Principi e indicazioni della ECMO nella patologia polmonare dell’adulto

Principi e indicazioni della ECMOnella patologia polmonare dell’adulto

P.-E. Falcoz, G. Capellier

L’ECMO o Extra Corporeal Membrane Oxygenation (ossigenazione extracorporea a membrana) inorigine era una tecnica di respirazione assistita che utilizzava uno scambiatore di gas a membrana. Perestensione, l’ECMO è diventata una tecnica di assistenza respiratoria e cardiorespiratoria utilizzata incasi di insufficienza respiratoria e/o cardiaca in attesa del recupero della funzione deficitaria o di uneventuale trapianto. Il supporto emodinamico può essere parziale o totale. È un tipo di assistenza che puòessere impiantato attraverso accessi vascolari periferici. Questo tipo di assistenza utilizza i principi dellacircolazione extracorporea che nell’era moderna si è estesa con l’utilizzo del polmone artificiale amembrana. Il circuito di base è semplice e comprende una pompa, un ossigenatore (per l’arricchimento diossigeno del sangue e la decarbossilazione) e delle vie di accesso (una in uscita e una di riperfusione). Ilsuo impianto è semplice, rapido e può essere iniziato al letto del paziente. Nonostante i recenti progressitecnologici, pochi centri ancora ricorrono all’assistenza temporanea. Alcuni centri di chirurgia toracicatuttavia la utilizzano di routine come assistenza all’intervento chirurgico (soprattutto i trapianti), ealcune gruppi di rianimatori vengono formati e attrezzati per il trattamento della sindrome da distressrespiratorio acuto. Nel quadro della patologia polmonare dell’adulto l’idea portante è quella di sviluppareuna nozione di strategia minimalista con l’utilizzo di una circolazione extracorporea adiuvante parziale –più che di sostituzione completa – che consenta il recupero metabolico del paziente. Negli anni a venire,il perfezionamento delle tecnologie e una miglior conoscenza delle indicazioni dovrebbero sensibilmentemigliorare la prognosi dei pazienti sotto ECMO.© 2010 Elsevier Masson SAS. Tutti i diritti riservati.

Parole chiave: ECMO; Chirurgia toracica; Patologia polmonare; Tecnica chirurgica

Struttura dell’articolo

¶ Introduzione 1

¶ Cenni storici 2

¶ Descrizione delle tecniche 2Tecnica venoarteriosa 2Tecnica venovenosa 2Tecnica arterovenosa senza pompa: sistema Novalung® 3

¶Materiale 4Presentazione 4Pompa 4Ossigenatore 4Scambiatore termico 4Cannule 4Circuiti pre-eparinizzati 4Trasportabilità 5

¶ Indicazioni 5Epidemiologia 5Indicazioni 5

¶ Impianto 6Luoghi di impianto 6Accesso di impianto periferico nell’adulto 6Tipo di accesso: percutaneo o chirurgico? 6Shunt 7Anticoagulanti 7Controllo del posizionamento delle cannule 7Monitoraggio del paziente 7

¶ Gestione dopo impianto della ECMO:sorveglianza e procedure da seguire 8

Precauzioni 8Gestione respiratoria dei pazienti 8Complicanze specifiche del circuito 8

¶ Svezzamento 10

¶ Strategia gestionale della sindrome da distress respiratorioacuto durante ECMO: specificità e algoritmo decisionale 10

¶ Conclusioni 11

■ IntroduzioneL’ECMO o Extra Corporeal Membrane Oxygenation (ossigena-

zione extracorporea a membrana) in origine era una tecnica direspirazione assistita che utilizzava uno scambiatore di gas amembrana. Per estensione, l’ECMO è diventata una tecnica diassistenza respiratoria e cardiorespiratoria utilizzata in casi diinsufficienza respiratoria e/o cardiaca in attesa del recupero dellafunzione deficitaria o di un eventuale trapianto. Il supportoemodinamico può essere parziale o totale. È un tipo di assis-tenza che può essere impiantato attraverso accessi vascolariperiferici. Questo tipo di assistenza utilizza i principi dellacircolazione extracorporea (CEC) che nell’era moderna si èestesa con l’utilizzo del polmone artificiale a membrana. Ilcircuito di base è semplice e comprende una pompa, unossigenatore (per l’arricchimento di ossigeno del sangue e la

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decarbossilazione) e delle vie di accesso (una in uscita e una diriperfusione). Il suo impianto è semplice, rapido e può essereiniziato al letto del paziente. Il suo impianto è semplice, rapidoe può essere iniziato al letto del paziente.

Attualmente, il termine extracorporeal life support (ECLS) vienepreferito a quello di ECMO nel quadro delle indicazionicardiocircolatorie, e sottintende un supporto sia cardiocircolato-rio che respiratorio, con accessi arteriosi e venosi.

Il termine ECMO, sia nella sua variate venovenosa (VV), siavenoarteriosa (VA), rimane riservato all’assistenza respiratoria.Vengono utilizzati altri termini: extra corporeal CO2 removal(ECCO2R), extra corporeal lung assist (ECLA), assistance respiratoireextracorporelle (AREC) (Fig. 1).

■ Cenni storiciIl progetto del primo ossigenatore a membrana a bolle è del

1882 [1-5]. Dopo lo sviluppo dell’ossigenatore a membrana astrati di polietilene [6], l’idea di Kammermeyer nel 1957 dellemembrane di dimetilpolisilossano (silicone rubber) ha consentitodi trasferire un gas a una velocità dieci volte superiore [6-8]. Inquesto modo, si è diventata possibile la depurazione extracor-porea prolungata di CO2.

Kobolow e Bartlett hanno migliorato questa membrana ehanno realizzato i primi modelli sperimentali sull’animale(consentendo una sopravvivenza dopo CEC prolungata) ehanno descritto le ripercussioni cliniche e biologiche di questatecnica [7]. I primi successi di assistenza respiratoria nell’adultosono stati descritti con una tecnica VA nel 1972 [9]. Dopo annidi esperienza, nel 1974 è stato iniziato uno studio multicentriconell’adulto, che però è stato interrotto prima del termine acausa dell’evidenza di un tasso elevato di mortalità (90%)sovrapponibile al gruppo di controllo [10]. Nei casi di fibrosipolmonare vera, le complicanze emorragiche sono maggiori (piùdi 3 l nelle prime 24 h). Per questo, nello stesso periodo si èsviluppata l’ECMO VV nel neonato con una mortalità inferioreal 50% [11]. L’assistenza VV è basata sul concetto di depurazionedi CO2, la persistenza del flusso ematico polmonare e la messaa riposo parziale del polmone. I primi studi di assistenzarespiratoria VV con risultati favorevoli sono stati pubblicati nel1986, con sopravvivenza di circa il 49% [12]. L’assistenzaemodinamica si è sviluppata solo successivamente, soprattuttograzie al miglioramento delle pompe e alla comparsa dellepompe centrifughe. Attualmente, l’evoluzione delle tecniche e

dei materiali delle CEC consente una riduzione degli effetticollaterali: emolisi, trombocitopenia, coagulopatie [13-15].

■ Descrizione delle tecnicheLe caratteristiche delle tecniche di assistenza respiratoria

extracorporea sono presentate nella Tabella 1.

Tecnica venoarteriosaIl sangue venoso viene drenato verso un serbatoio (il bladder

box delle pompe occlusive), quindi dopo passaggio in unpolmone artificiale viene riperfuso nel sistema arterioso delpaziente con una pompa. Le vie venose utilizzate sono lagiugulare interna che consente l’accesso all’atrio destro e la venafemorale. La riperfusione arteriosa viene fatta a livello dell’arte-ria femorale, ascellare o carotide comune (ECMO VA femo-rofemorale, femoroascellare, giugulocarotidea [utilizzata sola-mente nei neonati o nei bambini]). Il sangue riperfuso alpaziente è saturo di O2 (da cui il termine inglese di extracorpo-real membrane oxygenation o ECMO) e depurato di CO2

[11, 16].Come regola generale, una parte del sangue venoso (effettoshunt) transita attraverso il polmone naturale. L’emogasanalisi,prelevata da arterie periferiche, evidenzia sangue mescolato siaproveniente dal circolo extracorporeo che dal polmone naturale.Questo tipo di assistenza ha indicazioni miste cardiache erespiratorie [1], ma è anche indicata per la protezione globale delpolmone preservando il rapporto ventilazione/perfusione inmodo omogeneo [17]. È utilizzabile in ambulatorio con varieindicazioni, e soprattutto per il prelievo di organi a cuorefermo [18].

