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Extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA, extracorporeal lung assist)
Ziele der ECLA und Begriffsbestimmung
Für die Unterstützung der Beatmungstherapie mittels Extrakorporalsystem gibt es eine Anzahl von Begriffen, die letztlich das gleiche bedeuten: Minimierung der negativen Effekte einer maschinellen Beatmung auf die Lunge, im Sinne eines Barotraumas, und die Reduktion hoher inspiratorischer O2-Konzentration [4]. Das Konzept der ECLA ist einfach, die Durchführung jedoch ein komplexes Unterfangen.
Die extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA) ist ein etabliertes Behandlungsverfahren beim akuten Lungenversagen. Hierbei handelt es sich um ein veno-venöses Bypassverfahren. Das Blut wird mittels Roller- oder Zentrifugalpumpe gefördert unter Verwendung heparinbeschichteter Kanülen, Membranoxygenator und Schlauchsysteme. Ungeachtet dessen stellt eine Pumpe, deren Fördervolumen zwischen 1,0 und 4,0 l/min liegt, einen permanenten Streß für die zellulären Blutbestandteile dar.
Die Extrakorporale Membranoxygenation (ECMO) zur temporären Lungenunter-stützung (ECLA) ist seit nahezu 25 Jahren ein etabliertes Behandlungsverfahren bei Patienten mit akutem schweren Lungenversagen [1, 2]. Das Adult Respiratory Distress Syndrom (ARDS) ist mit einer hohen Letalität (70-80 %) verbunden. Die ECLA mittels Membranoxygenator (MO) und einer externen Roller- oder Zentrifugalpumpe hat im Einzelfall eine Verbesserung der Überlebensrate ergeben. Die ECLA ist jedoch ein spezielles Verfahren, das erhebliche Komplikationsrisiken in sich birgt [3]. Neben den technischen und logistischen Voraussetzungen sind daher Erfahrungen mit der extrakorporalen Zirkulation und Oxygenierung unabdingbar.
Bei
diesem Verfahren handelt es sich um eine extrakorporale Zirkulation, bei der Blut aus der
unteren Hohlvene entnommen wird und über ein heparinisiertes Schlauchsystem in einen
Membranoxygenator gepumpt wird, um von dort über ein weiteres heparinisiertes
Schlauchsystem in die obere Hohlvene zurückgegeben zu werden. Es handelt sich bei dieser
Technik also um einen veno-venösen präpulmonalen Bypass zur Oxygenierung. Die
Drainage des Blutes erfolgt per Gravitation, so daß die Blutflußraten begrenzt sind.
Typischerweise werden mit diesem Verfahren 25-50% des gesamten Herzzeitvolumens
extrakorporal oxygeniert. Wesentlich ist, daß heutzutage heparinisierte Schlauchsysteme und
Membranoxygenatoren zur Verfügung stehen. Die heparinbeschichteten Schläuche erlauben
es weitgehendst auf eine systemische Heparinisierung zu verzichten, die ihrerseits große
Komplikationen im Sinne von vermehrter Blutung nach sich ziehen kann. Mit diesen
heparinisierten Systemen ist es möglich, daß sogar größere thoraxchirurgische
Interventionen unter laufendem Bypass ohne erhöhtes Blutungsrisiko durchzuführen sind. Bei
dem Verfahren der extrakorporalen Membranoxygenierung handelt es sich um ein sehr
personalintensives und technisch aufwendiges Verfahren, vor allem, da die Therapie mit
ECMO in aller Regel über Tage, manchmal bis Wochen aufrecht erhalten werden muß.
Indikation der Methode, Wann wird die Methode durchgeführt ?
ARDS
Indikation zur ECLA
Eine Indikation zur ECLA liegt vor, wenn alle Optionen der konventionellen Beatmungstechniken erschöpft sind und keine inkurable Grunderkrankung vorliegt. Dabei muß die zugrundeliegende Lungenschädigung reversibel sein. Relative Kontraindikationen sind: schwere Blutungskomplikationen, hohes Alter und Immunsuppression [5, 6].
