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L’ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO) è utilizzata principalmente per fornire supporto cardiopolmonare.

L’ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO) è una tecnica salvavita utilizzata in pazienti critici che presentano disfunzioni cardiache e/o polmonari acute, che sono ad alto rischio di sviluppare lesioni renali acute (AKI) e sovraccarico di liquidi (FO). L’ECMO è comunemente usato nelle seguenti situazioni:

• Infarto e/o insufficienza polmonare nonostante la terapia medica abituale per permettere al cuore e/o ai polmoni di recuperare.
• Come opzione ponte verso un ulteriore trattamento come un dispositivo di assistenza cardiaca o un dispositivo di assistenza ventricolare sinistra (LVAD)
• Come ponte verso un trapianto di cuore o polmone

ECMO venoso-venoso

L’ECMO venoso-venoso (VV ECMO) fornisce un supporto respiratorio puro attraverso l’ossigenazione del sangue e la rimozione dell’anidride carbonica (CO2). Non fornisce supporto circolatorio.

ECMO veno-arterioso

L’ECMO veno-arterioso (VA ECMO) è simile alla macchina cuore-polmone e fornisce supporto cardiaco e polmonare per i pazienti in shock cardiogeno.

ECMO

• Il supporto cardiopolmonare meccanico è più spesso applicato intraoperativamente per facilitare la chirurgia cardiaca (cioè, bypass cardiopolmonare). Tuttavia, il supporto cardiopolmonare può anche essere fornito in modo più prolungato in un’unità di terapia intensiva, anche se è meno comune.
• Il supporto cardiopolmonare prolungato è chiamato ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO), supporto vitale extracorporeo o assistenza polmonare extracorporea. Ci sono due tipi di ECMO – venoarterioso (VA) e venovenoso (VV). Entrambi forniscono supporto respiratorio, ma solo l’ECMO VA fornisce supporto emodinamico.

La sopravvivenza dei pazienti sottoposti a ECMO può essere classificata in base all’indicazione dell’ECMO: insufficienza respiratoria acuta grave o insufficienza cardiaca.

Assenza respiratoria acuta – Numerosi studi hanno valutato l’effetto dell’ECMO sulla mortalità nei pazienti con insufficienza respiratoria acuta grave. Il potenziale beneficio dell’ECMO deve sempre essere valutato rispetto al rischio di trasferimento. Nei centri ECMO esperti, circa il 25% dei pazienti migliorerà e guarirà senza ECMO, mentre il 75% dei pazienti richiederà l’ECMO. Tra quelli che richiedono l’ECMO, il 60-70% sopravviverà.

Infarto cardiaco – L’ECMO venoarterioso (VA) può fornire un supporto acuto nello shock cardiogeno o nell’arresto cardiaco negli adulti. Supponendo che la funzione cerebrale sia normale o solo minimamente compromessa, l’ECMO viene fornito finché il paziente non si riprende o riceve un dispositivo di assistenza ventricolare a lungo termine come ponte verso il trapianto cardiaco.

Studi osservazionali e serie di casi hanno riportato tassi di sopravvivenza dal 20 al 50 per cento tra i pazienti che hanno ricevuto l’ECMO per arresto cardiaco, shock cardiogeno grave o mancato svezzamento dal bypass cardiopolmonare dopo un intervento cardiaco e includendo adulti più anziani.

L’ECMO può essere venovenosa (VV) o venoarteriosa (VA):

• Durante l’ECMO VV, il sangue viene estratto dalla vena cava o dall’atrio destro e riportato nell’atrio destro. L’ECMO VV fornisce supporto respiratorio, ma il paziente dipende dalla propria emodinamica.
• Durante l’ECMO VA, il sangue viene estratto dall’atrio destro e restituito al sistema arterioso, bypassando il cuore e i polmoni. La VA ECMO fornisce un supporto sia respiratorio che emodinamico.

Inizio – Una volta deciso che l’ECMO sarà iniziato, il paziente viene anticoagulato (di solito con eparina endovenosa) e poi vengono inserite le cannule. Il supporto ECMO viene avviato una volta che le cannule sono collegate agli arti appropriati del circuito ECMO.

