Ecmo, Ossigenazione extracorporea a membrana / Ecmo, extracorporeal membrane oxygenation
Ecmo, Ossigenazione extracorporea a membrana / Ecmo, extracorporeal membrane oxygenation
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Dopo essere entrata nei polmoni tramite la trachea, l’aria prosegue il suo percorso nei due bronchi e via via in tutte le loro ramificazioni sempre più piccole, fino ad arrivare a circa 300 milioni di alveoli, microscopiche sacche che oltre a contenere i gas, sono anche irrorate dai vasi sanguigni.
Le pareti degli alveoli sono sottili e traspiranti e questa caratteristica permette lo scambio al loro interno tra ossigeno e anidride carbonica: il prodotto di scarto contenuto nel sangue, infatti, rientra nei polmoni grazie a queste sacche e risale in tutto l’apparato respiratorio, fino ad essere espulso dalla bocca con l’espirazione, mentre il prezioso ossigeno inspirato entra in circolo “agganciandosi” all’emoglobina contenuta nei globuli rossi, per poi raggiungere tutto il nostro corpo, comprese le parti più periferiche.
Il sopraggiungere della polmonite, in questi casi definita di tipo “interstiziale”, si deve ad una seria infiammazione che altera in maniera significativa il processo di interscambio che avviene negli alveoli, ripercuotendosi non solo sull’apparato respiratorio, ma anche su tutto il resto dell’organismo: maggiore è la quantità di tessuto polmonare interessata dall’infezione, maggiore sarà la gravità delle condizioni di salute della persona colpita e viceversa.
In presenza di polmonite conseguente a coronavirus Sars2-CoV-2019, la difficoltà di respiro nei pazienti aumenta significativamente e può essere associata anche a fastidiosi dolori toracici: ogni caso va trattato singolarmente e la tempestività di intervento fa sempre la differenza, perché evita rischi di danni a lungo termine.
Se per alcuni pazienti può essere sufficiente la somministrazione di ossigeno-terapia fino alla guarigione del soggetto, in altri si deve ricorrere all’intubazione in terapia intensiva, per sostenere la respirazione attraverso un apposito apparato medicale.
Nei casi estremamente gravi, infine, si arriva all’impiego della tecnica di circolazione extracorporea chiamata ECMO, Extracorporeal Membrane Oxygenation, che in pratica sostituisce in toto la funzione polmonare, drenando il sangue dall’atrio destro del cuore, ossigenandolo e epurandolo dell’anidride carbonica, per poi rimetterlo in circolo nelle arterie.
L'Ecmo, ossigenazione extracorporea a membrana (Extra Corporeal Membrane Oxygenation), è una tecnica che supporta le funzioni vitali mediante circolazione extracorporea, aumentando l’ossigenazione del sangue, riducendo i valori ematici di anidride carbonica (CO2), incrementando la gittata cardiaca ed agendo sulla temperatura corporea. Permette, in condizioni di severa insufficienza respiratoria e/o cardiaca, di mettere a riposo cuore e polmoni vicariandone la funzione ventilatoria e di pompa.
Cos’è e come funziona l’Ecmo, Ossigenazione extracorporea a membrana
Il sistema Ecmo è fondamentalmente composto da una pompa, un ossigenatore e un riscaldatore di sangue e la tecnica di circolazione extracorporea viene effettuata mediante l'incannulazione di vene centrali (solitamente giugulare interna o femorale) e arteria, potendosi configurare così - pur esistendone altre - due fondamentali tipologie di Ecmo:
- la Ecmo-vv (veno-venosa): sostiene la funzione polmonare mediante ventilazione ed ossigenazione del sangue. Solitamente viene effettuata tramite accessi vascolari in vena giugulare interna ed in vena femorale e può essere utilizzata in condizioni di grave insufficienza respiratoria solo se la funzione cardiaca sia preservata, non fornendo alcun supporto emodinamico, se non indiretto.
- la Ecmo-va (veno-arteriosa): sostiene inoltre la funzione di pompa cardiaca. Con accessi vascolari in vena ed arteria femorale, sostiene anche il circolo, avendo una diretta azione emodinamica, agendo sull'output cardiaco e, quindi, direttamente sulla pressione arteriosa; trova indicazione nella gestione dei gravi quadri di ipoperfusione sistemica e nella rianimazione cardiopolmonare.
- Le altre tipologie, che citiamo solamente a scopo di completezza, sono la Ecmo-vvv (veno-veno-venoso), la Ecmo-vav (veno-artero-venoso) e la Ecmo-av (artero-venoso).Da quanto detto si comprende come l'Ecmo non rappresenti una metodica curativa verso la patologia che ha causato la grave compromissione respiratoria e/o emodinamica, ma sia invece una tecnica "ponte" per sostenere le funzioni vitali in attesa che altre terapie possano agire.L'Ecmo è una tecnica altamente invasiva, associata ad una mortalità estremamente elevata, pari al 50%; pertanto viene presa in considerazione dopo il fallimento delle convenzionali terapie massimali attuate almeno 6 ore in pazienti con rischio di morte superiore almeno al 50%, con ideale indicazione quando questo superi l'80%.Può essere inizialmente attuata in qualsiasi terapia intensiva che veda la presenza di personale adeguatamente addestrato all'utilizzo di tale metodica, ma dovrebbe essere continuato, dopo trasporto assistito da équipe medico-infermieristica specializzata, in un centro Ecmo di riferimento, in Italia 14 su oltre 800 Terapie Intensive.
