Ekstrakorporālā membrānveida oksigenācija

Ekstrakorporālā membrānveida oksigenācija (ECMO), saukta arī par ekstrakorporālo dzīvības uzturēšanu (ECLS), ir ekstrakorporāla metode, ar kuras palīdzību tiek nodrošināta ilgstoša sirds un elpošanas palīdzība cilvēkiem, kuru sirds un plaušas nespēj nodrošināt pietiekamu gāzu apmaiņu vai perfūziju, lai uzturētu dzīvību. ECMO tehnoloģija lielā mērā ir atvasināta no kardiopulmonālā apasākuma, kas nodrošina īslaicīgāku atbalstu ar apstādinātu dabisko asinsriti. Izmantotā ierīce ir membrānas oksigenators, ko dēvē arī par mākslīgajām plaušām.

ECMO darbojas, uz laiku no organisma izsūknējot asinis, lai nodrošinātu mākslīgu sarkano asinsķermenīšu apasiņošanu ar skābekli un oglekļa dioksīda izvadīšanu. Parasti to izmanto vai nu pēc sirds un plaušu apasiņošanas, vai arī vēlīnā stadijā, ārstējot personu ar dziļu sirds un/vai plaušu mazspēju, lai gan tagad dažos centros to sāk izmantot sirdsdarbības apstāšanās ārstēšanai, ļaujot ārstēt apstāšanās pamatcēloni, kamēr tiek atbalstīta asinsrite un skābekļa padeve. ECMO izmanto arī, lai palīdzētu pacientiem ar akūtu vīrusu izraisītu pneimoniju, kas saistīta ar COVID-19, gadījumos, kad mākslīgā ventilācija nav pietiekama, lai uzturētu skābekļa līmeni asinīs.

Lietošana medicīnā

Vadlīnijas, kurās aprakstītas ECMO indikācijas un prakse, publicē Ekstrakorporālās dzīvības uzturēšanas organizācija (ELSO). ECMO uzsākšanas kritēriji atšķiras atkarībā no iestādes, bet parasti tie ietver akūtu smagu sirds vai plaušu mazspēju, kas ir potenciāli atgriezeniska un nereaģē uz parasto ārstēšanu. Klīnisko situāciju piemēri, kas var būt par iemeslu ECMO uzsākšanai, ir šādi:

Hipoksēmiska elpošanas mazspēja ar arteriālā skābekļa sasprindzinājuma attiecību pret ieelpojamā skābekļa frakciju (PaO2/FiO2) < 100 mmHg, neskatoties uz ventilatora iestatījumu optimizāciju, tostarp ieelpojamā skābekļa frakcijas (FiO2), pozitīvā izelpas spiediena (PEEP) un ieelpas un izelpas (I:E) attiecības optimizāciju.
Hiperkapniskā elpošanas mazspēja ar arteriālo pH <7,20
Refraktārs kardiogēns šoks
Sirdsdarbības apstāšanās
Nespēja atvienoties no kardiopulmonālā apvedvada pēc kardioķirurģiskas operācijas
Kā tilts uz sirds transplantāciju vai kambaru palīgierīces ievietošanu.
Kā tilts uz plaušu transplantāciju
Septiskais šoks ir pretrunīgāks, bet arvien biežāk pētīts ECMO izmantošanas veids.
Hipotermija, kad ķermeņa temperatūra ir no 28 līdz 24 °C un sirdsdarbība ir nestabila, vai arī, ja ķermeņa temperatūra ir zemāka par 24 °C.^[1]

Šķiet, ka pacientiem ar sirdsdarbības apstāšanos vai kardiogēnu šoku tas uzlabo izdzīvošanu un labus iznākumus.^[2]

Lietošana COVID-19 pacientiem

Sākot ar 2020. gada februāra sākumu, ārsti Ķīnā arvien biežāk izmanto ECMO kā papildu atbalstu pacientiem ar akūtu vīrusu pneimoniju, kas saistīta ar SARS-CoV-2 infekciju (COVID-19), kad pat pēc ventilācijas skābekļa līmenis asinīs joprojām ir pārāk zems, lai uzturētu pacientu. Sākotnējie ziņojumi liecina, ka tā palīdz atjaunot pacientu asins piesātinājumu ar skābekli un samazina mirstību aptuveni 3 % smagu gadījumu, kad tā ir izmantota. Smagi slimu pacientu mirstība samazinās no aptuveni 59-71 %, izmantojot parasto terapiju, līdz aptuveni 46 %, izmantojot ekstrakorporālo membrānu oksigenāciju. Los Angeles Times 2021. gada marta laikraksta virsrakstā ir atspoguļota ECMO efektivitāte ārkārtīgi sarežģītā COVID pacienta gadījumā.

