Justificativa e limitações da SpO₂/FiO₂ como possível substituta da PaO₂/FiO₂ em diferentes cenários pré-clínicos e clínicos

RESUMO

Embora a PaO2/FiO2 derivada da gasometria arterial continue sendo o padrão-ouro do diagnóstico de insuficiência respiratória aguda, a SpO2/FiO2 tem sido investigada como potencial substituta. Esta revisão narrativa apresenta o estado da literatura pré-clínica e clínica sobre a SpO2/FiO2 como possível substituta da PaO2/FiO2 e para uso como marcador diagnóstico e prognóstico; ainda, é fornecida uma visão geral da oximetria de pulso e suas limitações, além da avaliação da utilidade da SpO2/ FiO2 como substituta da PaO2/FiO2 em pacientes com COVID-19. Ao todo, foram encontrados 49 estudos comparando SpO2/FiO2 e PaO2/ FiO2 com base em uma estratégia de pesquisa mínima. A maioria dos estudos foi realizada em recémnascidos, alguns foram realizados em adultos com síndrome do desconforto respiratório agudo, e outros foram realizados em outros cenários clínicos (incluindo poucos em pacientes com COVID-19). Há certa evidência de que os critérios de SpO2/FiO2 podem substituir a PaO2/FiO2 em diferentes cenários clínicos. Isso é reforçado pelo fato de que devem ser evitados procedimentos invasivos desnecessários em pacientes com insuficiência respiratória aguda. É inegável que os oxímetros de pulso estão cada vez mais difundidos e podem proporcionar um monitoramento sem custos. Portanto, substituir a PaO2/FiO2 pela SpO2/FiO2 pode permitir que instalações com recursos limitados diagnostiquem a insuficiência respiratória aguda de maneira objetiva.

Descritores:
COVID-19; SARSCoV-2; Saturação de oxigênio; Oximetria; Gasometria; Oxigênio; Síndrome do desconforto respiratório; Insuficiência respiratória; Prognóstico; Infante; Recém-nascido; Adulto

ABSTRACT

Although the PaO 2/FiO 2 derived from arterial blood gas analysis remains the gold standard for the diagnosis of acute respiratory failure, the SpO2/FiO2 has been investigated as a potential substitute. The current narrative review presents the state of the preclinical and clinical literature on the SpO2/FiO2 as a possible substitute for PaO2/FiO2 and for use as a diagnostic and prognostic marker; provides an overview of pulse oximetry and its limitations, and assesses the utility of SpO2/ FiO2 as a surrogate for PaO2/FiO2 in COVID-19 patients. Overall, 49 studies comparing SpO2/FiO2 and PaO2/FiO2 were found according to a minimal search strategy. Most were conducted on neonates, some were conducted on adults with acute respiratory distress syndrome, and a few were conducted in other clinical scenarios (including a very few on COVID-19 patients). There is some evidence that the SpO2/ FiO2 criteria can be a surrogate for PaO2/FiO2 in different clinical scenarios. This is reinforced by the fact that unnecessary invasive procedures should be avoided in patients with acute respiratory failure. It is undeniable that pulse oximeters are becoming increasingly widespread and can provide costless monitoring. Hence, replacing PaO2/FiO2 with SpO2/FiO2may allow resourcelimited facilities to objectively diagnose acute respiratory failure.

Keywords:
COVID-19; SARS-CoV-2; Oxygen saturation; Oximetry; Blood gas analysis; Oxygen; Respiratory distress syndrome; Respiratory insufficiency; Prognosis; Infant; Infant newborn; Adult

INTRODUÇÃO

A insuficiência respiratória aguda (IRA) é um problema onipresente em serviços de emergência (SEs), salas cirúrgicas (SCs) e unidades de terapia intensiva (UTIs) no mundo todo. No entanto, a gasometria arterial (GA) não está disponível em vários ambientes de saúde, como cuidados prolongados em campo e evacuação aeromédica,(¹) mesmo sendo necessária para um diagnóstico objetivo de IRA.(²,³) A pandemia de doença pelo coronavírus (COVID-19) evidenciou a urgência de desenvolver diagnósticos de IRA rápidos, com custo acessível e de fácil acesso durante o período em que o manejo oportuno e apropriado pode ter impacto na morbimortalidade.

Embora a razão entre a pressão parcial de oxigênio arterial e a fração inspirada de oxigênio (PaO2/FiO2), ou P/F, derivada da gasometria, continue sendo o padrão-ouro do diagnóstico de IRA, a razão da saturação de oxigênio no sangue arterial pela FiO2 (SpO2/FiO2), ou S/F, tem sido investigada como potencial substituta.(⁴-⁸) A substituição da PaO2 por SpO2 tem mostrado resultados promissores em outras áreas, como o índice de oxigenação, usado para avaliar a gravidade da insuficiência respiratória hipoxêmica (IRH) em neonatos.(⁹)

Desde as primeiras investigações correlacionando S/F e P/F, poucos estudos foram publicados nessa área. Alguns deles usaram a S/F como substituta da P/F em pacientes com síndrome da angústia respiratória aguda (SDRA).(⁴) Além disso, a S/F tem sido usada com sucesso para imputar a P/F durante a Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) e em outros sistemas de escore(¹⁰,¹¹) e já foi investigada em traumas e COVID-19.(³,¹²) Essa revisão narrativa discute o estado atual da literatura sobre a S/F, com foco em estudos pré-clínicos e clínicos, investigando-a como uma possível substituta para a P/F. Além disso, é fornecida uma visão geral da oximetria de pulso e de suas limitações. Por fim, avalia-se a utilidade potencial da S/F como substituta da P/F nas circunstâncias específicas da pandemia da COVID-19.

