OXIGENACION A MEMBRANA EXTRACORPOREA- ECMO.

1-INTRODUCCION

La abreviación ECMO (del inglés, extracorporeal membrane oxigenation), es una forma de soporte cardiopulmonar para pacientes que sufren fallo pulmonar y /o cardíaco temporal y reversible.

Las situaciones que provocan insuficiencias cardiopulmonares han aumentado, llevando a la necesidad de implementar nuevas técnicas de asistencia mecánica en el paciente agudo.

El término oxigenación a membrana extracorpórea, ha sido modificado por el de "soporte vital extracorpóreo" (ELS), el cuál significa by-pass veno-arterial logrado por canulación extratoracica.

La historia del ECMO comienza entre los años 1934-1950. El Instituto Nacional de la Salud de los EE.UU., subvencionó un estudio prospectivo y controlado, en pacientes adultos con fallo respiratorio, el cuál, no demostró beneficio alguno. En 1975 pioneros como Bartlett, Gazzaniga y otros en la Universidad de California, trataron éxitosamente con ECMO a una paciente neonatal llamada Esperanza. Desde entonces, la utilización de ECMO se ha convertido en una modalidad de tratamiento ineludible para pacientes criticamente enfermos, en los cuales otras formas terapéuticas menos invasivas hubieren fallado.

2-FISIOPATOLOGIA DE UN FALLO PULMONAR AGUDO.

El fallo pulmonar agudo es la indicación principal para la utilización de ECMO en adultos.

Síntomas clínicos principales: disnea, taquipnea, hipoxia arterial, hipercápnea, infiltrados pulmonares difusos. La denominación actual de esta patología ha sido establecida con el nombre de ARDS (adult respiratory distress síndrome).

Según su etología es posible identificar las siguientes causas de un ARDS: contusión pulmonar, inhalación de gases tóxicos, aspiraciones, infecciones de las vías respiratorias, neumonías, transfusiones sanguíneas, hemólisis, deficiencia de surfactante, pancreatitis, sepsis.

Lo numerado, son las diferentes noxas que pueden conllevar a una alteración, en la permeabilidad a nivel de los capilares pulmonares que desencadenan el desarrollo de un edema intersticial y alveolar. Posteriormente las células inflamatorias y los eritrocitos pasan hacia los alvéolos y producen una lesión de las células endoteliales, se produce una proliferación celular que recubre el epitelio alveolar dañado. Los consecuentes cambios fibrolíticos conllevan a una pérdida creciente y refractaria de la función pulmonar.

A partir de estas observaciones se ha basado el tratamiento del ARDS utilizando los sistemas de ECMO.(1)

Cuando los pulmones se pueden potencialmente recuperar de este proceso se deben garantizar los siguientes factores:

# Soporte de los pulmones durante su proceso de curación.
# Eliminación de factores iatrogénicos adicionales de los pulmones a través de la asistencia respiratoria mecánica.
# Administración hacia el organismo de oxígeno y eliminación de dióxido de carbono en forma independiente a los pulmones.

Parámetros utilizados en la valoración de un ARDS:

" PO2--------------------------------------------------------reducida (hipoxia arterial).
" FIO2-------------------------------------------------------aumentada.
" PEEP------------------------------------------------------aumentada.
" Radiografía de tórax------------------------------------infiltrados difusos.
" Presión de enclavamiento capilar pulmonar-------inalterada.

3-UTILIZACION TECNICA DE UN ECMO.

# Componentes principales de un ECMO (Gráfica 1-2): Cánulas, Tubos, Bomba sanguínea, Oxigenador, Sensores, Intercambiador de temperatura.

Gráfica 1: Esquema de los componentes necesarios.

Gráfica 2: Equipo completo para ECMO.

Una variante en los procedimientos de CEC es el reemplazo de la función pulmonar y cardíaca por un período de tiempo limitado, los cuales son denominados como ECMO. Realizada la indicación para la utilización, se debe definir si es necesario utilizar un soporte solamente pulmonar o cardíaco juntamente con los pulmones, debido a que ésto definirá las vías de acceso vasculares en el paciente, las cuales diferencian los efectos del sistema sobre la circulación del mismo.(Tabla I)

# ECMO para asistencia respiratoria

El objetivo, es la creación de un ambiente que conduzca a la curación del parénquima pulmonar, para que el pulmón pueda curar, alterar la evolución de la enfermedad y evitar efectos adversos que la terapéutica convencional causa, permitiendo reducir la presión inspiratoria a niveles fisiológicos, la FIO2 < de 40 %, y bajar la frecuencia del respirador, contribuyendo a disminuir el barotrauma pulmonar.(3)

* Criterios de inclusión.