Rezultāti

Agrīni pētījumi bija pierādījuši izdzīvošanas ieguvumus, izmantojot ECMO cilvēkiem ar akūtu elpošanas mazspēju, jo īpaši akūta elpošanas distresa sindroma gadījumā. ELSO uzturētā reģistrā, kurā iekļauti gandrīz 51 000 cilvēku, kas saņēmuši ECMO, ir ziņots par rezultātiem: 75 % izdzīvošanas jaundzimušo elpošanas mazspējas gadījumā, 56 % izdzīvošanas gadījumā bērnu elpošanas mazspējas gadījumā un 55 % izdzīvošanas gadījumā pieaugušo elpošanas mazspējas gadījumā. Citos novērojumos un nekontrolētos klīniskajos pētījumos ir ziņots par izdzīvošanas rādītājiem no 50 līdz 70 %. Šie ziņotie izdzīvošanas rādītāji ir labāki nekā vēsturiskie izdzīvošanas rādītāji. Lai gan ECMO izmanto dažādu stāvokļu ar atšķirīgu mirstības rādītāju gadījumā, lai novērstu stāvokļa pasliktināšanos un palielinātu izdzīvošanas rādītājus, galvenais ir agrīna atklāšana.

Apvienotajā Karalistē vēnu-venu ECMO izmantošana ir koncentrēta noteiktos ECMO centros, lai potenciāli uzlabotu aprūpi un veicinātu labākus rezultātus.

Kontrindikācijas

Lielākā daļa kontrindikāciju ir relatīvas, līdzsvarojot procedūras riskus un iespējamos ieguvumus. Relatīvās kontrindikācijas ir šādas:

Stāvokļi, kas nav savienojami ar normālu dzīvi, ja persona atveseļojas
Iepriekš esoši stāvokļi, kas ietekmē dzīves kvalitāti (CNS stāvoklis, ļaundabīgs audzējs pēdējā stadijā, sistēmiskas asiņošanas risks ar antikoagulāciju).
Vecums un izmērs
Neauglība: personas, kuras ir pārāk slimas, pārāk ilgi saņem tradicionālo terapiju vai kurām ir letāla diagnoze.

Blakusparādības/komplikācijas

Neiroloģiskas

Bieži sastopamas sekas pieaugušajiem, kas ārstēti ar ECMO, ir neiroloģiski bojājumi, kas var ietvert intracerebrālu asiņošanu, subarahnoidālu asiņošanu, išēmiskus infarktus jutīgās smadzeņu zonās, hipoksiski išēmisku encefalopātiju, neizskaidrojamu komu un smadzeņu nāvi. Asiņošana rodas 30 līdz 40 % no tiem, kam tiek veikta ECMO, un tā var apdraudēt dzīvību. To izraisa gan nepieciešamā nepārtrauktā heparīna infūzija, gan trombocītu disfunkcija. Rūpīga ķirurģiskā tehnika, trombocītu skaita uzturēšana virs 100 000/mm3 un mērķa aktivētā recēšanas laika uzturēšana samazina asiņošanas iespējamību.

Asinis

Heparīna izraisīta trombocitopēnija (HIT) arvien biežāk sastopama cilvēkiem, kuri saņem ECMO. Ja ir aizdomas par HIT, heparīna infūziju parasti aizstāj ar antikoagulantu bez heparīna.

Ja VA (Veno-Arterial) ECMO tiek izmantota augšstilba artērija un vēna, notiek retrogrādā asins plūsma lejupejošajā aortā. Ja netiek uzturēta kreisā kambara jauda, var rasties asins stāze, kas var izraisīt trombozi.

