Un ponte verso la guarigione: l’ECMO
L’ECMO (extracorporeal membrane oxigenation) è una tecnica di assistenza respiratoria meccanica che utilizza una membrana in grado di scambiare ossigeno e anidride carbonica con il sangue del paziente, in modo di vicariare la funzione dei polmoni.
Per estensione, ben presto, ha cominciato a rivestire un ruolo cruciale non solo nei pazienti con insufficienza respiratoria ma anche cardiocircolatoria, divenendo a tutti gli effetti un extracoporeal life support (un supporto vitale extracorpreo).
Negli anni della pandemia da Covid-19 è diventato tristemente famoso perché utilizzato in alcune sale di rianimazione nei pazienti con una funzionalità polmonare così severamente compromessa da necessitare il supporto di una circolazione artificiale. In questo articolo cercheremo di riassumere le caratteristiche salienti di questa tecnica, il meccanismo di funzionamento, le differenti tipologie, le indicazioni terapeutiche, i punti di forza e di criticità.
L’ECMO: un ponte per una speranza
L’ECMO, dunque, viene utilizzato nei casi clinici disperati di insufficienza cardiaca e/o respiratoria che non rispondono alla terapia medica ottimizzata, nei pazienti la cui condizione viene definita life-threatining (in pericolo di vita imminente).
L’obiettivo è solo uno: prendere tempo per riorganizzare le risorse e contrattaccare la patologia responsabile del quadro clinico del paziente. Talvolta, come nei pazienti con Covid-19, o alcuni pazienti con insufficienza cardiaca acuta causata da una miocardite, l’unica opzione percorribile, dopo che le strategie disponibili non sono state sufficienti, è guadagnare tempo sperando di permettere così all’organismo di guarire (l’ECMO in questo caso viene definito bridge to recovery, o, in italiano, ponte verso la guarigione).
Altre volte il tempo serve ai medici. Tempo per decidere quale opzione potrebbe essere la migliore per quel tipo di paziente. Un dispositivo di assistenza ventricolare meccanico, magari a lungo termine o un trapianto.
Le tre tecniche di ECMO
L’ECMO è provvisto di una pompa per far circolare il sangue, due cannule e una membrana, dove avviene l’emostosi ovvero gli sgambi gassosi di ossigeno e anidride carbonica. In base a dove si collocano le cannule distinguiamo diversi tipi di ECMO:
- ECMO AV (artero-venosa);
- ECMO VV (veno-venosa);
- ECMO VA (veno-arteriosa);
Le tecniche veno-arteriosa e veno-venosa
La tecnica veno-arteriosa consiste nell’inserire una cannula venosa, con la funzione di drenaggio, in atrio destro o attraverso la vena femorale o la giugulare interna di destra; l’altra cannula, quella arteriosa, viene impiantata o attraverso l’arteria femorale, o quella ascellare (negli adulti con arteriopatia degli arti inferiori, negli obesi) oppure attraverso l’arteria carotide interna, come si fa nei pazienti pediatrici.
Esiste anche un accesso centrale, oltre quello periferico appena descritto. Esso consiste nell’introdurre la cannula arteriosa direttamente attraverso l’aorta, o accedendo dall’aorta ascendente o dall’arco aortico o dalla aorta toracica discendente. Esiste poi un particolare tipo di accesso detto femoro-ascellare, nel quale la cannula arteriosa è ascellare e quella venosa è femorale. In quest’ultimo accesso il circolo polmonare non risulta escluso, e il prelievo di sangue arterioso del paziente rileverebbe il risultato del mescolamento del sangue ossigenato di origine dai polmoni nativi del paziente e del sangue di origine dal polmone artificiale rappresentato dall’ECMO.
Questa tecnica viene usata nelle indicazioni miste cardiache e respiratorie, ma anche per la protezione totale polmonare, e nell’espianto d’organi da donatore a cuore non battente.
La tecnica veno-venosa consiste nel dividere le funzioni polmonari di ossigenazione e decarbossilazione. Le vie venose utilizzano la vena giugulare interna e la femorale. Una delle complicanze legate al suo utilizzo è il ricircolo. Ciò che si verifica è il drenaggio del sangue ossigenato infuso, instaurando un circuito chiuso. Per limitare questo inconveniente si ricorre a un dispositivo a doppio lume che prevede che il drenaggio avvenga dal sistema delle due vene cave e l’infusione in atrio attraverso la tricuspide. È una tecnica di assistenza respiratoria.
Depurazione extracorporea dalla CO2 e Ossigenazione extracorporea
La clearance di CO2 dipende dalla quantità di gas che è in contatto con la membrana di scambio gassoso e non dal flusso della circolazione extracorporea. Solitamente per decarbossilare il sangue di un paziente è sufficiente un flusso tra 1 e 2 l/min. L’apporto di O2, invece, è direttamente dipendente dal flusso di sangue nella CEC.
