Экстракорпоральная мембранная оксигенация ( ЭКМО ), также известная как экстракорпоральное жизнеобеспечение ( ЭКМО ), представляет собой экстракорпоральный метод оказания длительной сердечной и респираторной поддержки людям, сердце и легкие которых не способны обеспечить адекватное количество кислорода, газообмена или кровоснабжения. перфузия ) для поддержания жизни. Технология ЭКМО во многом основана на искусственном кровообращении , которое обеспечивает краткосрочную поддержку с остановкой собственного кровообращения. Используемое устройство представляет собой мембранный оксигенатор , также известный как искусственное легкое.
ЭКМО работает путем временного забора крови из организма, чтобы обеспечить искусственную оксигенацию эритроцитов и удаление углекислого газа. Как правило, он используется либо после искусственного кровообращения, либо на поздней стадии лечения человека с глубокой сердечной и/или легочной недостаточностью, хотя в настоящее время его можно использовать в качестве лечения остановки сердца в некоторых центрах, что позволяет лечить основную причину. остановки при сохранении кровообращения и оксигенации. ЭКМО также используется для поддержки пациентов с острой вирусной пневмонией , связанной с COVID-19, в тех случаях, когда одной только искусственной вентиляции недостаточно для поддержания уровня оксигенации крови.
Рекомендации, описывающие показания и практику ЭКМО, опубликованы Организацией экстракорпорального жизнеобеспечения (ELSO). Критерии начала ЭКМО варьируются в зависимости от учреждения, но обычно включают острую тяжелую сердечную или легочную недостаточность, которая потенциально обратима и не поддается традиционному лечению. Примеры клинических ситуаций, которые могут побудить к началу ЭКМО, включают следующее: [1]
Считается, что у пациентов с остановкой сердца или кардиогенным шоком это улучшает выживаемость и хорошие результаты. [3] Однако недавнее клиническое исследование показало, что у пациентов с кардиогенным шоком после острого инфаркта миокарда ECLS не улучшила выживаемость (измеряемую по 30-дневной смертности); напротив, это приводило к увеличению осложнений (например, сильному кровотечению, ишемии нижних конечностей). [4] Этот вывод подтверждается недавним метаанализом [5] , в котором использовались данные четырех предыдущих клинических исследований, что указывает на необходимость переоценки текущих рекомендаций по началу лечения ECLS.
С начала февраля 2020 года врачи в Китае все чаще используют ЭКМО в качестве дополнительной поддержки для пациентов с острой вирусной пневмонией, связанной с инфекцией SARS-CoV-2 ( COVID-19 ), когда только при искусственной вентиляции уровень оксигенации крови все еще сохраняется. слишком низко, чтобы поддерживать пациента. [6] Первоначальные отчеты показывают, что он помогает восстановить насыщение крови пациентов кислородом и снизить смертность примерно в 3% тяжелых случаев, когда он использовался. [7] Для пациентов в критическом состоянии уровень смертности снижается примерно с 59–71% при традиционной терапии до примерно 46% при экстракорпоральной мембранной оксигенации. [8] Статья на обложке газеты Los Angeles Times за март 2021 года проиллюстрировала эффективность ЭКМО у чрезвычайно тяжелого пациента с COVID. [9] В феврале 2021 года трем беременным израильтянкам, у которых были «очень серьезные» случаи COVID-19, было проведено лечение ЭКМО, и казалось, что этот вариант лечения будет продолжаться. [10]
Ранние исследования показали улучшение выживаемости при использовании ЭКМО у людей с острой дыхательной недостаточностью, особенно в условиях острого респираторного дистресс-синдрома . [11] [12] В реестре, который ведет ELSO, почти 51 000 человек, получивших ЭКМО, сообщается о результатах: 75% выживаемости при неонатальной дыхательной недостаточности, 56% выживаемости при детской дыхательной недостаточности и 55% выживаемости при дыхательной недостаточности у взрослых. [13] Другие обсервационные и неконтролируемые клинические исследования сообщили о выживаемости от 50 до 70%. [14] [15] Эти зарегистрированные показатели выживаемости лучше, чем исторические показатели выживаемости. [16] [17] [18] Несмотря на то, что ЭКМО используется при ряде состояний с различными уровнями смертности, раннее выявление является ключом к предотвращению прогрессирования ухудшения состояния и увеличению показателей выживаемости. [19]
В Соединенном Королевстве применение вено-венозной ЭКМО сосредоточено в специально отведенных центрах ЭКМО, что потенциально может улучшить уход и способствовать лучшим результатам.
