Einführung

Fortschritte in der mechanischen Zirkulation haben bei einer zunehmenden Zahl von Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz zu einer Verbesserung der Überlebensrate und der Lebensqualität geführt.1 Trotzdem ist der kardiogene Schock nach wie vor eine Erkrankung mit hoher Sterblichkeit. Die rechtzeitige Erkennung und Wiederbelebung von Patienten hat einen deutlichen Einfluss auf die Verbesserung der Ergebnisse.2,3 Die veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung (VA-ECMO) ist eine etablierte Strategie zur kardiopulmonalen Unterstützung, die zunehmend bei Patienten mit kardiovaskulärem Kollaps eingesetzt wird. Diese Modalität erfordert jedoch ein höheres Maß an Pflege und wird traditionell zu wenig genutzt. In diesem Artikel der Expertenanalyse werden Indikationen, unerwünschte Wirkungen und Managementstrategien für die VA-ECMO erläutert.

Im Gegensatz zur veno-venösen ECMO, bei der der Gasaustausch im Vordergrund steht, kann bei der VA-ECMO Blut aus einer zentralen Vene abgelassen und in das arterielle System zurückgeführt werden. Auf diese Weise können sowohl die Atmung als auch der Kreislauf unterstützt werden.3 Vor allem aber bietet die rechtzeitige Erkennung der klinischen Verschlechterung, der Pathologie und der Einleitung der VA-ECMO bei geeigneten Kandidaten die besten Überlebenschancen.4

Die Einleitung der VA-ECMO ist ein Hochrisiko-Eingriff. Trotz zunehmender Indikationen und Erfolge bei der Herzunterstützung sollte vor der Einleitung eines ECMO-Kreislaufs immer eine sorgfältige Abwägung vorgenommen werden. Es gibt Kontraindikationen für die VA-ECMO bei Herzinsuffizienz, darunter folgende: nicht wiederherstellbare Herzfunktion, Patienten, die nicht für eine Transplantation oder dauerhafte mechanische Unterstützung in Frage kommen, chronische Organdysfunktion (Emphysem, Zirrhose, Nierenversagen), verlängerte kardiopulmonale Reanimation (CPR) ohne ausreichende Gewebeperfusion und Patienten mit Compliance-Einschränkungen (finanzielle, kognitive, psychiatrische und soziale Einschränkungen). Ärzte sollten die Patientenprognose, Komorbiditäten und Entwöhnungsstrategien in Betracht ziehen, bevor sie sich an die Unterstützung eines Patienten mit VA-ECMO wagen. Leitlinien und Empfehlungen für den Einsatz und die Aufrechterhaltung sind spärlich. Die Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) ist jedoch ein internationales Konsortium, das sich mit allen Formen der ECMO befasst und unter anderem Richtlinien zur VA-ECMO bei Herzversagen veröffentlicht hat.5

Indikationen für VA-ECMO

Die klassische Indikation für VA-ECMO ist der kardiogene Schock, der durch eine verminderte Herzleistung und Myokardkontraktilität definiert ist, die zu einer Gewebehypoperfusion führt.3 Diese kann entweder durch ein akutes Ereignis, wie einen großen Myokardinfarkt (MI), oder durch die Verschlimmerung eines chronischen ischämischen oder kardiomyopathischen Prozesses verursacht werden. Obwohl es keine randomisierten Daten gibt, deuten nicht-randomisierte Studien darauf hin, dass der Einsatz der VA-ECMO bei akutem Herzinfarkt, der durch einen kardiogenen Schock kompliziert ist, das Überleben im Krankenhaus verbessert und die 30-Tage-Sterblichkeit verringert, wenn sie in Verbindung mit einer Revaskularisierung eingesetzt wird.6,7

