Jaarboek voor de Intensievezorgenverpleegkundige 2011
DE NIET TE VENTILEREN PATIENT: EN WAT DAN ? Carl Roosens, Universitair Ziekenhuis Gent, Gent
Inleiding Patiënten met refractaire hypoxemie en/of hypercapnie zijn een (gelukkig) eerder zeldzaam, maar wel zeer belangrijk probleem op Intensieve Zorg. Refractaire hypoxemie en/of hypercapnie worden omschreven als het falen van lung protective ventilatie als: SaO2 <90% gedurende 1 uur met een FiO2 van >0,8; respiratoire acidose met pH <7,1 gedurende 1 uur; persisterende plateaudruk >30 cm H2O met tidal volume 4-6 ml/kg; Lung Injury Score (LIS) ≥3 (tabel 1). Tabel 1. Lung Injury Score, LIS = som van de componenten / aantal componenten Score 0 1 2 3
4
PaO2/FiO2
>300
225-299
175-224
100-174
<100
Chest RX
none
1 quadrant
2 quadrants
3 quadrants
4 quadrants
PEEP
<5
6-8
9-11
12-14
>15
Compliance
>80
60-79
40-59
20-39
<19
Klassiek probeert men bij dergelijke patiënten in de eerste plaats maximaal conservatief te behandelen. Voor refractaire hypoxemie zijn volgende mogelijkheden voorhanden: lung protective ventilatie met hoge PEEP (tot >15 cm H20); recruteringsmanoeuvers; ventilatie in prone positie; High-frequency Oscillatory Ventilation; NO-ventilatie; corticosteroïden. Voor ernstige respiratoire acidose kan men aanpassen ademhalingsfrequentie (cave intrinsic PEEP); bufferterapie (bicarbonaat, Tham); renal replacement therapy. Bij een beperkt aantal patiënten zijn al deze therapeutische opties echter onvoldoende en is men dus genoodzaakt andere oplossingen te zoeken. In deze gevallen blijft er geen enkele andere oplossing meer over dan over te gaan op extracorporele technieken.
Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO): rationale Extracorporeal Membrane Oxygenation (ECMO), of zoals het ook soms omschreven wordt Extracoporeal Life Support (ECLS), is een behandelingsmodaliteit voor geventileerde patiënten met refractaire hypoxemie en respiratoire acidose, bijna steeds veroorzaakt door ARDS [1]. Deze behandeling werd reeds beschreven in de jaren 70 en 80 [2, 3] maar werd gedurende vele jaren verlaten wegens het hoge aantal complicaties en de hoge mortaliteit. Gezien de technologische evolutie, het beter anticoagulatiebeleid en de in het algemeen verbeterde outcome van de intensieve zorgpatiënt, werd de techniek recent terug opgevist [4]. Voornamelijk na de H1N1-epidemie in Australië, Nieuw-Zeeland en Canada, waar talrijke patiënten op ECMO geplaatst werden [5-8], is de
C. Roosens
interesse in de techniek terug wat toegenomen. Recent werden de resultaten gepubliceerd van de zogenaamde CESAR-trial [9], een groots opgezette studie waarbij 180 patiënten met refractair ARDS gerandomiseerd werden voor behandeling met conventionele ventilatie of behandeling met ECMO. In de groep behandeld met ECLS was de 6 maand-overleving 63% (57/90), in de conventionele groep was dit 47% (41/87) (p=0,03). Deze studie bevat echter heel wat methodologische onvolkomenheden en kan dan ook niet beschouwd worden als het ultiem bewijs dat behandeling met ECMO superieur is ten opzichte van conventionele behandeling. Ze was dan ook het onderwerp van nogal wat (terechte) kritiek [10, 11]. De grote verdienste van deze publicatie is echter dat hiermee wel werd aangetoond dat grote groepen van patiënten met refractaire hypoxemie en respiratoire acidose kunnen behandeld worden met ECMO in gespecialiseerde centra, en dit zonder belangrijke complicaties. Een speciale (en veel minder invasieve) vorm van extracorporele terapie bij de behandeling van ARDS is de zogenaamde Extra Corporeal CO2 Removal (ECCO2R). In deze behandelingsmodaliteit wordt het bloed over een circuit geleid dat het best kan vergeleken worden met een eenvoudig nierdialysecircuit. Hierbij wordt CO2 uit het bloed verwijderd maar is er geen effect op de oxygenatie. De rationale voor deze behandeling is om de zogenaamde lung protective ventilation (die quasi steeds resulteert in CO2-retentie) effectiever te kunnen aanwenden [12, 13].
