ECMO  –  ExtraCorporeal Membrane Oxygenation

è un tipo di assistenza extracorporea in cui il sangue viene prelevato dal paziente, ossigenato e reimmesso nel circolo del paziente. L’ECMO può vicariare la funzione respiratoria, cardiaca o cardiorespiratoria. Il tipo di ECMO che fornisce esclusivamente supporto respiratorio è l’ECMO veno-venoso (vvECMO), mentre per il supporto cardiorespiratorio si utilizza l’ECMO veno-arterioso (vaECMO).

Quali sono i componenti e come funziona il sistema ECMO?

Il sistema ECMO è composto da:

  • ossigenatore a membrana
  • pompa centrifuga a sensore di flusso
  • scambiatore di calore
  • cannule arteriose e venose
  • linee di drenaggio e reinfusione
  • miscelatore aria/ossigeno e linee gas
  • unità di controllo centrale

Il sangue viene prelevato attraverso una cannula posizionata in un vaso venoso di grosso calibro, grazie alla pressione di aspirazione esercitata da una pompa centrifuga, che convoglia il flusso ematico verso una membrana attraverso cui i gas vengono scambiati per diffusione ed il calore per conduzione. Il sangue ossigenato e da cui è stata rimossa l’anidride carbonica viene reinfuso nel paziente attraverso una vena (vvECMO) se il paziente necessita solo di assistenza alla funzione respiratoria o attraverso un’arteria (vaECMO) se il paziente necessita anche di supporto alla funzione cardiaca.

Qual è la differenza tra ECMO e CEC (Circolazione ExtraCorporea)?

L’ECMO è una tecnica di assistenza che utilizza il concetto di circolazione extracorporea (CEC) di sangue ossigenato e decarbossilato. Tuttavia l’ECMO differisce dalla CEC per la durata del supporto e per gli elementi costituenti. Il circuito dell’ECMO differisce infatti da quello di una normale CEC per l’assenza del cardiotomo (serbatoio che raccoglie il sangue drenato dal paziente durante l’intervento cardiochirurgico). Inoltre, la macchina cuore-polmoni (CEC), utilizzata durante gli interventi di chirurgia cardiaca, consente l’assistenza solo per alcune ore, mentre i pazienti in ECMO possono essere assistiti per un periodo di tempo che va da alcuni giorni fino a diverse settimane.

Quali sono le indicazioni e le controindicazioni all’ECMO?

L’ECMO è indicato per forme potenzialmente reversibili di insufficienza respiratoria e/o cardiaca in imminente pericolo di vita.

Indicazioni all’ECMO respiratorio (vvECMO)

  • Polmonite severa
  • ARDS
  • Rigetto acuto dopo trapianto polmonare
  • Contusioni polmonari
  • Proteinosi alveolare
  • Inalazione di fumi
  • Stato asmatico
  • Ostruzione delle vie aeree
  • Sindromi da aspirazione

Indicazioni all’ECMO cardiaco (vaECMO)

  • Shock cardiogeno: infarto miocardico acuto e sue complicanze (rottura di parete, rottura di muscolo papillare, tachicardia ventricolare e fibrillazione ventricolare refrattarie) refrattarie alla terapia convenzionale incluso il contropulsatore aortico
  • Dopo chirurgia cardiaca: impossibilità allo svezzamento dalla CEC con supporti inotropi massimali
  • Intossicazione da farmaci con profonda depressione cardiocircolatoria
  • Miocarditi
  • Rigetto acuto dopo trapianto cardiaco o trapianto cuore-polmoni
  • Embolia polmonare
  • Trauma cardiaco o dei grossi vasi
  • Emottisi massiva/emorragia polmonare
  • Trauma polmonare
  • Anafilassi acuta
  • Cardiomiopatia peri-partum
  • Sepsi con profonda depressione cardiocircolatoria
  • Bridge al trapianto

Controindicazioni assolute a tutte le forme di ECMO

  • Patologie cardiaca, respiratoria e neurologica irreversibile
  • Ipertensione polmonare cronica severa
  • Neoplasie maligne, graft vs host disease o significativa immunosoppressione
  • Disfunzione epatica avanzata
  • Arresto cardiaco non documentato o RCP > 60 min prima di iniziare il supporto ECMO

Controindicazioni relative a tutte le forme di ECMO

  • Trauma con siti di sanguinamento multipli
  • Disfunzione multi organo (MOF)

Controindicazioni assolute al vvECMO per insufficienza respiratoria

  • Ipertensione polmonare severa
  • Severa disfunzione ventricolare destra o sinistra
  • Arresto cardiaco

Controindicazioni assolute al vaECMO

  • Dissezione aortica
  • Insufficienza valvolare aortica severa

Come viene posizionato l’ECMO?

L’ECMO prevede diversi siti di cannulazione in base al tipo di ECMO necessario.