Tecnica venovenosaIl sangue venoso viene drenato verso un serbatoio per gravità

o mediante aspirazione progressiva, quindi dopo passaggionell’ossigenatore viene riperfuso nel sistema venoso del pazientecon una pompa. Le vie venose utilizzate sono la giugulareinterna destra che consente l’accesso all’atrio destro, e la venafemorale. La reinfusione venosa di sangue depurato dalla CO2 earricchito di O2 viene fatto nella vena giugulare interna destrao in vena femorale (ECMO VV femorogiugulare o giugulofemo-rale). Questo tipo di assistenza necessita di una funzionecardiaca normale e consente di effettuare una ventilazione diprotezione che riduce la tensione alveolare [19-21]. In questasituazione, la riduzione della ventilazione e la persistenza di unflusso ematico regolare determinano un effetto shunt le cuiconseguenze sono ancora sconosciute [22]. In termini di ossige-nazione (risultante del delta tra flusso di sangue attraverso lamembrana e ricircolo), Rich et al. hanno mostrato interesse peril drenaggio in femorale e reinfusione in atrio destro attraversola cannula giugulare [23].

L’idea fondamentale della tecnica VV è quella di dissociare lefunzioni polmonari di ossigenazione e depurazione di CO2

[24].

ECLS

Tipidi assistenza

AV

VV

ECMO

AVAA

Figura 1. Tipi di assistenza. ECLS: extracorporeal life support; ECMO:extra corporeal membrane oxygenation; AV: arterovenosa; AA: artero-arteriosa.

Tabella 1.Tecniche di assistenza respiratoria extracorporea.

Tecniche venoarteriose

Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) venoarteriosa: sfruttala possibilità di ossigenazione offerte dal circuito extracorporeo.

Extracorporeal life support (ECLS): consente possibilità di assistenzasia respiratoria che circolatoria

Tecniche venovenose

ECMO venovenosa: utilizza un circuito esclusivamente venoso

Extracorporeal CO2 removal (ECCO2R)+ low frequency positive pressureventilation (LFPPV): sviluppata per la depurazione di CO2

Extracorporeal lung assist (ECLA): consente l’ossigenazionee la depurazione di CO2 grazie al polmone artificiale

Assistenza respiratoria extracorporea (AREC): termine utilizzatosoprattutto in pediatria, che comprende la depurazione di CO2

e l’ossigenazione attraverso un circolo extracorporeo

Tecnica arterovenosa senza pompa (sistema Novalung®)

.

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2 Tecniche Chirurgiche - Torace

Depurazione extracorporea di CO2

La depurazione di CO2 con circuito extracorporeo si ottienedeviando il 20-30% del flusso ematico (da 1,5 a 2 l/min) eriducendo fortemente la pressione parziale di CO2 (PaCO2) inquesta frazione di sangue. La riduzione va da 15 a 20 mmHg, afronte di una riduzione di 6 mmHg a livello polmonare.Nell’animale un ulteriore riduzione della PaCO2 con il circuitoextracorporeo ha consentito una depurazione da 130 a 180 ml/min di CO2 con un flusso di pompa da 470 a 600 ml/min. Inquesto stesso studio, dopo il passaggio attraverso la membrana,il pH del sangue reinfuso nell’animale era di 8,6 [25]. Nell’ani-male in ventilazione spontanea la riduzione della PaCO2 haindotto una riduzione della frequenza respiratoria [26] e sonostate riportate sopravvienze prolungate in animali curarizzatinon ventilati [27]. Nell’uomo in ventilazione meccanica, lariduzione di PaCO2 consente ugualmente di ridurre la frequenzarespiratoria del ventilatore [28, 29].

Variabili dell’ossigenazione sotto CEC VV

L’ossigenazione viene realizzata sia nel circuito extracorporeosia per diffusione in apnea nel polmone naturale; questa tecnicanon è adottata da tutti i gruppi e lo studio CESAR (Conventionalventilation or ECLS for Severe Adult Respiratory Failure) [30]

suggerisce frequenze respiratorie basse (da 10 a 12 c/min) convolumi correnti limitati e l’attivazione rapida del sistema inmodalità parziale. L’ossigenazione in apnea è conosciuta damolto tempo [31-33]. Nell’animale la somministrazione diossigeno direttamente in trachea ha consentito di aumentare laPaO2, anche se con un accumulo di CO2

[31, 34]. Il sanguevenoso drenato nel circuito extracorporeo è saturato in O2grazie al passaggio attraverso la membrana artificiale [6]. Duranteil periodo di apnea, il trasporto di O2 si traduce in una ridu-zione del volume gassoso polmonare come mostrato da studipletismografici [34, 35]. Il trasporto di gas si ottiene per effettoVenturi all’estremità della cannula [33] e per diffusione amplifi-cata dalle oscillazioni cardiache. La depurazione extracorporeadi CO2 riduce la pressione alveolare barometrica [27, 36] per ilpassaggio di O2 in circolo, ma per un trasporto minimo di CO2nell’alveolo. La riduzione della capacità residua funzionale chene risulta può essere compensata con la somministrazione di gasfresco direttamente in trachea [29, 35, 37-39] o nel circuitorespiratorio [40].

Le caratteristiche della circolazione extracorporea VA e VVsono messe a confronto nella Tabella 2.

Conviene tuttavia precisare che la distinzione tra ECMO VAper le insufficienze emodinamiche e/o respiratorie e le ECMOVV per le insufficienze respiratorie è alquanto teorica per iseguenti motivi:• le insufficienze respiratorie che necessitano di una ECMO

raramente si verificano in assenza di una insufficienzaemodinamica;

• la correzione rapida del pH e il miglioramento dell’ossigena-zione con una ECMO VV consente di correggere un’insuffi-cienza emodinamica a volte grave con il bias di una miglioreefficacia dei farmaci inotropi e una migliore ossigenazione delmiocardio. Questa è una situazione abbastanza tipica neltrapianto polmonare per il severo edema da riperfusione incui si verifica sempre una doppia insufficienza e, dovenell’esperienza dell’equipe di chirurgia toracica di Marsiglia,una ECMO VV è stata sufficiente nell’80% dei casi [41].

Tecnica arterovenosa senza pompa:sistema Novalung®

Il sistema Novalung® consiste in un’assistenza arterovenosasenza pompa [42, 43]. Il circuito esterno viene ridotto al massimoper minimizzare l’emodiluizione e le resistenze. L’incannula-zione può essere fatta in sede cervicale ma, per comodità, vienepiù spesso praticata a livello del triangolo di Scarpa. L’ossigena-tore viene semplicemente interposto al flusso arterovenososostenuto dal sistema circolatorio del paziente. Si tratta quindidi un vero shunt arterovenoso sinistro-destro tra arteria e la venafemorale, che trae però beneficio da un arricchimento di O2 eda una depurazione di CO2, potendo rappresentare la quasitotalità della CO2 prodotta (circa il 95%) [44, 45]. Questa situa-zione si traduce in un aumento compensatorio del flussocardiaco in risposta allo shunt [46]. Sebbene l’impatto sull’ossige-nazione sia limitato dal flusso ematico (da 0,5 a 1,5 l/min) cheattraversa la membrana polmonare artificiale, questo tipo diassistenza può rivelarsi utile in una situazione di urgenza,poichè questo dispositivo compatto monouso non necessita diapporto di ossigeno, dato che il flusso ematico è supportato allapompa cardiaca.

Tabella 2.Caratteristiche della circolazione extracorporea venoarteriosa (VA ) e venovenosa (VV).

Circuito VA Circuito VV

Via di accesso

Venosa Giugulare, atrio destro Semplice o a doppio lume giugulare, femorale

Arteriosa Carotide, femorale, ascellare -

Flusso di pompa

Depurazione di CO2 - Dal 20% al 30% del flusso cardiaco

Apporto di ossigeno 70-90 ml/kg/min Flusso superiore al 25% rispetto al flusso del pazienteper ossigenazione totale (ricircolo)

Curva di pressione aortica

Flusso Non pulsatile Pulsatile

Ampiezza Ridotta Immodificata

Pressione arteriosa polmonare Molto ridotta Ridotta

Rischi

Embolie Sistemiche Polmonari

Shunt polmonare Importante

Stasi, trombosi

Non

Cicatrizzazione (+)

Cerebrale Flusso ridotto

Pressione intracranica aumentata

Non riportata

Modificazioni del flusso idrico transvascolarepolmonare

No Si

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■ Materiale

PresentazioneIl circuito base è un circuito da CEC semplificato al massimo.

