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OXIMETRIA DE PULSO PER-OPERATORIA Dr. Victor Hanna Ruz Servicio de Anestesiología Hospital de Urgencia Asistencia Pública. INTRODUCCION

Ningún monitor de transporte de oxígeno ha tenido un impacto mayor en la práctica de la anestesiología que el oxímetro de pulso.

Desconocido en la sala de operaciones antes de los años 80, el oxímetro de pulso es hoy día recomendado como un standard mínimo de vigilancia anestésica.

En los Estados Unidos la oxímetría de pulso ocupa actualmente un sitio de privilegio dentro de las áreas más críticas y se encuentra un oxímetro virtualmente en cada pabellón de cirugía.

El es fabricado por más de 35 firmas, con ventas estimadas, sólo para el año 1989, en 65.000 unidades con un valor de alrededor US 200 millones.

Entre el mes de Enero de 1989 y Octubre de 1991, más de 500 publicaciones vieron la luz para referirse a los métodos, usos, problemas, progresos y efectos del oxímetro de pulso, así como también a su desarrollo tecnológico y a su historia.

¿Cuáles son las razones de una tan rápida y masiva aceptación en clínica, a pesar de existir aún varias interrogantes sin respuesta a propósito del oxímetro de pulso?

¿Existen acaso situaciones clínicas que han impuesto por ellas mismas su uso? ¿Cuál es la teoría en que sustenta su desarrollo y su funcionamiento? ¿Existen actualmente evidencias que apoyen el hecho que la oximetría de pulso previene la

morbilidad y la mortalidad inducida por la anestesia? ¿Hay alguna circunstancia clínica específica bajo la cual la oximetría de pulso pueda ser útil

alterando la evolución anestésica?

When technology is master we shall reach disaster faster La hipoxia ha sido por mucho tiempo reconocida como una causa mayor de morbilidad y

mortalidad anestésica. La detección de la hipoxia está sujeta al error humano, lo que puede conducir a una mala

interpretación y, por lo tanto, a un manejo incorrecto de un problema subyacente. El oxímetro de pulso entrega datos confiables sobre la oxigenación de la sangre y esta información

es obtenida fácilmente y en forma continua, en una operación que no precisa de un entrenamiento especial o una destreza particular de la parte del operador. Además se trata de un método no invasivo y por lo tanto, casi libre de de riesgos.

La oximetría de pulso nos da una estimación continua e inmediata de la saturación de la hemoglobina arterial, la cual puede evidenciar diversas causas de hipoxemia, incluyendo dificultades en la vía aérea, caída del suministro de oxígeno y aumento de la mezcla venosa.

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Sistema de Transporte de O2

No invasivo Invasivo

Pulmones

Sangre arterial

Tejidos

Sangre venosa

FiCO2Espectrómetro de masaEspectrómetro de RamanMagnetoacústico

Oxímetro de Pulso

pO2 transcutáneaNiroscopioOxímetro cerebralColor de piel

Electrodo de Clarke

pO2 superficie de órganospO2 IM fibra óptica

SvO2

Figura Nº1

La figura I ilustra las etapas del sistema de transporte de oxígeno. Puede apreciarse que el

oxímetro de pulso monitoriza el oxígeno a nivel de la sangre arterial. Los monitores de gases respirados sólo confirman que el oxígeno está siendo entregado a los

pulmones, pero el oxímetro de pulso monitoriza también la función pulmonar de transporte de este oxígeno a la sangre arterial.

Sin embargo, esto no es garantía que el oxígeno esté siendo entregado a los tejidos y/o utilizado por éstos.

Este último hecho puede ser monitorizado por monitores de la siguiente etapa en la cadena del transporte de oxígeno.

El oxímetro de pulso se basa en dos principios físicos : - Primero, la absorción de la luz por la hemoglobina oxigenada es diferente de la absorción por la

hemoglobina reducida y esto puede ser diferenciado por un oxímetro con dos longitudes de onda - Segundo, las absorciones a ambas longitudes de onda tienen un componente pulsátil (AC), que

es el resultado del volumen fluctuante de sangre arterial entre la fuente de luz y el detector Sobre estos dos principios se ha apoyado la técnica moderna para obtener el oxímetro de pulso

actual.

HISTORIA En 1860, el invento del espectroscopio por Robert Wilhelm Eberhard Bunsen (1811-1899) permitió

por primera vez analizar la composición de la luz en longitudes de onda, pero no fue hasta el año 1930, en que la foto-célula de selenio pudo utilizarse en la práctica, que el espectro fue usado para el análisis cuantitativo de la saturación de oxígeno.

La reacción del oxígeno con la hemoglobina aumenta enormemente la transmisión de la luz roja a través de soluciones conteniendo hemoglobina y por tanto, de la sangre, mientras que a nivel del infra-rojo el efecto del oxígeno es opuesto, es decir, hace la sangre más opaca. Con las otras longitudes de onda no hay cambios en la absorción de la luz.

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El análisis espectrofotométrico de la saturación de O2 en tejidos fue introducido por Nicolai en 1932. Sus estudios sobre el espectro tisular anticiparon y ayudaron al desarrollo de los métodos de detección del O2 en cubetas con sangre y a nivel de la oreja, de la piel y de los dedos.

También en los años treinta, Heilmeyer usó la espectrofotometría para determinar la saturación de la hemoglobina. Este método para medir la concentración de oxihemoglobina, conocido como oximetría, está basado en la ley de Beer, que veremos más adelante.

En 1935, Matthes construyó el primer aparato capaz de medir en forma continua la saturación de oxígeno en sangre humana. El utilizó dos longitudes de onda : una que era sensible a los cambios de oxigenación y otra que no lo era (1).

La segunda longitud de onda, en el rango del infra-rojo, fue usada para compensar los cambios en los tejidos más espesos, en el contenido de hemoglobina y en la intensidad de la luz.

Este instrumento seguía bien las variaciones de la saturación, pero era difícil de calibrar. En Gran Bretaña, J.R.Squires desarrolló un aparato similar que se calibraba comprimiendo el tejido

hasta eliminar toda la sangre. Esta misma calibración fue adoptada más tarde para calibrar los primeros oxímetros de pulso

usados en la sala de operaciones. A comienzo de los años 40, Glen Millikan acuñó el término "oxímetro" para designar su invento

destinado a medir la saturación de la hemoglobina en pilotos volando a gran altura (2). Un instrumento similar, fue utilizado por Earl Wood en el pabellón de operaciones al detectar

significativas desaturaciones durante las anestesias. Un artículo publicado en 1951 en el Anesthesiology concluía proféticamente que "en numerosas

ocasiones este instrumento ha detectado hipoxemia mientras que la observación del pulso, presión arterial, color del paciente y tono vascular periférico no mostraban ninguna anormalidad".

