Prezentare de caz

O femeie în vârstă de 28 de ani, anterior sănătoasă, a fost adusă la spital după un stop cardiac resuscitat în afara spitalului, atribuit unei fibrilații ventriculare. În seara prezentării, ea a fost găsită inconștientă la domiciliu de către membrii familiei. A fost inițiată imediat resuscitarea cardiopulmonară (CPR) de către un spectator. Pacienta a fost defibrilată pe teren de către furnizorii de intervenții medicale de urgență, cu revenirea circulației spontane. A aspirat în timpul intubației pe teren și a ajuns la spital în stare de șoc, cu o tensiune arterială de 88/71 mm Hg, cu norepinefrină 20 μg/min și vasopresină 0,04 U/min. Nu a avut mișcări intenționate, iar hipotermia terapeutică a fost inițiată în departamentul de urgență. Avea acidoză metabolică și insuficiență respiratorie acută concomitentă de tip I, cu PaO2 de 66 mm Hg pe modul de asistență/control cu ciclu de volum, cu volume curente de 400 cc, FiO2 1,0, presiune expiratorie finală pozitivă de 10 cm H2O și o frecvență respiratorie de 26 respirații/min. ECG-ul ei nu a demonstrat stigmate de ischemie sau infarct. Cu toate acestea, s-a observat un pattern Brugada de tip I în derivațiile V1 și V2 înainte de răcire.

De-a lungul celor câteva ore care au urmat, necesarul de vasopresoare a crescut. Un cateter Swan-Ganz a demonstrat un indice cardiac sever deprimat și o presiune pulmonară capilară crescută. Ea a rămas grav hipoxică în ciuda suportului ventilator maxim. Radiografia toracică a arătat infiltrate pulmonare bilaterale difuze, în concordanță cu o pneumonită de aspirație severă. PaO2 a scăzut la 49 mm Hg, în ciuda presiunii pozitive de expirație finală crescute și a paraliziei chimice, îndeplinind criteriile de la Berlin pentru sindromul de detresă respiratorie acută severă.1 Au fost luate în considerare opțiunile de suport hemodinamic percutanat (inclusiv oxigenarea cu membrană extracorporală sau dispozitivul percutanat de asistență ventriculară , cum ar fi Impella și TandemHeart), iar pacientul a fost plasat pe ECMO veno-arterial (VA ECMO) atât pentru salvare hemodinamică, cât și respiratorie, la 6 ore de la prezentare.

Bypassul cardiopulmonar a fost dezvoltat pentru prima dată în 1954 pentru a facilita chirurgia pe cord deschis și utilizat cu succes 1 an mai târziu.2,3 Deși diferă substanțial de primele sisteme de bypass cardiopulmonar, ECMO a evoluat de la bypassul cardiopulmonar și asigură un suport cardiopulmonar prelungit în afara sălii de operație. Odată cu creșterea progreselor tehnologice și a siguranței, utilizările ECMO s-au extins, cu un interes tot mai mare ca suport circulator și respirator combinat pe termen scurt la pacienții cu șoc cardiogen.4 Deși poate salva vieți, ECMO este invazivă, complexă, consumatoare de resurse și poate fi asociată cu complicații grave. Această actualizare pentru clinicieni va prezenta tehnologia ECMO, va trece în revistă indicațiile și contraindicațiile, va discuta managementul, inclusiv menținerea și înțărcarea suportului, și va sublinia complicațiile potențiale.

Punerea în aplicare și monitorizarea cu succes a ECMO necesită o echipă multidisciplinară bine pregătită, cu expertiză în această tehnologie, de obicei cu specialiști din chirurgia cardiotoracică, cardiologie, perfuzie, medicina de terapie intensivă, anestezie și îngrijire respiratorie. Circuitul ECMO de bază cuprinde canule vasculare, o pompă, un oxigenator cu membrană externă și un încălzitor de sânge (figura). Circuitul poate fi configurat fie cu 2 canule venoase (ECMO veno-venos), fie cu o canulă venoasă și una arterială (ECMO VA). În cazul ECMO VV, sângele este de obicei drenat din organism prin intermediul unei canule de intrare (în pompă/oxigenator) în vena cavă și returnat prin intermediul unei canule de ieșire în imediata apropiere a atriului drept. ECMO VV depinde de debitul cardiac (CO) și de hemodinamica intrinsecă a pacienților pentru susținere și, ca atare, se aplică în cazul insuficienței respiratorii izolate. Această modalitate a fost utilizată cu succes în cazuri severe de insuficiență respiratorie în timpul pandemiei de gripă A H1N1.5

