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Revista médica de Chile

Print version ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile vol.148 no.3 Santiago Mar. 2020

http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872020000300349 

Artículo de Revisión

A propósito de la contingencia COVID-19. ECMO en el adulto: Oxigenación por membrana extracorpórea. A quién, cómo y cuándo

With regard to COVID-19 contingency. ECMO in adults. Extracorporeal Membrane Oxygenation). To whom, how and when

Rodrigo Díaz1  5 

Marta Velia Antonini2  5  a

Rodrigo Orrego3 

Darryl Abrams4  5 

1Unidad de ECMO, Clínica Las Condes. Santiago, Chile.

2ICU Department, Parma University Hospital, Parma, Italia.

3Hospital Regional de Concepción. Concepción, Chile.

4Center for Acute Respiratory Failure, Columbia University Medical Center, New York. NY, EE. UU.

5Miembros “ELSO ECMOed Task Force”.

ABSTRACT

ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation) is an extracorporeal life support system in catastrophic lung failure, shock and cardiopulmonary resuscitation, in different age groups, with multiple physiologic features. When the candidate to be submitted is too unstable to be transported to a hospital with ECMO, cannulation before transfer allows stabilization and subsequent transport. The aim of this article is to review the current concepts of extracorporeal support, its indications, national and international experience, and its possible role in the SARS-Cov2 pandemic.

Key words: Extracorporeal Membrane Oxygenation; Respiratory Distress Syndrome, Adult; Shock, Cardiogenic

En 1971 JD Hill publicó el primer uso de un circuito extracorpóreo para uso prolongado, con sobrevida del paciente. Conectó a un sistema de oxigenación extracorpórea por membrana (ECMO por sus siglas en inglés) a un joven de 24 años con un distrés respiratorio secundario a politraumatismo1. En 1972 Bartlett reportó el primer ECMO cardiaco en un niño post cirugía cardiaca, y en 1975 el primer caso neonatal1. En 1979, el fracaso del primer estudio aleatorizado de ECMO del National Institutes of Health de EE. UU.2 provocó una paralización del desarrollo ECMO para la asistencia en adultos, quedando su uso casi exclusivamente en el ambiente neonatal, hasta el año 2009, en que ocurrió la pandemia por Influenza H1N1 y fue publicado el estudio CESAR (Conventional Ventilatory Support vs Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Adult Respiratory Failure)3, que fue aleatorizado y el primero que aportó evidencia sólida sobre el uso y beneficios del uso de este sistema de oxigenación con las máquinas y conceptos actuales. Desde entonces el uso de ECMO ha aumentado en todas sus indicaciones: falla respiratoria, cardiaca o como asistencia en paro cardiorespiratorio.

El intercambio de gases transmembrana extracorpórea o ECMO utiliza una bomba y un oxigenador (intercambiador de gases) para proveer soporte hemodinámico y/o respiratorio prolongado. Dependiendo del tipo de paciente es el tipo de ECMO que se elige: veno venoso para la falla respiratoria y/o venoarterial cuando existe compromiso hemodinámico. El ECMO realiza intercambio de gases en la membrana del “oxigenador”, y el soporte hemodinámico lo hace en su configuración veno arterial drenando el lado derecho de la circulación y devolviendo en el lado sistémico ya sea en una arteria femoral, arteria axilar o directamente en la aorta (Figura 1).

Figura 1 Sistema de ECMO convencional. Línea desde el paciente, bomba centrífuga, membrana de intercambio de gases y línea de retorno al paciente. 

Hace dos años, ELSO (Extracorporeal Life Support Organization), propuso una nueva nomenclatura4,5, lo que ordena algunas definiciones, dejando la extracción extracorpórea de CO2 (ECCO2R por su siglas en inglés), fuera del término ECMO (Figura 2). En este cuadro se describen las indicaciones actuales de los tipos de ECMO, destacando que para las fallas respiratorias la elección es la canulacion veno venosa (ECMO VV) y para la insuficiencia cardiaca aguda es la canulacion veno arterial (ECMO VA).

