Extrakorporale Membranoxygenierung

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1 Internist DOI /s Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 Redaktion H. Haller, Hannover G. Hasenfuß, Göttingen S. David 1 L.C.Napp 2 C.Kühn 3 M.M.Hoeper 4 1 Zentrum Innere Medizin, Klinik für Nieren- und Hochdruckerkrankungen, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland 2 Klinik für Kardiologie und Angiologie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland 3 Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland 4 Klinik für Pneumologie und Deutsches Zentrum für Lungenforschung (DZL), Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland Extrakorporale Membranoxygenierung Prinzip und internistische Indikationen Nicht zuletzt aufgrund der zunehmenden Akzeptanz lungenprotektiver Ventilationsstrategien hat sich der Einsatz der extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO), sowohl zur Herz- als auch zur Lungenunterstützung, in den letzten zehn Jahren fast verdoppelt. Basierend auf einem weltweiten Register, in dem bis Januar 2016 insgesamt Patienten mit einer Gesamtüberlebensrate von 70 % erfasst wurden, hat die Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) detaillierte Empfehlungen zur ECMO- Unterstützung publiziert ( elso.org). In diesem Beitrag werden wir wesentliche Aspekte dieses Verfahrens kurz und anschaulich zusammenfassen und auf spezifische internistische Indikationen eingehen. Hintergrund Die Geschichte der ECMO geht bis in die frühen 1970er-Jahre zurück, als erstmals außerhalb des Operationssaals eine Art miniaturisierte Herz-Lungen- Maschine in venoarterieller Konfiguration (VA) erfolgreich zum Einsatz kam [9]. Aufgrund technischer Probleme und gravierender BlutungskomplikationenmussteeinedamaligeStudiejedoch vorzeitig abgebrochen werden, sodass zunächst kein Überlebensvorteil gezeigt werden konnte [23]. Eine maßgebliche Reduktion der Komplikationsraten ergab sich erst durch die Etablierung der venovenösen Kanülierungstechnik (VV) bei isoliertem Lungenversagen. Außerdem führten technische Weiterentwicklungen zum Rückgang von apparativen und systemischen Problemen wie Thrombenbildung oder schwerer Hämolyse durch Scherkräfte im Pumpenkopf. Moderne ECMO-Geräte können daher mit den Maschinen der ersten Generation nicht mehr verglichen werden. DasPrinzip,sauerstoffarmesBlutaktiv durch einen Oxygenator zu pumpen und dem Patienten zu reinfundieren, hat sich jedoch nicht verändert. Der Zugang zur Blutzirkulation wird meist mit großlumigen Kanülen in Seldinger- Technik etabliert. Eine Zentrifugal- oder Axialpumpe transportiert das Blut über das Herzstück des Systems, den sog. Polymethylpenten-Diffusionsmembranoxygenator. Zwischengeschaltet befindet sich ein Wärmetauscher zur konstanten Regulation der Blut- und Körpertemperatur. Das gesamte System ist heparinbeschichtet und erfordert meist eine zusätzliche Antikoagulation. Prinzip und Verfahren Prinzipiell wird zwischen aktiven pumpengetriebenen (klassische ECMO) und passiven pumpenfreien Systemen wie dem interventional lung assist (ila ) unterschieden. Die Blutflussrate der pumpenfreien Systeme ergibt sich aus der arteriovenösen Druckdifferenz des Patienten. Mit etwa 2 l/min ist sie deutlich niedriger als bei der klassischen ECMO. Daher bieten sich diese Systeme v. a. für das isolierte hyperkapnische Lungenversagen an, da aufgrund der günstigeren Hämoglobinbindungskurven zur CO 2- Elimination deutlich weniger Blut mit der Gasaustauschmembran in Kontakt kommen muss. Allerdings macht die Weiterentwicklung venovenöser Systeme zur extrakorporalen CO 2-Elimination (ECCO 2R) den Einsatz arteriovenöser Systeme zunehmend überflüssig. Venovenöse extrakorporale Membranoxygenierung Bei einem hypoxämischen Lungenversagen müssen zur ausreichenden Oxygenierung des Blutes relativ große Mengen pro Zeiteinheit über einen Membranoxygenator mit großer Gasaustauschfläche transportiert werden. Hierzu bieten aktuelle ECMO-Systeme mit einer aktiven Pumpe Blutflüsse von bis zu 7 l/min. Beide Kanülen werden venös platziert (. Abb. 1a), sodass idealerweise über einen femoralen Zugang (22 30 Fr) das desoxygenierte Blut aktiv aus der V. cava inferior entnommen wird und anschließend nach extrakorporaler Oxygenierung und Decarboxylierung über einen transjugulären Zugang (15 23 Fr) in den rechten Vorhof zurückgegeben wird. Dem physiologischen Kreislauf folgend passiert dieses Frischblut das rechte Herz und dann das Kapillarbett der erkrankten Lunge, ohne hier auf den Gasaustausch angewiesen zu sein.

