Die extrakorporale Membranoxygenation stellt eine Methode des extrakorporalen Organersatzes dar, bei der je nach Kanülierung die pulmonare Funktion (ECMO) und/oder die kardiale Funktion (ECLS = Extracorporeal Life Support) teilweise oder auch komplett übernommen wird. Die Therapie mit ECMO-Unterstützung bzw. ECLS-Unterstützung ist ein etabliertes intensivmedizinisches Verfahren zur Versorgung von Patienten mit schwerstem Lungen- und/oder Herz-Kreislauf-Versagen. Durch den Einsatz zweier, in der Regel per Seldinger-Technik perkutan eingebrachter Kanülen wird Blut mittels einer Zentrifugalpumpe durch einen Membranoxygenator befördert und zum Patienten zurückgeleitet.
Risk calculator for some complications following cardiac surgery
ECLS
Die ECLS-Unterstützung ist das bevorzugte Unterstützungssystem beim isolierten therapiefrakären Herz-Kreislauf-Versagen bzw. beim kombiniertem Herz-Lungen-Versagen. Die drainierende Kanüle wird in das venöse Gefäßsystem und die zum Patienten zurückführende Kanüle in das arterielle Gefäßsystem eingebracht. Oftmals genutzte Kanülierungsstellen beim ECLS sind die V. femorales und die A. femorales (Abweichende Gefäßzugänge wie Aorta oder A. subclavia sind möglich). Durch die veno-arterielle Kanülierung entsteht ein paralleles Kreislaufsystem, welches den Patientenkreislauf unterstützt.
ECMO
Die ECMO ist das bevorzugte Unterstützungssystem beim isolierten therapiefrakären Lungenschädigungen. Dabei befinden sich die drainierende und auch die zum Patienten zurückführende Kanüle im venösen Gefäßsystem. Oftmals genutzte Kanülierungsstellen sind die rechte V. femoralis (zur ECMO drainierend) und die rechte V. jugularis bzw. V. subclavia (zum Patienten führend). Eine Ausnahme stellen Doppellumen-Kanülen (z.B.: Avalon-Kanüle oder Novalung-Kanüle) dar. Diese Kanülen benötigen nur einen Gefäßzugang und sind hervorragend zur späteren Patientenmobilisation an einem ECMO-System geeignet. Der Einsatz einer veno-venösen-ECMO setzt zwingend eine suffiziente kardiale Pumpfunktion voraus, damit eine ausreichende Organperfusion gewährleistet werden kann.
Risk calculator for mortality in patients with acute lung failure supported with veno-venous ECMO
Transatlantikflug mit der transportablen Herz-Lungen- Maschine „Life Box“
Wir beschreiben den Transport eines Patienten mit Lungenversagen (Acute Respiratory Distress Syndrome – ARDS) von Guadeloupe (Karibik) nach Frankfurt/Main mit Hilfe einer transportablen Herz-Lungen- Maschine „Life Box“ sowie einer Hämofiltration in einem REGA-Jet. Der Anschluss an die „Life Box“ erfolgte dabei über die Leistengefäße (Vena femoralis links, Vena femoralis rechts).
Extracorporeal Live Support (ECLS) bei akutem kardiogenen Schock
Im September wurde eine 41-jährige Patientin mit akutem Myokardinfarkt im Universitätsklinikum Halle aufgenommen. Aufgrund einer massiv reduzierten Ejektionsfraktion wurde die Patientin zunächst mittels eines Extracorporeal-Live-Support- Systems (ECLS) stabilisiert und ihr dann im weiteren Verlauf ein „long-term“ linksventrikuläres Unterstützungssystem (HeartMate II) implantiert. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Kardiologie, Anästhesie und Herzchirurgie im Universitätsklinikum Halle trug maßgeblich zum Erfolg dieser mehrstufigen, komplexen Therapie und zu einem zügigen Heilungsverlauf bei.
Langzeitfunktion von Oxygenatoren bei extra korporaler Lungenunterstützung
Das schwere akute Lungenversagen beim Erwachsenen hat aufgrund neuer Erkenntnisse über lungenprotektive Beatmungsstrategien extrakorporale Gasaustauschverfahren wie die veno-venöse extrakorporale Membranoxygenierung (VV-ECMO) oder die ohne Pumpsystem arbeitende PECLA (pumpless extracorporeal lung assist) bzw. iLA (interventional lung assist) in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Für extrakorporale Gasaustauschverfahren werden Membranoxygenatoren (MO) benötigt. Die Langzeitfunktion dieser artifiziellen Gasaustauscher ist aus klinischer Sicht noch nicht zufriedenstellend gelöst.
Interhospitaltransfer mit extrakorporalen Perfusionssystemen
Die Prognose von Patienten im kardiopulmonalen Kreislaufversagen ist trotz Fortschritten in der Notfall- und Intensivmedizin nach wie vor eingeschränkt. Extrakorpo rale Herz- und/oder Lungenunterstützungssysteme werden heute zunehmend für die Überbrückung des Zeitraumes einer interventionellen Maßnahme bis hin zu einer möglichen Organerholung bzw. Transplantation respektiv als Rettungsmaßnahme bei kardiopulmonaler Reanimation eingesetzt.
