El sesgo de los oxímetros de pulso permanece incluso si se corrige por raza, encuentra un estudio

Los oxímetros de pulso fueron una parte fundamental de la atención vital durante la pandemia de COVID-19, dando forma al tratamiento midiendo los niveles de oxígeno en la sangre. Los dispositivos, que se hicieron comunes en la década de 1980, tienen protocolos de larga duración para detectar la hipoxemia, la baja oxigenación de la sangre que puede provocar insuficiencia orgánica y la muerte.

Si bien décadas de investigación publicada han demostrado que los oxímetros de pulso pueden dar lecturas sesgadas para pacientes con piel oscura, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis informa que los ajustes sugeridos basados ​​​​en carreras a los umbrales de hipoxemia son insuficientes; en cambio, informan los investigadores, el oxímetro en sí debe repararse. Los médicos han sugerido mediciones de oxímetro de pulso «corregidas por raza» mediante el cálculo de un «valor» basado en raza para restar de la lectura del dispositivo antes de usarlo para detectar hipoxemia.

«La gente no piensa que los sensores estén sesgados», dijo el investigador principal Neal Patwari, profesor de ingeniería eléctrica y de sistemas y de informática e ingeniería en la Escuela de Ingeniería McKelvey. «El oxímetro es un dispositivo físico y ha estado en uso durante 40 años. La verdadera pregunta es, ¿por qué el sesgo sigue aquí? No se ha prestado mucha atención a este problema. Incluso antes de COVID, los oxímetros estaban siendo utilizado constantemente para pacientes amenazados con hipoxemia, o que estaban siendo monitoreados después de la cirugía».

Un oxímetro de pulso funciona transmitiendo luz a través del cuerpo, generalmente a través de la yema del dedo. El oxígeno se mide por la cantidad de luz que absorbe la hemoglobina, una proteína en la sangre. Pero los niveles más altos de pigmentación de la piel pueden dar lugar a lecturas de oxigenación falsas. Al considerar los registros de 139,000 pacientes de la UCI de los registros electrónicos de hospitales de todo el país, Patwari y su equipo demostraron que las mediciones del oxímetro de pulso tenían una mayor variación en los pacientes negros y asiáticos, en comparación con los pacientes blancos. Los datos provienen de registros anteriores a la aparición de COVID-19.

Los hallazgos del estudio también se relacionan con el uso de oxímetros de pulso para detectar la hipoxemia. Otros investigadores han demostrado que, debido a las lecturas falsamente optimistas del oxímetro de pulso, los pacientes negros tienen el triple de riesgo que los pacientes blancos de que un oxímetro de pulso no detecte su hipoxemia. En respuesta, algunos médicos sugieren restar el sesgo en función de la carrera de la lectura del oxímetro de pulso para abordar este problema. Pero Patwari y su equipo demostraron que ninguna sustracción basada en la raza permitiría detectar la hipoxemia en los pacientes negros en comparación con los pacientes blancos.

Patwari dijo que se debe hacer más investigación en el espacio.

«Actualmente no tenemos mediciones del color de la piel de los pacientes, que es diferente a la raza, en estos grandes conjuntos de datos», dijo. «Tener datos sobre el color de la piel permitiría que la investigación hiciera un progreso importante hacia oxímetros de pulso imparciales».

Las lecturas correctas son importantes porque el porcentaje de oxigenación de la sangre determina el reembolso de Medicare y la elegibilidad para las terapias de tratamiento farmacológico en la mayoría de los hospitales. «Al ocultar la hipoxemia de un paciente detrás de lecturas de oxigenación aceptables, el oxímetro de pulso contribuye a la ‘iluminación de la atención médica’, en la que se le dice a un paciente en una crisis médica que no está en peligro», escribieron los investigadores en el artículo que presentaron el 23 de junio. en la Conferencia IEEE/ACM de 2023 sobre salud conectada: aplicaciones, sistemas y tecnologías de ingeniería en Orlando, Florida.

Reemplazar los oxímetros con dispositivos nuevos y más confiables no está exento de serios desafíos. Actualmente, la Administración de Alimentos y Medicamentos, que regula los dispositivos, no exige que sean precisos para una amplia variedad de tonos de piel. Los funcionarios federales han dicho que están considerando nuevos estándares regulatorios. Además, no se sabe completamente por qué los oxímetros de pulso no funcionan tan bien en personas de color, y la financiación de la investigación en esta área es limitada. Patwari se interesó en el sesgo del oxímetro de pulso hace varios años cuando leyó una investigación que cuantificaba el sesgo.

«Estaba un poco estupefacto», dijo. «Aquí está este dispositivo diseñado que se basa en la física, y no tenía idea de que estaba sesgado».

En un curso que imparte, Patwari hace que sus alumnos utilicen datos de pacientes de la UCI para analizar los prejuicios raciales. Este documento surgió, en parte, del trabajo realizado en esa clase. Di Huang, un estudiante graduado en informática, trabajó para obtener los datos del oxímetro de pulso de una gran base de datos. Francesca Bonetta-Misteli, estudiante de ingeniería biomédica, escribió su proyecto de clase para investigar el sesgo en los dispositivos médicos ópticos. Tanto Huang como Bonetta-Misteli son coautores del artículo.