Hipoxemia

Nivel anormalmente bajo de oxígeno en la sangre

Condición médica

La hipoxemia es un nivel anormalmente bajo de oxígeno en la sangre . ^{[1] [2]} Más específicamente, es la deficiencia de oxígeno en la sangre arterial . ^[3] La hipoxemia tiene muchas causas y, a menudo, causa hipoxia ya que la sangre no suministra suficiente oxígeno a los tejidos del cuerpo.

Definición

La hipoxemia se refiere al bajo nivel de oxígeno en la sangre, y el término más general hipoxia es un contenido de oxígeno anormalmente bajo en cualquier tejido u órgano, o en el cuerpo en su conjunto. ^[2] La hipoxemia puede causar hipoxia (hipoxia hipoxémica), pero la hipoxia también puede ocurrir a través de otros mecanismos, como la anemia . ^[4]

La hipoxemia se define generalmente en términos de presión parcial reducida de oxígeno (mm Hg) en la sangre arterial, pero también en términos de contenido reducido de oxígeno (ml de oxígeno por dl de sangre) o porcentaje de saturación de hemoglobina (la proteína transportadora de oxígeno dentro de los glóbulos rojos ) con oxígeno, que se encuentra solo o en combinación. ^{[2] [5]}

Aunque existe un acuerdo general sobre que una medición de gases en sangre arterial que muestra que la presión parcial de oxígeno es inferior a la normal constituye hipoxemia, ^{[5] [4] [6]} hay menos acuerdo sobre si el contenido de oxígeno de la sangre es relevante para determinar la hipoxemia. Esta definición incluiría el oxígeno transportado por la hemoglobina . Por lo tanto, el contenido de oxígeno de la sangre a veces se considera una medida del aporte tisular en lugar de la hipoxemia. ^[6]

Así como la hipoxia extrema puede llamarse anoxia, la hipoxemia extrema puede llamarse anoxemia.

Signos y síntomas

En un contexto agudo, la hipoxemia puede provocar síntomas similares a los de la dificultad respiratoria , como disnea , aumento de la frecuencia respiratoria, uso de los músculos del pecho y del abdomen para respirar y fruncimiento de los labios . ^{[7] : 642}

La hipoxemia crónica puede ser compensada o no compensada. La compensación puede hacer que los síntomas se pasen por alto inicialmente, sin embargo, una enfermedad posterior o un estrés como cualquier aumento en la demanda de oxígeno puede finalmente desenmascarar la hipoxemia existente. En un estado compensado, los vasos sanguíneos que irrigan áreas menos ventiladas del pulmón pueden contraerse selectivamente , para redirigir la sangre a áreas de los pulmones que están mejor ventiladas. Sin embargo, en un contexto crónico, y si los pulmones no están bien ventilados en general, este mecanismo puede resultar en hipertensión pulmonar , sobrecargando el ventrículo derecho del corazón y causando cor pulmonale e insuficiencia cardíaca derecha . También puede ocurrir policitemia . ^[7] En los niños, la hipoxemia crónica puede manifestarse como retraso en el crecimiento, desarrollo neurológico y desarrollo motor y disminución de la calidad del sueño con despertares frecuentes. ^[8]

Otros síntomas de hipoxemia pueden incluir cianosis , hipocratismo digital y síntomas que pueden estar relacionados con la causa de la hipoxemia, como tos y hemoptisis . ^{[7] : 642}

La hipoxemia grave ocurre típicamente cuando la presión parcial de oxígeno en la sangre es inferior a 60 mmHg (8,0 kPa), el comienzo de la parte pronunciada de la curva de disociación oxígeno-hemoglobina , donde una pequeña disminución en la presión parcial de oxígeno resulta en una gran disminución en el contenido de oxígeno de la sangre. ^{[4] [9]} La hipoxia grave puede provocar insuficiencia respiratoria . ^[7]

Causas

La hipoxemia se refiere a la falta de oxígeno en la sangre. Por lo tanto, cualquier causa que influya en la velocidad o el volumen de aire que entra en los pulmones ( ventilación ) o cualquier causa que influya en la transferencia de aire de los pulmones a la sangre puede causar hipoxemia. Además de estas causas respiratorias, las causas cardiovasculares , como los shunts, también pueden provocar hipoxemia.