Interhospitaltransport einer Patientin mit extrakorporaler Lungenunterstützung>Veno-arterielle ECMO zur Therapie des therapierefraktären ARDS bei adultem Polytrauma
Das posttraumatische Lungenversagen ist eine gefürchtete Komplikation mit sehr hoher Mortalität. Der Einsatz der extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) wird hierbei kontrovers diskutiert. Heute stehen verschiedene Anwendungsverfahren der extrakorporalen Zirkulation zur Verfügung. Neben der pumpenlosen arterio-venösen (av-) ECMO (oder auch ECLA: Extracorporeal Lung Assist) findet die pumpengetriebene veno-venöse (vv-)ECMO bei ausreichendem Herzzeitvolumen und stabilen hämodynamischen Verhältnissen Anwendung. Bei instabilen Kreislaufverhältnissen ist das Standardverfahren die veno-arterielle (va-) ECMO. Diese Methode wird allerdings in der Literatur neben einer höheren Komplikationsrate und Invasivität (arterielle Kanülierung) vor allem aufgrund der möglichen ischämischen Schädigung der Lunge kritisiert, auch wenn der wissenschaftliche Beweis dafür fehlt. Wir setzten bei unseren schwerst polytraumatisierten Patienten aus folgendem Grund die va-ECMO ein: Häufig liegt bei Patienten mit einem akuten therapierefraktären Lungenversagen bedingt durch die aggressive mechanische Beatmungstherapie ein erhöhter pulmonaler Gefäßwiderstand vor. Dies kann zusätzlich durch eine dekompensierte oder permissive Hyperkapnie mit niedrigem paO2 und höherem paCO2 zu einer weiteren Steigerung des pulmonalarteriellen Hypertonus mit einer nicht zu unterschätzenden Rechtsherzbelastung führen. Aus letztgenannten Punkten sowie durch die in der Akutphase ggf. notwendige Massentransfusion und Volumenüberladung kann eine schwere Rechtsherzinsuffizienz bis Rechtsherzversagen resultieren. Erschwerend kommt hinzu, dass bei einer Vielzahl von polytraumatisierten Patienten eine Myokardkontusion häufig unbemerkt bleibt. So variiert die Inzidenz der Contusio cordis nach Thoraxtrauma in der Literatur zwischen 8 und 75% . Komplikationen wie potenziell letale Arrhythmien, kardiogener Schock, Herzruptur, Myokardinfarkt und Klappenverletzungen, die im weiteren Verlauf ursächlich für den fatalen Ausgang bei vielen polytraumatisierten Patienten sind, werden wiederholt beobachtet.
Bewertung einer Laufzeitoptimierung von extrakorporalen Unterstützungssystemen durch D-Dimere als Fibrinolyseparameter
Extracorporeal-Life-Support-Systeme (ECLS) zur extrakorporalen Unterstützung von Herz oder Lunge verschieben das Gleichgewicht der plasmatischen Gerinnung hin zu einer generalisierten prokoagulatorischen Tendenz. Trotz obligater Heparinisierung steigt empirisch mit zunehmender Unterstützungsdauer die Thromboseneigung der Systeme an. Eine beschriebene hohe Häufigkeit der Thrombosierung und korrespondierende neurologische Komplikationen bei dieser Anwendung rechtfertigen eine systematische Bewertung dieser prokoagulatorischen Tendenz.
Entwicklung eines mobilen Membranoxygenationssystems (HEXMO) zur schonenden Therapie des akuten, schweren Lungenversagens (ARDS)
Das akute, schwere Lungenversagen (ARDS) tritt sehr häufig bei Verbrennungen, Rauchvergiftungen, Beinahe-Ertrinken oder Verkehrsunfällen auf. Aber auch Lungenentzündungen oder chronisches Asthma können dieses lebensbedrohliche Krankheitsbild verursachen. Die Mortalität der Betroffenen liegt zwischen 40 und 60 % [1]. Für viele Patienten ist die Behandlung mittels extrakorporaler Membranoxygenation (ECMO) oftmals die letzte Hilfe [2]. Am Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik der RWTH Aachen wird aus diesem Grund ein hochintegrierter extrakorporaler Membranoxygenator (HEXMO) entwickelt, der durch die Integration einer Rotationsblutpumpe [3] eine besonders kompakte Bauweise aufweist [4] und für den mobilen Notfalleinsatz konzipiert ist. Eine Anwendung der ECMO wäre somit nicht nur als „ultima ratio“, sondern, rechtzeitig eingesetzt, als schonende alternative Beatmungsform zur aggressiven Überdruckbeatmung denkbar.
