Fallbeskrivning

En 28-årig, tidigare frisk kvinna fördes till sjukhus efter ett återupplivat hjärtstillestånd utanför sjukhuset som berodde på kammarflimmer. På kvällen när hon presenterades hittades hon medvetslös hemma av familjemedlemmar. Hjärt- och lungräddning (HLR) påbörjades omedelbart. Patienten defibrillerades på plats av akutsjukvårdspersonal och fick tillbaka den spontana cirkulationen. Hon aspirerade under intubering på fältet och anlände till sjukhuset i chock med ett blodtryck på 88/71 mm Hg vid 20 μg/min noradrenalin och 0,04 U/min vasopressin. Hon hade inga avsiktliga rörelser och terapeutisk hypotermi inleddes på akutmottagningen. Hon hade en metabolisk acidos och samtidig akut andningssvikt av typ I, med PaO2 66 mm Hg i volymcyklat assist/kontrollläge med tidalvolymer på 400 cc, FiO2 1,0, positivt end-expiratoriskt tryck 10 cm H2O och en andningsfrekvens på 26 andetag/min. Hennes EKG visade inga tecken på ischemi eller infarkt. Ett Brugada-mönster av typ I noterades dock i avledningarna V1 och V2 före nedkylning.

Under de följande timmarna ökade kraven på vasopressorer. En Swan-Ganz-kateter visade på kraftigt nedsatt hjärtindex och förhöjt pulmonalt kapillärt kiltryck. Hon förblev allvarligt hypoxisk trots maximalt ventilatorstöd. Röntgenbilder från bröstkorgen visade diffusa bilaterala lunginfiltrat som överensstämde med allvarlig aspirationspneumonit. PaO2 sjönk till 49 mm Hg trots ökat positivt end-expiratoriskt tryck och kemisk förlamning, vilket uppfyller Berlin-kriterierna för allvarligt akut respiratoriskt nödsyndrom.1 Alternativ för perkutant hemodynamiskt stöd övervägdes (inklusive extrakorporeal membranoxygenering eller perkutan ventrikelassistans, t.ex. Impella och TandemHeart), och patienten placerades på veno-arteriell ECMO (VA ECMO) för både hemodynamisk och respiratorisk räddning 6 timmar efter presentationen.

Kardiopulmonell bypass utvecklades första gången 1954 för att underlätta öppen hjärtkirurgi och användes framgångsrikt 1 år senare.2,3 Även om ECMO skiljer sig väsentligt från de tidiga kardiopulmonella bypass-systemen har den utvecklats från kardiopulmonell bypass och ger långvarigt kardiopulmonellt stöd utanför operationssalen. Med ökande tekniska framsteg och ökad säkerhet har användningsområdena för ECMO utvidgats, med ökat intresse för kombinerat kortsiktigt cirkulatoriskt och respiratoriskt stöd till patienter med kardiogen chock.4 Även om ECMO potentiellt kan rädda liv är det invasivt, komplext, resurskrävande och kan vara förknippat med allvarliga komplikationer. I denna uppdatering för kliniker introduceras ECMO-teknik, indikationer och kontraindikationer granskas, hantering diskuteras, inklusive upprätthållande och avveckling av stödet, och potentiella komplikationer betonas.

En framgångsrik implementering och övervakning av ECMO kräver ett välutbildat, multidisciplinärt team med expertis inom denna teknik, vanligen med specialister från hjärt- och thoraxkirurgi, kardiologi, perfusion, intensivvårdsmedicin, anestesiologi och respiratorisk vård. Den grundläggande ECMO-kretsen består av kärlkanaler, en pump, en extern membranoxygenator och en blodvärmare (figur). Kretsen kan konfigureras med antingen två venösa kanyler (venovenös ECMO) eller med både en venös och en arteriell kanyl (VA ECMO). Vid VV ECMO dräneras blod vanligtvis från kroppen via en inflödeskanyl (in till pumpen/oxygenatorn) i vena cava och återförs via en utflödeskanyl i närheten av det högra förmaket. VV ECMO är beroende av patienternas inneboende hjärtminutvolym (CO) och hemodynamik för att få stöd, och därför används den vid isolerad andningssvikt. Denna modalitet användes framgångsrikt i allvarliga fall av andningssvikt under H1N1-influensa A-pandemin.5

