Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

ECMO pro chirurgickou praxi

Autoři:
MUDr. David Janák, Ph.D.,
Klinika kardiovaskulární chirurgie 2. LF UK a FN Motol, Praha
MUDr. Pavel Hála, Ph.D.,
Kardiologické oddělení Nemocnice Na Homolce, Praha

Recenzent:
MUDr. Jaroslav Kudlička, Ph.D.

© Grada Publishing, a.s., 2023
Cover Photo © depositphotos.com, 2023. Originální olejová malba plachet a moře na plátně. Moderní impresionismus. Autor: borojoint
Schémata David Janák, fotografie z archivu autorů

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
jako svou 8695. publikaci
Odpovědná redaktorka Mgr. Ivana Podmolíková
Sazba a zlom Karel Mikula
Počet stran 112
1. vydání, Praha 2023
Vytiskla TISKÁRNA V RÁJI, s.r.o., Pardubice

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-271-7088-3 (ePub)
ISBN 978-80-271-7087-6 (pdf)
ISBN 978-80-271-5176-9 (print)

Úvod

David Janák

Extrakorporální membránová oxygenace (extracorporeal membrane oxygenation, ECMO) zaznamenala v posledních letech pozoruhodný pokrok a stala se neocenitelným nástrojem v péči o dospělé a děti s těžkou srdeční a plicní dysfunkcí. Mechanická kardiopulmonální podpora má mnoho druhů a jejím zastřešujícím obecným názvem je mimotělní podpora života. Při použití přístroje na operačním sále ve veno-arteriálním režimu k poskytnutí celkové podpory funkce srdce a plic k usnadnění srdečních operací je tato technika běžně nazývána jako kardiopulmonální bypass (cardiopulmonary bypass, CPB). Kardiopulmonální bypass byl poprvé úspěšně použit v roce 1953, kdy dr. John H. Gibbon opravil defekt síňového septa u 18leté ženy. Při použití této metody s extratorakální kanylací pro podporu dýchání se tato technika nazývá extrakorporální membránová oxygenace (ECMO), při mimotělním odstranění CO2 extracorporeal carbon dioxide removal (ECCOR) a při mimotělní plicní asistenci extracorporeal lung assist (ECLA). Při použití s extratorakálními kanylami pro nouzovou srdeční podporu se tato technika nazývá kardiopulmonální podpora (cardiopulmonary support, CPS) nebo mimotělní kardiopulmonální resuscitace (ECPR). Krevní pumpy samotné lze použít jako zařízení na podporu pravé srdeční komory (right ventricular assist device, RVAD), zařízení na podporu levé srdeční komory (left ventricular assist device, LVAD) nebo obou komor (biventricular assist device, BiVAD). Zkratky ECMO a ECLS (extracorporeal life support) se používají jako synonyma pro prodloužený mimotělní oběh pomocí mechanických zařízení (Zwischenberger, Bartlett). ECLS lze použít pro mechanickou pomoc při plicním nebo srdečním selhání, ke kterému dochází u dospělých i novorozenců. Nejenže technologie ECMO byla přenesena z operačního sálu k lůžku pacienta, což lékařům umožnilo pomáhat při péči o kriticky nemocné pacienty vyžadující plicní nebo kardiopulmonální podporu, ale ECMO se stalo také pozoruhodně přenosným a umožnilo intra- a internemocniční transport u jinak nestabilních pacientů. V závislosti na aplikaci lze ECMO použít ve veno-arteriálním a veno-venózním režimu. Pro optimalizaci péče o pacienty, kteří potřebují ECLS, byla založena Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) – studijní skupina složená z klinických center, kde se ECLS používá. Nejdůležitější činností ELSO je udržovat rozsáhlou centrální databázi zahrnující registr všech případů použití ECLS (již přes 10 000), kontrolu zařízení a komplikací, stav sledování a aktivitu jednotlivých center. ELSO koordinuje prospektivní studie, publikuje doporučení, použití a praxi ECLS, usnadňuje výuku, metodiku, standardizaci, komunikaci a slouží jako profesionální autorita pro technologii ECLS.

