El cerebro es un órgano con elevadas necesidades metabólicas que requiere un flujo sanguíneo constante para garantizar su correcto funcionamiento. En el contexto de los neonatos, y especialmente en los prematuros, la capacidad de autorregulación del flujo sanguíneo cerebral (AFSC) es un mecanismo fisiológico crucial que permite mantener este flujo a pesar de las fluctuaciones en la presión arterial sistémica. Sin embargo, en el cerebro inmaduro, esta capacidad puede ser limitada o estar comprometida, exponiendo al recién nacido a un mayor riesgo de lesión cerebral.
Fundamentos de la Autorregulación del Flujo Sanguíneo Cerebral (AFSC)
Conceptos Clave: Presión de Perfusión Cerebral (PPC) y Resistencia Vascular Cerebral (RVC)
El flujo sanguíneo cerebral (FSC) se mantiene constante a través de diversos mecanismos fisiológicos. En una persona adulta, el flujo promedio es de 50-65 ml por cada 100 gramos de tejido nervioso por minuto, lo que supone unos 750-900 ml/min para la totalidad del encéfalo. Estas relaciones se traducen en un gasto cardiaco aproximado del 15% en comparación con el resto de la masa corporal (2%).
La presión de perfusión cerebral (PPC) es la presión ejercida por la sangre a su paso a través de las arterias del medio intracraneal. La PPC es igual al flujo sanguíneo cerebral (FSC) que recibe el encéfalo, multiplicado por la resistencia vascular cerebral (RVC).
- PPC = FSC x RVC
No obstante, fisiológicamente interesa más garantizar un flujo constante para asegurar las necesidades metabólicas, más que una presión. Por lo tanto, el FSC es igual a la presión con que llega la sangre dividido por la resistencia a su paso.
- FSC = PPC / RVC
En consecuencia, los mecanismos empleados para mantener un flujo constante de sangre a nivel encefálico se enfocan en la modificación de la resistencia vascular de sus vasos, y por tanto, en el calibre de los mismos.
En circunstancias normales, el FSC y la RVC resultan muy difíciles de medir, y las técnicas empleadas no son muy exactas. Sin embargo, en la clínica neurológica e intensiva, la PPC es un parámetro medible crucial para estimar la perfusión cerebral. La presión intracraneal (PIC) es la combinación de presiones a las que está sometido el tejido nervioso, la sangre y el líquido cefalorraquídeo en el interior de un espacio cerrado incompresible como es el cráneo. Los valores apropiados de PIC según la edad son de 1.5 a 6 mm Hg en neonatos y lactantes, de 3 a 7 mm Hg en niños, y no más de 15 mm Hg en el adulto. La presión de perfusión cerebral también se puede expresar como la presión arterial media (PAM) menos la presión intracraneal (PIC):
- PPC = PAM - PIC
Valores de PIC elevados (situación patológica) disminuyen la presión de perfusión cerebral y, por tanto, el FSC, con la consecuente isquemia cerebral. Un aumento de la PAM se traduce en aumentos de PPC y del FSC, del mismo modo que disminuciones suponen reducciones de los valores de PPC y FSC.
Mecanismos de Autorregulación: Metabólico y Miógeno
Autorregulación Metabólica
El flujo sanguíneo cerebral se ve modificado en función de la concentración de oxígeno y, al mismo tiempo, por los metabolitos obtenidos de la respiración celular: dióxido de carbono (CO2) e hidrogeniones (H+).
- Oxígeno (O2): El gasto de oxígeno promedio por cada 100g de tejido nervioso en un minuto es de 3,3-3,7 ml O2. Si la presión parcial de oxígeno tisular cerebral (PTiO2) disminuye por debajo de los 30 mmHg (siendo los valores de rango normal 35-40 mmHg), la autorregulación cerebral responde con vasodilatación vascular para aumentar el FSC. Valores de presión parcial de oxígeno arterial (PaO2) inferiores a los 50 mmHg también causan vasodilatación vascular cerebral. La hiperoxia no se asocia como modificadora del FSC, pero sí es marcador de hiperemia cerebral.