MÉTODOS

Metodologia de busca da literatura

Foram feitas buscas nas bases de dados PubMed®, Cochrane Library e Scientific Electronic Library Online (SciELO) por estudos pré-clínicos e clínicos que avaliavam a S/F e sua associação com a P/F, sem restrição de data ou idioma. Foram usadas as seguintes consultas, todas com operadores booleanos: oximetry AND S/F; oximetry AND P/F; oximetry AND SpO2/FiO2; oximetry AND PaO2/FiO2; oximetry AND FiO2; S/F AND P/F; SpO2/FiO2 AND PaO2/FiO2. Foram considerados qualificados os estudos que investigaram os seguintes aspectos: funcionamento do oxímetro de pulso e artefatos; valores da oximetria de pulso sob diferentes FiO2; e qualquer aspecto relacionado à correlação S/F. As perguntas PICO foram investigadas da seguinte forma: Paciente - tamanho amostral e características do paciente (idade e doença); Intervenção - se estisse em ventilação mecânica (VM) invasiva ou não invasiva ou sob respiração espontânea; Comparação - correlação ou regressão entre S/F e P/F; e Desfecho - associação com sobrevida, dias livres de respirador ou de terapia intensiva e tempo de internação.

UMA VISÃO GERAL DA OXIMETRIA DE PULSO

Justificativa

A saturação de oxigênio no sangue arterial é uma das medidas de monitoramento mais antigas em UTIs, SEs e SCs. Desde que o oxímetro de orelha foi desenvolvido por Millikan, em 1947, e aperfeiçoado por Aoyagi, em 1970, a oximetria de pulso ganhou importância no monitoramento de pacientes, sendo uma tecnologia difundida atualmente.(²,¹³-¹⁵) Considerando sua utilidade clínica, todo profissional de saúde deve ter pelo menos um conhecimento básico da oximetria de pulso.(¹⁴)

Os monitores de saturação de oxigênio no sangue arterial calculam os níveis de saturação no sangue, ou seja, a razão entre hemoglobina (Hb) ligada ao oxigênio e Hb não ligada no compartimento do sangue arterial.(¹⁶,¹⁷) Usando uma luz de LED que emite comprimentos de onda fixos e selecionados, os oxímetros de pulso são equipados com um fotodiodo que quantifica a luz transmitida através de um tecido com base na lei de absorção de luz de Beer-Lambert, ou seja, A = ɛ × b × c, em que A é a absorbância, ɛ é o coeficiente de absorção (ou extinção) de Hb em um determinado comprimento de onda, b é o comprimento do caminho que a luz emitida percorre através do vaso, e c é a concentração de Hb.(¹⁴,¹⁶) Os oxímetros de pulso foram previamente calibrados usando amostras de GA de indivíduos saudáveis analisados por um hemoxímetro.(¹⁸) A oximetria de pulso raramente é contraindicada, embora tenha algumas limitações que devem ser entendidas para evitar armadilhas na interpretação dos valores de SpO2, como a cor da pele. Duas coortes mostraram frequência aproximada três vezes maior que a de hipoxemia oculta (saturação de oxigênio arterial < 88% apesar da saturação de oxigênio de 92% a 96% na oximetria de pulso) em pacientes negros quando comparados a pacientes brancos, o que sugere que outras variáveis devem ser usadas para o diagnóstico de hipoxemia e a titulação dos níveis de oxigênio suplementar.(¹⁹) A tabela 1 resume as principais limitações.

Tabela 1
Principais limitações da oximetria de pulso

Limitação	Características	Referências
Anemia	A anemia pode causar subestimação da SaO2 pelas leituras de SpO2 em pacientes hipoxêmicos. A SpO2 pode representar com precisão os valores da SaO2 em hematócritos, mesmo em níveis baixos de 10% a 14% em cães	Zeserson et al.,(8) Hafen et al.,(14) Schnapp et al.,(15) Chan et al.,(16) Lee et al.,(20) Jay et al.,(21) Perkins et al.(22) e Severinghaus et al.(23)
Intoxicação por monóxido de carbono	Na presença de carboxihemoglobina, os oxímetros de pulso superestimam consistentemente a SpO2	Schnapp et al.(15) e Barker et al.(24)
Metemoglobinemia	As leituras de SpO2 podem diminuir quando os níveis de metemoglobina aumentam, mas quando eles atingem 30% a 35%, as leituras de OP atingem um platô de 80% a 85%	Schnapp et al.,(15) Barker et al.(25) e Eisenkraft(26)
Hipertensão venosa	A pressão venosa alta, por exemplo, na insuficiência sistólica cardíaca direita ou na regurgitação da válvula tricúspide, pode causar valores falsamente baixos de SpO2	Zeserson et al.,(8) Bucher et al.,(27) Fouzas et al.(28) e Stewart et al.(29)
Corantes e pigmentos	Índigo-carmim, indocianina verde e azul de metileno podem alterar as leituras de SpO2, pois causam pigmentação do tecido, alterando a absorção da luz	Schnapp et al.(15) e Fouzas et al.(28)
Movimento excessivo	Artefatos causados por movimento excessivo podem ser interpretados como sinais de pulso e aumentar a relação ruído-sinal	Schnapp et al.(15) e Louie et al.(30)
Hiperbilirrubinemia	Embora uma série de casos tenha relatado superestimação da SaO2 por oxímetros de pulso em pacientes cirróticos com hiperbilirrubinemia, a bilirrubina tem um espectro de absorção de luz diferente	Fouzas et al.,(28) Nilles et al.,(31) Salyer(32) e Veyckemans et al.(33)
Hiperoxemia/hiperóxia	Os oxímetros de pulso não conseguem detectar hiperoxemia/ hiperóxia, mas esses eventos podem evocar respostas indesejadas, como diminuição do débito cardíaco e da frequência cardíaca (aproximadamente 10%), redução de 20% no fluxo sanguíneo regional (leitos vasculares cerebrais, cardíacos, cutâneos e musculares esqueléticos) e um acúmulo de espécies reativas de oxigênio nas mitocôndrias, causando estresse oxidativo	Allardet-Servent et al.(34) e Sjöberg et al.(35)
Baixa perfusão	Baixa perfusão devido a hipovolemia, hipotermia, uso de vasopressores e doença vascular periférica podem levar a leituras ruins do sensor, aumentando a relação ruído-sinal	Schnapp et al.(15) e Fouzas et al.(28)
Fontes de luz externas	Embora os novos equipamentos de oximetria de pulso consigam detectar artefatos com luz excessiva, há relatos de fontes de luz externas invadindo o fotodetector. Cobrir o sensor com um material opaco pode evitar erros de leitura	Schnapp et al.,(15) Fouzas et al.(28) e Manheimer(36)
Cor da pele	A hipoxemia oculta (saturação de oxigênio arterial < 88% apesar de uma saturação de oxigênio de 92% a 96% na oximetria de pulso) foi mais comum em pacientes negros (11,7%; IC95% 8,5 - 16,0) em comparação a pacientes brancos (3,6%; IC95% 2,7 - 4,7)	Sjöberg et al.(35)

SaO2 - saturação de oxigênio da hemoglobina arterial; SpO2 - saturação de oxigênio; OP - oximetria de pulso; IC95% - intervalo de confiança de 95%.