I VA ECMO sugs blodet ut från en venös inflödeskanyl i vena cava och återförs till det arteriella systemet via en utflödeskanyl, vilket innebär att hjärtat och lungorna förbigås. VA ECMO är inte beroende av nativ CO och används därför hos patienter med kardiogen chock. Kanalisation för VA ECMO kan vara central eller perifer. Vid central kanylering implanteras en venös kanyl i höger förmak och en arteriell kanyl i den stigande aorta. Perifer kanylering sker via vena femoralis eller vena jugularis interna och vena femoralis eller arteria axillaris. Om femoralartären kanyleras krävs flöde från den arteriella kanylen för att perfusionera extrakorporealt syresatt blod retrograd uppför den nedåtgående aorta och in i den uppåtgående aorta för att säkerställa leverans till kranskärlen och de stora cerebrala kärlen. Om vänster ventrikels CO är försumbar kommer det extrakorporeala flödet att vara litet. När den naturliga hjärtfunktionen återhämtar sig och den naturliga hjärtutstötningen ökar kommer dock det anterograda aortaflödet att konkurrera med det retrograda flödet från femoralkanylen, och det kommer att uppstå en blandningszon av anterograd deoxygenerat (hos patienter med respiratorisk svikt) och retrograd syresatt blodflöde. Det flöde som krävs för att se till att denna blandningszon stannar kvar i den uppåtgående aorta kommer att öka när den nativa CO-halten ökar. Övervakning av syremättnadspuls från höger övre extremitet eller arteriella blodgaser från höger radialartär informerar intensivvårdsteamet om huruvida ECMO ger adekvat syretillförsel till hjärnan (men inte nödvändigtvis till hjärtat). Övervakning av cerebral oximetri kan också vara lugnande. Med tanke på behovet av stora femorala arteriella kanyler (storlek 16-21 Fr) kan distal ischemi i benet uppstå. Denna risk kan minskas genom profylaktisk insättning av en liten (6 Fr) anterograd perfusionskanyl i den ytliga lårartären för att perfundera benet distalt från den primära artärkanylen.

De extrakorporeala komponenterna i kretsen omfattar en oxygenator och en flödespump. Även om kommersiellt tillgängliga oxygenatorer för kardiopulmonell bypass omfattar bubbel-, membran- eller hålfiberanordningar, är endast polymetylpentens hålfiberanordningar godkända för långvarigt stöd. CO2 extraheras lätt via gradientmedierade mekanismer. Tillsatsen av syre sker långsammare, på grund av skillnader i löslighet och diffusionsegenskaper, och är proportionell mot koncentrationen av syre i svepgasen. Det totala gasflödet genom oxygenatorn, eller svepningen, justeras för koldioxidavskiljning, och en luft/syreblandare används för att uppnå önskad FiO2, med början vid 1,0. Svepningen, som mäts i L/min, startas i allmänhet för att matcha blodflödet genom kretsen och titreras därefter baserat på arteriella blodgaser. Blodflödet genom kretsen drivs av en extern pump, som antingen är en centrifugalpump med begränsad virvel (vanligast) eller en enkel rullpump. Dessa pumpar kan generera upp till 8-10 L/min flöde, vilket i allmänhet begränsas av venös förbelastning och kanylstorlek.