Anfrage zur Übernahme eines Patienten mit schwerem Lungensversagen
Liegt bei einem Patienten ein schweres Lungenversagen vor, welches trotz Ausschöpfung der konventionellen Therapiemaßnahmen keine Besserungstendenz zeigt, so ist eine frühzeitige Kontaktaufnahme mit uns wegen einer möglichen Übernahme des Patienten wünschenswert. Die Frage der Indikationen und Kontraindikationen zur Übernahme eines Patienten wegen der weiteren Behandlungsmöglichkeiten läßt sich in aller Regel am einfachsten in einem orientierenden Telefongespräch evaluieren. Bei diesem Telefonat wird regelhaft ein Fragenkatalog von unserer Seite abgefragt, der es uns ermöglicht, uns ein möglichst vollständiges Bild über den Patienten zu machen (siehe Beispielbogen für weitere Informationen). Es wäre wünschenswert, alle notwendigen Daten bei einem Telefonat zwecks Vorstellung eines Patienten verfügbar zu haben. Wenn das Lungenversagen nicht auf dem Boden eines inkurablen Grundleidens vorliegt, bestehen keine absoluten Kontraindikationen zur Weiterbehandlung mit den beschriebenen Therapieoptionen. Allerdings muß die Frage der Ausschöpfung aller Optionen immer im Einzelfall besprochen werden. Wesentlich ist die Abschätzung der neurologischen Situation eines Patienten, da die Patienten mit ARDS sehr häufig von Episoden schwerer Hypoxämie bedroht sein können, und immer die Gefahr eines hypoxischen Hirnschadens bestehen kann. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, wenigstens eine annähernde Information über den neurologischen Status der Patienten erhalten zu können. Sollte die Gasaustauschstörung bei Vorliegen des ARDS und Nichtvorliegen etwaiger Kontraindikationen so schwerwiegend sein, daß bei einer Fi02 von 1,0 ein Pa0 2 < 50mmHg erreicht ist, und keine Sättigung von mehr als 85% aufrecht erhalten werden kann, liegt die Indikation zum schnellen Anschluß der ECMO vor. In unserem Zentrum besteht die Möglichkeit, Patienten unter den Bedingungen der extrakorporalen Oxygenierung vom zuweisenden Krankenhaus in unsere Klinik zu transportieren. Regelhaft werden die Transporte - nicht nur mit der extrakorporalen Oxygenierung - von uns durchgeführt. Hierfür kommen vor allem der Hubschraubertransport oder der Einsatz von Verlegungsmobilen in Frage. Die Organisation des Transportes wird nach dem initialen Telefonat in aller Regel von uns vorgenommen. Leider wird es uns nicht immer möglich sein, alle vorgestellten Patienten sofort zu übernehmen, da dies unsere Bettenkapazität nicht immer erlaubt. Für diese Fälle bieten wir eine telefonische Weiterbetreuung des Patienten an, bis eine Übernahme möglich sein wird. Erlaubt die akute Situation einen weiteren Aufschub nicht, so sind wir selbstverständlich behilflich, den Patienten in einem der anderen Zentren zur Behandlung des akuten Lungenversagens in Deutschland vorzustellen.
Die anästhesiologische Intensivstation ist Tag und Nacht zu erreichen unter der Tel.-Nr.:
0241 / 8089802 oder 8089801. Der jeweils diensthabende Kollege wird die telefonische
Beratung durchführen.
ARDS Erfassungsbogen
Datum / Uhrzeit:
Name des Patienten:
Krankenhaus:
Geb. am:
Ansprechpartner:
Körpergewicht:
Telefonnr.:
Körperlänge:
Kostenträger:
Diagnose und Verlauf
Erkrankungsbeginn am:
Intensivstation ab:
Intubation am:
Diagnosen / Operationen:
Befunde
Pneumothorax:
Hautemphysem:
Thoraxdrainagen:
Röntgen / CT:
Neurologie:
Vorerkrankungen
Nikotin:
Alkohol:
Malignom:
Allergien:
Kardiale Anamnese:
Pulmonale Anamnese:
Sozialstatus:
Beatmung
VCV / PCV / BIPAP:
Beatmungsdauer:
Gerät:
FiO2:
F:
VT:
VE:
I:E :
PIP:
PEEP:
PaO2:
PaCO2:
pH:
BE:
Hb:
SaO2:
SvO2:
Hämodynamik
MAP:
ZVD:
PAP:
PCWP:
CO:
Temp.:
Katecholamine
Adrenalin
Noradrenalin
Dobutamin
Dopamin
Sonstige
Nierenfunktion
Urin/h :
Diuretika :
HST :
Krea:
Nierenversagen seit:
CVVH seit :
Dialyse seit:
Leberfunktion
GOT:
GPT:
Bilirubin:
PCHE:
Anamnese:
Ernährung
parenteral:
enteral:
Abgeführt am:
Mikrobiologie
Keimnachweis:
Antibiose:
Labor
Hb:
Leuko:
Thrombo:
CRP:
Prot:
Alb:
Quick:
PTT:
AT III:
FBG:
Therapievorschlag
PEEP:
Dehydratation:
Lagerung:
Übernahme
Ja
weitere Rücksprache
Nein
wegen:
Praktisches,Technische Durchführung Was braucht man alles ?
Heutiger Stand der ECLA-Technik
In Analogie zur konventionellen Herz-Lungen-Maschine (HLM) werden für die ECLA Kapillarmembranoxygenatoren und Zentrifugal- oder Rollerpumpen verwendet. Oxygenator, Zentrifugalpumpe, Kanülen und Schlauchsystem sind heparinbeschichtet. Dazu stehen verschiedene Beschichtungsverfahren zur Verfügung (AoThel von AOT, Bioline von Jostra, Carmeda von Medtronic und Duraflow II von Baxter). Durch die Heparinbeschichtung der Systemkomponenten wurde die Biokompatibilität des Systems deutlich verbessert. Blutungskomplikationen und Thrombenbildung im Extrakorporalsystem konnten deutlich vermindert werden. Ein entscheidender Durchbruch gelang mit der Verbesserung der Langzeitfunktion von Kapillarmembranoxygenatoren. Die limitierenden Plasmaleckagen, im Einzelfall schon am ersten Tag, traten zumindest bei einem Teil der Hersteller nicht mehr auf.