Embora o intervalo normal preciso dos valores de SpO2 ainda seja motivo de debate, é amplamente proposto que os valores basais de SpO2 para pacientes com respiração espontânea em ar ambiente sejam interpretados da seguinte forma: > 97%, função pulmonar normal; 91% a 96%, função pulmonar leve a moderadamente anormal; e < 90%, hipoxemia (indicando efeito shunt). Durante a VM com FiO2 = 1, a SpO2 normal deve ser sempre 100%.(³⁷)

Oximetria de pulso como uma tecnologia de monitoramento diário acessível

Nos últimos anos, os oxímetros de pulso estão disponíveis como dispositivos vestíveis não apenas em ambientes de saúde, mas também para o público em geral. Os oxímetros de ponta de dedo podem ser adquiridos em farmácias e lojas de varejo sem receita médica, embora sua disponibilidade tenha ficado limitada desde a pandemia da COVID-19.(¹⁷) Essa escassez pode indicar que os oxímetros de pulso podem estar assumindo papel crescente em ambientes não relacionados à saúde, assim como os monitores de pressão arterial eram antes deles.

Os oxímetros incorporados em telefones celulares e smartwatches mostraram níveis variáveis de precisão entre os dispositivos. Três aplicativos para iPhone que supostamente poderiam fornecer valores precisos de SpO2 mostraram-se pouco confiáveis em um estudo recente.(³⁸) Essa também é uma questão importante com oxímetros de pulso portáteis e de baixo custo, pois alguns demonstram leituras altamente imprecisas.(³⁹) No entanto, muitos estudos mostraram boa correlação entre oxímetros padrão e oxímetros de smartphones.(¹⁷,⁴⁰-⁴³) Quando a SpO2 do usuário é > 90%, esses dispositivos geralmente oferecem boa precisão, gerando a possibilidade de detecção precoce de hipoxemia silenciosa e redução de internações na UTI, de intubações e de mortalidade.(¹⁷)

A oximetria de pulso está inquestionavelmente ganhando terreno em ambientes não relacionados à saúde e se tornando uma tecnologia de monitoramento acessível. Provavelmente seja apenas uma questão de tempo até que os problemas de precisão sejam resolvidos, e a S/F possa ser disponibilizada em smartphones e smartwatches.

Por que usar oxímetros de pulso?

É sempre melhor evitar procedimentos invasivos quando possível. Como dizem os economistas: “não existe almoço grátis”. A GA tem riscos e contraindicações próprias, sendo um procedimento doloroso e que exige habilidades técnicas.(⁸,⁴⁴) A oximetria de pulso tem sido reconhecida como uma ferramenta útil para detectar hipoxemia em instalações com poucos recursos e sem dispositivos de gasometria.(²) Mesmo quando houver dispositivos de gasometria disponíveis, a gasometria venosa (GV) combinada com SpO2 pode ser uma opção mais simples. Juntas, a SpO2 e a GV podem fornecer informações úteis sobre o estado ácido-base, a ventilação e a oxigenação em pacientes na UTI.(⁸) A S/F permite o monitoramento contínuo da função respiratória “na tela”. Por último, por ser uma tecnologia relativamente antiga, os oxímetros de pulso são muito mais baratos e com maior disponibilidade do que os dispositivos de gasometria.

PODEMOS CONFIAR NA CORRELAÇÃO ENTRE S/FE P/F?

Uma das questões mais importantes é se existe uma correlação aceitável entre S/F e P/F. Até o momento, foi publicado um corpo de evidências pequeno, mas promissor. Em primeiro lugar, é importante discutir evidências préclínicas do papel da SpO2 na previsão ou mesmo na substituição da PaO2 em diferentes cenários. Um estudo realizado em cães tentou predizer a PaO2 a partir da SpO2 usando a curva de dissociação oxigênio-Hb. No entanto, o estudo mostrou apenas leve correlação (0,49 em cães respirando ar ambiente e 0,74 em cães ventilados, ambos p < 0,0001).(⁴⁵) Abaixo de uma PaO2 de 60mmHg, pequenas reduções no oxigênio no sangue são seguidas por reduções extremas de SpO2, explicadas pela porção sigmoide da curva de dissociação oxigênio-Hb. Resumindo, três estudos em modelos caninos encontraram correlações P/F para S/F variando de 0,76 a 0,95.(5,45,46)

A P/F apresenta relação não linear com a FiO2 em níveis mais baixos de shunt.(⁴⁷) Nessa linha, com shunt de 20%, a P/F varia consideravelmente com as alterações da FiO2. Nos limites inferior e superior da FiO2, a P/F é substancialmente maior do que na FiO2 intermediária. Além disso, a exposição prolongada a níveis elevados da FiO2 pode influenciar a fração de shunt intrapulmonar devido à atelectasia de absorção. Em pacientes com insuficiência respiratória hipoxêmica aguda, a P/F é mais estável em FiO2 ≥ 0,5 e PaO2 ≤ 100mmHg, valores comuns observados em condições clínicas.(⁴⁷) Embora ainda não amplamente investigado, esse comportamento também deve ser esperado ao analisar a correlação entre o último e a S/F.

