CONCEITOS SOBRE O ECMO NEONATAL. D.R. Thakar*, MD; A.C. Sinha**, MD; Wenker*** O.C., MD, DEAA * Professor Assistente, Departamento de Anestesiologia The University of Texas - MD Anderson Cancer Center ** Instrutor - Departamento de Anestesiologia The University of Texas - MD Anderson Cancer Center *** Professor Associado Departamento de Anestesiologia The University of Texas - MD Anderson Cancer Center Originalmente publicado em: The Internet Journal of Anesthesiology: http://www.icaap.org/iuicode?81.5.3.1 Traduzido do original por: Decio Elias & Maria Helena L. Souza

ABSTRACT

The principles of Extracorporal Membrane Oxygenation ECMO are discussed. The objectives are to summarize indications, contraindications, veno-venous and veno-arterial cannulation, main components of the ECMO circuitry, principles of oxygen content and delivery, complications, monitoring, management and statistics regarding ECMO in neonates.

Rev Latinoamer Tecnol Extracorp 9,1,2002

RESUMO

As bases da oxigenação extracorpórea por membranas - ECMO são discutidas. Os objetivos são resumir as indicações, as contra indicações, as canulações veno-venosa e veno-arterial, os principais componentes do circuito de ECMO, os princípios relacionados ao conteudo e à liberação de oxigênio, as complicações, a monitorização , o manuseio e as estatísticas relacionadas ao ECMO em neonatos.

HISTÓRIA

O conceito da circulação extracorpórea foi desenvolvido em torno de 1950. Em 1972, foi publicado o primeiro caso de ECMO. Contudo, a primeira sobrevida com sucesso foi publicada em 1975. Desde então cerca de 10.000 neonatos, 1000 pacientes pediátricos e cerca de 200 pacientes adultos foram submetidos ao ECMO, com vários graus de sucesso. Em 1980, um ensaio clinico em grande escala foi abandonado, por causa da irreversibilidade da injúria pulmonar em 90% dos pacientes e da mortalidade elevada.

Durante os últimos anos, refinamentos nas técnicas e na tecnologia, juntamente com alterações nos critérios de seleção contribuíram para melhorar as margens de sobrevida. A disponibilidade de ventilação com jatos de alta freqüência (VJAF), da ventilação oscilatória de alta freqüência (VOAF), a disponibilidade do óxido nítrico e de surfactante, contribuíram para melhorar o manuseio e os resultados destes pacientes. O objetivo do ECMO é proporcionar suporte temporário para substituir as funções dos pulmões, do coração, ou de ambos, com a finalidade de permitir a recuperação do sistema cardiopulmonar dos pacientes, de um insulto ou injúria aguda reversível.

A sobrevida dos neonatos é muito mais elevada que a dos pacientes pediátricos ou adultos. A melhor sobrevida neonatal deve-se, freqüentemente, à reversibilidade do processo patológico e à ausência de doença pulmonar crônica ou de doença cardíaca.

Figura 1. Montagem do ECMO com bomba centrifuga.

SELEÇÃO DE PACIENTES E CRITÉRIOS PARA O USO DO ECMO

O uso do ECMO está indicado quando o manuseio convencional das doenças cardiopulmonares falha e a mortalidade prevista é muito alta. Os critérios para uso do ECMO na idade neonatal continuam a progredir. Em recém-natos com doença cardiopulmonar severa, é o grau de suporte ventilatório necessário para manter uma oxigenação adequada, que determina o risco de mortalidade. Como o ECMO é um procedimento invasivo e envolve um risco significativo, o procedimento é usado apenas quando é absolutamente necessário. Por outro lado, devemos considerar que retardar a terapia com ECMO pode causar maior deterioração das funções cardiopulmonares.

Os critérios para a seleção variam dentre as diversas instituições. Nem todos os centros estão equipados para o uso da VJAF, VOAF e óxido nítrico. Além disso, o nível de experiência das equipes de ECMO, varia entre as instituições. A maioria dos centros segue os critérios relacionados na tabela 1. O objetivo destes critérios é auxiliar o médico a fazer a avaliação do sucesso ou do insucesso do tratamento médico.

