ISSN: 2344-8636
2 (2): 54 – 62
Julio - Diciembre 2014
Ensayos en Ambiente Hospitalario de Técnicas de Monitorización de Bloqueo
Neuromuscular: Resultados Preliminares
Trials of Neuromuscular Monitoring Blocking Techniques in Hospitals:
Preliminary Results
Recibido: 14 Mayo 2014/Enviado para modificación: 2 de Julio 2014/Aceptado: 17 de Julio 2014
Yadel Forneiro Martín Viaña
1
ICID – Tecnología Médica Digital
Daniel Vega Fernández
2
ICID – Tecnología Médica Digital
Idoris Cordero Escobar
3
Hospital Clínico Quirúrgico Hermanos Ameijeiras
Alberto Belisario Martínez Sardiñas
4
ICID – Tecnología Médica Digital
Yahima Sánchez Hernández
5
Hospital Clínico Quirúrgico Hermanos Ameijeiras
Liu Margarita Alfonso Zayas
6
ICID – Tecnologia Médica Digital
RESUMEN
Introducción: La respuesta de grupos musculares a consecuencia de la estimulación de nervios periféricos, permite a los anestesiólogos evaluar la
profundidad del bloqueo neuromuscular durante la anestesia general. Objetivo: Evaluar en la práctica médica el prototipo de un monitor cubano de
bloqueo neuromuscular y sus algoritmos, para calcular indicadores objetivos de relajación muscular. Materiales y métodos: Se escogieron cirugías de
corta duración y se monitorizó la función neuromuscular intraoperatoria de pacientes. Los ensayos se realizaron a partir de la estimulación de los
nervios mediano y cubital con el patrón Train-of-Four (TOF) a intensidad de corriente supramáxima, registrándose la respuesta cinética del dedo
pulgar y calculando automáticamente los indicadores de relajación muscular. El protocolo fue aprobado por el Consejo Científico y el Comité de Ética
del Hospital Clínico Quirúrgico “Hermanos Ameijeiras”, en el marco de un proyecto de investigación conjunta entre el ICID –Tecnología Médica
Digital y el Hospital. Resultados: Se presenta evidencia de la monitorización de cinco casos reales, para los que se construyeron gráficos del
comportamiento en el tiempo de los indicadores de relajación muscular. El monitor sometido a ensayos se mantuvo funcionando de forma estable
durante todos los actos quirúrgicos. Conclusión: A criterio de los especialistas involucrados, los indicadores de relajación muscular registrados durante
los ensayos mostraron significativa correspondencia con la clínica de los pacientes, lo que proporciona evidencias a favor de las técnicas de
monitorización implementadas.
Palabras Clave:Bloqueo neuromuscular, relajación muscular, monitorización intraoperatoria(Fuente: DeCS).
ABSTRACT
Introduction: In order to evaluate the magnitude of neuromuscular blocking during anesthesia, the anesthesiologists consider the muscular response to
peripheral nerves stimulation. Objective: Study aims to calculate muscle relaxation indicators, through neuromuscular blocking and its algorithms
using a Cuban made monitoring device during the medical procedure. Materials and methods: Thumb kinetic response and muscles relaxation
indicators were registered and calculated automatically; for this purpose, median and nerves trials using Troin-of – Four (TOF) were conducted in
shorter surgeries, which allowed to monitor patients’ neuromuscular, intraoperative function. Scientific consel and the Committee of Ethics of the
Clinical Surgical Hospital “HermanosAmeijeiras” approved the protocol, based on a research project conducted by the ICID – Medical Digital
technology and the Hospital. Results: the monitoring was stable during all medical procedures as indicated on graph data obtained during five sample
cases indicating muscle relaxation indicators. Conclusion: muscle relaxation indicators registered during trials showed significant relevance relation to
patient’s clinical history, giving support to evidence of the monitoring implemented techniques based on specialists’ criteria.
Keywords:neuromuscular blocking, muscle relaxation, intraoperative monitoring (Source: MeSH, NLM).
Para citar este artículo: Martín VY, Vega FD, Cordero EI, Martínez SB, Sánchez HY, Alfonso ZL. Ensayos en ambiente hospitalario de técnicas de
monitorización de bloqueo neuromuscular: resultados preliminares. Cienc. innov. salud. 2014; 2 (2):54 – 62
1
Máster en Sistemas Digitales. ICID – Tecnología Médica Digital. Correo electrónico: yforneiro@icid.cu
2
Máster en Sistemas Digitales. ICID – Tecnología Médica Digital.