ESTUDOS CLÍNICOS: SITUAÇÃO ATUAL E APLICAÇÕES FUTURAS

Estudos clínicos neonatais e pediátricos

A tabela 2 resume os estudos clínicos de acordo com os critérios PICO. Como a GA é um procedimento desagradável para neonatos e crianças, a S/F tem sido investigada como substituta da P/F nesse subgrupo de pacientes. Certamente, quando é necessária uma linha de sangue arterial para monitorar a pressão arterial média ou medir a pressão parcial de dióxido de carbono (PaCO2), a discussão sobre a substituição da P/F por S/F não faz sentido. No entanto, buscando reduzir a necessidade de cateteres arteriais de demora para medir o índice de oxigenação (pressão média das vias aéreas × FiO2 × 100/PaO2) e diagnosticar objetivamente a IRH e a hipertensão pulmonar persistente em neonatos, Rawat et al. substituíram com sucesso a PaO2 pela SpO2, observando correlação coeficiente de 0,95.(⁹) Em outro estudo com crianças com SDRA, foi demonstrado que os marcadores derivados da SpO2 eram substitutos adequados para aqueles que usam PaO2 quando a SpO2 está entre 80% e 97%.(⁴⁸) Usando a curva de dissociação oxigênio-Hb padrão, um estudo de coorte de crianças com IRA mostrou que, em aproximadamente 95% das vezes, uma SpO2 ≥ 90% indicava uma PaO2 ≥ 60mmHg, destacando que fatores clínicos como pH, PaCO2 e temperatura corporal — todas causas bem conhecidas de mudanças de curva — podem afetar a precisão de inferência desses valores.(⁸,⁴⁸)

Tabela 2
Resumo dos dados dos estudos clínicos incluídos comparando a razão entre a saturação de oxigênio no sangue arterial e a fração inspirada de oxigênio e a razão entre a pressão parcial de oxigênio arterial e a fração inspirada de oxigênio

