NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.14
ECMO ondersteuning bij een patiënt met ARDS ten gevolge van een dubbelzijdige pneumonie op basis van influenza type A (H1N1) P.A.M. Segers EKP1, C.M. Maas EKP1, A.J. Boogaart EKP1, S. Eilander EKP1, H. de Graaf EKP1, R. R.P. Laurens MD2, W.J.L. Suyker MD PhD2, F.G. Leicher MD2, J.E.A.T. Wever MD3, F.T.F. Snellen MD3, J.J. Ennema MD3, H. Sonneveld. MD3, C.J. Kwik.MD3 afdeling extracorporale criculatie, 2 afdeling thoraxchirurgie, 3 afdeling thoraxanaesthesiologie & intensive care Isala Klinieken Zwolle 1
Case report Een 42-jarige vrouwelijke patiënt werd opgenomen met een dubbelzijdige pneumonie. Binnen een tijdsbestek van enkele uren trad een zodanige vermindering van de oxygenatie op dat zij mechanisch moest worden beademd. De verdenking bestond dat deze pneumonie het gevolg was van een virale besmetting met het influenza A virus (H1N1), hetgeen later ook werd bevestigd. Haar toestand verslechterde ondanks maximale instellingen van de beademing dermate, dat extracorporale ondersteuning noodzakelijk was met een Extra Corporaal Membraan Oxygenatie (ECMO) systeem. Zij werd de eerste nacht ondersteund met behulp van een veno-arteriële ECMO, waarbij gebruik werd gemaakt van een Biomedicus centrifugaalpomp en een Affinity carmeda coated oxygenator en vanaf de tweede dag met een veno-veneuze ECMO met behulp van het Permanent Life System (PLS) van Maquet. Vanaf dag 9 trad geleidelijk herstel op. Op dag 13 werd het PLS systeem vervangen in verband met verminderd functioneren. In totaal werd de patiënt 17 dagen ondersteund. Na beëindigen van de ECMO ondersteuning herstelde zij voorspoedig en kon zij na enkele dagen naar de verpleegafdeling worden overgeplaatst. Na 39 dagen werd patiënt in een redelijke conditie ontslagen.
nauwd. In de naaste familie waren reeds 2 positieve gevallen van Mexicaanse griep. Bij opname was er sprake van cyanose, tachypnoe met basaal crepiteren. Zij had verder Diabetes Mellitus type 2 en morbide obesitas. Zij rookte 20 sigaretten per dag. De thoraxfoto liet links uitgebreide alveolaire consolidaties zien met een luchtbronchogram en rechts vermoedelijk ook een infiltratief beeld (foto 1). Kweken en H1N1 test werden ingezet. Er werd gestart met amoxicilline/clavulaanzuur 4 dd 1200 mg, ciprofloxacine 2 dd 400 mg iv. en oseltamivir 1 dd 75 mg per duodenumsonde. Patiënt werd vanaf de spoedeisende hulp direct overgebracht naar de IC in verband met circulatoire en respiratoire insufficiëntie. Zij werd geïntubeerd en vervolgens in buikligging beademd. Er werd gestart met selectieve darm decontaminatie (SDD) en de amoxicilline/ clavulaanzuur werd vervangen door cefotaxim 3 dd 1 g. Tevens werd Continue Veno-Veneuze Haemofiltratie (CVVH) toegepast wegens acuut nierfalen en kreeg zij furosemide toegediend. Haemo-
Casus Op 15 november 2009 presenteerde een 42-jarige vrouw zich op de spoedeisende hulp met dyspnoeklachten bij het beeld van een pneumonie en daarbij sterke verdenking op Mexicaanse griep. Voorafgaand aan de opname had zij sinds enkele dagen koorts, hoofdpijn, diarree en hoesten en werd zij in toenemende mate be-
foto 1
NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.15
dynamisch werd zij ondersteund met dobutamine, noradrenaline en milrinone. Adequate mechanische ventilatie ging moeizaam. Ondanks mechanische ondersteuning met een FiO2 van 85%, Bilevel Positive Airway Pressure (BIPAP) van 45 cm H2O inspiratiedruk en een Positive End Expiratory Pressure (PEEP) van 20 cm H2O, bleef patiënt hypoxaemisch met een pO2 < 8 kPa (60 mmHg). Influenza A (H1N1) werd intussen bevestigd. Haar pulmonale- en circulatoire toestand verslechterde op 17/11 nog verder. Inmiddels werd zij beademd met 100% zuurstof met een PEEP van 20 cm H2O, waarbij de perifeer gemeten arteriële zuurstof saturatie SaO2varieerde tussen de 85-90% (zie grafieken 1 en 2). Er werd besloten tot respiratoire ondersteuning met behulp van extracorporale membraanoxygenatie (ECMO). Aanvankelijk werd gekozen voor arteri-
ECMO duur
18 uur
Oxygenator
Affinity CC†
Bloedpomp
BioMedicus BPX-80†
Bloedtemperatuur
34-36 °C
Arteriële canule
BioMedicus 19fr (CC)†
Arteriëel distaal
Prismacces 13fr
Veneuze canule
BioMedicus 23 fr (CC)†
tabel 1: ECMO veneus-arterieel. † Medtronic Inc. Minneapolis, MN, USA.