- Dióxido de Carbono (CO2) e Hidrogeniones (H+): El incremento de las concentraciones de estos metabolitos aumenta el FSC. Se cree que la modificación del FSC por el CO2 no es de forma directa, sino indirecta tras la disociación del ácido carbónico en bicarbonato e hidrogeniones, siendo estos últimos los responsables. Los valores estándares para la presión parcial de dióxido de carbono arterial (PaCO2) se encuentran entre los 35 y los 45 mm Hg. Valores inferiores (hipocapnia) causan disminución del flujo cerebral, y valores superiores (hipercapnia) cursan con vasodilatación y aumento del flujo sanguíneo cerebral. Esta alta sensibilidad del FSC según la PaCO2 se utiliza en la clínica intensiva para el control de la presión intracraneal.
La autorregulación del flujo sanguíneo es específica y concreta para aquellas zonas más metabólicamente activas en función de la actividad que se esté efectuando, aumentando el flujo de dichas zonas por medio de la vasodilatación. Esto se observa con técnicas de imagen como la resonancia magnética funcional, que muestran el aumento del flujo sanguíneo localizado de las diferentes zonas encefálicas según la actividad o estimulación que realice el encéfalo.
Autorregulación Miógena: La Curva de Lassen
La autorregulación miógena permite al sistema nervioso mantener un aporte de flujo sanguíneo cerebral aproximadamente constante mediante la constricción y vasodilatación de sus arterias y arteriolas en respuesta a cambios de presión. Para presiones de perfusión cerebral bajas, la resistencia vascular disminuirá, aumentando el flujo. Para situaciones contrarias, con PPC muy elevada, la respuesta vascular será la constricción para reducir el flujo. Este mecanismo depende de los barorreceptores distribuidos en la superficie endotelial.
No obstante, estos mecanismos tienen límites. La respuesta fisiológica de la autorregulación cerebral se mantiene idónea para un rango de presiones arteriales medias (PAM) muy amplio, desde el sueño profundo hasta situaciones de alta actividad física, así como para situaciones patológicas como el shock o la hipertensión arterial (HTA). Este mecanismo de mantener constante un FSC dentro de unos límites inferiores y superiores de presión arterial se explica mediante la Curva de Lassen, donde la respuesta vascular será insuficiente en valores de presión arterial media inferiores a 60 mmHg o superiores a 140 mmHg. En el sistema vascular cerebral de personas con HTA, debido a su condición clínica de permanencia de niveles de presión arterial elevados, este rango se normaliza, y el límite máximo de PAM puede ascender hasta los 160-180 mmHg, debido a un engrosamiento progresivo de los vasos.
Monitorización de la Oxigenación y la Autorregulación Cerebral en Neonatos
Espectroscopia de Infrarrojo Cercano (NIRS)
La NIRS transcutánea es una técnica no invasiva que utiliza intensidades de luz no dañinas para el tejido. La monitorización NIRS se está utilizando ampliamente en los recién nacidos prematuros, ya que tiene el potencial de proporcionar información valiosa sobre el impacto de la prematuridad y los cuidados intensivos en el desarrollo temprano del cerebro.
Principios de Funcionamiento y Medición de cRSO2
La saturación regional de oxígeno cerebral (cRSO2 por su sigla en inglés) representa la saturación de oxígeno en la sangre que circula a través de vasos de intercambio venosos y arteriales (vasos <100 micrones de diámetro). El flujo sanguíneo en estos vasos procede de las venas aproximadamente en un 70-80%, de los capilares en un 5% y de las arterias en un 20-25%. Mientras que la oximetría de pulso (SpO2) refleja solo el suministro de oxígeno al tejido, la RSO2 medida por NIRS refleja el equilibrio entre el suministro y la demanda de oxígeno del tejido local.
Según el principio de Fick, la cantidad de oxígeno consumida por el cerebro equivale a la diferencia entre la cantidad que llega al mismo por el lado arterial y la cantidad drenada por el lado venoso.
La Extracción Tisular Cerebral Fraccional de Oxígeno (CFTOE)
Mediante la monitorización simultánea de la cRSO2 y la SpO2, la NIRS permite calcular la extracción tisular cerebral fraccional de oxígeno (CFTOE por su sigla en inglés):
- CFTOE = (SpO2 - cRSO2) / SpO2
Dispositivos y Colocación del Sensor
En la actualidad, el dispositivo de mayor uso es el INVOS (In Vivo Optical Spectroscopy System o sistema de espectroscopia óptica en vivo), un monitor NIRS de onda continua que utiliza espectrometría con resolución espacial. Este dispositivo ofrece la medida de la saturación regional de oxígeno a nivel cerebral o somático según dónde se sitúe el sensor de monitorización.