Wie lernt man die Methode ? Didaktik
München:
Die Klinik für Anaesthesiologie ist eines von 5 deutschen und 12 europäischen Zentren, in denen die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) zur Therapie von Patienten mit schwerem ARDS erfolgreich durchgeführt wird. Seit 1992 wurden mehr als 150 Patienten mit schwerem ARDS von Intensivstationen aus dem gesamten Bundesgebiet und dem benachbarten Ausland zuverlegt, wovon 39 Patienten mit ECMO behandelt wurden. Mit Einführung des Therapiekonzeptes einer optionalen ECMO-Therapie fiel die Letalität des ARDS von 46 auf 30% und liegt damit weit unter den in der Literatur berichteten Angaben von 52%.
Bildbeispiele Fallbeispiele
http://www.dgfkt.de/3_99b.html
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/Medizin/HTGCH/KT/1_99.htm
Probleme der Methode, Fehlinterpretationen, Grenzen
Wer führt die Merthode durch ? Wer ist Experte ?
Uni Marburg
Bipap Beatmung
hoher Peep 15 - 18
10 - 15 mg lasix / std
falls Druckproblem dann Aterenol Kreislaufstützung
Hydrocortison 100 mg Bolus , dann 10 mg / Stunde
60 - 70 % aller Patienten , die zu ihnen kommen werden konservativ behandelt
Extrakorporale Oyxgenierung Tel München Großhadern: 089 70952624
zuständig in München Frau Dr Hummel , Dr Choucker
Intensivstation des Instituts für Anaesthesiologie der Ludwig-Maximilians-Universität München
Dr. Mathias Haller
Dr. Josef Briegel
Dr. Wolfgang Manert
Prof. Dr. Dr. h.c. Klaus Peter
Institut für Anaesthesiologie
Klinikum Großhadern
81366 München
Tel.: 089/7095 4550
Fax.: 089/7095 8885
Extrakorporale Oyxgenierung Tel Berlin: 030 45054801
Klinik für Anaesthesiologie
Univ.-Prof. Dr. med. R. Rossaint
Anaesthesiologische Intensivstation
Med. Einrichtungen der RWTH Aachen
Pauwelsstr. 30
52057 Aachen
Tel.: +49/241 8089801 oder 8089802
FAX: +49/241/ 80-82 453 oder 80-82 406.
H. Grubitzsch, S. Beholz*, H.-G. Wollert, L. Eckel
Klinikum Karlsburg
Herz- und Diabeteszentrum Mecklenburg-Vorpommern
Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie
(Direktor: Prof. Dr. L. Eckel)
*Humboldt-Universität Berlin, Charité, Klinik für Herzchirurgie
(Direktor: Prof. Dr. W. Konertz)
Wie häufig wird es gemacht ? was kostet es ?
Anbieter der Geräte, Qualitäts- und Auswahlkriterien für das Gerät
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/Medizin/HTGCH/KT/1_99.htm
http://www.klinikum.rwth-aachen.de/webpages/anaesthesie/intensiv.htm
Blumberg, Detlef - Kapitel 6
... 47 Ziel des als ECMO (extrakorporale Membranoxygenierung) bezeichneten Verfahrens
ist, neben der Verbesserung der Oxygenierung, die Entlastung der Lunge und ...
dochost.rz.hu-berlin.de/dissertationen/medizin/blumberg-detlef/ HTML/blumberg-ch6.html - 29k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
KAPITEL 1 (EINLEITUNG)
... erneut das Interesse auf die Extrakorporale Lungenunterstützung. Er beschreibt
in einer ... eliminiert wird, erfolgt die Oxygenierung des Organismus über eine ...
archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z1997/0346/kap1_t.htm - 22k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
Bei einer VV
... beim Patienten eine Anhebung des pO2 (präpulmonale Oxygenierung) und Absenkung des
pCO2 (extrakorporale CO2-Entfernung) bewirkt . Ein Teil dieses Blutes wird ...
members.aol.com/jursha/VV-ECMO.htm - 18k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
AWMF online - Leitlinie: Akutes, nicht obstruktives ...
... acute respiratory distress syndrome; ECMO - extrakorporale Membranoxygenierung; FiO
2 ... O gesteigert werden, um Oxygenierung und Herzzeitvolumen gegeneinander zu ...
www.uni-duesseldorf.de/WWW/AWMF/ll/pneon-17.htm - 11k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
Mitarbeiter
... Wissenschaftliche Schwerpunkte: Extrakorporale Membranoxygenierung, Partial Liquid
Ventilation, Zerebrale Oxygenierung und Perfusion (Nahinfrarot-Spektroskopie ...
www.kfunigraz.ac.at/kikwww/old/Neo/mitarbeiter.htm - 33k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
Journal für Anästhesie und Intensivbehandlung
... eines ARDS die ausreichende Oxygenierung des Organismus zu gewährleisten ... seit einigen
Jahren die extrakorporale Lungenunterstützung mittels veno- venösem ...
www.pabst-publishers.de/Medizin/med%20Zeitschriften/jai/ 1996-1/art-10.html - 23k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
OPS-301: Gruppe 8-80...8-88
... 8-852, Extrakorporale Membranoxygenation (ECMO). Exkl.: Anschluß
der externen Pumpe zur Oxygenierung ( 5-376.1 ). ...
