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L’oxygénation par membrane extracorporelle (ECMO) est principalement utilisée pour fournir une assistance cardio-pulmonaire.

L’oxygénation par membrane extra-corporelle (ECMO) est une technique de sauvetage utilisée chez les patients gravement malades présentant des dysfonctionnements cardiaques et/ou pulmonaires aigus, qui sont à haut risque de développer des lésions rénales aiguës (AKI) et une surcharge liquidienne (FO). L’ECMO est couramment utilisée dans les situations suivantes :

• Défaillance cardiaque et/ou pulmonaire malgré le traitement médical habituel pour permettre au cœur et/ou aux poumons de récupérer.
• Comme option de pont vers un autre traitement tel qu’un dispositif d’assistance cardiaque ou un dispositif d’assistance ventriculaire gauche (DAVG)
• Comme pont vers une transplantation cardiaque ou pulmonaire

Ecmo veineux-veineux

L’ECMO veineux-veineux (ECMO VV) fournit une assistance respiratoire pure par l’oxygénation du sang et l’élimination du dioxyde de carbone (CO2). Elle ne fournit pas d’assistance circulatoire.

L’ECMO veineux-artériel

L’ECMO veineux-artériel (VA ECMO) est similaire à la machine cœur-poumon et fournit une assistance cardiaque et pulmonaire aux patients en choc cardiogénique.

ECMO

• L’assistance cardiopulmonaire mécanique est le plus souvent appliquée en peropératoire pour faciliter la chirurgie cardiaque (c’est-à-dire le pontage cardiopulmonaire). Cependant, l’assistance cardio-pulmonaire peut également être délivrée de manière plus prolongée dans une unité de soins intensifs, bien que cela soit moins courant.
• L’assistance cardio-pulmonaire prolongée est appelée oxygénation par membrane extracorporelle (ECMO), assistance respiratoire extracorporelle ou assistance pulmonaire extracorporelle. Il existe deux types d’ECMO : veino-artérielle (VA) et veino-veineuse (VV). Les deux fournissent une assistance respiratoire, mais seule l’ECMO VA fournit une assistance hémodynamique.

La survie des patients sous ECMO peut être catégorisée en fonction de l’indication de l’ECMO : insuffisance respiratoire aiguë sévère ou insuffisance cardiaque.

Insuffisance respiratoire aiguë – De multiples études ont évalué l’effet de l’ECMO sur la mortalité des patients souffrant d’insuffisance respiratoire aiguë sévère. Le bénéfice potentiel de l’ECMO doit toujours être mis en balance avec le risque de transfert. Dans les centres d’ECMO expérimentés, environ 25 % des patients s’amélioreront et se rétabliront sans ECMO, tandis que 75 % des patients devront subir une ECMO. Parmi ceux qui nécessitent une ECMO, 60 à 70 pour cent survivront.

Cardiaque – L’ECMO veino-artérielle (VA) peut fournir un soutien aigu en cas de choc cardiogénique ou d’arrêt cardiaque chez l’adulte. En supposant que la fonction cérébrale est normale ou seulement légèrement altérée, l’ECMO est fournie jusqu’à ce que le patient récupère ou reçoive un dispositif d’assistance ventriculaire à long terme comme pont vers une transplantation cardiaque.

Des études d’observation et des séries de cas ont rapporté des taux de survie de 20 à 50 % chez les patients ayant reçu une ECMO pour un arrêt cardiaque, un choc cardiogénique sévère ou un échec du sevrage de la dérivation cardio-pulmonaire après une chirurgie cardiaque et incluant des adultes plus âgés.

L’ECMO peut être veino-veineuse (VV) ou veino-artérielle (VA) :

• Lors de l’ECMO VV, le sang est extrait de la veine cave ou de l’oreillette droite et renvoyé dans l’oreillette droite. L’ECMO VV fournit une assistance respiratoire, mais le patient est dépendant de sa propre hémodynamique.
• Lors de l’ECMO VA, le sang est extrait de l’oreillette droite et renvoyé dans le système artériel, en contournant le cœur et les poumons. L’ECMO VA fournit à la fois un soutien respiratoire et hémodynamique.

Initiation – Une fois qu’il a été décidé que l’ECMO sera initiée, le patient est anticoagulé (généralement avec de l’héparine intraveineuse), puis les canules sont insérées. Le support ECMO est initié une fois que les canules sont connectées aux membres appropriés du circuit ECMO.

