ECMO

Venös-arterielle ECMO-Schema beim Neugeborenen

Die Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) ist eine Form der extrakorporalen Organersatzverfahren, auch Extracorporeal Life Support= extrakorporale Lebensunterstützung (ECLS) genannt, und beschreibt eine intensivmedizinische Technik, mit der teilweise oder auch vollständig eine Maschine die Atemfunktion von Patienten übernimmt, deren Lungen schwerst geschädigt sind (ARDS). Hier ist ein Zustand gemeint, bei dem die Lungen des Betreffenden versagen und ein effektiver Gasaustausch nicht mehr in dem Maß möglich ist, als dass er seine Atemfunktion selbst sicherstellen kann.

^[1] Sie wird oft bei Neugeborenen eingesetzt, die an Lungenschäden (Atemnotsyndrom, Mekoniumaspiration, persistierende pulmonale Hypertonie) leiden.

Technisch gleicht ein ECMO-Gerät einer Herz-Lungen-Maschine. Um eine ECMO aufzunehmen, werden Kanülen in zwei große Blutgefäße eingebracht. Um eine Gerinnung des Blutes zu vermeiden, setzt man gerinnungshemmende Mittel (Antikoagulanzien) zu, in der Regel Heparin. Das ECMO-Gerät pumpt Blut kontinuierlich durch einen "Membran-Oxygenator", welcher den Gasaustausch in der Lunge ersetzt, d.h. er entfernt Kohlendioxid aus dem Blut und reichert es mit Sauerstoff an. Das so aufbereitete Blut wird dann zum Patienten zurückgeführt.

Mit der ECMO kann über Tage oder Wochen hinweg eine ausreichende Oxygenierung erreicht werden. Somit hat die Lunge Zeit zu heilen, da eine aggressive Beatmung vermieden wird. Trotzdem wird die ECMO, nicht zuletzt wegen der immensen technischen Anforderungen, Kosten und Komplikationsrisiken (z.B. Blutungen), als eine letzte Therapiemöglichkeit (Ultima ratio) betrachtet.

Varianten der ECMO

Es existieren verschiedene Formen der ECMO, die wichtigsten sind die Veno-Venöse ECMO (VV-ECMO) und die Veno-Arterielle ECMO (VA-ECMO). Entnommen wird das Blut bei beiden Versionen aus großen Venen. Bei der VV-ECMO wird das oxygenierte Blut dann wieder in eine Vene eingeleitet, es ist bei schweren Lungenversagen mit noch ausreichender Funktion des Herzens indiziert. Bei der VA-ECMO hingegen wird das Blut am Herzen vorbei in eine Arterie geleitet, so dass ein Parallelkreislauf entsteht. Da dadurch das Herz entlastet ist, wird diese Methode bei Patienten mit schlechter Pumpfunktion des Herzens (Herzinsuffizienz) eingesetzt.

ECMO beim Erwachsenen

Die erste Anwendung eines kardiopulmonalen Bypasses zur Therapie eines Lungenversagens (ARDS) fand Anfang der 1970er Jahre statt.^[2] Mit der Aussicht, ein wirkungsvolles Therapieinstrument zur Behandlung des ARDS in den Händen zu halten, wurde daraufhin durch die National Institutes of Health (Oberste Gesundheitsbehörde der USA) eine ARDS-Multicenterstudie gestartet. Die Ergebnisse waren jedoch so ernüchternd, dass die Studie vorzeitig abgebrochen wurde, die Gruppe mit ECMO-Behandlung zeigte kein besseres Behandlungsergebnis.^[3] Im Nachhinein kritisierte man jedoch, dass die Studie methodische Mängel aufwies. Die Studie war dennoch ein herber Rückschlag für die ECMO-Entwicklung und die Forschung konzentrierte sich in Folge dessen wieder verstärkt auf die Verbesserung der herkömmlichen Beatmungsverfahren.

Erst in den 1980er Jahren gelang es einer italienischen Forschergruppe, mit verbesserten Methoden einen Nutzen der ECMO zu zeigen, allerdings in einer nicht-kontrollierten Studie.^[4] Bis heute gilt das Ergebnis dieser und anderer Folgeuntersuchungen, dass die ECMO beim ARDS des Erwachsenen von Nutzen sein kann, allerdings ohne bisher einen signifikanten Vorteil gegenüber einer Beatmungstherapie belegen zu können.^[5] Kürzlich wurde in Großbritannien eine randomisierte Multizenterstudie zur Feststellung des Stellenwertes einer ECMO zur Therapie des ARDS beendet. In die Studie (Studiendauer von Juli 2001 bis August 2006) waren 80 Zentren involviert und es wurden 180 Patienten eingeschlossen. Das Ergebnis der Studie wird Ende 2007 erwartet.

Die ersten erfolgreichen Anwendungen von extrakorporalem Gasaustausch (ECMO, ELA, ECLA, ECCO2-R) in Deutschland wurden bei akutem Lungenversagen des Erwachsenen in den Jahren 1971 und 1983 an der Universität Düsseldorf ^[6][7], sowie bei Verbrennungen erstmals 1975 von Rommelsheim und Birtel an der Klinik für Anästhesiologie der Universität Bonn durchgeführt ^[8][9].

