ECMO

Il termine ECMO é l’acronimo di ExtraCorporeal Membrane Oxygenation.

Questa denominazione può creare confusione sul tipo e sull’indicazione di impiego di questo versatile sistema di supporto cardiopolmonare utilizzato in situazioni estreme.

L’ECMO nasce all’inizio degli anni ‘70 1 per il trattamento dell’insufficienza polmonare severa allora chiamata “shock polmonare”.

L’idea era quella di sostenere il paziente ossigenando il sangue venoso e pomparlo a sua volta nel sistema arterioso.

Per mezzo di una pompa il sangue venoso, drenato tramite cannule inserite nelle vene centrali, viene spinto attraverso un dispositivo chiamato ossigenatore, concettualmente simile ai polmoni umani (ossigenatore a membrana), ossigenato e poi pompato nel sistema arterioso (Fig. 1).

Fig. 1: ECMO veno-arterioso

Fig. 1: ECMO veno-arterioso

L’appena descritto circuito ECMO veno-arterioso (VA) non solo assicura un’ossigenazione adeguata, ma sostiene anche il sistema circolatorio, analogamente alla macchina cuore-polmoni utilizzato nella chirurgia a cuore aperto. Il flusso di sangue necessario per avere un’adeguata ossigenazione corporea e un sostegno adeguato del sistema cardiocircolatorio é approssimativamente l’80% della gitata cardiaca del paziente.

Tuttavia, le speranze che l’ ECMO- VA migliorasse la sopravvivenza del paziente adulto con insufficienza polmonare (ora chiamata ARDS – “Adult Respiratory Distress Syndrom”) vennero disattese .

Oggigiorno, l’indicazione principale dell’ECMO VA  per pazienti adulti è l’estrema instabilità emodinamica (salvataggio) con due intenti:

A. Sostegno emodinamico fino alla risoluzione del problema cardiaco di base (risoluzione spontanea o grazie a un intervento o a una terapia farmacologica) oppure

B. Sostegno emodinamico per poter valutare e decidere come procedere

I tempi d’impiego dell’ECMO VA sono relativamente brevi (giorni).

Grazie alla miniaturizzazione delle pompe sanguigne e degli ossigenatori, l’ECMO-VA ” originale” viene utilizzato oggigiorno quale sistema di salvataggio in situazioni di emergenza cardiocircolatorie non solo in ospedale, ma (raramente) anche all’infuori degli ospedali con risultati accettabili. 5

Nonostante la miniaturizzazione del sistema e i progressi della tecnologia (pompe, cannule, ossigenatori), il potenziale di complicanze é alto.

Innanzitutto, il rischio di cannulazione e ischemia degli arti distali (cioé l’ischemia dell’arto distale data dall’ostruzione della cannula inserita di solito attraverso l’arteria femorale). Tuttavia, é opportuno segnalare che diverse tecniche sono state concepite per evitare questa complicanza.

Altre complicanze includono sanguinamenti (cerebrali e non), una risposta infiammatoria eccessiva e una dilatazione del ventricolo sinistro. Se il tempo lo consente, il sito di incannulamento preferito é l’arteria succlavia destra (esposta chirurgicamente).

Le analisi del meccanismo fisiologico dell’ECMO VA nel contesto del trattamento dell’ARDS rivelarono che bypassando i polmoni (l’80% del ritorno venoso veniva deviato attraverso l’ECMO) la loro guarigione non veniva favorita.

Queste riflessioni diedero vita ad un’altra strategia per l’insufficienza respiratoria estrema: l’ECMO veno-venoso (VV).

Il sangue venoso viene quindi deviato ed ossigenato dallo stesso ossigenatore ma pompato in una vena centrale (di solito la vena cava superiore). Il cuore del paziente pompa il sangue ossigenato attraverso i polmoni (ora interamente perfusi e ovviamente non più bypassati) al resto del corpo (Fig. 2).

ECMO veno-venoso

ECMO veno-venoso

La pompa di sangue extracorporea é quindi necessaria unicamente per pompare il sangue venoso attraverso l’ossigenatore che pone un’alta resistenza fisica al flusso e per determinare la quantità del flusso: l’ECMO VV non fornisce alcun sostegno circolatorio al paziente!  Tuttavia, in casi d’instabilità emodinamica incontrollabile l’ECMO VV può essere convertita in un ECMO VA.

La quantità di flusso necessario può variare dall’80% dell’output cardiaco del paziente (da 4-8 l/min o più a dipendenza delle condizioni generali del paziente e dal tipo di malattia) a flussi più bassi fino a 1 l/min. I polmoni vengono messi “a riposo” evitando danni da pressioni ventilatorie alte (barotrauma) e dalla tossicità delle alte concentrazioni d’ossigeno nell’aria ispirata. I tempi d’impiego dell’ECMO VV sono piuttosto lunghi (settimane).

Centri con ampia esperienza riportano buoni risultati nell’ambito dell’ARDS e l’ECMO VV é ora considerato una valida opzione per il trattamento dell’ARDS in fase terminale che non risponde a trattamento ventilatorio avanzato3.

L’ECMO VV ha  guadagnato l’attenzione mondiale per il trattamento della recente ondata di infezioni polmonari virali dei virus H1N1 4.

Risultati 

Un riassunto dei risultati è rapportato sulla pagina web dell’ ELSO (extracorporeal life support organisation). In generale, i risultati per l’indicazione cardiaca sono peggiori rispetto a quelli per l’indicazione polmonare. Un fattore chiave per ottenere risultati accettabili è l’indicazione, soprattutto per quanto riguarda la reversibilità della condizione sottostante.

Riassunto (pazienti adulti)

  • ECMO veno-arterioso (VA):  salvataggio in shock cardiogeno profondo
  • ECMO veno-venoso (VV): trattamento dell’ARDS severo

Bibliografia

1. Hill JD, Fallat R, Cohn K, et al. Clinical cardiopulmonary dynamics during prolonged extracorporeal circulation for acute respiratory insufficiency. Trans Am Soc Artif Intern Organs. 1971;17:355-361.

2. Zapol WM, Snider MT, Hill JD, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure: a randomized prospective study. JAMA. 1979;242:2193-2196.

3. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, 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;374:1351-1363.

4. Zangrillo A, Biondi-Zoccai G, Landoni G, et al. Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in patients with H1N1 influenza infection: a systematic review and meta-analysis including 8 studies and 266 patients receiving ECMO. Crit Care. 2013;17:R30.

5. Beurtheret S, Mordant P, Paoletti X, et al. Emergency circulatory support in refractory cardiogenic shock patients in remote institutions: a pilot study (the cardiac-RESCUE program). Eur Heart J. 2013;34:112-120.

6. Cheng R, Hachamovitch R, Kittleson M, et al. Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest: a meta-analysis of 1,866 adult patients. Ann Thorac Surg. 2014;97:610-616.

7. Lazzeri C, Bernardo P, Sori A, et al. Venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiac arrest: a clinical challenge. Eur Heart J Acute Cardiovasc Care. 2013;2:118-126.