Referência	Tamanho amostral (observações)	População	Doença	Intervenção (VM, VNI ou RE)	Comparação entre S/F e P/F	Desfechos
Estudos clínicos neonatais e pediátricos
Khemani et al.(6)	1.201	Crianças dentro de 7 dias	N/A	VM dentro de 7 dias em UTI pediátrica	No D1, a S/F discriminou melhor a mortalidade do que a P/F (p = 0,0003)	S/F ≤ 150, mortalidade de 38,3%; S/F = 150 - 221, mortalidade de 6,0%; S/F = 221 - 265, mortalidade de 1,5%; S/F > 265, mortalidade de 2,6%
Thomas et al.(7)	255 (2.839 observações)	Crianças e adolescentes < 21 anos	SDRA	Instilação de calfactante ou placebo e 102 prona versus supina	S/F ≤ 253 indicou P/F ≤ 300 com 93% de sensibilidade e 43% de especificidade S/F ≤ 212 indicou P/F ≤ 200 com 76% de sensibilidade e 83% de especificidade	N/A
Khemani et al.(48)	137 (1.207 observações)	Crianças > 27 semanas de idade gestacional e < 18 anos	Qualquer uma que tenha levado à VM	VM controlada	1/S/F = 0,00232 + 0,443/P/F S/F = 221 (IC95% 215 - 226) indicando P/F = 200, com 88% de sensibilidade e 78% de especificidade na detecção de P/F < 200 S/F = 264 (IC95% 259 - 269) indicando P/F = 300, com 91% de sensibilidade e 53% de especificidade na detecção de P/F < 300	N/A
Lobete Prieto et al.(49)	8 (40 observações)	Crianças internadas na UTI (idade = 4,62 anos)	Qualquer uma que tenha levado a tratamento intensivo	N/A	S/F = 256,7 indicando P/F ≤ 200 com 84,6% de sensibilidade e 85,2% de especificidade S/F = 297,6 indicando P/F ≤ 300 com 89,7% de sensibilidade e 82% de especificidade	N/A
Lobete et al.(50)	1.643 observações)	Crianças internadas na UTI	Qualquer uma que tenha levado a tratamento intensivo (exceto cirurgia cardíaca)	VM, VNI e RE	1/S/F = 0,00164 + 0,521/P/F (p < 0,0001, R2 = 0,843) S/F = 296 (IC95% 285 - 308) indicou P/F < 300, com 91% de sensibilidade e 87% de especificidade S/F = 236 (IC95% 228 - 244) indicou P/F < 200, com 88% de sensibilidade e 86% de especificidade S/F = 146 (IC95% 142 - 150) indicou P/F < 100, com 52% de sensibilidade e 99% de especificidade	N/A
Bilan et al.(51)	70	Crianças internadas na UTI (idade = 32 ± 5 meses)	SDRA	VM	S/F = 235 indicou P/F ≤ 300 com 57% de sensibilidade e 100% de especificidade S/F = 181 indicou P/F ≤ 200 com 71% de sensibilidade e 82% de especificidade	N/A
Wong et al.(52)	70	Pacientes na UTI pediátrica (1 dia a 16 anos)	SDRA	VM, VNI e RE	N/A	S/F no D3: sobreviventes: 221; não sobreviventes: 149; p = 0,006 S/F no D7: sobreviventes: 277; não sobreviventes: 146; p = 0.002
Sem estudos clínicos sobre SDRA
Bass et al.(2)	77	Pacientes adultos clinicamente estáveis sob VM	Qualquer uma que tenha levado à VM	VM com PEEP ≥ 5cmH2O	Spearman r = 0,83; p < 0,0001 S/F ≤ 315 indicou P/F ≤ 300 com 83% de sensibilidade e 50% de especificidade, e S/F ≤ 235 indicou P/F ≤ 200 com 70% de sensibilidade e 90% de especificidade = 90%	N/A
Venegas Sosa et al.(3)	25	Adultos (idade média = 37 anos)	Trauma torácico	VM	Pearson r (todos com p < 0,05) Na internação: r = 0,616 7 horas a partir da internação: r = 0,68 14 horas a partir da internação: r = 0,86 24 horas a partir da internação: r = 0,89 31 horas a partir da internação: r = 0,92 38 horas a partir da internação: r = 0,90 48 horas a partir da internação: r = 0,91	N/A
Zeserson et al.(8)	129	Adultos	Qualquer paciente do serviço de emergência	VM, VNI ou RE	SpO2 ≥ 90% fez correlação com a PaO2 ≥ 60mmHg	N/A
Namendys-Silva et al.(11)	232	Pacientes na UTI ≥ 16 anos	Qualquer uma que tenha levado à UTI	VM	Usou Pandharipande et al.(10) para substituir a P/F pela S/F: S/F ≤ 512 indicando P/F ≤ 400 S/F ≤ 357 indicando P/F ≤ 300 S/F ≤ 214 indicando P/F ≤ 200 S/F ≤ 89 indicando P/F ≤ 100	S/F mais alta para sobreviventes do que para não sobreviventes na internação e em 48 horas após a internação
Schmidt et al.(53)	3.767 (7.544 observações)	Adultos ≥ 18 anos	Qualquer uma que tenha levado à VM	VM	Spearman r = 0,95 e coeficiente de correlação = 0,72 entre S/F e P/F Log10 (P/F) = 1,07*Log10 (S/F) - 0,15 Sem impacto após a inclusão da PEEP S/F = 295 indicando P/F ≤ 300 com 99% de sensibilidade e 9,9% de especificidade	N/A
Kwack et al.(54)	456	Adultos (idade média = 75 anos)	N/A	N/A	N/A	Menor S/F em pacientes transferidos da enfermaria geral para a UTI (medianas 165 versus 320; p < 0,01) e em mortalidade versus grupos de sobrevida (medianas 217 versus 307; p < 0,01)
Sanz et al.(55)	Coorte valenciana: 926 Coorte de Utah: 213	Adultos na coorte valenciana (73 anos) Coorte de Utah (67 anos)	Pneumonia	N/A	Concordância quando P/F < 200: Ellis(56) - 92%; Rice et al.(4) - 91% Concordância quando P/F < 300: Ellis(56) - 80%; Rice et al.(4) - 70%	N/A
Tripathi et al.(57)	2.754 (4.439 observações)	Adultos ≥ 18 anos	Anestesia geral (não torácica e não cardíaca)	VM com PEEP	Correlação entre P/F e S/F: r = 0,46, p < 0,01) significante em qualquer PEEP Regressão linear: S/F = (0,26 x P/F) + 128 S/F = 206 indicou P/F = 300 S/F = 180 indicou P/F = 200	N/A
Serpa Neto et al.(58)	260	Adultos ≥ 18 anos (idade média = 63 anos)	Sepse	N/A	S/F = 132,27 + 0,30 × (P/F) (p < 0,0001; r = 0,487) S/F = 154 indicou P/F = 100 S/F = 241 indicou P/F = 300	RR para óbito de acordo com o ponto de corte: S/F 241 - 192: RR = 1,70 (0,77 - 3,78) S/F 192 - 154: RR = 1,64 (0,66 - 4,08) S/F < 154: RR = 2,05 (1,11 - 3,81)
Mantilla et al.(59)	462	Adultos	DPOC exacerbada	VM, VNI e RE	N/A	78,6% de sensibilidade e 39,2% de especificidade para S/F na previsão de mortalidade
Adams et al.(60)	25.944 (3.505.707 observações)	Adulto não parturiente (idade média de 65 anos)	Qualquer uma que tenha levado à VM	VM	S/F e P/F apresentaram correlação moderada (r = 0,47) para medidas disponíveis no mesmo horário e correlação forte (r = 0,68) quando restritas a P/F < 400 e SpO2 ≤ 96%	Proporção de tempo com S/F < 150 (S/F-TAR) associada a maior mortalidade nas primeiras 24 horas de VM Nas primeiras 24 horas de VM: S/F-TAR 0% = 16,4% mortalidade S/F-TAR 91 - 100% = 70,2% de mortalidade. Cada aumento de 10% no S/F-TAR associado a um aumento de 24% na mortalidade hospitalar (RC = 1,24; IC95% 1,23 - 1,26; p < 0,001)
Estudos clínicos sobre SDRA
Rice et al.(4)	672 para derivação (2.673 observações) e 402 para validação (2.031 observações)	Pacientes do ensaio clínico da rede de SDRA: Derivação: grupo com baixo VT Validação: grupos com PEEP alta versus PEEP baixa	SDRA	VM (baixo VT e alta versus baixa PEEP)	Spearman r = 0,89; p < 0,0001 S/F = 64 + 0,84 x (P/F) Efeito da PEEP na S/F (p < 0,001): S/F = 129 + 0,72 x (P/F) - 4,0 x (PEEP) - 0,008 x (PEEP) x (P/F) S/F = 235 indicou P/F = 200 e S/F = 315 indicou P/F = 300	N/A
Pandharipande et al.(10)	4.728 Grupo 1 - 1.742 observações Grupo 2 - 2.986 observações, apenas para SpO2 ≤ 98%	Grupo 1 - Adultos sob anestesia geral para cirurgias não cardiovasculares ou torácicas Grupo 2 - Pacientes do ensaio clínico da rede de SDRA: VT baixo versus alto	Grupo 1 - qualquer paciente cirúrgico Grupo 2 - SDRA	VM	rho de Spearman (p < 0,001) para SOFA com S/F e P/F: geral = 0,85 Grupo 1 Log (P/F) = 0,48 + 0,78 x Log (S/F) Grupo 2 PEEP < 8cmH2O; Log (P/F) = 0,06 + 0,94 x Log (S/F) PEEP 8 - 12cmH2O Log (P/F) =-0,13 + 1,01 x Log (S/F) PEEP > 12cmH2O Log (P/F) =-0,47 + 1,17 x Log (S/F)	Correlações semelhantes entre escores SOFA usando P/F e S/F para TI na UTI e DLR TI na UTI versus SOFA respiratório usando S/F: r = 0,36 (p = 0,013) DLR versus SOFA respiratório usando S/F: r =-0,33 (p = 0,025)
Brown et al.(61)	1.184	Pacientes do ensaio clínico de rede da SDRA (EDEN, OMEGA e SAILS)	SDRA	N/A	Correlação entre P/F medido e imputado usando S/F de: Ellis(56), não linear: r = 0,84 Rice et al.(4) linear: r = 0,733 Pandharipande et al.(10) log-linear: r = 0,73	N/A
Chen et al.(62)	101	Pacientes na UTI (idade média de 69 anos)	SDRA	VM	N/A	Menor S/F durante a permanência na UTI (148 em sobreviventes versus 139 em não sobreviventes) associada à mortalidade (p = 0,046) ASC para S/F (0,616, p = 0,046) para previsão de mortalidade ASC para P/F (0,603, p = 0,08) para previsão de mortalidade
Chen et al.(63)	124	Pacientes na UTI ≥ 18 anos	SDRA	N/A	Uso de corte predefinido de S/F < 315 para SDRA. A discordância geral entre S/F e P/F para diagnóstico de SDRA foi de 8,2% (n = 30 de 362)	Corte S/F para as taxas de gravidade e mortalidade da SDRA: 315: leve: 30,6% 235: moderado: 23,1% 144: grave: 61,1% p < 0,001
Estudos clínicos sobre a COVID-19
Lu et al.(12)	280	Pacientes em estado grave e crítico com COVID-19	COVID-19	VM, VNI e RE	N/A	Forte associação entre √S/F e o risco de morte, correspondendo a um aumento de 1,82 vez (IC95% 1,56 - 2,13) no risco de mortalidade
Wang et al.(64)	344	Pacientes em estado grave e crítico com COVID-19	COVID-19	VM, VNI e RE	N/A	Correlação negativa entre a S/F e incidência de SDRA (r =-0,68) - a cada aumento de 10 unidades de S/F correlacionada com a redução de 10% na fatalidade (RR = 0,90; p < 0,001)