www.rrk-berlin.de/rrkweb/angebote/ops310/g8-80.htm - 72k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
Beatmungsformen
Extrakorporale CO 2 -Elimination (ECCO 2 -R). ... Gleichzeitig erfolgt eine Oxygenierung
des Patienten durch Apnoische Ventilation, dh über ein CPAP-System bleibt ...
www.talessin.de/scripte/medizin/beatmung6.html - 4k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
ARDS
... der Shunt-Perfusion, eine Verschlechterung der Oxygenierung folgen. Die im Rahmen ... Konzentrationen,
sollte eine extrakorporale Unterstützung der Lungenfunktion ...
www.talessin.de/scripte/medizin/ards5.html - 39k - Im Archiv - Ähnliche Seiten
[ Weitere Resultate von www.talessin.de ]
[1] Areensmann RM, Deven Comish J: Extracorporeal Life Support. Blackwell Scientific Publications, Boston 1996
[2] Gravlee GP, Davis RF, Utley JR: Key Events in the History of ECLS for Respiratory Failure. In: Cardiopulmonary
Bypass, Principles and Practice 6. Williams and Wilkins, Baltimore 1996, S. 657
[3] Hummel T, Haller H, Briegel J, Peter K: Heutiger Stand der extrakorporalen Lungenunterstützungstherapie
(ECMO). Intensivmed. 34 (1997): 361-369
[4] Dreyfuss D, Saumon G: From ventilator-induced lung injury to multiple organ dysfunction? Intensive Care Med.
Editorial 24 (1998): 102-104
[5] http://www.ukl.uni-freiburg.de/anaesth/ecla.htm
[6] http://www.healthanswers.com/database
[7] Alpard SK, Zwischenberger JB: Adult extracorporeal membrane oxygenation for severe respiratory failure.
Perfusion 13 (1998): 3-15
[8] Philipp A,Behr R, Reng CM, Kaiser M, Birnbaum D: Pumpless Extracorporeal Lung Assist. Extra-Corporeal
Technology. Vol 30, Number 1 March 1998
[9)] Philipp A, Behr R, Reng CM, Kaiser M, Birnbaum D: ECLA - ein neues Verfahren der Lungenunterstützung bei
ARDS mit einem "Low-Pressure"-Oxygenator unter Anwendung eines arterio-venösen Shunts. XXVII. Internationale
Fortbildungs- und Arbeitstagung der Deutschen Gesellschaft für Kardiotechnik e. V., Mai 1998, Fulda
Geschichtliche Entwicklung der Methode
Innovationen und Verbesserungsvorschläge
Bipap Beatmung
hoher Peep 15 - 18
10 - 15 mg lasix / std , den Patienten trocken fahren
falls Druckproblem dann Aterenol Kreislaufstützung
Hydrocortison 100 mg Bolus , dann 10 mg / Stunde
60 - 70 % aller Patienten , die zu ihnen kommen werden konservativ behandelt
Therapieoptionen bei Patienten mit schwerem
Lungenversagen
Das schwere Lungenversagen (acute respiratory distress syndrome, ARDS) ist eine akut
lebensbedrohliche Erkrankung, die auch heute noch mit einer nennenswert hohen Letalität
behaftet ist. Das ARDS kann als Komplikation so verschiedener Krankheitszustände wie
etwa Pneumonien, Sepsis, multiples Trauma, Aspiration, Beinahe-Ertrinken, etc. auftreten.
Es ist gekennzeichnet durch eine schwerste Gasaustauschstörung der Lunge mit einer
Sauerstoff refraktären Zyanose, im Röntgen-Thorax-Bild imponieren beidseitig inhomogen
verteilte Infiltrate, und eine kardiale Ursache für die akute Störung der Lungenfunktion muß
ausgeschlossen sein. Wegen der schwersten Gasaustauschstörung sind die allermeisten
Patienten von einer drohenden Mangelversorgung des Organismus mit Sauerstoff bedroht.
Deswegen zielen wesentliche Aspekte der Therapie auf eine Wiederherstellung des
pulmonalen Gasaustausches ab. Hierzu ist die maschinelle Beatmung mit positivem
Atemwegsdruck und positiv end-exspiratorischem Druck (PEEP) als Routineverfahren der
Intensivmedizin etabliert. Zur Aufrechterhaltung eines genügenden Sauerstoffgehaltes des
arteriellen Blutes sind allerdings häufig sehr hohe Druckwerte, Atemzugvolumina, und
inspiratorische Sauerstoffkonzentrationen notwendig. Im Laufe der letzten Jahre hat man
gelernt, daß eben diese Faktoren - hoher Druck, hohes Volumen, hohe
Sauerstoffkonzentrationen - zu einer weiteren Schädigung der Lunge führen können
(Baro-Trauma, Volu-Trauma). Bei diesen Patienten kann es also zur Ausprägung eines
Teufelskreises kommen, in dem die Schwere der Erkrankung eine Beatmungstherapie
notwendig macht, die ihrerseits zu einer beatmungsinduzierten Progression des
Lungenschadens beitragen kann usw..