En este desarrollo clínico inicial, el oxímetro en la oreja presentaba varias limitaciones : era un instrumento delicado que necesitaba un técnico para su uso y mantención. La pieza auricular era grande, difícil de colocar y producía suficiente calor como para provocar quemaduras de segundo grado.

Además, requería calibración antes de usarlo en cada paciente. A pesar de sus augurios, el oxímetro auricular fue considerado sólo como un instrumento de

investigación. En el curso de los años 70, Hewlett-Packard comercializó el primer oxímetro auricular que se auto-

calibraba. Este instrumento usaba ocho longitudes de onda luminosa para determinar la saturación de la

hemoglobina y utilizaba el método de calentar el pabellón de la oreja para "arterializar" los capilares sanguíneos.

Este oxímetro se convirtió rápidamente en un standard clínico y en una herramienta de laboratorio en medicina pulmonar.

Aunque se demostró muy seguro para la monitorización intraoperatoria, su tamaño, costo y la naturaleza engorrosa de su sensor auricular impidieron su aceptación como monitor de rutina.

Un hito importante en el desarrollo de la tecnología del oxímetro de pulso tuvo lugar, en 1975, en Tokio, cuando los ingenieros de la Minolta Corporation descubrieron que la saturación de la hemoglobina podía medirse analizando la absorción pulsátil de la luz.

Al final de los 70, Scott Wilber en Boulder, Colorado, desarrolló el primer oxímetro de pulso que fue aceptado clínicamente.

Primero, él produjo un sensor liviano utilizando como fuente de luz, diodos (LEDs = light emitting diodes) y como detectores, fotodiodos. Consecuentemente, el instrumento fue conectado al sensor auricular por un pequeño cable eléctrico y la estimación de la saturación fue mejorada incorporando un microprocesador almacenando un complejo algoritmo de calibración basado en datos obtenidos de voluntarios humanos.

Este instrumento se comercializó exitosamente por Biox Corporation para los laboratorios de función pulmonar.

La utilidad clínica del oxímetro no invasivo en la sala de operaciones fue redescubierta en los años 80 por William New, un anestesiólogo de la Universidad de Stanford.

Comprendiendo que la monitorización continua, no invasiva de la oxigenación tenía que ser útil a los anestesiólogos, New desarrolló y comercializó un oxímetro de pulso, el modelo Nellcor N100, que llegó a ser en 1985, sinónimo del término "oxímetro de pulso".

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PRINCIPIOS DE LA OXIMETRIA DE PULSO

Espectrofotometría. La ciencia de la espectrofotometría se basa en la medición de la absorción de la luz para

determinar la concentración de diversos solutos en soluciones límpidas. Esta medición está basada en la ley de Lambert-Beer, que relaciona la concentración de un soluto

con la intensidad de la luz transmitida a través de una solución :

Ecuación 1: I(trans)= I(in) x E-Þ

Ecuación 2: Þ = d x C x É donde : I (trans) = Intensidad de la luz transmitida I (in) = Intensidad de la luz incidente a = Absorción d = Distancia a la cual la luz es transmitida a través la solución (longitud de la trayectoria) C(s) = Concentración del soluto É = Coeficiente de extinción del soluto El coeficiente de extinción (É) cuantifica la tendencia de un soluto dado a absorber la luz y es una

constante conocida para un soluto específico a una longitud de onda dada. Si un soluto cuya É es conocida, se ecuentra disuelto en una cubeta de dimensiones conocidas, su

concentración podrá ser calculada con la ecuación 1 midiendo las intensidades de la luz incidental y la transmitida.

En un sistema de un solo soluto, la absorción "a" es simplemente el producto de la longitud de trayectoria (D) por la concentración (C) y por el coeficiente de extinción (É) (Ecuación 2).

Si existen múltiples solutos, "a" es la suma de expresiones similares para cada soluto, por ejemplo :

a = d(C1É1 + C2É2) en el caso de dos solutos. Los coeficientes de extinción de las cuatro especies de hemoglobina en los rangos de longitud de

onda del rojo y del infra-rojo se pueden observar en la figura II:

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Los oxímetros de laboratorio usan este principio para determinar la concentración de hemoglobina

midiendo la intensidad de la luz transmitida a través de una cubeta llena de una solución de hemoglobina procedente de la lisis de glóbulos rojos.

Para que la ley de Lambert-Beer sea válida, tanto el solvente como la cubeta deben ser transparentes a las longitudes de onda usadas, la longitud de la trayectoria (D) debe ser conocida exactamente, y ninguna otra especie absorbente debe estar presente en la solución como no sea el soluto conocido.

Como es muy difícil cumplir todos estos requisitos en condiciones de uso clínico del aparato, cada instrumento basado teóricamente en la ley de Beer requiere correcciones empíricas para mejorar su certeza.

Problemas técnicos. Hemos dicho que el oxímetro de pulso mide la luz roja e infra-roja transmitida a través del lecho

tisular, usando efectivamente el dedo o la oreja como una cubeta que contiene hemoglobina. Hay varios problemas técnicos en la estimación de la SaO2 con este método. Primero, además de la hemoglobina, hay otros numerosos absorbentes de la luz a lo largo de su

trayectoria, tales como la piel, tejidos blandos y los capilares sanguíneos. Para entender como el oxímetro de pulso resuelve este problema podemos observar la figura III

FIGURA III

La figura III ilustra esquemáticamente la serie de absorbentes en una muestra de tejido vivo. En la parte superior vemos el componente pulsátil o AC, que corresponde a la pulsación de la

sangre arterial. La base o componente DC representa la absorción del lecho tisular, incluídos la sangre venosa,

capilares sanguíneos y la sangre arterial no pulsátil. La expansión pulsátil del lecho arteriolar produce un aumento de la longitud de trayectoria, lo que

redunda en un aumento de la absorción. Todos los oxímetros de pulso asumen que la única absorción pulsátil entre la fuente de luz y el

fotodetector es la de la sangre arterial. Para determinar la saturación funcional, los oxímetros de pulso corrientes utilizan dos longitudes de

onda : 660 nanometros (rojo) y 940 nanometros (próxima al infra-rojo) para determinar la relativa

contribución de la oxihemoglobina y de la desoxihemoglobina. Las mediciones entregan las absorciones máximas y mínimas a 660 y a 940 nm. obteniéndose así cuatro valores separadamente.