3
Médico. PhD. Especialista en Anestesiología y Reanimación. Hospital Clínico Quirúrgico Hermanos Ameijeiras.
4
Médico. Especialista en Anestesiología y Reanimación. ICID – Tecnología Médica Digital.
5
Médico. Residente de Anestesiología y Reanimación. Hospital Clínico Quirúrgico Hermanos Ameijeiras.
6
Especialista General de la Electrónica. ICID – Tecnología Médica Digital.
55 Yadel Martín, Daniel Vega, Idoris Cordero, Alberto Martínez, Yahima Sánchez, Liu Alfonso
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Introducción
Los Bloqueantes Neuromusculares (BNM) son
fármacos de uso indispensable para la realización de
variados procedimientos quirúrgicos, en los que es
imprescindible la eliminación del tono muscular de los
pacientes para facilitar el acceso quirúrgico.
La monitorización de la función neuromuscular en
un paciente bajo la acción de un BNM es de gran
importancia en la práctica anestesiológica, pues resulta
necesario conocer el grado de relajación y el momento
de ella en que se encuentran los pacientes. Esto
permite al anestesiólogo tomar las decisiones
adecuadas, tales como intubar o extubar al paciente
para el inicio o fin de la respiración artificial;
administrar dosis adicionales de BNM teniendo en
cuenta las características y el curso de la intervención;
y determinar el momento adecuado para revertir el
proceso desencadenado por el BNM.
Uno de los métodos utilizados para la
monitorización de la función neuromuscular consiste
en la estimulación eléctrica de un nervio motor
periférico y la valoración de la respuesta del músculo
inervado por él (1-3). Entre las formas más novedosas
de cuantificar esta respuesta, se halla la
aceleromiografía, que consiste en adquirir información
cinética (aceleración) del músculo inervado para
cuantificar objetivamente el bloqueo neuromuscular
(1-3).
La caracterización de la respuesta del dedo pulgar al
aplicar el patrón TOF a los nervios mediano y cubital
(4,5), así como la obtención de criterios para la
estimulación con intensidad supramáxima (6,7)
constituyen antecedentes importantes para el
desarrollo y la implementación de un método y un
monitor dirigidos a la monitorización objetiva de la
función neuromuscular. Para su comprobación
práctica, es imprescindible la realización de ensayos
en casos quirúrgicos reales, porque a nivel de
laboratorio no es permisible emplear BNM y no hay
equipos simuladores de pacientes para este tipo de
aplicación.
Por todo lo planteado, los objetivos de esta
investigación son: evaluar en ambiente hospitalario y
en casos quirúrgicos reales, el desempeño del
prototipo funcional de un monitor autónomo de
monitorización de bloqueo neuromuscular, la
aceleromiografía y el algoritmo implementado en el
monitor, para calcular indicadores objetivos de
relajación muscular.
Materiales y Métodos
A. Prototipo funcional del monitor de bloqueo
neuromuscular
Para los ensayos experimentales, se diseñó y
construyó el prototipo funcional de un monitor de
bloqueo neuromuscular que permitiera la aplicación
del estímulo eléctrico al nervio aductor del pulgar, la
captura sincronizada del movimiento mecánico del
músculo inervado en términos de aceleración, y la
ejecución del algoritmo para la obtención de los
indicadores de relajación muscular (8,9). Su diagrama
en bloques aparece representado en la Figura 1.
El monitor puede ser energizado a través de una
fuente de alimentación externa de grado médico o
mediante baterías internas recargables. El teclado
permite al operador el encendido del monitor, el ajuste
de la intensidad de la corriente de estimulación
eléctrica, la selección del patrón de estimulación y el
ajuste del intervalo de tiempo entre eventos de
monitorización, entre otras funciones. El visualizador
gráfico muestra el resultado de los eventos de
monitorización del paciente en forma cualitativa
(patrón de barras) y cuantitativa (indicadores
numéricos porcentuales), así como el patrón de
estimulación seleccionado y el estado del
temporizador de monitorización automática. El
algoritmo para la obtención de los indicadores de
relajación muscular se ejecuta en el microcontrolador,
que configura de manera apropiada la fuente de
corriente durante la estimulación y adquiere desde el
acelerómetro el resultado de las mediciones durante la
respuesta. Por último, el termómetro permite medir la
temperatura periférica del paciente para prevenir la
hipotermia.