Aus diesem Grund ist der Grundpfeiler der heutigen Therapieüberlegung, einen
ausreichenden Gasaustausch zur Verfügung zu stellen, wobei allerdings die
therapiebedingten Schädigungen der Lunge weitestgehend ausgeschlossen sind. Vor
diesem Hintergrund ist eine Beatmungsstrategie zur Protektion der Lunge weitestgehend
klinisch etabliert worden, die darauf abzielt, die Beatmungsdrucke zu minimieren und
Sauerstoffkonzentrationen so restriktiv wie möglich zu applizieren.
Inhalation von Stickstoffmonoxid
Ein weiteres Verfahren zur Stabilisierung der Gasaustauschleistung der Lunge besteht in der
Inhalation von Stickstoffmonoxid (NO). NO ist ein Vasodilatator, der an der Regulation des
Vasotonus und vieler anderer biologischer Funktionen beteiligt ist. Verabreicht man NO via
inhaltionem erreicht das Gas nur die tatsächlich ventilierten Arreale der Lunge und führt hier
zu einer Vasodilatation der dort vorbeifließenden Gefäße (selektive pulmonale
Vasodilatation). Es kommt nun zu einem gewissen "spill-over" von NO in die Gefäßbahn, da
NO aber sofort gebunden wird und damit seine biologische Aktivität verliert, kommt es zu
keinem nennenswerten systemischen Effekt durch die Inhalation von NO. Die selektive
pulmonale Vasodilatation bewirkt eine Blutflußumverteilung weg von den wenig ventilierten
Arealen hin zu den gut ventilierten Lungenarealen, so daß die führende
Gasaustauschstörung, nämlich der pulmonale Rechts-Links-Shunt hierdurch günstig
beeinflußt wird. In aller Regel kommt es neben einem Abfall der pulmonalarteriellen Drücke
demnach auch zu einem teilweise dramatischen Anstieg der arteriellen Oxygenierung. Leider
ist der Effekt von NO nicht bei allen Patienten nachzuweisen, sondern nur in ca. 2/3 aller
Patienten und darüberhinaus scheint es so zu sein, daß sich der günstige Effekt aus der
Oxygenierung über die Tage verlieren kann. In mehreren größeren Studienkollektiven konnte
darüberhinaus keine Verbesserung der Überlebensrate durch die Applikation von inhaliertem
NO nachgewiesen werden, so daß NO heute immer noch als experimentelle Therapieform im
Sinne eines Heilversuches beim Lungenversagen des Erwachsenen gewertet werden muß.
Quelle : http://www.lrz-muenchen.de/%7Eeinsichten/1995_2/artikel1995_2_03.html
ECLA: Atmung ohne Lunge
Extrakorporale Lungenunterstützung bei Patienten mit akutem Lungenversagen
Mathias Haller, Josef Briegel, Wolfgang Manert und Klaus Peter
Die schwerste Form des akuten respiratorischen Versagens, das sogenannte Atemnotsyndrom des Erwachsenen (ARDS, ”adult respiratory distress syndrome”), ist die Reaktion der Lunge auf unterschiedliche Schädigungen. Es kann als Organversagen im Rahmen von schweren Infektionen, von Mehrfachverletzungen, der Aspiration von saurem Magensaft in die Lunge, von Bauchspeicheldrüsenentzündungen und einigen anderen Erkrankungen auftreten. Als spezifisches Krankheitsbild wurde das ARDS 1967 erkannt (Ashbaugh et al., 1967). Die Häufigkeit wird mit ca. 90 Fällen pro 100 000 Einwohner pro Jahr angegeben (Lewandowski et al., 1995). Die Sterblichkeit von Patienten, die an einer schweren Form des ARDS leiden, wurde über viele Jahre unverändert mit 50% bis 90% angegeben.
Extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA, extracorporeal lung assist)
Aufgrund der hohen Sterblichkeit wurde bereits in den Sechzigerjahren überlegt, ob ein Gerät ähnlich der bei Herzoperationen eingesetzten Herz-Lungen-Maschine nicht die Funktion der erkrankten Lunge zeitweise übernehmen könnte. Analog der Herz-Lungen-Maschine wurde Blut über eine weitlumige Kanüle aus der großen Körper-Hohlvene entnommen, mittels einer Pumpe durch Membranlungen getrieben und dann über eine zweite in der großen Körperschlagader plazierte Kanüle zurückgeführt. Um eine sofortige Verstopfung des extrakorporalen Kreislaufs durch Blutgerinnsel zu verhindern, mußte den Patienten ein gerinnungshemmendes Medikament in hoher Dosierung gegeben werden.
Daraus resultierten erhebliche Blutungskomplikationen. Besonders schwerwiegend in ihrer Konsequenz waren dabei Hirnblutungen. Die Erfahrungen im Rahmen einer multizentrischen Studie Anfang der Siebzigerjahre in den USA zeigten dann auch keinen Vorteil für Patienten, die mit ECLA behandelt wurden. In beiden Gruppen, sowohl der mit ECLA behandelten als auch der konventionell therapierten, starben ca. 90% der Patienten (Zapol et al., 1979). Der potentielle Vorteil durch den extrakorporal unterstützten Gasaustausch wurde durch Komplikationen der Methode wieder zunichte gemacht.