ECMO RESPIRATORIO (vvECMO)

Viene posizionata una cannula di drenaggio venoso solitamente nella vena giugulare interna destra e una cannula venosa per la re infusione di sangue ossigenato in vena femorale comune. Attraverso la cannula posizionata in vena giugulare interna il sangue viene drenato e convogliato verso l’ossigenatore a membrane dove viene ossigenato eliminando l’anidride carbonica. Successivamente il sangue viene reinfuso nel circolo venoso vicino all’atrio destro attraverso la cannula posizionata in vena femorale comune. Quando il flusso attraverso una singola di drenaggio è insufficiente, soprattutto nelle forme di insufficienza respiratoria severa, viene posizionata una seconda cannula di drenaggio nell’altra vena femorale comune.

 

ECMO CARDIACO (vaECMO)

  • CANNULAZIONE CENTRALE INTRATORACICA (quando il paziente è sottoposto a chirurgia cardiaca è quando la funzione respiratoria è estremamente ridotta) à il sangue viene drenato attraverso una cannula di drenaggio venoso posizionata in atrio destro e viene reimmesso in circolo, dopo essere passato attraverso l’ossigenatore, attraverso una cannula arteriosa posizionata in aorta ascendente.
  • CANNULAZIONE PERIFERICA (quando la funzione respiratoria è preservata e quando il paziente non è sottoposto a chirurgia cardiaca) à la cannula per il drenaggio venoso viene posizionata in vena femorale comune (o in alternativa in vena giugulare interna destra), mentre per la re infusione si utilizza una cannula arteriosa posizionata in arteria femorale comune (o alternativamente in arteria ascellare).

 

Quali possono essere le complicanze legate all’ECMO?

Il posizionamento delle cannule dell’ECMO può determinare rottura del vaso, ischemia dell’arto inferiore, dissezione o pseudoaneurisma dell’arteria, emorragia retroperitoneale, embolia cerebrale o infezione.

L’ischemia dell’arto inferiore è particolarmente frequente nel caso del vaECMO femoro-femorale, pertanto è necessario il posizionamento di una cannula in arteria femorale superficiale per la riperfusione distale dell’arto inferiore.

Quando è necessario aggiungere all’ECMO sistemi per lo svuotamento del ventricolo sinistro?

Durante l’assistenza con vaECMO periferico, il sangue ossigenato reimmesso perifericamente dall’arteria femorale in aorta e diretto controcorrente verso il cuore, determina un aumento del lavoro del cuore e può contribuire ad aumentare il sovraccarico ventricolare sinistro. Se il ventricolo è estremamente debole, può andare in sofferenza, non riuscendo a produrre flusso attraverso l’aorta. In questa condizione la cavità ventricolare diventa una camera ad alta pressione, la pressione telediastolica e il consumo di ossigeno aumentano e si verifica stasi ematica che può portare alla formazione di trombi in aorta ascendente e in ventricolo sinistro. In questi casi è necessario svuotare il ventricolo sinistro e mettere il cuore “a riposo”. Le strategie terapeutiche per far fronte a questa situazione sono:

  • farmaci inotropi (in particolare la dobutamina) per migliorare la contrattilità miocardica e quindi la gittata ventricolare sinistra
  • contropulsatore aortico per ridurre il postcarico e migliorare il flusso coronarico
  • diuretici e terapia dialitica per ridurre la congestione
  • svuotamento (venting) del ventricolo sinistro (trattamento definitivo per l’unloading ventricolare sinistro). Le principali modalità di venting sono:
  • cannulazione atriale sinistra: utilizzata soprattutto nei bambini, la cannula di drenaggio viene posizionata direttamente in atrio sinistro attraverso la puntura del setto interatriale
  • drenaggio diretto del ventricolo sinistro: mediante accesso chirurgico viene posizionata una cannula di drenaggio nell’apice del ventricolo sinistro che viene raccordata ad Y con la linea venosa periferica e poi connessa alla pompa centrifuga e all’ossigenatore
  • venting transaortico e dall’arteria ascellare
  • Impella: dispositivo di assistenza ventricolare sinistra (LVAD) percutaneo minimamente invasivo costituito da una pompa di flusso microassiale. La pompa preleva il sangue dal ventricolo sinistro e lo reimmette in aorta ascendente decaricando così il ventricolo sinistro e migliorando la portata cardiaca
  • conversione del vaECMO a LVAD: una particolare cannula viene inserita nel ventricolo sinistro con approccio apicale in minitoracotomia anteriore sinistra per assicurare un ottimale unloading del ventricolo sinistro e viene poi connessa ad Y con la cannula venosa dell’ECMO. Dopo miglioramento della congestione polmonare e della funzione cardiaca, il supporto del ventricolo destro e polmonare viene ridotto fino a che la linea venosa dell’ECMO non viene clampata ed esclusa trasformando così il sistema in un LVAD apico-femorale.

 

 

Contatta l’esperto in merito a quest’argomento 

 

 

 

Dott. Cristiano Amarelli

Cardiochirurgo

UOSD Cardiochirurgia dei Trapianti e delle Assistenze

AORN dei Colli – Ospedale Monaldi

Napoli

 

Dott.ssa Denise Galbiati

Cardiochirurgia

UOC Cardiochirurgia generale

Università degli studi della Campania “Luigi Vanvitelli”

AORN dei Colli – Ospedale Monaldi

Napoli