Большинство противопоказаний являются относительными, что позволяет сбалансировать риски процедуры и потенциальную пользу. Относительными противопоказаниями являются:
Распространенным последствием у взрослых, получающих ЭКМО, является неврологическое повреждение, которое может включать внутримозговое кровоизлияние, субарахноидальное кровоизлияние , ишемические инфаркты в чувствительных областях головного мозга, гипоксически-ишемическую энцефалопатию, необъяснимую кому и смерть мозга. [20] Кровотечение возникает у 30–40% пациентов, получающих ЭКМО, и может быть опасным для жизни. Это связано как с необходимостью постоянной инфузии гепарина , так и с дисфункцией тромбоцитов . Тщательная хирургическая техника, поддержание количества тромбоцитов выше 100 000/мм 3 и поддержание целевого времени активированного свертывания снижают вероятность кровотечения. [ нужна цитата ]
Гепарин-индуцированная тромбоцитопения (ГИТ) все чаще встречается среди людей, получающих ЭКМО. При подозрении на ГИТ инфузию гепарина обычно заменяют негепариновым антикоагулянтом. [21]
При использовании бедренной артерии и вены для ВА (вено-артериальной) ЭКМО в нисходящей аорте наблюдается ретроградный кровоток. Если не поддерживается выброс левого желудочка, может возникнуть стаз крови, что может привести к тромбозу. [ нужна цитата ]
При ВА ЭКМО те, у кого сердечная функция не восстанавливается в достаточной степени, чтобы их можно было отлучить от ЭКМО, могут быть подключены к устройству поддержки желудочков (VAD) или трансплантации. Во время канюляции могут возникнуть различные осложнения, включая перфорацию сосуда с кровотечением, диссекцию артерии, дистальную ишемию и неправильное расположение. [ нужна цитата ]
Недоношенные новорожденные, имеющие недостаточность работы сердца и легких, подвергаются неприемлемо высокому риску внутрижелудочкового кровоизлияния (ВЖК), если ЭКМО проводится при сроке беременности менее 32 недель. [22]
Распространенность внутрибольничных инфекций во время ЭКМО составляет 10-12% (выше, чем у других пациентов в критическом состоянии). Коагулазонегативные стафилококки, виды Candida , Enterobacteriaceae и Pseudomonas aeruginosa являются наиболее часто встречающимися возбудителями. У пациентов ЭКМО наблюдается высокая частота вентилятор-ассоциированной пневмонии (24,4 случая/1000 дней ЭКМО), при этом основную роль играют Enterobacteriaceae . Показано, что инфекционный риск увеличивается по мере проведения ЭКМО, что является важнейшим фактором риска развития инфекций. Другие специфичные для ЭКМО факторы, предрасполагающие к инфекциям, включают тяжесть заболевания у пациентов с ЭКМО, высокий риск бактериальной транслокации из кишечника и связанные с ЭКМО нарушения иммунной системы. Другой важной проблемой является микробная колонизация катетеров, канюль ЭКМО и оксигенатора. [23]
Существует несколько форм ЭКМО; Двумя наиболее распространенными являются вено-артериальная (ВА) ЭКМО и вено-венозная (ВВ) ЭКМО. В обоих случаях кровь, отводимая из венозной системы, насыщается кислородом за пределами тела. При ВА ЭКМО эта кровь возвращается в артериальную систему, а при ВВ ЭКМО кровь возвращается в венозную систему. При ВВ ЭКМО кардиоподдержка не проводится.
При вено-артериальной (ВА) ЭКМО венозная канюля обычно вводится в правую или левую общую бедренную вену для экстракции, а артериальная канюля обычно вводится в правую или левую бедренную артерию для инфузии. [25] Кончик бедренной венозной канюли следует держать вблизи места соединения нижней полой вены и правого предсердия, а кончик бедренной артериальной канюли - в подвздошной артерии. [25] У взрослых предпочтительным является доступ к бедренной артерии, поскольку ее введение проще. [25] Центральную ВА ЭКМО можно использовать, если уже установлен искусственное кровообращение или выполнена экстренная рестернотомия (с канюлями в правом предсердии (или ВПВ/НПВ при восстановлении трикуспидального клапана) и восходящей аорте).
