Sagpræsentation

En 28-årig tidligere rask kvinde blev bragt til hospitalet efter genoplivet hjertestop uden for hospitalet, som skyldtes hjerteflimmer. På aftenen for præsentationen blev hun fundet bevidstløs i hjemmet af familiemedlemmer. Der blev straks iværksat hjertelungeredning (HLR) af en tilskuer. Patienten blev defibrilleret på stedet af de akutmedicinske beredskabsfolk med tilbagevenden til spontan cirkulation. Hun aspirerede under intubation i marken og ankom til hospitalet i chok med et blodtryk på 88/71 mm Hg på 20 μg/min noradrenalin og 0,04 U/min vasopressin. Hun havde ingen målrettede bevægelser, og der blev iværksat terapeutisk hypotermi på skadestuen. Hun havde en metabolisk acidose og samtidig akut respirationssvigt af type I med PaO2 66 mm Hg i volumencyklet assist/kontroltilstand med tidalvolumener på 400 cc, FiO2 1,0, positivt endeekspiratorisk tryk 10 cm H2O og en respirationsfrekvens på 26 åndedrag/min. Hendes EKG viste ingen tegn på iskæmi eller infarkt. Der blev imidlertid konstateret et type I Brugada-mønster i afledninger V1 og V2 før afkøling.

I løbet af de følgende timer steg vasopressorbehovet. Et Swan-Ganz-kateter viste et alvorligt nedsat hjerteindeks og forhøjet pulmonalt kapillært kiletryk. Hun forblev alvorligt hypoxisk trods maksimal respiratorstøtte. Røntgenbilleder af brystet viste diffuse bilaterale lungeinfiltrater, der var i overensstemmelse med alvorlig aspirationspneumonitis. PaO2 faldt til 49 mm Hg på trods af øget positivt ekspiratorisk tryk og kemisk lammelse, hvilket opfylder Berlin-kriterierne for alvorligt akut respiratorisk distress syndrom.1 Mulighederne for perkutan hæmodynamisk støtte blev overvejet (herunder ekstrakorporal membranoxygenering eller perkutan ventrikulær assist-enhed , såsom Impella og TandemHeart), og patienten blev anbragt på veno-arteriel ECMO (VA ECMO) til både hæmodynamisk og respiratorisk redning 6 timer efter præsentationen.

Kardiopulmonal bypass blev først udviklet i 1954 for at lette åben hjertekirurgi og blev anvendt med succes 1 år senere.2,3 Selv om ECMO er væsentligt forskellig fra de tidlige kardiopulmonale bypass-systemer, har den udviklet sig fra kardiopulmonal bypass og giver langvarig kardiopulmonal støtte uden for operationsstuen. Med stigende teknologiske fremskridt og sikkerhed er anvendelsen af ECMO blevet udvidet, og der er stigende interesse for kombineret kortvarig cirkulations- og respirationsstøtte til patienter med kardiogent shock.4 Selv om ECMO potentielt kan redde liv, er det invasivt, komplekst, ressourcekrævende og kan være forbundet med alvorlige komplikationer. Denne opdatering til klinikere vil introducere ECMO-teknologi, gennemgå indikationer og kontraindikationer, diskutere håndtering, herunder opretholdelse og afvænning af støtte, og understrege potentielle komplikationer.

Succesfuld implementering og overvågning af ECMO kræver et veluddannet, tværfagligt team med ekspertise inden for denne teknologi, typisk med specialister fra kardiothorakal kirurgi, kardiologi, perfusion, intensiv medicin, anæstesiologi og respiratorisk pleje. Det grundlæggende ECMO-kredsløb består af vaskulære kanyler, en pumpe, en ekstern membranoxygenator og en blodvarmer (figur). Kredsløbet kan konfigureres med enten 2 venøse kanyler (venovenøs ECMO) eller med både en venøs og en arteriel kanyle (VA ECMO). Ved VV-ECMO drænes blodet typisk fra kroppen via en indstrømningskanyle (ind til pumpen/oxygenatoren) i vena cava og returneres via en udstrømningskanyle i nærheden af højre atrium. VV-ECMO er afhængig af patienternes egen hjerteproduktion (CO) og hæmodynamik for at få støtte, og som sådan anvendes den ved isoleret respirationssvigt. Denne modalitet blev anvendt med succes i alvorlige tilfælde af respirationssvigt under H1N1-influenza A-pandemien.5