2 A. iliaca communis retrograd entgegen dem physiologischen Blutfluss gepumpt (. Abb. 2). Hierdurch kommt es zu einer sofortigen Rechtsherzentlastung und zu einer adäquaten Perfusion der viszeralen Organe. Zur Vermeidung einer Minderperfusion der arteriell kanülierten Extremität wird eine 6-Fr-Schleuse gespeist mit oxygeniertem Blut über einen Bypass aus der arteriellen Kanüle in die A. femoralis superficialis nach distal platziert (. Abb. 2, Vergrößerung).» Bei VA-ECMO wird die Oxygenierung ausschließlich an der rechten oberen Extremität gemessen Abb. 1 8 a Schematischer Aufbau und Konfiguration einer Apparatur zur venovenösen extrakorporalenmembranoxygenierung (VV-ECMO;rot oxygeniertes, blau desoxygeniertes Blut). b Detailschema der jugulären Doppellumenkanüle. (Beide Abbildungen aus [18]; L.C. Napp, C. Kühn, M.M. Hoeper et al Dieser Beitrag ist eine Open-Access-Publikation, die auf Springerlink.com verfügbar ist) Dann wird es über das linke Herz im Organismus verteilt [2]. Alternativ zur klassischen femorojugulären Kanülierung kann eine Doppellumenkanüle (z. B. Avalon Elite )indie rechte V. jugularis interna eingeführt und unter echokardiographischer Kontrolle mit dem distalen Lumen in der V. cava inferior platziert werden. Hierüber sowie über ein weiteres Seitenloch im Bereich der V. cava superior wird das venöse Blut angesaugt und nach extrakorporalem Gasaustausch über ein separates Innenlumen der Kanüle in Richtung Trikuspidalklappe zurückgegeben (. Abb. 1b).» DieECMOkannauchbei Patienten im wachen Zustand durchgeführt werden Auch wenn die ECMO zumeist bei intubierten Patienten eingesetzt wird, ist dies nicht zwangsläufig erforderlich. So kann beispielsweise bei terminalen Lungenerkrankungen als bridge to transplantation der Gasaustausch als sogenannte Wach-ECMO durchgeführt werden. Patienten können dadurch aktiv an physiotherapeutischen Präventionsmaßnahmen der muskulären Dekonditionierung teilnehmen und wesentlich besser auf die Transplantation vorbereitet werden [6]. Venoarterielle extrakorporale Membranoxygenierung Eine weitere wichtige Indikation für eine ECMO ist der medikamentös nicht stabilisierbare kardiogene Schock. In diesem Fall dient das System nicht primär der Oxygenierung des Blutes, sondern vornehmlich der Kreislaufunterstützung zur Gewährleistung einer suffizienten Organperfusion bei kritisch reduziertem Herzzeitvolumen (HZV). Hierzu wird das Blut über eine venöse Kanüle (klassischerweise femoral, Fr) vor dem rechten Herzen aktiv entnommen und über eine arterielle Kanüle (meist ebenfalls femoral platziert, Fr) in die Aufgrund der Kanülierungskonfiguration der VA-ECMO ist offensichtlich, dass es in der Aorta einen Punkt geben muss, an dem das Herzblut (bei residuellem linksventrikulärem Auswurf) mit dem ECMO-Blut kollidiert. Die Lokalisation dieser sog. Wasserscheide hängt vom linksventrikulären Auswurf, dem Blutfluss der ECMO und dem arteriellen Widerstand ab. Durch das Phänomen der Wasserscheide kann bei koexistenter Gasaustauschstörung (Lungenödem, Pneumonie u. a.) der p ao 2 der Koronarien sowie der hirnversorgenden Gefäße deutlich unterhalb des p ao 2 der deszendierenden Aorta liegen [11, 18]. Um eine drohende zerebrale Hypoxämie rechtzeitig zu erkennen, sollte daher die Überwachung der Oxygenierung eines Patienten mit VA-ECMO ausschließlich an der rechten oberen Extremität erfolgen. Zur suffizienten Oxygenierung der Lumbalarterien empfehlen wir zudem, den F IO 2 der VA-ECMO nicht unter 50 % zu reduzieren. Hybridformen (venoarteriovenöse extrakorporale Membranoxygenierung) Unabhängig von der initialen Problematik (Lungen- vs. Herzversagen) können sich im Verlauf einer ECMO-Unterstützung weitere Probleme entwickeln, sodass Herz und Lunge parallel betroffen sind.indiesenfällenkanndieecmo

3 Zusammenfassung Abstract mit einer zusätzlichen Kanüle entsprechend hin zu einer Hybridform eskaliert werden, die die Eigenschaften der VVund der VA-ECMO in sich vereint [12]. Wird beispielsweise bei Verdacht auf ein acute respiratory distress syndrome (ARDS) eine VV-ECMO etabliert und entwickelt der Patient im Verlauf ein sekundäres Rechtsherzversagen mit kardiogenem Schock, so kann der Blutfluss der rückführenden Kanüle mit einem Y-Zwischenstück so modifiziert werden, dass ein gewisser Anteil wie bei VV-ECMO über eine venöse Kanüle in die V. cava superior und der restliche Anteil wie bei VA-ECMO in die A. iliaca communis zurückgeführt wird (. Abb. 3). Man nennt dieses Verfahren demnach venoarteriovenöse ECMO (VAV-ECMO). Analog kann eine initiale VA-ECMO wegen eines kardiogenen