È costituito da una cannula di drenaggio (venosa) la cuiestremità viene posizionata nell’atrio destro; questa cannula ècollegata a una pompa che rimanda il sangue verso un ossige-natore, quindi verso il paziente attraverso una cannula d’inie-zione (arteriosa o venosa) (Fig. 2).

PompaLe pompe utilizzate attualmente sono prevalentemente di

tipo centrifugo la cui caratteristica principale è di essere non-occlusive (cioè continuano a funzionare anche in assenza diritorno sanguigno idoneo anche se non generano più flusso).Per questo fatto, il flusso dipende non solo dalla velocità dirotazione, ma anche dalle pressioni di entrata-uscita e dalcalibro delle cannule. Le pompe centrifughe utilizzano l’effettovortice [47]: un rotore ruotando genera il flusso e il deflusso;queste non escludono il rischio di emolisi e di pressioninegative. Il flusso prodotto è continuo, tra i 4 e 5 l/min per lamaggior parte delle pompe. A velocità costante, tutte le varia-zioni di flusso – quantificato con un flussometro elettromagne-tico o con velocimetria Doppler – devono essere interpretatecome variazione delle pressioni a monte o a valle. Quindi, unariduzione del flusso corrisponde a una riduzione del riempi-mento della pompa centrifuga (ipovolemia, miglioramento delriempimento del ventricolo assistito, ostruzione sulla viavenosa) o a un aumento delle resistenze nella via di reinfusione(aumento delle resistenze vascolari, ostruzione della vie arte-riosa). Esiste dunque un’autoregolazione che facilita la gestionee la sorveglianza del meccanismo. Attualmente, sono presentiquattro apparecchiature sul mercato: Biopump®, Rotaflow®,Deltastream® e Revolution®. Utilizzi prolungati sono possibilinell’animale, ma anche nella pratica clinica [1, 40, 48, 49]. Per lapompa Deltastream® è stata proposta l’aggiunta di una funzionepulsatile al flusso continuo. L’applicazione clinica non è ancorastata probante. In effetti, nella configurazione periferica, illavoro che deve produrre la pompa per generare la pulsatilitàinduce un riscaldamento, causa di usura importante e troppoprecoce della pompa.

OssigenatoreL’ossigenatore consente gli scambi gassosi, cioè ossigenazione

e decarbossilazione. Nell’ambito dell’assistenza, gli ossigenatorisono a membrane (e non a bolle), quindi il sangue non ha uncontatto diretto con il gas. Ne risulta un minor traumatismodegli elementi sanguigni e un rischio di embolia gassosa quasi

nullo. A causa però della resistenza al deflusso provocata dagliossigenatori, questi vengono posizionati a valle della pompa. Gliscambi gassosi avvengono per diffusione. Tra gli ossigenatori amembrana, quelli in polimetilpentene hanno il vantaggio diuna rapida pulizia, un coefficiente di diffusione elevato e unadurata di più settimane (l’impermeabilizzazione con siliconeriduce la perdita di plasma [50]).

Il materiale utilizzato per la membrana è fondamentale per labiocompatibilità e per la efficienza negli scambi gassosi [6]. Lamembrana separa un compartimento ematico di 75-150 µm dispessore da uno gassoso. La depurazione di CO2 è indipendentedal flusso ematico e dallo spessore della membrana, ma dipendedal gradiente di diffusione, dal flusso di gas, dalla superficiedella membrana e dalla differenza di pressione applicataall’uscita della via gassosa [27]. Gli scambi di ossigeno sonoindipendenti dal flusso di gas ma variano con la concentrazionedi ossigeno nell’aria inspirata (FiO2), con la composizione delgas e con le caratteristiche della membrana. Il flusso ematicocorretto corrisponde al flusso massimo del sangue venoso cheentra nella membrana con una saturazione di O2 nel sangue(SaO2) del 75% e che esce dalla membrana con una SaO2 del95%. L’apporto di O2 al paziente dipende dal flusso dellapompa [1, 5, 25, 51]. La composizione del gas ammessi nellemembrane regola la composizione dei gas a livello alveolare [52].

Scambiatore termicoUno scambiatore termico può essere integrato nel circuito per

regolare la temperatura. Se in un circuito CEC convenzionaledeve essere posizionato a monte dell’ossigenatore (riduzione delrischio di formazione di microbolle durante i riscaldamento delsangue saturato di O2), nell’ECMO si può posizionare a monteo a valle per le minori variazioni di temperatura. Gli scambitermici avvengono per conduzione grazie a gradienti termici trail circolo ematico e la serpentina del termostato.

CannuleLe cannule sono profilate, adattate all’utilizzo periferico, con

una parete sottile resistente e munite di una spirale metallicaper evitare torsioni e curvature.

Calibro della cannula venosaLa scelta del calibro della cannula venosa è uno dei fattori

che determinano il flusso ematico in arrivo alla pompa e quindiil livello del supporto extracorporeo. Il calibro è altrettantoimportante nel caso in cui si utilizzi un ECMO VV, situazionenella quale il problema di un flusso ottimale riveste una grandeimportanza per le difficoltà legate alla volemia e alle dimensionidei vasi. In questi casi è necessario utilizzare cannule con ilcalibro maggiore possibile. Questa deve essere in grado disupportare almeno un flusso sufficiente per un’assistenza chegeneri una differenza pressoria per gravità di 100 cmH2O.Sembra interessante in questo contesto l’utilizzo di cannuleautoespandibili (Smart canula®), che consentono di ottenere unflusso di drenaggio superiore rispetto alle cannule classicheevitando la rottura della vena [53].

Calibro della cannula arteriosaLa scelta del diametro della cannula arteriosa è meno impor-

tante, pur dovendo essere in grado di tollerare un flusso diperfusione totale mantenendo una pressione premembranainferiore a 350 mmHg. L’utilizzo di una cannula arteriosa didiametro troppo piccolo aumenta le forze di taglio e la turbo-lenze del flusso, determinando un’emolisi. Il limite superiore delcalibro è in rapporto al calibro del vaso ricevente e all’ostru-zione vascolare determinata dalla cannula.

Circuiti pre-eparinizzatiIl circuito può essere sottoposto a un trattamento di superfi-

cie al fine di migliorare la sua emocompatibilità, con lo scopodi limitare il contatto tra il sangue e una superficie che induceflogosi e stimola la coagulazione [54].

Cannula di drenaggio(venoso)

Pompa(centrifuga)

Scambiatore termico(facoltativo)

Ossigenatore(scambi gassosi)

Cannula di reinfusione(arteriosa o venosa)

P

A

Z

I

E

N

T

E

Figura 2. Schema di circuito di una ECMO o extracorporeal membraneoxygenation (ossigenazione extracorporea a membrana).

.

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Il trattamento più frequente delle superfici è la pre-eparinizzazione (heparin coated) che agisce sull’adesione selettivadella proteine plasmatiche grazie alla formazione di unamembrana (sorta di interfaccia tra sangue e superficie) chepreviene l’attivazione della cascata coagulativa. Benché l’inte-resse di questi circuiti sia stata dimostrata nel quadro della CECconvenzionale, e non in quella dell’assistenza, sembra lecitopoterli utilizzare anche in questo contesto. Consentono diridurre la posologia di eparina e dunque il rischio di sanguina-mento, come anche la sindrome infiammatoria indotta dallacircolazione extracorporea.

Esistono più tipi di tecniche di rivestimento delle superficicon eparina. Tra questi il sistema Carmeda® utilizza un mecca-nismo di fissazione covalente dell’eparina. La tecnica dell’end-point attachement preserva la sequenza attiva dell’eparina.Possiamo citare, tra le altre, anche il sistema Duraflo II®, ilsistema Bioline Coating® e il sistema Trillium®.

Attualmente sono disponibili sul mercato prodotti di diversemarche che impiegano altre tecniche di «biocompatibilizza-zione» come l’utilizzo di fosforilcolina.

In caso di completa assenza di eparinizzazione, soprattuttoper procedure prolungate (oltre le 24 h), si deve mettere inconto il rischio di emorragia e di trombosi. Solamente l’utilizzodi una ECMO nel contesto di un politraumatismo (traumacranico, ematoma retroperitoneale) sembra essere un indica-zione al non utilizzo della pre-eparinizzazione. Per ridurre ilrischio di trombosi, conviene mantenere un flusso di almeno2,5 l/min e ricercare meticolosamente eventuali trombiall’interno del circuito (in particolare nell’ossigenatore) e nelpaziente (in particolare in sede intracavitaria) [55, 56].

