ECMO

ECMO – generella principer

Patienter, vars respiration är så påverkad att man med optimal respiratorbehandling inte kan hålla syresättning eller koldioxidborttag tillräcklig, kan behandlas med venovenös extracorporeal membranoxygenering (VV-ECMO). Venoarteriell ECMO (VA-ECMO) hjälper å andra sidan patienter vars cirkulation inte är förenlig med fortsatt liv trots maximal inotrop behandling [1,2]. Båda behandlingarna kan upprätthålla livet på patienten under en begränsad tid och målet är generellt att lungorna respektive hjärtat ska återhämta sig inom denna tid. Medan VV-ECMO kan fungera i månader så är VA-ECMO:s behandlingstid begränsad till någon vecka. Om lungorna inte återhämtat sig inom den tiden kan enstaka utvalda patienter hjälpas genom lungtransplantation, medan enstaka patienter som inte kommer av sin VA-ECMO kan hjälpas med mekanisk långtidsassist (figur 1). Detta mekaniska hjärta (vanligast HeartMate 3) kan man leva med i många år men det används oftast som brygga till en framtida hjärttransplantation.

Figur 1. Avancerad cirkulatorisk behandling

 

Figur 2. ECMO-kretsen består av kanyler som är kopplade till stora kärl i kroppen, slangar som leder blodet, en pump som driver blodet framåt och en oxygenator som syresätter blodet. Med en svepgasflödesregulator, till höger, styrs oxygenatorns respiration (koldioxidborttag och syresättning).


VV-ECMO

Indikation

Det finns många orsaker till att en patients respiration blir så dålig att den behöver behandlas med VV-ECMO, men pneumoni med ARDS utveckling är den vanligaste. Ofta används Murray score > 3 som gräns för när ECMO-behandling är indicerad (figur 3), vanligtvis i kombination med gräns för hyperkapni, t.ex pH < 7,2. Peek et al fann dock att 15 % av patienterna som initialt uppfyllde ECMO-kriterierna blev så bra respiratoriskt att de inte behövde ECMO efter att ha behandlats enligt ett strikt protokoll med bland annat bukläge, ökad diures och transfusion till EVF 40 % [3], vilket betonar att patienterna ska ha haft optimal respiratorisk behandling före beslut om ECMO tas. Det är visat i samma randomiserade multicenterstudie att patienter med ovan nämnda inklusionskriterier hade bättre 6 månadersöverlevnad utan invaliditet om de behandlades med ECMO än med endast respiratorbehandling[3].

 Murray Score
Poäng01234
Antal kvadranter med alveolär konsolidering på röntgenIngen1234
Hypoxemi PaO2 x 7,5/FiO2>300225-299175-224100-174<100
PEEP cm H2O≤56-89-1112-14≥15
Lungkompliance ml/cm H2O≥8060-7940-5920-39≤19

Figur 3. Addera individuella scorer och dela med antalet använda komponenter (dvs alla patienter behöver inte ha alla mätningar gjorda). PaO2 multipliceras med 7,5 eftersom man i orginalet mäter i mmHg istället för kPa.

Från Murray et al. Am rev Respir Dis 138 (1988),720-723.

Murrayscore kalkylator finns på: http://cesar.lshtm.ac.uk/murrayscorecalculator.htm

Typer av kanylering

Problemet vid extremt grav lungsvikt är att lungorna inte syresätter blodet. Målet vid VV-ECMO är därför att syresätta så stor del av blodet som möjligt innan det passerar in från höger förmak till höger kammare. Detta kan antingen göras med två kanyler eller med en dubbellumenkateter (Avalon®).

Figur 4. Två olika sätt att kanylera vid tvåkanylskanylering

Figur 5. Avalonkateter i optimalt läge. Drar blod i v cava inferior och superior och ger syresatt blod i en jet mot trikuspidalöppningen.