Schocks durch Entwicklung einer zusätzlichen schweren Oxygenierungsstörung, z. B. einer ventilatorassoziierten Pneumonie, mittels zusätzlicher venöser Kanüle hin zu einer VAV-ECMO eskaliert werden. In. Tab. 1 sind die unterschiedlichen Kanülierungsvarianten sowie deren Terminologie und Einsatz zusammengefasst. Qualifikation des Zentrums Obwohl das Prinzip des ECMO-Systems auf den ersten Blick vergleichsweise einfach erscheint, handelt es sich bei allen extrakorporalen Unterstützungsverfahren um komplexe invasive Strategien mit einer Vielzahl von Risiken. Daher sollten sie ausschließlich in erfahrenen Zentren zum Einsatz kommen. Neben Protokollen zur standardisierten Vorgehensweise, sog. standard operating procedures, für Implantation, Monitoring, Fehlerbeseitigung und Weaning sollte erfahrenes Personal 24 h am Tag und 7 Tage pro Woche in der Klinik anwesend sein. Ein Einsatz der ECMO mittels Firmensupport und telefonischer Fernberatung gefährdet unter Berücksichtigung der potenziellen Komplikationen die Patienten und ist daher abzulehnen. IndenletztenJahrenhabensichv. a.an den großen Universitätskliniken mobile ECMO-Teams etabliert zusammenge- Internist DOI /s Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016 S.David L.C.Napp C.Kühn M.M.Hoeper Extrakorporale Membranoxygenierung. Prinzip und internistische Indikationen Zusammenfassung Bei der extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) handelt es sich um eine Art miniaturisierte Herz-Lungen-Maschine zur Stabilisierung schwerst kranker Patienten. Je nach Kanülierungstechnik kann das System zur extrakorporalen Unterstützung bzw. als Ersatz der Herz- und/oder Lungenfunktion eingesetzt werden. Nicht nur aufgrund der zeitlichen Limitierung des Verfahrens müssen Indikationen sowie Kontraindikationen sorgfältig geprüft werden. Prinzipiell unterscheidet man folgende Konzepte der ECMO nach dem jeweiligen Therapieziel: Überbrückung bis zur Wiederherstellung der Organfunktion; Überbrückung bis zur Evaluation des weiteren Vorgehens; Überbrückung bis zur Transplantation oder Implantation eines permanenten Organersatzes, z. B. eines ventrikulären Unterstützungssystems. Aufgrund der Invasivität, der potenziellen Komplikationen sowie der notwendigen standardisierten Überwachung und kardiotechnischen Infrastruktur sollten diese Verfahren sog. High-volume-Zentren vorbehalten bleiben. Schlüsselwörter Akutes Atemnotsyndrom Lungenversagen Kardiogener Schock Lungenembolie Komplikationen, ECMO Extracorporeal membrane oxygenation. Principles and medical indications Abstract Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) is a special form of a miniaturized heart lung machine with the ultimate goal to stabilize critically ill patients. Dependent on the cannulation strategy ECMO can support or replace heart and/or lung function. Medical indications and contraindications have to be evaluated thoroughly before cannulation. Moreover, before ECMO initiation a solid treatment aim has to be defined: bridge to recovery, bridge to decision, bridge to transplantation, and bridge to destination setzt aus einem erfahrenen Arzt mit ausgewiesener Expertise und einem Kardiotechniker. Diese können kritisch kranke Patienten, die für einen konventionellen Transport zu instabil sind, direkt vor Ort durch ECMO-Implantation stabilisieren und dann in das weiterbehandelnde Zentrum transportieren. Indikationsstellung Vor der Indikation eines extrakorporalen Verfahrens sollte immer die Sinnhaftigkeit und Realisierbarkeit des Therapieziels überprüft werden. Prinzipiell unterscheidet man vier Hauptkonzepte: (i. e. implantation of a permanent assist device). Regarding invasiveness of the system, potential life-threatening complications, requirement of standardized monitoring of the patient and the device as well as tertiary care infrastructure, ECMO should exclusively be used in highly experienced tertiary centers. Keywords Respiratory distress syndrome, acute Respiratory failure Shock, cardiogenic Pulmonary embolism Complications, ECMO 4 Bridge to recovery : Überbrückung einer schweren Organdysfunktion bzw. eines Organausfalls bis zur Wiederherstellung der eigentlichen Organfunktion (z. B. bei ARDS [10] oder kardiogenem Schock [1]) 4 Bridge to transplant : Überbrückung der Wartezeit bis zur Transplantation bei irreversiblem Verlust einer Organfunktion (z. B. bei Lungenfibrose im Endstadium [6]) 4 Bridge to destination : Überbrückung der Organfunktion bis zur Implantation eines permanenten Unterstützungssystems (z. B. left ventricular assist device (LVAD; [7])).