ВА ЭКМО обычно резервируется, когда нативная функция сердца минимальна, чтобы уменьшить повышенную ударную нагрузку сердца, связанную с накачиванием крови против ретроградного потока, доставляемого через аортальную канюлю.
При вено-венозной (ВВ) ЭКМО канюли обычно вводятся в правую общую бедренную вену для дренирования и в правую внутреннюю яремную вену для инфузии. [26] Альтернативно, двухпросветный катетер вводится в правую внутреннюю яремную вену, отводя кровь из верхней и нижней полых вен и возвращая ее в правое предсердие.
ЭКМО должна выполняться только врачами, имеющими соответствующую подготовку и опыт в ее начале, поддержании и прекращении. Введение ЭКМО обычно выполняется в операционной кардиоторакальным хирургом . Управление ЭКМО обычно выполняется дипломированной медсестрой, респираторным терапевтом или перфузионистом. После принятия решения о начале ЭКМО пациенту вводят антикоагулянты с помощью внутривенного гепарина , чтобы предотвратить образование тромбов из-за свертывания оксигенатора. Перед началом внутривенно болюсно вводят гепарин и измеряют его, чтобы убедиться, что активированное время свертывания крови (ACT) составляет от 300 до 350 секунд. Как только АВТ окажется в пределах этого диапазона, можно начать ЭКМО, а затем начать капельное введение гепарина в качестве поддерживающей дозы. [19] : 143
Канюли можно вводить чрескожно по методу Сельдингера , относительно простому и распространенному методу получения доступа к кровеносным сосудам, или путем хирургического разреза. Для увеличения потока и минимизации напряжения сдвига используются самые большие канюли, которые можно поместить в сосуды. Однако ишемия конечностей является одним из печально известных осложнений ЭКМО, но ее можно избежать, используя правильный метод перфузии дистальных отделов конечностей. [27] Кроме того, ЭКМО можно использовать интраоперационно во время трансплантации легких для стабилизации состояния пациента и достижения отличных результатов. [28] [29]
ЭКМО, необходимая при осложнениях после кардиохирургических операций, может быть проведена непосредственно в соответствующие камеры сердца или магистральные сосуды. Периферическая (бедренная или яремная) канюляция может позволить пациентам, ожидающим трансплантации легких, оставаться в сознании и передвигаться с улучшенными результатами после трансплантации. [30] [31]
После канюляции и подключения к контуру ЭКМО соответствующий объем кровотока через контур ЭКМО определяется с помощью гемодинамических параметров и физического осмотра. Цели поддержания перфузии органов-мишеней через схему ЭКМО сбалансированы достаточным физиологическим потоком крови через сердце для предотвращения стаза и последующего образования тромбов.
После достижения первоначальных респираторных и гемодинамических целей кровоток поддерживается на этом уровне. Частой оценке и корректировке способствует непрерывная венозная оксиметрия, которая непосредственно измеряет насыщение крови оксигемоглобином в венозном звене контура ЭКМО.
ВВ-ЭКМО обычно используется при дыхательной недостаточности, а ВА-ЭКМО – при сердечной недостаточности. Для каждого типа ЭКМО существуют свои особенности, которые влияют на ведение.
Во время ВВ-ЭКМО обычно желательны высокие скорости потока для оптимизации доставки кислорода. Напротив, скорость потока, используемая во время ВА ЭКМО, должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить адекватное перфузионное давление и насыщение венозного оксигемоглобина (измеряется по дренажной крови), но достаточно низкой, чтобы обеспечить достаточную преднагрузку для поддержания выброса левого желудочка.