Tilts uz palīgierīci

VA ECMO gadījumā personas, kuru sirds darbība neatjaunojas pietiekami, lai tās varētu atvienot no ECMO, var pārvietot uz kambaru palīgierīci (VAD) vai transplantāciju. Kanolizācijas laikā var rasties dažādas komplikācijas, tostarp asinsvada perforācija ar asiņošanu, artēriju disekcija, distālā išēmija un nepareiza atrašanās vieta (piemēram, venozā kanila ievietota artērijā), taču šie gadījumi notiek ļoti reti.

Bērni

Priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem ir nepieņemami augsts intraventrikulāras hemorāģijas (IVH) risks, ja ECMO tiek ievadīta grūtniecības vecumā, kas mazāks par 32 nedēļām.

Infekcijas

ECMO laikā slimnīcā iegūtu infekciju izplatība ir 10-12 % (augstāka, salīdzinot ar citiem kritiski slimiem pacientiem). Visbiežāk sastopamie patogēni ir koagulāzes-negatīvie stafilokoki, Candida spp., Enterobacteriaceae un Pseudomonas aeruginosa. ECMO pacientiem ir augsts ar ventilatoru saistītas pneimonijas biežums (24,4 gadījumi/1000 ECMO dienu), un galvenā loma ir Enterobacteriaceae. Tika pierādīts, ka infekcijas risks palielinās līdz ar ECMO darbības ilgumu, kas ir vissvarīgākais riska faktors infekciju attīstībai. Citi ECMO specifiski faktori, kas predisponē uz infekcijām, ir ECMO pacientu slimības smagums, augsts baktēriju pārneses risks no zarnām un ar ECMO saistīti imūnsistēmas traucējumi. Vēl viens svarīgs jautājums ir katetru, ECMO kanulu un oksigenatora mikrobioloģiskā kolonizācija.

Veidi

Pastāv vairāki ECMO veidi; divi izplatītākie ir venozā-artriālā (VA) ECMO un venozā (VV) ECMO. Abos veidos asinis, kas izvadītas no venozās sistēmas, tiek skābekļotas ārpus organisma. VA ECMO gadījumā šīs asinis atgriežas arteriālajā sistēmā, bet VV ECMO gadījumā asinis atgriežas venozajā sistēmā. VV ECMO netiek nodrošināta sirdsdarbība.

Veno-artēriju

Veno-artēriju (VA) ECMO gadījumā venozo kaniulu parasti ievieto labajā vai kreisajā kopīgajā augšstilba vēnā, lai uzsūktu asinis, un arteriālo kaniulu infūzijai parasti ievieto labajā vai kreisajā augšstilba artērijā. Šūdera venozās kangulas gals jātur pie apakšējās vena cava un labā priekškambara savienojuma, bet augšstilba arteriālās kangulas gals jātur gūžas artērijā. Pieaugušajiem priekšroka tiek dota piekļuvei augšstilba artērijai, jo ievietošana ir vienkāršāka. Centrālo VA ECMO var izmantot, ja jau ir izveidots kardiopulmonālais šuntēšana vai ir veikta neatliekama resternotomija (ar kannulām labajā priekškambarī (vai SVC/IVC trikuspidālās sistēmas gadījumā) un augšupejošajā aorta).

VA ECMO parasti izmanto tikai tad, ja dzimtā sirds funkcija ir minimāla, lai mazinātu palielinātu sirdsdarbību, kas saistīta ar sūknēšanu pret aortas kangulas piegādāto retrogrādo plūsmu.

Veno-venozes

Veno-venozā (VV) ECMO gadījumā kangulas parasti ievieto labajā kopīgajā augšstilba vēnā drenāžai un labajā iekšējā jūga vēnā infūzijai. Alternatīvi labajā iekšējā jūga vēnā ievieto divu lūmenu katetru, kas drenē asinis no augšējās un apakšējās vena vena cavae un atgriež tās labajā priekškambarī.