FIGURA 2 Relación sistema-modo de soporte e indicacion de ECLS. VA: veno arterial; VVA: venovenoarterial; VV: veno venoso; ECCO2R: remoción CO2 extracorpórea; AV: arterio venosa; ECPR: reanimación cardiopulmonar extracorpórea; EISOR: extracorporeal interval support for organ retrieval. Reprinted with permission of the American Thoracic Society. Copyright© 2019 American Thoracic Society. Conrad S et al. American journal of respiratory and critical care medicine 198 (4): 447-451. The American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine is an official journal of the American Thoracic Society. 

Desde hace 3 décadas los resultados de esta técnica son consignados en la base de datos ELSO, que cuenta actualmente con más de cien mil registros de pacientes de todo el mundo. Seis centros en Chile aportan con casos activamente desde el 2009 y, en conjunto, Latinoamérica ha aportado aproximadamente 1% del total de registros a la fecha (Tabla 1) (Fuente Registro ELSO).

Tabla 1 Registro Internacional ELSO Enero 2020 

El objetivo de esta revisión, es describir los conceptos actuales del soporte extracorpóreo, sus indicaciones, experiencia nacional e internacional, y su posible rol en la pandemia por SARS-Cov2.

Indicaciones

I. Falla respiratoria catastrófica

El ensayo EOLIA (ECMO to Rescue Lung Injury in Severe ARDS), publicado en 2018, no mostró una diferencia estadisticamente significativa de mortalidad a los 60 días en Distress Respiratorio Severo (SDRA), pero sí una tendencia importante a favor del ECMO, con mucho cruce de pacientes del grupo control a soporte7, si bien los resultados son controversiales en su interpretación8, el consenso en general, es que la decisión es caso a caso9.

La indicación más frecuente de ECMO veno venoso (VV) es la falla respiratoria catastrófica10, la cual tiene varias definiciones (ejemplo: escala de Murray > 3), que tienen como factor común, el fracaso a las medidas convencionales más avanzadas. La demora en la decisión de iniciar el soporte se asocia a una mayor mortalidad11. Sin embargo, antes de indicarlo, es necesario cumplir con los siguientes pasos:

  1. Identificar causa de la falla respiratoria.

  2. Que el paciente esté en ventilación mecánica protectora con PEEP alto, pero manteniendo una presión diferencial < 15 cm H2O12,13.

  3. Restricción de fluidos14.

  4. Bloqueo neuromuscular15.

  5. Prueba de posición prono (se sugiere 6 h post prono reevaluar mecánica pulmonar y relación PaFiO2)16,17.

  6. Cumplido lo anterior, considerar ECMO, según los siguientes criterios:

    1. Paciente hipoxémico con compliance severamente disminuida (Tabla 2).

    2. Hipercapnea sostenida (grupo de mayor beneficio del ECMO en disminución de mortalidad según el estudio EOLIA)18.

    3. Otras Indicaciones como fuga aérea masiva (> 50% del Volumen Corriente)19.

    4. Contraindicaciones relativas. Criterio conservador extraído de estudio EOLIA2:

    –. Ventilación mecánica por 7 días o más.

    –. Peso de más de 1 kg por centímetro de altura o un índice de masa corporal > 45.

    –. Insuficiencia respiratoria crónica de larga data, con oxígeno domiciliario o ventilación no invasiva.

    –. Antecedentes de trombocitopenia inducida por heparina.

    –. Cáncer con una esperanza de vida de menos de 5 años.

    –. Condición moribunda o un valor de puntuación de fisiología aguda simplificada (SAPS-II) de más de 90 (0 a 163).

    –. Coma actual después de un paro cardíaco, no inducido por drogas.

    –. Lesión sistema nervioso central irreversible.