La hipoxemia es causada por cinco categorías de etiologías: hipoventilación , desajuste ventilación/perfusión , cortocircuito de derecha a izquierda , alteración de la difusión y PO2 baja _. La PO2 baja _y la hipoventilación se asocian con un gradiente alveoloarterial normal (gradiente Aa), mientras que las otras categorías se asocian con un gradiente Aa aumentado. ^{[10] : 229}

Ventilación

Si la ventilación alveolar es baja, no llegará suficiente oxígeno a los alvéolos para que el organismo lo utilice. Esto puede causar hipoxemia incluso si los pulmones están normales, ya que la causa está en el control de la ventilación por parte del tronco encefálico o en la incapacidad del organismo para respirar de manera eficaz.

Impulso respiratorio

La respiración está controlada por centros del bulbo raquídeo , que influyen en la frecuencia respiratoria y la profundidad de cada respiración. Esto está influenciado por el nivel de dióxido de carbono en la sangre, determinado por los quimiorreceptores centrales y periféricos ubicados en el sistema nervioso central y los cuerpos carotídeo y aórtico, respectivamente. La hipoxia se produce cuando el centro respiratorio no funciona correctamente o cuando la señal no es la adecuada:

• Los accidentes cerebrovasculares , la epilepsia y las fracturas cervicales pueden dañar los centros respiratorios medulares que generan impulsos rítmicos y los transmiten a lo largo del nervio frénico hasta el diafragma , el músculo responsable de la respiración.
• Una disminución del impulso respiratorio también puede ser el resultado de una alcalosis metabólica , un estado de disminución del dióxido de carbono en la sangre.
• Apnea central del sueño . Durante el sueño, los centros respiratorios del cerebro pueden pausar su actividad, lo que provoca períodos prolongados de apnea con consecuencias potencialmente graves.
• Hiperventilación seguida de retención prolongada de la respiración. Esta hiperventilación, que intentan algunos nadadores, reduce la cantidad de dióxido de carbono en los pulmones, lo que reduce la necesidad de respirar. Sin embargo, también implica que no se detecten los niveles de oxígeno en sangre en descenso, lo que puede provocar hipoxemia. ^[11]

Estados físicos

Una variedad de condiciones que limitan físicamente el flujo de aire pueden provocar hipoxemia.

• La asfixia , incluida la interrupción o el cese temporal de la respiración como en la apnea obstructiva del sueño , o la ropa de cama pueden interferir con la respiración en los bebés, una posible causa del SMSL .
• Deformidades estructurales del tórax, como la escoliosis y la cifosis , que pueden restringir la respiración y provocar hipoxia.
• Debilidad muscular , que puede limitar la capacidad de funcionamiento del diafragma , el músculo principal encargado de introducir aire nuevo en los pulmones. Esto puede ser consecuencia de una enfermedad congénita , como la enfermedad de la neurona motora , o de una afección adquirida, como la fatiga en casos graves de EPOC .

Oxígeno ambiental

Curva de disociación oxígeno-hemoglobina.

En condiciones en las que la proporción de oxígeno en el aire es baja, o cuando la presión parcial de oxígeno ha disminuido, hay menos oxígeno presente en los alvéolos de los pulmones. El oxígeno alveolar se transfiere a la hemoglobina , una proteína transportadora dentro de los glóbulos rojos , con una eficiencia que disminuye con la presión parcial de oxígeno en el aire.