Sequential Organ Failure Assessment;

Na tentativa de melhorar a previsão da P/F a partir da S/F, pesquisadores usaram medidas transcutâneas de dióxido de carbono em crianças, com resultados positivos, embora preliminares.(⁴⁹) Em um estudo observacional prospectivo e multicêntrico incluindo seis UTIs pediátricas, um valor de P/F de 300 correspondeu a um valor de S/F de 264 (intervalo de confiança de 95% - IC95% 259 - 269), enquanto na SDRA moderada, um valor de P/F de 200 correspondeu a um valor de S/F de 221 (IC95% 215 - 226).(⁴⁸) A relação entre S/F e P/F foi expressa de maneira melhor por 1/S/F e 1/P/F, com uma forte relação linear usando a equação de regressão 1/S /F = 0,00232 + 0,443/P/F.(⁴⁸) Além disso, nesse estudo, um valor S/F de corte de 221 exibiu uma excelente capacidade discriminante para SDRA, com sensibilidade e especificidade de 88% e 78%, respectivamente, para P/F abaixo de 200.(⁴⁸) Em crianças em estado grave, 1/S/F foi fortemente associada a 1/P/F, resultando na equação 1/S/F = 0,000164 + 0,521/P/F.(⁵⁰)

Outra investigação pediátrica da SDRA sugeriu a seguinte equação de regressão: S/F = 57 + 0,61 × P/F.(⁵¹) Equações não lineares são mais precisas em prever P/F a partir da S/F do que equações lineares ou log-lineares.(⁶⁵) Um estudo epidemiológico de SDRA pediátrica mostrou redução dos dias livres de respirador e dias livres de UTI em crianças com S/F baixa, destacando a associação entre S/F ruim e piores desfechos.(⁵²)

Apesar de seu valor inquestionável, principalmente para recém-nascidos, crianças e ambientes com recursos limitados, são necessárias mais evidências e diretrizes específicas para corroborar um uso preciso e seguro da S/F como substituta da P/F nesses pacientes.

Pacientes adultos sem síndrome do desconforto respiratório agudo

Um rho de Spearman de 0,66 (p < 0,001) foi encontrado ao tentar prever saturação de oxigênio (SaO₂) a partir de SpO₂ em um estudo espanhol com pacientes adultos com pneumonia.(⁵⁵) Outro estudo em pacientes anestesiados obteve a equação de regressão S/F = (0,26 × P/F )+ 128, com P/F entre 300 e 200 correspondendo a S/F entre 206 e 180 respectivamente.(⁵⁷) Investigando pacientes na UTI em dois países (Brasil e Países Baixos), pesquisadores descreveram outra equação para a regressão linear de S/F e P/F: S/F = 132,27 + 0,30 × (P/F).(⁵⁸) O mesmo estudo mostrou que, em pacientes com choque séptico, S/F menor (tercil mais baixo) representou aumento das razões de mortalidade (razão de risco - RR = 2,04; IC95% 1,05 - 3,94%) em relação ao grupo de referência (pacientes no tercil mais alto, com S/F acima de 236) e que S/F foram excelentes para discriminar pacientes com hipoxemia grave versus sem hipoxemia grave (P/F abaixo de 100) e com versus sem hipoxemia (P/F acima de 300).(58) Uma investigação unicêntrica de pacientes na UTI em VM mostrou coeficientes de correlação de Spearman de 0,83 (p < 0,05) para S/F e P/F, 83% de sensibilidade e 50% de especificidade para a S/F ≤ 315, indicando P/F ≤ 300, e 70% de sensibilidade e 90% de especificidade para a S/F ≤ 235, indicando P/F ≤ 200.(²) Em pacientes com trauma torácico, S/F apresenta uma boa correlação com P/F (1 hora póstrauma: R² = 0,61; 7 horas pós-trauma: R² = 0,68; 14 horas pós-trauma: R² = 0,86; 24 horas pós-trauma: R² = 0,89; 31 horas pós-trauma: R² = 0,92; 38 horas pós-trauma: R² = 0,90; 48 horas pós-trauma: R² = 0,91; p < 0,05 para todos os valores R² supramencionados).(³)