Cada sensor consta de dos receptores y de un emisor de luz. Los fotodetectores, habitualmente dos, están situados a dos distancias diferentes del punto emisor (3 y 4 cm). La luz penetra en el tejido entre 2,5-3,0 cm. El receptor más cercano recibe la señal de luz del haz superficial (piel, tejido celular subcutáneo y cráneo), mientras que el más alejado recibe la señal de estos tejidos además de la señal procedente del tejido cerebral subyacente. La sustracción de las dos señales permite obtener la señal correspondiente a la corteza cerebral situada bajo los sensores, obteniendo la cRSO2 a una profundidad de 1-2 cm.
La evaluación de cRSO2 se realiza mediante sensores colocados en la frente del paciente y proporciona información del equilibrio entre el suministro y la utilización de oxígeno en la materia gris de la región frontal. Se recomienda que la sonda cerebral se coloque en el lado derecho o izquierdo de la frente y lejos de nevos, cavidades sinusales, seno sagital superior, hematomas subdurales o epidurales u otras anomalías. Debido a la pequeña superficie disponible en la frente, posicionar la sonda en la línea media se ha utilizado con éxito para monitorizar a los recién nacidos.
Aplicaciones de NIRS en la Monitorización Neonatal
Recién Nacidos con Cardiopatía Congénita
La oximetría cerebral se utiliza ampliamente en el tratamiento de los recién nacidos sometidos a cirugía cardíaca. Medir simultáneamente la saturación a nivel cerebral y renal puede evidenciar diferencias en la perfusión corporal total de cambios selectivos en la perfusión cerebral y la actividad metabólica. La cRSO2 basal en pacientes acianóticos sin derivación intracardiaca que respiran aire ambiental es similar al 70% en comparación con el 40-60% en pacientes cianóticos. Mediciones más bajas de cRSO2 se correlacionan con peores resultados neurológicos y una mayor mortalidad perioperatoria.
Durante la Transición Inmediata al Nacimiento
La monitorización de la cRSO2 en los recién nacidos durante la transición podría ayudar a guiar el suministro de oxígeno, evitando así la hipo- o hiperoxia cerebral. Durante los primeros minutos de vida, la cRSO2 asciende hasta llegar a una meseta a los 7 minutos de vida (a los 3 minutos el 44% y a los 7 minutos el 75%). Llega a una meseta antes que la oximetría de pulso, lo que podría significar que existe un suministro preferencial de oxígeno al cerebro con un aumento del flujo sanguíneo en los primeros minutos después del nacimiento.
Particularidades en Recién Nacidos Prematuros
El rango de referencia normal de cRSO2 para recién nacidos prematuros varía entre el 55% y el 85%. En los lactantes prematuros críticamente enfermos, los procedimientos de cuidado de rutina, que incluyen la succión y manipulación endotraqueal y los cambios de pañal, se asocian con fluctuaciones importantes en la cRSO2 que no se detectan fácilmente con la monitorización de cabecera actual. Las condiciones adversas durante las primeras horas y días de vida pueden provocar un aumento o disminución de la perfusión y oxigenación del cerebro prematuro. Los cambios de cRSO2 deben ser evaluados en el contexto clínico de cada paciente.
Autorregulación Cerebral (parte 1 de 2). Curso Fisiología UCIP (2021 06 16)
Detección de Hemorragia Peri- o Intraventricular (HPIV)
Alderliesten y colaboradores informaron una cRSO2 más alta y una CFTOE más baja en las 24 horas previas a la detección de la hemorragia cerebral en lactantes muy prematuros controlados durante las primeras 72 horas de vida. Aunque también existen estudios que evidencian una cRSO2 y CFTOE más bajas en estos casos.
Evaluación de Perfusión Esplácnica y Anemia
La monitorización NIRS se ha utilizado ampliamente para estudiar la cRSO2, y hay menos informes sobre su uso somático para predecir la enterocolitis necrotizante (ECN) y para orientar las decisiones de inicio de la alimentación. Howarth et al. informan que los 6 recién nacidos que desarrollaron ECN tuvieron niveles consistentemente más bajos de oxigenación cerebral (media del 26,6%) y pequeños aumentos en la extracción de oxígeno del tejido fraccional cerebral (media de 0,08) durante todo el estudio. A pesar del pequeño número de pacientes, el estudio proporciona evidencia preliminar de que la oxigenación cerebral baja puede respaldar los peores resultados del desarrollo neurológico que se han informado en los neonatos prematuros con ECN.