TrasportabilitàL’ergonomia attuale della tecnologia ECMO consente il

trasferimento da ospedale a ospedale di un paziente in buonecondizioni emodinamiche e di ossigenazione. Sono possibilitutti i mezzi di trasporto (ambulanza, elicottero o aereo) [57, 58].Questi trasferimenti necessitano di un’organizzazione moltostrutturata con gruppi che ben conoscano la tecnologia e sianoin grado di ridurre al minimo le complicanze che possonosopravvenire e risolverle.

■ Indicazioni

EpidemiologiaL’esperienza con la ECMO si fonda su 30 anni di storia e più

di 35 000 impianti riportati. Se per tutto questo tempo la ECMOha trovato indicazione soprattutto nell’insufficienza respiratoriadel neonato, da cinque anni a questa parte le cose sonocambiate. Le indicazioni nelle patologie dell’adulto stannoaumentando, soprattutto per i problemi emodinamici [59]. Nel2004 il tasso di sopravvivenza nel neonato, nel giovane al disotto dei 16 anni e nell’adulto erano rispettivamente del 77%,56% e 53% dei pazienti in respirazione assistita, e del 38%, 43%e 33% dei pazienti in assistenza emodinamica.

Indicazioni

Sindrome da insufficienza respiratoria acutaI primi successi della ECMO sono stati ottenuti nei neonati

con sindrome da distress respiratorio acuto (SDRA) (inalazione

di meconio, ernia diaframmatica). In funzione delle ripercus-sioni emodinamiche, il circuito può essere sia di tipo VA sia VV.Sembra che, per la variante VV, in termini di ossigenazione(piuttosto che di flusso), la configurazione femoroatriale destrasia da preferire alla configurazione atriofemorale [23]. Lo studiorandomizzato britannico CESAR, attualmente in corso [30],dovrebbe consentire una migliore valutazione del ruolo dellaECMO (che al momento non è completamente definito)nell’arsenale terapeutico [60-64]. I risultati preliminari di questostudio mostrano che nel gruppo ECMO la sopravvivenzaospedaliera è del 60%, equivalente a quella ottenuta contrattamento medico che associa ventilazione meccanica otti-mizzata, monossido di azoto (NO) e decubito ventrale. Nelrapporto del 2004 dell’Extracorporeal Life Support Registry, ilnumero di casi di pazienti adulti con ARDS trattati con ECMOè stato di 972, ossia 100 per anno a partire dal 1995 (daconfrontare con i 200 impianti pediatrici per anno), e lasopravvivenza stimata – alla dimissione dall’ospedale o almomento del trasferimento – del 53% (515 pazienti) [59].

In modo anedottico, tra le diverse eziologie dell’ARDS si puòcitare il ruolo positivo della EMCO nella gestione della leptos-pirosi complicata da un’emorragia polmonare (un caso trattatocon successo riportato in letteratura [65]) e anche nelle polmo-niti gravi da pox-virus (esperienza con ECMO su 14 pazientinell’ospedale di Leiceste [66]) Da sottolineare che in letteraturasono stati riportati alcuni casi riguardo l’utilizzo della ECMOnell’asma acuto grave refrattario [67, 68].

Politraumatismo

In questo contesto, la ECMO può trovare una sua colloca-zione in termini di supporto, sia emodinamico (contusione delmiocardio) sia ventilatorio (contusione polmonare, feritatracheobronchiale, systemic inflammatory response sindrome) [69]. Èin questo contesto di politraumatismo che abbiamo utilizzatopiù spesso la ECMO senza eparina a causa di un ematomaretroperitoneale, di un trauma cranico associato o di chirurgianecessariamente emorragica [70-75].

Assistenza durante le procedure terapeutiche

Chirurgia toracica

Trapianto polmonareLa prima procedura ECMO riportata in letteratura è stata

utilizzata nel corso di un trapianto di polmone nel 1976 [76].Attualmente le indicazioni sono quattro.

Insufficienza primitiva del trapianto. Situazione caratterizzatadalla refrattarietà alla ventilazione meccanica, al NO e alleprostaglandine, è un’indicazione elettiva della ECMO checonsente di superare la fase acuta [77]. Tuttavia, la sua efficaciaa medio e lungo termine rimane controversa. L’utilizzo dellaECMO nel quadro dell’insufficienza primitiva del trapianto èstata riportata da vari gruppi [78-84]. La ECMO ripristina rapida-mente una corretta perfusione del graft e buoni scambi gassosi,consentendo periodi di riposo relativo del parenchima polmo-nare. La situazione più favorevole all’utilizzo della ECMO siverifica nel momento in cui l’insufficienza dell’organo simanifesta subito dopo il trapianto e la ECMO viene iniziata nelblocco operatorio o entro le prime 24 h [78-81]. In questa faseprecoce, sono stati riportati tassi di sopravvivenza dal50 all’80% [79]. Nello studio di Dahlberg [78], la mortalità a 90 ggdei pazienti in cui era stata usata la ECMO entro la primagiornata dal trapianto, è risultata del 33% e del 75% neipazienti in cui la ECMO è stata iniziata dopo le prime 24 h.

Attualmente, per quanto riguarda il trapianto di polmone,non esistono criteri ben definiti che indichino se e quandoutilizzare la ECMO. Il trend degli scambi gassosi e del profiloemodinamico sono parametri importanti al fine della decisionedi utilizzare o meno una ECMO, decisione che va presa entrole prime 36 h dopo la riperfusione. Generalmente, i pazientianziani o quelli sottoposti al trapianto di un solo polmone, nonhanno un decorso cosi’ favorevole come i pazienti più giovanio quelli sottoposti a trapianto bipolmonare [78, 81]. La duratamedia di utilizzo della ECMO varia dai 2,8 [78] ai 5 gg [81]. Il

“ Punti importanti

Diametro della cannulaNell’adulto di oltre 60 kg:• cannula arteriosa: tra 15 e 19 F;• cannula venosa: tra 23 e 27 F (1F=1/3 mm).

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.

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VEMS dei pazienti trapiantati trattati con ECMO è sovrapponi-bile a quello della popolazione generale dei pazienti trapiantatidalla stesso gruppo ed è pari al 59% del VEMS teorico a1 anno [78].

Ipertensione arteriosa polmonare primitiva grave. Rappresentaun’altra situazione nella quale la ECMO può essere utilizzata neltrapianto mono o bipolmonare [85], consentendo, secondo gliautori, un ottimale controllo dei fenomeni di riperfusione e unaventilazione poco aggressiva, grazie all’utilizzo pre- e postope-ratorio prolungato.

Preparazione al trapianto. La maggior parte dei centri trapian-tologici ha considerato fino a poco tempo fa l’utilizzo dellaECMO in caso di insufficienza respiratoria (ipercapnia refrattariae acidosi respiratoria) come una controindicazione a un ulte-riore trapianto per i pessimi risultati clinici. Nel 1991 Jurmannet al. hanno tuttavia utilizzato la ECMO in due pazienti inattesa di secondo trapianto dopo insufficienza primitiva delprimo organo (17 pazienti sottoposti a trapianto monopolmo-nare, due casi di insufficienza respiratoria con utilizzo dellaECMO, un paziente vivo a 10 mesi e uno deceduto) [86]. Piùrecentemente, l’utilizzo del sistema Novalung® ha portatorisultati interessanti nei pazienti con ipercapnia refrattaria eacidosi respiratoria [83]: 12 pazienti in ECMO, dieci trapiantati eotto viventi a 1 anno. Questi risultati promettenti fannopensare che la ECMO può essere utilizzata nella preparazione altrapianto.

Tecnica di espianto d’organo da donatore a cuore non battente. Unramo della ricerca attuale studia l’utilizzo della ECMOnell’espianto di organi in donatori a cuore non battente [18].Uno studo recente sul trapianto renale ha mostrato che laprognosi del graft (sopravvivenza cumulativa) era migliore neidonatori a cuore non battente sottoposti a ECMO rispetto aidonatori deceduti a cuore battente [87]. La prima pubblicazione,fatta nel 2001, sul trapianto polmonare è stata su un organoprelevato a cuore non battente in un paziente sotto ECMO [88].Nel 2007 il gruppo di trapianti polmonari di Madrid ha pubbli-cato la propria esperienza su 17 casi [89]. I risultati sonorelativamente incoraggianti (a medio termine), sia in termini dipercentuale di rigetto, di bronchiolite obliterante o di sopravvi-venza, ma non in termini di insufficienza primitiva. Tuttavia,questi primi risultati giustificherebbero l’uso della ECMO perverificare la funzionalità del graft, fino a eventuale revisione.L’utilizzo di questa tecnica consentirebbe quindi di aumentareil pool dei potenziali donatori.