Indicazioni all’Ecmo
Le indicazioni all'uso dell'Ecmo sono rappresentate da tutte quelle situazioni nelle quali risulti altamente compromesso ed insufficiente il sistema cardio-respiratorio, con ipossia refrattaria al trattamento medico massimale (P/F<100; PH <7.2), arresto cardiaco refrattario, embolia polmonare massiva con quadro di shock e/o controindicazione alla terapia riperfusiva mediante agente trombolitico, quadri di shock cardiogeno conseguenti ad estesi infarti miocardici o a complicanze di interventi di cardiochirurgia, aritmie ventricolari refrattarie, intossicazione da farmaci cardioattivi. Ulteriore indicazione è la presenza di severa ipotermia, inferiore a 32°C.Controindicazioni all’uso dell’Ecmo
Reali assolute controindicazioni all'uso dell'Ecmo non esistono; le relative comprendono la scarsa aspettativa di vita conseguente a patologie croniche in fase avanzata, neoplastiche o emorragia cerebrale, ventilazione meccanica aggressiva per oltre una settimana, immunosoppressione con neutrofili inferiori a 400/mm3.La più frequente complicanza della metodica è la emorragia arteriosa nell'Ecmo-va; seguono la emolisi e la trombocitopenia legate alla velocità della pompa con conseguente danno meccanico, problemi trombotici e tromboembolici sepsi ed embolie gassose; nell'Ecmo-va è molto alto il rischio di ischemia dell'arto inferiore dovuto al grosso calibro della cannula posizionata in arteria femorale.Per ridurre i rischi trombotici viene sempre somministrato, anche in presenza di coagulopatia, un bolo preventivo di liquemina alla dose di 50-100 UI/Kg prima della inserzione degli accessi vascolari; questi possono essere ottenuti o per via percutanea tramite tecnica di Seldinger o tramite isolamento chirurgico del vaso, soprattutto per l'incannulazione arteriosa; inoltre, tramite toracotomia è possibile la diretta incannulazione dell'atrio.
Ecmo, il meccanismo di funzionamento
Il sistema funziona con:
una pompa rotativa centrifuga, che vicaria la funzione
cardiaca
un ossigenatore a membrana, che arricchisce il sangue di O2
e lo purifica dalla CO2 sostituendosi alla funzione ventilatoria del polmone
un riscaldatore, necessario per evitare la perdita di calore
che avviene durante il passaggio del sangue nel circuito.
La sopravvivenza dopo terapia con Ecmo varia dal 30 al 75%
ca e di questi solo il 30-70% dei pazienti riescono ad esserne svezzati; il
tasso di successo dipende in gran parte dalla curabilità della sottostante
patologia.
Per quanto riguarda l'uso nell'Acr si adottano criteri
estremamente precisi, quali un periodo di cosiddetto no-flow inferiore a 5' ed
un low-flow, periodo di manovre rianimatorie in atto, non superiore a 100
minuti dall'instaurarsi dell'arresto alla applicazione dell'Ecmo.
ENGLISH
After entering the lungs through the trachea, the air continues its path in the two bronchi and gradually in all their ever smaller branches, up to about 300 million alveoli, microscopic bags that in addition to containing the gases, they are also sprayed with blood vessels.
The walls of the alveoli are thin and breathable and this feature allows the exchange within them between oxygen and carbon dioxide: the waste product contained in the blood, in fact, re-enters the lungs thanks to these pockets and goes up throughout the respiratory system, up to to be expelled from the mouth with exhalation, while the precious inspired oxygen enters the circulation "hooking" to the hemoglobin contained in the red blood cells, and then reaches our whole body, including the most peripheral parts.
The onset of pneumonia, in these cases defined as "interstitial", is due to a serious inflammation that significantly alters the interchange process that takes place in the alveoli, affecting not only the respiratory system, but also the rest of the body. 'organism: the greater the amount of lung tissue affected by the infection, the greater the severity of the health conditions of the person affected and vice versa.
In the presence of pneumonia resulting from coronavirus Sars2-CoV-2019, the difficulty of breathing in patients increases significantly and can also be associated with annoying chest pain: each case must be treated individually and the timeliness of intervention always makes the difference, because it avoids risks of long-term damage.
If for some patients the administration of oxygen therapy may be sufficient until the subject heals, in others it is necessary to resort to intensive therapy intubation, to support breathing through a special medical device.