Extrakorporální membránová oxygenace je metoda umožňující mimotělní podporu životních funkcí. Pacienti se srdečním, respiračním nebo kombinovaným selháním vyžadují komplexní specializovanou péči. U pacientů se srdečním selháním je farmakoterapie s dietními a režimovými opatřeními a resynchronizační terapií brána jako konvenční léčba. Terapie ECMO je indikována u potenciálně reverzibilních, život ohrožujících stavů postihujících srdce nebo plíce, které jsou refrakterní ke konvenční léčbě. Tato metoda je využívaná v intenzivní medicíně jak u dospělých a pediatrických pacientů, tak u novorozenců a umožňuje dočasně nahradit funkci plic a srdce. ECMO je invazivní, život zachraňující terapeutická metoda, jejíž výhodou je rychlost zavedení, vysoká účinnost, ale nevýhodou zároveň značná invazivita zavedení. Jedná se o princip extrakorporálního krevního oběhu, kdy se pomocí drénovací žilní kanyly nasává žilní krev pacienta do oxygenátoru, kde dochází k výměně plynů, krev se obohatí o kyslík, odstraní se oxid uhličitý a okysličená krev se vrací pomocí arteriální kanyly zpět do krevního oběhu nemocného. Volba typu podpory ECMO je závislá na hemodynamických parametrech pacienta. Podpora veno-venózní (VV) ECMO se používá u plicní patologie s dobrou funkcí srdečních komor. Podpora veno-arteriální (VA) ECMO se používá při společném postižení srdce a plic nebo při izolovaném postižení srdce. Periferní VA ECMO lze zavést perkutánně nebo chirurgicky na operačním sále i mimo operační sál u pacientů s refrakterním kardiogenním šokem se srdeční zástavou přes femorální cévy. Centrální VA ECMO je primárně zaváděno na operačním sále a poskytuje krátkodobou podporu, většinou u pacientů po kardiochirurgických výkonech, kteří nemohou být odpojeni od mimotělního oběhu. VV ECMO je metoda, která zvyšuje přežívání u pacientů s těžkým respiračním selháním. Jak uvedl Warren Zapol, jeden z otců respiračního ECMO, v New England Journal of Medicine v roce 1972, cílem ECLS je „koupit si čas“ a přitom udržet adekvátní tkáňovou perfuzi organismu.

Indikace podpor ECMO se v dnešní době rozšiřují na další použití na jednotkách intenzivní péče – jako most k transplantaci plic a srdce (bridge to transplant), jako podpora u resekcí plic, polytraumat, septického šoku a u nestabilních pacientů. V současné době při zvyšujícím se počtu použití podpor ECMO, se zlepšujícím se vybavením a zkušenostmi lékařů se metoda stala spolehlivější, což se odráží ve zlepšujících se výsledcích podpory oběhu u selhávajících pacientů. V kontextu teorie a praxe je třeba si uvědomit, že terapie ECMO je primárně podpůrná metoda, ne léčba modifikující základní onemocnění sama o sobě. Nutný je individuální přístup k pacientovi, správná indikace zavedení a typu podpory ECMO, optimální management průběhu podpory a předvídání možných periprocedurálních komplikací.

Literatura

■ABRAMS, D., COMBES, A., BRODIE, D. Extracorporeal membrane oxygenation in cardiopulmonary disease in adults. J Am Coll Cardiol 2014; 63: 2769–2778.

■BIANCARI, F., PERROTTI, A., DALÉN, M. et al. Meta-analysis of the outcome after postcardiotomy venoarterial extracorporeal membrane oxygenation in adult patients. J Cardiothorac Vasc Anesth 2018; 32: 1175–1182.

■FRASER, J. F., SHEKAR, K., DIAB, S. et al. ECMO – the clinician’s view. ISBT Sci Ser 2012; 7: 82–88.

■CHUNG, M., SHILOH, A. L., CARLESE, A. Monitoring of the Adult Patient on Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation. Sci World, vol. 2014, Article ID 393258, 10 pages.

■JANÁK, D. Regionální průtok a množství mikroembolů v a. carotis communis při různých úrovních hemodynamiky řízené VA-ECMO. Dizertační práce. Univerzita Karlova, 1. lékařská fakulta, Fyziologický ústav 1. LF UK. Praha, 2019.