Cannulation – Les canules sont généralement placées par voie percutanée par la technique de Seldinger. Les plus grandes canules pouvant être placées dans les vaisseaux sont utilisées.

Pour l’ECMO VV, les canules veineuses sont généralement placées dans la veine fémorale commune droite ou gauche (pour le drainage) et la veine jugulaire interne droite (pour la perfusion). L’extrémité de la canule fémorale doit être maintenue près de la jonction entre la veine cave inférieure et l’oreillette droite, tandis que l’extrémité de la canule jugulaire interne doit être maintenue près de la jonction entre la veine cave supérieure et l’oreillette droite. Il est également possible d’utiliser une canule à double lumière, suffisamment grande pour permettre un débit sanguin de 4 à 5 L/min. Elle est disponible en plusieurs tailles, 31 French étant la plus grande et la plus appropriée pour les hommes adultes. Les orifices de drainage et de perfusion ont été conçus pour minimiser la recirculation.

Pour l’ECMO VA, une canule veineuse est placée dans la veine cave inférieure ou l’oreillette droite (pour le drainage) et une canule artérielle est placée dans l’artère fémorale droite (pour la perfusion).

L’accès fémoral est préféré pour l’ECMO VA car l’insertion est relativement facile. Le principal inconvénient de l’accès fémoral est l’ischémie du membre inférieur ipsilatéral. La probabilité de cette complication peut être réduite en insérant une canule artérielle supplémentaire distale par rapport à la canule de l’artère fémorale et en redirigeant une partie du sang perfusé vers la canule supplémentaire pour la « reperfusion » de l’extrémité. Alternativement, une canule peut être insérée dans l’artère tibiale postérieure pour un flux rétrograde vers l’extrémité.

Occasionnellement, les vaisseaux fémoraux ne sont pas adaptés à la canulation pour l’ECMO VA (par exemple, les patients présentant une maladie artérielle périphérique occlusive sévère ou une reconstruction artérielle fémorale antérieure). Dans de telles circonstances, l’artère carotide commune droite ou l’artère sous-clavière peuvent être utilisées. D’après notre expérience, il existe un risque de 5 à 10 % d’infarctus cérébral de grand bassin lorsque l’artère carotide commune droite est utilisée. L’utilisation de l’artère sous-clavière offre l’avantage de permettre aux patients sous ECMO de se déplacer.

Pour l’ECMO postcardiotomie, les canules employées pour le pontage cardio-pulmonaire peuvent être transférées de la machine cœur-poumon au circuit ECMO, le sang étant drainé de l’oreillette droite et réinjecté dans l’aorte ascendante.

Titration – Après la canulation, le patient est connecté au circuit ECMO et le débit sanguin est augmenté jusqu’à ce que les paramètres respiratoires et hémodynamiques soient satisfaisants. Les cibles raisonnables comprennent :

• Une saturation artérielle en oxyhémoglobine de >90 pour cent pour l’ECMO VA, ou >75 pour cent pour l’ECMO VV
• Une saturation veineuse en oxyhémoglobine de 20 à 25 pour cent inférieure à la saturation artérielle, mesurée sur la ligne veineuse
• Une perfusion tissulaire adéquate, telle que déterminée par la pression artérielle, la saturation veineuse en oxygène et le taux de lactate sanguin

Maintien – Une fois les objectifs respiratoires et hémodynamiques initiaux atteints, le débit sanguin est maintenu à ce taux. Une évaluation et des ajustements fréquents sont facilités par l’oxymétrie veineuse continue, qui mesure directement la saturation en oxyhémoglobine du sang dans la branche veineuse du circuit ECMO. Lorsque la saturation en oxyhémoglobine du sang veineux est inférieure à la valeur cible, les interventions qui peuvent être utiles consistent à augmenter un ou plusieurs des éléments suivants : le débit sanguin, le volume intravasculaire ou la concentration en hémoglobine. Diminuer l’absorption d’oxygène systémique en réduisant la température peut également être utile.

