan con los de otros estudios que hallaron clínicamente aceptable la medición del V˙O2 con el monitor M-COVX hasta unas FiO2 de 0,7 y 0,813–15. Estos estudios se apoyan en que el monitor E-COVX mide el V˙O2 y la V˙CO2 respiración a respiración durante 5min, y sería el equivalente a unas 100 mediciones (5min a 20rpm). De acuerdo con el estudio teórico de Ultman y Bursztein12, se reducirían progresivamente los errores aleatorios en la medición del V˙O2 cuando se aumenta el número de mediciones. Así, se considera que la precisión es de ±10% cuando la FiO2 es inferior a 0,65, y de ±15% cuando la FiO2 es superior a 0,65 e inferior a 0,8525.
Los resultados de nuestro estudio en la precisión de la medición del V˙O2 están en consonancia con el concepto de que cualquier error en la medición de la concentración del oxígeno en el gas inspirado y espirado se amplifica cuando se incrementa la FiO29,11. Un error del 1% en la medición de la FiO2, a una FiO2 de 0,4, resulta un error en la medición del V˙O2 del 15%. A una FiO2 de 0,8 o mayor, el mismo error del 1% resulta un error mayor o igual al 100% y a causa de esto no realizamos mediciones con una FiO2 superior a 0,8. Además, la medición del GER en pacientes con ventilación mecánica a una FiO2 superior a 0,6 sigue siendo difícil y no debería practicarse. Como era de esperar, la precisión en la medición de la V˙CO2 experimentó mínimos cambios con los aumentos de la FiO212.
El valor medio del cociente respiratorio (RQ=0,72) observado en nuestra serie de pacientes fue inferior al esperado. El RQ en pacientes con ventilación mecánica, bajo efectos de la sedoanalgesia y con nutrición enteral, parenteral o mixta, que incluye hidratos de carbono (50%), lípidos (30%) y proteínas (20%), debe ser de entre 0,8 y 0,9. La causa más probable para explicar el valor bajo en el RQ sería un error sistemático al medir la V˙CO2. En este sentido, Meyer et al.26 hallaron un valor de la V˙CO2 con el M-COVX inferior al 17,6% respecto al Deltatrac II. El RQ bajo también podría deberse a una sobrevaloración del V˙O2, pero esto daría lugar a un valor elevado del GER que no hemos observado, debido a que en la fórmula de Weir para calcular el GER, el factor multiplicador del V˙O2 es de 3,9, mientras que para la V˙CO2 es de 1,11. El valor medio del GER de los 60 pacientes fue similar al observado en otros estudios en pacientes con características demográficas parecidas cuando se utilizan otros métodos de medición5,27.
La infravaloración de la V˙CO2, si bien tiene poca repercusión en la medición del GER, imposibilita la correcta interpretación del RQ para valorar los sustratos metabólicos. Al mismo tiempo, inhabilita el cálculo del espacio muerto fisiológico. Una posible fuente de error sistemático es el flujo continuo del respirador (Engström Carestation), que podría diluir el gas espirado. Sin embargo, y a pesar de incrementar el espacio muerto entre el D-Lite y el respirador a 15mL (recomendado 5mL), no observamos un incremento en el RQ.
La limitación principal del estudio, además del diseño secuencial, es no haber comparado las mediciones del V˙O2 y la V˙CO2 con otro método de calorimetría indirecta, como es la bolsa de Douglas, especialmente para comprobar los valores de la V˙CO2.
En conclusión, el monitor metabólico E-COVX mide el VO2 en los pacientes críticos con ventilación mecánica con una precisión clínicamente aceptable hasta una FiO2 de 0,6. La medición de la VCO2 no se afecta por la FiO2.
AutoríaMireia Ferreruela: recogida de datos, preparación y revisión del manuscrito.
Joan Maria Raurich: búsqueda en la literatura, recogida de datos, diseño del estudio, análisis de datos, preparación y revisión final del manuscrito.
Juan Antonio Llompart-Pou: preparación y revisión final del manuscrito.
Asunción Colomar: recogida de datos, preparación y revisión del manuscrito.
Ignacio Ayestarán: recogida de datos, preparación y revisión del manuscrito.
Conflicto de interesesLos autores declaran no tener ningún conflicto de intereses relacionado con el manuscrito.