Tabla 2 Criterios de Ingreso a ECMO en falla respiratoria catastrófica en SDRA 

La mortalidad en ECMO en pacientes con falla respiratoria catastrófica tiene determinantes como: edad, días previos de ventilacion mecánica, falla de órganos, etiología de la patología pulmonar y el estado inmunológico, que deben tomarse en cuenta antes de indicar su uso20. En la Tabla 3 se aprecian las sobrevidas observadas en distintas series.

Tabla 3 Series de pacientes ECMO VV por falla respiratoria 

Puntos clave: Usualmente conexión VV, criterio EOLIA es el más utilizado, pero se reconoce que la selección de los pacientes es caso a caso.

II. Otras aplicaciones respiratorias

  1. Puente de pacientes a trasplante pulmonar (Bridge To Transplant, BTT por sus siglas en inglés) (Figura 3)20,21.

  2. Otras formas de hipoxemia refractaria o insuficiencia respiratoria hipercapnica20,22.

  3. Tumores, malformaciones o cuerpos extraños y otras emergencias de la vía aérea23.

Figura 3 Paciente en puente a trasplante bipulmonar por hipertensión pulmonar post capilar (con permiso). 

En el caso del BTT, la movilizacion y reacondicionamiento físico se ven facilitados por el ECMO, y son una variable muy importante en el éxito del trasplante21.

Puntos clave de ECMO Brigde to Transplant (BTT) y otras aplicaciones respiratorias:

  1. Conexión a ECMO VV o ECMO VA.

  2. El puente a trasplante ofrece la posibilidad de llevar el injerto a pacientes que se deterioran en su espera mientras estan en lista de espera.

III. Shock cardiogénico

En las descripciones del shock cardiogénico (SC) siempre hay dos componentes básicos: hipotensión e hipoperfusión tisular (confusión mental, mareos, extremidades frías, oliguria, presión de pulso disminuida, acidosis metabólica, lactato y creatinina elevados)24. La mayor causa (aproximadamente 80%) es la cardiopatía isquémica, seguida por insuficiencia cardiaca crónica descompensada (11%), disfunciones valvulares y otras causas mecánicas (6%), miocarditis (2%) y cardiomiopatía inducida por estrés (2%)25,26.

Dado que la mortalidad está asociada a la gravedad de los trastornos hemodinámicos27, es importante poder estratificar el riesgo de estos pacientes, para así considerar, como en todas las otras indicaciones de ECMO, una adecuada relación riesgo vs beneficio. La clasificacion de la Sociedad de Angiografia Intervencional da cuenta de esto (Figura 4).

Figura 4 Clasificación del shock cardiogénico de la SCAI (Society for Cardiovascular Angiography and Intervention). RCP: Reanimación cardiopulmonar; ECMO: Oxigenación con membrana extracorpórea; SC: Shock Cardiogénico. Baran, David A., et al. SCAI clinical expert consensus statement on the classification of cardiogenic shock. Catheterization and Cardiovascular Interventions 2019; 94 (1): 29-37. Con permiso: John Wiley and Sons. 

En etapa refractaria, es decir cuando la hipotensión e hipoperfusión no responden al tratamiento médico (con o sin uso de balon de contrapulsación), el soporte circulatorio temporal (SCT) puede revertir esta situación, es así como distintas guías recomiendan uso de soporte extarcorpóreo en este escenario2830.

El ECLS veno-arterial proporciona soporte respiratorio y cardiaco, entregando el flujo sanguíneo sistémico necesario a órganos vitales de pacientes en shock, mientras se revierte la disfunción cardiaca, o como puente a otras alternativas. El ECMO podría estar asociado a mejores resultados en este contexto31 y se considera de “primera línea” ya que la canulación vascular es relativamente sencilla, proporciona flujos altos, y a un costo menor que otros dispositivos30.

