2.6.1 Sejarah dan Cara Kerja Pulse Oksimetri
Oksimetri, penggunaan cahaya untuk mengukur sejumlah oksigen dalam darah. Teknik tersebut mulai diteliti tahun 1874 saat Karl von Vierordt berusaha mengukur saturasi darah pada tangan manusia. Tahun 1930-an, Mikikan dan Wood mengembangkan oksimeter telinga dengan 2 panjang gelombang yang kemudian dimodifikasi oleh Matthes pada tahun 1935 menjadi meter saturasi oksigen pertama dengan filter cahaya merah dan hijau.47
Penelitian berlanjut hingga pada tahun 1972 Takuo Aoyagi memperkenalkan
pulse oksimetri yang menggunakan rasio absorpsi cahaya merah-inframerah dari
komponen berpulsasi (arteri). Idenya diperoleh saat Aoyagi berusaha mengukur curah jantung menggunakan metode dilusi dye pada oksimeter telinga Wood. Oksimeter telinga dapat digunakan merekam kurva dilusi dye, namun membutuhkan kalibrasi dengan sampel darah. Karena pulsasi arteri bersifat ―noise‖ maka dibutuhkan metode untuk mengatasinya, dan hal tersebut menjadi awal penemuan Aoyagi. Pulsasi arteri tumpang tindih dengan kurva dye dan amplitudo pulsasi membawa informasi warna yang penting dan unik. Oleh karena pulsasi menunjukkan darah arterial maka efek darah vena pada warna dapat disingkirkan, sehingga penekanan jaringan seperti pada oksimeter telinga tidak diperlukan.47,48
Pulse oksimeter terdiri dari probe perifer dan unit mikroprosesor. Probe perifer
terdiri dari fotodetektor dan dioda emisi 2 cahaya. Cahaya yang dipancarkan dioda diabsorpsi oleh jaringan termasuk pembuluh darah, dikenali fotodetektor dan diolah mikroprosesor. Kerja pulse oksimeter didasarkan pada prinsip bahwa oksihemoglobin dan deoksihemoglobin dapat mengabsorpsi cahaya merah dan inframerah. Satu dioda mengemisikan cahaya merah pada panjang gelombang 660
nm, deoksihemoglobin mengabsorbsi lebih banyak cahaya. Dioda lain mengemisikan cahaya inframerah pada panjang gelombang 940 nm, oksihemoglobin mengabsorbsi lebih banyak cahaya. Mikroprosesor menganalisis absorpsi cahaya tersebut untuk menentukan konsentrasi oksihemoglobin dan deoksihemoglobin. Konsentrasi oksihemoglobin dibagi oksihemoglobin ditambah deoksihemoglobin ditampilkan sebagai saturasi oksigen.20
Probe diposisikan sehingga fotodetektor dan dioda saling berhadapan dengan
lapisan jaringan berada diantaranya. Fotodetektor menyala dan mati beberapa ratus kali per detik untuk merekam absorpsi cahaya selama aliran pulsasi dan nonpulsasi. Selama aliran pulsasi, absorpsi cahaya oleh darah arterial, jaringan, dan darah vena dideteksi. Selama aliran nonpulsasi, hanya absorpsi cahaya oleh jaringan dan vena yang dideteksi. Unit mikroprosesor membandingkan absoprsi cahaya selama aliran pulsasi dan nonpulsasi untuk mengisolasi absorpsi cahaya oleh darah arterial, dan hal tersebut menentukan saturasi oksigen.20
2.6.2 Pulse Oksimetri Fingertip dan Generasi Baru
Pulse oksimeter fingertip merupakan salah satu jenis pulse oksimeter yang
menggunakan prinsip konvensional gelombang merah dan inframerah. Seluruh perangkat elektronik dan sensor disatukan dalam oksimeter yang berukuran kecil. Meskipun berukuran kecil namun oksimeter ini dapat menampung jari dengan ketebalan 8-26 mm. Kelebihan lain yaitu mudah dibawa dan digunakan, serta terutama harganya yang terjangkau. Faktor harga termasuk penyediaan alat oksimeter dan sensor.28 Laporan penggunaan pulse oksimetri fingertip Onyx II 9550® (Nonin Medical, Inc, USA) di salah satu Instalasi Gawat Darurat di Amerika Serikat menunjukkan terdapat pengurangan biaya penyediaan sensor hingga 48%, pengurangan waktu kerja staf, dan mudah digunakan.29
Walaupun mudah digunakan, namun pada keadaan tertentu pulse oksimeter dapat memberikan artefak atau data yang salah. Faktor-faktor yang mempengaruhi artefak antara lain bergeraknya probe dari tempatnya, cahaya ambient seperti lampu kamar operasi yang terang, radiasi elektromagnetik, zat kontras metilen biru, methemoglobin, karboksihemoglobin, vasokonstriksi perifer, hipoperfusi,