Поскольку у большинства людей возникает перегрузка жидкостью при начале ЭКМО, после стабилизации состояния пациента на ЭКМО необходим агрессивный диурез . Ультрафильтрацию можно легко добавить к контуру ЭКМО, если у пациента наблюдается недостаточный диурез. «Болтовня» ЭКМО, или нестабильность сигналов ЭКМО, представляет собой недостаточную реанимацию и может способствовать прекращению агрессивного диуреза или ультрафильтрации. Существует повышенный риск острого повреждения почек, связанный с использованием ЭКМО и системной воспалительной реакцией. [32]
Во время ВА ЭКМО строго контролируют выброс левого желудочка, поскольку функция левого желудочка может быть нарушена из-за повышенной постнагрузки , что, в свою очередь, может привести к образованию тромба в сердце. [33] [34]
Для пациентов с дыхательной недостаточностью улучшение рентгенологической картины, легочной податливости и насыщения артериального оксигемоглобина указывает на то, что человек может быть готов к отмене поддержки ЭКМО. У пациентов с сердечной недостаточностью повышенная пульсация аорты коррелирует с улучшением выброса левого желудочка и указывает на то, что они могут быть готовы к отмене поддержки ЭКМО. Если все маркеры находятся в хорошем состоянии, поток крови при ЭКМО будет медленно уменьшаться, и в течение этого времени будут наблюдаться параметры пациента, чтобы убедиться, что пациент может переносить изменения. Когда потоки становятся ниже 2 литров в минуту, предпринимают попытку окончательного удаления и продолжают наблюдать за пациентом в течение этого времени до тех пор, пока канюли не будут удалены. [19] : 149
Испытания ВВ-ЭКМО проводятся путем удаления всего противоточного продувочного газа через оксигенатор. Экстракорпоральный кровоток остается постоянным, но газообмен не происходит. Затем их наблюдают в течение нескольких часов, в течение которых по результатам анализа газов артериальной и венозной крови определяются настройки аппарата искусственной вентиляции легких, необходимые для поддержания адекватной оксигенации и вентиляции без ЭКМО.
Испытания ВА ЭКМО требуют временного пережатия как дренажной, так и инфузионной линий, позволяя контуру ЭКМО циркулировать через мост между артериальными и венозными конечностями. Это предотвращает тромбоз застойной крови в контуре ЭКМО. Кроме того, артериальные и венозные линии следует постоянно промывать гепаринизированным физиологическим раствором или периодически гепаринизированной кровью из контура. В целом исследования ВА ЭКМО короче по продолжительности, чем исследования ВВ ЭКМО, из-за более высокого риска образования тромбов.
ЭКМО была разработана в 1950-х годах Джоном Гиббоном , а затем К. Уолтоном Лиллехеем . Первое применение для новорожденных было в 1965 году. [35] [36]
Запретив Серого Лари [37] впервые продемонстрировал, что внутривенный кислород может поддерживать жизнь. Его результаты были опубликованы в журнале Surgical Forum в ноябре 1951 года. [38] Лари прокомментировал свою первоначальную работу в презентации 2007 года, в которой он пишет: «Наше исследование началось со сборки аппарата, который впервые поддерживал жизнь животных, вдыхая чистый азот. "Это было достигнуто с помощью очень маленьких пузырьков кислорода, впрыскиваемых в кровоток. Эти пузырьки были созданы путем добавления «смачивающего агента» к кислороду, пропускаемому через фарфоровый фильтр в венозный кровоток. Вскоре после его первой презентации в Американском колледже. из хирургов, этот аппарат был рассмотрен Уолтоном Лиллехеем, который вместе с ДеВоллом создал первый практический аппарат искусственного кровообращения, в котором использовался пузырьковый оксигенатор. С вариациями такие аппараты использовались в течение следующих двадцати лет».
Для оценки эффективности ЭКМО у пациентов с дыхательной недостаточностью было проведено четыре рандомизированных контролируемых исследования (РКИ). Ранние исследования, проведенные Zapol et al. [59] и Моррис и др. [60] столкнулись с техническими проблемами, связанными с технологией ЭКМО, доступной в 1970-х и 1990-х годах. В исследованиях CESAR [61] и EOLIA [62] использовались современные системы ЭКМО, и они считаются центральными РКИ ЭКМО.
Исследование «традиционная вентиляционная поддержка и экстракорпоральная мембранная оксигенация при тяжелой дыхательной недостаточности у взрослых» (CESAR) представляло собой многоцентровое РКИ в Великобритании, целью которого было оценить безопасность, эффективность и экономическую эффективность ЭКМО по сравнению с традиционной механической вентиляцией легких у взрослых с тяжелой, но обратимой дыхательной недостаточностью. . [61] Основным исходом была смерть или тяжелая инвалидность через 6 месяцев или до выписки из больницы. Первичный результат анализировался только по намерению лечить. Экономический анализ включал в себя определение продолжительности жизни с поправкой на качество (QALY), анализ событий, генерирующих затраты, оценку полезности затрат через 6 месяцев после рандомизации и моделирование полезности затрат на протяжении всей жизни. В исследовании планировалось принять участие 180 пациентов; По 90 на каждую руку.