4 Abb. 2 8 Schematischer Aufbau und Konfiguration einer Apparatur zur venoarteriellen extrakorporalen Membranoxygenierung (VA-ECMO) mit antegrader Perfusion des Beins (Vergrößerung; rot oxygeniertes Blut,blau desoxygeniertesblut).(aus[18]; L.C.Napp,C.Kühn,M.M.Hoeper et al Dieser Beitrag ist eine Open-Access-Publikation, die auf Springerlink.com verfügbar ist) 4 Bridge to decision : Die Festlegung eines endgültigen Therapiekonzepts kann sehr komplex sein. Falls einem Patienten diese Zeit aufgrund der Schwere einer Erkrankung nicht zur Verfügung steht, kann eine Überbrückung bis zur Entscheidungsfindung erfolgen. In diesen Fällen muss klar sein, dass die ECMO-Unterstützung beendet wird, falls sich keine therapeutischen Optionen ergeben und somit ein weiterer Einsatz nicht sinnvoll ist. Wann sollte ein Patient im ECMO- Zentrum vorgestellt werden? Prinzipiell halten wir eine frühzeitige Vorstellung für sinnvoller als späte Kontaktaufnahmen, bei denen häufig der Transport an sich entweder mit einer hohen Mortalität assoziiert oder nur noch mit mobiler ECMO realisierbar ist. Die ECMO-Unterstützung ist umso erfolgreicher, je früher sie begonnen wird. Obsolet ist sie meist, wenn durch zu langes Zu- Abb. 3 8 SchematischerAufbauundKonfigurationeinerApparaturzurvenoarteriovenösenextrakorporalen Membranoxygenierung (VAV-EC- MO). Venöse Drainage über femoralen Zugang; das Blut der zuführenden Kanülen wird mittels Y-Zwischenstück in eine arterielle (A. femoralis) undeinevenösekanüle(v.jugularis)zurückgeführt.dieflussrateinbeidenkanülenwirdmithilfe eines speziellen Ultraschallsensors (weisser Pfeil) gemessen und mit einer Schlauchklemme (schwarzer Pfeil) adjustiert (z. B. 50 % venös, 50 %arteriell;rot oxygeniertesblut,blaudesoxygeniertes Blut). Die Flussrate in beiden Kanülen wird mithilfe eines speziellen Ultraschallsensors (weisser Pfeil)gemessenundmiteinerSchlauchklemme (schwarzer Pfeil) adjustiert (Aus [18]; L.C. Napp, C. Kühn, M.M. Hoeper et al DieserBeitragisteine Open-Access-Publikation, die auf Springerlink.com verfügbar ist) warten keine Aussicht auf ein sinnvolles Therapieziel mehr besteht. Da fast keine prospektiven Studien zur ECMO-Unterstützung verfügbar sind, fehlen jedoch klare Grenzen der Indikationsstellung, was den hohen Stellenwert des persönlichen Gesprächs und der Einschätzung erfahrener Kollegen eines ECMO-Zentrums unterstreicht.. Tab. 2 gibt eine Übersicht, ab wann eine extrakorporale Unterstützung sinnvoll erscheint. Kontraindikationen Einerseits ist der Einsatz einer ECMO aufgrund individueller Begleitumstände oder in infausten Situationen häufig nicht sinnvoll, andererseits gibt es bei sorgfältiger Indikationsstellung praktisch keine absoluten Kontraindikationen (. Tab. 3). Zu den wichtigen relativen Kontraindikationen zählen v. a. Komorbiditäten, die eine Antikoagulation unmöglich machen. Dennoch stellen selbst schwere alveoläre Hämorrhagien heute keine absolute Kontraindikation mehr dar, sofern der Gasaustausch vital gestört ist und ohne ECMO die Prognose infaust ist. Aufgrund der apparativen WeiterentwicklungenundderHeparinbeschichtungdes SystemskanninausgewähltenEinzelfällen eine ECMO temporär auch komplett ohne Antikoagulation betrieben werden. Bei der Entscheidungsfindung für oder gegen eine ECMO müssen infrastrukturelleaspekteunddiewahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Therapie berücksichtigt werden ([20];. Infobox 1). Komplikationen Prinzipiell können die Komplikationen in die drei Hauptbereiche vaskulär, mechanisch, und systemisch gegliedert werden, wobei die vaskulären Störungen meist im Rahmen oder als Folge der Kanülenanlage auftreten. Unter mechanischen Komplikationen versteht man technische Probleme mit der Apparatur per se. Die systemischen Komplikationen sind meist Folge der Reaktion des Organismus auf den extrakorporalen Kreislauf (. Tab. 4) und führen nicht selten zu Blutungskomplikationen. Blutungsmanagement bei extrakorporaler Membranoxygenierung Zu Blutungen kommt es häufig aufgrund einer Kombination aus therapeutischer Antikoagulation (Zielwert der activated clotting time etwa 160 s), Thrombozytopenie und Hyperfibrinolyse. Laborchemische Indikatoren der Hyperfibrinolyse, die routinemäßig täglich kontrolliert werden, sind ein rasch steigendes D-Dimer mit simultan abfallendem Fibrinogen sowie eine klinische Blutungsneigung, typischerweise aus bereits älteren Einstichstellen. Bewiesen wird die pathologische Fibrinolyse des initial erfolgreichen clotting idealer-