Tabela 1: Critérios de seleção para o ECMO

Hipóxia	Acima de 4 horas IO>40 [IO=(FiO2 x PAM/PaO2) x 100] (A-a)DO2>400 mmHg PO2<50mmHg, enquanto no ventilador, com PIP>35 ou PAM>20
Acidose persistente	pH<7,20 apesar de terapia alcalinizante, hiperventilação, infusão de NaHCO3. Níveis crescentes de ácido lático.
Barotrauma
Disfunção cardíaca	Na ausência de cardiopatia congênita severa
Peso > 2 Kg
Menos de 7 dias de assistência ventilatória
Doença pulmonar reversível em 10 a 14 dias
Falência do tratamento médico máximo
Ausência de coagulopatia ou sangramento intracraniano importante
Idade gestacional de 35 a 40 semanas

A maioria dos neonatos candidatos ao uso do ECMO, apresenta hipertensão pulmonar persistente, que resulta em shunt da direita para a esquerda, através do foramen ovale e/ou ductus arteriosus. A síndrome de aspiração de mecônio, a doença da membrana hialina severa, a persistência de hipertensão pulmonar idiopática, a sepsis e a hérnia diafragmática congênita, são algumas das doenças tratadas com ECMO.

CONTRAINDICAÇÕES AO USO DO ECMO NEONATAL

O objetivo essencial é usar o ECMO apenas nos pacientes apropriados. Nos últimos 25 anos, o ECMO tem sido usado para tratamento da insuficiência cardíaca e pulmonar. Podem existir circunstâncias em que, apesar de contraindicações específicas, a equipe médica prefira colocar um paciente em ECMO. A ultima palavra, em geral, cabe ao médico encarregado da equipe de ECMO.

Pacientes com peso abaixo de 2 Kg tem vasos extremamente pequenos para a canulação e, desse modo, torna-se difícil obter os fluxos adequados, devido às limitações impostas pelo tamanho da cânula e pela subseqüente resistência elevada ao fluxo de sangue. Crianças com menos de 34 semanas de gestação ainda são prematuras e vários dos seus sistemas fisiológicos ainda não estão bem desenvolvidos, especialmente a vasculatura cerebral e a matriz germinal. Estas estruturas são altamente sensíveis a pequenas alterações do pH, PaO2 e pressão intracraniana. Devido ao risco de hemorragia intraventricular, tornou-se padrão a prática de fazer ultrassom cerebral antes da instituição do ECMO.

Tabela 2: Contraindicações ao ECMO neonatal

Peso < 2 Kg

Idade gestacional < 34 semanas

Hemorragia intraventricular > Grau I

Lesão irreversível do cérebro, coração, fígado ou rins

Doença pulmonar não reversível em 10-14 dias

Ventilação mecânica por >7-10 dias

Sepsis severa

Coagulopatia severa

Recusa dos pais

TRANSFERÊNCIA E LIBERAÇÃO DE OXIGÊNIO

A quantidade de oxigênio disponível para o organismo é determinada pelo conteúdo de oxigênio e pelo débito cardíaco.

O conteúdo de oxigênio é determinado por 3 fatores: saturação de hemoglobina, número de moléculas de hemoglobina disponíveis para transportar oxigênio e a pressão parcial do oxigênio dissolvido no plasma. O oxigênio dissolvido tem pouca importância na determinação da quantidade de oxigênio disponível no sangue.

Ca02 = ( Hb X 1,34 X SaO2) + (PO2 X 0,003)
Normal = 18-22 volumes porcento.

D02 = Debito cardíaco X conteúdo de oxigênio
Normal = 225-330ml de 02/Kg/min.

A maior parte (97%) do oxigênio transportado pelo sangue é ligada à hemoglobina. Portanto, é muito importante manter níveis adequados de hemoglobina. A tabela 3 mostra as relações entre a hemoglobina, a PaO2 e a saturação.

Tabela 3: Hemoglobina, Pa02 e saturação.

PaO2 (Torr)	Hb	SaO2	CaO2	Status
40	18.00	0.07	18.09	Normal
60	15.00	0.85	17.27	Baixo (+/-)
90	10.00	0.95	13.00	Baixo

A quantidade de hemoglobina disponível é o principal fator na determinação da quantidade de oxigênio que o sangue pode transportar. A liberação de oxigênio nos tecidos depende do débito cardíaco. Quando o débito cardíaco se reduz, a liberação de oxigênio fica comprometida. O ácido lático se eleva, como resultado do metabolismo anaeróbico. Os níveis séricos de ácido lático podem ser usados para determinar a necessidade de ECMO.

COMPLICAÇÕES

Existem 3 principais categorias de complicações.