Ein kardiogener Schock kann auch als Folge eines nicht-ischämischen Prozesses auftreten. Zu den häufigsten nicht-ischämischen Ursachen gehören fulminante Myokarditis und Sepsis-assoziierte Kardiomyopathie. Bei Patienten mit fulminanter Myokarditis, deren Genesung mit VA-ECMO überbrückt wird, können die Ergebnisse ähnlich sein wie bei Myokarditis-Patienten ohne Schock.8 Die Datenlage für VA-ECMO bei gemischtem kardiogenem und septischem Schock ist weniger solide, obwohl eine Rolle bei Patienten bestehen könnte, bei denen die Vorteile einer fortgeschrittenen kardialen Unterstützung die Risiken von Blutungen und Thrombosen überwiegen.9 Schließlich kann die VA-ECMO auch erfolgreich bei einem Schock nach einer Kardiotomie eingesetzt werden, wenn sie bei Patienten, die nicht sofort vom kardiopulmonalen Bypass entwöhnt werden können, erfolgreich angewendet wurde.

Mit verbesserten Ergebnissen wurden auch die Indikationen erweitert. In jüngster Zeit sind auch Patienten mit pulmonaler Hypertonie und Lungenembolie mit Rechtsherzinsuffizienz als Kandidaten für die VA-ECMO aufgetreten. Bei diesen Patienten kann die VA-ECMO als Überbrückung bis zu einer definitiven Behandlung, wie z. B. der Thrombektomie, eingesetzt werden, insbesondere wenn es zu einer akuten Dekompensation kommt.

Die Unterstützung der HLW durch VA-ECMO, bekannt als extrakorporale HLW (E-CPR), ist eine weitere Anwendung der VA-ECMO zur Wiederherstellung des Kreislaufs bei Herzstillstand, wenn sie in Verbindung mit algorithmischen Lebenserhaltungsstrategien eingesetzt wird. Die Daten zeigen ein verbessertes Überleben im Krankenhaus und ein Überleben ohne schwerwiegende neurologische Beeinträchtigung bis zu zwei Jahren, wenn die VA-ECMO in Verbindung mit der HLW bei hochgradig ausgewählten Patienten eingesetzt wird.10,11

Neben der Schockbehandlung spielt die VA-ECMO eine immer wichtigere Rolle bei der Herzinsuffizienz der Klasse IV/Stufe D. Ähnlich wie beim Schock nach einer Kardiotomie wurde die VA-ECMO auch bei Patienten nach einer Herztransplantation mit primärer Transplantatdysfunktion und Myokardabstoßung mit hämodynamischer Instabilität mit Erfolg eingesetzt. In diesen Fällen hat sich gezeigt, dass eine frühzeitige Einleitung der VA-ECMO zu günstigeren Patientenergebnissen führt.12 Während die Sterblichkeit bei Patienten mit primärer Transplantatdysfunktion hoch ist, können Patienten, die frühzeitig durch VA-ECMO unterstützt werden und das erste Ereignis überleben, vergleichbare Überlebensraten aufweisen wie Transplantatempfänger ohne primäre Transplantatdysfunktion.13

Schließlich wurde die VA-ECMO auch erfolgreich als Überbrückung bis zur Implantation eines linksventrikulären Unterstützungssystems (LVAD) oder einer Herztransplantation bei Patienten mit terminaler Herzinsuffizienz eingesetzt. Sie kann auch als Überbrückung bis zu einer Entscheidung bei Patienten mit rascher Dekompensation eingesetzt werden, bei denen die Prognose ungewiss ist.15,16 Der Einsatz der VA-ECMO erstreckt sich auch auf das postoperative Management von LVAD-Patienten, insbesondere bei Patienten mit kritischer Rechtsherzinsuffizienz. Hier kann der Einsatz der VA-ECMO eine Herzunterstützung ermöglichen, während sich die rechte Herzkammer an die hämodynamischen Veränderungen nach der LVAD-Implantation anpasst.17