hipotermi maupun syok.20 Bilirubinemia atau kulit berpigmentasi hitam tidak mempengaruhi hasil oksimetri jika hasil saturasi >90%.5 Gerakan mekanik berpengaruh pada fungsi oksimeter.22 Artefak terkait gerakan dapat diminimalkan menggunakan pulse oksimeter generasi baru dengan algoritme yang diperbaiki sehingga dapat menyaring sinyal yang tidak diperlukan.20,22
Beberapa macam pulse oksimetri generasi baru yang saat ini tersedia antara lain N-395® (Nellcor, Pleasanton, CA), MARS® (Novametrix, Wallingford, CT), Viridia 24C® (Philips, Andover, MA) dan Masimo SET® (Irvine, CA).23 Masimo SET® (Signal Extractor Technology) dengan sensor neonatal telah menerima izin pelabelan dari Food and Drug Administration (FDA) 510 (k) untuk penggunaan skrining PJB kritis pada neonatus. Pelabelan tersebut berdasarkan guideline dari
Federal Recommended Uniform Screening Panel (RUSP), Amerika, bahwa
skrining tersebut menggunakan perangkat yang (1) toleran terhadap gerakan; (2) melaporkan saturasi oksigen fungsional; (3) telah divalidasi pada kondisi perfusi rendah; dan (4) diberi izin FDA untuk digunakan pada neonatus. Kriteria tersebut dijumpai pada perangkat pulse oksimetri Masimo.24
Teknologi Masimo SET® memungkinkan kekuatan filter adaptif dengan teknik tertentu dapat digunakan untuk memantau secara real-time saturasi oksigen arteri dan denyut nadi. Oksimeter ini tidak menggunakan prinsip cahaya merah-inframerah seperti oksimeter konvensional. Filter adaptif, ditempatkan dalam mikroprosesor, dapat mengenali sinyal yang diharapkan dan sinyal tidak diharapkan yang membentuk ―noise reference‖. Dengan menggunakan algoritme tertentu (Discrete Saturation Transform Algorithm) dapat dibedakan saturasi darah arteri dan perkiraan saturasi darah vena. Melalui sistem tersebut, Masimo SET® dapat mengatasi masalah artefak akibat gerakan, perfusi perifer rendah dan sinyal rendah akibat ―noise‖ lingkungan.25
Keunggulan pulse oksimetri generasi baru dalam mengatasi artefak akibat gerakan dibandingkan pulse oksimetri konvensional dibuktikan oleh Sahni dkk26 dengan meneliti saturasi oksigen dan frekuensi denyut jantung neonatus yang menjalani sirkumsisi. Dibandingkan dengan Masimo SET®, saturasi oksigen dan frekuensi denyut jantung yang diukur menggunakan oksimeter konvensional Nellcor
N-200® (Pleasanton, CA) ternyata lebih rendah dan lebih bervariasi sebelum, saat dan setelah sirkumsisi terutama saat subjek menangis. Keunggulan tersebut juga didapatkan pada penelitian lain.23
Keandalan antara beberapa pulse oksimetri generasi baru diteliti oleh Hay dkk23 dengan membandingkan Masimo SET®, N-395®, MARS® dan Viridia 24C® selama 28 jam pada neonatus yang dirawat di Unit Perawatan Intensif Neonatus (UPIN). Penelitiannya mendapatkan Masimo SET® paling sedikit mempunyai desaturasi palsu, sinyal drop-out dan bradikardi palsu, serta hampir menyerupai elektrokardiografi baik angka, akselerasi maupun deselerasi denyut jantung. Hasil serupa juga didapatkan oleh Goldstein dkk27 dengan membandingkan pulse oksimetri Masimo SET® dan Viridia Philips® selama 6188 menit pada neonatus yang dirawat di UPIN. Hasilnya, Masimo SET® mempunyai angka desaturasi palsu, sinyal drop-out, dan frekuensi denyut jantung palsu yang lebih rendah. 2.7 Pulse Oksimetri dan Deteksi Dini PJB Kritis
Mulai awal tahun 1990 peneliti mulai mengevaluasi peran oksimetri untuk mengidentifikasi PJB kritis yang tidak terdeteksi hingga bayi baru lahir pulang dari rumah sakit. Pada awalnya, peneliti mendapatkan bahwa hasil pengukuran saturasi oksigen menggunakan pulse oksimetri pada neonatus dengan PJB kritis lebih rendah dibandingkan kontrol sesuai usia.7 Penelitian pendahuluan oleh Hoke dkk16 mendapatkan saturasi oksigen abnormal pada 0,02% neonatus sehat dan 81% neonatus dengan PJB yang dilakukan pemeriksaan pulse oksimetri. Hal tersebut menunjukkan bahwa pulse oksimetri dapat menjadi kandidat bagi penelitian selanjutnya sebagai cara deteksi dini PJB kritis.