A S/F também tem sido investigada na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Investigadores colombianos relataram sensibilidade de 76,9% (IC95% 58,8 - 95%) e especificidade de 39,2% (IC 95% 34,4 - 43,9%) para mortalidade em 30 dias na DPOC em comparação à sensibilidade de 80,8% (IC95% 63,7 - 97,8%) e à especificidade de 53,2% (IC95% 48,3 - 58%) ao usar P/F.(⁵⁹)

Uma grande limitação na correlação S/F e P/F, com consequências práticas, é quando qualquer forma de oxigênio suplementar é administrada e os valores de SpO₂ ficam acima de 90%. Em pacientes com respiração espontânea, o oxigênio suplementar muitas vezes mascara a capacidade de os oxímetros de pulso detectarem hipoventilação, mostrando dessaturação significativamente maior em pacientes que respiram ar ambiente (9,0 versus 2,3%; p = 0,02).(⁶⁶) Máscaras faciais e terapia com oxigênio em cânula nasal de alto fluxo (CNAF) são amplamente usados em SEs e SCs; assim, o aumento da FiO₂ na porção mais íngreme da curva de dissociação oxigênio-Hb pode mascarar problemas contínuos de troca de gases. Um estudo envolvendo pacientes anestesiados mostrou apenas correlação moderada (r = 0,46; p < 0,01) entre S/F e P/F.(⁵⁷)

Pacientes adultos com síndrome do desconforto respiratório agudo

Embora seja mais fácil realizar GA em adultos do que em neonatos e crianças, usar a S/F como substituta para a P/F pode ser de grande valor, especialmente em ambientes com recursos limitados. Antes de discutir se a S/F é uma boa substituta para a P/F, é importante destacar que foi avaliado outro índice usando SpO₂ em vez da PaO₂. Assim como o índice de oxigenação foi derivado para neonatos,(⁹) o chamado índice de saturação de oxigenação (pressão média das vias aéreas × FiO₂ × 100/SpO₂) foi desenvolvido usando SpO₂ em vez de PaO₂ para adultos. O índice de oxigenação e o índice de saturação de oxigenação mostraram bom desempenho preditivo para mortalidade por SDRA usando a análise da curva característica de operação do receptor (ROC - Receiver Operating Characteristcs).(⁶²)

Como as definições de SDRA foram moldadas em ambientes com muitos recursos, torna-se um grande desafio aplicá-las em instalações que carecem de recursos, devido à exigência de ventilação com pressão positiva, gasometria e radiografias de tórax.(⁶⁷) O desafio de diagnosticar SDRA em ambientes com recursos limitados levou pesquisadores a investigar alternativas à GA.(⁶⁸) Em 2016, foi proposta a modificação de Kigali, substituindo a tomografia computadorizada pelo ultrassom pulmonar e a P/F pela S/F. É notável que uma definição de SDRA aplicável em instalações com recursos limitados - baseada em técnicas simples como oximetria de pulso e ultrassonografia pulmonar - poderia definitivamente reduzir o subdiagnóstico e facilitar estudos epidemiológicos e clínicos de SDRA.(⁶⁷) A análise secundária de um grande estudo de coorte observacional concluiu que pacientes com SDRA diagnosticados por S/F tiveram resultados semelhantes aos pacientes diagnosticados por P/F, indicando que a S/F poderia ser uma substituta para o diagnóstico de SDRA.(⁶³) Além disso, um estudo unicêntrico propôs S/F limiar de 181 - o que corresponderia à P/F de 200 - para SDRA.(⁵¹) Assim, as evidências atuais sugerem que a S/F pode, de fato, ser uma ferramenta valiosa para o diagnóstico de IRA e, notadamente, SDRA em ambientes com recursos limitados.(⁵⁰) A figura 1 sugere um algoritmo para usar a S/F como ferramenta diagnóstica e prognóstica para SDRA em adultos. Os benefícios clínicos de estabelecer valores de corte de S/F para o diagnóstico de IRA são claros, e a S/F foi testada com sucesso em uma ferramenta de triagem automatizada de SDRA (correlação de rho de Spearman = 0,72, p < 0,001).(⁵³) Um estudo recente mostrou que a S/F forneceu precisão superior ou igual na previsão de transferências de UTI da enfermaria respiratória em comparação com escores de alerta precoce preexistentes (Modified Early Warning Scores - MEWS -; National Early Warning Scores - NEWS - e Vitalpac Early Warning Score - ViEWS).(⁵⁴)

Figura 1
Algoritmo para usar a saturação de oxigênio no sangue arterial para a proporção da fração inspirada de oxigênio como ferramenta diagnóstica e prognóstica da síndrome do desconforto respiratório agudo em adultos.

SpO₂ - saturação de oxigênio no sangue arterial; FiO₂ - fração inspirada de oxigênio; S/F - razão entre a saturação de oxigênio no sangue arterial e a fração inspirada de oxigênio; PEEP - pressão positiva expiratória final; SDRA - síndrome do desconforto respiratório agudo.

Uso da razão entre saturação de oxigênio no sangue arterial e fração inspirada de oxigênio em escores clínicos

A proporção de saturação de oxigênio no sangue arterial para P/F foi validada como um substituto para P/F no SOFA. Por exemplo, os valores de 89, 214, 357 e 512 corresponderam à P/F de 100, 200, 300 e 400, respectivamente, em pacientes ventilados mecanicamente. Diferentes valores de pressão positiva expiratória final (PEEP) demonstraram ter impacto na S/F. Ao ventilar com PEEP < 8cmH₂O, a S/F de 115, 240, 370 e 502 corresponderam a P/F de 100, 200, 300 e 400, respectivamente. Em uma PEEP entre 8 e 12cmH₂O, a mesma P/F correspondeu a S/F de 130, 259, 387 e 515, enquanto, em PEEP > 12cmH₂O, elas corresponderam a valores de S/F de 129, 234, 332 e 425. Tanto a S/F quanto a P/F se correlacionaram de forma semelhante com desfechos clínicos robustos, como o tempo de permanência na UTI e os dias sem respirador, nessa coorte de pacientes críticos.(¹⁰) A figura 2 mostra a S/F esperada de acordo com os valores relevantes de P/F em diferentes níveis de PEEP em pacientes com SDRA e pacientes sem SDRA, de acordo com a função log-log entre S/F e P/F fornecida pelo estudo de Pandharipande et al.,(¹⁰) que usou relevante banco de dados do ARDS Network.