Una publicación reciente, que establece un enfoque estandarizado basado en equipos (shock team), ha mostrado una mejoria de los resultados del ratamiento del SC, aumentando significativamente la supervivencia a 30 días desde 47% a 76,6%32. El reconocimiento rápido, la monitorización avanzada, el trabajo en equipo, las estrategias de reperfusión adecuadas y la indicación temprana de soporte circulatorio mecánico son esenciales para mejorar la sobevida en el shock cardiogénico. Nunca olvidar que el ECMO en falla cardiaca es una excelente herramienta para mantener el flujo a los órganos terminales, pero es un soporte que puede aumentar severamente la postcarga del ventrículo izquierdo y comprometer su viabilidad, por lo que es un punto que hay que monitorizar periodicamente e intervenir precozmente de ser necesario33.

Puntos clave: Conexión VA central o periférica. El umbral de indicación es el shock refractario antes de que el paciente presente daño irreversible en órganos terminales.

IV. Sepsis

Su uso en shock séptico es controversial en adultos, las series publicadas son escasas y no existen estudios aleatorizados de ECLS en esta condición. La sobrevida del ECMO VA es más baja en pacientes sépticos vs no sépticos, pero parece haber una diferencia relevante en resultados si existe o no falla ventricular, siendo paradójicamente más alta cuando esta está presente, quizás porque es en el escenario de hipotensión y mala perfusión por falla de bomba, donde fisiológicamente el ECMO tiene un rol, al sustituir temporalmente la función del corazón.

Huang et al sugieren un corte de edad a los 60 años37. Park y Cheng identifican en analisis multivariado, que el paro en shock séptico determina una mayor mortalidad (al punto que es una fuerte contraindicacion para ECLS en este contexto)34,35. Factores asociados a mayor sobrevida, que se repiten en distintas series son: foco pulmonar, ECMO VV, NO RCP previa, menor tiempo desde la sepsis a la conexion del ECMO, función ventricular anormal o biomarcadores de daño miocardicos en valores elevados (Tabla 4).

Tabla 4 Series de ECMO en shock séptico 

Aunque se necesitan más datos y estudios al respecto, el ECLS parece tener un lugar en:

  1. Disfunción pulmonar severa y shock séptico, con sobrevida alrededor de 70% (indicación es ECMO VV)38.

  1. Shock séptico con disfunción uni o biventricular y deuda de oxigeno persistente que no responde a medidas habituales (indicación es ECMO VA), con sobrevida alrededor de 70%. Cuando el patrón hemodinámico es puramente de hipotensión dada por vasoplegia, el ECMO no tiene buen resultado en esa población39, aunque la serie publicada por el grupo sueco en el 2019 muestra resultados aceptables incluso en esa población. Sin embargo hay que considerar que este grupo tiene una gran experiencia y equipos muy bien entrenados (pacientes conectados en promedio antes de las 6 h a ECMO) por lo que sus resultados son difíciles de extrapolar al resto de los centros40. En la Figura 5 se puede ver un algoritmo de decisión para usar como referencia en estos casos.

Figura 5 Algoritmo Propuesto ECMO en sepsis (protocolo Clínica Las Condes). 

Puntos clave:

  1. Conexión a ECMO VV o VA.

  2. Si la indicacion es sepsis y falla respiratoria catastrofica conexión recomendada es ECMO VV.

  3. Si el paciente tiene shock revisar primero la función ventricular.

V. Reanimación cardiopulmonar extracorpórea

ECPR (extracorporeal cardiopulmonary resuscitation), el acrónimo por el cual se conoce esta modalidad, es la utilización del soporte ECMO de despliegue rápido, para proporcionar apoyo circulatorio en pacientes que no logran retorno sostenido de la circulación espontánea (ROSC)5.

El determinante más importante del resultado, es el tiempo transcurrido entre el inicio del paro hasta el inicio del soporte vital básico (compresiones toráxicas)41,42, pero es también, en la práctica, una de las variables más difíciles de determinar en el momento de la decisión. El intervalo desde el paro hasta el comienzo de la reanimacion cardiopulmonar (RCP) se debe considerar como un período sin flujo, mientras que el tiempo de RCP es un período de bajo flujo, con circulación subóptima43 (Figura 6).