• Altitud . La presión parcial externa de oxígeno disminuye con la altitud, por ejemplo en áreas de gran altitud o al volar . Esta disminución da como resultado una disminución del transporte de oxígeno por la hemoglobina. ^[12] Esto se ve particularmente como una causa de hipoxia cerebral y mal de montaña en escaladores del Monte Everest y otros picos de altitud extrema. ^{[13] [14]} Por ejemplo, en la cima del Monte Everest, la presión parcial de oxígeno es de solo 43 mmHg, mientras que a nivel del mar la presión parcial es de 150 mmHg. ^[15] Por esta razón, la presión de la cabina en los aviones se mantiene a 5.000 a 6.000 pies (1500 a 1800 m). ^[16]
• Buceo . La hipoxia en el buceo puede ser consecuencia de una repentina salida a la superficie. La presión parcial de los gases aumenta durante el buceo en una ATM cada diez metros. Esto significa que es posible que en la profundidad exista una presión parcial de oxígeno suficiente para mantener un buen transporte por la hemoglobina, aunque sea insuficiente en la superficie. Un buceador que permanece bajo el agua consumirá lentamente su oxígeno y, al salir a la superficie, la presión parcial de oxígeno puede ser insuficiente ( desmayo en aguas poco profundas ). Esto puede manifestarse en profundidad como desmayo en aguas profundas .
• Asfixia . Disminución de la concentración de oxígeno en el aire inspirado causada por una menor reposición de oxígeno en la mezcla respiratoria.
• Anestésicos . Baja presión parcial de oxígeno en los pulmones al pasar de anestesia inhalatoria a aire atmosférico, debido al efecto Fink , o hipoxia por difusión.
• El aire sin oxígeno también ha resultado mortal. En el pasado, las máquinas de anestesia funcionaron mal y suministraron mezclas de gases con bajo contenido de oxígeno a los pacientes. Además, el oxígeno en un espacio confinado puede consumirse si se utilizan depuradores de dióxido de carbono sin prestar suficiente atención a la suplementación del oxígeno que se ha consumido.
• Las mezclas de gases respiratorios hipóxicos o anóxicos y la exposición al vacío u otro entorno de presión extremadamente baja eliminarán el oxígeno de la sangre en los alvéolos. ^[17]

Perfusión

Desajuste ventilación-perfusión

Se refiere a una alteración del equilibrio ventilación/perfusión. El oxígeno que entra en los pulmones normalmente se difunde a través de la membrana alveolo-capilar hacia la sangre. Sin embargo, este equilibrio no se produce cuando el alvéolo está insuficientemente ventilado y, como consecuencia, la sangre que sale de ese alvéolo es relativamente hipoxémica. Cuando dicha sangre se añade a la sangre procedente de alvéolos bien ventilados, la mezcla tiene una presión parcial de oxígeno inferior a la del aire alveolar y, por tanto, se produce la diferencia de Aa. Algunos ejemplos de estados que pueden provocar un desajuste entre la ventilación y la perfusión son:

• Ejercicio. Si bien la actividad moderada y el ejercicio mejoran la correspondencia ventilación-perfusión, ^[18] puede desarrollarse hipoxemia durante el ejercicio intenso como resultado de enfermedades pulmonares preexistentes. ^[19] Durante el ejercicio, casi la mitad de la hipoxemia se debe a limitaciones de la difusión (nuevamente, en promedio). ^[20]
• Envejecimiento . Con la edad se observa una correspondencia cada vez más deficiente entre la ventilación y la perfusión, así como una menor capacidad para compensar los estados hipóxicos. ^{[7] : 646}
• Las enfermedades que afectan el intersticio pulmonar también pueden producir hipoxia, al afectar la capacidad del oxígeno para difundirse hacia las arterias. Un ejemplo de estas enfermedades es la fibrosis pulmonar , donde incluso en reposo una quinta parte de la hipoxemia se debe a limitaciones de la difusión (en promedio). ^[20]
• Las enfermedades que provocan dificultad respiratoria aguda o crónica pueden provocar hipoxia. Estas enfermedades pueden ser de aparición aguda (como una obstrucción por inhalación o una embolia pulmonar ) o crónica (como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica ).
• La cirrosis puede complicarse por hipoxemia refractaria debido a las altas tasas de flujo sanguíneo a través del pulmón, lo que resulta en un desajuste entre ventilación y perfusión. ^[21]
• Síndrome de embolia grasa , en el que se depositan gotitas de grasa en el lecho capilar pulmonar. ^[22]

Maniobras

El término derivación se refiere a la sangre que se desvía de la circulación pulmonar, lo que significa que la sangre no recibe oxígeno de los alvéolos. En general, una derivación puede estar dentro del corazón o de los pulmones y no se puede corregir administrando únicamente oxígeno. La derivación puede ocurrir en estados normales:

• Derivación anatómica, que se produce a través de la circulación bronquial , que aporta sangre a los tejidos del pulmón. También se produce derivación por las venas cardíacas más pequeñas , que desembocan directamente en el ventrículo izquierdo.
• Los shunts fisiológicos se producen por efecto de la gravedad. La mayor concentración de sangre en la circulación pulmonar se produce en las bases del árbol pulmonar, en comparación con la mayor presión de gas en los vértices de los pulmones. Los alvéolos pueden no estar ventilados en caso de respiración superficial.