Cannulazione – Le cannule vengono solitamente posizionate per via percutanea con la tecnica di Seldinger. Si utilizzano le cannule più grandi che possono essere inserite nei vasi.

Per l’ECMO VV, le cannule venose vengono solitamente inserite nella vena femorale comune destra o sinistra (per il drenaggio) e nella vena giugulare interna destra (per l’infusione). La punta della cannula femorale deve essere mantenuta vicino alla giunzione della vena cava inferiore e dell’atrio destro, mentre la punta della cannula giugulare interna deve essere mantenuta vicino alla giunzione della vena cava superiore e dell’atrio destro. In alternativa, è disponibile una cannula a doppio lume che è abbastanza grande da ospitare da 4 a 5 L/min di flusso sanguigno. È disponibile in una varietà di misure, con 31 French che è la più grande e più appropriata per i maschi adulti. Le porte di drenaggio e di infusione sono state progettate per ridurre al minimo il ricircolo.

Per la VA ECMO, una cannula venosa è posta nella vena cava inferiore o nell’atrio destro (per il drenaggio) e una cannula arteriosa è posta nell’arteria femorale destra (per l’infusione).

L’accesso femorale è preferito per la VA ECMO perché l’inserimento è relativamente facile. Lo svantaggio principale dell’accesso femorale è l’ischemia dell’estremità inferiore omolaterale. La probabilità di questa complicazione può essere diminuita inserendo un’ulteriore cannula arteriosa distale alla cannula dell’arteria femorale e reindirizzando una parte del sangue infuso alla cannula aggiuntiva per la “riperfusione” dell’estremità. In alternativa, una cannula può essere inserita nell’arteria tibiale posteriore per il flusso retrogrado all’estremità.

Occasione, i vasi femorali sono inadatti per l’incannulamento per VA ECMO (ad esempio, i pazienti con grave malattia occlusiva delle arterie periferiche o precedente ricostruzione arteriosa femorale). In tali circostanze, l’arteria carotide comune destra o l’arteria succlavia può essere utilizzata. Nella nostra esperienza, c’è un rischio dal 5 al 10 per cento di un grande infarto cerebrale spartiacque quando viene utilizzata l’arteria carotide comune destra. L’uso dell’arteria succlavia offre il vantaggio di permettere ai pazienti in ECMO di deambulare.

Per l’ECMO postcardiotomia, le cannule utilizzate per il bypass cardiopolmonare possono essere trasferite dalla macchina cuore-polmone al circuito ECMO, con il sangue drenato dall’atrio destro e reinfuso nell’aorta ascendente.

Titolazione – Dopo l’incannulamento, il paziente viene collegato al circuito ECMO e il flusso di sangue viene aumentato fino a quando i parametri respiratori ed emodinamici sono soddisfacenti. Gli obiettivi ragionevoli includono:

• Una saturazione arteriosa di ossiemoglobina di >90 per cento per VA ECMO, o >75 per cento per VV ECMO
• Una saturazione venosa di ossiemoglobina inferiore del 20-25 per cento a quella arteriosa, misurata sulla linea venosa
• Una adeguata perfusione dei tessuti, come determinato dalla pressione arteriosa, dalla saturazione venosa di ossigeno e dal livello di lattato nel sangue

Mantenimento – Una volta raggiunti gli obiettivi respiratori ed emodinamici iniziali, il flusso sanguigno viene mantenuto a quella velocità. La valutazione e gli aggiustamenti frequenti sono facilitati dall’ossimetria venosa continua, che misura direttamente la saturazione di ossiemoglobina del sangue nel braccio venoso del circuito ECMO. Quando la saturazione venosa di ossiemoglobina è al di sotto del target, gli interventi che possono essere utili includono l’aumento di uno o più dei seguenti: flusso sanguigno, volume intravascolare o concentrazione di emoglobina. Anche diminuire l’assorbimento sistemico di ossigeno riducendo la temperatura può essere utile.