В ходе исследования была достигнута цель по привлечению 180 пациентов. 68 из 90 (75%) пациентов, которым предполагалось лечение с помощью ЭКМО, фактически прошли лечение с помощью ЭКМО. Выживаемость пациентов, включенных в группу ЭКМО (т.е. направленных на лечение с помощью ЭКМО), была значительно выше, чем у пациентов, включенных в группу традиционной вентиляции (63% против 47%, p=0,03). Группа направления в ЭКМО увеличила QALY на 0,03 по сравнению с группой традиционной вентиляции через 6 месяцев наблюдения. Направление в группу ЭКМО имело более длительную продолжительность пребывания и более высокую стоимость. [61]
Отсутствие стандартизированного протокола лечения для группы традиционной вентиляции является основным ограничением исследования CESAR. [61] [63] Авторы исследования отмечают, что это произошло из-за неспособности участвующих центров согласовать протокол. [61] Это привело к тому, что пациенты контрольной группы не получали защитную вентиляцию легких [61] [64] , которая, как известно, снижает смертность у пациентов с ОРДС. [65]
Авторы приходят к выводу, что направление пациентов с тяжелой, потенциально обратимой дыхательной недостаточностью в центр ЭКМО может значительно улучшить 6-месячную выживаемость без тяжелой инвалидности. [61] Результаты исследования CESAR действительно обеспечивают прямое сравнение выживаемости при лечении с помощью ЭКМО по сравнению с обычной механической вентиляцией легких, поскольку только 75% группы ЭКМО фактически получали лечение с помощью ЭКМО. [64]
Исследование ЭКМО для спасения легких при повреждении легких при тяжелом ОРДС (EOLIA) [62] было разработано для оценки эффектов раннего начала ЭКМО по сравнению с постоянным стандартом лечения (традиционная искусственная вентиляция легких) у пациентов с тяжелым ОРДС. Смертность через 60 дней была основной конечной точкой. Рассчитанный размер выборки составил 331 пациент с целью продемонстрировать снижение абсолютной смертности на 20% в группе ЭКМО. Основной вторичной конечной точкой была неудача лечения – переход на ЭКМО из-за рефрактерной гипоксемии или смерти в контрольной группе и смерти в группе ЭКМО.
После четвертого запланированного промежуточного анализа исследование было прекращено из-за его бесполезности. На момент окончания исследования было включено в общей сложности 249 пациентов. Тридцати пяти пациентам контрольной группы (28%) потребовался экстренный переход на ЭКМО. Результаты EOLIA не продемонстрировали существенной разницы в 60-дневной смертности между группой ЭКМО и контрольной группой (35% против 46% соответственно). [62] Однако интерпретация этого результата осложняется из-за перекрестных пациентов. [66] Вторичная конечная точка — неэффективность лечения — продемонстрировала относительный риск 0,62 (p<0,001) в пользу группы ЭКМО. Результаты вторичной конечной точки следует интерпретировать с осторожностью из-за результатов первичной конечной точки. Что касается безопасности, в группе ЭКМО наблюдались значительно более высокие показатели тяжелой тромбоцитопении и кровотечений, требующих переливания крови, но более низкие показатели ишемического инсульта. [62]
Основным ограничением испытания EOLIA было то, что оно было недостаточно мощным. Для того, чтобы EOLIA имела надлежащую мощность и могла обнаружить значимость снижения смертности на 11%, необходимо было бы принять в общей сложности 624 пациента. Такое испытание займет 9 лет, исходя из показателей набора персонала EOLIA, и, вероятно, неосуществимо. [63]
Основной вывод, который авторы исследования сделали на основе этих результатов, заключается в том, что раннее начало ЭКМО у тяжелых пациентов с ОРДС не обеспечивает снижения смертности по сравнению с продолжением стандартного лечения. [62] Последующие редакционные статьи ключевых лидеров общественного мнения предполагают, что практический смысл заключается в том, что ЭКМО может снизить смертность, если используется в качестве спасательной терапии для пациентов, неэффективных традиционными методами лечения ОРДС. [66] [67]