La relación entre las absorciones determina la saturación de oxígeno y se calcula de la siguiente forma :

(absorción máxima a 660/absorción mínima a 660) R = ____________________________________ (absorción máxima a 940/absorción mínima a 940)

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Una curva de calibración es entonces determinada empíricamente con los valores de saturación obtenidos de voluntarios humanos.

La figura IV es un ejemplo de curva de calibración de un oxímetro de pulso:

FIGURA IV Nótese que cuando la relación entre la absorción del rojo y el infra-rojo es igual 1.0, la saturación

es aproximadamente 85% Este hecho tiene implicancias clínicas, como veremos más adelante.

SATURACION DE LA HEMOGLOBINA Y TRANSPORTE DE OXIGENO El oxímetro de pulso entrega una estimación no invasiva de la saturación de la hemoglobina,

variable que está directamente relacionada al contenido de oxígeno de la sangre arterial. Dos definiciones de la saturación de la hemoglobina son usadas corrientemente. La antigua definición, conocida como saturación funcional o SaO2, relaciona las concentraciones

de oxihemoglobina (O2Hb) y hemoglobina desoxigenada (habitualmente llamada "reducida")(RHb) de la manera siguiente :

O2Hb SaO2 = ------------------- x 100% O2Hb + RHb Tipos adicionales de hemoglobina están a menudo presentes en la sangre del adulto, la

carboxihemoglobina (COHb) y la metahemoglobina (MetHb). Esto nos lleva a la definición de saturación fraccional de la hemoglobina, u O2Hb%, como la

relación de la oxihemoglobina con la concentración total de todas las hemoglobinas presentes : O2Hb O2Hb = ------------------------------------- x 100% O2Hb + RHb + COHb + MetHb La saturación fraccional de la hemoglobina es llamada también fracción de oxihemoglobina u

oxihemoglobina porcentual.

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La saturación fraccional de la hemoglobina arterial se relaciona con el contenido arterial de oxígeno, CaO2, mediante la siguiente fórmula :

CaO2 = {1.37 x Hb x (O2Hb% / 100)} + (0.003 x PaO2) donde Hb es la concentración total de la hemoglobina en g/dl y PaO2 es presión arterial de oxígeno

en mm Hg. El primer término en esta ecuación representa el oxígeno unido a la hemoglobina, el cual bajo

condiciones normales (Hb = 15 g/dl; O2Hb% = 98) es igual a 20 ml de oxígeno por 100 ml de sangre. El segundo término representa el oxígeno disuelto en el plasma, que es igual a 0.3 ml/100 ml, para

una PaO2 de 100 mm Hg. El oxígeno disuelto en el plasma normalmente no juega ningún rol en el transporte de oxígeno. Esta ecuación muestra que el contenido arterial de oxígeno es directamente proporcional a la

hemoglobina total (Hb) y a la saturación fraccional (O2Hb). La O2Hb% y la PaO2 se relacionan mediante la curva de disociación de la oxihemoglobina (figura

V).

FIGURA V

En condiciones normales, la relación predice para un adulto una saturación de un 50% (P50) con

una PaO2 de 27 mm Hg, 75% a una PaO2 de 40 mm Hg, y de 90% a una PaO2 de 60 mm Hg. La curva de disociación normal es desviada hacia la derecha por la acidosis, hipercarbia,

hipertermia y el aumento del 2,3 difosfoglicerato (DPG). Para valores superiores a 90 mm Hg, la O2Hb% es un poco más independiente de la PaO2. Este

hecho tiene importancia en la interpretación clínica de los datos del oxímetro de pulso. La cantidad de oxígeno entregado a los tejidos por la sangre arterial (O2del.) es simplemente el

producto del contenido arterial de oxígeno por el débito cardíaco C.O. O2del. = CaO2 x C.O. x 10 El factor 10 aparece en esta ecuación porque la CaO2 es habitualmente medida en ml/100 ml y el

C.O. es medido en L/Min. El consumo de oxígeno por minuto (VO2) está entonces dado por la diferencia entre el oxígeno

arterial entregado (O2del.) y el oxígeno del retorno venoso (O2ret.) : VO2 = O2del. - O2ret. = (CaO2 - CvO2) x C.O. x 10 El contenido arterial de oxígeno CaO2 y el contenido en oxígeno de la sangre venosa mixta CvO2

en esta ecuación llamada de Fick pueden ser reemplazados por las expresiones correspondientes en términos de saturación de hemoglobina :

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VO2 = 13.7 x Hb x C.O. x {(O2Hb%a - O2Hb%v)}/100 Los sub-términos a y v señalan la saturación de la hemoglobina arterial y venosa mixta, el oxígeno

disuelto en el plasma ha sido desestimado en esta ecuación, la cual muestra claramente la relación entre consumo de oxígeno, saturación de la hemoglobina arterial y venosa mixta, hemoglobina total y débito cardíaco.

Esta última ecuación es muy útil para la interpretación de los datos del oxímetro de pulso u otro

cualquier monitor de oxígeno y su relación con las variables hemodinámicas.

INDICACIONES DE LA OXIMETRIA DE PULSO

Detección de la hipoxemia. Los usos clínicos de la oximetría de pulso pueden ser sub-divididos en oximétricos y

pletismográficos. Las aplicaciones oximétricas implican fundamentalmente la detección y la cuantificación de la

hipoxemia. Como ya se ha mencionado, numerosos estudios identifican la hipoxemia como una causa

significativa y frecuente de morbilidad y mortalidad anestésica. Entre los estudios que demuestran que el oxímetro de pulso es útil en la detección precoz de la

hipoxemia, el realizado por Coté y cols. en 1988 (3) coloca al oxímetro en la categoría de "monitor de rutina".

Hecho en forma prospectiva y en doble ciego en pacientes pediátricos, este estudio demuestra que la disponibilidad de la oximetría de pulso disminuye tanto el número de fenómenos hipoxémicos como su duración cuando suceden.