1. Hemorragias
2. Hipóxia e instabilidade hemodinâmica
3. Falhas técnicas

Devido à heparinização, a hemorragia intracraniana é a complicação mais comum. Outras fontes de hemorragias incluem o sangramento difuso, no local das canulações, o tamponamento pericárdico, a hemorragia intra-torácica pós operatória, a hemorragia gastrointestinal e o sangramento retro-peritonial. O controle do sangramento é realizado pela manutenção do TCA em aproximadamente 200 segundos e uma contagem de plaquetas acima de 100 mil. Se tolerado pelo paciente, o suporte do ECMO pode ser interrompido temporariamente, com reinstalação do suporte ventilatório total. Algumas outras complicações mecânicas são: falha do oxigenador, falha do permutador de calor, falha da bomba e rotura dos tubos.

Figura 2. Sangramento no local da canulação em um paciente adulto.

O acesso pela veia jugular interna direita e a artéria carótida comum direita é usado rotineiramente para realizar o ECMO veno-arterial. A artéria carótida comum é ligada durante a canulação. O fluxo colateral usualmente se estabelece, após algum tempo. Não se tenta reparar a artéria. Alguns destes pacientes desenvolvem anomalias do tônus muscular no lado esquerdo. Os sintomas de disfunção do hemisfério direito são mínimos. Algumas outras complicações menos comuns são: convulsões, parada cardíaca, disfunção miocárdica e insuficiência renal.

Tabela 4: Complicações do ECMO

Complicações Fisiológicas	Complicações Mecânicas
Hemorragia intracraniana	Falha do oxigenador
Hemorragia de sítios cirúrgicos	flha da bomba
Hemólise	Rotura de tubos
Convulsões	Problemas com as cânulas
Complicações neurológicas
Lesão renal
Arritmias
Pneumotórax

O SISTEMA DO ECMO

O sistema do ECMO proporciona suporte cardíaco e pulmonar temporário. Isto é feito pelo bombeamento do sangue através de canulações arterial e venosa. O circuito do ECMO é construído com tubos de PVC. Este circuito é conectado a uma cânula venosa e uma cânula arterial. No ECMO veno-arterial a cânula venosa é inserida na veia jugular interna e progride através da veia cava superior até o nível da válvula tricúspide. A cânula arterial é colocada na artéria carótida comum direita e a sua extremidade progride até a artéria inominada.

Figura 3. A bomba do ECMO.

O sangue da cânula drena passivamente, em um pequeno reservatório venoso denominado bolsa (bexiga). A bomba de ECMO drena o sangue da bolsa, que funciona como um átrio direito. As funções desta bolsa são: impedir que a pressão negativa aspire e colapse as paredes do vaso contra a cânula e impedir o risco de lesões da veia cava superior. A bolsa é conectada a um mecanismo servo-regulador, que reduz ou interrompe o fluxo da bomba, na eventualidade de redução do retorno venoso a níveis críticos.

O tubo da bolsa leva a bomba de ECMO, que é ou uma bomba de roletes ou uma bomba centrífuga. Usualmente uma bomba de roletes é usada no ECMO. O tipo de tubos usados varia como o tipo de bomba. A bomba de roletes requer tubos de Tygon especiais, resistentes a rachaduras e erosão.

Ao deixar a bomba, o sangue ingressa no oxigenador de membranas. As membranas são construídas de finas lâminas de borracha de silicone, contendo uma tela plástica para mantê-las afastadas. A membrana é um trocador de gases muito eficiente. O tamanho dos oxigenadores varia de 0,4 a 4,5 m2. O tamanho selecionado é baseado no porte do paciente e no fluxo sanguíneo total. O fluxo sanguíneo máximo através o oxigenador é igual a 1,5 vezes o tamanho do oxigenador. O fluxo máximo de gás instilado limita-se a 3 vezes o tamanho do oxigenador.

Figura 4. O oxigenador de membranas.

Figura 5. Oxigenador e permutador de calor.

Figura 6. Monitor de gases sanguíneos.

Figura 7. Blender para controlar a oxigenação e o fluxo dos gases.

À medida em que o sangue se desloca, uma grande quantidade de calor é perdida na CEC. O sistema do ECMO usa um permutador de calor para manter normotermia. O permutador de calor é inserido após o oxigenador ou é integrado ao mesmo. Quando instalado após o oxigenador, o permutador de calor também funciona como um cata-bolhas.

O sangue do permutador de calor retorna ao paciente. No ECMO veno-arterial, o ramo arterial é conectado a uma cânula inserida na artéria carótida comum direita. A ponta da cânula é colocada imediatamente proximal à junção da artéria braquio cefálica com a aorta. Com este tipo de canulação, o ECMO torna-se essencialmente um sistema de CEC.

Figura 8. Tubos em um paciente adulto.

Figura 9. Controles para o fluxo da bomba (bomba centrífuga) e máquina de TCA para checar a anticoagulação.

