19
Nov
2020

La saturazione periferica dell’ossigeno: una guida per l’uso ai tempi del coronavirus

[Attenzione: il contenuto di questo post si basa su dati relativi ai pulsi-ossimetri utilizzati in ambito ospedaliero. Per tanto, le indicazioni contenute non possono essere applicate a quelli comunemente venduti a privati]

Come atteso, la seconda ondata del COVID-19 è arrivata e il numero di pazienti sintomatici è di nuovo, rapidamente, cresciuto. La complicanza principale del COVID-19 è la polmonite, con la relativa insufficienza respiratoria: per questo motivo, i parametri relativi all’ossigenazione hanno assunto un’importanza centrale nel monitoraggio dei pazienti con infezione da SARS-COV-2 sospetta o accertata.

La saturazione di ossigeno probabilmente non è il miglior parametro per quantificare la funzione polmonare ma si è largamente diffuso dato che può essere misurato in modo continuo e non invasivo attraverso saturimetri transcutanei, i cosiddetti pulsi-ossimetri.

In questo post non riprenderò tutti i concetti alla base della saturazione periferica di ossigeno (SpO2): mi concentrerò piuttosto su alcuni punti che mi sembrano importanti per utilizzare lo strumento (un approfondimento dei concetti alla base del funzionamento dei pulsi-ossimetri, per esempio, in (1)).

Ambito di impiego

Il monitoraggio transcutaneo della SpO2 non è utile, o applicabile, su tutta la scala dei valori di saturazione arteriosa di O2 (SaO2).

Il confine “inferiore” di impiego è costituito sicuramente dal valore di SpO2 di 70%. Infatti, gli algoritmi per mezzo dei quali l’entità di luce assorbita dal pulsi-ossimetro viene tradotto in un valore di saturazione è validato solo al di sopra di questa soglia. Per tanto, l’accuratezza di misurazioni più basse non è verificata (2).

L’affidabilità delle misurazioni di SpO2 tende però a ridursi già per valori di SaO2 inferiori a 90% (3). Ciò è molto importante se si considera che tale perdita di affidabilità si traduce in una tendenza della SpO2 a sovrastimare la SaO2 reale, potendo condurci a sottovalutare la reale entità della compromissione degli scambi respiratori del paziente (4,5,6).

Per quanto riguarda l’estremo superiore dei valori di SaO2, dobbiamo tenere presente che la curva di dissociazione emoglobina tende a ridurre la sua pendenza per valori di SaO2 superiori a 90%, fino ad “appiattirsi” quando si superano il 96 – 97% (si veda la figura 1): ciò significa che, in questa zona, per variazioni anche consistenti della pressione parziale di O2 (pAO2), le corrispondenti variazioni di SaO2, e dunque di SpO2, sono minime (7). La conseguenza più pericolosa di questo fenomeno consiste nella possibilità che progressive riduzioni della pAO2 possano non essere adeguatamente rilevate con il monitoraggio della SpO2 fin tanto che non si raggiungono valori di pAO2 intorno a 60 – 65 mmHg, al di sotto dei quali la curva di dissociazione emoglobinica è più ripida e dove dunque eventuali ulteriori riduzioni della pO2, anche modeste, si riflettono in variazioni significative della SaO2 (3).

Figura 1. La curva di dissociazione emoglobinica.

Accuratezza

Abbiamo già accennato alla possibilità che vi sia una discrepanza tra le misurazioni di SpO2 e la SaO2 reale. In base ai dati di letteratura, in differenti ambiti clinici che vanno dalla Terapia Intensiva al Pronto Soccorso e ai servizi ambulatoriali, questo errore è modesto, rientrando mediamente tra -1% e +2%; nel 95% dei pazienti tale differenza non va oltre ± 4/6% (3,4,6,8,9).

Esistono alcuni fattori che influiscono negativamente sull’accuratezza dei valori di SpO2; sono sintetizzati nella tabella 1, che riporta anche la direzione dell’errore (ovvero sovra- o sottostima del valore di SaO2 reale), quando è noto.


Figura 1. Possibili fattori limitanti l’accuratezza della misurazione della SpO2. *In altri termini, il valore di SpO2 è maggiore rispetto a quello della saturazione di O2 ottenuto tramite emogasanalisi (SaO2). **La SpO2 è più elevata della SaO2 nell’8% dei pazienti con CO-Hb < 2% e nel 35% dei pazienti con CO-Hb ≥ 2% (11).

In pazienti anziani, i valori di SpO2 non sono in alcun modo influenzati dalla presenza o meno della mascherina chirurgica (13).

Una delle strategie per capire se la misurazione è affidabile è quella di fare riferimento all’onda pletismografica, qualora fornita dallo strumento. Nel caso in cui la curva non sia simile a quella normale, così come rappresentata nella figura 2, la misurazione della SpO2 non può essere considerata del tutto affidabile.

Figura 2. Possibili onde pletismografiche e relativo significato. Da (3).