In den folgenden Jahren wurde die Methode mehrfach modifiziert (Gattinoni, 1986). In der zweiten Hälfte der Achtzigerjahre wurde in den USA eine zweite Studie durchgeführt, die ein konventionelles Behandlungsregime des schweren ARDS mit der Behandlung mit ECLA verglich und deren Ergebnisse 1994 publiziert wurden (Morris et al., 1994). Das in dieser Studie angewendete ECLA-Verfahren unterschied sich von dem der ersten Studie (Zapol et al., 1979) vor allem dadurch, daß das Blut venös entnommen und jetzt auch venös zurückgeführt wurde. Auch hier konnte kein positiver Effekt von ECLA nachgewiesen werden.
Aufgrund der Ergebnisse der beschriebenen beiden Untersuchungen spielt ECLA heute in den USA keine nennenswerte Rolle in der Behandlung von Patienten mit schwerem ARDS. In Europa haben sich dagegen einige Zentren etabliert, die ECLA als eine Option für die Behandlung dieser schwerstkranken Patienten einsetzen.
ECLA stellt kein Routineverfahren dar. Entsprechend gibt es keine standardisierte Ausrüstung. Jedes Zentrum stellt sich seine Geräte nach eigenen Vorstellungen zusammen mit unterschiedlichen Pumpen, Membranlungen, Kanülen etc.. Ebenso ist die Anordnung dieser Komponenten im extrakorporalen Kreislauf unterschiedlich. Auch die begleitenden Behandlungsverfahren, wie die Beatmung der Patientenlunge während ECLA, die Ernährung des Patienten, Lagerungsmaßnahmen etc. sind nicht einheitlich. ECLA stellt also ein Behandlungsprinzip dar, daß ganz unterschiedlich realisiert wird.
ECLA: ”Münchner Modell”
Die auf der Intensivstation des Instituts für Anaesthesiologie der Ludwig-Maximilians-Universität München zwischen 1986 und 1991 behandelten Patienten mit schwerem ARDS hatten über diesen Zeitraum eine Überlebensrate von konstant 56% (Briegel et al., 1994) (Abb. 1). Trotz aller Bemühungen konnte die damit immer noch hohe Sterblichkeit von 44% nicht beeinflußt werden. Deshalb entschlossen wir uns 1992 dazu, ein Therapiekonzept zu erarbeiten, das für Patienten, deren Leben durch Sauerstoffmangel akut bedroht ist oder deren Zustand sich unter der bisher üblichen Therapie nicht gebessert hatte, die Möglichkeit zu ECLA beinhaltete.
Wir entwickelten folgenden Aufbau des extrakorporalen Kreislaufs (Abb. 2): das Blut wird aus der unteren Hohlvene kurz vor Einmündung in den rechten Herzvorhof drainiert. Diese Lokalisation wurde gewählt, um möglichst viel venöses und damit sauerstoffarmes Blut zu erreichen, nämlich den Rückfluß aus der gesamten unteren Körperhälfte inklusive der kurz unterhalb des rechten Herzvorhofes mündenden Lebervenen. Zur Beförderung des Blutes wird eine Zentrifugal-Pumpe verwendet. Zwei Membranlungen sind parallel angeordnet, um einzeln ausgewechselt werden zu können, ohne den Patienten zu gefährden. Das mit Sauerstoff gesättigte Blut wird dann über eine zweite Kanüle in die obere Hohlvene zurückgeführt. Die Rückführung des Blutes ins arterielle Gefäßsystem würde zur Umgehung der Lungenstrombahn führen. Das Resultat wäre eine Minderversorgung des ”erkrankten Organs Lunge” mit Sauerstoff und Nährstoffen. Gibt man jedoch das mit Sauerstoff angereicherte Blut vor dem rechten Herzen, also vor der Lungenstrombahn ins venöse Gefäßsystem des Körperkreislaufs zurück, wird die Lunge mit sauerstoffreichem Blut versorgt und vom gesamten Herzzeitvolumen durchströmt. Zum Einführen der Kanülen wurde eine Punktionstechnik entwickelt, die es ermöglicht, auch sehr dicklumige Kanülen ohne Operation mittels Punktion in einem Blutgefäß zu plazieren. Von der Industrie werden seit einiger Zeit Schlauchsysteme, Kanülen und Membranlungen angeboten, die auf ihrer Oberfläche die gerinnungshemmende Substanz Heparin kovalent gebunden haben. Damit ist die hochdosierte Gabe gerinnungshemmender Medikamente überflüssig. Die Blutgerinnung wird zwar im extrakorporalen Kreislauf gehemmt, nicht jedoch im Patienten.
Besonderer Wert wurde auf eine umfangreiche Patientenüberwachung gelegt. Damit soll sichergestellt werden, daß Komplikationen rechtzeitig erkannt und behandelt werden können. Nur durch umfangreiches ”Monitoring” und entsprechende Datenerfassung können neue Erkenntnisse über den Einfluß dieser Art der extrakorporalen Therapie auf die verschiedenen Organsysteme des Patienten gewonnen werden. Aufgrund der Charakteristika des extrakorporalen Kreislaufs mußten dabei bewährte Meßmethoden verlassen werden und durch andere ersetzt werden (Haller et al., 1995). Als besonders hilfreich erwies sich die zu dieser Zeit neu verfügbare Methode der kontinuierlichen Überwachung der Partialdrücke von Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut (Haller et al., 1994).
