Extrakorporale Membranoxygenierung


Extrakorporale Membranoxygenierung
Venös-arterielle ECMO-Schema beim Neugeborenen

Die Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) ist eine intensivmedizinische Technik, bei der eine Maschine teilweise oder vollständig die Atemfunktion von Patienten übernimmt. Sie wird angewendet bei Patienten, deren Lungen schwerst geschädigt sind (ARDS) und den Gasaustausch nicht mehr in dem Maß ermöglichen, um die Atemfunktion sicherzustellen.[1] Sie wird oft bei Neugeborenen eingesetzt, die an Lungenschäden (Atemnotsyndrom, Mekoniumaspiration, persistierende pulmonale Hypertonie) leiden.

Die ECMO ist damit eine Form der extrakorporalen Organersatzverfahren und wird auch als Extracorporeal Life Support (extrakorporale Lebensunterstützung, ECLS) bezeichnet.

Die ECMO kann über Tage oder Wochen eine ausreichende Oxygenierung gewährleisten und gibt damit der Lunge Zeit, ohne aggressive Beatmung zu heilen. Trotzdem wird die ECMO wegen der hohen technischen Anforderungen, Kosten und Komplikationsrisiken (z. B. Blutungen) als eine letzte Therapiemöglichkeit (Ultima ratio) betrachtet.

Inhaltsverzeichnis

Technik

Technisch gleicht ein ECMO-Gerät einer Herz-Lungen-Maschine. Um eine ECMO aufzunehmen, werden Kanülen in zwei große Blutgefäße eingebracht. Um eine Blutgerinnung zu vermeiden, setzt man gerinnungshemmende Mittel (Antikoagulanzien) zu, in der Regel Heparin. Das ECMO-Gerät pumpt Blut kontinuierlich durch einen Membran-Oxygenator, der den Gasaustausch in der Lunge ersetzt: Er entfernt Kohlendioxid aus dem Blut und reichert es mit Sauerstoff an. Das so aufbereitete Blut wird dann zum Patienten zurückgeführt.

Varianten der ECMO

Es existieren verschiedene Formen der ECMO, die wichtigsten sind die Veno-Venöse ECMO (VV-ECMO) und die Veno-Arterielle ECMO (VA-ECMO). Entnommen wird das Blut bei beiden Versionen aus großen Venen. Bei der VV-ECMO wird das oxygenierte Blut dann wieder in eine Vene eingeleitet, es ist bei schweren Lungenversagen mit noch ausreichender Funktion des Herzens indiziert. Bei der VA-ECMO hingegen wird das Blut am Herzen vorbei in eine Arterie geleitet, so dass ein Parallelkreislauf entsteht. Da dadurch das Herz entlastet ist, wird diese Methode bei Patienten mit schlechter Pumpfunktion des Herzens (Herzinsuffizienz) eingesetzt.

ECMO beim Erwachsenen

Die erste Anwendung eines kardiopulmonalen Bypasses zur Therapie eines Lungenversagens (ARDS) fand Anfang der 1970er Jahre statt.[2] Mit der Aussicht auf ein wirkungsvolles Therapieinstrument zur Behandlung des ARDS startete die National Institutes of Health (Oberste Gesundheitsbehörde der USA) eine ARDS-Multicenterstudie. Die Ergebnisse waren ernüchternd: Die Gruppe mit ECMO-Behandlung zeigte kein besseres Behandlungsergebnis, die Studie wurde vorzeitig abgebrochen.[3] Die Studie war trotz methodischer Mängel ein Rückschlag für die ECMO-Entwicklung. Die Forschung konzentrierte sich in Folge dessen wieder verstärkt auf die Verbesserung der herkömmlichen Beatmungsverfahren.