I VA ECMO suges blodet fra en venøs indstrømningskanyle i vena cava og returneres til det arterielle system via en udstrømningskanyle, hvorved hjerte og lunger omgås. VA ECMO er ikke afhængig af naturlig CO og anvendes derfor til patienter med kardiogent chok. Kanulation til VA ECMO kan være central eller perifer. Ved central kanulation implanteres en venekanyle i højre atrium og en arteriekanyle i den opstigende aorta. Perifer kanulation foregår via femoral- eller indre halsvenen og femoral- eller axillærarterien. Hvis der vælges femoralarteriekanulation, er det nødvendigt med flow fra arteriekanylen for at perfundere ekstrakorporalt iltet blod retrograd op gennem den nedadgående aorta og ind i den opstigende aorta for at sikre tilførslen til koronararterierne og de store cerebrale kar. Hvis den venstre ventrikulære CO er ubetydelig, vil det nødvendige ekstrakorporale flow være lille. Men efterhånden som den native hjertefunktion genoprettes og den native kardiale ejektion øges, vil anterograd aortaflowet konkurrere med retrograd flow fra femoralkanylen, og der vil opstå en blandingszone af anterograd deoxygeneret (hos patienter med respirationssvigt) og retrograd oxygeneret blodflow. Det flow, der er nødvendigt for at sikre, at denne blandingszone forbliver i den ascenderende aorta, vil stige, når den native CO stiger. Overvågning af pulssyresaturation fra højre øvre ekstremitet eller arterielle blodgasser fra højre radialarterie vil informere intensivbehandlingsteamet om, hvorvidt ECMO giver tilstrækkelig cerebral (men ikke nødvendigvis hjertemæssig) oxygenering. Overvågning af cerebral oximetri kan også være betryggende. Da der er behov for store femoralarteriekanaler (størrelse 16 til 21 Fr), kan der opstå distal ischæmi i benet. Denne risiko kan reduceres ved profylaktisk indsættelse af en lille (6 Fr) anterograd perfusionskanyle i den overfladiske femoralarterie for at perfundere benet distalt fra den primære arteriekanyle.

Den ekstrakorporale komponent i kredsløbet omfatter en oxygenator og en flowpumpe. Selv om kommercielt tilgængelige oxygenatorer til kardiopulmonal bypass omfatter boble-, membran- eller hulfiberanordninger, er kun polymethylpenten-hulfiberanordninger godkendt til langvarig støtte. CO2 kan let ekstraheres via gradientmedierede mekanismer. Tilføjelsen af ilt er langsommere på grund af forskelle i opløselighed og diffusionsegenskaber og er proportional med koncentrationen af ilt i fejegassen. Den samlede gasstrøm gennem oxygenatoren, eller sweep, justeres med henblik på CO2-clearance, og der anvendes en luft/iltblander til at opnå den ønskede FiO2, der starter ved 1,0. Sweep, der måles i L/min, startes normalt for at matche blodgennemstrømningen gennem kredsløbet og titreres derefter på grundlag af arterielle blodgasser. Blodstrømmen gennem kredsløbet drives af en ekstern pumpe, som enten er en centrifugalpumpe med begrænset hvirvelstrøm (den mest almindelige) eller en simpel rullepumpe. Disse pumper kan generere et flow på op til 8-10 L/min, som generelt er begrænset af den venøse preload og kanylens størrelse.