El estudio fue también significativo demostrando que la vigilancia clínica no identificó adecuadamente muchos casos de hipoxia.

La conclusión del trabajo fue : "el oxímetro salvará muchas vidas". La importancia del trabajo de Coté yace en el haber encontrado dos cosas : primero, que el

oxímetro era eficaz limitando los sucesos hipóxicos intra-operatorios y segundo, que la vigilancia era insuficiente.

A partir de este trabajo, es razonable extrapolar que, si se pueden limitar los episodios hipóxicos, la incidencia y severidad de las complicaciones ligadas a la hipoxia deberán también disminuir.

La utilidad del oxímetro de pulso para identificar la hipoxemia en la población adulta no sólo en el intra-operatorio, ha sido demostrado por numerosos investigadores.

A través del oxímetro de pulso ha podido comprobarse que, como muchos lo sospechaban, la hipoxemia se presenta durante el transporte de los pacientes desde la sala de operaciones a la sala de recuperación.

Numerosos estudios con oximetría de pulso han documentado la saturación de adultos y niños en ese período de tiempo (4, 5), a pesar de la oxigenación hasta inmediatamente antes del traslado.

Trabajos de Smith y cols. (6) y de Moller y cols.(7) demostraron que la hipoxemia era frecuente en los pacientes de la sala de recuperación que no recibían suplemento de oxígeno y que esta hipoxemia no era reconocida con los métodos usuales de evaluación clínica.

Por el contrario, los episodios hipóxicos disminuían al utilizar oxígeno suplementario. Smith entregó así las evidencias de la utilidad del oxímetro de pulso y de la eficacia del suplemento de O2 en sala de recuperación.

El oxímetro de pulso ha también proporcionado el mecanismo para refutar la antigua creencia que el paciente bien despierto no presenta riesgo de hipoxemia y por lo tanto no necesita suplemento de oxígeno.

Así lo demostró un estudio de Soliman y cols.(8) quien encontró que los scores de las salas de recuperación no tenían relación con la incidencia de hipoxia post-operatoria.

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Todos esos estudios han sido importantes para identificar hipoxemias que anteriormente pasaban desapercibidas y para demostrar la superioridad del oxímetro de pulso sobre los signos y síntomas clínicos para detectar la hipoxemia en el período peri-operatorio.

Sin embargo, aún no se ha podido probar que haya una disminución de las secuelas consecutivas a esos episodios hipoxémicos.

Monitorización de la circulación. Las propiedades pletismográficas del oxímetro de pulso han hecho que se lo proponga como

monitor de la suficiencia circulatoria. Desde 1988 las aplicaciones han venido siendo de más en más numerosas, pero se ha tenido que

hacer frente a la dificultad que la perfusión pulsátil necesaria para generar una onda de pulso en un oxímetro de pulso dado, depende de demasiadas variables que es necesario conocer : características del aparato, variabilidad de un sujeto a otro, variabilidad en el sujeto mismo.

Sólo la secuencia de estudios controlados podrá resolver la incógnita de las aplicaciones pletismográficas del oxímetro de pulso.

Circulación colateral : Un uso de este tipo que ha sido bien estudiado es el test de Allen. Levinsohn y cols.(9) encontraron que, en comparación con el test subjetivo y el Doppler, el

oxímetro entregaba falsas circulaciones colaterales adecuadas en dos de cada tres manos investigadas. En contraste, Pillow y Herrick (10) encontraron una correspondencia entre las mediciones del

Doppler y el oxímetro de pulso en 109 de 109 pacientes. Glavin y Jones (11), 2 años antes habían descartado el oxímetro para realizar este test, pero

especularon sobre el hecho que el pulgar era un mejor sitio para monitorizar el flujo colateral. Presión arterial : La presión arterial sistólica puede ser determinada con certeza por la reaparición de la onda pulsátil

al desinflar el manguito y con más certeza aún por la desaparición de la onda de pulso al reinflarlo, tod esto por supuesto en un instrumento que funciona en base a una onda de pulso.

Estudios recientes de Rajiv Chawla y cols.(12) mostraron una buena correlación entre los resultados promedios, presión arterial medida a la inflación y a la deflación y promediada, obtenidos con oxímetro de pulso y aquellos realizados con el sistema sonoro de Korotokoff y con un equipo oscilométrico no invasivo de presión arterial. Esta técnica es específicamente importante en el caso de pacientes portadores del sindrome de Takayasu (ausencia de pulso) en que las técnica convencionales no son seguras para medir la presión arterial.

Otros usos en monitorización de la circulación : Comparación de las amplitudes de pulso entre el dedo de la mano y el ortejo mayor demostraron

una vasodilatación de este último debido a un bloqueo simpático consecutivo a una anestesia espinal. Monitorización de la circulación en el re-implante de dedos o de injertos. Indicación de una compresión arterial durante la artroscopía de hombro. Evaluación del nivel de isquemia en enfermedades vasculares periféricas. Comprobando la viabilidad del intestino. Evaluando la adecuada circulación del brazo cuando un paciente inconsciente es colocado en

posición lateral, prona o con los brazos elevados o en hiperabducción. Rol en la prevención de la retinopatía del prematuro.

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En el niño prematuro, la administración de oxígeno suplementario se asocia con la retinopatía de la

prematurez (ROP). Numerosos factores están implicados en la gravedad de la complicación : duración y concentración

del O2, edad gestacional, persistencia del ductus, luz. Como si fuera poco, el niño puede desrrollar un ROP a pesar de una hipoxemia persistente. Las recomendaciones empíricas de saturación de oxígeno (SaO2) en los niños con riesgo son del

orden de 90% a 95%. El oxímetro de pulso tiene una aplicación obvia, pero su uso principal es el de prevenir la

hipoxemia, no la hiperoxia, ya que hay un consenso generalizado que el oxímetro de pulso no es adecuado para medir la hiperoxia en estos casos, no sólo porque su variación de 2 a 3% aparece como demasiado grande en el nivel en que la curva de disociación sobrepasa el 90%, sino también porque no hay acuerdo sobre cuál es el límite superior seguro de la SaO2.

Hay y cols.(13) encontraron que una SpO2 de 92 +-3% (con unOhmeda 3800) en los recién nacidos se correspondía con PaO2 entre 40 y 100 mm Hg el 100% de las veces. Ellos concluyeron que, si bien la mantención de una SaO2 de 92+-3% "parecía prudente y segura... esta era una conclusión arbitraria y no controlada".