Erst in den 1980er Jahren gelang es einer italienischen Forschergruppe mit verbesserten Methoden einen Nutzen der ECMO zu zeigen, allerdings in einer nicht-kontrollierten Studie.[4] Bis heute gilt das Ergebnis dieser und anderer Folgeuntersuchungen, dass die ECMO beim ARDS des Erwachsenen von Nutzen sein kann, allerdings ohne bisher einen signifikanten Vorteil gegenüber einer Beatmungstherapie belegen zu können.[5] 2006 wurde in Großbritannien eine randomisierte Multicenterstudie mit 80 Zentren und 180 Patienten beendet, um den Stellenwert einer ECMO zur ARDS-Therapie festzustellen.[6] Vorab veröffentlichte Ergebnisse[7] scheinen für den Einsatz der Extrakorporalen Membranoxygenierung beim Lungenversagen des Erwachsenen günstig zu sein[8].

Die ersten erfolgreichen Anwendungen von extrakorporalem Gasaustausch (ECMO, ELA, ECLA, ECCO2-R) in Deutschland wurden bei akutem Lungenversagen des Erwachsenen in den Jahren 1971 und 1983 an der Universität Düsseldorf [9][10], sowie bei Verbrennungen erstmals 1975 von Rommelsheim und Birtel an der Klinik für Anästhesiologie der Universität Bonn durchgeführt [11][12].

ECMO beim Neugeborenen

Kanülenlage venös-arterielle ECMO beim Neugeborenen

Bartlett berichtete 1975 über die erste erfolgreiche neonatale ECMO-Anwendung in Kalifornien. Dem folgte die erste richtungsweisende Studie, die ein erhöhtes Überleben durch die Behandlung zeigte.[13][14] Das im Vergleich zum Erwachsenen deutlich bessere Ansprechen einer ECMO-Therapie beim Neugeborenen führte zu einer zunehmenden Zahl an ECMO-Behandlungsfällen und ECMO-Zentren, zunächst in den USA und später auch weltweit.

Im Februar 1987 wurde in der Mannheimer Kinderklinik die erste erfolgreiche ECMO-Anwendung bei einem Neugeborenen im deutschsprachigen Raum durchgeführt.[15] 1994 bis 1995 wurde in Großbritannien eine randomisierte Multicenterstudie bei Neugeborenen durchgeführt. Aufgrund der signifikant höheren Überlebensrate in der ECMO-Behandlungsgruppe wurde die Studie im November 1995 frühzeitig abgebrochen, da die Fortführung ethisch nicht vertretbar war.[16] Die Studie widerlegte auch in nachfolgenden Folgeuntersuchungen die Befürchtung, dass die höhere Überlebensrate in der ECMO-Behandlungsgruppe durch psychomotorischen Defizite „erkauft“ würde. Stattdessen bleibt der Nutzen der ECMO auch in der Nachuntersuchung der Kinder erhalten.[17]

Extracorporeal Life Support Organization (ELSO)

Extracorporal Life Support Organization (ELSO) Report 2006
Gruppe Fallzahl überlebt prozentual
neonatal respiratorisch 20258 15482 76%
neonatal kardial 2599 948 38%
Pädiatrie respiratorisch 3151 1758 56%
Erwachsene respiratorisch 1145 601 52%
Erwachsene kardial 597 183 31%
Total 31902 20762 65%
Kumulative Übersicht und Outcome der bis 2006 der ELSO gemeldeten ECMO-Behandungsfälle

1989 wurde ein zentrales ECMO-Register in Ann-Arbor, Michigan (USA) eingerichtet. Dort werden ECLS-Anwendungen zentral registriert und detailliert aufgeschlüsselt. Das erlaubt eine genaue Übersicht über die Effektivität und den Fallzahlverlauf der Therapie bei bestimmten Krankheitsbildern. Dadurch können therapiespezifische Verbesserungen oder Probleme im Bereich ECLS-Anwendungen rascher erkannt und an andere ECMO-Zentren weitergegeben werden. Bis Ende 2006 wurden weltweit mehr als 31.000 ECLS-Anwendungen der Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) berichtet und statistisch ausgewertet. Derzeit sind der ELSO 115 aktive ECMO-Zentren weltweit gemeldet.