Nell’ECMO VV, il polmone artificiale è in serie con i polmoni nativi del paziente. Questo ha una serie di vantaggi. Anzitutto si viene a generare un effetto shunt, come detto precedentemente, e il miglioramento della pressione arteriosa di ossigeno è legata all’aumento della SaO2 del sangue rilasciato agli organi nobili. Inoltre, la pressione polmonare si riduce come effetto dalla riduzione della vasocostrizione garantita da una maggiore saturazione di ossigeno nel piccolo circolo. Perciò l’emostosi nell’ECMO VV è molto efficiente.
Nell’ECMO VA, al contrario, i polmoni nativi e quello artificiale sono in parallelo; il piccolo circolo è escluso dall’ECMO e, dunque, non può beneficiare dell’aumento della saturazione di ossigeno (SaO2) e della conseguente vasodilatazione; l’approvvigionamento di ossigeno è sufficiente solo per gli organi distali, non per gli organi nobili, malgrado la PaO2 sia maggiore alla tecnica veno-venosa, infondendo sangue ossigenato nel sangue arterioso (ossigenato per definizione).
Le indicazioni all’utilizzo dell’ECMO
L’ECMO può essere utilizzato sia nei casi di severa insufficienza cardiaca che respiratoria. Le indicazioni cardiogeniche, più in dettaglio, sono rappresentate dallo shock cardiogeno, dallo scompenso cardiaco acuto legato a una miocardite fulminante – auspicabilmente reversibile – dalla necessità di un bridge to decision o di un bridge to destination, ad esempio, verso l’utilizzo di un dispositivo di assistenza ventricolare destro o sinistro, temporaneo o a lungo termine, o verso un trapianto di cuore.
Le indicazioni pneumologiche sono forse ancora più numerose; d’altro canto, l’ECMO nasce come una tecnica di assistenza respiratoria. Una delle indicazioni per la quale è stata usata recentemente su scala planetaria è stata la ARDS (acute respiratory distress syndrome).
Secondo la classificazione di Berlino, l’ARDS è definita da un rapporto PaO2/FiO2 inferiore a 100 mmHg; una condizione clinica gravissima che complica alcune infezioni da SARS-Cov2, ma che può essere legata anche a molte altre pneumopatie acute. In questi pazienti, quando la ventilazione meccanica a pressione positiva e la terapia medica ottimizzata non sono bastate a migliorare il loro quadro clinico, si impone l’utilizzo dell’ECMO. In questi casi, dal momento che la prima necessità è quella di ripristinare la saturazione di ossigeno sanguigna per sostentare gli organi nobili, si tende a scegliere la ECMO-VV.
Altra indicazione per l’ECMO è rappresentata dal trapianto polmonare, in cui può essere utilizzata sia come bridge to transplantation, sia come supporto intraoperatorio, sia come strategia salvavita nel post-operatorio nel caso vi fosse una disfunzione primaria del graft.
Altre indicazioni, meno comuni ma non per questo meno importanti, sono rappresentate dai casi di politraumatizzati, chirurgia su polmone unico, chirurgia di riduzione di volume polmonare in pazienti con ipercapnia severa, trombectomia polmonare, lavaggio alveolare e prelievo d’organo da donatore a cuore non battente.
La gestione della coagulazione e delle complicanze
Come anche nella CEC (circolazione extracorporea), nell’ECMO è fondamentale ricorrere a un’adeguata anticoagulazione per prevenire due dei principali eventi avversi: trombi ed emorragie.
Per farlo si piò ricorrere a delle apparecchiature pre-eparinizzate e aggiungere una dose standard di eparina di 50 UI/kg, oppure dispositivi non trattati con una dose doppia di eparina pro kg. Ci sono delle condizioni particolari in cui si può evitare di usare una anticoagulazione come:
- In caso di posizionamento sotto massaggio cardiaco esterno per via di disturbi di coagulazione post-rianimazione;
- Politrauma, soprattutto in presenza di fratture di bacino, emorragia retroperitoneale e/o cranica;
- Anticoagulazione efficace preliminare.
Tra le altre complicanze associate ad ECMO ricordiamo anche l’embolia gassosa, spesso causata da un involontario clampaggio della cannula venosa che genera una depressione tale da causare il fenomeno della cavitazione e la formazione di microbolle; l’usura della pompa causata dalle vibrazioni meccaniche indotte da essa; il fenomeno del back flow (cioè un arresto o talvolta un’inversione del flusso ematico rilasciato dalla pompa); una fuga plasmatica a livello dell’ossigenatore.
Conclusioni
L’ECMO è una tecnica dalle straordinarie potenzialità che rappresenta tra i più sofisticati sistemi di assistenza vitale di cui disponiamo.
Francesco Lodoli per Questione Civile
Sitografia
Reeb J, Olland A, Renaud S, Kindo M, Santelmo N, Massard G, Falcoz PE. Principi e indicazioni dell’assistenza circolatoria e respiratoria extracorporea in chirurgia toracica. EMC – Tecniche Chirurgiche Torace. 2016 Nov;20(1):1–18. Italian. doi: 10.1016/S1288-3336(16)79382-4. Epub 2016 Nov 18. PMCID: PMC7159017.