Lo que sí es cierto, es que el oxímetro de pulso no puede ser recomendado como monitor único de oxigenación en el recién nacido con riesgo de ROP.

La prevención de la ROP es probablemente mejor realizada por el análisis intermitente de gases arteriales o por una monitorización continua con un oxímetro transcutáneo (tcPo2).

Usos en investigación. Los tests cardiopulmonares de ejercicio, los estudios de respuesta ventilatoria a la hipoxia y de las

anormalidades durante el sueño, se efectúan actualmente con mayor tranquilidad y seguridad gracias al oxímetro de pulso.

El grado de disminución de la SpO2 durante la apnea, luego de una pre-oxigenación de 5 min., fue el doble de rápido en los pacientes con obesidad mórbida, según los estudios de Jense y cols.

Usando la oximetría, Brodsky y cols.(14) reevaluaron la hipoxia por difusión luego de haber discontinuado el óxido nitroso.

En pacientes ASA I y II, respirando concentraciones inespecíficas de isoflurano en una mexcla de O2/N2O al 2/3 (a 5 l/min.) se observó un 4% de descenso transitorio de la SpO2 3 minutos después de cortar el óxido nitroso, mientras que no se apreció caída alguna en los pacientes respirando isoflurano en 100% de oxígeno.

El oxímetro ha sido usado en los tests de exposición y aclimatación a la altura y para estudiar los períodos de retención de la respiración de las mujeres buceadoras de Corea y Japón.

Los oxímetros de pulso han sido también exitosamente utilizados en animales de laboratorio tales como perros, ovejas, cerdos, caballos, conejos y ratas.

Los lugares usados para los sensores fueron las orejas, mejillas, lenguas y colas.

LIMITACIONES DE LA OXIMETRIA DE PULSO Incidencia del problema. En un estudio prospectivo intraoperatorio en la Universidad de Washington, Freund y cols.(15)

encontraron un 1.12% de falla en la información entregada por los oxímetros en una serie que consideró 11.046 anestesias.

Se consideró como falla "la incapacidad de obtener cualquier lectura del oxímetro de pulso durante un período acumulativo de 30 minutos o más, habiendo eliminado todos los problemas mecánicos y habiendo ensayado todos los sitios posibles para ubicar el sensor."

Curiosamente, la frecuencia en las fallas difería de un hospital a otro : - University Hospital 0.78% - Harborview Hospital 0.56%

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- Children's Hospital 0.56% - Veteran's Hospital 4.24% En un estudio, esta vez retrospectivo, de 1.403 pacientes en una unidad de cuidados post-

operatorios en el mismo hospital de la Universidad de Washington, Gillies y cols.(16) encontraron una frecuencia de falla comparable : 1.1%

Cerca del 90% de las fallas se producían al comienzo de la estadía en sala de recuperación anestésica.

Artefactos. Probablemente el problema más difícil a resolver por la ingeniería en el diseño del oxímetro de

pulso es la identificación del "murmullo" correspondiente a la absorción por la sangre arterial, en el medio del "océano" de artefactos electromagnéticos.

Los artefactos provienen de tres fuentes mayores : - luz ambiental - baja perfusión (señal AC/DC pequeña) - movimiento (señal AC/DC grande) Luz ambiental : los fotodiodos utilizados en el sensor como detectores de luz no pueden

discriminar una longitud de onda de otra. Por lo tanto, el detector ignora si está recibiendo luz originada en el LED infra-rojo, en el LED rojo o en la lámpara de la pieza.

Este problema ha sido resuelto alternando los LEDs rojo e infra-rojo. El LED rojo se enciende

primero y el fotodiodo detector produce una corriente correspondiente a la suma de la luz del diodo más la de la pieza. Enseguida, el LED rojo se apaga y se enciende el infra-rojo. Esta vez la señal del fotodiodo representa la luz del infra-rojo más la luz de la pieza.

Finalmente, ambos LEDs se apagan y el detector genera una señal que corresponde sólo a la luz de la sala.

Esta secuencia se repite cien veces por segundo, y de esta manera el oxímetro intenta eliminar la interferencia de la luz incluso en situaciones en que su intensidad varíe rápidamente.

Si la luz ambiente es muy intensa o su frecuencia es similar a la de los LEDs, puede haber de todos modos interferencia con la medición de la saturación. Esto ocurre especialmente con algunas lámparas fluorescentes de Xenón utilizadas en las salas de operaciones.

Para minimizar esta interferencia se puede cubrir el sensor con un material opaco. Baja perfusión : cuando una pequeña señal de absorción pulsátil es detectada, el oxímetro de

pulso les amplificará y estimará la saturación del promedio de las absorciones amplificadas. Desgraciadamente, al igual que un radio receptor, cuando una señal se amplifica, el ruido de fondo

(estática) lo hace también. Si la amplificación es muy alta, (puede ser del orden de billones de veces) el oxímetro de pulso

puede equivocadamente analizar este ruido y generar un valor de SpO2 para él. Para prevenir este tipo de artefacto, los fabricantes han incorporado valores mínimos para

frecuencia de ruido, sobre los cuales el aparato no entrega valor de SpO2. Numerosos estudios han examinado el efecto de la baja perfusión sobre las estimaciones de los

oxímetros de pulso. En animales de experimentación se ha visto que, durante el shock hemorrágico, los oxímetros de

pulso pueden sobreestimar la saturación o perder la señal completamente. En un estudio clínico sobre seguridad del oxímetro de pulso en pacientes críticos sometidos a una

amplia diversidad de situaciones hemodinámicas, cambios extremos en la resistencia vascular sistémica fueron asociados con pérdida de la señal y baja seguridad.

Lawson y cols.(17) pudieron determinar el mínimo flujo periférico que limita la captación de una señal por el oxímetro (determinación del flujo de un dedo con un Doppler-laser) : el oxímetro de pulso es incapaz de detectar el pulso cuando el flujo sanguíneo cae a un 8.6% de su valor control.

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El movimiento del paciente es un artefacto muy difícil de eliminar. El movimiento causa sobre todo problemas en la sala de recuperación y en cuidados intensivos más que en la sala de operaciones.