No ECMO veno-venoso, uma cânula de duplo lúmen é freqüentemente usada, de formas que apenas um vaso é canulado. Uma ponte (ou shunt) é o componente final entre os ramos arterial e venoso. Se, por qualquer razão, for necessário isolar o paciente do circuito principal, esta ponte constitui um ramo de desvio. Isto permite manter o fluxo através o circuito, sem o risco da formação de coágulos.

Tabela 5: Canulação veno-venosa e veno-arterial.

	Veno-venosa	Veno-arterial
Canulação	Uma ou duas veias	veia jugular e artéria carótida comum
Fluxo	130 ml/Kg/min	100 ml/Kg/min
Fluxo sanguíneo pulmonar	Normal	Reduzido
Embolismo sistêmico	Pouco provável	Possível
Oferta de O2	Média (PaO2) 40-80 torr	Boa (PaO2) 60-150 torr
Efeitos cardíacos	Efeito negligível	Pré-carga reduzido, pós-carga aumentado
Circulação pulmonar	Inafetada	Moderado a severo aumento
Shunt Direita-esquerda	Sem efeito	Congestão pulmonar, hipoperfusão sistêmica
Capacidade de liberação de oxigênio	Moderada	Elevada
Suporte circulatório	possível aumento do débito cardíaco	Parcial a completo

O equipamento adicional consiste do monitor de pressão, detector de bolhas e analisador de gases sanguíneos. O monitor de pressão determina a pressão do sangue que retorna à bolsa e serve como um indicador da volemia do paciente. Tipicamente, um monitor de pressão é colocado antes e após o oxigenador. Normalmente, a queda de pressão através o oxigenador de membranas está entre 100 a 200 mmHg. Qualquer gradiente de pressão superior a este valor indica que o fluxo de sangue através o oxigenador encontra uma resistência mais elevada. Esta resistência mais elevada ocorre, tipicamente, pela formação de coágulos no oxigenador de membranas.

Uma das complicações do ECMO é a embolia aérea. Esta é especialmente crítica no ECMO veno-arterial, em que as bolhas aéreas podem entrar no sangue arterial e causar embolização sistêmica. O detector de bolhas dá um alarme precoce de que entrou ar no circuito. A ponte permite que as bolhas retornem à bolsa, de onde podem ser facilmente aspiradas.

O sensor de gases sanguíneos analisa o pH, PCO2, PO2, HCO3, BE e a temperatura do sangue venoso e arterial. O sangue venoso que retorna do paciente é um bom indicador da oferta e do consumo do paciente. A gasometria pós membrana é um bom indicador da oferta de oxigênio e CO2 ao paciente.

A heparina é administrada em uma dose inicial de 40-80 Unidades/Kg, baseado no TCA desejado, seguida de 20-70 U/Kg/min. A hepaina é administrada em infusão continua, para manter o TCA entre 180 e 220 segundos. Além disso, 100 unidades de heparina são adicionadas à cada unidade de concentrado de hemácias utilizadas para o perfusato do circuito. O cálcio também é adicionado, para reverter o efeito anticoagulante do CPD-A. Devemos lembrar que a meia-vida da heparina, nos neonatos em ECMO, é de cerca de 45-70 minutos. Como a heparina é excretada parcialmente metabolizada ou intacta na urina, as variações na velocidade da produção de urina terão um efeito marcante na velocidade de utilização da heparina. Devemos, na realidade, estar conscientes da redução ocasional da utilização da heparina, nos pacientes oligúricos. A dosagem da heparina é realizada todas as manhãs para checar os níveis de heparina.

PRIME DO CIRCUITO DE ECMO E CANULAÇÃO

O preparo e o prime do circuito podem durar aproximadamente 15 a 60 minutos, dependendo da experiência do perfusionista e dos membros da equipe envolvidos no tratamento do paciente. Tipicamente, o prime do circuito de ECMO neonatal requer duas unidades de concentrado de hemácias, uma unidade de plasma fresco congelado, 25-50 ml de albumina a 25%, cristalóides, heparina, gluconato de cálcio e bicarbonato de sódio. O hematócrito da solução do prime é mantido em 40-45%. Dióxido de carbono é instilado no circuito, para substituir todo o ar.