Figura 2
Saturação esperada de oxigênio no sangue arterial para a razão da fração inspirada de oxigênio de acordo com valores relevantes da razão da pressão parcial de oxigênio arterial para a fração inspirada de oxigênio em diferentes níveis de pressão positiva expiratória final em pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo e naqueles sem a síndrome.

Em níveis baixos de pressão positiva expiratória final (< 8cmH₂O), a baixa PaO₂/FiO₂ (50 e 100mmHg) mostrou boa concordância com a SpO₂/FiO₂, enquanto houve uma subestimação da SpO₂/FiO₂ com alta PaO₂/FiO₂ (300 e 400mmHg). Em níveis mais altos de pressão positiva expiratória final (> 12cmH₂O), houve uma subestimação da SpO₂/FiO₂ com baixa PaO₂/FiO₂ (50 e 100mmHg), enquanto, com alta PaO₂/FiO₂ (300 e 400mmHg), houve boa concordância com a SpO₂/FiO₂. Houve uma subestimação da SpO₂/FiO₂ com alta PaO₂/FiO₂ (300 e 400mmHg) em pacientes sem síndrome do desconforto respiratório agudo. SpO₂/ FiO₂ - saturação de oxigênio no sangue arterial/fração inspirada de oxigênio; PaO₂/FiO₂ - pressão parcial de oxigênio arterial/fração inspirada de oxigênio; SDRA - síndrome do desconforto respiratório agudo; PEEP - pressão positiva expiratória final.

Da mesma forma, a S/F foi testada com sucesso em um sistema SOFA modificado (MEXSOFA).(¹¹) A PEEP melhora a relação ventilação/perfusão, embora não interfira na curva de dissociação oxigênio-Hb.

Apesar das limitações descritas, a S/F tem se mostrado ferramenta clínica promissora. Foram propostos dois novos marcadores derivados de S/F: o tempo em risco da S/F (S/FTAR) e o índice de taxa de oxigenação respiratória (ROX). A S/F-TAR exibe a proporção de tempo nas primeiras 24 horas de VM em que um paciente apresenta hipoxemia grave, definida por S/F abaixo de 150. No estudo original, pacientes com S/F-TAR de 0% apresentaram taxas de mortalidade hospitalar significativamente menores do que aqueles com S/F-TAR de 24 horas entre 91% e 100% (16,4% versus 70,2%).(⁶⁰) O índice ROX é definido como S/F dividida pela frequência respiratória e tem sido investigado como ferramenta prognóstica para intubação em pacientes sob terapia com CNAF.(⁶⁹-⁷⁴) Esse índice é facilmente mensurado e pode ajudar os médicos na tomada de decisões sobre a intubação em pacientes com CNAF, uma vez que valores mais baixos indicam risco de intubação maior. Resultados promissores foram relatados em estudos clínicos recentes sobre a COVID-19.(⁵⁰-⁵⁵)

Estudos clínicos sobre a COVID-19

Os países em desenvolvimento enfrentaram escassez de recursos muito antes da atual pandemia. A modificação de Kigali para o diagnóstico de SDRA é um excelente exemplo de esforço para superar essas limitações. No entanto, a pandemia da COVID-19 mostrou a importância de reduzir os custos médicos para permitir uma prestação de cuidados vultosa para toda a população, mesmo em países ricos em recursos. Consequentemente, o uso da S/F em vez da P/F pode ser de grande valor no manejo de pacientes com COVID-19. Infelizmente, há somente um pequeno conjunto de evidências para corroborar esse uso; nossa revisão de literatura encontrou apenas dois estudos sobre o tema. O primeiro foi uma discussão teórica sobre o uso da oximetria de pulso em smartphone para a detecção precoce de hipoxemia silenciosa em pacientes ambulatoriais com COVID-19, levantando a possibilidade da detecção precoce de pneumonia e a consequente redução de internações em UTI, intubações e mortalidade.(¹⁷) No segundo estudo, os autores observaram redução acentuada da S/F em não sobreviventes entre os pacientes de UTI com COVID-19, destacando forte associação entre a S/F e o risco de mortalidade. O mesmo estudo sugere que a S/F pode representar um marcador prognóstico não invasivo em pacientes hospitalizados com COVID-19.(¹²)

COMENTÁRIOS FINAIS

Há certa evidência de que os critérios da S/F podem ser um substituto da P/F em diferentes cenários clínicos. Isso é reforçado pelo fato de que procedimentos invasivos desnecessários devem ser evitados em pacientes com IRA, e as diretrizes clínicas recomendam o monitoramento contínuo da oximetria de pulso nesses paciente.(⁷⁵) É inegável que os oxímetros de pulso estão se tornando uma tecnologia de monitoramento difundida e de baixo custo; portanto, substituir a P/F por S/F pode permitir que até mesmo instalações com recursos limitados diagnostiquem a IRA de forma objetiva.(¹,³⁹) Os médicos podem reconhecer o baixo valor da S/F como um parâmetro de ponto de tempo único e, simultaneamente, usá-lo em um perspectiva longitudinal e incorporá-lo a novos índices que têm demonstrado relevância em estudos clínicos recentes. Por último, mas não menos importante, a S/F pode fornecer uma alternativa de custo zero para o diagnóstico de IRA na COVID-19, embora deva-se sempre ter as limitações da oximetria de pulso em mente.

• Financiamento
  Apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Brasília, da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), Rio de Janeiro, e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

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Editado por

Editor responsável: Alexandre Biasi Cavalcanti

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  06 Jun 2022
• Data do Fascículo
  Jan-Mar 2022

Histórico

• Recebido
  24 Abr 2021
• Aceito
  28 Set 2021