Iniciācija

ECMO jāveic tikai ārstiem, kas ir apmācīti un kuriem ir pieredze tās uzsākšanā, uzturēšanā un pārtraukšanā. ECMO ievietošanu operāciju zālē parasti veic kardioķirurgs. ECMO pārvaldību parasti veic reģistrēta medicīnas māsa, elpošanas terapeits vai perfuzionists. Kad ir nolemts uzsākt ECMO, pacientu antikoagulē ar intravenozi ievadītu heparīnu, lai novērstu trombu veidošanos no skābekļa oksigenatora trombu veidošanās. Pirms EKMO uzsākšanas intravenozi ievada heparīna bolusu un izmēra, lai nodrošinātu, ka aktivētais recēšanas laiks (ACT) ir no 300 līdz 350 sekundēm. Tiklīdz ACT ir starp šīm vērtībām, var sākt ECMO un pēc tam sāk ievadīt heparīna pilienu kā uzturošo devu.

Kannulācija

Kangulu var ievadīt perkutāni, izmantojot Seldingera metodi, kas ir salīdzinoši vienkārša un izplatīta metode piekļuves iegūšanai asinsvadiem, vai ar ķirurģisku griezumu. Lai maksimāli palielinātu plūsmu un samazinātu bīdes spriegumu, izmanto vislielākās kanulas, ko var ievietot asinsvados.

ECMO, kas nepieciešama komplikāciju gadījumā pēc sirds operācijas, var ievadīt tieši attiecīgajās sirds kamerās vai lielajos asinsvados. Centrālā kanolizācija, izmantojot sānu torakotomiju, ļauj pacientiem, kas gaida plaušu transplantāciju, palikt nepiesēdušiem un ambulatoriem.

Titrācija

Pēc kanilēšanas un pieslēgšanas ECMO kontūram, izmantojot hemodinamiskos parametrus un fizikālo izmeklēšanu, tiek noteikts atbilstošs asins plūsmas daudzums caur ECMO kontūru. Mērķi uzturēt gala orgānu perfūziju, izmantojot ECMO ķēdi, tiek līdzsvaroti ar pietiekamu fizioloģisku asins plūsmu caur sirdi, lai novērstu stāzi un tai sekojošu asins recekļu veidošanos.

Uzturēšana

Kad ir sasniegti sākotnējie elpošanas un hemodinamiskie mērķi, asins plūsma tiek uzturēta tādā pašā ātrumā. Biežu novērtēšanu un regulēšanu atvieglo nepārtraukta venozā oksimetrija, kas tieši mēra asins piesātinājumu ar oksihemoglobīnu ECMO ķēdes venozajā daļā.

Īpaši apsvērumi

VV ECMO parasti izmanto elpošanas mazspējas gadījumā, savukārt VA ECMO izmanto sirds mazspējas gadījumā. Katram ECMO veidam ir unikāli apsvērumi, kas ietekmē ārstēšanu.

Asins plūsma

Lai optimizētu skābekļa piegādi, VV ECMO laikā parasti ir vēlams gandrīz maksimāls plūsmas ātrums. Turpretī VA ECMO laikā izmantotajam plūsmas ātrumam jābūt pietiekami lielam, lai nodrošinātu pietiekamu perfūzijas spiedienu un venozo oksihemoglobīna piesātinājumu (mēra drenāžas asinīs), bet pietiekami mazam, lai nodrošinātu pietiekamu priekšslodzi kreisā kambara izsviedes uzturēšanai.

Diureze

Tā kā lielākajai daļai cilvēku, uzsākot ECMO, ir šķidruma pārslodze, agresīva diurēze ir pamatota, tiklīdz pacients ir stabils ECMO. Ja pacientam ir nepietiekams urīna izvads, ECMO kontūru var viegli papildināt ar ultrafiltrāciju. ECMO "čatteris" jeb ECMO viļņu formas nestabilitāte liecina par nepietiekamu reanimāciju, un tas ir pamats agresīvas diurēzes vai ultrafiltrācijas pārtraukšanai.

Kreisā kambara monitorings

VA ECMO laikā stingri uzrauga kreisā kambara izsviedi, jo kreisā kambara funkciju var pasliktināt palielināta pēcslodze, kas savukārt var izraisīt trombu veidošanos sirdī.