Indikationer

VA ECMO har en potentiel rolle hos patienter med refraktært kardiogent shock. Refraktært kardiogent shock defineres som organdysfunktion, der kan tilskrives nedtrykt og utilstrækkelig kardialt output på trods af indgivelse af høje doser af inotrope stoffer og vasopressorer. Potentielle ætiologier for chok omfatter bl.a. myokardieinfarkt, fulminant myokarditis, akut forværring af kronisk hjertesvigt, akut kredsløbssvigt, der kan tilskrives intraktabel arytmi, hjertesvigt efter kardiotomi og akut hjertesvigt, der kan tilskrives forgiftning med lægemidler. Selv om den ovenfor præsenterede patient er en ideel kandidat til VA ECMO – han oplever både refraktært kardiogent shock og alvorlig respirationssvigt – behøver der ikke at være tale om respirationssvigt for at overveje brugen af VA ECMO. Når de er til stede samtidig, omfatter hypoxisk respirationssvigt (PaO2:FiO2-forhold < 100), hyperkapnisk respirationssvigt med en arteriel pH <7,20, compliance < 0,5 ml/cmH2O/kg, signifikant eller symptomatisk pulmonal hypertension og pulmonal shuntfraktion >30 % hypoxisk respirationssvigt, som kan tvinge til at vælge VA ECMO frem for rent mekanisk cirkulationsunderstøttende udstyr. Kliniske årsager kan omfatte akut respiratorisk distress syndrom, alvorlig bakteriel eller viral pneumoni eller pneumonitis, status asthmaticus, dekompenseret lungefibrose i slutstadiet, næsten drukning og akut røginhalation. VA ECMO kan også overvejes til patienter med hjertestop, som er refraktære over for de første genoplivningsbestræbelser, såkaldt eCPR. Flere arbejdsgrupper, herunder Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) og European Extracorporeal Life Support (ECLS) Working Group, har fremlagt anbefalinger for brugen af ECMO til kritisk syge patienter.6,7Tabel 1 indeholder en liste over almindelige indikationer for VA ECMO.

Væsentligt er, at ECMO ikke er en langtidsbehandling og bør overvejes som en bro til forventet tidlig genopretning, til hjerte- eller lungetransplantation eller til langtids-VAD. Det er afgørende at tage hensyn til patientens prognose og forventninger før ECMO-implantation. Patienter med ikke genoprettelig hjertedysfunktion, som ikke er kandidater til VAD eller transplantation, bør ikke udvælges til ECMO.

Kontraindikationer

Ud over en omhyggelig patientudvælgelse styret af forventet klinisk prognose og komorbiditeter bør flere vigtige kliniske faktorer tages i betragtning ved udvælgelse af patienter til ECMO. Fordelen ved ECMO i forbindelse med multiorgansvigt er dramatisk svækket, og ECMO er forbundet med dårlige resultater hos patienter, der allerede har været mekanisk ventileret i >10 til 14 dage på tidspunktet for kanylering.8,9

Patienter på ECMO kræver terapeutisk doseret antikoagulation for at forebygge trombose i forbindelse med proteseslanger til fastgørelse og ekstrakorporal cirkulation. Derfor er ECMO normalt kontraindiceret hos patienter med kontraindikationer for antikoagulation, herunder aktiv blødning, nyere ikke-cardiothorakal kirurgi eller en hæmoragisk intrakraniel hændelse. VA-ECMO er også kontraindiceret hos patienter med alvorlig aortisk regurgitation eller aortisk dissektion. Tabel 2 indeholder en liste over almindelige kontraindikationer for VA ECMO.