Uno dei vantaggi fondamentali della pulsi-ossimetria è quello di poter monitorare in modo continuo la SpO2. Ma come interpretare le eventuali oscillazioni dei valori? Secondo Perkins e colleghi, le variazioni della SpO2 riflettono in modo impreciso quelle della SaO2; in particolare le prime tendono a esser più ampie delle corrispondenti variazioni di SaO2 misurate tramite emogasanalisi arteriosa (14).

Evitare l’ipossia utilizzando il pulsi-ossimetro

Come abbiamo visto, le misurazioni effettuate dai pulsi ossimetri sono accurate ma presentano un margine d’errore. Per questo motivo potremmo chiederci: a quale livello di SpO2 dobbiamo puntare per essere sicuri che il paziente che stiamo monitorizzando con il pulsi-ossimetro non sia in realtà ipossico (inteso come SaO2 < 90% o pO2 < 60 mmHg)?

Alcuni studi hanno approfondito questo tema; i loro risultati sono riassunti nella tabella seguente.

Tabella 2. Accuratezza diagnostica di alcune soglie di SpO2 per escludere l’ipossia. Dal grafico del lavoro di Ebmeier si può stimare che, per una SpO2 di 94%, una sensibilità e una specificità dell’85% per una saO2 89% (4).

C’è un’ampia variabilità tra i risultati degli studi, legata alla differenza dei pulsi-ossimetri utilizzati e alla diversa tipologia dei pazienti arruolati. Complessivamente, credo che si possa considerare sicuro, in pazienti non critici, un valore di SpO2 ≥ 92%. Diversamente, in pazienti critici, ventilati meccanicamente in modo invasivo o non invasivo, per essere ragionevolmente sicuri che il paziente abbia una SaO2 > 90% bisogna raggiungere una SpO2 ≥ 94%.

Quali obiettivi nei pazienti con COVID-19?

Il Ministero della Salute e la SIAARTI, nei rispettivi documenti sulla gestione del paziente affetto da COVID-19 (15,16), indicano come “obiettivo di saturazione SpO2 ≥90% nell’adulto e SpO2 ≥ 92-95 % nelle donne in stato di gravidanza”. Queste indicazioni ricalcano quelle dell’Organizzazione Mondiale della Sanità secondo cui, a paziente stabilizzato, l’obiettivo di SpO2 da perseguire è > 90% (17).

In base a quanto abbiamo visto, però, una quota non secondaria di pazienti con SpO2 di 90-91% può essere in realtà ipossiemica. Per questo motivo, appare probabilmente più indicato fare riferimento a soglie di SpO2 più alte, almeno pari a 94%, nei pazienti in ossigeno-terapia con FiO2 elevate (maschera di Venturi o Reservoir) o sottoposte a ventilazione.

Alcuni potrebbero obiettare che puntare a valori così alti di SpO2 nei pazienti a rischio di sviluppare ipercapnia possa essere rischioso: in questo caso è possibile mirare a valori di SpO2 più bassi, circa 90-92%. Le indicazioni contenute nelle linee guida sull’ossigenoterapia della British Thoracic Society, che raccomandano un range di SpO2 tra 88 e 92%, mi sembrano eccessivamente restrittive (18). Bisogna comunque tenere a mente che per questi pazienti la sola monitorizzazione con pulsi-ossimetro non è sufficiente, soprattutto in corso di scompensi acuti.

Poco ossigeno non va bene. Ma anche troppo, forse, non è la scelta giusta. Lo studio IOTA è una meta-analisi finalizzata alla definizione della migliore strategia per la somministrazione ossigeno-terapia nel paziente acuto. In particolare, l’obiettivo è stato quello di confrontare strategie “liberali” (con FiO2 mediane di circa 50%) ad altre più parsimoniose (con FiO2 mediane pari a circa il 21%). La revisione ha incluso 25 trial randomizzati per un totale di circa 16000 pazienti. Da questo lavoro è emerso che l’ossigeno-terapia “liberale”, somministrata a pazienti con SpO2 iniziale pari a 96,7%, si associa a una maggiore mortalità sia intra-ospedaliera che a 30 giorni rispetto al gruppo di confronto. Ciò ha portato gli Autori a consigliare una SpO2 96% è quale limite da non superare in corso di ossigenoterapia (19).

Tali dati necessitano di ulteriori validazioni empiriche ma trovano riscontro in un recente lavoro di Durlinger e colleghi, secondo cui, in pazienti ventilati meccanicamente, il rischio di iperossia, definito come una pO2 > 100 mmHg sarebbe minimo per valori di SpO2 ≤ 96% (20).

In sintesi

La SpO2 fornisce una stima affidabile della SaO2 per valori compresi tra 70% e 97%. L’accuratezza delle misurazioni è ridotta in caso di valori di SaO2 < 90% e in altre condizioni cliniche di riscontro abbastanza frequente. Complessivamente, appare prudente mantenere il paziente a valori di SpO2 compresi tra 94 e 96%.