ECMO: indicaties ECMO/ECLS blijft tot op heden een rescue-terapie die slechts mag toegepast worden nadat alle andere therapeutische mogelijkheden uitgeprobeerd werden en onvoldoende bleken. Dit betekent dat vooraleer het aanwenden van ECMO overwogen wordt, moeten eerst klassieke lung protective ventilation met hoge PEEP, recruiteringsmaneuvers, high frequency oscillatory ventilation (HFOV), prone ventilatie en het gebruik van NO geprobeerd worden. De huidige stand van de literatuur verschaft zeker geen argumenten om ECMO vroegtijdiger in dit algoritme toe te passen. ECMO wordt ook alleen maar aangewend bij potentieel reversibel longfalen: voor patiënten die langdurig geventileerd zijn en waarbij reeds uitgebreide longfibrose aanwezig is, is ECMO geen therapeutische optie meer. De beslissing om EMO te starten is een beslissing die steeds in teamverband genomen wordt. De indicaties zijn [14, 15]: ARDS in het vroegtijdig stadium (<7 dagen of eventueel tot 10 dagen als de periode waarin hoge beademingsdrukken noodzakelijk waren <7 dagen is); leeftijd <65 jaar; potentieel reversibel longlijden; Lung Injury Score >3; (A-a) O2 gradiënt >600; PaO2/FiO2 ratio <75; long compliantie <0,5 ml/cm H2O/kg; ongecompenseerde hypercapnie met pH <7,2; geen contraindicatie voor volledige anticoagulatie. Contra-indicaties zijn een chronische ziekte waarvan fatale afloop binnen 5 jaar vermoed wordt, langdurig ARDS met aanwezigheid van fibrose en (relatief) BMI >40 kg/m2. Voor ECCO2 removal is de indicatie wat ruimer: een patiënt die onder lung protective ventilation CO2retentie ontwikkelt en die enkel nog kan behandeld worden door het opdrijven van de beademingsdrukken tot voorbij de gevaarslimiet voor het ontstaan van ventilator induced lung injury. Dit betekent dat ECCO2 removal vroegtijdiger kan toegepast worden dan klassieke ECMO en niet alleen als rescue-techniek.
Jaarboek voor de Intensievezorgenverpleegkundige 2011
Een schatting van het aantal patiënten dat jaarlijks in België in aanmerking kan komen voor ECMObehandeling voor acuut respiratoir falen kan gebeuren aan de hand van de cijfers uit de CESAR-trial. Daarin werden 180 patiënten geïncludeerd over een periode van 5 jaar en dit voor een bevolking van 62.106 personen. Als we deze gegevens extrapoleren naar de Belgische situatie, betekent dit dat er jaarlijks 10-15 patiënten in aanmerking kunnen komen voor ECMO in België. De cijfers uit de H1N1studies overnemen is niet realistisch aangezien vrijwel iedereen het er over eens is dat in deze studies nogal liberaal met ECMO werd omgesprongen [16]. Dit aantal is vanzelfsprekend beperkt. Doch om het volledig arsenaal van therapeutische opties in de behandeling van ARDS te kunnen aanbieden, is het beschikken over een ECMO-programma actueel onontbeerlijk. De CESAR-trial toonde aan dat een tijdige doorverwijzing naar een gespecialiseerd centrum belangrijk kan zijn. Voor ECCO2R is het indicatiegebied ruimer doch hierover bestaan nog geen literatuurgegevens.
ECMO: techniek ECMO kan gebeuren veno-arterieel (VA) of veno-veneus (VV) [17, 18]. Voor acuut respiratoir falen wordt bijna steeds gebruik gemaakt van VV ECMO (in de literatuur varieert het aantal van 75 tot 95% VV ECMO). Enkel indien ook geassocieerd hartfalen aanwezig is, wordt VA ECMO gebruikt [19]. Daarom wordt bij de opstart van ECMO voor respiratoir falen steeds eerst een echocardiografie uitgevoerd. Bij VV ECMO wordt de gasuitwisseling volledig overgenomen (zelfs in de afwezigheid van enige eigen longfunctie). Er is echter geen ondersteuning van de cardiale functie; onrechtstreeks wordt het hart echter wel wat geholpen door het afbouwen dan de mechanische ventilatie. VV ECMO kan technisch uitgevoerd worden door dubbele canulatie: een drainagekatheter in de V. Femoralis en een katheter in de V. Jugularis Interna om het geoxygeneerde bloed terug te geven aan de patiënt. Hierbij bestaat het gevaar van recirculatie: als de katheter in de V. Femoralis te hoog komt, wordt het geoxygeneerde bloed onmiddellijk terug opgezogen in het circuit van de ECMO zonder dat het in de circulatie van de patiënt terechtkomt. Om dit probleem te omzeilen, werd een dubbellumen katheter ontwikkeld die via de V. Jugularis Interna ingebracht wordt en zowel dient voor drainage van veneus bloed (uit V. Cava Superior en Inferior via 2 drainageopeningen) als voor teruggave van geoxygeneerd bloed in het rechter atrium (Avalon EliteTM Bi-Caval Dual-Lumen Catheter, www.avalonlabs.com, zie figuur 1) [20]. Deze katheter bestaat in verschillende maten en kan ook bij kinderen aangewend worden.