Chirurgia su polmone unico. La ECMO è stata utilizzata consuccesso per una segmentectomia nel caso di una secondaneoplasia bronchiale primitiva sviluppata su l polmone resi-duo [90]. È stata anche utilizzata nel caso di exeresi in tora-coscopia di una bolla di enfisema in un paziente giàpneumectomizzato per neoplasia 14 anni prima [91].

Chirurgia ricostruttiva. In letteratura sono stati riportati casidi ricostruzione della carena [92, 93], nei quali secondo gli autoril’uso della ECMO ha consentito una miglior visione del campooperatorio rispetto alla jet ventilation.

Chirurgia di riduzione volumetrica nell’ipercapnia grave.In letteratura sono stati riportati 3 interventi di riduzionevolumetrica (mono o bilaterale) in pazienti enfisematosi conipercapnia grave [94]. Gli autori concludono che l’utilizzo dellaECMO rende più semplice la gestione intraoperatoria, quindi leindicazioni per questo tipo di pazienti potrebbero essereampliate.

Trombectomia polmonare

Sebbene pochi casi siano stati riportati in letteratura, l’embo-lia polmonare è una buona indicazione all’utilizzo di unaECMO in caso di shock cardiogeno, soprattutto nel caso in cuiquest’ultimo persista dopo embolectomia. L’indicazione è moltopiù discutibile in caso di arresto cardiaco refrattario in cui lapessima prognosi del paziente sembra essere dovuta all’ineffica-cia delle manovre di rianimazione per l’ostruzione dell’arteriapolmonare [95, 96].

Lavaggio alveolare

In letteratura sono stati riportati meno di una decina di casisul lavaggio alveolare in ECMO VV (o VA) nell’ambito delleproteinosi alveolari [97-99]. La conclusione degli autori è chetratta di una metodica semplice, efficace, adatta alla gestione diquesta patologia. L’ECMO può essere fatta per via percutanea alletto del paziente e bisognerebbe piuttosto fare un lavaggiobilaterale in sequenza.

■ ImpiantoLuoghi di impianto

Se la preparazione della ECMO necessita di un’equipe medi-cochirurgica che ben conosca la tecnologia, non richiede invecealcun ambiente dedicato. Può essere utilizzata al letto delpaziente o in altri luoghi (nel blocco operatorio, in rianima-zione, nel pronto soccorso) [100, 101]. Questa versatilità di utilizzoè dovuta alla mobilità del sistema (circuito, batterie, contenitoridel gas) installato su un carrello, che consente di spostare ilpaziente con la strumentazione.

Accesso di impianto periferico nell’adultoAccesso femorale nell’adulto

È ancora l’accesso più utilizzato, sia esso arterioso che venoso,per il diametro dei vasi, la facilità e la rapidità di accesso, maanche perchè consente di non entrare nel campo operatorio incaso di trapianto polmonare [102]. Inoltre, in caso di impianto,durante il massaggio cardiaco esterno, consente di proseguire lemanovre rianimatorie. La principale complicanza associataall’accesso femorale rimane l’ischemia a valle della cannulaarteriosa. Per quanto riguarda la cannula venosa, preferiamol’accesso femorale destro nei pazienti alti (>1,80 cm) per esserecerti che l’estremità della cannula possa essere posizionataall’ingresso della vena cava inferiore nell’atrio destro.

Accesso dall’arteria ascellareL’accesso dall’arteria ascellare per l’incannulamento arterioso

è stato descritto da Navia et al. [103]. Questo accesso sembraessere interessante in pazienti con arteriopatia degli artiinferiori. In effetti, tenuto conto della ricchezza di circolicollaterali dell’arteria ascellare, il rischio di ischemia a vallesembra essere minimo. Al contrario, la manovra risulta tecnica-mente più lunga rispetto all’accesso femorale, cosa che non nefa l’accesso di prima scelta in caso di urgenza. L’interposizionedi una protesi tra la cannula e l’arteria è raccomandata perridurre il rischio di lesioni locali e l’arto superiore del pazientedeve essere tenuto in adduzione. D’altra parte, il sange ossige-nato che arriva dal tronco arterioso brachiocefalico arricchisceil sangue proveniente dal ventricolo sinistro, sangue cheperfonde le coronarie e i vasi cerebrali. Tutto ciò può avere uninteresse non trascurabile in caso di ARDS che richieda unaECMO VA (cfr. infra).

Utilizzo della vena giugulare

È descritto nell’articolo di Skarsgard et al. [104]. Viene praticatoda gruppi che hanno familiarità sia con l’utilizzo pediatrico (ivasi femorali non hanno un diametro sufficiente nei neonati onei bambini piccoli) sia con l’utilizzo della ECMO VV. Il rischioè la sindrome della vena cava superiore con una possibileripercussione sulla perfusione cerebrale.

AssociazioneÈ possibile l’associazione di una ECMO con altri sistemi di

assistenza periferica (pallone da contropulsazione intraortico,Impella Recover LP®) [105, 106]. La maggior parte delle volte, laECMO viene posizionata in un secondo tempo in caso diinsufficienza degli altri sistemi.

Tipo di accesso: percutaneo o chirurgico?Inizialmente posizionate chirurgicamente [4, 107], le cannule

sono attualmente posizionate per via percutanea [57, 108]. Le

.

.

.



caratteristiche delle cannule determinano il flusso massimo [4,

109]. Il circuito utilizza le vie femorale e giugulare interna [13, 37,

48] o femorofemorale [35, 110]. Un catetere a doppio lume vienea volte utilizzato nei pazienti pediatrici [111].

Le cannule possono essere posizionate per via percutanea conl’aiuto di dilatatori. La puntura deve essere semplice e nonripetuta al fine di non lacerare i vasi sottostanti. In caso diaccesso chirurgico, l’emostasi nel triangolo di Scarpa deve essereaccurata e realizzata se possibile dopo ristabilimento di suffi-cienti pressioni di perfusione, per limitare il rischio di revisionedella zona per fare l’emostasi. D’altra parte, l’accesso chirurgicoconsente di posizionare lo shunt (cfr. infra).

ShuntL’incannulazione periferica dall’arteria femorale con cannule

di calibro superiore ai 15F espone al rischio di ischemia dell’artoinferiore. Questa complicanza, in rapporto alla frequenzaestremamente variabile (dall’11% al 50%), ha portato all’utilizzoda parte di numerosi gruppi della perfusione distale sistematicamediante uno shunt a livello dell’arteria femoralesuperficiale [112].

Anticoagulanti

Circuiti pre-eparinizzatiL’utilizzo di circuiti pre-eparinizzati sembra esssere fattibile,

anche se i risultati riportati non sono univoci. Il loro utilizzoconsente di ridurre il dosaggio dei farmaci anticoagulanti, il cheinduce una riduzione dell’adesione leucocitaria, una riduzionedella formazione di microtrombi e una riduzione del sanguina-mento (Fig. 3) [73].

Iniezione di eparina

Nella fase iniziale della ECMO, la dose di eparina standard èdi 50 UI/Kg (100 UI/Kg in assenza di circuito eparinizzato).

Tre situazioni possono indurre a non utilizzare l’eparina [70]:• utilizzo durante massaggio cardiaco esterno per i problemi di

coagulazione dopo rianimazione;• nel contesto di politraumi, in particolare in presenza di

traumi del bacino con ematoma retroperitoneale o cranicoassociato;

• paziente già in terapia anticoagulante.

Controllo del posizionamento delle cannuleIl controllo del corretto posizionamento della cannula venosa

è essenziale e viene fatto meglio con ecocardiografia, peggio conradiografia polmonare. Deve essere fatto idealmente prima dellafissazione della cannula per evitare manipolazioni multiple.Perchè il drenaggio sia ottimale, l’estremità della cannulavenosa deve essere a livello dell’ingresso della vena cavainferiore nell’atrio destro. Se la cannula risulta posizionata nellavena cava inferiore, c’è il rischio di suzione della vena da partedell’aspirazione quando la volemia si riduce. Deve essere adistanza dal setto interatriale e dalla vena cava superiore perevitare di ostacolare il drenaggio per ostruzione dell’estremitàdella cannula dopo riduzione del volume dell’atrio.