En el post-operatorio inmediato es el shivering el que causa mayores dificultades, ya que además simula la frecuencia cardíaca (entre 0.5 y 4 Hz)

La ingeniería ha tratado de aminorar este artefacto haciendo que el aparato promedie durante más tiempo la estimación de la saturación.

Lamentablemente, esta prolongación impide que el oxímetro responda rápidamente a un cambio brusco en la oxigenación del paciente.

Otra forma de reducir este artefacto ha sido de acoplar la señal del ECG al oxímetro a fin de sincronizar la detección de la frecuencia cardíaca (Nellcor N-200).

En una unidad de cuidados intensivos neo-natales, Barrington y cols.(18) encontraron casi un 50% de reducción (de 4.1 a 2.1% de incidencia) en el artefacto debido al movimiento cuando se acopló un ECG a la unidad.

Dishemoglobinas y Pigmentos. Al poseer el oxímetro de pulso corriente sólo dos longitudes de onda, la carboxihemoglobina

(COHb) le resulta casi indistinguible de la oxihemoglobina, pero este hecho no tiene importancia en condiciones normales.

Tanto la COHb como la MetHb absorben luz roja o infra-roja, lo que representa un problema si la concentración de una u otra aumenta.

Como podemos observar en la curva de disociación de las hemoglobinas (FIGURA II), la COHb absorbe muy poca luz en el rango del infra-rojo (940 nm), mientras que en el rango del rojo (660 nm) absorbe tanta luz como la O2Hb.

Este fenómeno implica que, en caso de intoxicación por CO, el oxímetro de pulso arriesga darnos una cifra de saturación normal, la que corresponderá a la suma de la COHb + la O2Hb, cuando la saturación real estará bien por debajo de lo normal.

Con la MetHb sucede algo similar, ya que tiene una absorción próxima de la Hb a 660 nm. mientras que a 940 nm. su absorción es mucho mayor que la de las otras hemoglobinas.

Clínicamente, la metahemoglobinemia produce un oscurecimiento de la sangre, lo que provoca una medición errónea del oxímetro : mediciones falsamente bajas cuando la SaO2 es superior a 85% y erróneamente altas cuando la SaO2 está por debajo de 85%.

La sangre de los recién nacidos posee un quinto tipo de hemoglobina, la hemoglobina fetal (HbF). Esta difiere de la Hb del adulto en la secuencia de los aminoácidos en dos de las cuatro sub-unidades de globina.

Esta diferencia en la cadena de la globina tiene una pequeña incidencia en la curva de extinción y no afecta las lecturas del oxímetro de pulso.

Pigmentos : El radio de absorción (R) puede ser afectado por cualquier substancia presente en la

sangre, que absorba luz entre 660 y 940 nm., y que no haya estado presente en la misma concentración en la sangre de los voluntarios que partiparon a la curva de calibración.

Los colorantes intravenosos son un buen ejemplo para este principio. Scheller y cols.(19) evaluaron el efecto de dosis en bolo de azul de metileno, índigo carmín y verde

de indocianina sobre el oxímetro de pulso en voluntarios humanos, encontrando que el azul de metileno causaba una caída de la SpO2 de aproximadamente un 60% durante 1-2 min., el índigo carmín producía una pequeña caída de la saturación, mientras que el verde de indocianina tenía un efecto intermedio.

No es inhabitual que en los individuos de raza negra se produzcan fallas en la detección y lecturas erróneas por parte del oxímetro de pulso. En estos casos es aconsejable colocar el sensor en forma diferente (de lado a lado en el dedo) o buscar zonas menos pigmentadas como habitualmente lo son en ellos los lechos ungueales y el pulpejo de los dedos.

La ictericia no tiene un efecto directo sobre la oximetría de pulso pero puede causar confusión si se mide la saturación con un oxímetro de laboratorio con 4 longitudes de onda, pues puede aumentar erróneamente las concentraciones de COHb y MetHb o de ambas.

Vasoconstricción e hipotermia.

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La vasoconstricción secundaria al frío combinada con una presión de pulso baja (p.ej. después de un bypass cardíaco) o un aumento de la presión venosa frecuentemente perturba la detección de la SpO2 a nivel de los dedos o, por lo menos, aumenta la latencia en la detección de la hipoxemia.

La vasoconstricción del shock o del frío puede esencialmente detener el flujo hacia los dedos sin eliminar la pulsatilidad de las arteriolas. Esto conduce a la desaturación gradual de la sangre arterial remanente en la punta de los dedos, ya sea por difusión a través de las paredes arteriolares o por movimientos de entrada y salida en los capilares.

Un estudio realizado por Severinhaus y Spellman (20), quienes provocaron hipotensión y vasoconstricción en la extremidad superior de voluntarios sanos, logró demostrar las siguientes implicaciones clínicas :

1.- el oxímetro de pulso es tan sensitivo que puede detectar pulsos aún cuando la presión es

demasiado baja como para asegurar una adecuada perfusión tisular 2.- la reducción de la SpO2 puede deberse al consumo de O2 por el dedo de la sangre

arterial estancada pero pulsante 3.- la vasoconstricción incrementa significativamente el umbral hipotensivo de los oxímetros.

Esto significa que el oxímetro, en presencia de vasoconstricción fallará en la detección de la SaO2 a presiones sistólicas más elevadas (en la hipotensión) que si no hay vasoconstricción

4.- la falla del oxímetro de pulso ocurre frente a presiones sistólicas más altas si la presión

de pulso es baja 5.- resulta contraproducente intentar aumentar la sensibilidad del oxímetro en un esfuerzo

para obtener datos sobre la saturación durante hipotensión o vasoconstricción severas, ya que los datos así obtenidos sobreestiman grandemente la saturación arterial de oxígeno

Hipotermia : En diez pacientes pediátricos cuya superficie corporal fue deliberadamente enfriada

hasta 25ºC (21), el oxímetro de pulso sobreestimó la saturación de oxígeno arterial entre los 36 y 30ºC y la subestimó por debajo de los 30ºC.

En la Asistencia Pública de Santiago, un trabajo realizado por Reyes y Saito logró demostrar que el oxímetro aportaba mediciones fiables hasta los 22ºC en relación a los controles efectuados con gasometría arterial.