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B. Patrones de estimulación eléctrica
Para la realización de los ensayos, se incorporaron
en el monitor dos patrones de estimulación conocidos
en la práctica médica como Single Twitch (ST) y
Train-of-Four(TOF) (3,10). Las formas de onda de
estos se representan en la Figura 2, en la cual se
aprecia que: 1. Los parámetros de tiempo se
encuentran predeterminados, siendo sólo ajustable la
intensidad de los pulsos; 2. El patrón ST está formado
por un estímulo simple monopolar y se emplea durante
el proceso de calibración antes de la inserción del
BNM, lo que permite obtener una referencia de la
respuesta del paciente antes de la iniciación del acto
quirúrgico; 3. El patrón TOF está constituido por una
serie de cuatro pulsos monopolares, y se emplea
durante los eventos de monitorización del paciente que
tienen lugar en el acto quirúrgico.
C. Algoritmo para la estimación del bloqueo
neuromuscular
El algoritmo implementado en el monitor para la
estimación del bloqueo neuromuscular, que incluye el
Figura 2: Patrones de estimulación eléctrica empleados en los ensayos. Se denota por “A” el
patrón Single Twitch (ST) y por “B” el patrón Train-of-Four(TOF).
A
200
µs
intensidad
tiem
po
B
200
µs
intensidad
tiem
po
500
ms
Figura 1. Diagrama en bloques del prototipo funcional del monitor de bloqueo
neuromuscular. El acelerómetro, el termómetro y los electrodos constituyen partes
aplicables al paciente.
Acelerómetro
Fuente de Corriente
(80 mA / 4 kΩ)
Visualizador
Gráfico
Electrodos
Termómetro
Fuente de
Alimentación Externa
Baterías
Circuito de Alimentación
Interna / Cargador
Control Digital por
Microcontrolador
Teclado
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proceso de calibración y la ejecución de eventos de monitorización, se representa en bloques en la Figura3.
Durante el proceso de calibración, que únicamente
se realiza antes de iniciarse el acto quirúrgico, el
paciente es estimulado con una secuencia de estímulos
ST de intensidad supramáxima. Este proceso permite
ajustar el sistema de medición a cada paciente
particular y obtener una referencia (control) de su
conducción neuromuscular en términos de aceleración,
antes de que le sea administrado el BNM.
Posteriormente, esta referencia se emplea durante el
cálculo de los indicadores de relajación muscular.
Figura 3. Representación en bloques del algoritmopara la estimación del bloqueo
neuromuscular. En ella, se denota por “A” el proceso de calibración y por “B” un evento de
monitorización.
A
B
Generación
de patrones ST
Medición de
aceleración
Cálculo del
valor control
Cálculo de
respuestas
máximas
Generación
de patrón TOF
Medición de
aceleración
Cálculo de
módulos
vectoriales
Compensación
de gravedad y
filtrado
Indicación
cuantitativa y
cualitativa
Cálculo de
T1/Control y
de T4/T1
Búsqueda de
las cuatro
respuestas
máximas
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Cada evento de monitorización se inicia con la
aplicación del estímulo TOF. En cada pulso de
estimulación, se realizan mediciones de aceleración en
tres ejes ortogonales, se contrarresta la acción de la
fuerza de la gravedad, se calculan los valores
modulares de aceleración instantánea y se obtienen los
cuatro máximos de aceleración correspondientes al
patrón TOF, para, finalmente, calcular los siguientes
indicadores de relajación muscular:
T1/Control: Es el porcentaje del cociente entre el
valor máximo de la respuesta al primer estímulo
del patrón TOF y el valor de referencia obtenido
del proceso de calibración. Este indicador toma
singular importancia cuando se emplean
BNMdespolarizantes, cuya acción provoca la
atenuación pareja de las cuatro respuestas al TOF
(11).