Vid tvåkanylskanylering får patienten en grov kanyl via v femoralis och en via v jugularis interna med spetsar liggande i v cava inferior och cava superior/höger förmak (figur 4). Man drar blodet i den ena kanylen och ger tillbaka i den andra.  Det finns dock två stora problem som minskar den VV-ECMO:ns effektivitet. Dels kan inte den kanyl som ska suga upp allt blod (venkanylen) göra det, vilket skapar en shunt där icke syresatt blod flödar direkt till höger kammare. Dessutom kommer redan syresatt blod att sugas in i ECMO:n en andra gång, så kallad recirkulation, vilket minskar ECMO:ns effektivitet ytterligare.

En Avalonkateter är en dubbellumenkateter som drar blod i både v cava superior och inferior Efter att ha syresatt det ges blodet tillbaka i höger förmak. Fördelen med denna kanyl är att man kan få en mindre shunt av icke syresatt blod och därmed bättre syresättning av patienten, nackdelen är att den är svårare att positionera då spetsen måste ligga stabilt ner i v cava inferior (figur 5).

Syresättning vid VV-ECMO

Vilken kanylering du är väljer kommer ändå viss del av blodet att shuntas förbi höger förmak utan att syresättas. Man får därför acceptera en lägre artärsaturation än hos andra patienter. Eftersom syretillförseln till kroppen inte bara beror på saturationen utan även Hb och hjärtminutvolym, kan dock ett lite högre Hb och bra hjärtminutvolym hålla syretillförseln adekvat trots den lägre saturationen.

För att lungorna ska kunna återhämta sig är det viktigt att använda lungprotektiv ventilation med låga topptryck, PEEP anpassat till just den patienten och inte för högt FiO2 i respiratorn.

Allmänna riktlinjer

ECMO:n aktiverar koagulationskaskaden, därför måste heparininfusion gå hela tiden. Patienterna bör hållas så torra som möjligt, för att om möjligt minska ödem i lungorna. Det är en stor fördel om de kan vara vakna, då det är av yttersta vikt att muskelstyrka bibehålls och behandlingen kan bli lång. Detta gör att man antingen bör tracheotomera patienterna tidigt eller i utvalda fall extubera dem.

Weaning

När lungan börjar återhämta sig så kan man stänga av luftflödet i oxygenatorn för att se om lungan kan ta över respirationen själv. Om lungan klarar det under några timmar, kan ECMO:n stängas av och ECMO-slangarna dras ut.


VA-ECMO

Indikation

Patienter som har så påverkad cirkulation att man bedömer att de har minuter kvar att leva kan återfå sin cirkulation med hjälp av en VA-ECMO. Orsakerna till den cirkulatoriska svikten kan variera, men hjärtinfarkt, dilaterad kardiomyopati, myokardit och lungemboli är några tillstånd vid vilka patienterna kan bli så dåliga att ECMO-behandling behövs.

Cirkulation

När man snabbt behöver starta en VA-ECMO kanyleras oftast vena och arteria femoralis, eftersom de är stora kärl och ofta ganska lätta att hitta. För att snabba upp en eventuell kanylering ytterligare är det bra om patienter, som löper hög risk att behöva ECMO, förbereds med artärnål och tunn CVK i arteria respektive vena femoralis.

VA-ECMO ger en partiell cardiopulmonell bypass. Eftersom blodet dras från höger förmak och ges tillbaka i arteria femoralis får man ett flöde i retrograd riktning i aorta (figur 6). Parallellt med detta fortsätter hjärtat slå och blodflödet genom hjärtat och ECMO-flödet möts i aorta. Detta gör att en stor del av kroppen får blod syresatt av ECMO:n, medan coronarkärl, höger arm och höger hjärnhalva får blod som syresatts av lungorna, även om hjärtat bara slår ut lite. Om hjärtat inte slår ut alls syresätts hela kroppen av ECMO:n. För att rätt kunna ta hand om dessa patienter måste man först förstå den dubbla cirkulationen och vilken del av kroppen som hjärta/lungor respektive ECMO perfunderar och syresätter.