La derivación también puede ocurrir en estados patológicos:

• Síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). El colapso alveolar, que puede aumentar la cantidad de derivación fisiológica, se puede controlar mediante una combinación de aumento de la oxigenación y presión positiva para reclutar los alvéolos colapsados. ^{[23] [24]}
• Cortocircuitos patológicos como el conducto arterioso persistente , el foramen oval permeable y los defectos del tabique auricular o ventricular . Estos estados se producen cuando la sangre del lado derecho del corazón se mueve directamente al lado izquierdo, sin pasar primero por los pulmones. Esto se conoce como cortocircuito de derecha a izquierda , que a menudo es de origen congénito.

Ejercicio

La hipoxemia arterial inducida por el ejercicio ocurre durante el ejercicio cuando un individuo entrenado presenta una saturación de oxígeno arterial por debajo del 93%. Se presenta en individuos sanos y en forma de diferentes edades y géneros. ^[25] Las adaptaciones debidas al entrenamiento incluyen un aumento del gasto cardíaco por hipertrofia cardíaca, un mejor retorno venoso y vasodilatación metabólica de los músculos, y un aumento del VO ₂ máx . Debe haber un aumento correspondiente en el VCO _2, por lo que es necesario eliminar el dióxido de carbono para prevenir una acidosis metabólica . La hipoxemia se presenta en estos individuos debido al aumento del flujo sanguíneo pulmonar que causa:

• Tiempo de tránsito capilar reducido debido a un mayor flujo sanguíneo dentro del capilar pulmonar. El tiempo de tránsito capilar (tc), en reposo, es de alrededor de 0,8 s, lo que permite suficiente tiempo para la difusión de oxígeno en la circulación y la difusión de CO2 _fuera de la circulación. Después del entrenamiento, el volumen capilar sigue siendo el mismo, pero el gasto cardíaco aumenta, lo que da como resultado una disminución del tiempo de tránsito capilar, que se reduce a alrededor de 0,16 s en individuos entrenados a ritmos de trabajo máximos. Esto no da tiempo suficiente para la difusión de gas y da como resultado una hipoxemia.
• Los shunts arteriovenosos intrapulmonares son capilares latentes dentro de los pulmones que se activan cuando la presión venosa se vuelve demasiado alta. Normalmente se ubican en un espacio muerto donde no se produce difusión de gases, por lo que la sangre que pasa a través de ellos no se oxigena, lo que produce hipoxemia.

Fisiología

La clave para entender si el pulmón está involucrado en un caso particular de hipoxemia es la diferencia entre los niveles de oxígeno alveolar y arterial ; esta diferencia de Aa a menudo se denomina gradiente de Aa y normalmente es pequeña. La presión parcial de oxígeno arterial se obtiene directamente de una determinación de gases en sangre arterial . El oxígeno contenido en el aire alveolar se puede calcular porque será directamente proporcional a su composición fraccional en el aire. Dado que las vías respiratorias humidifican (y por lo tanto diluyen) el aire inhalado, la presión barométrica de la atmósfera se reduce por la presión de vapor del agua.

Historia

El término hipoxemia se utilizó originalmente para describir el bajo nivel de oxígeno en sangre que se producía a grandes altitudes y se definía generalmente como una oxigenación defectuosa de la sangre. ^[26]

En la actualidad, existen muchas herramientas para detectar la hipoxemia, incluidos los relojes inteligentes . En 2022, una investigación demostró que los relojes inteligentes pueden detectar la hipoxemia de corta duración tan bien como los dispositivos médicos estándar. ^{[27] [28]}

Referencias

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Lectura adicional

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