Indicaciones	Contraindicaciones
Síndrome de distress respiratorio del adulto Neumonía Shock pulmonar traumático Quemadura respiratoria Soporte post-transplante pulmonar Embolia grasa	Daño cerebral irreversible Cáncer S.D.R.A + EPOC severo Falla multiorgánica Sangrado masivo.

* vías de acceso: canulación.

Se deberá evaluar la función cardíaca, para decidir que tipo de by-pass se utilizará para asistir a la función pulmonar que no a podido ser mejorada con el tratamiento respiratorio máximo.

La anticuagulación se realiza previamente a la inserción de las cánulas, cuya dosis dependerá de factores tales como: estado previo de la coagulación, tipo de circuito a utilizar, etc.

" By-pass veno-venoso:

Es el de elección para tratamiento de enfermedades pulmonares puras.

La sangre es drenada desde una vena de adecuado calibre hacia el sistema de ECMO y regresa nuevamente hacia una vena. En el ECMO veno-venoso permanece inalterado el volumen circulatorio a través del corazón y de los pulmones debido a que la sangre es tomada de forma contínua desde una vena y reemplazada hacia una vena. Con ésta técnica el corazón no es relevado de su función.

La oxigenación realizada es pre-pulmonar, la sangre es oxigenada antes de entrar a los pulmones además de reducirse su contenido de CO2. En caso de existir una posición inadecuada de las cánulas,(Gráfica 3) es posible que el volumen del shunt disminuya la eficiencia de este soporte. Si la punta de la cánula se encuentra inadecuadamente por encima del diafragma, se succiona directamente una parte de la sangre, que ingresa desde la cánula de entrada, realizando un cortocircuito entre ámbas cánulas circulando por el sistema de ECMO sin pasar hacia el paciente. Una prueba segura de uno de estos cortocircuitos, es una saturación de oxígeno de la sangre venosa de mas de 90 % en la entrada al oxigenador. Para minimizar el cortocircuito se debe colocar la punta de la cánula de salida por debajo del diafragma y la punta de la cánula de entrada por encima de la válvula tricúspide.
Gráfica 3: Una deficiente colocación de las cánulas en el E.C.M.O veno-venoso puede producir un flujo mezclado el cual reducirá claramente la asistencia.

" By-pass mixto:

Canulación de la vena femoral como retorno venoso, tomando la arteria femoral y usualmente la vena yugular interna derecha como vía de entrada al paciente. Este by-pass se usa para mejorar la saturación de la mezcla gaseosa a nivel de la aorta ascendente, para aumentar la perfusión pulmonar con sangre oxigenada, incrementar el aporte de oxígeno a nivel miocárdico y de todos los tejidos.

" By-pass veno-arterial:

Se utiliza cuando hay una insuficiencia cardíaca durante la asistencia respiratoria. Se canula la vena femoral con una cánula multiperforada, que progresa hasta la aurícula derecha con cánulas de 27 o 29 French y de la arteria femoral con cánulas de 19 a 21 French.(Gráfica 4)

Gráfica 4: Canulación en el ECMO veno-arterial.

* Indicadores para la desconexión

- Incremento de la PaO2 y de la saturación venosa.
- Descenso de la PaCO2 sin cambios en el respirador ni en el circuito extracorpóreo.
- Incremento moderado del consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono medidos en la vía aérea.
- Aumento de la compliance pulmonar.

La técnica de desconexión consiste en disminuir el flujo de gas del circuito extracorpóreo, reduciendo progresivamente el volumen minuto, ajustando el respirador a los parámetros requeridos y evaluando la gasometría.(4) Si se detecta una respuesta favorable, se podrá discontinuar la asistencia. Esto sucede alrededor del 5° al 7° día.

