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Circolazione Extracorporea nell’Insufficienza Respiratoria Acuta

Circolazione extracorporea: una terapia salva-vita

La circolazione extracorporea è considerata una terapia salva-vita per i pazienti affetti da sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS).

L’insufficienza respiratoria acuta (ARF) è caratterizzata dall’improvvisa comparsa di una grave compromissione degli scambi gassosi.

L’ARF rappresenta una delle più comuni cause di ricovero in terapia intensiva (TI). Più della metà dei pazienti ammessi in TI sviluppa un’ARF durante il ricovero.

Il tasso di mortalità è superiore al 34% ed aumenta significativamente con l’età, le preesistenti comorbidità e la presenza di shock o insufficienza d’organo multisistemica.

Una delle cause di ARF è la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) la cui eziologia può essere sia polmonare che extrapolmonare.

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L’ARDS è definita dall’insorgenza, entro una settimana da un danno clinico noto, di ipossiemia arteriosa acuta (PaO2/FiO2 ≤ 300) rilevata con una pressione di fine espirazione (PEEP) minima pari a 5 cmH2O. Rilevata inoltre la presenza di opacità radiografiche bilaterali non interamente spiegate da insufficienza cardiaca o sovraccarico di liquidi.

L’ARDS è classificata come:

  • lieve (200 < PaO2/FiO2 ≤ 300 mmHg);
  • moderata (100 < PaO2/FiO2 ≤ 200 mmHg);
  • grave (PaO2/FiO2 ≤ 100 mmHg).

Circa il 25% dei pazienti ricoverati in TI sviluppa ARDS. Nonostante i progressi nella terapia di supporto, l’utilizzo di strategie quali la ventilazione a bassi volumi correnti, l’impostazione di pressioni positive di fine espirazione, la posizione prona e la somministrazione precoce di rilassanti muscolari, i tassi di mortalità in TI sono ancora del 35-40% e aumentano con la gravità dell’ipossiemia.

Principi generali di trattamento

L’obiettivo principale nella gestione dell’ARDS è l’identificazione e il trattamento della causa/e sottostanti.

La restante terapia è comunemente definita di supporto. E’ volta alla limitazione di ulteriori lesioni polmonari attraverso la combinazione di una ventilazione meccanica protettiva, per prevenire il danno polmonare indotto da ventilazione (VILI), e di una terapia fluidica conservativa, per prevenire la formazione di edema polmonare e promuovere il riassorbimento di quello già presente.

Ad oggi, la ventilazione meccanica del paziente con ARDS dovrebbe essere effettuata con un volume corrente ridotto di 6 mL per chilogrammo di peso predetto diminuito a 4 mL nel caso in cui la pressione misurata alla fine di una pausa inspiratoria (Pplat) superi i 30 cmH2O.

La frequenza respiratoria impostata al ventilatore può essere aumentata per mantenere una ventilazione minima e una rimozione della CO2 accettabili.

Nei casi di ARDS da moderata a grave, l’utilizzo della posizione prona è associato a ridotta mortalità ed è attualmente raccomandato, così come la sedazione profonda e il blocco neuromuscolare.

Nei casi di ARDS severa con ipossiemia refrattaria o nei pazienti che non sono in grado di tollerare strategie a volume limitato, ma nei quali la necessità di ridurre al minimo la ventilazione è mandatoria per limitare il rischio di VILI, le strategie di supporto extracorporeo sono considerate un’opzione ragionevole.

Ad oggi le tecniche possibili sono:

  • la circolazione extracorporea ad alto flusso (ECMO, ExtraCorporeal Membran Oxygenation), che permette la completa ossigenazione del sangue e l’eliminazione della CO2;
  • la rimozione extracorporea della CO2 con sistemi a basso flusso (ECCO2R), in pazienti con malattia meno grave.
Nei casi di #ARDS da moderata a grave, l’utilizzo della posizione prona è raccomandata e associata a ridotta mortalità, così come la sedazione profonda e il blocco neuromuscolare | #CircolazioneExtracorporea #ATI14 #ECM #FAD Condividi il Tweet

Extracorporeal Membran Oxygenation (ECMO)

Concettualmente un circuito ECMO è costituito da:

  • una cannula di calibro elevato che drena il sangue dal paziente;
  • una pompa per far avanzare il sangue nel circuito;
  • un ossigenatore che aggiunge ossigeno al sangue e, al contempo, rimuove l’anidride carbonica;
  • una cannula di reinfusione che restituisce il sangue al paziente

Gli scambi gassosi sono primariamente determinati dall’area di superficie della membrana del polmone artificiale. Allo stesso tempo, membrane con un’ampia area di scambio hanno un aumentato potenziale trombotico e la formazione progressiva o acuta di coaguli all’interno della membrana con necessità di sostituzione del dispositivo.