Indikationer

VA ECMO har en potentiell roll hos patienter med refraktär kardiogen chock. Refraktär kardiogen chock definieras som organdysfunktion som beror på nedsatt och otillräcklig hjärtminutvolym, trots administrering av höga doser av inotropa läkemedel och vasopressorer. Potentiella etiologier för chock är bl.a. hjärtinfarkt, fulminant myokardit, akut exacerbation av kronisk hjärtsvikt, akut cirkulationssvikt till följd av svårhanterliga arytmier, hjärtsvikt efter kardiotomi och akut hjärtsvikt till följd av läkemedelsintoxikation. Även om den patient som presenteras ovan är en idealisk kandidat för VA ECMO – han upplever både refraktär kardiogen chock och svår andningssvikt – behöver andningssvikt inte föreligga för att man ska kunna överväga användningen av VA ECMO. När det föreligger samtidigt är frekventa respiratoriska indikationer som kan tvinga fram valet av VA ECMO framför ren mekanisk cirkulationsstödsutrustning hypoxisk respiratorisk svikt (PaO2:FiO2-förhållande < 100), hyperkapnisk respiratorisk svikt med ett arteriellt pH <7,20, compliance < 0,5 ml/cmH2O/kg, signifikant eller symtomatisk pulmonell hypertension och en pulmonell shuntfraktion >30 %. Kliniska orsaker kan vara akut respiratoriskt nödsyndrom, allvarlig bakteriell eller viral pneumoni eller pneumonit, status asthmaticus, dekompenserad lungfibros i slutstadiet, nära drunkning och akut rökinhalation. VA ECMO kan också övervägas för patienter med hjärtstillestånd som är refraktära mot initiala återupplivningsinsatser, s.k. eCPR. Flera arbetsgrupper, däribland Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) och European Extracorporeal Life Support (ECLS) Working Group, har utvecklat rekommendationer för användning av ECMO hos kritiskt sjuka patienter.6,7Tabell 1 innehåller en förteckning över vanliga indikationer för VA ECMO.

Väsentligt är att ECMO inte är en långtidsbehandling och bör övervägas som en brygga till förväntad tidig återhämtning, till hjärt- eller lungtransplantation eller till långvarig VAD. Det är viktigt att beakta patientens prognos och förväntningar före ECMO-implantationen. Patienter med icke återställbar hjärtdysfunktion som inte är kandidater för VAD eller transplantation bör inte väljas för ECMO.

Kontraindikationer

Bortsett från ett noggrant patienturval som styrs av förväntad klinisk prognos och komorbiditeter, bör flera viktiga kliniska faktorer beaktas vid val av patienter för ECMO. Fördelen med ECMO i närvaro av multiorgansvikt är dramatiskt försvagad, och ECMO är förknippat med dåliga resultat hos patienter som redan har varit mekaniskt ventilerade i >10 till 14 dagar vid tidpunkten för kanylering.8,9

Patienter som får ECMO behöver antikoagulation i terapeutisk dos för att förhindra trombos i samband med proteser som sitter fast i slangen och extrakorporeal cirkulation. Därför är ECMO vanligtvis kontraindicerat hos patienter med kontraindikationer för antikoagulering, inklusive aktiv blödning, nyligen genomförd kirurgi som inte är hjärt- och tarmkirurgi eller en blödande intrakraniell händelse. VA ECMO är också kontraindicerat hos patienter med allvarlig aortisk regurgitation eller aortadissektion. I tabell 2 listas vanliga kontraindikationer för VA ECMO.