ëel-veneuze canulatie in respectievelijk de arterie en vena femoralis rechts waarbij de arterie femoralis ook naar distaal werd gecanuleerd. Heparine werd toegediend voor antistolling op geleide van de APTT met een streefwaarde van 50-55 seconden. De CVVH kon worden gestaakt. Er werd met een bloedflow (Qb) van 4-5 l/min ondersteund en met een gasflow (Qg) van 7 l/min en een FiO2 van 70-90% door de oxygenator. Desondanks bleef de perifeer gemeten SaO2 tussen de 82-92%. Er werd
grafiek 1: De grafiek toont de instellingen van het ECMO systeem, de PaO2 en de perifeer gemeten zuurstofverzadiging.
grafiek 2 :De grafiek toont de instellingen van de beademingsmachine.
NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.16
grafiek 3: De grafiek toont de stollingsparameters tijdens de ECMO ondersteuning.
besloten de patiënt af te koelen via het ECMO systeem om zo het zuurstofverbruik te verlagen (tabel 1). Op 18/11 bleef de pulmonale toestand onverminderd slecht. Ondanks de V-A ECMO bleken de longen niet in staat een voldoende bijdrage te leveren aan de oxygenatie van het veneuze bloed. Besloten werd om het VAECMO systeem te vervangen door een Permanent Life System (PLS-systeem), waarbij veno-veneus werd gecanuleerd. De bestaande veneuze canule in de vena femoralis rechts werd gepositioneerd onder het diafragma en als inflow canule gebruikt. Er werd een nieuwe canule ingebracht in de vena-femoralis links die werd opgevoerd tot in het rechter atrium. Het geoxygeneerde bloed werd via deze canule geretourneerd. Het inbrengen van deze tweede veneuze canule werd gecompliceerd door een tamponade waarvoor een sternotomie noodzakelijk was. Hierbij werd een bloeding op de overgang van de vena cava superior naar het rechter atrium overhecht. Gezien de moeilijke instelling van de APTT met behulp van heparine werd de antistollingsmedicatie gewijzigd in een directe thrombine inhibitor (agratoban). Er werd gestreefd naar een APTT tussen de 60-70 seconden (zie grafiek 3). De bloedflow via het ECMO systeem bedroeg ± 4 l/min met aanvankelijk een gasflow van 7 l/min en een FiO2 van 100%. Hierbij verbeterde de gasuitwisse-
ling en kon de beademingsondersteuning drastisch worden verminderd; Lagere frequentie, piek- en eind-expiratoire druk, en forse reductie van FiO2 (zie grafiek 2), teneinde verdere longschade zoveel mogelijk te beperken. De temperatuur werd tijdens de veno-veneuze ondersteuning op 36 ºC gehandhaafd. In verband met
foto 2: outflowzijde oxygenator.