5 Tab. 1 ECMO-Kanülierungsvarianten. (Modifiziert nach Napp et al. [18]) Out In Abkürzung Abführende Kanüle Zuführende Kanüle Indikation (Beispiel) V V VV V. cava inferior V. cava superior ARDS/Lungenversagen V A VA Rechter Vorhof A. iliaca communis Kardiogener Schock (Postkardiotomiesyndrom, dekompensierte HI, MI, Myokarditis) Massive Lungenembolie mit Schock Extrakorporale Wiederbelebung V V A VVA V. cava inferior V. cava superior (oder rechter Ventrikel) A. iliaca communis Ansaugphänomene während VA-ECMO V A V VAV V.cavainferior A.iliacacommunis V. cava superior Lungenversagen während VA-ECMO Kardiogener Schock während VV-ECMO ARDS Acuterespiratorydistresssyndrome ;ECMO extrakorporale Membranoxygenierung; MI Myokardinfarkt; HI Herzinsuffizienz Tab. 2 ECMO-Indikationen Dringlichkeit Ursächliche Pathologie Eckdaten Verfahren Vitale Indikation (hohe Mortalität trotz maximaler konservativer Therapie) Protektive Indikation (konservativ keine Organprotektion möglich/hochrisikoeingriffe) Lungenversagen (hypoxämisch oder hyperkapnisch) Kreislaufversagen Lungenarterienembolie p ao 2/F IO 2 < 65, PEEP > 10 cmh 2O p max >35cmH 2O,pH<7,15 Niedrige S cvo 2 + erhöhtes Laktat trotz Inotropika/ Vasopressoren Beobachteter Kreislaufstillstand oder massive Rechtsherzbelastung + Schock VV-ECMO VA-ECMO VA-ECMO Lungen- ± Kreislaufversagen Kombination oben genannter Aspekte VAV-ECMO Lungenversagen F IO 2 >0,7,p max >30cmH 20 VV-ECMO Systolische Herzinsuffizienz TV > 6 ml/kgkg Keine Besserungstendenz binnen 24 h Erwartbar komplexe Koronarintervention bei hochgradig reduzierter LV-Funktion VA-ECMO ECMO Extrakorporale Membranoxygenierung; LV linksventrikulär; p ao 2 arterieller Sauerstoffpartialdruck; F IO 2 Fraktion des Sauerstoffs im Einatmungsgasgemisch; PEEP positiver endexspiratorischer Druck; TV Tidalvolumen; S vo 2 gemischtvenöse Sauerstoffsättigung; VA venoarteriell; VAV venoarteriovenös; VV venovenös weise mithilfe der Rotationsthrombelastometrie (ROTEM ;[22]). Die Therapie erfolgt mit Tranexamsäure. Außerdem entwickeln quasi alle Patienten unter ECMO innerhalb weniger Tage ein mehr oder weniger ausgeprägtes erworbenes von-willebrand-syndrom [8]: Bei vital bedrohlichen Blutungen muss daher an eine Substitution von rekombinantem Faktor VIII gedacht werden. Spezifische Krankheitsbilder Klassische Indikationsbereiche Im Bereich der VV-ECMO zählt hierzu jede Form des akuten oder chronischen Lungenversagens (hypoxisch, hyperkapnisch oder kombiniert), bei der eine lungenprotektive Ventilation nicht realisierbar ist (Tidalvolumen 6 ml/kg Idealkörpergewicht, p max <30 cmh 2O, positiver endexspiratorischer Druck >5 mbar), aber ein potenziell reversibles Problem besteht, z. B. ein ARDS. Die VA-ECMO kommt v. a. notfallmäßig im kardiogenen Schock zum Einsatz besonders bei der rechts führenden Dekompensation. Diese Einsatzgebiete sind in früheren Übersichten ausgiebig erläutert worden [14, 16, 19]. Neuere Indikationsbereiche AufgrundderwachsendenErfahrunghat sich über die letzten Jahre eine Vielzahl neuer potenzieller Einsatzmöglichkeiten erschlossen. Insbesondere in Bezug auf vermeintliche Kontraindikationen wie Alter, Komorbidität, Adipositas und akute Blutungsprobleme ist es zu einem Paradigmenwechsel gekommen. Diffuse alveoläre Hämorrhagie Lange Zeit galt die diffuse alveoläre Hämorrhagie (DAH), bei der es aufgrund der gestörten Diffusionsbarriere im Rahmen der alveolären Blutakkumulation zu einer schwersten Gasaustauschstörung kommt, als absolute Kontraindikation für den Einsatz einer ECMO. Liegt jedoch eine potenziell letale Oxygenierungsstörung vor, tritt die Kontraindikation Blutung gegen die ohne ECMO infauste Prognose in den Hintergrund. In einem solchen Fall ist ein extrakorporales Lungenersatzverfahren via VV-ECMO durchaus realisierbar und bei therapierbarer und potenziell reversibler Ursache auch sinnvoll, so etwa beim Goodpasture-Syndrom oder der mit antineutrophilen zytoplasmatischen Antikörpern (ANCA) assoziierten Vaskulitis. Hierdurch kann beispielsweise