Figuur 1. Bicaval Dual-lumen Catheter
C. Roosens
Deze katheters kunnen perfect percutaan ingebracht worden en behoeven dus geen chirurgische interventie. Het moet benadrukt worden dat het plaatsen van de juiste canules in het juiste bloedvat een belangrijke invloed heeft op het al dan niet slagen van ECMO. Bij VV ECMO wordt de SaO2 bepaald door: ECMO-flow; systemische veneuze return van de patiënt (= cardiac output); recirculatie; SO2 van het veneuze bloed; de longfunctie. Veruit de meest bepalende (en gemakkelijkst te manipuleren) factor is de ECMO-flow.
ECMO: praktische uitwerking Bij VV ECMO wordt gebruik gemaakt van een extracorporeel circuit dat te vergelijken valt met extracorporele circulatie bij cardiochirurgie. Samenwerking met dienst perfusie (zeker voor starten en stoppen) is dan ook onontbeerlijk. Het dagelijks beleid kan echter door een goed georganiseerde intensive care autonoom georganiseerd worden. Voor ECCO2R zijn de technische vereisten veel beperkter (het gaat in principe over een eenvoudig dialysecircuit). Het plaatsen van de katheters bij VV ECMO kan perfect bedside gebeuren door de intensivist. Voor het plaatsen van de katheters voor VA ECMO (en dan vooral voor de arteriële canule) en voor het verwijderen van de katheters is echter de aanwezigheid van een chirurg (vasculair of cardiochirurg) noodzakelijk. Vanzelfsprekend moet de patiënt onder ECMO volledig geanticoaguleerd worden. Dit gebeurt door middel van heparine. Controle van de anticoagulatie (aptt of ACT) is dan ook minstens 4x/dag noodzakelijk. Trombo-elastografie kan helpen bij het opvolgen van de stolling. Een frequente controle van antitrombine III is eveneens aangewezen. In de eerste dagen na de start van ECMO treedt dikwijls een belangrijke inflammatoire respons op. Dit leidt tot de noodzaak aan vasopressoren, forse vullingsnood en een initiële toename van het longlijden met een forse deterioratie van de RX thorax (“total white out”). Wanneer deze fase voorbij is, is het van essentieel belang om de patiënt zo droog mogelijk te houden (eventueel met toediening van diuretica of dialyse). Het ventilatoire beleid tijdens de ECMO-therapie is erop gericht de zogenaamde ventilator induced lung injury (VILI) tot een minimum te beperken. Dit kan gebeuren door de beademingsdrukken en ademhalingsfrequentie drastisch te reduceren maar zeker voldoende PEEP te behouden om atelectase te vermijden. Indien de patiënt conventioneel geventileerd wordt, kan dit met pressure controlled ventilation met peak pressure van 20-25 cm H20, een frequentie van 6-8/min, FiO2 <0,5 en PEEP 10-15 cm H20. Een zeer elegant alternatief bestaat erin om de patiënt onder HFOV te plaatsen met mean airway pressures van 20 cm H2O en een frequentie van 6-9 Hz. De gemiddelde duur van ECMO-therapie voor respiratoir falen varieert rond 7 tot 10 dagen. Weaning van ECMO gebeurt wanneer de onderliggende respiratoire problematiek voldoende opgeklaard is. Dit wordt geëvalueerd door afbouwen van de flow via de ECMO (tot 1-2 L/min) en het terug opdrijven van de ventilatie. Indien de patiënt op HFOV met een mean airway pressure van <30-35 cm H2O en een minimale ECMO-flow voldoende kan geoxygeneerd worden, kan besloten worden om de ECMO te
Jaarboek voor de Intensievezorgenverpleegkundige 2011
stoppen. Deze beslissing wordt steeds genomen in nauw overleg tussen (ECMO-)intensivist en perfusionist. Progressieve pulmonale hypertensie met rechter ventrikelfalen wijst bijna steeds op irreversiebel longfalen met onmogelijkheid tot weanen van ECMO.