foto 3
NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.17
Perfusietijd
16 dagen
Oxygenator
Quadrox PLS oxygenator met PMP diffusie membraan†
Bloedpomp
Rotaflo RF32†
Bloedtemperatuur
36 °C
Veneuze canule
BioMedicus 23fr‡
Veneuze canule
BioMedicus 23fr‡
tabel 2: ECMO veneus-veneus. † Medtronic Inc. Minneapolis, MN, USA. ‡ Maquet Cardiopulmonary AG, Hirrlingen, Duitsland
forse oedeemvorming werd de diurese gestimuleerd met diuretica. Gedurende de ECMO behandeling heeft patiënt een goede urineretentie en nierfunctie behouden. Vanaf 26/11 werd de FiO2 van het ECMO systeem verlaagd naar 80%. Deze instelling werd voor een aantal dagen aangehouden. Op 30/11 werd er besloten om het ECMO systeem te wisselen, vanwege de toename van stolsels in de oxygenator en een verminderde oxygenatie capaciteit (zie foto 2). Vanaf 2/12 kon de ECMO ondersteuning worden afgebouwd, waarbij eerst de gasflow en de FiO2 werden verminderd. Op 3/12 werd de gasflow door de ECMO oxygenator geheel gestopt. De bloedflow werd gedurende de weaningperiode gehandhaafd op 3-4 l/min. De FiO2 van de beademingsmachine werd verhoogd naar 50% met een PEEP van 12 cm H2O. Hierbij hield patiënt redelijke bloedgas waarden. Op 4/12 kon het ECMO systeem worden verwijderd en op 7/12 werd zij geëxtubeerd. Op 15/12 werd zij weer overgeplaatst naar de verpleegafdeling longziekten en op 24/12 werd zij ontslagen (zie ook foto 3). De belangrijkste parameters rondom de ECMO ondersteuning worden getoond in grafiek 1 t/m 3. Gebruikte Materialen en Methode Het extracorporale circuit voor de eerste nacht was een volledig heparine gecoat systeem (Carmeda, Medtronic USA). Canulatie via de arterie en vena femoralis, waarbij de vene ook naar distaal werd gecanuleerd met een CVVD dubbel lumen
catheter (Gambro, Hechingen Duitsland). Het tweede gebruikte systeem was het PLS systeem (Maquet, Hechingen Duitsland). Een Bioline gecoat systeem met DEHPvrije PVC tubing. De bestaande veneuze canule werd teruggetrokken tot juist onder het diafragma en er werd een tweede canule in de andere vena femoralis ingebracht (tabel 2). Discussie De wereldwijde pandemie die bij ons bekend staat als “Mexicaanse griep”, maar door de rest van de wereld “Swine Flu” wordt genoemd is een vorm van griep die vaak gepaard gaat met pneumonie, die uiteindelijk kan ontaarden in een Acute Respiratory Distress Syndroom (ARDS). Patiënten die worden opgenomen in het ziekenhuis met deze problematiek zullen vaak mechanisch moeten worden beademd en in uitzonderlijke gevallen in combinatie met extracorporale membraan oxygenatie. Een recente registratie van Influenza A (H1N1) opnames in Australië en New Zeeland toonde aan dat van de 194 patiënten waarbij de diagnose was bevestigd er in 133 gevallen mechanische ventilatie noodzakelijk was en bij 63 patiënten een gecombineerde ventilatie en ECMO ondersteuning. Vaak ging het om jong volwassenen. De mediaan van de ondersteuningsduur was 10 (7-15) dagen. De mortaliteit binnen deze met ECMO behandelde patiënten was 21%. Het wel of niet slagen van de behandeling is afhankelijk van het herstel van de longfunctie van de patiënt, maar ook van wel of niet optreden van andere orgaanfunctie stoornissen. Afgezien van de ondersteuning van de circulatie die bij deze patiënt noodzakelijk was, mogelijk ten gevolge van de hoge beademingsdrukken, waren er verder naast de longproblematiek geen andere orgaanfunctie stoornissen. Ook haar relatief jonge leeftijd verbeterde de kans op herstel. Het doel van een ECMO behandeling is tweeledig. Uiteraard is het belangrijkste doel een ade-
NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.18
quate gasuitwisselling voor de patiënt te waarborgen. Daarnaast kunnen de eigen longen door de toepassing van ECMO rust krijgen waardoor herstel mogelijk is. De FiO2 wordt beneden de 60% ingesteld om schade door zuurstoftoxiciteit te voorkomen. Daarnaast moet het barotrauma en volumetrauma door de mechanische ventilatie van de long zoveel mogelijk worden beperkt. Het doel hierbij is om met PEEP de alveoli voldoende open te houden en om de piekdruk lager dan 35 cm H2O te houden. Doordat via het ECMO systeem ook een gedeelte van het geproduceerde CO2 wordt verwijderd, kan het minuutvolume en tidal volume van de beademing worden verminderd en daarmee het barotrauma en volumetrauma (grafiek 2). Goede sedatie bij ECMO behandeling is belangrijk om een aantal redenen. Ten eerste is het van belang om de zuurstofvraag van het lichaam te reduceren en momenten van stress en onrust zoveel mogelijk te voorkomen. Ten tweede is het voor het optimaal functioneren van de ECMO van belang dat patiënten rustig liggen, zodat geen knikken van canules of zelfs accidentele dislocatie/verwijdering kan optreden. Ten