În ECMO VA, sângele este extras dintr-o canulă venoasă de intrare în vena cavă și returnat în sistemul arterial prin intermediul unei canule de ieșire, ocolind astfel inima și plămânii. VA ECMO nu este dependentă de CO nativ și, prin urmare, este utilizată la pacienții cu șoc cardiogen. Canulația pentru VA ECMO poate fi centrală sau periferică. În cazul canulării centrale, o canulă venoasă este implantată în atriul drept și o canulă arterială este implantată în aorta ascendentă. Canularea periferică se face prin vena femurală sau jugulară internă și prin artera femurală sau axilară. În cazul în care se alege canularea arterei femurale, fluxul din canula arterială este necesar pentru a perfuza sângele oxigenat extracorporeal retrograd pe aorta descendentă și în aorta ascendentă pentru a asigura livrarea către arterele coronare și marile vase cerebrale. În cazul în care CO ventricular stâng este neglijabil, fluxul extracorporal necesar va fi mic. Cu toate acestea, pe măsură ce funcția cardiacă nativă se recuperează și ejecția cardiacă nativă crește, fluxul aortic anterograd va concura cu fluxul retrograd din canula femurală și va apărea o zonă de amestec de flux sanguin anterograd deoxigenat (la pacienții cu insuficiență respiratorie) și retrograd oxigenat. Debitul necesar pentru a se asigura că această zonă de amestec rămâne în aorta ascendentă va crește odată cu creșterea CO nativ. Monitorizarea saturației pulsului de oxigen de la nivelul extremității superioare drepte sau a gazelor sanguine arteriale din artera radială dreaptă va informa echipa de terapie intensivă dacă ECMO asigură o oxigenare cerebrală (deși nu neapărat cardiacă) adecvată. Monitorizarea oximetriei cerebrale poate fi, de asemenea, liniștitoare. Având în vedere necesitatea unor canule arteriale femurale mari (dimensiunea 16-21 Fr), se poate dezvolta ischemia distală a piciorului. Acest risc poate fi redus prin introducerea profilactică a unei mici (6 Fr) canule de perfuzie anterogradă în artera femurală superficială, pentru a perfuza piciorul distal față de canula arterială primară.

Componentele extracorporeale ale circuitului includ un oxigenator și o pompă de debit. Deși oxigenatoarele disponibile în comerț pentru bypassul cardiopulmonar includ dispozitive cu bule, cu membrană sau cu fibre goale, numai dispozitivele cu fibre goale din polimetilpentenă sunt aprobate pentru suport prelungit. CO2 este ușor de extras prin mecanisme mediate de gradient. Adăugarea de oxigen este mai lentă, din cauza diferenței de solubilitate și a proprietăților de difuzie, și este proporțională cu concentrația de oxigen furnizată în gazul de baleiaj. Debitul total de gaz prin oxigenator, sau de baleiaj, este ajustat pentru eliminarea CO2, iar un amestec de aer/oxigen este utilizat pentru a obține FiO2 dorită, începând de la 1,0. Măsurat în L/min, sweep-ul este, în general, inițiat pentru a se potrivi cu fluxul de sânge prin circuit și, ulterior, titrat pe baza gazelor din sângele arterial. Fluxul de sânge prin circuit este acționat de o pompă externă, care este fie o pompă centrifugă cu vortex constrâns (cea mai frecventă), fie o pompă simplă cu role. Aceste pompe pot genera un debit de până la 8 până la 10 L/min, în general limitat de preîncărcarea venoasă și de dimensiunea canulei.