Titrering och underhåll av ECMO

När väl VA ECMO-stöd har påbörjats är de kliniska målen för titrering bland annat arteriell oxihämoglobinmättnad på >90 %, venös oxihämoglobinmättnad på >70 % till 80 % och adekvat vävnadsperfusion (inklusive övervakning av slutorganfunktion och blodlaktatnivåer). En noggrann övervakning av en utbildad ECMO-specialist är nödvändig för att fastställa och övervaka kretsens funktion. Om den venösa oxyhemoglobinmättnaden ligger under målet kan blodflödet ökas, intravaskulär volymexpansion kan genomföras, hemoglobinkoncentrationen kan ökas genom blodtransfusion och feber/fyrexi kan behandlas för att minska syreupptaget. Infusion av ofraktionerat heparin upprätthålls under en aktiverad koagulationstid (ACT) på 180-210 sekunder eller en partiell tromboplastintid (PTT) i plasma på ≥1,5 gånger normalvärdet. Låg-tidalvolym, lungskyddande, ventilationsstrategier bör användas för att minimera barotrauma och volutrauma. Dessa inkluderar användning av positivt end-expiratoriskt tryck för att upprätthålla alveolär rekrytering, begränsning av tidalvolymer till högst 6 cc/kg ideal kroppsvikt och luftvägsplatåtryck till ≤30 cm H2O samt minimering av FiO2. En strategi för lungvila som ECMO möjliggör resulterar i allmänhet i ytterligare minskning av ventilatorinställningarna till tidalvolymer på 1-2 cc/kg och platåtryck på cirka 20 cm H2O, tills avvänjning från ECMO övervägs. En minskning av ventilatorstödet åtföljs ofta av ökad venös återföring och ökad hjärtminutvolym. Effekterna av förändringar i det positiva end-expiratoriska trycket på hemodynamiken bör övervakas noga. En unik aspekt av VA ECMO är behovet av att se till att vänster förmak och ventrikel inte blir utspända, vilket är en komplikation som kan leda till hjärtmuskelskador. Med hjälp av serieekokardiografier kan man övervaka hjärtats fyllning, och ibland har man använt sig av en ventkanyl eller alternativa stödmetoder (t.ex. perkutan VAD, inklusive Impella) för att dekomprimera ventrikeln. I väntan på beräknat ventilatorberoende kan trakeostomi utföras för att förbättra patientens komfort och minska det respiratoriska dödutrymmet. Patienter som får ECMO behöver inte nödvändigtvis sedering när de får ECMO, men VA ECMO-kretsarna är omfattande och det är i allmänhet inte möjligt att gå på VA ECMO. Ultrafiltrering eller andra former av njurersättningsterapi kan läggas till i serie till ECMO-kretsar, vilket minskar infektionsrisken i samband med placering av ytterligare perkutana kanyler, men ökar risken för trombos, luftembolus eller andra störningar i kretsloppet.

Weaning ECMO

Potentiell återhämtning av vänsterkammarens systoliska funktion bör övervakas noga genom att undersöka pulsatilitet i den arteriella linjens vågform och genom ekokardiografi för patienter på VA ECMO. Parallellt kan förbättringar av arteriell oxihämoglobinmättnad, pulmonell compliance-mått och röntgen av bröstkorgen tyda på respiratorisk återhämtning för patienter med VV-ECMO. När det finns hållbara bevis för hjärt- eller andningsåterhämtning kan försök med att avbryta ECMO genomföras. Ett försök att avbryta VV ECMO kan genomföras genom att tillfälligt klämma av de arteriella och venösa kanylerna och låta blodet fortsätta att cirkulera genom en extern slangbrygga mellan inflödes- och utflödesledarna. Om det inte finns någon brygga i kretsen för klämning kan flödet genom kretsen minskas till en minimal volym med en minskning av svepgasen, med noggrann övervakning av blodtryck, syremättnad och arteriella blodgaser. Sådana försök bör endast genomföras när terapeutisk antikoagulation är uppnådd, och varaktigheten av dessa minimeras, eftersom risken för trombos under denna tid är hög, även vid full dos antikoagulation.

För att minska VV ECMO krävs att man eliminerar all motströms svepgas genom oxygenatorn, så att blodflödet förblir konstant men inget gasutbyte sker. Ventilationsparametrarna justeras för att bibehålla adekvat syresättning och ventilation utanför ECMO i flera timmar, och bedömning av sannolikheten för framgångsrik dekanalisering bestäms. Om andningssvikt kvarstår men hjärtfunktionen börjar återhämta sig måste man se till att blandningen av syresatt och syrefritt blod förblir tillräckligt mättad i den stigande aorta.