■What is ECLS?: An Introduction to Extracorporeal Life Support by Joseph B. Zwischenberger, MD and Robert H. Bartlett, MD Dostupné z: https://www.med.umich.edu/ecmo/about/what.html.

■MacLAREN, G., COMBES, A., BARTLETT, R. H. Contemporary extracorporeal membrane oxygenation for adult respiratory failure: life support in the new era. Intensive Care Med 2012; 38: 210–220.

■MARASCO, S. F., LUKAS, G., McDONALD, M. et al. Review of ECMO (extracorporeal membrane oxygenation) support in critically ill adult patients. Heart Lung Circ 2008; 17: 41–47.

■PRANIKOFF, T., HIRSCHL, R. B., STEIMLE, C. N. et al. Efficacy of extracorporeal life support in the setting of adult cardiorespiratory failure. ASAIO 1994; 40: 339–342.

■RINIERI, P., PEILLON, C., BESSOU, J. P. et al. National review of use of extracorporeal membrane oxygenation as respiratory support in thoracic surgery. Eur J Cardiothorac Surg 2015; 47(1): 87–94.

■SHEKAR, K., MULLANY, D. V., THOMSON, B. et al. Extracorporeal life support devices and strategies for management of acute cardiorespiratory failure in adult patients: a comprehensive review. Crit Care 2014; 18(3): 219.

■WANG, L., WANG, H., HOU, X. Clinical outcomes of adult patients who receive extracorporeal membrane oxygenation for postcardiotomy cardiogenic shock: a systematic review and meta-analysis. J Cardiothorac Vasc Anesth 2018; 32(5): 2087–2093.

■ZAPOL, W. M., KITZ, R. Buying time with artificial lungs. N Engl J Med 1972; 286(12): 657–658.

1Historie podpor ECMO

Pavel Hála

Dobrodružný příběh vývoje mimotělních podpor krevního oběhu lze vyprávět již přes více než 300 let aběhem této doby bylo třeba mnoha přelomových objevů, než metoda dospěla kprvnímu klinickému využití. Již v17. století Jean Baptiste Denis experimentoval spropojením dvou krevních oběhů atransfuzí lidské krve. Okolo roku 1860 dr. Benjamin Ward Richardson vytvořil první umělou cirkulaci, když uzvířecího modelu pístem stříkačky vtlačoval oxygenovanou krev do pravého srdce. Hlavní překážku dalšího rozvoje vtěchto časných dobách představovala krevní srážlivost anemožnost dostatečné antikoagulace. Omnoho let později, když byl vroce 1931 dr. John Gibbon svědkem úmrtí mladé pacientky na plicní embolii, přišel snápadem, že ijen dočasná náhrada funkcí lidského srdce aplic by vpodobných akutních situacích mohla vést kzáchraně života. Se svojí ženou Mary pracovali vJefferson Medical School ve Filadelfii aspolečně vyvinuli samostatnou krevní pumpu pro mimotělní podporu oběhu. Vtéto jejich komplexní, ale plně soběstačné technologii, která zaujímala rozměr asi piana, byla žilní krev vedena ve velmi tenké vrstvě přes plochy, které byly vystavené kyslíku. Zabralo dlouhých 22 let zdokonalování, než mohl dr. Gibbon využít tento vynález vpraxi. Vkvětnu 1953 provedl historicky první úspěšnou operaci defektu síňového septa svyužitím této mimotělní podpory oběhu. Vtom samém období Richard DeWall aWalton Lillehei vyvinuli apoprvé úspěšně použili oxygenátor, ve kterém byla krev přímo probublávána kyslíkem. Tato funkční sestava poskytovala již možnost umělé náhrady krevního oběhu avýměny krevních plynů, ale pouze vkrátkodobém využití vřádu hodin. Delší využití zůstávalo problematické pro přímý, bezbariérový kontakt krve sumělými povrchy aplynem, který způsoboval hemolýzu atvorbu krevních sraženin. Až pokračující spolupráce fyziologů, biomedicínských inženýrů akliniků následně vedla ke snížení výskytu komplikací avývoji oxygenátorů pro dlouhodobé využití. Nejdůležitější milníky představovalo vyvinutí oxygenátorů bez přímého kontaktu kyslíku skrví, kontrolovaná antikoagulace avynález silikonu. Silikonová membrána vyvinutá v60. letech 20. století revolučně změnila oxygenátor díky výzkumu vedenému Theodorem Kolobowem, Al Gazzinigou, Philem Drinkerem aRobertem Bartlettem, protože tento materiál odolává hydrostatickému tlaku, ale současně zůstává propustný pro krevní plyny. Na základě těchto principů bylo možné vytvořit velmi účinnou bariéru mezi oběma kompartmenty umělé plíce adoba nekomplikovaného využití mimotělní podpory oběhu se tím mohla prodloužit na řádově dny. Následně se začalo používat pojmenování systému jako ECMO.