A canulação mais comum para o ECMO neonatal, geralmente consiste na introdução de cânulas na veia jugular direita e na artéria carótida comum direita. Ocasionalmente, algumas outras alternativas são usadas. Conceitualmente, a canulação da veia jugular interna direita e da artéria carótida comum não são muito complicadas, mas requerem habilidade técnica e um cirurgião experiente. É muito importante manter os princípios de esterilização, isolamento e controle de infecção, porque este procedimento é realizado na unidade de terapia intensiva. Durante o procedimento, os sinais vitais do paciente são monitorizados com frequência. Como os pacientes estão sob ventilação mecânica, a maioria dos cirurgiões prefere mantê-los sob relaxamento muscular e sedação. É necessário manter disponíveis medicamentos "standard" para ressuscitação, sangue e plasma fresco congelado. Ocasionalmente, pode ser útil elevar o corpo do paciente. Isso aumenta a altura da coluna hidrostática que drena o sangue do átrio direito, por gravidade, no reservatório venoso. A seqüência da canulação da artéria e da veia varia com a preferência do cirurgião. Geralmente, uma cânula venosa de 12F-14F, é selecionada. A distância antecipada deste a porção central do átrio direito ao local da venotomia é de 6,5 cm para um neonato típico pesando 2-3 Kg. Os orifícios laterais na porção distal da cânula ficam localizados dentro do átrio direito.

O procedimento para inserção da cânula arterial é semelhante ao da cânula venosa. O diâmetro da cânula arterial é 9,6F-10F para os neonatos. Devemos ter cuidado para não avançar a ponta da cânula na aorta ascendente, onde o jato de sangue impulsionado pela bomba pode ser orientado na direção da válvula aórtica.

No ECMO veno-venoso o sangue drenado do átrio direito é oxigenado e novamente retornado ao átrio direito. Sempre há alguma mistura do sangue oxigenado com o sangue não oxigenado. Desse modo, existem algumas deficiências inerentes ao sistema. A proporção de sangue oxigenado para o sangue não oxigenado admitido no oxigenador de membrana, é conhecida como fração de recirculação. Devido a esta deficiência intrínseca, a liberação total de oxigênio disponível com o bypass veno-venoso, freqüentemente é inadequada. Em pacientes com hipóxia severa e função ventricular pobre, o suporte veno-venoso pode ser inadequado, e assim, estes pacientes são canditados ao ECMO veno-arterial.

TERMINANDO O ECMO

A remoção do ECMO é um processo gradual, uma vez que quase 60-80% do débito cardíaco flui através do circuito, para manter uma PaO2 de 70-80 mmHg. À medida que o pulmão melhora, a PaO2 se eleva e o fluxo do ECMO pode ser lentamente reduzido. Quando o fluxo do bypass alcança 10% do débito cardíaco, o fluxo é mantido pelas 8 a 12 horas subseqüentes, para assegurar que o paciente está pronto para sair da bomba. Durante a descanulação, o lactente é mantido sedado e curarizado. Os controles do respirador, neste momento, são modificados para um oxigênio inspirado de 30 -40%, uma freqüência respiratória de 40-50 bpm e um limite de pressão de 15-20 H2O. O tempo médio para a extubação é de 24-48 horas. Habitualmente, é necessário administrar oxigênio suplementar, durante a primeira semana.

Tabela 6: Estatísticas de sobrevida, em relação ao diagnóstico.

Neonatal		Pediátrico
Síndrome de aspiração de mecônio	94%	Infecção bacteriana	45%
Sepse	76%	Infecções virais	56%
Síndrome do distress respiratório	84%	Alterações hematológicas	62%
Cardiopatia congênita	58%	CIA	65%
Circulação fetal persistente	83%	Pneumonia por pneumocistis carnii	38%
Escapes aéreos	71%	Síndrome do distress respiratório do lactente	51%
Outros	74%	Outros	49%

CONCLUSÃO

Os pacientes em ECMO estão em estado crítico. Uma vez que o paciente é colocado em ECMO, o trabalho para o seu desmame se inicia. A anticoagulação, a profilaxia antibiótica, a sedação moderada e os agentes de bloqueio neuromuscular, a circulação extracorpórea e o suporte nutricional são cuidadosamente monitorizados. Os pais freqüentemente necessitam de apoio emocional e psicológico. O número de casos de ECMO continua declinando. Isto pode ser devido ao aumento do uso de óxido nítrico, da ventilação oscilatória de alta freqüência e da ventilação com jato de alta freqüência. É interesante notar que a sobrevida com ECMO também decaiu. Isto pode ser devido a um retardo na terapia com o ECMO, em virtude de tentativas mais prolongadas com o emprego de tratamentos alternativos. O sucesso da terapia depende do diagnóstico precoce, e de um rápido início do tratamento.

---

Perfusion Line ©1997 - 2002
Rev Latinoamer Tecnol Extracorp
e-mail: Webmaster@perfline.com

---