# E.C.M.O para asistencia cardíaca

Indicaciones	Contraindicaciones
Shock post-cardiotomia Paro cardiorrespiratorio Deterioro hemodinámico agudo Soporte hemodinámico en angioplastias coronarias Hipotermia severa Puente al transplante cardíaco Soporte post-transplante	Daño cerebral irreversible Falla multiorgánica Coagulopatias Cáncer SDRA + EPOC severo Edad >65 años Sepsis

* vías de acceso: Canulación.

La anticoagulación dependerá del tratamiento previo, ya que es habitual que estos pacientes estén con balón de contrapulsación aórtica, por lo tanto se encuentran heparinizados, no obstante se deberá realizar heparina en bolo.

En este procedimiento se drena sangre venosa hacia el ECMO, la cuál regresa hacia una arteria.

En el ECMO veno-arterial (Gráfica 4) se reduce el volumen sanguíneo a través de la circulación cardiopulmonar, en la cuál la sangre es derivada en forma similar a la CEC, por ejemplo, el flujo sanguíneo en el sistema vascular arterial es de 5 l/min. En el ECMO veno-arterial fluyen unicamente hacia el corazón y los pulmones 1 l/min, sin embargo, se aproxíman en el sistema vascular arterial ambos volumenes nuevamente hasta 4 l/min + 1 l/min = 5 l/min. Este sistema bombea solo una parte del volumen sanguíneo requerido por el organismo, el resto es realizado por el organismo. En este sistema, al no realizarse una oxigenación pre-pulmonar, la sangre residual que circula a través de los pulmones, tiene baja saturación de oxígeno y un alto contenido de CO2.

Si la arteria seleccionada es la femoral, se desarrolla en el paciente un flujo competitivo debido a que por un lado la sangre es bombeada hacia el paciente en la aorta en dirección contraria al flujo normal desde la parte distal hacia la proximal y por otro lado una parte de la sangre es eyectada por el corazón hacia la aorta ascendente. Ambos flujos se encuentran a nivel de la aorta torácica o abdominal. Esto es dependiente del gasto cardíaco residual y del flujo sanguíneo en el ECMO. Para evitar la isquemia y/o edema del miembro canulado se recomienda la canulación distal del mismo con cánulas de pequeño calibre que se integren al circuito principal. La relevancia clínica, se encuentra en que la sangre enviada por el corazón contiene menor cantidad de O2 y mayor cantidad de CO2 debido a la alteración pulmonar existente. Esto implica que el corazón envía primariamente esta sangre hacia el cerebro, existiendo el peligro de una hipoxia cerebral. También las arterias coronarias reciben esta sangre pudiendo provocar un fallo cardíaco hipóxico.

* Indicadores para la desconexión.

Se debe evaluar la función cardíaca con ecocardiograma intraesofágico, valoración hemodinámica, saturación arterial y venosa. En caso de demostrarse una recuperación en la contractilidad, se comienza a reducir el flujo extracorpóreo.

4-Oxigenadores para ECMO.

Se requiere de oxigenadores que puedan ser utilizados por períodos prolongados. Existen dos posiciones en las clínicas que utilizan ECMO: un grupo utiliza oxigenadores de membrana siliconada con buena estabilidad por períodos de tiempo prolongado pero grandes superficies de membrana, el otro grupo utiliza oxigenadores capilares con una superficie de intercambio gaseoso pequeña y eficiente, pero con una reducida estabilidad por períodos prolongados. El problema que se presenta en estos casos es la denominada " fuga de plasma ", la cual consiste en el pasaje de componentes plasmáticos hacia el lado gaseoso y la visualización de su salida desde el oxigenador. El mecanismo exácto no ha sido aún completamente descubierto Steffen ha postulado los siguientes factores desencadenantes:(2)

" Diferencia de temperatura entre la sangre y el oxigenador.
" Velocidad baja del flujo en el oxigenador.
" Presión de perfusión elevada.
" Diámetro no homogéneo de los poros de los capilares.
" Tensión superficial sanguínea reducida.


# Para una asistencia cardíaca el oxigenador de elección es el de fibra capilar, microporoso, pre-heparinizado. Tiene una vida limitada en el tiempo dependiendo de:

" Flujo sanguíneo.
" Flujo de gas.
" Resistencia periférica.
" Duración máxima de 48 Hs.