ECMO: complicaties De technologische evolutie van de laatste jaren heeft ervoor gezorgd dat ECMO veel veiliger kan aangewend worden. Nochtans blijft ECMO een zeer complexe en gesofisticeerde techniek die dan ook het risico op verschillende complicaties inhoudt (tabel 2). Het moet dan ook benadrukt worden, dat ECMO slechts aangewend mag worden als alle anderen technieken gefaald hebben. Tabel 2. Complicaties bij ECMO. Complicatie
Incidentie (%)
Bloedklonters (oxygenator, tubing, filter)
3,2-22
Bloeding (wonden, canules, GIB, ICB, …)
5,3-79
Pompfalen
4,7-20
Neurologische complicaties (ICB, CVA, epi-insult, …)
13-33
Ischemie ledematen
13-25
Canulatieproblemen
0,8-8
Nosocomiale infecties
17-49
Nierfalen
30-58
ECMO: conclusies ECMO heeft zijn plaats ingenomen bij de behandeling van patiënten met acuut respiratoir falen en refractaire hypoxemie en respiratoire acidose. ECMO gebeurt best in gespecialiseerde centra waar een multidisciplinaire aanpak mogelijk is. Indien ECMO aangewend wordt bij een beperkte, geselecteerde patiëntengroep kan het een levensreddende techniek zijn.
Referenties [1] [2] [3] [4]
[5]
[6]
Bartlett RH, Roloff DW, Custer JR et al.: Extracorporeal Life Support: The University of Michigan Experience. JAMA 2000; 283:904-908. Zapol WM, Snider MT, Hill JD et al.: Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure: a randomized prospective study. JAMA 1979; 242:2193-2196. 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. Brogan Thomas V, Thiagarajan Ravi R, Rycus Peter T et al.: Extracorporeal membrane oxygenation in adults with severe respiratory failure: a multi-center database. Intensive Care Medicine 2009; 35:2105-2114. The Australia and New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation Influenza Investigators: Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009 Influenza A(H1N1) Acute Respiratory Distress Syndrome. JAMA 2009; 2009.1535. The Anzic influenza investigators and australian Maternity outcomes surveillance system : Critical illness due to 2009 A/H1N1 influenza in pregnant and postpartum women: population based cohort study. BMJ 2010; 340:c1279.
C. Roosens
[7] [8]
[9]
[10] [11] [12]
[13]
[14] [15] [16] [17]
[18]
[19] [20]
Kumar A, Zarychanski R, Pinto R et al.: Critically Ill Patients With 2009 Influenza A(H1N1) Infection in Canada. JAMA 2009; 302:1872-1879. Roch A, Lepaul-Ercole R, Grisoli D et al.: Extracorporeal membrane oxygenation for severe influenza A (H1N1) acute respiratory distress syndrome: a prospective observational comparative study. Intensive Care Med 2010; 36:1899-1905. Peek, GJ Mugford M, Tiruvoipati R et al.: Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial. Lancet 2009; 374:1351-1363. Zwischenberger JB, Lynch JE: Will CESAR answer the adult ECMO debate? Lancet 2009; 374:1307-1308. Moran JL, Chalwin RP, Graham PL: Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) reconsidered. Crit care Resusc 2010; 12:131-135. Terragni PP, Del Sorbo L, Mascia L et al.: Tidal Volume Lower than 6 ml/kg Enhances Lung Protection: Role of Extracorporeal Carbon Dioxide Removal. Anesthesiology 2009; 111:826835. Dembinski R, Hochhausen N, Terbeck S et al.: Pumpless extracorporeal lung assist for protective mechanical ventilation in experimental lung injury. Crit Care Med 2007; 35:23592366. Schuerer DJE, Kolovos NS, Boyd KV et al.: Extracorporeal Membrane Oxygenation: Current Clinical Practice, Coding, and Reimbursement. Chest 2008; 134:179-184. Hemmila MR, Napolitano LM: Severe respiratory failure: advanced treatment options. Crit Care Med 2006; 34:S278-90. Morris AH, Hirshberg E, Miller RRr et al.: Counterpoint: Efficacy of Extracorporeal Membrane Oxygenation in 2009 Influenza A(H1N1): Sufficient Evidence? Chest 2010; 138:778-781. Sidebotham D, McGeorge A, McGuinness S et al.: Extracorporeal membrane oxygenation for treating severe cardiac and respiratory disease in adults: Part 1--overview of extracorporeal membrane oxygenation. J Cardiothorac Vasc Anesth 2009; 23:886-892. Sidebotham D, McGeorge A, McGuinness S et al.: Extracorporeal Membrane Oxygenation for Treating Severe Cardiac and Respiratory Failure in Adults: Part 2-Technical Considerations. J Cardiothorac Vasc Anesth 2010; 24:164-172. Gaffney AM, Wildhirt SM, Griffin MJ et al.: Extracorporeal life support. BMJ 2010; 341:c5317c5317. Bermudez CA, Rocha RV, Sappington PL et al.: Initial experience with single cannulation for venovenous extracorporeal oxygenation in adults. Ann Thorac Surg 2010; 90:991-995.