Nebenwirkungen

Wie erörtert, ist der beste Prädiktor für die Ergebnisse der VA-ECMO die rechtzeitige Erkennung und Einleitung dieser Technologie. Allerdings muss der Einsatz der VA-ECMO sorgfältig gegen mögliche Komplikationen abgewogen werden. Zu den häufigsten unerwünschten Ereignissen gehören Blutungen und Thrombosen. Die Antikoagulation ist ein Eckpfeiler des Managements der VA-ECMO, um Thrombosen im Kreislauf zu verhindern. Obwohl es keine Standardziele für die Antikoagulation gibt, wird üblicherweise eine aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) von 60-80 Sekunden empfohlen, um eine Kreislaufthrombose zu verhindern. Bei Patienten, bei denen ein höheres Blutungsrisiko besteht, kann ein aPTT-Ziel von 40-60 Sekunden verwendet werden. Bei Patienten mit niedrigeren Antikoagulationszielen sollte der Fluss durch den Kreislauf maximiert werden, um das Thromboserisiko zu verringern.

Zu den Blutungs- und Thromboserisiken tragen auch die hämatologischen Folgen der Aufrechterhaltung eines ECMO-Kreislaufs bei, einschließlich Hämolyse, erworbener Mangel an von-Willebrand-Faktor und Thrombozytopenie. Zusammen mit dem erhöhten Risiko einer disseminierten intravasalen Gerinnung und einer Heparin-induzierten Thrombozytopenie (mit oder ohne Thrombose) erhöhen diese Risiken die Belastung durch hämatologische Komplikationen bei ECMO-Patienten. Aufgrund der hohen Neigung zur Thrombenbildung ist die Kenntnis potenzieller intraatrialer Verbindungsstellen, wie z. B. Vorhofseptumdefekte oder ein offenes Foramen ovale, wichtig für die Anpassung der Antikoagulation, um das Schlaganfallrisiko zu verringern und die Folgen von Thromboembolien zu minimieren.

Nach Blutungen und Thrombosen ist die Infektion nach wie vor die wichtigste Komplikation im Zusammenhang mit der Anwendung der VA-ECMO. Sterile Techniken und eine kontrollierte Implantation (Operationssaal, Herzkatheterraum) versprechen einen größeren Erfolg im Vergleich zu einer notfallmäßigen Einleitung. Ein längerer Einsatz der VA-ECMO führt auch zu einem höheren Infektionsrisiko. Dies ist vermutlich auf die längere Verweildauer der Katheter zurückzuführen; außerdem leiden Patienten, die eine längere VA-ECMO-Unterstützung benötigen, in der Regel an kritischen Erkrankungen und Multiorganfehlfunktionen, wodurch sie einem höheren Infektionsrisiko ausgesetzt sind.18 Eine fortgesetzte Antibiotikaprophylaxe nach Beginn der VA-ECMO (mit einem intravenösen Cephalosporin der ersten Generation) ist nach wie vor eine Option, um Infektionen an der Katheterstelle vorzubeugen, ihr Nutzen für die Prävention systemischer Infektionen bleibt jedoch umstritten.

Gliedmaßenischämie ist ebenfalls eine bekannte Komplikation der VA-ECMO. Die Größe der Kanüle und ihre Positionierung in Bezug auf das Gefäßsystem des Patienten spielen dabei eine wichtige Rolle. Neben der Ischämie der Gliedmaßen kann auch ein Kompartmentsyndrom auftreten, das zu Muskelnekrosen, Azidose und Amputation der unteren Extremitäten führt. Die Verwendung eines Reperfusionskatheters zur Perfusion distal der Eintrittsstelle der ECMO-Kanülen erhöht die Wahrscheinlichkeit des Erhalts der Gliedmaßen.19 Dies kann entweder über einen chirurgischen End-to-Side-Transplantat aus dem ECMO-Kreislauf in die oberflächliche Arteria femoralis oder über eine kathetergestützte Einführung einer Reperfusionskanüle über eine retrograde Einführung aus den distalen Gliedmaßengefäßen erfolgen.