ECMO beim Neugeborenen

Kanülenlage venös-arterielle ECMO beim Neugeborenen

Bartlett berichtete 1975 über die erste erfolgreiche neonatale ECMO-Anwendung in Kalifornien, woraufhin die erste richtungsweisende Studie folgte, die ein erhöhtes Überleben durch die Behandlung zeigte.^[10][11] Das im Vergleich zum Erwachsenen deutlich bessere Ansprechen einer ECMO-Therapie beim Neugeborenen führte zu einer zunehmenden Zahl an ECMO-Behandlungsfällen und ECMO-Zentren, zunächst in den USA und später auch weltweit.

Im Februar 1987 wurde in der Mannheimer Kinderklinik die erste erfolgreiche ECMO-Anwendung bei einem Neugeborenen im deutschsprachigen Raum durchgeführt.^[12]1994 bis 1995 wurde in Großbritannien eine randomisierte Multizenterstudie bei Neugeborenen durchgeführt. Im November 1995 brach man diese Studie frühzeitig ab, da in der ECMO-Behandlungsgruppe eine signifikant höhere Überlebensrate erzielt wurde und ein Fortführen aus ethischen Gründen nicht vertretbar war.^[13] Die Studie zeigte auch in nachfolgenden Folgeuntersuchungen bis zum 7. Lebensjahr, dass die höhere Überlebensrate der Kinder in der ECMO-Behandlungsgruppe nicht wie befürchtet durch eine erhöhte Anzahl an Kindern mit psychomotorischen Defiziten „erkauft“ wurde, sondern dass der ECMO-Benefit auch in der Nachuntersuchung der Kinder erhalten bleibt.^[14]

Extracorporeal Life Support Organization (ELSO)

Kumulative Übersicht und Outcome der bis 2006 der ELSO gemeldeten ECMO-Behandungsfälle

Um eine Übersicht über die ECLS-Behandlungsfälle zu gewinnen wurde 1989 ein zentrales ECMO-Register in Ann-Arbor Michigan USA eingerichtet. Das zentrale Registrieren und detaillierte Aufschlüsseln der ECLS-Anwendungen erlaubt eine genaue Übersicht über die Effektivität und den Fallzahlverlauf der Therapie bei bestimmten Krankheitsbildern. Therapiespezifische Verbesserungen oder Probleme im Bereich ECLS-Anwendungen können rascher erkannt und an andere ECMO-Zentren weitergegeben werden. Bis Ende 2006 wurden mehr als 31.000 ECLS-Anwendungen weltweit der Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) berichtet und statistisch ausgewertet. Derzeit sind der ELSO 115 aktive ECMO-Zentren weltweit gemeldet.

Literatur

1. ↑ Kopp R et al: Extrakorporale Membranoxygenierung beim akuten Lungenversagen. Der Anaesthesist, 2004; 53:168-174
2. ↑ Hill JD, O'Brien TG, Murray JJ, et al: Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shocklung syndrome). N Eng J Med 1972; 286:629 PMID 5060491
3. ↑ Zapol WM, Snider MT, Hill JD, et al: Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure. A randomized prospective study. JAMA 242: 2193-2196, 1979. PMID 490805
4. ↑ 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,. PMID 3090285
5. ↑ Mols G et al: Zehn Jahre Erfahrung mit extra-korporaler Membranoxygenierung (ECMO). Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2001; 36: 4-14
6. ↑ Schulte HD, Bircks W, Dudziak R.: Preliminary results with the Bramson membrane lung. (Also report of a successful, clinical long-term perfusion) Thoraxchir Vask Chir. 1972;20:54-9. PMID 4537173
7. ↑ Thies WR, Breulmann M, Lenhsen U, Pet al.: Pulmonary function during a 10-day successful extracorporeal CO2 elimination in acute respiratory failure. Case report Der Anaesthesist. 1985 Apr;34:197-202. PMID 3923858
8. ↑ Rommelsheim K, Birtel FJ, Seidat KH et al.: Anwendung der "GE-DUALUNG" bei pulmonaler Diffusionsstörung nach einem Verbrennungsfall. Wissenschaftl. Inform. d. Freseniusstiftg. 1975; 4:185
9. ↑ Rommelsheim K, Birtel FJ, Seidat KH, et al.: Prolongierte extrakorporale Membranoxygenisierung wegen Schocklunge bei drittgradiger Verbrennung. Prakt. Anästhesie 1976; 11:8-16 PMID 967804
10. ↑ Bartlett RH, Gazzaniga AB, Jefferies MR et al: Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) cardiopulmonary support in infancy. Trans Am Soc Artif Intern Organs 1976;22:80-93. PMID 951895
11. ↑ Bartlett RH, Gazzaniga AB, Toomasian J et al. Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) in neonatal respiratory failure. 100 cases. Ann Surg. 1986; 204: 236-45 PMID 3530151
12. ↑ Kachel W, Arnold D: Schriftenreihe Intensivmedizin Notfallmedizin Anästhesiologie Band 73 Extrakorporale Membranoxygenierung beim Neugeborenen 1. deutschsprachiges Symposium in Mannheim
13. ↑ UK collaborative randomised trial of neonatal extracorporeal membrane oxygenation. Lancet 1996; 348: 75-82
14. ↑ McNally H, Bennett CC, Elbourne D et al.:United Kingdom Collaborative Randomized Trial of Neonatal Extracorporeal Membrane Oxygenation: Follow-up to Age 7 Years. Pediatrics 2006;117:e845-e854

Weblinks

• ECMO im Kinderzentrum Mannheim
• ECMO-Zentrum der Kinderkliniken im Klinikum Bremen
• Extracorporeal Life Support Organization
• (CESAR-Studie) Conventional Ventilation of ECMO for Servere Adult Respiratory Failure
• ECMO-Informationen für Eltern (PDF)

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