6 Tab. 3 Kontraindikationen Absolute Kontraindikationen Terminale Lungen-/Herzerkrankung ohne kurativen Therapieansatz oder realistische Option auf eine Organtransplantation oder permanentesunterstützungssystem Relative Kontraindikationen Lösung Problem Intrazerebrale Blutung Verzicht auf AK Thrombopenie, Hyperfibrinolyse durch extrakorporalen Kreislauf Sonstige Blutung VerzichtaufAK Gerinnselbildung im Oxygenator Beatmungsdauer >7 Tage Niedrig dosiertes UFH Einzelfallentscheidung Adipositas per magna Sinnvolle Grenzwerte unbekannt Fortgeschrittenes Alter Biologisch vs. kalendarisch Sinnvolle Grenzwerte unbekannt Metastasierte Neoplasie Lebensqualität/-erwartung? Schwere AI (Kontraindikation für VA-ECMO) VV-ECMO möglich AI Aortenklappeninsuffizienz; AK Antikoagulation; ARDS acute respiratory distress syndrome ; ECMO extrakorporale Membranoxygenierung; UFH unfraktioniertes Heparin; VA venoarteriell; VV venovenös als bridge to recovery Zeit für eine immunsuppressive Therapiestrategie, beispielsweise einen Plasmaaustausch oder Steroidstoß, gewonnen werden. In Einzelfällen ist bei schwersten Lungenblutungen unter VV-ECMO auch ein kompletter Verzicht auf eine Ventilation über Tage möglich, ebenso kann im Einzelfall zumindest vorübergehend auf eine Antikoagulation verzichtet werden. Lungenarterienembolie Bei der Therapie der Lungenarterienembolie (LAE) mit Schock gewinnt die Stabilisierung mittels VA-ECMO zunehmend an Bedeutung. Dieses Verfahren sollteimmerdanninerwägunggezogen werden, wenn die Akutversorgung, z. B. dielyseoderfragmentation,nichtausreicht, um das Rechtsherzversagen zu rekompensieren, oder wenn eine Überbrückung im schweren Schock bis zur Wirksamkeit oder Zuführung definitiver Therapiekonzepte (Lyse, Fragmentation, Embolektomie) erforderlich ist. Eine VA-ECMO ist hierbei in Extremfällen auch unter Reanimationsbedingungen anwendbar. So kann die Organperfusion aufrechterhalten werden. In unserer Klinik ist dieses Konzept als Rescue- Strategie bei LAE mit Schock fest in einem standardisierten Algorithmus zur Behandlung der LAE implementiert. Kombination mit linksventrikulärer Entlastung Basierend auf dem zuvor erläuterten Prinzip der Wasserscheide [11, 17] pumpt die VA-ECMO gegen das Herz, was zu einer Nachlasterhöhung und vermehrten Herzarbeit führt. Die ECMO wird jedoch in Situationen eingesetzt, in denen das Herz besonders entlastet werden sollte. In Fällen der schwersten linksventrikulären Funktionseinschränkung sistiert sogar der antegrade Blutfluss, da der linke Ventrikel nicht mehr in der Lage ist, gegen die künstlich erhöhte Nachlast die Aortenklappe zu öffnen. Schon vor mehr als 20 Jahren wurde für solche Situationen eine aktive Entlastung empfohlen [21], sie findet aber im Zuge der technischen Fortentwicklung erst jetzt breitere Anerkennung. In solchen Fällen wird heute immer häufiger die VA-ECMO mit einer Mikroaxialpumpe (Impella ) kombiniert, die den linken Ventrikel aktiv entlastet. Das Prinzip von Impella ist, Blut aus dem linken Ventrikel abzusaugen und es oberhalb der Aortenklappe auf Höhe der Koronarien wieder abzugeben. Oft ist es dann Infobox 1 Risikofaktoren für ein Versagen der ECMO. (Nach Schmidt et al. [19]) 4 Falsche Kanülierungsstrategie (VV, VA, VAV) 4 Chronische Herz- oder Lungenerkrankung ohne kurativen Therapieansatz oder Transplantationsoption 4 Prolongierte extrahospitale Reanimation 4 Schwere Aortenklappeninsuffizienz oder Typ-A-Dissektion 4 Therapierefraktärer septischer Schock mit erhaltener linksventrikulärer Funktion 4 Zustand nach allogener Stammzelltransplantation 4 Fortgeschrittenes Alter (z. B. > 70 Jahre); Problem: biologisch vs. numerisch 4 ARDS mit präexistentem Multiorganversagen vor ECMO-Implantation 4 Prolongierte Beatmungszeit (>7 Tage) vor ECMO-Implantation 4 Fehlende Expertise des behandelnden Zentrums ARDS Acute respiratory distress syndrome ; ECMO extrakorporale Membranoxygenierung; VA venoarteriell;vav venoarteriovenös; VV venovenös möglich, den ECMO-Fluss und damit den retrograden Flussanteil in der Aorta zu reduzieren. Neben Fallbeschreibungen gibt es eine Beobachtungsstudie, diegeradealsabstractpubliziertwurde und einen Mortalitätsvorteil dieses Vorgehens propagiert [4]. Auch wenn pathophysiologische Überlegungen die Kombination VA-ECMO plus Impella gegenüber einer alleinigen VA-ECMO