Indicații

VA ECMO are un rol potențial la pacienții cu șoc cardiogen refractar. Șocul cardiogen refractar este definit ca disfuncție de organ atribuită unui debit cardiac deprimat și insuficient, în ciuda administrării de doze mari de inotropi și vasopresori. Etiologiile potențiale ale șocului includ infarctul miocardic, miocardita fulminantă, exacerbarea acută a insuficienței cardiace cronice, insuficiența circulatorie acută atribuită aritmiilor intratabile, insuficiența cardiacă postcardiotomie și insuficiența cardiacă acută atribuită intoxicației medicamentoase, printre altele. Deși pacientul prezentat mai sus reprezintă un candidat ideal pentru ECMO VA – care suferă atât de șoc cardiogen refractar, cât și de insuficiență respiratorie severă – nu este necesar ca insuficiența respiratorie să fie prezentă pentru a lua în considerare utilizarea ECMO VA. Atunci când sunt prezente concomitent, indicațiile respiratorii frecvente care pot constrânge alegerea VA ECMO în locul dispozitivelor de suport circulator mecanic pur includ insuficiența respiratorie hipoxică (raport PaO2:FiO2 < 100), insuficiența respiratorie hipercapnică cu un pH arterial <7,20, complianță < 0,5mL/cmH2O/kg, hipertensiune pulmonară semnificativă sau simptomatică și fracție de șunt pulmonar >30%. Cauzele clinice pot include sindromul de detresă respiratorie acută, pneumonie sau pneumonită bacteriană sau virală severă, status asthmaticus, fibroză pulmonară în stadiu terminal decompensată, aproape înec și inhalare acută de fum. VA ECMO poate fi, de asemenea, luată în considerare pentru pacienții care suferă un stop cardiac și care rămân refractari la eforturile inițiale de resuscitare, așa-numita eCPR. Mai multe grupuri de lucru, inclusiv Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) și European Extracorporeal Life Support (ECLS) Working Group, au avansat recomandări pentru utilizarea ECMO la pacienții aflați în stare critică.6,7Tabelul 1 enumeră indicațiile comune pentru VA ECMO.

Important, ECMO nu este o terapie pe termen lung și ar trebui să fie luată în considerare ca o punte către o recuperare timpurie anticipată, către un transplant de inimă sau de plămâni, sau către VAD pe termen lung. Este esențial să se ia în considerare prognosticul și așteptările pacientului înainte de implantarea ECMO. Pacienții cu disfuncție cardiacă nerecuperabilă care nu sunt candidați pentru VAD sau transplant nu ar trebui să fie selectați pentru ECMO.

Contraindicații

Pe lângă selecția atentă a pacienților ghidată de prognosticul clinic anticipat și comorbidități, mai mulți factori clinici importanți ar trebui luați în considerare la selectarea pacienților pentru ECMO. Beneficiul ECMO în prezența insuficienței multiorganice este atenuat în mod dramatic, iar ECMO este asociat cu rezultate slabe la pacienții care au fost deja ventilați mecanic timp de >10 până la 14 zile în momentul canalizării.8,9

Pacienții aflați sub ECMO necesită anticoagulare în doze terapeutice pentru a preveni tromboza în contextul tuburilor protetice permanente și al circulației extracorporale. Prin urmare, ECMO este, de obicei, contraindicată la pacienții cu contraindicații la anticoagulare, inclusiv sângerări active, intervenții chirurgicale recente noncardiothoracice sau un eveniment intracranian hemoragic. VA ECMO este, de asemenea, contraindicată la pacienții cu regurgitare aortică severă sau disecție aortică. Tabelul 2 enumeră contraindicațiile comune la VA ECMO.