Literatur

  1. Kopp R et al: Extrakorporale Membranoxygenierung beim akuten Lungenversagen. Der Anaesthesist, 2004; 53:168-174
  2. Hill JD, O'Brien TG, Murray JJ, et al: Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shocklung syndrome). N Eng J Med 1972; 286:629 PMID 5060491
  3. Zapol WM, Snider MT, Hill JD, et al: Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure. A randomized prospective study. JAMA 242: 2193-2196, 1979. PMID 490805
  4. Gattinoni L, Pesenti A, Mascheroni D et al: Low- frequency positive- pressure ventilation with extracorporeal CO2 removal in severe acute respiratory failure. JAMA 1986;256: 881-886,. PMID 3090285
  5. Mols G et al: Zehn Jahre Erfahrung mit extra-korporaler Membranoxygenierung (ECMO). Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2001; 36: 4-14
  6. Peek GJ, Clemens F, Elbourne D, Firmin R, Hardy P, Hibbert C, Killer H, Mugford M, Thalanany M, Tiruvoipati R, Truesdale A, Wilson A. CESAR: Conventional ventilatory support vs extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure.BMC Health Services Research. 2006;6:163
  7. Peek G. CESAR: adult ECMO vs conventional ventilation trial. Society of Critical Care Medicine 37th Critical Care Congress; February 2-6, 2008; Honolulu. Zusammenfassung in: Schuerer 2008.
  8. Schuerer DJ, Kolovos NS, Boyd KV, Coopersmith CM. Extracorporeal membrane oxygenation: current clinical practice, coding, and reimbursement. Chest 2008 Jul;134(1):179-84
  9. Schulte HD, Bircks W, Dudziak R.: Preliminary results with the Bramson membrane lung. (Also report of a successful, clinical long-term perfusion) Thoraxchir Vask Chir. 1972;20:54-9. PMID 4537173
  10. Thies WR, Breulmann M, Lenhsen U, Pet al.: Pulmonary function during a 10-day successful extracorporeal CO2 elimination in acute respiratory failure. Case report Der Anaesthesist. 1985 Apr;34:197-202. PMID 3923858
  11. Rommelsheim K, Birtel FJ, Seidat KH et al.: Anwendung der "GE-DUALUNG" bei pulmonaler Diffusionsstörung nach einem Verbrennungsfall. Wissenschaftl. Inform. d. Freseniusstiftg. 1975; 4:185
  12. Rommelsheim K, Birtel FJ, Seidat KH, et al.: Prolongierte extrakorporale Membranoxygenisierung wegen Schocklunge bei drittgradiger Verbrennung. Prakt. Anästhesie 1976; 11:8-16 PMID 967804
  13. Bartlett RH, Gazzaniga AB, Jefferies MR et al: Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) cardiopulmonary support in infancy. Trans Am Soc Artif Intern Organs 1976;22:80-93. PMID 951895
  14. Bartlett RH, Gazzaniga AB, Toomasian J et al. Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in neonatal respiratory failure. 100 cases. Ann Surg. 1986; 204: 236-45 PMID 3530151
  15. Kachel W, Arnold D: Schriftenreihe Intensivmedizin Notfallmedizin Anästhesiologie Band 73 Extrakorporale Membranoxygenierung beim Neugeborenen 1. deutschsprachiges Symposium in Mannheim
  16. UK collaborative randomised trial of neonatal extracorporeal membrane oxygenation. Lancet 1996; 348: 75-82
  17. McNally H, Bennett CC, Elbourne D et al.:United Kingdom Collaborative Randomized Trial of Neonatal Extracorporeal Membrane Oxygenation: Follow-up to Age 7 Years. Pediatrics 2006;117:e845-e854

Weblinks

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