L’anticoagulazione è sostenuta durante l’ECMO con un’infusione continua di eparina non frazionata o di un inibitore diretto della trombina titolato a un tempo di coagulazione attivato (ACT) di 180 – 210 secondi. Il target ACT viene diminuito se si sviluppa un’emorragia. L’ACT è facilmente determinabile al punto di cura, ma può essere utilizzato anche il PTT plasmatico (1,5 volte il normale). La tromboelastografia è un utile complemento. Quando si usa l’eparina, l’effetto anticoagulante dipende dalla quantità di antitrombina endogena (AT3). Se si sospetta una carenza di AT3, il livello può essere misurato. Se meno del 50% del normale, l’AT3 viene sostituito da plasma fresco congelato. Meno comunemente, alcuni centri specializzati seguono i livelli del fattore Xa. Una revisione di 16 studi ha suggerito che gli obiettivi ottimali variano tra i centri con conseguenti tassi variabili di emorragia e tromboembolia.

Le piastrine vengono consumate continuamente durante l’ECMO perché vengono attivate dall’esposizione alla superficie estranea. La conta delle piastrine deve essere mantenuta superiore a 50.000/microlitro, il che può richiedere una trasfusione di piastrine.

Il circuito ECMO è spesso l’unica fonte di ossigeno nei pazienti con insufficienza cardiaca o polmonare completa. L’erogazione di ossigeno dipende dalla quantità di emoglobina e dal flusso sanguigno. I rischi di un flusso sanguigno elevato superano il rischio di trasfusione, quindi l’emoglobina viene mantenuta sopra i 12 g/dl nei pazienti ECMO.

Le impostazioni del ventilatore sono ridotte durante l’ECMO per evitare barotraumi, volutraumi (cioè, lesioni polmonari indotte dal ventilatore) e tossicità dell’ossigeno. Le pressioni di plateau delle vie aeree devono essere mantenute inferiori a 20 cm H2O e la FiO2 inferiore a 0,5. La riduzione del supporto ventilatorio è solitamente accompagnata da un aumento del ritorno venoso, che migliora la portata cardiaca.

Effettuiamo una tracheostomia precoce per ridurre lo spazio morto e migliorare il comfort del paziente. I pazienti in genere richiedono una leggera sedazione durante l’ECMO, anche se preferiamo mantenere i pazienti svegli, estubati e che respirano spontaneamente.

Considerazioni particolari – l’ECMO VV è in genere utilizzato per l’insufficienza respiratoria, mentre l’ECMO VA è utilizzato per l’insufficienza cardiaca. Ci sono considerazioni uniche per ogni tipo di ECMO, che influenzano la gestione.

• Flusso sanguigno – Le velocità di flusso quasi massime sono solitamente desiderate durante l’ECMO VV per ottimizzare l’erogazione di ossigeno. Al contrario, la portata utilizzata durante l’ECMO VA deve essere abbastanza alta da fornire un’adeguata pressione di perfusione e la saturazione venosa di ossiemoglobina (misurata sul sangue di drenaggio), ma abbastanza bassa da fornire un precarico sufficiente a mantenere la portata del ventricolo sinistro.
• Diuresi – Poiché la maggior parte dei pazienti sono sovraccarichi di liquidi quando l’ECMO viene avviato, una diuresi aggressiva è garantita una volta che il paziente è stabile sull’ECMO. L’ultrafiltrazione può essere facilmente aggiunta al circuito ECMO se i pazienti non sono in grado di produrre urina sufficiente per la diuresi.
• Monitoraggio del ventricolo sinistro – La portata del ventricolo sinistro deve essere rigorosamente monitorata durante la VA ECMO perché la portata del ventricolo sinistro può peggiorare. La causa è di solito multifattoriale, compresa la sottostante disfunzione ventricolare sinistra e l’insufficiente scarico del ventricolo sinistro disteso a causa del continuo flusso di sangue al ventricolo sinistro dalla circolazione bronchiale e dal ventricolo destro. L’output del ventricolo sinistro può essere monitorato da vicino identificando la pulsatilità nella forma d’onda della linea arteriosa e con una frequente ecocardiografia. Gli interventi che possono migliorare la gittata ventricolare sinistra includono inotropi (per esempio, dobutamina, milrinone) per aumentare la contrattilità e contropulsazione con palloncino intra-aortico per ridurre il postcarico e facilitare la gittata ventricolare sinistra. La decompressione ventricolare sinistra immediata è essenziale per evitare l’emorragia polmonare se l’eiezione ventricolare sinistra non può essere mantenuta nonostante la contropulsazione con palloncino intra-aortico e gli agenti inotropi. Questo può essere realizzato chirurgicamente o percutaneamente. I metodi di decompressione ventricolare sinistra percutanea includono la settostomia transatriale con palloncino o l’inserimento di un catetere di drenaggio atriale o ventricolare sinistro.