Interhospitaltransport einer Patientin mit extrakorporaler Lungenunterstützung
Zur Behandlung eines akuten Lungenversagens, das sich therapierefraktär auf konventionelle Beatmungsformen verhält, stehen verschiedene extrakorporale Unterstützungsverfahren zur Verfügung. Hierbei wird für einen begrenzten Zeitraum die Funktion der erkrankten Lungen durch einen Oxygenator partiell übernommen. Je nach Krankheitsbild steht die Übernahme der Oxygenierung oder die Kohlendioxidelimination im Vordergrund. Als Alternative zu der etablierten pumpengetriebenen extrakorporalen Lungenunterstützung steht seit einigen Jahren ein System zur Verfügung, bei dem auf den Einsatz einer Blutpumpe verzichtet werden kann. Der Blutstrom durch einen speziellen Oxygenator mit niedrigem Strömungswiderstand wird durch die Blutdruckdifferenz zwischen einem arteriellen und venösen Gefäß erzielt. Trotz einer verfahrensbedingten Limitation der erzielbaren Blutvolumenströme ist insbesondere die Elimination von Kohlendioxid aus dem Blut mit diesem System möglich, der Effekt auf die systemische, arterielle Sauerstoffkonzentration ist geringer ausgeprägt. Dieses als „pumpless Extracorporeal Lung Assist (pECLA)“ bezeichnete Verfahren wird insbesondere von der Arbeitsgruppe der Herzchirurgie Regensburg propagiert und kam in dem hier beschriebenen Fall zur Anwendung. Der reduzierte technische Aufwand einer pECLA gegenüber einer pumpenbetriebenen Lungenunterstützung vereinfacht eine erforderliche Patientenverlegung erheblich (Abb.: pECLA mit perkutaner, femoro-femoraler Kanülierung unmittelbar nach Implantation).
ECMO bei einem kardiologischen Patienten
Beim akuten Herz-Kreislauf-Lungen-Versagen ist die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) eine probate Option. Bei Lungenversagen kommt eine veno-venöse Kanülierung, bei kardialem Versagen in der Regel eine veno-arterielle Kanülierung zur Anwendung. Gerinnungsprobleme stellen bei dieser Patientengruppe die häufigste Komplikation dar. Eine adäquate Verteilung von ausreichend oxygeniertem Blut kann durch mehrere Kanülenzugänge erreicht werden.
Differenzierung von Initialisierung und Monitoring zwischen kardialer und pulmonaler ECMO bei Neugeborenen, Säuglingen und Kindern
Auch wenn die kardiale oder respiratorische ECMO bei nicht mehr erfolgreicher konventioneller Therapie zu einer mechanischen Entlastung von Herz und/oder Lunge führt, ergeben sich aufgrund der Entstehung des Organversagens und den daraus resultierenden Veränderungen des Säure- Basen-Haushaltes verschiedene Ansätze bei der Initialisierung. Bei der kardialen Unterstützung, die bei 65 % eines Patientenkollektivs aus Philadelphia wegen eines Postkardiotomiesyndroms benötigt wurde, ist eine hämodynamische Reserve für einen Minimalkreislauf kaum vorhanden. Deswegen ist eine schnelle Übernahme des Herzzeitvolumens durch die ECMO notwendig, um ein Kreislaufversagen zu verhindern. Wird die kardiale ECMO außerdem nach einer kardiopulmonalen Reanimation verwendet, so spielt die zügige HZV-Übernahme eine noch bedeutendere Rolle. Da durch eine eingeschränkte Ventrikelfunktion bei einem Postkardiotomiesyndrom eine Entwöhnung kaum oder nur unter hochdosierter Katecholamintherapie mit evtl. nur zeitlich verzögertem LV-Versagen möglich ist, können die kardialen Reserven durch einen frühen Übergang auf eine ECMO geschont werden. Bei bereits vorhandener EKZ, mit einer flussabhängigen zentralen Kanülierung von rechtem Vorhof und Aorta ascendens, ist die Kontrolle einer adäquaten Kanülierung, die für eine Langzeitunterstützung unabdingbar ist, einfacher. Die Konnektion zur ECMO findet dabei auf maschineller Ebene statt. Ein Ausgleich des Säure-Basen-Status und des Flüssigkeitshaushaltes kann durch die noch vorhandene EKZ einfacher gestaltet werden. Somit liegen bei Beginn der ECMO keine dekompensierten Zustände des Flüssigkeits- und Säure-Basen-Haushaltes vor. Bei einer vom Priming her angeglichenen ECMO ist außerdem nicht mit starken Blutgas- oder Elektrolytveränderungen zu rechnen. Bei adäquater Vorbereitung ist nach unserer Erfahrung somit selbst bei einer maximal eingeschränkten LV-Funktion ein Wechsel zu einer ECMO problemlos bei bleibender zentraler Kanülierung möglich (Abb.: Der Einbau zweier gegenläufiger Y- Konnektoren (Diamond) vor und nach dem Oxygenator erlaubt die klemmfreie Konstruktion eines Oxygenator-Shunts).