Il sito di posizionamento delle cannule determina il tipo di supporto fornito. Se la cannula di drenaggio viene posizionata in una vena e la cannula di rientro in un’arteria, viene definito come ECMO veno-arterioso (ECMO-VA).

Il secondo tipo di ECMO è definito veno-venoso (ECMO-VV). A differenza dell’ECMO-VA, sia la cannula di drenaggio che quella di rientro vengono posizionate in vene di grosso calibro (i.e. vena giugulare o femorale).

Essendo un circuito in serie rispetto alla circolazione del paziente l’ECMO-VV, offre un vantaggio nel trattamento dell’insufficienza respiratoria. L’effetto pratico di tale sistema è che il sangue viene ossigenato sia dal circuito che dai polmoni e non solamente dal circuito o dai polmoni.

Il sito di posizionamento delle cannule determina il tipo di supporto fornito: ECMO veno-arterioso (ECMO-VA) o ECMO veno-venoso (ECMO-VV) | #CircolazioneExtracorporea #ECMO #ECM Condividi il Tweet

Extracorporeal CO2 removal (ECCO2R)

Per quanto riguarda i dispositivi ECCO2R ne esistono di vario tipo. In genere sono costituiti da:

  • una cannula di drenaggio posizionata in una vena centrale (sistemi VV) o, più raramente, in un’arteria (sistemi AV)
  • un polmone artificiale
  • una cannula di rientro nel sistema venoso

Nelle versioni più recenti sono state introdotte nuove pompe centrifughe che generano pressione con un trauma inferiore per le componenti ematiche.

Un’altra classe di dispositivi ECCO2R è definita pumpless. In questo caso non vi è necessità di alcuna pompa, in quanto il sangue è veicolato direttamente dalla pressione arteriosa del paziente, e, di conseguenza, tali dispositivi possono essere utilizzati solo nella configurazione A-V. Ad oggi, i dispositivi con pompa peristaltica hanno dimostrato maggiore sicurezza e sono dunque i più diffusi.

I sistemi ECCO2R attualmente disponibili, grazie alle elevate prestazioni dei nuovi filtri, possono fornire livelli clinicamente significativi di rimozione di CO2 con un flusso sanguigno relativamente basso (0.3-1 L/min).

Per riassumere, la rimozione della CO2 può essere condotta in modo efficiente con diversi livelli di flusso ematico che portano a classificare il sistema in:

  • alto (>2000 mL/min)
  • intermedio (2000<mL/min<500)
  • basso flusso (<500mL/min)
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Quando ricorrere all’ossigenazione extracorporea?

L’attuale stato dell’arte vede nella ventilazione meccanica la pietra angolare del trattamento di supporto dell’ARDS. Tuttavia, diversi studi sperimentali e clinici hanno indubbiamente dimostrato che la ventilazione meccanica contribuisce all’alta mortalità osservata nei pazienti con ARDS.

Il supporto polmonare extracorporeo può essere utile in due distinti contesti clinici:

  • come terapia rescue nei pazienti non responsivi a un trattamento ventilatorio convenzionale massimizzato, per tentare di ridurre l’elevato rischio di morte associato a grave ipossiemia, ipercapnia o entrambi
  • come sostituto della ventilazione meccanica per minimizzarne/abolirne gli effetti dannosi.

L’ECMO-VV è la tecnica di supporto extracorporeo più frequentemente applicata a pazienti con ARDS grave e ipossiemia refrattaria o grave ipercapnia, a meno che una grave disfunzione cardiaca richieda l’uso di ECMO-VA.

Diversi studi sperimentali e clinici hanno indubbiamente dimostrato che la ventilazione meccanica contribuisce all'alta mortalità osservata nei pazienti con #ARDS | #CircolazioneExtracorporea #ATI14 #ECM Condividi il Tweet

Indicazioni ELSO per iniziare il trattamento ECMO

Il momento ottimale per iniziare un trattamento ECMO è controverso. L’organizzazione ELSO suggerisce di iniziare il supporto extracorporeo quando il paziente ha un rapporto PaO2/FiO2 inferiore a 150 con FiO2 70-100% e PEEP pari a 20 cmH2O. Tali criteri porrebbero indicazione all’ECMO anche non in condizioni di severa ARDS e compromissione del paziente. Altri lavori indicano criteri più restrittivi con PaO2/FiO2 inferiore a 100, riportato da Brodie e Bacchetta, e PaO2/FiO2 inferiore a 70, come riportato nella definizione di ARDS di Berlino.

Il rapporto PaO2/FiO2 è comunque solo uno degli indicatori da prendere in considerazione prima di iniziare l’ECMO insieme all’età del paziente, le comorbidità, il processo che ha portato allo sviluppo dell’ARDS e la risposta a strategie di trattamento alternative.