Anemia. Un análisis retrospectivo de 43 oxímetros de 12 diferentes fabricantes (22), mostró un error

negativo inversamente proporcional a la concentración de Hb cuando la SaO2 era <80% El error promedio parecía estar en relación lineal con la concentración de Hb, desapareciendo con

concentraciones de más de 14 g/dl. 45 determinaciones efectuadas con 13 oxímetros con Hb de 8.2 g/dl, mostraron un sesgo de error

de -15%, del cual un 8% puede ser atribuído a la anemia y un 7% a errores del oxímetro con concentraciones normales de Hb. Esto habla que ha existido un "error en más" que ha atribuído un exagerado rol a la anemia.

Estudios experimentales de anemia en perros (23) mostraron que la precisión de la oximetría descendía por debajo de un 10% de hematocrito.

Quemaduras : No se han dtectado errores ni problemas en el uso del oxímetro de pulso en

pacientes quemados (24). Posición del sensor. Kelleher y Ruff (25) documentaron el llamado "efecto penumbra", que consiste en una lectura de

una SpO2 falsamente baja debido a la colocación incorrecta del sensor. Esto ocurre especialmente en los

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sensores digitales, en pacientes cubiertos en la sala de operaciones, en que el sensor queda de canto midiendo en parte la superficie del dedo y de otra parte, la luz transmitida por el aire ambiente.

Pulsos anormales. Algunos oxímetros presentan una amplia muesca dicrótica que aparenta ser un latido cardíaco

separado y que entrega una frecuencia cardíaca igual al doble pero una SpO2 normal. Pulsaciones venosas debido a una insuficiencia tricuspídea o a una cardiomiopatía isquémica han

causado bajas SpO2 (26), y los pulsos venosos han sido culpados por lecturas bajas o ausentes en la frente de pacientes en posición supina.

Interferencia por Respirador Artificial. Durante la ventilación mecánica en presión positiva, ciertos oxímetros presentan un artefacto

(búsqueda continua de la señal óptima) que puede ser debido a una congestión venosa y a una presión arterial fluctuante (27).

Este artefacto puede ser minimizado si la ventilación se interrumpe por breves períodos; incluso el PEEP no necesita ser discontinuado durante esta maniobra.

Tiempo de respuesta. Una circulación sanguínea digital enlentecida a causa de la vasoconstricción por el frío, puede

retardar las respuestas por más de 1 minuto aún con presión arterial normal, con los sensores digitales. El período de respuesta se prolonga mucho más en presencia de hipotensión (28).

Retardos similares no se han observado cuando los sensores se utilizan en la oreja, frente, nariz o labios.

RIESGOS Y PELIGROS POTENCIALES Quemaduras de segundo y tercer grado han sido vistas en conexión al uso del oxímetro de pulso

durante la Resonancia Nuclear Magnética (MRI). Los materiales ferromagnéticos próximos al scanner pueden distorsionar el campo magnético y, los

cables del monitor actuando como una antena, pueden originar una corriente suficientemente importante como para quemar la piel del paciente.

También se han constatado quemaduras con las siguientes situaciones : - uso demasiado prolongado de un sensor digital en el mismo dedo - utilizando el sensor de un tipo de oxímetro (Physio Control) en otro tipo de

oxímetro (Ohmeda) - al usar sensores defectuosos - secundarias a isquemia por comprimir demasiado fuerte el sensor al dedo (tela o

elástico)

INFLUENCIA DEL OXIMETRO DE PULSO EN LA MORBI - MORTALIDAD ANESTESICA

E.C. Pierce Jr., Presidente de la Fundación para la Seguridad de los Pacientes sometidos a

Anestesia, comentaba a fines de 1991 : "... desde 1984 en adelante, la mortalidad por causas anestésicas en pacientes saludables ha

pasado de 1 a 2 decesos por 10.000 anestesias a 1 fallecimiento por 100.000 o más anestesias, es decir, ha disminuído 10 veces. Si estas cifras son verdaderas, ¿cuál es la razón para que ello haya ocurrido?"

¿Es acaso posible determinar cuál es la contribución del oxímetro de pulso en esta notable disminución de la mortalidad anestésica?

A pesar que la mayoría de los estudios publicados son unánimes en demostrar claramente que el oxímetro de pulso es superior al juicio clínico en lo que se refiere a una precoz detección de los sucesos

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hipóxicos, la verdad es que aún hoy no se ha publicado ningún trabajo que demuestre que el oxímetro de pulso ha modificado la morbilidad y la mortalidad.

Eichorn (29) realizó en 1989 una revisión de 1.001.000 anestesias practicadas en pacientes ASA I y II entre los años 1976 y 1988 en los hospitales de Harvard, encontrando 11 accidentes mayores ligados a la anestesia, 7 u 8 relacionados con con inadecuada ventilación u oxigenación, de los cuales sólo 1 ocurrió después del comienzo del uso rutinario del oxímetro de pulso en 1985.

F. Orkin (30) editorializó sobre el trabajo comentando que, si bien la mortalidad había descendido 3 veces, las cifras no eran estadísticamente significativas y que ni ese ni ningún otro trabajo habían mostrado evidencia clara que justificase el costo-beneficio de una monitorización adicional con el oxímetro de pulso.

David J. Cullen y cols.(31), en Boston, estudiaron las diferentes tasas de ingresos no previstos a la Unidad de Cuidados Intensivos en pacientes ASA I a IV, sometidos a diferentes tipos de cirugía, de ambos sexos y todo tipo de edades.

Los pacientes estuvieron divididos en dos grupos : antes y después de la introducción de la oximetría de pulso como monitor de rutina.

Los resultados mostraron una tasa de ingreso no previsto de 64/10.000 para el grupo antes de la oximetría y de 25/10.000 para el grupo post oximetría de pulso.

Estas cifras son estadísticamente significativas (p = 0.0001) y nos encontramos probablemente frente a un primer trabajo que puede demostrar la influencia del oxímetro de pulso en la disminución de la morbilidad anestésica. (GRAFICO VII):

Ingresos no esperados a UCIAntes y después de la Oximetría

Cullen et al: Anesth Analg: 1992;74:181-8

Jul A S O N D Ene F M A M J J A Sept

Fecha

0

2

4

6

8

10

Nº ingresos a UCI

Comienza la Oximetría de Pulso

1985 1986

MODALIDADES FUTURAS

Desarrollo metodológico. Hay relativamente poco como avance metodológico en la oximetría de pulso desde 1988. Una excepción potencial es la oximetría de superficie reflectante, la cual ha recibido una

significativa atención experimental pero que no parece aún lista para un uso masificado. La oximetría de reflectancia está basada en el espectro de reflección de la sangre en los tejidos

(32). El pique de absorción está en la región del verde (como la sangre in vitro). Varios autores han obtenido una monitorización satisfactoria (33, 34) incluso en pacientes críticos,

utilizando sensores frontales. Sin embargo no hay aún unanimidad sobre la seguridad de sus lecturas, aunque Mendelson y Mc

Ginn encontraron una buena correlación entre el oxímetro de pulso corriente con sensor digital y los sensores reflectantes colocados en el antebrazo y la pantorrilla, previo calentamiento de la piel a 40ºC.