Nach Erprobung des Systems an Schafen wurden ab 1992 Patienten mit ECLA behandelt. Dabei kommen prinzipiell zwei Gruppen von Patienten mit Lungenversagen für ECLA in Betracht:
Bei der ersten Patientengruppe fällt die Entscheidung leicht, da diese Patienten ohne ECLA kaum eine Überlebenschance haben. Bei der zweiten Gruppe besteht allerdings immer die Möglichkeit, daß der Patient auch ohne ECLA überlebt hätte.
ECLA: ”Münchner Erfahrungen”
Von März 1992 bis April 1995 wurden auf unserer Intensivstation 68 Patienten mit schwerem ARDS behandelt (Abb.3). 53 Patienten wurden uns dabei aus anderen Kliniken zuverlegt und nur 15 Patienten wurden bereits primär im Klinikum Großhadern behandelt. Bei 12 Patienten war das Ausmaß des Sauerstoffmangels akut lebensbedrohlich. Diese Patienten wurden sofort an den extrakorporalen Kreislauf angeschlossen. Alle Patienten dieser Gruppe überlebten ihr ARDS und konnten aus dem Krankenhaus entlassen werden. Die restlichen 56 Patienten wurden über eine Periode von mindestens 24 Stunden konventionell behandelt. Aus dieser Gruppe zeigten 17 Patienten keine Verbesserung bzw. sogar eine Verschlechterung der Lungenfunktion. Für 4 von diesen 17 Patienten kam eine Behandlung mit ECLA nicht in Frage. Sie litten an Begleiterkrankungen, die ein Weiterleben auch nach Überstehen des akuten Lungenversagens unwahrscheinlich machten. Alle 4 Patienten verstarben. Die restlichen 13 Patienten wurden mit ECLA behandelt und 7 von ihnen konnten geheilt das Krankenhaus verlassen. Von den 39 Patienten, die sich während des initialen konventionellen Behandlungsversuchs verbesserten, überlebten 32. Insgesamt ergibt sich damit eine Überlebensrate von 75% gegenüber 56% zu der Zeit, als ECLA noch nicht zur Verfügung stand. Besonders bemerkenswert ist, daß von den Patienten, die akut durch einen hochgradigen Sauerstoffmangel im Blut gefährdet waren, keiner verstarb. Zumindest diese Gruppe profitierte von der zeitlich begrenzten Substitution der Funktion der schwer geschädigten Lunge bis zu deren Heilung.
Im Rahmen des ARDS können auch primär nicht betroffene Organe wie z.B. Leber und Nieren in Mitleidenschaft gezogen werden. Dies ist einerseits Folge des akuten Sauerstoffmangels, der natürlich auch diese Organe betrifft, und andererseits Folge der aggressiven maschinellen Beatmung. Unter ECLA wird der Sauerstoffmangel behoben und die maschinelle Beatmung kann
mit reduzierten Beatmungsdrücken und -volumina durchgeführt werden. Dadurch werden die negativen Effekte der Beatmung auf andere Organsysteme reduziert. So besserte sich bei einigen unserer Patienten während ECLA die Leber- und Nierenfunktion meßbar (Forst et al., 1994).
ECLA ist ein aufwendiges und teures Verfahren. Die durch ECLA induzierten Risiken müssen gegen den potentiellen Nutzen
für den Patienten jeweils im individuellen Fall abgewogen werden. Aus den Risiken ergeben sich Kontraindikationen für das
Verfahren: so muß zum gegenwärtigen Zeitpunkt bei Patienten, die durch eine erhöhte Blutungsneigung vital gefährdet sind, auf
eine Behandlung mit ECLA verzichtet werden. Dazu gehören z.B. Patienten mit Hirnblutungen oder anderen vital gefährdenden
Blutungsquellen. Patienten im Endstadium eines chronischen Lungenleidens kann mit ECLA nicht geholfen werden. Wenn eine
hochgradige Herzschwäche vorliegt, muß ECLA in der beschriebenen Form mit größter Vorsicht angewendet werden.
Was kann ECLA leisten?
So wie die Hämodialyse ausschließlich die Ausscheidungsfunktion der Nieren ersetzen kann und damit verhindert, daß der
Patient am Nierenversagen stirbt, kann ECLA nur die ausgefallene Lungenfunktion temporär ersetzen. Wenn das Grundleiden
nicht beherrscht werden kann oder der Patient am Versagen eines anderen Organsystems (Leber, Herz, Hirn) stirbt, kann
ECLA dies nicht verhindern. Mit ECLA kann also nur der Tod durch den Sauerstoffmangel und seine Folgen verhindert
werden. Im Gegensatz zu anderen größeren Serien von ARDS-Patienten, bei denen die Mehrzahl der Patienten am
respiratorischen Versagen starb (Zapol et al., 1979, Morris et al., 1994), starb von den seit 1992 bei uns behandelten
Patienten lediglich einer von 17 an respiratorischem Versagen.