Titrarea și menținerea ECMO

După inițierea suportului ECMO VA, țintele clinice pentru titrare includ saturație arterială a oxihemoglobinei de >90%, saturație venoasă a oxihemoglobinei de >70% până la 80% și perfuzie tisulară adecvată (inclusiv monitorizarea funcției organelor terminale și a nivelurilor de lactat sanguin). Supravegherea atentă de către un specialist ECMO instruit este esențială pentru stabilirea și monitorizarea funcției circuitului. În cazul în care saturația venoasă a oxihemoglobinei este sub țintă, se poate crește debitul de sânge, se poate întreprinde expansiunea volumului intravascular, se poate crește concentrația de hemoglobină prin transfuzie de sânge și se poate trata febra/pirexia pentru a diminua absorbția de oxigen. Infuzia de heparină nefracționată este menținută pentru un timp de coagulare activat (ACT) de 180 până la 210 secunde sau un timp de tromboplastină parțială plasmatică (PTT) de ≥1,5 ori mai mare decât normalul. Trebuie utilizate strategii de ventilație cu volum respirator redus, de protecție pulmonară, pentru a minimiza barotrauma și volutrauma. Acestea includ utilizarea presiunii pozitive de expirație finală pentru a menține recrutarea alveolară, limitarea volumelor curente la nu mai mult de 6cc/kg de greutate corporală ideală și a presiunilor de platou ale căilor respiratorii la ≤30 cm H2O și minimizarea FiO2. O strategie de repaus pulmonar pe care ECMO o face posibilă are ca rezultat, în general, reducerea în continuare a setărilor ventilatorului la volume curente de 1 până la 2 cc/kg și presiuni de platou de aproximativ 20 cm H2O, până când se are în vedere înțărcarea de la ECMO. Reducerea suportului ventilator este adesea însoțită de creșterea returului venos și a debitului cardiac. Efectele modificărilor presiunii expiratorii finale pozitive asupra hemodinamicii trebuie monitorizate îndeaproape. Un aspect unic al ECMO VA este necesitatea de a se asigura că atriul și ventriculul stâng nu se distendează, o complicație care poate duce la leziuni miocardice. Ecocardiogramele seriale pot monitoriza umplerea cardiacă și, ocazional, adăugarea unei canule de ventilație sau a unor modalități alternative de suport (cum ar fi VAD percutanat, inclusiv Impella) a fost utilizată pentru a decomprima ventriculul. În așteptarea dependenței preconizate de ventilator, traheostomia poate fi efectuată pentru a îmbunătăți confortul pacientului și a reduce spațiul mort ventilator. Pacienții pe ECMO nu au neapărat nevoie de sedare o dată cu ECMO, dar circuitele ECMO VA sunt extinse, iar deplasarea pe ECMO VA nu este, în general, posibilă. Ultrafiltrarea sau alte modalități de terapie de substituție renală pot fi adăugate în serie la circuitele ECMO, scăzând riscul de infecție asociat cu plasarea de canule percutanate suplimentare, dar crescând riscul de tromboză, embolie de aer sau alte perturbări ale circuitului.

Dezvoltarea ECMO

Recuperarea potențială a funcției sistolice ventriculare stângi trebuie monitorizată îndeaproape prin examinarea pulsatilității în forma de undă a liniei arteriale și prin ecocardiografie pentru pacienții aflați sub ECMO VA. În paralel, îmbunătățirea saturației arteriale a oxihemoglobinei, a măsurilor de complianță pulmonară și a radiografiei toracice poate sugera recuperarea respiratorie pentru pacienții cu ECMO VV. Odată ce există dovezi durabile de recuperare cardiacă sau respiratorie, pot fi întreprinse încercări de întrerupere a ECMO. O încercare de întrerupere a ECMO VA poate fi întreprinsă prin blocarea temporară a canulelor arteriale și venoase și permițând ca sângele să continue să circule printr-o punte de tuburi externe între membrele de intrare și de ieșire. În cazul în care nu există o punte în circuit pentru clampare, fluxul prin circuit poate fi redus la un volum minim cu o reducere a gazului de baleiaj, cu o monitorizare atentă a tensiunii arteriale, a saturației de oxigen și a gazelor din sângele arterial. Astfel de încercări trebuie întreprinse numai atunci când se obține anticoagularea terapeutică, iar durata acestora trebuie redusă la minimum, deoarece riscul de tromboză în această perioadă este ridicat, chiar și cu anticoagulare în doze complete.

Diminuarea ECMO VV necesită eliminarea tuturor gazelor de baleiaj în contracurent prin oxigenator, astfel încât fluxul sanguin să rămână constant, dar să nu aibă loc niciun schimb de gaze. Parametrii ventilatori sunt ajustați pentru a menține o oxigenare și o ventilație adecvate în afara ECMO timp de câteva ore și se determină evaluarea probabilității de decanulare cu succes. Dacă insuficiența respiratorie persistă, dar funcția cardiacă începe să se recupereze, trebuie să se aibă grijă ca amestecul de sânge oxigenat și dezoxigenat să rămână saturat în mod adecvat în aorta ascendentă; alternativ, acești pacienți pot fi convertiți la ECMO VV.