L’anticoagulation est maintenue pendant l’ECMO par une perfusion continue d’héparine non fractionnée ou d’inhibiteur direct de la thrombine titrée jusqu’à un temps de coagulation activé (ACT) de 180 à 210 secondes. L’objectif du TCA est réduit en cas d’hémorragie. Le TCA est facilement déterminé au moment des soins, mais le TCA plasmatique (1,5 fois la normale) peut également être utilisé. La thromboélastographie est un complément utile. Lorsque l’héparine est utilisée, l’effet anticoagulant dépend de la quantité d’antithrombine endogène (AT3). Si l’on soupçonne un déficit en AT3, on peut en mesurer le taux. S’il est inférieur à 50 % de la normale, l’AT3 est remplacée par du plasma frais congelé. Plus rarement, certains centres spécialisés suivent les taux de facteur Xa. Une analyse de 16 études a suggéré que les cibles optimales varient selon les centres, ce qui entraîne des taux variables de saignement et de thromboembolie .

Les plaquettes sont consommées en continu pendant l’ECMO car elles sont activées par l’exposition à la surface étrangère. Le nombre de plaquettes doit être maintenu supérieur à 50 000/microlitre, ce qui peut nécessiter une transfusion de plaquettes.

Le circuit ECMO est souvent la seule source d’oxygène chez les patients présentant une insuffisance cardiaque ou pulmonaire complète. L’apport d’oxygène dépend de la quantité d’hémoglobine et du débit sanguin. Les risques d’un débit sanguin élevé l’emportent sur le risque de transfusion, de sorte que l’hémoglobine est maintenue à plus de 12 g/dL chez les patients sous ECMO.

Les réglages du ventilateur sont réduits pendant l’ECMO afin d’éviter le barotraumatisme, le volutraumatisme (c’est-à-dire les lésions pulmonaires induites par le ventilateur) et la toxicité de l’oxygène. Les pressions de plateau des voies aériennes doivent être maintenues à moins de 20 cm H2O et la FiO2 à moins de 0,5. La réduction de l’assistance ventilatoire s’accompagne généralement d’une augmentation du retour veineux, ce qui améliore le débit cardiaque.

Nous effectuons une trachéostomie précoce pour réduire l’espace mort et améliorer le confort du patient. Les patients ont généralement besoin d’une sédation légère pendant l’ECMO, bien que nous préférions maintenir les patients éveillés, extubés et respirant spontanément.

Préoccupations particulières – L’ECMO VV est généralement utilisée pour l’insuffisance respiratoire, tandis que l’ECMO VA est utilisée pour l’insuffisance cardiaque. Il existe des considérations uniques pour chaque type d’ECMO, qui influencent la prise en charge.

• Débit sanguin – Des débits quasi-maximaux sont généralement souhaités pendant l’ECMO VV pour optimiser l’apport en oxygène. En revanche, le débit utilisé pendant l’ECMO VA doit être suffisamment élevé pour assurer une pression de perfusion et une saturation en oxyhémoglobine veineuse (mesurée sur le sang de drainage) adéquates, mais suffisamment faible pour assurer une précharge suffisante pour maintenir le débit du ventricule gauche.
• Diurèse – Comme la plupart des patients sont en surcharge liquidienne lors de la mise en place de l’ECMO, une diurèse agressive est justifiée une fois que le patient est stable sous ECMO. L’ultrafiltration peut être facilement ajoutée au circuit de l’ECMO si les patients sont incapables de produire suffisamment d’urine pour la diurèse.
• Monitorage du ventricule gauche – Le débit ventriculaire gauche doit être rigoureusement surveillé pendant l’ECMO VA car le débit ventriculaire gauche peut s’aggraver. La cause est généralement multifactorielle, y compris la dysfonction ventriculaire gauche sous-jacente et la décharge insuffisante du ventricule gauche distendu en raison du flux sanguin continu vers le ventricule gauche depuis la circulation bronchique et le ventricule droit. Le débit du ventricule gauche peut être étroitement surveillé en identifiant la pulsatilité dans la forme d’onde de la ligne artérielle et par des échocardiographies fréquentes. Les interventions qui peuvent améliorer le débit ventriculaire gauche comprennent les inotropes (par exemple, dobutamine, milrinone) pour augmenter la contractilité et la contre-pulsion par ballonnet intra-aortique pour réduire la postcharge et faciliter le débit ventriculaire gauche. La décompression immédiate du ventricule gauche est essentielle pour éviter une hémorragie pulmonaire si l’éjection du ventricule gauche ne peut être maintenue malgré la contre-pulsion par ballonnet intra-aortique et les agents inotropes. Cette opération peut être réalisée par voie chirurgicale ou percutanée. Les méthodes de décompression percutanée du ventricule gauche comprennent la septostomie transatriale par ballonnet ou l’insertion d’un cathéter de drainage auriculaire ou ventriculaire gauche.