derde moeten zij zich rustig kunnen laten ventileren met zogenaamde “lung protective” minimale instellingen van de beademingsmachine. Momenten van hoesten en persen met daardoor hoge piekdrukken in een reeds beschadigde long dienen te allen tijde voorkomen te worden. Sedatie van de patiënt wordt bewerkstelligd met een continue intraveneuze toediening van midazolam en morfine. Bij onvoldoende werking kan eventueel clonidine, een α2 agonist, worden toegevoegd. Streef-sedatieniveau is Ramsay 3-4, waarbij patiënt rustig reageert op externe prikkels.2 Wij zijn bij deze patiënt gestart met venoarteriële ECMO. Hiermee werd nog onvoldoende oxygenatie bereikt. Dit komt waarschijnlijk doordat de patiënt een hoge
cardiac output had, waardoor haar oxygenatie nog steeds voor een belangrijk deel via haar eigen longen moest verlopen. Het bloed dat dan via de linker kamer wordt uitgepompt zal dan met name de bovenste lichaamshelft verzorgen. Bloed dat vanuit het ECMO systeem terug wordt gevoerd naar de arteria femoralis zal met name de onderste lichaamshelft verzorgen. Venoarteriële canulatie verdient de voorkeur indien zowel de lichaamscirculatie als de gasuitwisselling moet worden ondersteund. Als met name de gasuitwisselling moet worden ondersteund, verdient een veno-veneuze bypass bij een goede cardiale functie de voorkeur. Hierbij kan vaak een veneuze return canule in de vena jugularis worden geplaatst, met de tip dicht bij het rechter atrium. Bij deze patiënt was het, gezien haar lichaamsbouw niet mogelijk om de vena jugularis te canuleren. Het PLS systeem heeft een aantal voordelen boven een conventioneel systeem. De oxygenator bevat polymethylpenteen (PMP) fibers. De conventionele oxygenatorfibers zijn microporeus, waarbij na verloop van tijd plasmalekkage kan optreden. PMP fibers zijn echte diffusie membranen, waar dit fenomeen niet kan optreden. De firma adviseert het gebruik van het systeem tot maximaal 14 dagen. Tevens is het gehele circuit tip-to-tip gecoat met een Bioline™ heparine coating. Hierdoor bestaat de mogelijkheid na initialisatie van de ECMO de heparine volledig te antagoneren en optimale hemostase te bereiken. Na 12 uur wordt dan weer gestart met heparine of agratoban. Uiteraard moet de patiënt tijdens ECMO toepassing worden ontstold. Dit kan met heparine, waarbij de aan te houden APTT mede afhankelijk is van de compleetheid van de coating van het extracorporale circuit. Na meer dan 5 dagen heparinegebruik komt bij 0,5-5% van de patiënten een heparine geïnduceerde thrombopenie voor (HIT).3 Bij deze ernstig zieke patiënten kan dit tot enorme bloedingen leiden. Wij gebruiken daarom momen-
NeSECC UPTODATE 2010 nr. 1; p.19
teel voor langer durende extra-corporele ondersteuning de directe thrombine antagonist agratoban. Met continue infusie van agratoban wordt over het algemeen een stabiele ontstolling bewerkstelligd die door APTT bepalingen wordt bewaakt. Er bestaat geen antidotum voor agratoban, maar afhankelijk van de leverfunctie normaliseren de stollingsparameters binnen 2 tot 4 uur. Bloedingscomplicaties treden vaak op bij ECMO procedures1. In de New Zealand/ Australia registry kwam dit bij 34 patiënten (54%) voor. Meestal traden bloedingen op in de canulatieplaats (22%), maar ook gastro-intestinale bloedingen (10%), tractus respiratorius bloeding (10%), vaginale bloeding (9%) en intracraniële bloeding (9%) kwamen voor. Gedurende de ECMO ondersteuning bleef het bloedverbruik bij deze patiënt beperkt tot 9 buffycoat vrije packed cells. Conclusie De behandeling van een patiënt met ECMO ondersteuning is een zeer intensieve procedure waar verschillende disciplines bij betrokken zijn. Het behandelbeleid en de keuze van het ECMO systeem zijn cruciaal voor het behalen van een optimaal resultaat. Samenvattend kan worden gesteld dat een veno-veneuze ECMO levensreddend kan zijn indien conventionele mechanische ventilatie niet toereikend is om voldoende gasuitwisseling te waarborgen. Daarbij kan het door een vermindering van het barotrauma en volumetrauma van de longen door de mechanische ventilatie, het herstel van de longen bevorderen.
Referenties 1. Andrew R. Davies. et all. The Australa and New Zealand
Extracorporeal
Membrane
Oxygenation
(ANZ ECMO) Influenza Investigators. Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009 Influenza A (H1N1) Acute Respiratory Dystress Syndrome. JAMA 2009;302(17):1888-1895 2. Ramsey CD, Funk D, Miller RR 3rd, Kumar A. Ventilator management for hypoxemic respiratory failure attributable to H1N1 novel swine origin influenza virus. Crit Care Med. 2009 Dec 29. [Epub ahead of print] 3. Levy JH, Winkler AM. Heparin-induced thrombocytopenia and cardiac surgery. Curr Opin Anaesthesiol. 2010 Feb;23(1):74-9.