T4/T1: Es el porcentaje del cociente entre el valor
máximo de la respuesta al cuarto estímulo del
patrón TOF y el valor máximo de la respuesta al
primer estímulo. Cuando se emplean BNM no
despolarizantes, este indicador es suficiente para
caracterizar la función neuromuscular (11).
Conteo de respuestas: En casos de relajación
muscular profunda, los valores máximos de las
respuestas aparecen atenuados por debajo de cierto
umbral de anulación establecido en el algoritmo.
En estos casos, se muestra el conteo de la cantidad
de respuestas obtenidas para un patrón TOF, ya
que no es posible calcular el indicador T4/T1.
D. Procedimiento experimental
Para los ensayos experimentales, se escogieron
cirugías de corta duración, que incluyeron
procedimientos de colecistectomía y plastia de
trompas de Falopio con anestesia general y por vía
laparoscópica. El estudio tuvo lugar en el Hospital
Clínico Quirúrgico “Hermanos Ameijeiras” de La
Habana, Cuba. En todos los casos, se explicó el
protocolo experimental al paciente para la obtención
de su consentimiento informado. También, se pidió a
los anestesiólogos que tomaran las decisiones
basándose en las herramientas y en los criterios que
ordinariamente emplean, pero evaluando críticamente
las indicaciones proporcionadas por el monitor, que
tendrían únicamente carácter informativo.
Con el objetivo de someter a los pacientes a iguales
condiciones de medición, se tomaron medidas como:
posición y forma de sujeción de la mano, colocación
del sensor de aceleración y posicionamiento de
electrodos. La preparación del paciente se ilustra en la
Figura 4.
Los ensayos se realizaron mediante la estimulación
de los nervios mediano y cubital (12), y se registró la
respuesta cinética del dedo pulgar. El empleo de
electrodos con dimensiones reducidas y su colocación
Figura 4: Preparación del paciente durante los ensayos. Se emplearon electrodos
autoadhesivos, colocándose el negativo en posición distal y el positivo en posición
proximal. El sensor de aceleración se fijó al dedo pulgar con cinta adhesiva
hipoalergénica.
Sensor de aceleración
Electrodo positivo
Electrodo negativo
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sobre el trayecto aproximado de los nervios, tiene la
finalidad de aplicar selectivamente el estímulo
eléctrico. Se emplearon electrodos autoadhesivos de 9
cm2, que son apropiados para la estimulación eléctrica
transcutánea. Estos electrodos se separaron a una
distancia de 3 cm de borde a borde, colocando el
positivo en posición proximal, y el negativo, en
posición distal, próximos a la palma de la mano.
En el proceso de calibración, se empleó una
intensidad de corriente eléctrica de 50 mA como
mínimo (6, 7, 12). Durante las etapas de inducción y
recuperación (o reversión) de la relajación muscular, el
monitor se configuró para monitorización automática
cada 15 segundos; y durante el acto quirúrgico, cada 2
minutos. La recogida de los datos se realizó de forma
manual, pero en su posterior representación gráfica y
análisis, se empleó un software de cálculo.
En todos los pacientes, se realizó la inducción de la
anestesia con bolos de propofol a razón de 2 a 2,5
mg/kg; fentanilo, 2,5 μg/kg; lidocaína, 2 mg/kg; y
bromuro de vecuronio, 0,1 mg/kg. Pero, en algunos
casos, se empleo una dosis de succinilcolina de 1
mg/kg para la intubación. Las dosis de mantenimiento
se utilizaron según las necesidades del caso; no
obstante, se planificó revertir el bloqueo si no se
presentaba recuperación espontánea una vez concluido
el acto quirúrgico y cuando el indicador T4/T1
alcanzara valores superiores a 25%.
Vale aclarar que el bromuro de vecuronio es un
BNM no despolarizante esteroideo, con un radical
similar a la acetilcolina incorporado en el anillo D de
su molécula, y sólo uno de los amonios en forma
cuaternaria (3, 13-15).
Con relación a la cinética y dinámica del fármaco, se
señala que su mecanismo de acción compite con la
acetilcolina, y se une preferentemente a los receptores
nicotínicos postsinápticos de la placa motora, aunque
también a los receptores colinérgicos presinápticos.
Por otra parte, el bromuro de vecuronio no produce
bloqueo del canal iónico, su potencia es de 1 a 1,74
con relación al pancuronio, y es similar al pipecuronio.