L’ECMO et le rein

L’ICA est une complication fréquente chez les patients adultes sous ECMO. En utilisant les critères de risque, de blessure, d’échec, de perte et de stade final ou AKI Network, 2 études monocentriques ont montré une incidence d’AKI de plus de 80% avec près de la moitié des patients affectés nécessitant une thérapie de remplacement rénal (RRT). La surcharge liquidienne chez les patients de l’unité de soins intensifs souffrant d’insuffisance rénale aiguë est indépendamment associée à un taux de mortalité plus élevé. La surcharge liquidienne compromet également les fonctions cardiaques et/ou pulmonaires chez les patients sous ECMO. C’est pourquoi les directives actuelles recommandent d’atteindre et de maintenir une euvolémie une fois l’hémodynamique stabilisée. Une enquête internationale a rapporté que le traitement et la prévention de l’OI sont des indications d’importance critique pour l’utilisation de l’EER en conjonction avec l’ECMO.

Sevrage de l’ECMO – Pour les patients souffrant d’insuffisance respiratoire, l’amélioration de l’aspect radiographique, de la compliance pulmonaire et de la saturation artérielle en oxyhémoglobine indique que le patient peut être prêt à être libéré de l’ECMO. Pour les patients souffrant d’insuffisance cardiaque, l’amélioration de la pulsatilité aortique est en corrélation avec l’amélioration du débit ventriculaire gauche et indique que le patient peut être prêt à être libéré de l’ECMO.

Un ou plusieurs essais de retrait du patient de l’ECMO doivent être réalisés avant d’arrêter définitivement l’ECMO :

• Les essais d’ECMO V sont réalisés en éliminant tout gaz de balayage à contre-courant à travers l’oxygénateur. Le débit sanguin extracorporel reste constant, mais le transfert de gaz n’a pas lieu. Les patients sont observés pendant plusieurs heures, au cours desquelles sont déterminés les réglages du ventilateur nécessaires pour maintenir une oxygénation et une ventilation adéquates hors ECMO.
• Les essais d’ECMOVA nécessitent un clampage temporaire des lignes de drainage et de perfusion, tout en permettant au circuit d’ECMO de circuler à travers un pont entre les membres artériels et veineux. Cela permet d’éviter la thrombose du sang stagnant dans le circuit ECMO. En outre, les lignes artérielles et veineuses doivent être rincées en permanence avec du sérum physiologique hépariné ou par intermittence avec du sang hépariné provenant du circuit. Les essais d’ECMO VA sont généralement de plus courte durée que les essais d’ECMO VV en raison du risque plus élevé de formation de thrombus.

NOTE À RETENIR – LA DIFFÉRENCE ET LES AVANTAGES : L’oxygénation par membrane extracorporelle (ECMO) est utilisée chez les patients gravement malades présentant des dysfonctionnements cardiaques et/ou pulmonaires aigus, qui présentent un risque élevé de développer des lésions rénales aiguës et une surcharge liquidienne. La thérapie de remplacement rénal continue (CRRT) est couramment utilisée dans les unités de soins intensifs (ICU) pour assurer le remplacement rénal et la gestion des fluides. L’association de l’ECMO et de l’EERC pourrait être une technique sûre et efficace pour améliorer l’équilibre hydrique et atténuer les perturbations électrolytiques. Il existe trois grandes méthodes pour réaliser une EERC pendant l’ECMO : « accès indépendant à l’EERC », « introduction d’un filtre d’hémofiltration dans le circuit de l’ECMO (hémofiltre en ligne) » et « introduction d’un dispositif d’EERC dans le circuit de l’ECMO ». L’association de l’ECMO et de l’EERC pourrait être une technique sûre et efficace qui améliore l’équilibre hydrique et atténue les perturbations électrolytiques. Diverses méthodes peuvent être choisies pour combiner ECMO et CRRT. Une étude prospective multicentrique serait bénéfique pour déterminer le potentiel de cette technique pour améliorer le résultat des patients gravement malades.