Titrering og vedligeholdelse af ECMO

Når VA ECMO-understøttelse er påbegyndt, omfatter de kliniske mål for titrering arteriel oxyhæmoglobinsaturation på >90%, venøs oxyhæmoglobinsaturation på >70% til 80% og tilstrækkelig vævsperfusion (herunder overvågning af slutorganfunktion og blodlaktatniveauer). Tæt overvågning af en uddannet ECMO-specialist er afgørende for at etablere og overvåge kredsløbets funktion. Hvis den venøse oxyhæmoglobinmætning er under målet, kan blodgennemstrømningshastigheden øges, der kan foretages intravaskulær volumenudvidelse, hæmoglobinkoncentrationen kan øges via blodtransfusion, og feber/pyrexi kan behandles for at mindske iltoptagelsen. Ufraktioneret heparininfusion opretholdes indtil en aktiveret koagulationstid (ACT) på 180-210 sekunder eller en plasmapartiel tromboplastintid (PTT) på ≥1,5 gange den normale værdi. Der bør anvendes lungebeskyttende ventilationsstrategier med lavt åndingsvolumen for at minimere barotraumer og volutraumer. Disse strategier omfatter anvendelse af positivt endekspiratorisk tryk for at opretholde alveolær rekruttering, begrænsning af tidalvolumener til højst 6cc/kg ideel kropsvægt og luftvejsplateautryk til ≤30 cm H2O samt minimering af FiO2. En strategi for lungerust, som ECMO muliggør, resulterer generelt i yderligere reduktion af respiratorindstillingerne til tidalvolumener på 1 til 2 cc/kg og plateautryk på omkring 20 cm H2O, indtil afvænning fra ECMO overvejes. Reduktion af respiratorstøtte ledsages ofte af øget venøs tilbagevenden og øget hjertemængde. Virkningerne af ændringer i det positive endeekspiratoriske tryk på hæmodynamikken bør overvåges nøje. Et unikt aspekt ved VA-ECMO er behovet for at sikre, at venstre atrium og ventrikel ikke bliver udspilet, hvilket er en komplikation, der kan føre til myokardiebeskadigelse. Ved hjælp af serielle ekkokardiogrammer kan man overvåge hjertets fyldning, og lejlighedsvis er der blevet anvendt tilføjelse af en ventningskanyle eller alternative støttemodaliteter (såsom perkutan VAD, herunder Impella) for at dekomprimere ventriklen. I afventning af forventet ventilatorafhængighed kan der foretages tracheostomi for at forbedre patientens komfort og reducere respiratorisk dødrum. Patienter på ECMO har ikke nødvendigvis brug for sedation, når de er på ECMO, men VA ECMO-kredsløbet er omfattende, og det er generelt ikke muligt at bevæge sig rundt på VA ECMO. Ultrafiltrering eller andre former for nyreerstatningsterapi kan tilføjes i serie til ECMO-kredsløb, hvilket mindsker risikoen for infektion i forbindelse med anbringelse af yderligere perkutane kanyler, men øger risikoen for trombose, luftemboli eller andre forstyrrelser i kredsløbet.

Vanende ECMO

Potentiel genopretning af venstre ventrikels systoliske funktion bør overvåges nøje ved at undersøge for pulsatilitet i den arterielle linjebølgeform og ved ekkokardiografi for patienter på VA ECMO. Parallelt hermed kan forbedringer i arteriel oxyhæmoglobinsaturation, pulmonal compliance-målinger og røntgenfotografering af brystet tyde på respiratorisk genopretning for patienter på VV-ECMO. Når der er varige tegn på kardiel eller respiratorisk bedring, kan der foretages forsøg med ophør af ECMO. Et forsøg med ophør af VA-ECMO kan gennemføres ved midlertidigt at afklemme de arterielle og venøse kanyler og lade blodet fortsætte med at cirkulere gennem en ekstern slangebro mellem ind- og udstrømningsleddet. Hvis der ikke er en bro i kredsløbet til afklemning, kan flowet gennem kredsløbet nedsættes til et minimalt volumen med en reduktion af sweep-gassen under nøje overvågning af blodtryk, iltmætningen og arterielle blodgasser. Sådanne forsøg bør kun iværksættes, når der er opnået terapeutisk antikoagulation, og varigheden af disse bør minimeres, da risikoen for trombose i denne periode er høj, selv ved fuld dosis antikoagulation.

Det er nødvendigt at fjerne al modstrøms sweepgas gennem oxygenatoren, så blodgennemstrømningen forbliver konstant, men der sker ingen gasudveksling. Ventilationsparametrene justeres for at opretholde tilstrækkelig iltning og ventilation uden ECMO i flere timer, og vurderingen af sandsynligheden for en vellykket dekanalisering bestemmes. Hvis respirationssvigtet fortsætter, men hjertefunktionen begynder at komme sig, skal man sørge for at sikre, at blandingen af iltet og deoxygeneret blod forbliver tilstrækkeligt mættet i den opstigende aorta; alternativt kan sådanne patienter konverteres til VV-ECMO.