Atvienošana un pārtraukšana

Personām ar elpošanas mazspēju rentgenoloģiskā izskata, plaušu atbilstības un arteriālā oksihemoglobīna piesātinājuma uzlabojumi liecina, ka persona var būt gatava pārtraukt ECMO atbalstu. Personām ar sirds mazspēju pastiprināta aortas pulsatilitāte korelē ar kreisā kambara izejas apjoma uzlabošanos un norāda, ka var būt gatavs pārtraukt ECMO atbalstu. Ja visi rādītāji ir labā stāvoklī, ECMO asins plūsma tiks lēnām samazināta, un šajā laikā tiks novēroti pacienta parametri, lai pārliecinātos, ka pacients var panest izmaiņas. Kad plūsmas ir mazākas par 2 litriem minūtē, tiek mēģināts veikt pastāvīgu atvienošanu, un pacientu šajā laikā turpina uzraudzīt, līdz kangulas var noņemt.

Veno-venozās ECMO atbrīvošanas izmēģinājums

VV ECMO izmēģinājumus veic, likvidējot visu pretplūsmas izplūdes gāzi caur oksigenatoru. Ekstrakorporālā asins plūsma paliek nemainīga, bet gāzes pārnese nenotiek. Pēc tam tos novēro vairākas stundas, kuru laikā nosaka ventilatora iestatījumus, kas nepieciešami, lai uzturētu atbilstošu skābekļa līmeni un ventilāciju ārpus ECMO, kā to norāda arteriālās un venozās asins gāzu rezultāti.

Veno-artriālās ECMO atbrīvošanas pētījums

VA ECMO izmēģinājumos nepieciešams uz laiku aizspiest gan drenāžas, gan infūzijas līnijas, vienlaikus ļaujot ECMO kontūram cirkulēt caur tiltu starp arteriālo un venozo ekstremitāti. Tas novērš EKMO ķēdē sastingušo asiņu trombozi. Turklāt arteriālās un venozās līnijas nepārtraukti jāskalo ar heparinizētu fizioloģisko šķīdumu vai ar pārtraukumiem ar heparinizētām asinīm no ķēdes. Kopumā VA ECMO izmēģinājumi ir īsāki nekā VV ECMO izmēģinājumi, jo ir lielāks trombu veidošanās risks.

Vēsture

ECMO 20. gadsimta 50. gados izstrādāja Džons Gibons un pēc tam K. Voltons Lillehei. Pirmo reizi jaundzimušajiem tā tika izmantota 1965. gadā.

Banning Gray Lary pirmais pierādīja, ka ar intravenozi ievadītu skābekli var uzturēt dzīvību. Viņa rezultāti tika publicēti žurnālā Surgical Forum 1951. gada novembrī. Lary komentēja savu sākotnējo darbu 2007. gada prezentācijā, kurā viņš raksta: "Mūsu pētījumi sākās ar aparāta montāžu, kas pirmo reizi uzturēja dzīvus dzīvniekus, elpojot tīru slāpekli. Tas tika panākts, ievadot asinsritē ļoti mazus skābekļa burbulīšus. Šos burbulīšus radīja, pievienojot "mitrinošu vielu" skābeklim, kas caur porcelāna filtru tika iepūsts venozajā asinsritē. Neilgi pēc sākotnējās prezentācijas Amerikas Ķirurgu koledžā šo aparātu pārskatīja Valtons Lillehei, kurš kopā ar DeWall izgatavoja pirmo praktisko sirds plaušu aparātu, kurā izmantoja burbuļu oksigenatoru. Šādus aparātus ar variācijām izmantoja nākamos divdesmit gadus."

Pētniecība

2014. gadā veikts pētījums parādīja, ka XIIa faktoru inhibējoša antiviela nodrošina tromboprotekciju ekstrakorporālajā asinsritē, nepalielinot asiņošanas risku. Eksperimenti ar jaundzimušajiem dzīvniekiem parādīja, ka ECMO ārstēšana var izraisīt enterocītu apoptozi, zarnu gļotādas barjeras bojājumus un baktēriju pārvietošanos. Tas varētu izskaidrot sistēmiskās iekaisuma atbildes reakcijas sindroma smaguma pakāpi jaundzimušajiem. ECMO izmantoja arī kadaveros, jo tā varēja palielināt transplantēto orgānu dzīvotspēju.