# Para una asistencia respiratoria la elección son las membranas de silicona. Son continuas y no microporosas, diseñadas para procedimientos prolongados de hasta 10 días.

El fín de la vida útil del oxigenador se evalúa a través de la pérdida de la capacidad para oxigenar, por el aumento de la presión transmembrana y por la aparición de exudado plasmático transcapilar. Los flujos elevados de gas y de sangre reducen la vida útil de la membrana, sobre todo las de fibra capilar.

5-Bombas sanguíneas en los sistemas de ECMO.

Actualmente se utilizan dos tipos de procedimientos diferentes para impulsar la sangre a través de un sistema de ECMO. La más difundida es la bomba de rodillos. Alternativamente se utilizan las bombas centrífugas, las cuales imponen a la sangre un movimiento de rotación, aprovechando la fuerza centrífuga para su transporte.

" Bombas a rodillo

El principio funcional se basa en la compresión de un segmento de tubo por medio de dos rodillos giratorios, impulsando el volumen que se encuentran entre ambos rodillos. El tubo es sometido a una deformación y rozamiento continuo, provocando ruptura y fatiga del material.

Éstas, al ser colocadas en una posición no completamente oclusiva, pueden desarrollar altas presiones negativas y positivas. Una torsión de la cánula hacia el paciente desarrolla presiones elevadas en el ECMO y provoca ruptura de los tubos. En caso de obstaculizarse el retorno de sangre desde el paciente, manteniéndose el número de revoluciones constante, se produce una presión negativa extrema con el peligro de embolias gaseosas. Debido a lo enunciado se pueden utilizar regulaciones adicionales, adaptándose automáticamente las revoluciones a la presión venosa medida en el sistema de CEC o dependiendo del nivel de volumen en una cánula colapsable integrada en el reservorio venoso. Una presión venosa disminuida en el sistema de un reservorio colapsado, conlleva a una reducción en las revoluciones de la bomba y cuando la presión aumenta o el reservorio se llena nuevamente, se aumentan las revoluciones automáticamente.

" Bombas centrífugas

Tienen la capacidad de alcanzar presiones positivas hasta 900 mmHg y negativas hasta 700 mmHg, al encontrarse en máximas revoluciones. Las presiones negativas elevadas provocan efecto de vacío y colapso de los tubos. Ante revoluciones constantes, se adapta por sí misma en cuanto al volumen impulsado, pero una regulación adicional no es posible.

Para la utilización a corto plazo de hasta 6 horas, las bombas centrífugas demuestran una menor hemólisis, una reducida activación del sistema complemento y lesión plaquetaria en comparación con las bombas de rodillo.

Una cánula venosa colocada inadecuadamente produce una fuerte succión desarrollando una elevada presión negativa, lo cuál provoca hemólisis, activación del complemento y lesión plaquetaria. La causa de la lesión de la sangre no se encuentra en la bomba centrífuga, sino en el drenaje venoso insuficiente. Se debe mantener, sin embargo, durante todo el tiempo de ECMO un flujo sanguíneo básico, continuo y no se debería reducir las revoluciones debido a un retorno venoso inadecuado. Consecuentemente se deben buscar las causas del deficiente retorno.

6-ECMO EN NEONATOS Y EN NIÑOS.

Posteriormente al empleo de ECMO en adultos, fué posible introducir en la práctica clínica esta técnica también en niños. En los últimos 20 años las técnicas de ECMO se han convertido en una rutina en el manejo de los fallos respiratorios, que no responden a las terapias convencionales en neonatos y niños.

Los recién nacidos que padecen diferentes y muy graves enfermedades, como síndrome de aspiración de líquido amniótico, asfíxia perinatal, enfermedad de las membranas hialinas, etc. son una población de alto riesgo, aún más, si se complica con el síndrome de hipertensión pulmonar persistente del recién nacido, cuyas consecuencias son:

" Disminución del gasto cardíaco.
" Cortocircuito de derecha a izquierda.
" Hipoxemia.


En su conjunto genéran metabolismo tisular anaeróbico, acidosis metabólica y un círculo vicioso que de no ser interrumpido, el paciente fallece. Para lograr la sobrevida del niño, se hace necesaria la utilización de ECMO.