Se elimina generalmente por el hígado y el riñón, su
metabolismo y excreción del compartimento
sanguíneo central son indispensables para su
recuperación. Su vida de distribución media varía
entre 3 y 5 minutos, en tanto que la vida media de
eliminación varía entre 60 y 90 minutos. Además, en
su presencia, el aclaramiento plasmático demora entre
3 y 5 ml/min, siendo más rápido que el de otros
relajantes. Por último, su volumen de distribución
varía entre 250 y 350 ml/kg, y la unión a las proteínas
plasmáticas es del orden de 25% (3, 14).
Entre las situaciones que modifican la
farmacocinética del bromuro de vecuronio, se
encuentran los diferentes agentes anestésicos, la edad,
el uso concomitante de otros relajantes y el estado
ácido básico (3, 14-16).
Resultados
Se monitorizó la función neuromuscular
intraoperatoria en diez pacientes, durante actos
quirúrgicos con las características referidas
anteriormente. A continuación, se presenta el
comportamiento de los cinco casos con resultados más
significativos.
Figura 5. Comportamiento en el tiempo de los
indicadores de relajación muscular para el caso ANN
La Figura 5 ilustra el caso ANN con un tiempo
anestésico-quirúrgico de 24 minutos. En ella se
evidencia el inicio del proceso quirúrgico con
indicadores T1/Control y T4/T1 cercanos a 100%. En
ese momento, la inducción de la relajación muscular
abrupta mediante succinilcolina para la intubación se
reflejó adecuadamente. Ya durante el acto quirúrgico,
el indicador T4/T1 se mantuvo por debajo de 40%. La
extubación del paciente se efectuó cuando la
conducción neuromuscular fue similar a la indicada
inmediatamente después del proceso de calibración.
60 Yadel Martín, Daniel Vega, Idoris Cordero, Alberto Martínez, Yahima Sánchez, Liu Alfonso
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Figura 6. Comportamiento en el tiempo de los
indicadores de relajación muscular para el caso YAI
En la Figura 6, se presenta el caso YAI con un
tiempo anestésico-quirúrgico de 28 minutos. Antes de
inducir la relajación muscular, se aprecian valores
próximos a 100% en los indicadores. Al inicio del acto
quirúrgico, se reflejó adecuadamente una recuperación
del paciente, así como el efecto de la dosis de
mantenimiento administrada. En este caso, se logró
una relajación muscular profunda, observándose, en el
caso del indicador T4/T1, el cambio de porcentaje a
conteo de respuestas, no representado en la Figura.
Este paciente mostró dificultad para respirar al ser
extubado, lo que concuerda con los indicadores de
relajación muscular en ese momento.
Figura 7. Comportamiento en el tiempo de los
indicadores de relajación muscular para el caso MAR
En la Figura 7 se registra el caso MAR con un
tiempo anestésico-quirúrgico de 27 minutos. En ella,
se observan valores de los indicadores superiores a
100% antes de la inducción de la relajación, que son
comparables con los que se obtuvieron después de la
recuperación final del paciente. En este caso, fue
necesaria la administración de dosis de mantenimiento
tras la inducción inicial. La extubación del paciente se
realizó cuando existía criterio para ello, según las
indicaciones, justamente con un T4/T1 en el entorno
de 90%.
Figura 8. Comportamiento en el tiempo de los
indicadores de relajación muscular para el caso LUZ
En la Figura 8, se ilustra el caso LUZ, con
un tiempo anestésico-quirúrgico de 65
minutos. El paciente se mantuvo con una
relajación muscular profunda durante el
procedimiento quirúrgico y se observó el
cambio de porcentaje a conteo de respuestas
en el indicador T4/T1, lo que no se representa
en la Figura. La intubación y la extubación del
paciente se realizaron cuando existía criterio
para ello, según las indicaciones del monitor.
Al comparar los valores finales de los
indicadores con los obtenidos inmediatamente
después de la calibración inicial, se observa
que el paciente se recuperó adecuadamente.
Figura 9. Comportamiento en el tiempo de los
indicadores de relajación muscular para el caso ARE
La Figura 9 registra el caso ARE, con un
tiempo anestésico-quirúrgico de 44 minutos.