Mit zunehmender Dauer eines VA-ECMO-Kreislaufs steigt die Wahrscheinlichkeit einer linksventrikulären Distention. VA-ECMO erzeugt eine große Nachlast, gegen die der linke Ventrikel (LV) arbeiten muss. Dies kann in der Regel zu einer LV-Distention und in der Folge zu einem Lungenödem führen. Es gibt verschiedene Strategien zur Unterstützung der LV-Dekompression bei ECMO-Patienten. Dazu gehören intraaortale Ballonpumpen, kathetergestützte Pumpen, die Anlage einer Vorhofseptostomie oder die direkte linksventrikuläre Dekompression, die eine Platzierung im Operationssaal erfordert und bei der Verwendung von VA-ECMO im postkardiotomischen Schock beobachtet werden kann. Häufige Echokardiogramme, tägliche Röntgenaufnahmen des Brustkorbs und eine engmaschige Überwachung der Hämodynamik können helfen, eine LV-Distention und ein sich verschlimmerndes Lungenödem zu erkennen, um den Zeitpunkt der LV-Dekompression zu bestimmen.

Managementstrategien

Es gibt keine randomisierten kontrollierten Studien zu Managementstrategien bei VA-ECMO. Es gibt jedoch Managementstrategien, die bei Patienten, die diese Therapie benötigen, anerkannt sind.2,5 Obwohl die Einleitung der VA-ECMO auch in nicht-tertiären Einrichtungen erfolgen kann, wird empfohlen, dass, wenn möglich, frühzeitig Gespräche zwischen lokalen Anbietern und tertiären Einrichtungen stattfinden, wenn Patienten mit einem drohenden kardiovaskulären Kollaps identifiziert werden. Wenn es möglich ist und die hämodynamische Stabilität dies zulässt, ist eine frühzeitige Verlegung des Patienten in eine Einrichtung der tertiären Versorgung vorzuziehen, noch bevor die VA-ECMO eingeleitet wird. Falls dies nicht möglich ist, wird die Verlegung in eine Einrichtung der höheren Versorgungsstufe schon früh nach der Implantation für die weitere Betreuung und den Übergang zur Dekanülierung dringend empfohlen.

Die ständige bettseitige Anwesenheit eines kardialen Perfusionisten zur Überwachung und Verwaltung des ECMO-Kreislaufs wird dringend empfohlen, da die Ärzte nicht ständig am Krankenbett sind und andere Pflegekräfte sich auf Aufgaben der Intensivpflege konzentrieren müssen. Daher hat die Anwesenheit eines Perfusionisten, der sich auf ECMO-basierte Parameter wie Antikoagulation, Gasaustauschziele, Herzzeitvolumen und Kreislauftemperaturen konzentriert, einen großen Einfluss auf die Patientenversorgung mit VA-ECMO.

Bald nach Beginn der VA-ECMO sollte das Herzzeitvolumen auf die Aufrechterhaltung der Endorganperfusion ausgerichtet werden. Im Idealfall kann dies allein mit dem VA-ECMO-Kreislauf erreicht werden, indem die Drehzahl des Kreislaufs so angepasst wird, dass die Perfusion maximiert wird, um die Erholung vom Kreislauf zu erleichtern. Gelegentlich kann eine Ergänzung mit Inotropika auf der Grundlage anderer hämodynamischer Parameter (mittlerer arterieller Druck, systemischer Gefäßwiderstand) erforderlich sein. Darüber hinaus wird die Mehrzahl der Patienten mit VA-ECMO intubiert und beatmet, insbesondere in der ersten Zeit nach der Kanülierung. Die Abstimmung von Oxygenierung und Beatmung bei ECMO erfordert eine sorgfältige und häufige Analyse der Hämodynamik und der arteriellen Blutgase. Dies ist der Eckpfeiler des Managements, den ein Perfusionist am Krankenbett in Zusammenarbeit mit dem ECMO-Arzt und dem Team überwachen kann.

Wie bereits erwähnt, ist die Antikoagulation ein Eckpfeiler und ein potenzieller Fallstrick jedes ECMO-Kreislaufs. Obwohl ein aPTT-Wert im Bereich von 60-80 das Ausgangsziel für die Antikoagulation ist, kann dieser Wert je nach den individuellen Bedürfnissen und dem Risikoprofil des Patienten entweder höher oder niedriger angesetzt werden. In Verbindung damit führt die Hämolyse im Zusammenhang mit ECMO-Kreisläufen mit der Zeit zu einer Anämie, die eine Transfusion von Blutprodukten erforderlich machen kann. Die Ziele für die Transfusion, insbesondere von gepackten roten Blutkörperchen, müssen im Rahmen des individuellen Gesamtbehandlungsplans für jeden Patienten abgewogen werden.