im kardiogenen Schock mit schwerst reduzierter linksventrikulärer Funktion favorisieren, existieren noch keine publizierten Daten aus Studien am Menschen zur Überlegenheit der Kombination im Hinblick auf die myokardiale Erholung, neurologische Prognose oder Mortalität. Extrakorporale kardiopulmonale Reanimation Eine weitere neue Entwicklung ist der frühzeitige Einsatz einer VA-ECMO bei frustraner kardiopulmonaler Reanimation [5, 13]. Wenn Patienten mit intraoder extrahospitalem Kreislaufstillstand auf leitliniengerechte Reanimationsmaßnahmen nicht ansprechen, können sie in vielen Fällen mit einer VA-ECMO temporär stabilisiert und weiterführenden

7 Tab. 4 Komplikation Vaskulär Komplikationen Gefäßverletzung, Blutung Venös: Thrombose und (Luft-)Embolie Arteriell: Ischämie, Kompartment-Syndrom, Embolie Mechanisch Membran-Clotting, Systemgerinnsel Plasma-Leckage des Oxygenators Hämolyse, Thrombozytopenie Überhitzung des Turbinenantriebs Diskonnektion und Kanülendislokation Infektionen Rezirkulation (nur bei VV-Kanülierung) Systemisch Hyperfibrinolyse, erworbenes vwf-syndrom Empfehlung Manuelle Blutstillung, ggf. Operation Therapeutische AK Antegrade Beinperfusion, ggf. Faszienspaltung Monitoring alle 8h, ggf. Systemwechsel Systemwechsel Pumpenumdrehung reduzieren/ Schlauchleitungen überprüfen Ersatz Manuelle Blutstillung, ggf. Operation, Neuanlage Antiinfektive Therapiestrategien Kanülenposition korrigieren Tranexamsäure, bei vitaler Blutung Faktor-VIII- Konzentrat Monitoring, ggf. Substitution Thrombozytopenie Aktivierung von Inflammationskaskaden Ggf. Zytokin-Adsorber (z. B. CytoSorb ) Erhöhtes HIT-Risiko (möglicherweise) Monitoring, Argatroban Sepsis Antiinfektive Therapie AK Antikoagulation; HIT heparininduzierte Thrombozytopenie; vwf von-willebrand-faktor; vv venovenös 4 Potenzielle Kandidaten sollten frühzeitig in einem erfahrenen ECMO- Zentrum vorgestellt werden, idealerweise mit einem mobilen Team. 4 Indikation und Therapiezieldefinition müssen unter Berücksichtigung und Gewichtung möglicher Kontraindikationen sorgfältig geprüft werden. 4 Eine schwere Blutung ist nicht zwangsläufig eine absolute Kontraindikation für eine ECMO. 4 Komplikationen werden je nach Ursache als vaskulär, mechanisch oder systemisch eingeordnet. Blutungen durch eine Kombination aus Thrombozytopenie, Antikoagulation und Hyperfibrinolyse zählen zu den häufigen Komplikationen. 4 In speziellen Situationen werden extrakorporale Systeme auch kombiniert, z. B. die VA-ECMO und Impella. 4 Mit steigender Expertise ergibt sich zunehmend eine Indikationserweiterung um eine Reihe zuvor vermeintlich letaler Krankheitsbilder. Zu diesen zählen beispielsweise die massive Lungenarterienembolie mit Schock, die diffuse alveoläre Hämorrhagie mit schwerem Lungenversagen und der therapierefraktäre Herz-Kreislauf-Stillstand. Korrespondenzadresse PD Dr. S. David Zentrum Innere Medizin, Klinik für Nieren- und Hochdruckerkrankungen, Medizinische Hochschule Hannover Carl-Neuberg-Str. 1, Hannover, Deutschland david.sascha@mhhannover.de Einhaltung ethischer Richtlinien Interessenkonflikt. S. David, L.C. Napp, C. Kühn und M.M. Hoeper geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren. Maßnahmen zugeführt werden. Hierzu gibt es neben einigen Fallberichten bereits retrospektive und prospektive Beobachtungsstudien [3], die auf eine bessere Prognose der extrakorporalen kardiopulmonalen Reanimation (ECPR) im Vergleichzurkonventionellenkardiopulmonalen Reanimation (CPR) hindeuten. Generell besteht die Möglichkeit, unter fortgeführter Reanimation das Krankenhaus anzufahren und im Schockraum eine ECMO einzuleiten. Es wurde jedoch bereits propagiert, in Einzelfällen eine ECMO am Einsatzort einzusetzen, z. B. in der Wohnung des Patienten [15]. Jedenfalls ist die Indikation zur ECPR streng zu stellen. Es gibt sicher Situationen, in denen man eher großzügig eine ECPR favorisiert, etwa bei jungen Patienten, beobachtetem Kreislaufstillstand oder adäquater Laienreanimation, jedoch existierenkeinegrenzwerteoderindikatoren für oder gegen eine ECPR [13]. Vorerst bleibt festzuhalten, dass jedes ECMO- Zentrum lokale Konzepte zur Indikation einer ECPR erarbeiten muss, bis Studien bzw. Konsensusempfehlungen vorliegen. Fazit für die Praxis Literatur 1. Asaumi Y, Yasuda