Komplikationer ved ECMO

De mest almindelige komplikationer ved ECMO er blødning (op til 34 %) og trombose (op til 17 %).4 Behovet for systemisk antikoagulation for at forhindre trombose ved grænsefladen mellem blod og kateter skal opvejes mod en forhøjet risiko for blødning. Dissemineret intravaskulær koagulation, shearing hæmolyse og trombocytopeni kan udvikle sig snigende eller pludseligt, og koagulationsfaktorer og trombocyttal bør følges nøje. Patienterne har en forhøjet risiko for embolisk, hypoxisk og hæmoragisk slagtilfælde. Caseserier af VA ECMO har rapporteret slagtilfældefrekvenser på ≈8%.10

Klinisk evidens

Evidensen til støtte for anvendelsen af VA ECMO som kortvarig livsunderstøttelse hos kritisk syge patienter er begrænset og stammer primært fra caseserier, kohortestudier og registerdata, med en mangel på randomiserede, kontrollerede forsøg. I 1 case-serie blev 10 patienter behandlet med ECMO for akut myokardieinfarkt (20 %), fulminant myokarditis (20 %), dilateret kardiomyopati (22 %), chok efter kardiotomi (20 %), efter transplantation (12 %) og af diverse årsager (6 %). Størstedelen af patienterne blev behandlet via femoral kanulation. Femten patienter fik ECMO anbragt til eCPR (kun 1 af dem overlevede). Femten procent af patienterne var blevet behandlet med intra-aortisk ballonmodpulsering før ECMO-indsættelse. Mere end halvdelen af patienterne på ECMO oplevede en større komplikation, herunder større blødning (32 % af alle patienter), femoralvenetrombose (10 %), arteriel iskæmi (19 %), vena cava-trombose (7 %), infektion i det kirurgiske sår (17 %) eller åbenlyst lungeødem (6 %). Der opstod slagtilfælde hos 8 % af patienterne på ECMO. Af de oprindelige 81 patienter, der blev indskrevet, overlevede 34 (42 %) til udskrivelse fra intensivafdelingen, og 29 (36 %) overlevede i lang tid.

Rastan et al11 rapporterede deres erfaringer med ECMO som redningsbehandling hos patienter med refraktært kardiogent shock efter kardiotomi. Af denne kritisk syge population (hvoraf næsten tre fjerdedele stadig var i chok trods intra-aortisk ballonmodpulsering før ECMO-implantationen), blev ECMO med succes afvænnet hos 63 %, og 25 % af patienterne overlevede til udskrivelsen. Der opstod slagtilfælde hos 17 %, gastrointestinale komplikationer hos 19 % og nyreerstatningsterapi hos 65 %.

Med udgangspunkt i data fra det multicenter ELSO-register rapporterede Thiagarajan et al12 , at overlevelsen til udskrivelse fra hospitalet var 27 % blandt patienter, hvor ECMO blev anvendt til at støtte HLR ved hjertestop. Omvendt rapporterede en enkeltcenterundersøgelse om ekstremt dårlige resultater for patienter med et hjertestop, der blev overværet uden for hospitalet, og som fortsat havde et refraktært hjertestop, selv når ECMO blev iværksat meget tidligt (mediantid 120 minutter), idet kun 4 % af patienterne overlevede til udskrivelse fra hospitalet med en gunstig neurologisk prognose13 .

Konklusioner

VA ECMO er en potentiel terapi til patienter med refraktært kardiogent shock, især hos patienter med alvorligt kardiogent shock og kombineret respirationssvigt. VA ECMO til kardiogent shock er en bro til helbredelse, varig VAD-implantation eller transplantation, og klinisk forløb og prognose skal indgå centralt i vurderingen af, om en patient er egnet til ECMO. Anvendelse af VA ECMO hos kritisk syge patienter kræver et tværfagligt team af behandlere.

Den ovenfor præsenterede patient forblev på VA ECMO i 8 dage, men blev med succes dekanaliseret efter tilstrækkelig kardiopulmonal genopretning. På den 6. dag på ECMO klagede hun over homonym hemianopi og blev diagnosticeret med et occipitalt slagtilfælde, men fik heldigvis fuld neurologisk bedring. Der blev anbragt en sekundær forebyggende implantabel cardioverter-defibrillator. Der blev foretaget genetiske undersøgelser, som påviste en mutation i det kardiale natriumkanalgen SCN5A, hvilket bekræftede fund af et Brugada-mønster på EKG. Der blev foretaget passende rådgivning og familiescreening, og patienten har klaret sig godt i opfølgningen.

Fodnoter