Transport von ARDS-Patienten
Der Großteil der von uns behandelten Patienten mit ARDS wird uns von anderen Kliniken zuverlegt. Viele Patienten mit ARDS
können konventionell behandelt werden. Leider läßt sich zu einem frühen Zeitpunkt im Krankheitsverlauf nicht erkennen,
welcher Patient eine hochgradige Gasaustauschstörung der Lunge entwickeln wird und welcher nicht. Daher wird eine
Verlegung des Patienten oft erst dann erwogen, wenn die Lungenfunktion bereits hochgradig eingeschränkt ist. Diese Patienten
sind durch den Transport über zum Teil mehrere hundert Kilometer extrem gefährdet. Für Patienten mit extremem
Sauerstoffmangel im Blut konzipierten wir eine kleine transportable ECLA-Einheit. Zwei Ärzte fliegen mit einem wie eine
Intensivstation eingerichteten Hubschrauber und dieser ECLA-Einheit (Abb. 4) zum auswärtigen Krankenhaus. Dort wird der
Patient an den extrakorporalen Kreislauf angeschlossen. Der Transport ist dann ohne Gefährdung des Patienten durch seine
eingeschränkte Lungenfunktion möglich. Bisher wurden 5 unserer Patienten auf diese Weise ohne Zwischenfall erfolgreich
transportiert.
Zusammenfassung
Der Einsatz von ECLA erlaubt es, bei Patienten die kritische Phase mit akutem Sauerstoffmangel im Blut zu überbrücken.
Damit scheint eine höhere Überlebensrate von Patienten mit der schweren Form des ARDS erreichbar zu sein (75% anstatt
56% im eigenen Krankengut). Allerdings kann ECLA nur die Sterblichkeit durch die eingeschränkte Lungenfunktion
vermindern, nicht jedoch den Tod durch das Versagen anderer Organsysteme verhindern.
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Abbildungen
Abb. 1: Sterblichkeitsrate von Patienten mit akutem Lungenversagen (ARDS), die zwischen 1986 und 1991 auf der
Intensivstation des Instituts für Anaesthesiologie der LMU München behandelt wurden. Der rote Anteil der Balken entspricht
den überlebenden Patienten.
Abb. 2: Extrakorporaler Kreislauf zur Lungenunterstützung, Version Institut für Anaesthesiologie der LMU München.
Blau: sauerstoffarmes und kohlendioxidreiches Blut;
rot: sauerstoffreiches und von einem Teil des Kohlendioxids befreites Blut.
Abb. 3: Behandlung von 68 Patienten mit schwerem akutem Lungenversagen (ARDS) zwischen März 1992 und April 1995
auf der Intensivstation des Instituts für Anaesthesiologie der LMU München. Die Patienten wurden je nach
Erkrankungsschwere mit extrakorporalem Lungenersatz (ECLA) oder konventionell behandelt. Vier Patienten hätten zwar die
Einschlußkriterien zur Behandlung mit ECLA erfüllt, hatten aber Kontraindikationen.
Abb. 4: Hubschraubertransport eines Patienten aus einer anderen Klinik. Aufgrund der schlechten Lungenfunktion wurde der Patient bereits in der auswärtigen Klinik an den extrakorporalen Lungenersatz angeschlossen und dann unter ausreichender Sauerstoffversorgung ins Klinikum Großhadern geflogen.
Dr. Mathias Haller
Dr. Josef Briegel
Dr. Wolfgang Manert
Prof. Dr. Dr. h.c. Klaus Peter
Institut für Anaesthesiologie
Klinikum Großhadern
81366 München
Tel.: 089/7095 4550
Fax.: 089/7095 8885
Klinik und Poliklinik für Herz-, Thorax- und herznahe Gefäßchirurgie
Regensburg
Prof. Dr. Dietrich Birnbaum
Forschungstätigkeit
Mitarbeiter/in: Dr. M. Kaiser, A. Philipp, Dr. K. Lehle, Dr. J. Merk, Dr. M. Reng*, Prof. Dr. M.
Pfeifer* * Klinik für Innere Medizin , Klinikum
Evaluation eines Systems zur extrakorporalen Lungenassistenz
Das akute Lungenversagen wird mit künstlicher maschineller Beatmung behandelt. Der Erfolg ist durch schädigende Nebenwirkung der maschinellen Beatmung limitiert. Die alternative Behandlungsform ist die extrakorporale Oxygenierung des Blutes. Das Verfahren ist seit mehr als 20 Jahren unter dem Namen Extrakorporale Membranoxygenie-rung (ECMO) bekannt, es hat jedoch eine Breitenwirkung nicht erfahren, weil die Blutbeschädigungen schwerwie-gend, die bisherigen Systeme unhandlich und anfällig sind. Seit 3 Jahren wird in diesem Institut ein neues Verfahren entwickelt, welches sich durch Einfachheit in der Handha-bung und Dauerhaftigkeit der Anwendung bei Effizienz auszeichnet. In einer interdisziplinären Beobachtungsstudie bei intensivpflichtigen Patienten, die sich in einem Zustand am Rande der Notwendigkeit zur Wiederbelebung befinden, wurde das System erfolgreich verwendet. Daraus leitet sich ab, daß derzeit eine multizentrische Studie in Kooperation mit den Universitäten Halle, Heidelberg und Gießen erarbeitet wird.
bei Verbesserungsvorschlägen oder Kritik email