Komplikationer av ECMO

De vanligaste komplikationerna av ECMO är blödning (upp till 34 %) och trombos (upp till 17 %).4 Behovet av systemisk antikoagulation för att förhindra trombos vid gränssnittet mellan blod och kateter måste vägas upp mot en förhöjd blödningsrisk. Disseminerad intravaskulär koagulation, skärande hemolys och trombocytopeni kan utvecklas smygande eller plötsligt, och koagulationsfaktorer och trombocytantal bör följas noga. Patienterna löper en förhöjd risk för embolisk, hypoxisk och hemorragisk stroke. Fallserier av VA ECMO har rapporterat strokefrekvenser på ≈8 %.10

Klinisk evidens

Evidens som stödjer tillämpningen av VA ECMO som kortvarigt livsuppehållande system hos kritiskt sjuka patienter är begränsad och kommer främst från fallserier, kohortstudier och registerdata, med en brist på randomiserade, kontrollerade prövningar. I 1 fallserie behandlades 10 patienter med ECMO för akut hjärtinfarkt (20 %), fulminant myokardit (20 %), dilaterad kardiomyopati (22 %), chock efter kardiotomi (20 %), efter transplantation (12 %) och av diverse skäl (6 %). Majoriteten av patienterna behandlades via femoralkanyl. Femton patienter fick ECMO placerad för eCPR (endast en av dem överlevde). Femton procent av patienterna hade behandlats med intra-aortisk ballongmotpulsering före ECMO-initiering. Mer än hälften av patienterna på ECMO drabbades av en allvarlig komplikation, inklusive allvarlig blödning (32 % av alla patienter), femoralvenetrombos (10 %), arteriell ischemi (19 %), vena cava-trombos (7 %), infektion i operationssåret (17 %) eller uppenbart lungödem (6 %). Stroke inträffade hos 8 % av patienterna på ECMO. Av de ursprungliga 81 patienterna som skrevs in överlevde 34 (42 %) till utskrivning från intensivvårdsavdelningen och 29 (36 %) överlevde på lång sikt.

Rastan et al11 rapporterade sin erfarenhet av ECMO som räddningsterapi hos patienter med refraktär kardiogen chock efter kardiotomi. I denna kritiskt sjuka population (varav nästan tre fjärdedelar fortfarande var i chock trots intra-aortisk ballongmotpulsering före ECMO-implantationen) avvecklades ECMO framgångsrikt hos 63 %, och 25 % av patienterna överlevde till utskrivning. Stroke inträffade hos 17 %, gastrointestinala komplikationer hos 19 % och njurersättningsbehandling hos 65 %.

Med hjälp av data från multicenterregistret ELSO rapporterade Thiagarajan et al12 att överlevnaden fram till utskrivning från sjukhus var 27 % bland de patienter där ECMO användes som stöd för HLR vid hjärtstopp. Omvänt rapporterades i en studie från ett enda center extremt dåliga resultat för patienter med ett bevittnat hjärtstillestånd utanför sjukhuset som förblir i refraktärt tillstånd, även när ECMO påbörjades mycket tidigt (mediantid 120 minuter), där endast 4 % av patienterna överlevde till utskrivning från sjukhus med en gynnsam neurologisk prognos13 .

Slutsatser

VA ECMO är en potentiell behandling för patienter med refraktär kardiogen chock, särskilt hos dem med svår kardiogen chock och kombinerad andningssvikt. VA ECMO för kardiogen chock är en brygga till återhämtning, varaktig VAD-implantation eller transplantation, och klinisk bana och prognos måste spela en central roll vid bedömningen av en patients lämplighet för ECMO. Användningen av VA ECMO hos kritiskt sjuka patienter kräver ett team med flera specialiteter.

Patienten som presenteras ovan förblev på VA ECMO i 8 dagar, men avkopplades framgångsrikt efter adekvat kardiopulmonell återhämtning. På den sjätte dagen på ECMO klagade hon över homonym hemianopi och diagnostiserades med en occipital stroke, men lyckligtvis hade hon full neurologisk återhämtning. En sekundärpreventiv implanterbar kardioverterdefibrillator placerades. Genetiska tester genomfördes som visade på en mutation i den kardiella natriumkanalgenen SCN5A, vilket bekräftade fyndet av ett Brugada-mönster på EKG. Lämplig rådgivning och familjescreening genomfördes, och patienten har klarat sig bra i uppföljningen.

Fotnoter