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Indicazioni all’ECMO in caso di ARDS severa

Le indicazioni all’ECCO2R sono in parte sovrapponibili a quelle presentate per l’ECMO. Tuttavia, nei casi con PaO2/FiO2 più elevato, la definizione di Berlino riporta un valore compreso tra 70 e 150 e/o elevato rischio di VILI.

Un’altra indicazione all’ECCO2R, anche se estranea all’ARDS, ne prevede l’impiego nei pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva o insufficienza respiratoria da ipoventilazione ipercapnica.

Circolazione extracorporea: quali sono le controindicazioni?

Le principali controindicazioni alla circolazione extracorporea sono correlate alla necessità di scoagulazione e alla sua presumibile futilità. Quest’ultima è la controindicazione più controversa e difficile da gestire nel contesto clinico.

Quando si considera l’ECMO per insufficienza respiratoria grave, si deve valutare la probabilità di recupero, nel caso in cui si ritenga che il processo sottostante sia reversibile, o la possibilità di una potenziale candidatura per il trapianto.

In termini generali, l’ECMO per l’ipossiemia refrattaria deve essere iniziato solo nei pazienti in cui il beneficio previsto dal supporto extracorporeo superi il rischio di complicanze.

Quando si considera l’#ECMO per #ARF, si deve valutare la probabilità di recupero, se si ritiene che il processo sia reversibile, o la possibilità di una candidatura per il trapianto | #CircolazioneExtracorporea #ATI14 #ECM Condividi il Tweet

Negli anni sta emergendo la volontà di iniziare il trattamento extracorporeo il più precocemente possibile e per aiutare nella complessa scelta di iniziare o meno il trattamento extracorporeo. Sono stati ideati a questo scopo dei sistemi di punteggio prognostico per la popolazione ARDS.

Riconoscere e gestire le complicanze

Il supporto extracorporeo come ogni terapia invasiva espone inevitabilmente a dei rischi che possono indurre complicanze più o meno gravi per la vita del paziente. Per questo, la conoscenza dei rischi della procedura è imprescindibile per la valutazione del rapporto rischio-beneficio, la riduzione delle complicanze e il loro rapido ed efficace riconoscimento e trattamento.

Ad oggi non sono disponibili dati che confermino un maggior rischio del trattamento ECMO rispetto al trattamento ECCO2R. Tuttavia la circolazione extracorporea ad alto flusso in relazione alle sue caratteristiche potrebbe essere correlata a maggiori complicanze.

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Complicanze in corso di circolazione extracorporea

Lo svezzamento dall’ossigenazione extracorporea

L’inizio dello svezzamento dalla circolazione extracorporea può essere preso in considerazione nel momento in cui il processo patologico di base, per cui è stato iniziato il trattamento, è sufficientemente risolto. Gli indicatori attualmente più utilizzati per valutare la possibilità di intraprendere o proseguire lo svezzamento dalla circolazione extracorporea sono rappresentati dal recupero della funzionalità respiratoria in termini di scambi gassosi, di misure di meccanica respiratoria e di imaging del torace.

L’inizio dello svezzamento dalla #CircolazioneExtracorporea può essere preso in considerazione nel momento in cui il processo patologico di base, per cui è stato iniziato il trattamento, è sufficientemente risolto | #ATI14 #ECM Condividi il Tweet

Un approccio comunemente accettato e ritenuto sicuro implichi la riduzione incrementale dei flussi di gas e sangue fino alla completa sospensione del flusso di gas.

Il paziente viene quindi osservato per un periodo di tempo variabile in assenza di scambio di gas extracorporeo (ad esempio, 30 minuti o più) per assicurarsi della stabilità del quadro e procedere quindi alla decannulazione.

Circolazione extracorporea: cosa ci aspettiamo per il futuro?

La circolazione extracorporea nel paziente con ARDS rappresenta oggi una possibilità di trattamento per i casi con patologia severa in cui le comuni pratiche cliniche falliscono. Le complicanze legate alla procedura e le questioni etiche rappresentano dei limiti importanti che richiedono l’expertise di centri selezionati. Tuttavia, l’evoluzione e la diffusione dei sistemi a basso flusso probabilmente porterà all’ampliamento del numero di centri ECCO2R.

Ad oggi, i dati disponibili per la valutazione dell’impatto del supporto extracorporeo sulla mortalità non sono univoci e in alcuni casi non convincenti. E’ necessario proseguire nell’utilizzo e nello studio di tali metodiche che, parallelamente all’avanzamento tecnologico, potrebbero portare alla rivoluzione del trattamento dell’ARDS con l’utilizzo precoce e anche in casi meno gravi del supporto extracorporeo.

 

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