Bei Personen, die möglicherweise für eine Transplantation in Frage kommen, wird ein umsichtiger Einsatz von Transfusionsprodukten empfohlen, damit eine Allosensibilisierung minimiert werden kann, um die Ergebnisse nach der Transplantation zu verbessern. Dies gilt insbesondere für Thrombozytentransfusionen. Routinemäßige Thrombozytentransfusionen stammen aus gepoolten Quellen oder von mehreren Spendern. Jede Einheit Thrombozyten von mehreren Spendern birgt die Gefahr, dass ein Patient mit VA-ECMO vielen humanen Leukozytenantigenen ausgesetzt wird, was das Risiko einer Allosensibilisierung deutlich erhöhen kann. Bei Patienten, bei denen die Wahrscheinlichkeit einer Transplantation hoch ist, können Einzelspender-Thrombozyten in Betracht gezogen werden, um die Allosensibilisierung zu minimieren. Die Option der Einzelspender-Thrombozyten ist jedoch mit zusätzlichen Kosten und Seltenheit verbunden und sollte bestimmten Fällen vorbehalten bleiben.

Wie bei jeder Technologie, die bei schwerkranken Patienten eingesetzt wird, sind Gespräche am Lebensende über den Reanimationsstatus, die Therapieziele und die Prognose unerlässlich. Tägliche Informationen und Gespräche mit den Familienmitgliedern sind bei der Betreuung eines Patienten mit VA-ECMO von entscheidender Bedeutung. Eine palliativmedizinische Beratung sollte, sofern verfügbar, frühzeitig in die Wege geleitet werden, idealerweise sogar vor der Einleitung des ECMO-Kreislaufs.20

Schlussfolgerungen

VA-ECMO ist eine bewährte Strategie zur Unterstützung von Patienten mit kardiovaskulärem Kollaps als Überbrückung bis zur Genesung oder zu definitiven Therapien. Die Einleitung sollte bei ausgewählten Patienten sorgfältig erwogen werden. Eine frühzeitige Verlegung und ein gemeinsames Management mit Einrichtungen der tertiären Versorgung, die Erfahrung in der Versorgung von Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz der Klasse IV/Stadium D haben, ist von Vorteil. Die Behandlungsstrategien und -ziele müssen sorgfältig überwacht werden, wenn die Patienten zur Erholung oder zu endgültigeren Therapien übergehen, um Komplikationen zu vermeiden.

Tabelle 1: Indikationen für venös-arterielle ECMO

• Kardiogener Schock: mit oder ohne MI
• Fulminante Myokarditis
• Pulmonale Hypertonie und Rechtsherzinsuffizienz
• Pulmonale Embolie mit hämodynamischem Kompromiss
• Herzstillstand (assistierte HLW)
• Medikation Überdosierung
• Nicht-ischämische Kardiomyopathie einschließlich Sepsis-induzierter Kardiomyopathie
• Brücke zur Entscheidung für Transplantation oder VAD (LVAD/BiVAD)
• Unterstützung nach Herzoperationen

Tabelle 2: Häufige Komplikationen der VA-ECMO (in Prozent)

• Thrombose: 1-22%
• Blutung und Koagulopathie, einschließlich Hämolyse: 5-79%
• Gliedmaßenischämie: 13-25%
• Infektion: 17-49%
• Neurologische Ereignisse: 10-33%

TABLE 3: Ziele für die Erstbehandlung (nach Lafc, et al)21

• Flow: 60-80 cc/kg/min
• FiO2: 100%
• SaO2: 100%
• MvO2: 60-75%
• SpO2: 95-100%
• pCO2: 35-45 mm Hg
• MAP: 60-90 mm Hg
• pH: 7,35-7,45
• Plättchenzahl: größer als 80.000
• Hämatokrit: größer als 28%

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