2.7.1 Penelitian Pulse Oksimetri dan Deteksi Dini PJB Kritis di Negara Maju Kebanyakan penelitian mengenai pulse oksimetri dan deteksi dini PJB kritis di negara maju menggunakan pulse oksimetri generasi baru. Penelitian berikut (Tabel 2.7.1) dengan jumlah sampel besar menggunakan pulse oksimetri Masimo SET®. Subjek dengan hasil abnormal dilakukan ekokardiografi untuk diagnosis pasti. Subjek dengan hasil normal yang pulang dari rumah sakit dilakukan
pemantauan kelainan kardiovaskular melalui catatan nasional dan data rumah sakit.10-12 Penelitan Ewer dkk11 mendapatkan jumlah paling banyak bayi baru lahir dengan saturasi oksigen abnormal untuk PJB melalui pemeriksaan pulse oksimetri (195 bayi atau 0,97%). Hasil ketiga penelitian tersebut memperlihatkan sensitivitas sedang, spesifisitas tinggi, dan positif palsu rendah. Positif palsu berhubungan dengan jenis malformasi jantung lain, masalah paru, infeksi10-12 dan sirkulasi transisional.12
Tabel 2.7.1 Akurasi Pulse Oksimetri Generasi Baru dalam Deteksi Dini PJB Kritis10-12 Peneliti Batasan normal Letak sensor Waktu Tes Total subjek Sensitivi-tas (%; 95% IK) Spesifis-tas (%; 95% IK) NDP (%; 95% IK) NDN (%; 95% IK) RKP (%; 95% IK) RKN (%; 95% IK) PP (%; 95% IK) Meberg dkk (2008)12 ≥95% Kaki <24 jam 50.008 77,1 (59,9-89,6) 99,4 (99,3-99,5) 8,3 (5,7-12,0) 99,98 (99,97-99.99) 129,8 (104,9-160,6) 0,23 (0,13-0,43) 0,6 (0,5-0,7) De-Wahl Granelli dkk (2009)10 ≥95% / beda ≤3% Tangan kanan dan kaki >24 jam 39.821 66,5 (45,7-82,1) 99,8 (99,8-99,9) 20,69 (12,75- 30,71) 99,97 (99,95-99,99) 383,4 (268,8-546,9) 0,35 (0,21-0,57) 0,17 (0,1-0,2) Ewer dkk (2011)11 ≥95%/ beda ≤2% Tangan kanan dan kaki <24 jam 20.055 75,0 (53,3-90,2) 99,1 (99,0-99,2) 9,23 (5,56-14,20) 99,97 (99,93-99,99) 84,9 (64,6-111,6) 0,25 (0,13-0,50) 0,9 (0,8-1,0) IK, interval kepercayaan; NDP, nilai duga positif; NDN, nilai duga negatif; RKP, rasio kemungkinan positif; RKN, rasio kemungkinan negatif; PP, positif palsu
Metaanalisis dan review sistematik oleh Thangaratinam dkk13 mendapatkan sensitivitas sedang dengan spesifitas tinggi, sesuai untuk skrining secara universal. Penelitian tersebut mengevaluasi 552 penelitian dan 13 penelitian diantaranya diikutkan dalam analisis. Jenis oksimetri yang digunakan dan batasan desaturasi tidak dilakukan evaluasi. Hasil penelitian tersebut memperlihatkan sensitivitas 76,5% (95% interval kepercayaan (IK) 67,7-83,5%), spesifisitas 99,9% (95% IK 99,7-99,9%), rasio kemungkinan positif 549,2% (95% IK 232,8-1195,6%), rasio kemungkinan negatif 0,24% (95% IK 0,17-0,33%) dan positif palsu 0,14% (IK 0,06-0,33).