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En este caso, el anestesiólogo mantuvo al
paciente en un estado de relajación no
profunda durante el transcurso del acto
quirúrgico. Y, a solicitud del cirujano, fue
necesaria la administración de una dosis
adicional de BNM para concluir el acto
quirúrgico, eventos que fueron indicados
adecuadamente por el monitor. Como en los
casos anteriores, la intubación y la extubación
del paciente se realizaron cuando existía
criterio para ello, de acuerdo con las
indicaciones del monitor.
Discusión
El prototipo del monitor de bloqueo neuromuscular
funcionó de forma estable durante diez actos
quirúrgicos realizados con instrumental de cirugía
video-laparoscópica, lográndose inmunidad ante las
interferencias causadas por la electrocirugía.
Se emplearon las dos fuentes de alimentación
previstas en el diseño del monitor y se obtuvieron
resultados prácticos similares. El empleo de la fuente
de alimentación externa de grado médico generó
requisitos adicionales de diseño en lo referente a la
longitud de su cable y a la solución constructiva del
conector para la red de energía. En cambio, la
utilización de la batería interna permitió una
autonomía del monitor de más de seis horas, pero
también generó requisitos adicionales de diseño en lo
referente a la implementación de un mecanismo de
apagado automático para casos de inactividad del
monitor.
A criterio de los especialistas involucrados, en la
mayoría de los actos quirúrgicos monitorizados, los
indicadores de relajación muscular registrados
mostraron significativa correspondencia con la clínica
de los pacientes.
Las curvas correspondientes a la variación en el
tiempo de los indicadores de relajación muscular
exhibieron un comportamiento esperado: valores
elevados antes de la inducción de la relajación
muscular y al final de los procesos de recuperación o
reversión, así como disminución del porcentaje hasta
valores cercanos o iguales a cero durante los períodos
de relajación muscular del paciente. Para el caso del
indicador T4/T1, se observó el cambio de porcentaje a
conteo de respuestas en presencia de una relajación
muscular profunda. En los casos en que se administró
el BNMdespolarizante, el monitor indicó
adecuadamente la atenuación pareja a las cuatro
respuestas al TOF.
Las ventajas de este tipo de monitorización se
evidenciaron en la casuística presentada porque
apoyaron la actuación oportuna del anestesiólogo
durante las decisiones críticas: intubar, administrar
dosis de mantenimiento y extubar. No fue necesario
revertir el bloqueo en ningún paciente.
Se ha planteado la necesidad de incorporar nuevas
guías o estrategias de buenas prácticas de uso de los
BNM (17), pero en la actualidad no es un hecho de
obligatorio cumplimiento en anestesiología. Sólo
existen recomendaciones de actuación con el propósito
de promover la monitorización neuromuscular como
una herramienta muy útil para el uso racional de los
BNM.
Las recomendaciones en cuanto a monitorización de
paciente de la American Society of Anesthesiologists
incluyen la monitorización del bloqueo
neuromuscular, pero sólo de forma ocasional, o sea, en
pacientes cuyo estado clínico lo exija (18).
En síntesis, los resultados son satisfactorios, pero
aún preliminares, dado que, a criterio de los autores,
debe aumentarse el número de casos y extenderse la
monitorización a otros procedimientos quirúrgicos más
complejos y de mayor duración. Por ejemplo, a
procedimientos en que se emplee otro emplazamiento
para las partes aplicables al paciente y otro tipo de
equipamiento de electrocirugía. Así se realizará un
estudio más completo de correspondencia entre los
indicadores que son producto de la monitorización y la
clínica real del paciente.
Agradecimientos
Los autores expresan su reconocimiento a los
especialistas del Hospital Clínico Quirúrgico
“Hermanos Ameijeiras”, que de una forma u otra
apoyaron y colaboraron durante la realización de estos
ensayos en sus instalaciones. También a los pacientes
que, desde esa posición, confiaron y apoyaron esta
etapa del desarrollo de un monitor de bloqueo
neuromuscular.
62 Yadel Martín, Daniel Vega, Idoris Cordero, Alberto Martínez, Yahima Sánchez, Liu Alfonso
Cienc. innov. salud. Junio2014; 2 (2):54 – 62. Universidad Simón Bolívar (Col).ISSN: 2344-8636
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