* Criterios de inclusión:(5-6)

" Edad gestacional > 34 semanas.
" Asistencia respiratoria mecánica por un período no mayor a 10 días.
" Ausencia de enfermedades graves: anormalidades cromosómicas mayores, anomalías anatómicas o síndromes malformativos severos.
" Ausencia de hemorragia intracraneal de grado II o mayor.
" Hipertensión pulmonar persistente.
" Aspiración de meconio.
" Hernia diafragmática congénita.
" Neumonía por estreptococos-B o por aspiración.
" Sepsis neonatal.
" Infecciones virales.
" Alteraciones respiratorias ideopáticas en niños nacidos a término.
" Persistencia de un síndrome de " air leak " como consecuencia de la ruptura de una membrana alveolar y un neumotórax.
" Ausencia de sangrado masivo o diátesis hemorrágica grave.
" Presencia de insuficiencia respiratoria grave evidenciada por:

a- índice de oxigenación mayor de 40 mmhg, en 3 o 5 determinaciones de gases en sangre, obtenidos durante un período de 3 a 4 Hs.
b- fallo respiratorio grave con descompensación súbita ( PaO2 < 40 Torr), que no responde a la terapia máxima.

7-Terapia con ECMO.

Mediante esta terapia se consigue descargar el trabajo de un ventrículo afectado, mantener un gasto cardíaco adecuado, oxigenación sanguínea normal y una reducción del consumo miocárdico de O2. También es utilizado como un puente al transplante ya sea cardíaco o pulmonar.(7) Exísten en la aplicación en recién nacidos dos tipos de procedimientos: el by-pass veno- venoso y el veno-arterial. Con ambas técnicas es posible lograr una estabilización hemodinámica.

*vías de acceso: Canulación.

" By-pass veno-arterial:

Luego de la aplicación de una dósis de heparina de 100-150 UI/kg se abren los vasos y se realiza la canulación respectiva. Los vasos de elección en el 80 % de los casos son: la vena yugular interna derecha (VYID) y la arteria carótida interna derecha ( ACID).(Gráfica 5,6,7) Para mantener el tiempo de hipoxia lo más corto posible después del pinzamiento distal de la arteria carótida, se debería canular primero la vena y luego la arteria.(5) La sangre es drenada por gravedad desde la aurícula derecha (AD), por una cánula colocada en la VYID, ingresa en el circuito, atraviesa un reservorio donde se controla la magnitud del retorno venoso y luego alcanza la bomba de CEC a rodillo, desde donde es impulsada hacia el oxigenador de membrana. Realizado el intercambio gaseoso, pasa por el intercambiador de calor y finalmente la sangre ingresa en el organismo por medio de la cánula arterial colocada en la ACID, con su punta hasta el arco aórtico.

* Ventajas:

_ soporte efectivo de la función cardiopulmonar.
_ excelente oxigenación, inclusive con flujos bajos.
_ independiente de la acción cardíaca.
_ rápida estabilización.


* Desventajas:

_ ligadura de la arteria carótida común. Eventualmente el vaso debe ser ligado definitivamente. En la actualidad se puede realizar la reparación de la arteria.
_ fenómenos embólicos a nivel del S.N.C.
_ flujo sanguíneo continuo y no fisiologicamente pulsátil.

Gráfica 5: Canulación vascular para ECMO veno-arterial.

Gráfica 6: Neonato conectado a un ECMO veno-arterial.

Gráfica 7: Construcción general de un sistema de ECMO veno-arterial.

" By-pass veno-venoso:

Se utiliza una cánula de doble lumen que posee un septum excéntrico que separa ambos lúmenes. Se utiliza el de mayor longitud para el drenaje venoso y el de menor longitud para prefundir.

La cánula de doble lumen se introduce a través de la VYID hacia la AD. La sangre de la AD egresa por uno de los lúmenes, es derivada por el sector venoso del circuito, realiza el mismo trayecto descripto para el tipo veno-arterial, luego ingresa a través del otro lumen a la AD.(5)

Con esta técnica se puede conseguir una buena separación entre el flujo de drenaje y el de perfusión, con una porción de recirculación de menos del 10 %.

* Ventajas:

_ acceso vascular que evita la canulación de la ACID.
_ flujo pulsátil.
_imposibilidad de hiperoxia.