American Academy of Pediatrics (AAP) dan American heart Association (AHA)
serta Centers for Disease Control and Prevention (CDC) mengeluarkan rekomendasi tentang penggunaan pulse oksimetri untuk skrining PJB kritis pada bayi baru lahir asimtomatik sebelum pulang dari rumah sakit.7,14,15 Pemeriksaan dilakukan pada usia tidak kurang dari 24 jam atau sebelum pulang jika berencana
pulang lebih awal, menggunakan pulse oksimetri yang toleran terhadap gerakan, pemeriksaan preduktal (tangan kanan) dan postduktal (kaki). Hasil skrining positif jika: (1) saturasi oksigen <90%; (2) saturasi oksigen <95% di kedua ekstremitas pada 3 kali pengukuran dengan interval 1 jam; atau (3) terdapat perbedaan absolut saturasi oksigen>3% antara tangan kanan dan kaki pada 3 kali pengukuran dengan interval 1 jam. Pada hasil skrining positif, pasien dilakukan ekokardiografi. Jika didapatkan saturasi oksigen ≥95% di salah satu ekstremitas dengan ≤3% perbedaan absolut saturasi oksigen antara ekstremitas atas dan bawah, maka disebut sebagai hasil skrining negatif dan pemeriksaan dihentikan.14,15
Deteksi PJB kritis dengan pulse oksimetri sebaiknya dilakukan di tangan kanan dan salah satu kaki.14,15 Untuk mendeteksi sianosis diferensial, saturasi oksigen harus diukur pada sisi yang menerima darah dari preduktal (tangan kanan) dan postduktal (kaki). Digunakan ekstremitas atas kanan daripada kiri oleh karena arteri subklavia kiri berasal dari dekat duktus arteriosus dan sebagian dari aliran darah berasal dari duktus sehingga tidak menunjukkan nilai saturasi oksigen preduktal yang sebenarnya.42 Penelitian de-Wahl Granelli dkk18 mendapatkan bahwa dengan menggunakan kriteria perbedaan saturasi oksigen >3% antara tangan kanan dan kaki maka sensitivitas pemeriksaan dapat ditingkatkan.
Penting untuk menentukan batasan saturasi abnormal, mengingat batasan saturasi yang terlalu tinggi akan meningkatkan sensitivitas namun menurunkan spesifisitas, dan sebaliknya. Batasan saturasi abnormal <95% dianggap cukup.7,15 Penelitian O’Brien dkk49
pada neonatus aterm sehat selama 24 jam awal kehidupan, mendapatkan saturasi oksigen cukup stabil pada usia 20-24 jam dengan median 97,8%.
2.7.2 Penelitian Pulse Oksimetri dan Deteksi Dini PJB Kritis di Negara Berkembang
Publikasi penelitian tentang penggunaan pulse oksimetri sebagai cara deteksi dini PJB kritis di negara berkembang tidak sebanyak publikasi penelitian di negara maju. Sensitivitas lebih rendah didapatkan oleh Vaidyanathan dkk50 yang meneliti di Kerala, India. Sebanyak 5487 bayi berusia 48 jam dilakukan pemeriksaan
oksimetri dengan Oximax N-65® (Nellcor Puritan Bennett, Pleasanton, CA) di ekstremitas bawah dan ekokardiografi secara bedside. Batasan saturasi oksigen abnormal <94%. Subjek dengan saturasi oksigen normal dilakukan pemantauan (evaluasi klinis, kuesioner, wawancara via telepon) pada usia 6 minggu. Jika hasilnya abnormal maka ekokardiografi diulang. Penelitian tersebut mendapatkan sensitivitas yang rendah yaitu 11,4% untuk PJB dan 13,3% untuk PJB mayor, spesifisitas 90,7%, nilai duga positif 0.3% dan nilai duga negatif 99.7%. Hasil tersebut berbeda dari penelitian-penelitian sebelumnya dan kemungkinan disebabkan faktor manusia dan teknis.
Penelitian Ruangritnamchai dkk19 di Bangkok, Thailand, mendapatkan sensitivitas dan spesifisitas tinggi. Pemeriksaan menggunakan Masimo SET® pada 1847 neonatus asimtomatik usia 24-48 jam dengan sensor diletakkan di tangan kanan dan kaki. Subjek dengan saturasi abnormal <95% dilakukan ekokardiografi, sedangkan pada saturasi normal ≥95% dilakukan pemantauan hingga 2 bulan. Hasil penelitian tersebut mendapatkan sensitivitas 100%, spesifisitas 99,8%, nilai duga positif dan nilai duga negatif 100%, positif palsu dan negatif palsu 0%.
BAB III