En casos de anemia y respuesta a la transfusión de glóbulos rojos, se ha informado una mejora en cRSO2, sRSO2 y rRSO2, y una reducción en CFTOE después de la transfusión en un pequeño número de recién nacidos prematuros.
Impacto de la Autorregulación Cerebral en Patologías del Prematuro
Restricción del Crecimiento Fetal (RCF) y Fallas en la Autorregulación
Un estudio investigó el efecto del crecimiento fetal restringido (RCF) en la autorregulación cerebrovascular en niños prematuros durante los 3 primeros días de vida. Los resultados mostraron que neonatos con RCF tienen valores más altos del índice de oxigenación cerebral (COx) que el grupo de control en el segundo día (0.15 vs 0.09, p=0.029) y en el tercer día (0.17 vs 0.09, p=0.003). Además, los neonatos con RCF presentaron más tiempo con fallas en la autorregulación cerebral (COx > 0.5) que los sujetos de control en el segundo día (19% vs 14%, p=0.035) y el tercer día (20% vs 15%, p=0.016). Estas conclusiones sugieren que los niños prematuros con RCF presentan fallas en su autorregulación cerebral más frecuentemente que los sujetos de control con peso apropiado para su edad gestacional (AGA) en el segundo y tercer día de vida, lo cual los predispone a lesiones cerebrales.
Leucomalacia Periventricular (LPV) y Dificultades en la Autorregulación
La hiperecogenicidad periventricular (HPV) es indicadora de un probable caso de leucomalacia periventricular (LPV), que describe lesiones necróticas principalmente de la sustancia blanca en la zona contigua a los ventrículos laterales. Este tipo de lesiones representa el daño cerebral más frecuente en bebés prematuros. La literatura refiere que lactantes con LPV presentan dificultades en la autorregulación o adaptación al estrés, que implican alteraciones en el balance de los sistemas conductuales. Un estudio evaluó las conductas de autorregulación en bebés con HPV en comparación con neonatos sin compromiso neurológico. Se observó que los neonatos con HPV presentaron puntuaciones menores en la subescala de las conductas de autorregulación (M = 4.78, DE ± 0.58, p = .069; d = -0.79) y atención (M = 3.54, DE ± 1.21, p = .069; d = -0.89) en comparación con aquellos sin hallazgo de HPV (M = 5.30, DE ± 0.73; y M = 4.60, DE ± 1.16, respectivamente).
De forma fisiológica, los prematuros presentan una ecogenicidad periventricular discretamente aumentada los primeros 7-10 días de vida. Si la hiperecogenicidad es persistente, superior a la ecogenicidad de los plexos, heterogénea o marcadamente difusa, se considera patológica. Si se detectan quistes en la sustancia blanca, hay que definir su extensión y localización. Estos quistes desaparecen en los primeros meses para dar lugar a una ventriculomegalia característica de la LPV.
La Ecografía Transfontanelar (ETF) y el Doppler Cerebral
La ecografía transfontanelar (ETF) es una técnica diagnóstica ampliamente utilizada para el estudio de la neuroanatomía y patología del encéfalo neonatal. Es la primera técnica en el estudio de complicaciones a corto y medio plazo de los recién nacidos prematuros.
Índice de Resistencia (IR) en Prematuros
El estudio mediante Doppler color y pulsado permite evaluar la permeabilidad de los vasos intracraneales y los cambios hemodinámicos del cerebro neonatal. Generalmente se obtiene el registro Doppler de la arteria cerebral anterior o sus ramas, como la pericallosa. El objetivo es analizar la morfología de la curva y calcular el índice de resistencia (IR). Normalmente, los prematuros presentan curvas de alta resistencia, con IR entre 0,8 y 0,9, mientras que los recién nacidos a término (RNT) sanos presentan resistencias más bajas (IR de 0,6-0,8).
Flujo Sanguíneo Cerebral y Actividad Metabólica
La autorregulación del flujo sanguíneo es específica y concreta para aquellas zonas más metabólicamente activas en función de la actividad o combinación de varias que se estén efectuando, como el aumento de las concentraciones de hidrogeniones y la demanda de oxígeno. De esta manera, se aumenta el flujo de dichas zonas por medio de la vasodilatación.
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