* Desventajas:

_ no provee soporte cardíaco por lo cual requiere de una función miocárdica conservada.
_ posibilidad de recirculación de la sangre dentro de la AD.
_ PaO2 sistémica baja.

* ECMO propiamente dicho.

Previo a la canulación, se administran 50-100 UI/Kg de heparina. La dosis de mantenimiento oscila entre 25-50 UI/Kg/Hs, manteniendo un ACT de 200-220 seg. Finalizada la canulación se inicia el procedimiento. Se comienza con un flujo de bomba de 30cc/Kg/min, hasta llegar a un flujo máximo promedio de 150cc/Kg/min, en un período de 30-60 min. Cuando se alcanza un flujo de 80cc/Kg/min se disminuyen los parámetros de la asistencia respiratoria mecánica a los de reposo, minimizándose el trauma generado por el respirador.

Durante el curso de ECMO se deben controlar todas las variables del recién nacido: ACT, presión premembrana y postmembrana y la saturación venosa. La duración promedio es de 96 a 120 Hs. A las 12-24 Hs de iniciado el procedimiento el estado clínico del paciente alcanza una meseta. A las 24-36 Hs puede iniciarse el destete, siempre con dependencia del grado de mejoría de la enfermedad de base y la función cardiovascular. El parámetro más preciso para el destete es la SO2Hb de la sangre venosa. El flujo de ECMO se disminuye en alicuotas de 10-20cc, hasta alcanzar una segunda meseta a las 48-72Hs, habiéndose disminuido el flujo a 80-90cc/Kg/min.

El destete se logra por la recuperación de la función pulmonar y es anunciada por la mejoría de la radiografía de tórax (Gráfica 8) y de las pruebas funcionales respiratorias. Para facilitar el destete se debe mantener un hematocrito mayor del 45%, optimizar la diuresis con furosemida y fomentar la respiración del recién nacido.

Durante el destete, los parámetros del respirador se incrementan cuando se llega a un flujo de ECMO que representa el 30% del flujo máximo en el cuál se manejo al paciente durante el procedimiento, la FIO2 se aumenta a 0.3, la PIM se eleva a 22cm H2O y la PEEP no se modifica de los valores que se dejaron durante el ECMO (+- 5cm H2O).(5)

Gráfica 8: Radiografía de tórax, izquierda: disminución de la transparencia en ambos campos pulmonares (pulmones blancos) al comienzo del ECMO. Derecha: radiografía al finalizar la terapia con ECMO (transparencia pulmonar normal).

* Decanulación.

Si el paciente se mantiene estable durante 8 a 10 Hs a flujo inefectivo, se suspende el by-pass durante 1 ó 2 Hs. Si la respuesta es adecuada, se indica la decanulación, la cuál es realizada de manera estéril en la UCIN. Se indica sedación y parálisis, la VYID se liga y la ACID se inspecciona y si es posible se repara.(5)

* Consideraciones post-ECMO.

Se controlaran los ACT cada media hora hasta lograr valores menores de 200 seg. y el recuento de plaqueta se mantendrá por encima de 100.000 por cc. La evaluación clínico-neurológica comenzará tan pronto como el estado del paciente lo permita.(5-7)

* Complicaciones.

" Mecánicas: presencia de coágulos en el circuito, problemas con las cánulas, aire en el circuito, falla del oxigenador de membrana, ruptura de los conectores y el mal funcionamiento de la bomba. " Del paciente: hemorragias en el sitio de la canulación, gastrointestinales, intracraneanas, convulsiones, hipertensión arterial, hemólisis y sepsis.(5)

Conclusión

Para un soporte con ECMO se debe considerar una enfermedad pulmonar o cardíaca aguda que tenga un carácter reversible, y cuando todas las otras terapias convencionales no han podido evitar que el paciente sufra una descompensación del intercambio gaseoso y/o un fallo circulatorio.

La indicación principal para un soporte con ECMO son las alteraciones respiratorias severas de los pulmones maduros o prácticamente maduros.

Finalmente, la terapia con ECMO ha demostrado , en los casos de los pacientes con criterios de inclusión, una mortalidad menor en comparación con la terapia convencional, sin diferencias significativas en la tasa de morbilidad entre ambas terapias al año de vida.

Estudios de seguimiento de distintos casos han demostrado que el desarrollo mental preescolar y escolar es normal.

REFERENCIAS