Monitoraggio del paziente

Parametri emogasanalitici

La sorveglianza dei parametri emogasanalitici deve tenerconto del tipo di assistenza e della posizione delle cannule. Nelcaso di assistenza VV, la sorveglianza non presenta particolaritàin quanto un’emogasanalisi dalla radiale consente di valutare ivalori ematologici complessivi. Al contrario, nel caso di assis-tenza di tipo VA, è necessario tener conto del tipo di posiziona-mento delle cannule. Se posizionate a livello del triangolo diScarpa, è preferibile un’emogasanalisi radiale destra per valutareil rapporto tra sangue proveniente dal cuore e quello prove-niente dalla macchina. D’altra parte, la saturometria dallagiugulare o cerebrale porta preziose informazioni sul livello diossigenazione cerebrale.

Qualunque sia il tipo di assistenza, è indispensabile unafrequente verifica dell’ossigenatore e delle sue performance. Iparametri da valutare sono tre:• il trasporto di O2: TaO2p = flusso della pompa × (CaO2p -

CvO2p);

Gestione di un sanguinamento durante ECMO

- Accurata emostasi durante il posizionamento delle cannule- Posizionamento delle cannule senza forzature- Evitare l'aspirazione nasale- Posizionamento del sondino nasogastrico attraverso la bocca e non dal naso (rischio di epistassi secondaria)- Sorveglianza dell'ACT e della conta piastrinica

Sanguinamento locale a livellodelle cannule

Prevenzione Trattamento

- Riduzione dell'ACT (140-160 s)- Compressione locale- Esplorazione chirurgica del sito

Sanguinamento generale:

- Riduzione dell'ACT (140-160 s) ⇒ sospensione dell'eparina- Trasfusione (obiettivo del trapianto) Ht > 24%, TP > 50%- Piastrine > 100 000, Fibrinogeno > 1g- Aprotinina- AT III ± fattore VII attivato- Interruzione della ECMO?

Figura 3. Algoritmo decisionale. Gestione di un sanguinamento con extracorporeal membrane oxygenation (ECMO). ACT: activated clotting time;Ht: ematocrito; TP: tempo di protrombina; AT: antitrombina.


Sito di impianto femorale• È il sito di impianto periferico più frequentementeutilizzato nell’adulto.• La sua principale complicanza è l’ischemia a valle dellacannula arteriosa.• L’utilizzo sistematico di una perfusione distale con unoshunt riduce il rischio di ischemia.



• il trasporto di CO2;• la perdita di carica: PC = flusso della pompa × (pressione

prefiltro - pressione postfiltro).

Ecografia (transtoracica o transesofagea)È divenuto l’esame di riferimento nella gestione di un

paziente sotto ECMO. Consente una sorveglianza emodinamicanella valutazione regolare, misurando la funzione cardiaca e ilcorretto svuotamento delle cavità destre (corretto posiziona-mento delle cannule). È essenziale nel processo diagnostico incaso di complicanze e indispensabile nello svezzamento pro-gressivo e poi definitivo dalla ECMO, nonchè per stabilire ilmomento migliore per la definitiva sospensione.

Misurazione della pressione arteriosaIl posizionamento di un catetere per la misurazione della

pressione arteriosa è indispensabile, sia per il monitoraggiocontinuo della pressione di perfusione sia per i prelievi disangue (in particolare l’emogasanalisi). È il solo sistema per lamisurazione della pressione di perfusione quando il flusso èinteramente fornito dalla ECMO. Una via venosa centraleconsente il monitoraggio della pressione nell’atrio destro, macontribuisce solo in modo limitato alla quantificazione dellavolemia che è un parametro essenziale in questo tipo diassistenza. I sistemi di monitoraggio classico del flusso cardiaco(metodo di Swann con valutazione della saturazione di O2 delsangue venoso di [SvO2] ± flusso continuo, PICCOTM) sonoutilizzati solamente a completamento dell’ecografia dopo lamessa infunzione del sistema, in particolare di tipo VA e, inmisura minore, di tipo VV.

■ Gestione dopo impiantodella ECMO: sorveglianzae procedure da seguire

PrecauzioniÈ importante avere a disposizione nella stanza del paziente:

• una pompa manuale di soccorso in caso di mancanza prolun-gata di corrente elettrica, il che impone una regolare forma-zione dell’equipe:

• dei clamp (cfr. infra).Per la pulizia del dispositivo è importante assicurarsi che i

prodotti utilizzati siano compatibili con i diversi componentidella ECMO. Inoltre, i prodotti alcolici sui policarbonati creanolesioni poco evidenti ma con rischio di causare porosità elacerazioni.

È importante una rigorosa sorveglianza oraria del circuito(Fig. 4).

Gestione respiratoria dei pazienti

FisiopatologiaLa ventilazione è allo stesso tempo assicurata dalla ECMO

(flusso di gas, FiO2, ossigenatore del circuito) e dall’apparatorespiratorio del paziente (funzionalità del polmone, ventilazionee messa a punto dei parametri).

Nella configurazione VA e femorofemorale (cannula arteriosaposizionata in arteria iliaca), l’ossigenazione è assicurataschematicamente per la metà superiore del corpo dal polmonenativo (correla alla SpO2 a livello della testa e delle mani –emogasanalisi dalla radiale) e per la metà inferiore dalla ECMO(correla alla SpO2 a livello dei piedi – emogasanalisi dallafemorale). Il rischio principale è un’ipossiemia della metàsuperiore del corpo per effetto shunt (a seconda dell’efficacia delpolmone nativo) in caso di riduzione dei parametri ventilatori(flusso di gas e FiO2) senza riduzione del flusso a livello dellaECMO.

È dunque imperativo oggettivare la qualità dell’ossigenazionedei due settori e in particolare del superiore. In caso di ipossie-mia della metà superiore del corpo in ARDS refrattario al

trattamento medico (FiO2 ottimale, pressione respiratoriapositiva [PEEP], somministrazione di NO, di almitrina, decubitoventrale):• in caso di necessità di supporto emodinamico, è necessario

modificare il circuito:C sia incannulando l’arteria ascellare destra [103];C sia facendo risalire la cannula arteriosa in aorta toracica

discendente;• se non è necessario un supporto emodinamico, è importante:C sia modificare il circuito passando in modalità ECMO VV,

sapendo che in termini di rendimento di ossigenazioneoltre che di flusso, il circuito VV femoroatriale sembrerebbeessere più performante rispetto a quello atriofemorale [23];

C sia rimuovere la ECMO e posizionare il paziente in decu-bito ventrale.

Va sottolineata una particolarità della ECMO VV rispetto allaECMO VA. In effetti, la gestione dell’ipossiemia grave in VVnecessita di un aumento del flusso ematico (per esempioseconda cannula di drenaggio femorale) e consente una SaO2più bassa dell’80-85%, se la SvO2 è corretta e la tolleranzagenerale è buona (livello di lattati, disfunzione di organi).

Obiettivi

È ragionevole seguire gli obiettivi raccomandati per lachirurgia cardiaca in CEC (PaO2 attorno a 20 kPa) per evitare lostress ossidativo da produzione di radicali liberi e di anionisuperossidi con effetti tossici.

Viene comunemente consigliato, quindi, di:• mantenere la funzionalità del polmone;• PaO2 superiore a 15-20 kPa (o 113-150 mmHg) con normo-

capnia, sia nella parte superiore dell’organismo chenell’inferiore.

Complicanze specifiche del circuito

Fenomeno del back flow

Questo fenomeno è legato direttamente alla non-occlusivitàdella pompa centrifuga. È un arresto di flusso sanguigno o una

Cannula

Cucitura

Bolla

Trombo

Sanguinamento a livello del sito

di incannulazione

Pompa

Trombo

Rumore anormale

Velocità di rotazione

Flusso

Ossigenatore

Trombo

EPA di membrana (« mousse »)

FiO2

Flusso di gas

Shunt

Cucitura

Permeabilità

Ischemia distale dell'arto

Figura 4. Sorveglianza di un circuito extracorporeal membrane oxygena-tion (ECMO). EPA: edema polmonare acuto; FiO2: concentrazione diossigeno nell’aria inspirata.



sua inversione di senso, al di sotto di un limite di flusso inuscita dalla pompa. Ciò è in funzione delle resistenze a valle edella qualità della contrattilità del ventricolo sinistro. Questofenomeno viene osservato soprattutto durante la fase di svezza-mento delle assistenze tipo VA e per gittate inferiori a 1,5 ml/min. Il fenomeno del back flow non si verifica nel corso diassistenze tipo VV, perchè impedito dalle resistenze a livellodello scambiatore. Alcuni gruppi propongono di limitare gliscambi gassosi con la circolazione extracorporea arrestando ladepurazione e mantenendo un flusso di sangue extracorporeosufficiente a prevenire la formazione di trombi nel circuito.