Figura 6 ECMO como un eslabón más en la cadena de supervivencia. RCP: reanimación cardiopulmonar. ECPR: reanimación cardiopulmonar extracorpórea. El resultado depende de las etapas previas, posteriores y una cuidadosa selección. 

La probabilidad de supervivencia con un buen resultado neurológico disminuye rápidamente con cada minuto de RCP convencional, reduciéndose a < 1% después de 16 min de esta. Es así que despúes de 16-21 min de reanimacion avanzada, se puede plantear que el soporte vital extracorpóreo podria ofrecer una ventaja43,44 (Figura 7), con activación y preparación del equipo de ECPR en los primeros 10 min de RCP y canulación dentro de los 30-60 min posteriores al colapso.

Figura 7 Posibilidad de sobrevida con resultado neurológico vs tiempo de reanimación. Líneas discontinuas: intervalo confianza 95%. CPR: cardiopulmonary resuscitation; mRS: modified Rankin scale (escala que evalúa resultado neurológico). Reynolds, Joshua C., et al. Duration of resuscitation efforts and functional outcome after out-of-hospital cardiac arrest: when should we change to novel therapies? Circulation 2013; 128 (23): 2488-94. Con permiso: Wolters Kluwer Health, Inc. 

La evidencia en ECPR que existe actualmente es escasa, heterogenea y con manejos no estandarizados, hay en curso estudios aleatorizados en Praga, Paris, Viena, Michigan y Paises Bajos (Registros en https://clinicaltrials.gov/: NCT01511666, NCT02527031, NCT01605409, NCT03065647 y NCT03101787). En lo publicado hasta ahora existe una tendencia a que la sobrevida al alta con buen resultado neurológico aumenta al doble en paro extrahospitalario (OHCA) de adulto (a 20% aproximadamente)45,46. Hay series publicadas de 48% de sobrevida en OHCA por paro en fibrilación ventricular (FV) refractario definido como la falta de respuesta a 300 mg de amiodarona después de 3 ciclos y manejados inmediatamente llegando al hospital en ECMO, con estudio angiográfico posterior47.

En paro cardíaco intrahospitalario (IHCA), en cohortes no emparejadas y estudios con grupos emparejados con puntaje de propensión, se ha encontrado una diferencia significativa en la supervivencia con respecto al alta, 30 días y al año que favorece el ECPR sobre la RCP convencional, con sobrevidas cercanas a 30-40%48,49.

Puntos clave: Conexión VA (usualmente periférica).

  1. La sobrevida sin ECMO en paros refractarios es extremadamente baja.

  2. Las posibilidades de un buen resultado neurológico disminuyen dramáticamente con el aumento del tiempo de inicio del soporte vital básico, soporte vital avanzado o tiempo a la canulación50.

  3. La asistolía como ritmo inicial prácticamente no tiene sobrevida51.

  4. Respete criterios de exclusión52.

  5. Realizar un “tiempo fuera multidisciplinario” antes de canular, que son 30-60 segundos de una reunion entre el rescatista, lider de la reanimacion, médico ECMO y cardiólogo para decidir si el paciente va a ECPR o no (pausa antes de la decisión).

En la Figura 8, se describen los pasos en un paro extrahospitalario.

Figura 8 El ECMO como quinto eslabón en la cadena de supervivencia. Importante: pasos en la emergencia de paro cardiaco asociado a resuscitación cardiopulmonar extracorpórea. 

VI. ECMO de transporte interhospitalario

En comparación con el soporte extracorpóreo realizado en un centro ECMO, la instalación, el transporte y la recuperación de pacientes fuera de este lugar (transporte interhospitalario), requiere de esfuerzos logísticos, clínicos y organización adicionales53. Esto se hace generalmente en hospitales regionales, que no pueden proporcionar soporte extracorpóreo, seguido del transporte del paciente al centro especializado en ECMO54.

La movilización convencional de un paciente crítico inestable, puede ser peligrosa y mortal, por lo que realizar la canulación en el centro base permite que el traslado sea más seguro55.