ECMO e il rene

AKI è una complicazione comune nei pazienti ECMO adulti. Utilizzando i criteri di rischio, danno, fallimento, perdita e stadio finale o AKI Network, 2 studi in un solo centro hanno mostrato un’incidenza di AKI superiore all’80% con quasi la metà dei pazienti affetti che richiedono una terapia sostitutiva renale (RRT). Il sovraccarico di fluidi (FO) nel paziente generale dell’ICU con AKI è indipendentemente associato a un tasso di mortalità più elevato. Il FO compromette allo stesso modo le funzioni cardiache e/o polmonari nel paziente ECMO e quindi le linee guida attuali raccomandano di raggiungere e mantenere l’euvolemia una volta stabilizzata l’emodinamica. Un sondaggio internazionale ha riferito che il trattamento e la prevenzione della FO sono indicazioni di importanza critica per l’uso della RRT in combinazione con l’ECMO.

Spostamento dall’ECMO – Per i pazienti con insufficienza respiratoria, i miglioramenti nell’aspetto radiografico, nella compliance polmonare e nella saturazione arteriosa di ossiemoglobina indicano che il paziente può essere pronto per essere liberato dall’ECMO. Per i pazienti con insufficienza cardiaca, l’aumento della pulsatilità aortica è correlato al miglioramento della produzione ventricolare sinistra e indica che il paziente può essere pronto per essere liberato dall’ECMO.

Una o più prove per togliere il paziente dall’ECMO dovrebbero essere eseguite prima di interrompere definitivamente l’ECMO:

• V Le prove ECMO vengono eseguite eliminando tutto il gas di spazzata controcorrente attraverso l’ossigenatore. Il flusso sanguigno extracorporeo rimane costante, ma il trasferimento di gas non avviene. I pazienti vengono osservati per diverse ore, durante le quali vengono determinate le impostazioni del ventilatore necessarie per mantenere un’adeguata ossigenazione e ventilazione fuori dall’ECMO.
• Le prove ECMOVA richiedono la chiusura temporanea delle linee di drenaggio e di infusione, consentendo al circuito ECMO di circolare attraverso un ponte tra gli arti arteriosi e venosi. Questo previene la trombosi del sangue stagnante all’interno del circuito ECMO. Inoltre, le linee arteriose e venose devono essere lavate continuamente con soluzione salina eparinizzata o a intermittenza con sangue eparinizzato dal circuito. Gli studi VA ECMO sono generalmente di durata inferiore rispetto agli studi VV ECMO a causa del maggior rischio di formazione di trombi.

NOTA DA RICORDARE – LA DIFFERENZA E I BENEFICI: L’ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO) è usata in pazienti critici che presentano disfunzioni cardiache e/o polmonari acute, che sono ad alto rischio di sviluppare lesioni renali acute e sovraccarico di liquidi. La terapia renale sostitutiva continua (CRRT) è comunemente usata nelle unità di terapia intensiva (ICU) per fornire la sostituzione renale e la gestione dei fluidi. La combinazione di ECMO e CRRT potrebbe essere una tecnica sicura ed efficace che migliora l’equilibrio dei fluidi e migliora i disturbi elettrolitici. Esistono tre metodi principali per eseguire la CRRT durante l’ECMO: “accesso CRRT indipendente”, “introduzione di un filtro di emofiltrazione nel circuito ECMO (emofiltro in linea)” e “introduzione di un dispositivo CRRT nel circuito ECMO”. SO; la combinazione di ECMO e CRRT potrebbe essere una tecnica sicura ed efficace che migliora l’equilibrio dei fluidi e migliora i disturbi elettrolitici. Si possono scegliere diversi metodi per combinare ECMO e CRRT. Uno studio prospettico multicentrico sarebbe utile per determinare il potenziale di questa tecnica per migliorare il risultato dei pazienti critici.