Trombosi

La formazione di trombi nel circuito rimane una complicanzafrequente, nonostante i circuiti pre-eparinizzati e il monitorag-gio dei farmaci anticoagulanti. La formazione di trombiaumenta con la durata della ECMO. Se la presenza di micro-trombi è inevitabile, la maggior parte delle volte senza danni,non si può dire lo stesso per i trombi di grosse dimensioni.Questi possono essere causa di malfunzionamenti dell’ossigena-tore o di complicanze emboliche.

Perdite plasmatiche dall’ossigenatore

Le perdite plasmatiche dall’ossigenatore equivalgono a unvero e proprio edema polmonare acuto di membrana. I princi-pali fattori predisponenti sono il tipo di ossigenatore utilizzato(quelli con membrane in polimetilpentene dovrebbero essere trai più resistenti) e la sindrome infiammatoria [50].

Usura della pompa

L’usura della pompa è in rapporto soprattutto all’insultomeccanico che si produce sulla parte in rotazione. La disfun-zione si manifesta all’avvio con una variazione del rumore dellapompa. L’usura della pompa è relativamente precoce per lepompe di tipo BioMedicus®, Revolution® e DeltaStream®. Perquesto motivo, raccomandiamo di sostituire la pompa ogni

72 h. Tuttavia, nella pratica corrente, non è raro un utilizzo di5-6 gg (marchio CE per 5 giorni). D’altra parte, la durata di altritipi di pompa è superiore (marchio CE di 3 settimane), traqueste la RotaFlow®.

Embolia gassosa

Esistono più cause di embolia gassosa a provenienza dalcircuito. La causa principale, di gran lunga la più frequente, èla manipolazione del circuito (durante i prelievi o quando siutilizzi il circuito come via di somministrazione endovenosa). Lealtre cause sono:• il fenomeno della cavitazione: formazione di bolle indotta da

una riduzione della pressione da clampaggio della lineavenosa (spesso involontaria durante i trasferimenti);

• tollerare pressioni parziali ematiche di O2 troppo elevate(molto superiori a 600 mmHg o 80 kPa) a valle della mem-brana dell’ossigenatore;

• le microlesioni della membrana dell’ossigenatore causate daocclusioni, anche brevi, del circuito a valle dell’ossigenatore.


Usura della pompa: procedure da seguire• Per l’equipe che accoglie il paziente: auscultazione dellapompa ogni 8 h, questo fin dall’inizio per poterevidenziare una variazione del rumore.• Per l’equipe responsabile dell’assistenza: visita due volteal giorno per fare il punto della situazione ed esserereperibile in caso di necessità.• Sistematica sostituzione della pompa:C sia al termine della sua vita teorica;C sia alla comparsa di un rumore che faccia sospettare

l’usura.


Gestione della funzione respiratoria• regolazione standard della ventilazione sul circuitoECMO;C FiO2 superiore al 50%;C flusso di gas /flusso di pompa = 0,8-1.

• Regolazione standard del respiratore sotto ECMO:C Vt (volume corrente) = 6 ml/Kg;C frequenza respiratoria: 8-10 atti/min;C PEEP: 5-10 e Paw (pressione vigente nelle vie aeree)

massimale inferiore a 30 mmHg.


Back flow: procedure da seguire• Evitare di ridurre il flusso della pompa al di sotto di1,5 l/min.• Attenta sorveglianza durante la fase di svezzamento.• Nel caso si verifichi un back flow, aumentare il flusso.C in caso di deficit del precarico: infusione di liquidi;C in caso di eccesso di postcarico: vasodilatatori

(ECMO VA).• Al momento dello svezzamento: aumentare la velocitàdella pompa.


Trombosi: procedure da seguire• Esaminare il circuito (in particolare l’ossigenatore)almeno ogni 8 h.• Considerare la sostituzione sistematica dell’ossi-genatore alla comparsa dei primi trombi o in caso dirapporto PaO2/FiO2 inferiore a 100 o 150 (anche inassenza di trombosi identificabile).• Adattare il dosaggio degli anticoagulanti: activatedclotting time (ACT)=160-180 (si utilizza l’ACT[Hémocron®] perchè il monitoraggio dell’emostasicomplessiva deve essere fatta sul sangue totale).• Considerare una sopravvenuta trombosi di fronte aun’ipossiemia acuta o una coagulopatia da consumo(trombopenia, ipofibrinogenemia).


Perdite plasmatiche dall’ossigenatore: procedureda seguire• Sorveglianza dell’ossigenatore.• Sistematica sostituzione dell’ossigenatore quando ilrapporto PaO2/FiO2 scende sotto i 100-150.



Il caso particolare delle pompe occlusive

Questo tipo di pompa è ancora largamente utilizzato, soprat-tutto dai gruppi guida in materia di ECMO (Leicester, Stoc-colma). Per tenere sotto controllo il ritorno venoso alla pompa,viene inserito a livello del circuito venoso del sistema, unserbatoio (bladder box) che assicura il retrocontrollo dellavelocità della pompa. Per prevenire l’embolia gassosa nel corsodi prelievi arteriosi (ECMO VA), viene realizzato uno shunt trail sito del prelievo e il serbatoio.

■ SvezzamentoIl timing dello svezzamento è variabile a seconda dell’eziolo-

gia del processo che ha determinato la necessità di una ECMO.Al di là delle indicazioni di ECMO nell’ambito dell’assistenzatemporanea a una procedura terapeutica, in caso di altreeziologie è necessaria un’attesa di almeno 36 h. Questo minimolasso di tempo corrisponde a quello necessario al recuperofunzionale di alcuni organi, in particolare del polmone.

Lo svezzamento viene fatto in modo progressivo, riducendoil flusso in 24-48 h (sia per gradi di 0,5 l/min, sia per riduzionedel flusso del 25% nelle 12 ore) clampando progressivamente lavena, fino a raggiungere in flusso minimo di 1,5 l/min. Al disotto di questo valore, c’è il rischio di azzeramento o diinversione del flusso (fenomeno del back flow) dovuto alfunzionamento della pompa centrifuga.

L’obiettivo emodinamico soddisfacente in corso di svezza-mento è quello di mantenere un indice cardioaco superiore a2,2 l/min/m2, senza significativa ripresa del supporto inotropo.Dal punto di vista respiratorio, uno svezzamento è soddisfacentequando ossigenazione e ventilazione vengano assicurate unica-mente dal polmone nativo. Per valutare l’avvenuto recupero

delle insufficienze dei vari organi, senza interferire con laECMO, si può proporre una modifica del circuito che consentadi rendere il paziente indipendente dalla CEC, pur mantenendoin sede le cannule [113]. La decisione finale di interruzione dellaECMO viene presa dopo qualche ora di osservazione.

Inoltre, per facilitare lo svezzamento e il limitare i rischilegati a manovre rianimatorie prolungate, alcuni gruppi inizianoa svegliare del paziente sotto ECMO chiedendo una partecipa-zione attiva (in particolare con l’utilizzo di tecniche di assis-tenza respiratoria parziale come l’inspirazione assistita). Inqueste condizioni, lo svezzamento e l’interruzione della ECMOvengono stabiliti sulla base di un recupero meccanico respirato-rio sufficiente (mobilizzazione di un volume corrente adeguatoper mantenere una pressione da 10 a 15 cmH2O) e una norma-lizzazione degli scambi (ossigenazione corretta con una FiO2inferiore al 50% e una PEEP inferiore a 10 cmH2O).

L’apporto di CO2 a livello del circuito di depurazione da partedella membrana consente di verificare che i polmoni nativisiano in grado di riprendere la loro funzione di scambio e chesia possibile fare a meno della membrana per la depurazionedella CO2.

Durante lo svezzamento non deve essere dimenticato:• di adattare i parametri del respiratore, in quanto non è raro

osservare un’ipossiemia transitoria durante lo svezzamentoche risponde a un aumento della FiO2, di NO e della PEEP.

• di aumentare l’ACT mantenendola tra 250 e 300 secondiquando il flusso di pompa divenga inferiore a 2 l/min(Tabella 3).