Otra indicación menos frecuente de transporte, es la necesidad de movilizar a un paciente ya conectado a ECMO, a un centro especializado en otros servicios, como transplante cardiaco y/o pulmonar (transporte secundario).

La elección del medio de transporte esté determinada por la distancia, condiciones climáticas y disponibilidad logística55. Independiente del tipo de transporte terrestre o aéreo, estos deben contar con un suministro eléctrico suficiente para la bomba ECMO, el calentador y todos los dispositivos biomédicos necesarios durante el transporte ECMO (Figura 9).

Figura 9 

Puntos clave ECMO de Transporte:

  1. Conexión a ECMO VV o VA.

  2. Use protocolo y listas de chequeo.

  3. Resultados similares a conexión en centro ECMO.

VII. ECMO en pacientes con falla respiratoria catastrofica por coronavirus

El ECMO ha sido recomendado por la Organización Mundial de la Salud en pacientes con hipoxemia refractaria, pero en centros experimentados57. Las guías de ELSO enfatizan que el ECMO debe considerarse como una modalidad de apoyo en centros con programas funcionando. Su uso depende mucho de la situación de la pandemia, de la disponibilidad de equipos y recursos humanos, y de los resultados que se vayan publicando, la indicación se ha ajustado a pacientes más bien “jovenes”, sin falla multiorgánica y con menos de 7-10 dias de ventilación mecánica58,59.

En Chile se decidió reforzar los centros ECMO públicos existentes y unificar la información con los centros privados acreditados para esto. Al 12 de Abril de 2020 existen 22 cupos en centros privados y 7 en el sistema público (Fuente Minsal) (considerar que esta disponibilidad puede reducirse si los requerimientos de cupos de intensivo se ven sobrepasados). Hasta el 29 de Abril han sido conectados 6 pacientes, tres ya fuera de soporte ECMO y 3 en curso. Se siguen considerando las indicaciones de SOCHIMI MINSAL como referencia, con particular énfasis en prueba de prono previa60.

Las indicaciones y contraindicaciones para ECMO durante la pandemia, deben ajustarse periódicamente a factores locales. Las indicaciones en la mayoría de los centros es el criterio EOLIA (Tabla 1). Las comorbilidades del paciente como; edad avanzada, fragilidad, enfermedad pulmonar crónica, diabetes, insuficiencia cardíaca y ventilación mecánica prolongada aumentan significativamente el riesgo de mortalidad en la infección grave por coronavirus y, en consecuencia, pueden ser contraindicaciones para ECMO61.

ELSO ha establecido que todos los centros puedan reportar sus casos ECMO en pacientes COVID, siendo parte o no del registro previamente. Es una importante oportunidad de contribuir a los datos y análisis de estos mientras la pandemia está en curso, disponible en: https://www.elso.org/Registry/FullCOVID19RegistryDashboard.aspx

Puntos clave de ECMO en Falla Respiratoria catastrófica por Coronavirus:

  1. Más de 90% son conexiones a ECMO VV.

  2. Su uso dependerá de la situacion de la pandemia versus recursos de cuidados intensivos.

Conclusiones

ECMO es una tecnología compleja que está conformada por una máquina (hardware) que opera un grupo multidisciplinario (software). Las indicaciones son variadas, pero siempre tienen como objetivo reestablecer la entrega/ demanda de oxigeno y de esta forma obtener tiempo. El entender modos de conexión, manejo de la coagulación, las complicaciones inherentes al sistema, el entrenamiento, la capacitación contínua, el soporte institucional y el registro en una base de datos actualizada que permita comparar resultados, son necesarios para el funcionamiento de un programa ECMO.

Referencias

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Recibido: 16 de Abril de 2020; Aprobado: 06 de Mayo de 2020

Correspondencia a: Rodrigo Díaz Gómez, Estoril 450, Clínica Las Condes. Santiago, Chile. diazrodrigo@me.com

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Enfermera perfusionista y de cuidados intensivos.

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