Finally, in extremely serious cases, the extracorporeal circulation membrane called ECMO, Extracorporeal Membrane Oxygenation, is used, which practically replaces lung function, draining the blood from the right atrium of the heart, oxygenating it and purging it of anhydride. carbon, and then put it back in circulation in the arteries.
The Ecmo, extracorporeal membrane oxygenation (Extra Corporeal Membrane Oxygenation), is a technique that supports vital functions through extracorporeal circulation, increasing the oxygenation of the blood, reducing the blood values of carbon dioxide (CO2), increasing the cardiac output and acting on body temperature. It allows, in conditions of severe respiratory and / or cardiac insufficiency, to put the heart and lungs at rest, varying their ventilation and pump function.
What is and how Ecmo works, Extracorporeal membrane oxygenation
The Ecmo system is basically composed of a pump, an oxygenator and a blood heater and the extracorporeal circulation technique is carried out through the cannulation of central veins (usually internal or femoral jugular) and artery, thus being able to configure itself - although there are others - two fundamental types of Ecmo:
Ecmo-vv (veno-venous): supports lung function through ventilation and oxygenation of the blood. It is usually carried out through vascular accesses in the internal jugular vein and in the femoral vein and can be used in conditions of severe respiratory insufficiency only if cardiac function is preserved, not providing any hemodynamic, if not indirect, support.
Ecmo-va (veno-arterial): it also supports the function of cardiac pump. With vascular accesses into the vein and femoral artery, it also supports the circulation, having a direct hemodynamic action, acting on the cardiac output and, therefore, directly on the blood pressure; it is indicated in the management of severe systemic hypoperfusion and in cardiopulmonary resuscitation.
The other types, which we mention only for the sake of completeness, are the Ecmo-vvv (veno-veno-venous), the Ecmo-vav (veno-arteriovenous) and the Ecmo-av (arteriovenous).
From what has been said it is clear that Ecmo is not a curative method towards the pathology that caused serious respiratory and / or hemodynamic compromise, but is instead a "bridge" technique to support vital functions while waiting for other therapies to act.
Ecmo is a highly invasive technique, associated with an extremely high mortality of 50%; therefore it is taken into consideration after the failure of the conventional maximum therapies implemented at least 6 hours in patients with risk of death greater than at least 50%, with ideal indication when this exceeds 80%.
It can be initially implemented in any intensive care that sees the presence of personnel adequately trained in the use of this method, but it should be continued, after transport assisted by a specialized medical-nursing team, in an Ecmo reference center, in Italy 14 on more than 800 Intensive Therapies.
Indications to the Ecmo
The indications for the use of Ecmo are represented by all those situations in which the cardio-respiratory system is highly compromised and insufficient, with hypoxia refractory to the maximal medical treatment (P / F <100; PH <7.2), refractory cardiac arrest, massive pulmonary embolism with shock framework and / or contraindication to reperfusion therapy using thrombolytic agent, cardiogenic shock frameworks following extensive myocardial infarcts or complications of cardiac surgery, refractory ventricular arrhythmias, intoxication with cardioactive drugs. Further indication is the presence of severe hypothermia, below 32 ° C.
Contraindications to the use of the Ecmo
Real absolute contraindications to the use of Ecmo do not exist; the related ones include the poor life expectancy resulting from chronic pathologies at an advanced stage, neoplastic or cerebral hemorrhage, aggressive mechanical ventilation for over a week, immunosuppression with neutrophils lower than 400 / mm3.
The most frequent complication of the method is arterial hemorrhage in the Ecmo-va; followed by hemolysis and thrombocytopenia linked to pump speed with consequent mechanical damage, thrombotic and thromboembolic problems sepsis and gas embolisms; in Ecmo-va there is a very high risk of ischemia of the lower limb due to the large caliber of the cannula positioned in the femoral artery.
To reduce thrombotic risks, a preventive bolus of liquemine is always administered, even in the presence of coagulopathy, at a dose of 50-100 IU / kg before the insertion of the vascular accesses; these can be obtained either percutaneously by means of Seldinger technique or by surgical isolation of the vessel, especially for arterial cannulation; moreover, direct thoracotomy of the atrium is possible.
Ecmo, the working mechanism
The system works with:
a centrifugal rotary pump, which vicarious cardiac function
a membrane oxygenator, which enriches the blood with O2 and purifies it from CO2 by replacing the ventilatory function of the lung
a heater, necessary to avoid the heat loss that occurs during the passage of blood in the circuit.
Survival after Ecmo therapy varies from about 30 to 75% and of these only 30-70% of patients manage to be weaned; the success rate largely depends on the curability of the underlying pathology.
As regards the use in the ACR, extremely precise criteria are adopted, such as a so-called no-flow period of less than 5 'and a low-flow, period of resuscitation maneuvers in progress, not exceeding 100 minutes from the onset of the stop at the application of the Ecmo.
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