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Gardosi JO y cols (35), utilizaron la oximetría de pulso con sensor reflectante para monitorizar la SaO2 fetal intra-parto en 105 mujeres, obteniendo lecturas inadecuadas en el 42% de los casos debido, primero a una mala colocación del sensor el cual no entraba netamente en contacto con la piel del feto y segundo, a una mayor absorción del infrarrojo por los tejidos adyacentes.

Esto dió cifras de SpO2 más altas que la pO2 de control. Una segunda medición se efectuó utilizando una modificación de los sensores del oxímetro

reflectante y montándolos en un par de agujas curvas tipo Copland, que son las mismas que se utilizan para monitorizar los latidos cardíacos fetales (LCF) en el cuero cabelludo.

Este sistema pudo emplearse ya a los dos cm. de dilatación cervical uterina, con membranas rotas. El equipo investigador pudo así obtener una medición continua y netamente más fiable de la SaO2

fetal durante el parto. Monitorización de la saturación cerebral de oxígeno. La espectroscopía óptica cerebral se ha desarrollado como una herramienta útil para la

monitorización fisiológica del cerebro. Esto es gracias a varias interesantes propiedades de la luz infra-roja en el rango 650 a 1100 nm. Primero, la luz infra-roja penetra el tejido humano bastante bien; en el cuero cabelludo, en el

cráneo y su contenido, puede penetrar varios centímetros (36, 37) y luego volver a un sensor con información sobre la atenuación cerebral de la luz (técnica no invasiva)

Segundo, esta atenuación de la luz puede ser atribuída a unas pocas moléculas absorbedoras de luz, bien caracterizadas, llamadas "cromóforas", entre las cuales se encuentran : la oxihemoglobina, la desoxihemoglobina y el citocromo c oxidasa, todos los cuales juegan un importante rol en la entrega de O2 al cerebro (DO2) y su metabolismo. Todas estas substancias pueden ser detectadas por el espectro infrarrojo.

Tercero, se puede acoplar un sistema óptico de tal manera que la luz pueda ser propagada y recuperada desde un determinado volumen regional del cerebro.

Este volumen se puede medir detectando substancias cromóforas previamente introducidas a la circulación, obteniendo igualmente una medición cuantitativa de la velocidad de tránsito cortical regional.

En resumen, la espectroscopía óptica infrarroja, en forma no invasiva, es potencialmente capaz de evaluar saturación de oxígeno y la hemodinamia regional cerebral.

Oximetría cerebral. Aunque la hipoxemia no es el único efecto secundario de las injurias cerebrales, es la

consecuencia común de la mayoría de ellas. El monitoreo corrientemente aceptado de la función neurológica en clínica, es un índice de la lesión

secundaria, la cual debe evolucionar hasta cierto punto, a menudo irreversible, para poder ser detectada. Un índice que nos asegure una oxigenación cerebral adecuada para un nivel dado de consumo de

O2, será por cierto ventajoso y más lógico que seguir la evolución neurológica. La tecnología infrarroja descrita más arriba es útil para ser aplicada frente al problema. Similar a la oximetría de pulso en el concepto, es no invasiva, continua y directa.

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El oxímetro cerebral va a medir la saturación del tejido y del lecho vascular subyacente (38, 39, 40).

En el caso del cerebro, el lecho vascular es predominantemente venoso (70% a 80%) (41). Esto

significa que la saturación medida representa primariamente el compartimento venoso. Así, la oximetría cerebral representa esencialmente la estimación de la saturación venosa cerebral

(SVO2) y, como ésta es un excelente indicador de la entrega adecuada de oxígeno al cerebro (DO2), la oximetría cerebral debería también serlo.

Además, como la hemoglobina medida es la de los dos compartimentos, venoso y arterial, su saturación podrá ser medida como la saturación en oxígeno de la Hb regional cerebral (rSHbO2).

Cuando el aporte cerebral de O2 (DO2) disminuye por cualquier razón (hipoxia sistémica, oligohemia cerebral, anemia sistémica), como el consumo cerebral de O2 permanece normal, la extracción cerebral de oxígeno causa un rápido cambio en la saturación cerebral (SVO2).

La rSHbO2 cerebral tiene una gran y predecible sensibilidad a la hipoxia y, lo más importante, el impacto de la hipoxia en la señal del espectroscopio cerebral es grande aún con una relativamente pequeña disminución de la DO2 cerebral.

En cuanto a la medición del tiempo promedio de tránsito cortical, esta técnica tiene la ventaja sobre las otras técnicas espectroscópicas descritas anteriormente, que el trazador puede inyectarse endovenosamente y no necesariamente intra-arterial

Las limitaciones de la tecnología descrita se relacionan con la falta de información sobre la

conducta de la luz infrarroja en un medio tan complejo como es la cabeza.El efecto de la reflección de la luz a los tejidos circundantes representa una potencial fuente de error y la ley de Lambert-Beer es solamente aplicable en medios con un bajo índice de difusión, dentro de los cuales no están incluídos ni el cuero cabelludo ni el cerebro. Las influencias posibles de las lesiones de los tejidos blandos extra-cerebrales o de los cambios post-quirúrgicos en la medición, son por el momento impredecibles.

La presencia de una colección sanguínea extravascular en los espacios subaracnoídeo, subdural o intra parenquimatoso, es algo que puede interferir con las mediciones.

Las implicaciones potenciales de la espectroscopía con infrarrojo son evidentes : - es una modalidad no invasiva, simple, relativamente barata, muy práctica y fácil de usar a

la cabecera del paciente - con ella puede realizarse la monitorización continua de la rSHbO2 - con ella puede realizarse la monitorización intermitente del tiempo de tránsito regional

cerebral.

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