Vnávaznosti na tyto pokroky se ECMO stalo rychle součástí kardiochirurgické péče. Výrazně se začalo uplatňovat zejména při operacích vrozených srdečních vad udětí od roku 1970. Rozšířilo se iv dalších indikacích – vroce 1972 použil Don Hill ve městě Santa Barbara ECMO upacienta srupturou aorty asyndromem akutní respirační tísně (acute respiratory distress syndrome, ARDS) po motocyklové nehodě. Mimotělní podpora vtomto případě trvala na tehdejší dobu dlouhých 75 hodin. Díky takovým jednotlivým úspěchům následovaly rychle další aplikace. Iniciálně bylo ECMO využíváno pro dospělé adětské pacienty se selháním oběhu nebo respirace. Vroce 1975 pak dr. Robert Bartlett, označovaný za otce moderních mimotělních podpor, zavedl okruh ECMO poprvé unovorozené dívky spřetrvávající plicní hypertenzí po aspiraci mekonia vedoucí akutně koběhovému selhání. Po třech dnech mimotělní podpory mohla být dívka, následně pojmenovaná příhodně Esperanza (naděje), dekanylována adále úspěšně vyléčena. Ipřes zdnešního pohledu nízkou úroveň přežívání následovalo rychlé rozšíření podpory ECMO. Tehdejší soubory pacientů byly nesourodé adata znich značně konfliktní; terapie tak byla stále založena na zkušenostech jednotlivých lékařů. Ipřesto se metoda dostávala do povědomí chirurgů iintenzivistů zejména sohledem na to, že poskytovala naději pacientům, ukterých by bez ní nebyla šance na přežití.

Literatura

■BARTLETT, R. H., ISHERWOOD, J., MOSS, R. A. et al. Atoroidal flow membrane oxygenator: four day partial bypass in dogs. Surg Forum 1969; 20: 152–153.

■BARTLETT, R. H., ROLOFF, D. W., CORNELL, R. G. et al. Extracorporeal circulation in neonatal respiratory failure: aprospective randomized study. Pediatrics 1985; 76(4): 479–487.

■BARTLETT, R. H., GIBBON, J. H. Jr Lecture. Extracorporeal life support: Gibbon fulfilled. J Am Coll Surg 2014; 218: 317–327.

■BARTLETT, R. H. Esperanza: The First Neonatal ECMO Patient. ASAIO J 2017; 63: 832–843.

■KANTO, W. P., SHAPIRO, M. B. ECMO: Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care. In ZWISCHENBERGER, J. B., BARTLETT, R. H. (eds.) Extracorporeal Life Support Organization. Ann Arbor, Michigan, 1995.

■KOLFF, W. J., EFFLER, D. B., GROVES, L. K. et al. Disposable membrane oxygenator (heart-lung machine) and its use in experimental surgery. Cleve Clin Q 1956; 23: 69–97.

■KOLOBOW, T., ZAPOL, W., PIERCE, J. E. et al. Partial extracorporeal gas exchange in alert newborn lambs with amembrane artificial lung perfused via an A-Vshunt for periods up to 96 hours. Trans Am Soc Artif Intern Organs 1968; 14: 328–334.

■LEE, W. H. Jr, KRUMHAAR, D., FONKALSRUD, E. W. et al. Denaturation of plasma proteins as acause of morbidity and death after intracardiac operations. Surgery 1961; 50: 29–39.

■THIAGARAJAN, R. R., BARBARO, R. P., RYCUS, P. T. et al. ELSO member centers. Extracorporeal Life Support Organization Registry International Report 2016. ASAIO J 2017; 63(1): 60–67.