Figur 6. Perifert kanylerad VA-ECMO med extra kanyl nedåt för att undvika ischemi i ben. Blodet från ECMO:n flödar i retrograd riktning i aorta tills det möter blodet som hjärtat pumpat

Dödens cirkel

Det blod som höger kammare pumpar vidare samt blod från bland annat bronkialcirkulation och eventuell aortainsufficiens måste vänster kammare klara pumpa vidare till aorta. Problemet är att patienterna oftast lagts i ECMO på grund av kardiogen chock orsakad av mycket grav vänsterkammarsvikt. När ECMO:n startas återställs cirkulationen, men den trötta vänsterkammaren (som inte ens klarade hålla uppe ett lågt blodtryck) måste nu istället slå ut mot ett konstant högt afterload. Om den inte klarar det stasas blodet i lungkretsloppet, kraftigt förhöjda tryck byggs upp och orsakar lungödem, lungblödning och lungdestruktion. Vidare fylls vänster kammare successivt och kan bli överutspänd med kammarmuskeldestruktion som följd. Ytterligare ett problem är att stillastående blod i lungor, hjärta och aortarot löper mycket stor risk att organiseras till stora tromber, särskilt om inte antikoagulationen är tillräcklig.

Om hjärtat klarar slå ut men med kraftigt förhöjda fyllnadstryck (wedgetryck (PCWP)) kan lungorna fortfarande bli skadade. Blodet som kommer från hjärtat blir då dåligt syresatt och kan ge ischemi i de organ det perfunderar (coronarer, höger hjärnhalva). Denna onda cirkel kallas för dödens cirkel (figur 7).
Figur 7. Dödens cirkel: risk om vänster kammare inte klarar slå ut med låga fyllnadstryck

För att undvika dödens cirkel och trombbildning kan man ge inotropi, för att hjälpa hjärtat att pumpa blodet vidare och lägga en aortaballongpump, för att minska hjärtats afterload. Om detta inte räcker får man antingen byta till en kanylering där man även suger blod från vänster sida av hjärtat (t.ex central kanylerad VA-ECMO med vänster förmaksvent) eller lägga en Impella, som pumpar blodet från vänster kammare till aorta ascendens.

Andra kanyleringar vid cirkulatorisk svikt

Perifer kanylering är ofta ingångskanyleringen på de flesta patienter. Patienter som inte klarar återta sin cirkulation efter en hjärtoperation får istället kanyler lagda direkt till hjärtat, detta kallas central kanylering. Vidare används ett flertal andra kanyleringar för att avlasta höger och vänster kammare för sig eller bara en av dem.

Allmänna riktlinjer

Det är av yttersta vikt att patienterna är optimalt antikoagulerade med heparin, särskilt med tanke på att blod vid de flesta kanyleringar ofta flödar långsamt genom vissa delar av hjärtat och därmed har stor trombbildningsrisk. Många patienter är dock ofta samtidigt blödningsbenägna varför antikoagulantian blir en balansgång mellan blödning och trombbildningsrisk.

Eftersom patienter med perifert kanylerad VA-ECMO har en dubbel cirkulation är det bra med dubbla pulsoxymetrar. Detta för att kunna bedöma både lungornas och oxygentorns syresättning av blodet; på höger hand mäts det första om patienten slår ut tillräckligt, på foten det senare. För övrigt gäller generella intensivvårdsriktlinjer.

Weaning

Efter en vecka har de flesta hjärtan återhämtat sig så mycket de kan och det är därför oftast ingen idé att fortsätta med VA-ECMO-behandling längre. Man weanar ECMO:n genom att sakta skruva ner blodflödet i ECMO:n samtidigt som man ger patienten hjärtstöd i form av inotropi och ofta även aortaballongpump. När man ser att hjärtat kan ta över cirkulationen klampas kanylerna på ECMO:n varefter den stängs av. Kanylerna kan sedan antingen dras ut med efterföljande femostopbehandling eller så avlägsnas artärkanylen öppet kirurgiskt.


Referenser

  1. Annich GM et al. ECMO, Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care, 4th Edition. ELSO; 2012. ISBN 978-0-9656756-4-2.
  2. Short et al. ECMO Specialist Training Manual, 3rd Edition. ELSO; 2010. ISBN 978-0-9656756-3-5.
  3. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, Wilson A, Allen E, Thalanany MM, Hibbert CL, Truesdale A, Clemens F, Cooper N et al: Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009, 374(9698):1351-1363.