Complicații ale ECMO

Cele mai frecvente complicații ale ECMO sunt hemoragia (până la 34%) și tromboza (până la 17%).4 Necesitatea anticoagulării sistemice pentru a preveni tromboza la interfața dintre sânge și cateter trebuie să fie contrabalansată cu un risc crescut de hemoragie. Coagularea intravasculară diseminată, hemoliza de forfecare și trombocitopenia se pot dezvolta insidios sau brusc, iar factorii de coagulare și numărul de trombocite trebuie urmărite îndeaproape. Pacienții prezintă un risc crescut de accident vascular cerebral embolic, hipoxic și hemoragic. Seriile de cazuri de VA ECMO au raportat rate ale accidentelor vasculare cerebrale de ≈8%.10

Evidențe clinice

Evidențele care susțin aplicarea VA ECMO ca suport vital pe termen scurt la pacienții aflați în stare critică sunt limitate și provin în principal din serii de cazuri, studii de cohortă și date din registre, existând puține studii randomizate și controlate. Într-o serie de cazuri,10 pacienți au fost tratați cu ECMO pentru infarct miocardic acut (20%), miocardită fulminantă (20%), cardiomiopatie dilatată (22%), șoc postcardiotomie (20%), posttransplant (12%) și din diverse motive (6%). Majoritatea pacienților au fost tratați prin canulare femurală. La cincisprezece pacienți a fost plasată ECMO pentru resuscitare cardio-respiratorie electronică (dintre care doar 1 a supraviețuit). Cincisprezece la sută dintre pacienți fuseseră tratați cu contrapulsație cu balon intraaortic înainte de inițierea ECMO. Mai mult de jumătate dintre pacienții aflați sub ECMO au suferit o complicație majoră, inclusiv hemoragii majore (32% din totalul pacienților), tromboză venoasă femurală (10%), ischemie arterială (19%), tromboză vena cavă (7%), infecție a plăgii chirurgicale (17%) sau edem pulmonar manifest (6%). Accidentul vascular cerebral a apărut la 8% dintre pacienții aflați sub ECMO. Dintre cei 81 de pacienți înrolați inițial, 34 (42%) au supraviețuit până la externarea din unitatea de terapie intensivă, iar 29 (36%) au supraviețuit pe termen lung.

Rastan et al11 au raportat experiența lor cu ECMO ca terapie de salvare la pacienții cu șoc cardiogen postcardiotomie refractară. Din această populație aflată în stare critică (dintre care aproape trei sferturi erau încă în șoc în ciuda contrapulsației cu balon intraaortic înainte de implantarea ECMO), ECMO a fost deconectată cu succes la 63%, iar 25% dintre pacienți au supraviețuit până la externare. Accidentul vascular cerebral a apărut la 17%, complicațiile gastrointestinale la 19% și terapia de substituție renală la 65%.

Utilizând date din registrul multicentric ELSO, Thiagarajan et al12 au raportat că supraviețuirea până la externarea din spital a fost de 27% în rândul pacienților la care ECMO a fost utilizată pentru a susține resuscitarea cardio-respiratorie în caz de stop cardiac. În schimb, la pacienții cu un stop cardiac asistat în afara spitalului care rămân în stop cardiac refractar, un studiu monocentric a raportat rezultate extrem de slabe, chiar și atunci când ECMO a fost inițiată foarte devreme (timp median, 120 de minute), doar 4 % dintre pacienți supraviețuind până la externarea din spital cu un prognostic neurologic favorabil13.

Concluzii

VA ECMO este o terapie potențială pentru pacienții cu șoc cardiogen refractar, în special la cei cu șoc cardiogen sever și insuficiență respiratorie combinată. VA ECMO pentru șocul cardiogen este o punte către recuperare, implantare VAD durabilă sau transplant, iar traiectoria clinică și prognosticul trebuie să intre în mod central în judecarea candidaturii unui pacient pentru ECMO. Utilizarea VA ECMO la pacienții în stare critică necesită o echipă multispecializată de practicieni.

Pacientul prezentat mai sus a rămas pe VA ECMO timp de 8 zile, dar a fost decanalizat cu succes după o recuperare cardiopulmonară adecvată. În a 6-a zi de ECMO, s-a plâns de hemianopie omonimă și a fost diagnosticată cu un accident vascular cerebral occipital, dar din fericire a avut o recuperare neurologică completă. A fost plasat un defibrilator cardioverter implantabil de prevenire secundară. Au fost efectuate teste genetice care au demonstrat o mutație în gena canalului de sodiu cardiac SCN5A, coroborând constatarea unui model Brugada pe ECG. S-a întreprins o consiliere adecvată și un screening familial, iar pacientul s-a descurcat bine în urma urmăririi.

Notele de subsol

.