S, Morii I et al (2005) Favourable clinical outcome in patients with cardiogenic shock due to fulminant myocarditis supported by percutaneous extracorporeal membrane oxygenation. Eur Heart J 26: doi: / eurheartj/ehi Brodie D, Bacchetta M (2011) Extracorporeal membrane oxygenation for ARDS in adults. N Engl J Med 365: doi: / NEJMct Chen Y-S, Lin J-W, Yu H-Y et al (2008) Cardiopulmonary resuscitation with assisted extracorporeal life-supportversusconventionalcardiopulmonary resuscitationinadultswithin-hospitalcardiac arrest: an observational study and propensity analysis. Lancet372: doi: /s [08] Deutsche Gesellschaft für Kardiologie- Herz- und Kreislaufforschung (2016) 82th annual meeting of the German Cardiac Society Cardiac and Circulation Research, March 30th April 2nd 2016, Mannheim. Clin Res Cardiol 105:1 1. doi: /s z 5. Fagnoul D, Combes A, Backer D de (2014) Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation. Curr Opin Crit Care 20: doi: /mcc Fuehner T, Kuehn C, Hadem J et al (2012) Extracorporeal membrane oxygenation in awake patients as bridge to lung transplantation. Am J Respir Crit Care Med 185: doi: / rccm oc

8 7. Haneya A, Philipp A, Puehler T et al (2012) Ventricular assist device implantation in patients on percutaneous extracorporeal life support without switching to conventional cardiopulmonary bypass system. Eur J Cardiothorac Surg 41: doi: /ejcts/ezr Heilmann C, Geisen U, Beyersdorf F et al (2012) Acquired von Willebrand syndrome in patients with extracorporeal life support (ECLS). Intensive Care Med 38: doi: /s Hill JD, O Brien TG, Murray JJ et al (1972) Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). Use of the Bramson membrane lung. N Engl J Med 286: doi: / NEJM Hoeper MM, Wiesner O, Hadem J et al (2013) Extracorporeal membrane oxygenation instead of invasive mechanical ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome. Intensive Care Med 39: doi: /s Hoeper MM, Tudorache I, Kühn C et al (2014) Extracorporeal membrane oxygenation watershed. Circulation 130: doi: / circulationaha Ius F, Sommer W, Tudorache I et al (2015) Veno-veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation for respiratory failure with severe haemodynamic impairment: technique and early outcomes. Interact Cardiovasc Thorac Surg 20: doi: /icvts/ivv KippnichM,LotzC,KredelMetal(2015)Venoarterial extracorporeal membrane oxygenation for out-of-hospital cardiac arrest. Case series of prehospital and in-hospital therapies. Anaesthesist 64: doi: /s y 14. Lawler PR, Silver DA, Scirica BM et al (2015) Extracorporeal membrane oxygenation in adults with cardiogenic shock. Circulation 131: doi: /circulationaha Lebreton G, Pozzi M, Luyt C-E et al (2011) Outof-hospital extra-corporeal life support implantation during refractory cardiac arrest in a halfmarathon runner. Resuscitation 82: doi: /j.resuscitation MüllerT,BeinT,PhilippAetal(2013)Extracorporeal pulmonary support in severe pulmonary failure in adults: a treatment rediscovered. Dtsch Arztebl Int 110: doi: /arztebl Napp LC, Brehm M, Kühn C et al (2015) Heart against veno-arterial ECMO: competition visualized. Int J Cardiol 187: doi: /j.ijcard Napp LC, Kühn C, Hoeper MM et al (2016) Cannulation strategies for percutaneous extracorporeal membrane oxygenation in adults. Clin Res Cardiol 105: ( licenses/by/4.0/)doi: /s Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R et al (2009) Efficacyandeconomicassessmentofconventional ventilatory support versus extracorporeal membraneoxygenationforsevereadultrespiratoryfailure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 374: doi: /s [09] Schmidt M, Bréchot N, Combes A (2016) Ten situations in which ECMO is unlikely to be successful. Intensive Care Med 42: doi: /s Scholz KH, Schröder T, Hering JP et al (1994) Need for active left-ventricular decompression during percutaneouscardiopulmonarysupportincardiac arrest.cardiology84: Theusinger OM, Wanner GA, Emmert MY et al (2011) Hyperfibrinolysis diagnosed by rotational thromboelastometry (ROTEM) is associated with higher mortality inpatientswithsevere trauma. Anesth Analg 113: doi: /ane.0b013e31822e183f 23. Zapol WM, Snider MT, Hill JD et al (1979) Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure. A randomized prospective study.jama242: