Preguntas y respuestas: Actualización de oxímetros de pulso

Un dispositivo portátil utilizado para detectar los niveles de oxígeno en la sangre revolucionó el campo de la medicina hace 50 años y ahora recibe actualizaciones esenciales.

Se están realizando esfuerzos para mejorar la precisión de las lecturas de oximetría de pulso para diversos grupos de pacientes y en múltiples entornos. Joel Moss, MD, Ph.D., investigador sénior en el Laboratorio de Investigación Traslacional del NHLBI, y Bennett Yang, becario de posgrado en el laboratorio del Dr. Moss, describen este proceso y el futuro de la investigación de la oximetría de pulso.

P: ¿Por qué son importantes los oxímetros de pulso portátiles?

Bennett Yang: Las células que componen el cuerpo humano dependen del oxígeno para sobrevivir. A los pocos minutos de la desaturación de oxígeno, el tejido comienza a morir. Por lo tanto, no se puede subestimar la importancia de monitorear los niveles de oxígeno en la sangre de un paciente, especialmente si son bajos, como durante una cirugía o si una persona tiene COVID-19 o neumonía. El oxímetro de pulso, o pulso ox, fue creado para estimar de manera rápida y no invasiva la saturación de oxígeno en la sangre de un paciente para que los pacientes y los médicos puedan monitorear y ajustar las necesidades de oxígeno de un individuo.

La portabilidad del buey de pulso, como los que se pueden enganchar en la punta de los dedos, lo ha hecho más accesible y valioso, tanto dentro del hospital como en el hogar. El buey de pulso funciona emitiendo luz roja e infrarroja cercana desde una superficie del dedo a un detector en el otro lado. La sangre oxigenada y desoxigenada absorbe estas luces de manera diferente, lo que permite que el buey de pulso calcule la saturación de oxígeno en función de estas proporciones.

P: ¿Qué limitaciones han encontrado los investigadores con los oxímetros de pulso?

Yang: El buey de pulso ha revolucionado la medicina, pero, como cualquier dispositivo, ha limitaciones. Por ejemplo, la precisión del oxímetro de pulso tiende a disminuir a medida que bajan los niveles de saturación de oxígeno, lo que podría dar lugar a lecturas inexactas. Esto, desafortunadamente, es cuando la detección de oxígeno es crítica.

Además, el oxímetro de pulso no funciona bien si un paciente tiene un flujo sanguíneo deficiente en las yemas de los dedos o si lleva esmalte de uñas. Pérdida de sangre, vasos sanguíneos contraídos y afecciones, que van desde insuficiencia cardíaca hasta enfermedad de Raynauduna condición rara que interrumpe el flujo sanguíneo, puede contribuir a una menor precisión.

El movimiento físico también puede alterar las lecturas del buey de pulso. Esto se llama artefacto de movimiento. Esto es especialmente un problema para los pacientes que tienen niveles normales de saturación de oxígeno en reposo pero se desaturan cuando comienzan a moverse o durante las actividades diarias.

Finalmente, y de importancia crítica, el pulsoox tiende a sobreestimar la saturación de oxígeno en pacientes con tonos de piel más oscuros. La razón radica en la melanina, que es el pigmento de la piel. El trabajo de la melanina es principalmente bloquear la luz ultravioleta para proteger los tejidos del daño subyacente. Y lo hace bien.

Pero también absorbe en un rango de longitudes de onda, incluido el rojo y el infrarrojo cercano, que son las luces emitidas por el oxímetro de pulso. Tiende a hacer esto con diferentes intensidades. El efecto general de esto es que sesga las mediciones hacia arriba en pacientes con tonos de piel más oscuros.

P: ¿Qué reveló la pandemia de COVID-19 sobre las disparidades de salud relacionadas con las lecturas de oximetría de pulso imprecisas?

Yang: Las trampas del buey de pulso no son ideas nuevas para la clínica, pero la pandemia ha generado más preocupaciones sobre la precisión del dispositivo. Los datos de los últimos tres años han dejado dolorosamente en claro que las comunidades de color, así como las poblaciones en desventaja socioeconómica, han sufrido de manera desproporcionada por el COVID. Esto incluye una desaturación de oxígeno más frecuente.

Recuerde, el oxímetro de pulso tiende a sobreestimar la verdadera saturación de estos pacientes. Por lo tanto, estos pacientes no solo requerirían una intervención médica con más frecuencia, sino que investigación reciente ha demostrado que también han sido víctimas de retrasos sistémicos en la recepción de intervenciones porque el buey de pulso esencialmente les dice a los médicos que estos pacientes están mejor de lo que realmente están. Por lo tanto, las disparidades en la salud se ven agravadas por las imprecisiones del buey de pulso.

P: ¿Cómo están estudiando los investigadores formas de actualizar esta tecnología?

Yang: Actualizar el oxímetro de pulso ayudará a los médicos a tomar las mejores decisiones para sus pacientes. Afortunadamente, varios proyectos están en marcha. Uno incluye un nuevo buey de pulso de luz verde, que está siendo estudió por investigadores en Texas.

Su dispositivo se basa en el principio de que la diferencia de absorbancia entre sangre oxigenada y desoxigenada es mayor en el rango de luz verde. Además, la luz verde no penetra a través del dedo tan bien como la luz roja y la luz infrarroja cercana. En cambio, el buey de pulso mide el reflejo de la piel en lugar de transmitirse a través de ella. Un beneficio es que la luz no tiene que pasar a través de dos capas de piel y dos capas de melanina, lo que también ayuda a evitar fuentes más profundas de error tisular.

Los investigadores también calibraron su dispositivo utilizando una escala de color de pigmentos de la piel. Por lo tanto, el buey de pulso podría ajustarse al color de la piel de cada paciente que se esté monitoreando.

P: ¿Cómo apoya el programa de investigación de innovación de pequeñas empresas del NHLBI los aspectos traslacionales de esta investigación?

Dr. Moss: El programa de investigación de innovación y pequeñas empresas (SBIR, por sus siglas en inglés) del NHLBI se estableció para financiar empresas desarrollar dispositivos y tecnologías que se alineen con los objetivos del NHLBI. Específicamente, nuestro tema SBIR 114 es parte de un esfuerzo para apoyar a una empresa en el desarrollo de un buey de pulso inalámbrico y fácil de usar que puede interactuar con dispositivos móviles.

La idea es que los pacientes que necesitan monitorear continuamente su saturación de oxígeno, como los pacientes con enfermedad pulmonar, deberían poder hacerlo durante las actividades diarias y con tecnología que pueda registrar automáticamente sus datos. El SBIR menciona explícitamente la necesidad de reclutar una población diversa para el estudio clínico, lo que fortalecerá la precisión del buey de pulso.

Esperamos que dos empresas compitan por una fase 1 premio, quizás con pruebas clínicas, dentro de los próximos 3-4 años. Un prototipo desarrollado por una empresa avanzaría a un fase 2 ensayo clínico que conduce a la aprobación de la FDA.

Una vez más, el objetivo es tener un oxímetro de pulso inalámbrico que mida los niveles de oxígeno durante el ejercicio, independientemente del color de la piel, y que interactúe con dispositivos móviles.

La investigación se publica en la revista PECHO.