■ Strategia gestionaledella sindrome da distressrespiratorio acuto durante ECMO:specificità e algoritmo decisionale

Le strategie di gestione di una ARDS sono state stabilite doponumerosi studi multicentrici condotti negli ultimi 10 anni.L’utilizzo di volumi correnti di 6 ml/kg, la limitazione dellepressioni di plateau nelle vie aeree al di sotto di 30 cmH2O,l’utilizzo di livelli moderati di PEEP e la gestione del bilancioidrico hanno consentito di ridurre la mortalità in modosignificativo [63, 64]. Prevenire l’aggravamento delle lesionipolmonari da ventilazione meccanica è diventato quindi unobiettivo prioritario. I criteri di selezione dei pazienti, ildecubito ventrale l’NO e l’almitrina non hanno dimostratobenefici in termini di sopravvivenza, pur offrendo migliora-menti, il più delle volte transitori, dell’ossigenazione.

Utilizzare volumi correnti limitati induce, nonostante ilricorso a frequenze respiratorie elevate (fino a 35 atti alminuto), un’ipercapnia, la cui tolleranza può essere limitata daun’insufficienza renale, da un’acidosi metabolica, da unadisfunzione cardiaca o da un’ipertensione endocranica.

Gli obiettivi dell’ossigenazione sono attualmente fissati a unaSaO2 superiore all’88%; secondo alcuni autori, questi valorisono troppo bassi e hanno proposto valori del 95%.

Il verificarsi di una ipossiemia o di un’acidosi respiratoria,durante le fasi gestionali iniziali di una ARDS, giustifica unarivalutazione degli obiettivi (ossigenazione e regolazione delrespiratore). La scelta può dirigersi verso un aumento delvolume corrente e della PEEP, nonostante pressioni di plateausuperiori a 30 cmH2O. In assenza di controindicazioni (patolo-gie concomitanti, terapia anticoagulante) e ci sono le possibilitàtecniche (in sede o previo trasferimento), può essere rationale


Prevenzione dell’embolia gassosa: procedure daseguire• Mai clampare il circuito.• Sorveglianza delle linee di accesso durante lamobilizzazione.• Evitare qualsiasi prelievo dal circuito, soprattutto a valledell’ossigenatore.• Attenta sorveglianza nel caso in cui si utilizzi il circuitocome accesso per somministrazioni endovenose.• Utilizzare un circuito chiuso.• Mantenere una PaO2 ben inferiore a 600 mmHg (o80 kPa) a valle dell’ossigenatore;• Avere una buona conoscenza delle possibili diversecause per una diagnosi rapida e la conseguente terapia.

▲ Attenzione

L’optimum per l’inizio dello svezzamento è:• il momento in cui la stabilità emodinamica vengaraggiunta con un minimo livello di supporto inotropo e divasocostrizione e in assenza di segni di sovraccarico sinistoo di ipoperfusione perfierica:• il momento in cui l’ossigenazione e la ventilazionepossano essere assicurate dal polmone nativo;• prima che le complicanze gravi da ECMO possanointerferire con la gestione.

Tabella 3.Dosi di eparina richieste per eparine standard in funzione del flussogenerale della pompa.

ACT Anti Xa plasmatica

Flusso superiore a 2,5 l/min 160-180 s 0,15-0,20

Flusso tra 2 e 2,5 l/min 180-200 s 0,20-0,30

Flusso inferiore a 2 l/min ≥250 s >0,3



proporre un assistenza respiratoria con CEC, in particolare ditipo VV [63]. I criteri di inclusione stabiliti dallo studioCESAR [30] sono riportati nella Tabella 4. Questa strategia digestione, che è stata ripresa da una review [64], viene presentatanella Figura 5. Inoltre, nonostante i migliori risultati ottenutiquando l’assistenza comincia entro i primi 7 giorni dall’iniziodell’ARDS, l’inizio di una ECMO oltre questo limite si accom-pagna a un successo in oltre il 30% dei casi (comunicazione delDr. Palmer, Karolinska Hospital, Stoccolma).

■ ConclusioniLa riduzione del flusso ventilatorio e della pressione nelle vie

aeree in corso di CEC per assistenza respiratoria con depura-zione di CO2 riduce le complicanze meccaniche su cuore epolmoni, garantendo un pH normale, una PaCo2 normale e unmiglioramento dell’ossigenazione. Miglioramenti considerevolisono stati apportati a questa tecnica dopo le prime procedureutilizzate nell’adulto negli anni Settanta:• accessi VV piuttosto che VA;• incannulazione percutanea piuttosto che chirurgica;• pompa non occlusiva;• circuiti pre-eparinizzati;• ottimizzazione delle regolazioni del respiratore durante

ECMO.Nonostante questi recenti progressi tecnologici, pochi centri

hanno ancora utilizzato l’assistenza respiratoria temporanea.Pertanto, la messa in funzione dell’apparecchiatura non è più dipertinenza esclusiva di centri specializzati di cardiochirurgia.Attualmente, alcuni centri di chirurgia toracica utilizzano questosistema per l’assistenza a procedure terapeutiche (soprattuttotrapianti) e alcune gruppi di rianimatori si formano e siattrezzano per il trattamento della ARDS.

Oggi, l’elenco dei nuovi metodi di assistenza respiratoria devetener presenti le seguenti esigenze:• semplicità di messa in opera per un utilizzo frequente:

procedura fattibile in ambulatorio con successivo trasferi-mento in strutture più adatte;

• timing nell’ambito di un protocollo chiaramente definito;• mini-invasività (riduzione del numero e delle dimensioni

degli accessi vascolari)• generazione del minor flusso sanguigno sufficiente;• biocompatibilità e riduzione delle dosi di eparina necessarie.

L’idea principale da ricordare è quella di sviluppare ilconcetto di una strategia mini-invasiva con utilizzo di una CECadiuvante parziale – più che di sostituzione totale – checonsenta il recupero metabolico ed emodinamico ad integrumdel paziente. Negli anni futuri, una miglior conoscenza delleindicazioni e il perfezionamento delle tecnologie dovrannomigliorare sensibilmente la prognosi dei pazienti che necessi-tano di una ECMO.

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Tabella 4.Criteri di inclusione nello studio CESAR (Conventional ventilation or ECLSfor Severe Adult Respiratory Failure) (Peek et al. [30]).

Pazienti potenzialmente eligibili

Distress respiratorio grave ma potenzialmente reversibile:

- score di Murray ≥2,5

- ipercapnia non compensata con pH < 7,20

Età: 18-65 anni

Durata della ventilazione a pressioni elevate e/o elevata concentrazione diossigeno nell’aria inspirata da meno di 7 gg

Assenza di sanguinamento intracranico

Assenza di controindicazioni a eparinizzazione limitata

Assenza di controindicazioni a proseguire un trattamento attivo

Il paziente risponde ai criteri di danno polmonare acuto o di sindromeda distress respiratorio acuto secondo l'American European Consensus

Conference: paziente in aggravato in fase di guarigione o stabile

Apportare un sostegno al paziente con una ventilazione di protezione

Ossigenazione soddisfacente (SaO2 >88%)

Posizionareil paziente in

decubito ventrale

Ossigenazionesoddisfacente(SaO2 > 88%)

Ottenere una stabilità di 72 h con:• segni di miglioramento della ventilazione/minuto• segni di aumento della compliance polmonare

Ossigenazionesoddisfacente(SaO2 > 88%)

In corso di valutazione (2007):prevedere scambi gassosi extracorporei (www.cesar-trial.com)

Somministrare NOo prostacicline

per via inalatoria

Rivalutazione dello stato in aggravamento,lavaggio broncoalveolare per il rischiodi infezione ; programmare TC torace

per valutare raccolte, pneumotorace ecc.

Svezzamentodalla ventilazione

con metodoconvenzionale

Impossibilitàdi svezzamento

Sì

Sì

Sì

No

No

No

Figura 5. Algoritmo decisionale. Strategia di gestione di una sindromeda distress respiratorio acuto con extracorporeal membrane oxygenation(ECMO) (da [63]). TC: tomografia computerizzata; NO: monossidod’azoto.

.



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P.-E. Falcoz ([email protected]).Service de chirurgie thoracique, Nouvel Hôpital Civil, 1, place de l’Hôpital, BP426, 67091 Strasbourg cedex, France.

G. Capellier.Service de réanimation médicale, Pôle Urgences-SAMU-Réanimation médicale, Centre hospitalier universitaire Jean Minjoz, Boulevard Fleming, 25000Besançon, France.

Ogni riferimento a questo articolo deve portare la menzione: Falcoz P.-E., Capellier G. Principi e indicazioni della ECMO nella patologia polmonare dell’adulto.EMC (Elsevier Masson SAS, Paris), Tecniche Chirurgiche - Torace, 42-443, 2010.

Disponibile su www.em-consulte.com/it

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Principi e indicazioni della ECMO nella patologia polmonare dell’adulto