Bibliografia

  1. Chan ED, Chan MM, Chan MM. Pulse oximetry: Understanding its basic principles facilitates appreciation of its limitations. Resp Med 2013; 107:789. Link
  2. Pretto JJ, Roebuck T, Beckert L, Hamilton G. Clinical use of pulse oximetry: Official guidelines from the Thoracic Society of Australia and New Zealand. Respirol 2014; 19: 38. Link
  3. Jubran A. Pulse oximetry. Crit Care 2015; 19:272. Link
  4. Ebmeier SJ, Barker M, Bacon M, et al. A two centre observational study of simultaneous pulse oximetry and arterial oxygen saturation recordings in intensive care unit patients. Anaesth Intensive Care 2018; 46:297. Link
  5. Munoz X, Torres F, Sampol G, et al. Accuracy and reliability of pulse oximetry at different arterial carbon dioxide pressure levels. Eur Respir J 2008; 32: 1053. Link
  6. Wilson BJ, Cowan HJ, Lord JA, et al. The accuracy of pulse oximetry in emergency department patients with severe sepsis and septic shock: a retrospective cohort study. BMC Emerg Med 2010; 10:9. Link
  7. Severinghaus JW. Simple, accurate equations for human blood O2 dissociation computations. J Appl Physiol Respirat Environ Exercise Physiol 1979;46(3):599. Link
  8. Pilcher J, Ploen L, McKinstry S, et al. A multicentre prospective observational study comparing arterial blood gas values to those obtained by pulse oximeters used in adult patients attending Australian and New Zealand hospitals. BMC Pulmonary Med 2020; 20:7. Link
  9. Van de Louw A, Cracco C, Cerf C, et al. Accuracy of pulse oximetry in the intensive care unit. Intensive Care Med. 2001;27:1606. Link
  10. Pu LJ, Shen Y, Lu L, et al. Increased blood glycohemoglobin A1c levels lead to overestimation of arterial oxygen saturation by pulse oximetry in patients with type 2 diabetes. Cardiovascular Diabetol 2012, 11:110. Link
  11. Lee WW, MD, Mayberry K, Crapo R, et al. The Accuracy of Pulse Oximetry in the Emergency Department. Am J Emerg Med 2000;18:427. Link
  12. Talke P, Stapelfeldt C. Effect of peripheral vasoconstriction on pulse oximetry. J Clin Monit Comput 2006;20:305-309. Link
  13. Chan NC, Li K, Hirsh J. Peripheral Oxygen Saturation in Older Persons Wearing Nonmedical Face Masks in Community Settings. JAMA 2020 Oct 30;e2021905. doi: 10.1001/jama.2020.21905. Link
  14. Perkins GD, McAuley DF, Giles S, et al. Do changes in pulse oximeter oxygen saturation predict equivalent changes in arterial oxygen saturation? Critical Care 2003, 7:R67-R71. Link
  15. Ministero della Salute. Linee di indirizzo assistenziali del paziente critico affetto da Covid -19 (29 febbraio 2020). Link
  16. SIIARTI. Gestione del paziente critico affetto da Coronavirus: raccomandazioni per la gestione locale. Link
  17. World Health Organization. “Clinical management of severe acute respiratory infection (SARI) when COVID-19 disease is suspected” (May 27th, 2020). Link 
  18. O’Driscoll BR, Howard LS, Earis J, et al. British Thoracic Society Guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. BMJ Open Resp Res 2017;4: e000170. Link
  19. Chu DK, Kim LH-Y, Young PJ, et al. Mortality and morbidity in acutely ill adults treated with liberal versus conservative oxygen therapy (IOTA): a systematic review and meta-analysis. Lancet 2018; 391: 1693. Link
  20. Durlinger EMJ, Spoelstra-de Man AME, Smit B. Hyperoxia: At what level of SpO2 is a patient safe? A study in mechanically ventilated ICU patients. J Crit Care 2017;39:199–204. Link

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4 Commenti

  1. Ezio

    Grazie e complimenti, sintesi molto efficace

    Aggiungerei che, se possibile, la valutazione della SpO2 va misurata a paziente seduto da 10-15 minuti. Così mi hanno insegnato e l’esperienza mi conferma che ci può essere una differenza nella SpO2 di 2-4 punti %.

  2. Paolo Balzaretti

    Grazie Ezio per il commento. Non ho trovato nulla circa la correlazione dei valori di saturimetria e la postura. Non è sempre possibile per altro avere 10-15 minuti a disposizione per saturare i pazienti in PS. Comunque potrebbe essere un’indicazione in pazienti con valori borderline.

  3. SAVINO DAVIDE

    Sicuramente da consigliare a colleghi ed esperti dell’ultima ora che consigliano, appunto, il saturimetro al comune cittadino, senza spiegarne la funzionalità.

    1. Paolo Balzaretti

      Fermo restando che quanto detto riguarda i saturimetri ospedalieri; quelli venduti al di fuori delle certificazioni dovute non presentano lo stesso grado di validazione scientifica.
      Buona giornata,
      Paolo.

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