Anales de Pediatría Continuada Anales de Pediatría Continuada
An Pediatr Contin. 2012;10:50-4 - Vol. 10 Núm.1

Oxigenación por membrana extracorpórea

Sylvia Belda Hofheinz a, Lidia Casanueva Mateos b

a Unidad de Cuidados Intensivos Pediátricos. Hospital 12 de Octubre. Madrid. España. sbelda.hdoc@salud.madrid.org
b Unidad de Cuidados Intensivos Pediátricos. Hospital 12 de Octubre. Madrid. España.

Artículo

Puntos clave

  • La oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) es un dispositivo diseñado para suplir extracorpóreamente las funciones de corazón y pulmón. Es una terapia de soporte más que de tratamiento, ya que permite el reposo de los órganos afectados supliendo de modo artificial sus funciones hasta su curación natural.
  • La ECMO se considera una técnica de rescate en situaciones de previsible alta mortalidad, cuando las demás opciones terapéuticas han fracasado y presuponiendo que la situación sea reversible.
  • En recién nacidos las indicaciones fundamentales son dos, la hipertensión pulmonar persistente y la hernia diafragmática congénita, en niños y adultos las indicaciones son fundamentalmente el fracaso respiratorio o cardíaco potencialmente reversible, como alternativa cuando las medidas estándar de reanimación cardiopulmonar fracasan y como puente al trasplante cardíaco.
  • La ECMO consiste en una o 2 cánulas que permiten el drenaje de la sangre venosa desoxigenada, un circuito, una bomba, que puede ser de rodillo, que propulsa la sangre al comprimir el rodillo un segmento del circuito, o centrífuga, un oxigenador de membrana y un intercambiador de calor. Existen 2 tipos de soporte en ECMO, venoarterial (VA) (soporte cardíaco o cardiorrespiratorio) y venovenoso (VV) (sólo respiratorio).
  • Habitualmente el manejo de los pacientes se basa en asegurar el reposo de los órganos dañados y continuar los tratamientos necesarios, evitando aquellos que puedan aumentar la lesión (parámetros poco agresivos en ventilación mecánica y disminución de inotropos). Se utiliza anticoagulación con heparina y el sangrado es una de las complicaciones más frecuentes.
  • Ante la mejoría de los órganos afectados se aumentan la ventilación mecánica y el tratamiento inotropo y se intenta el destete de la ECMO.

Introducción

La oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) es un dispositivo diseñado para suplir extracorpóreamente las funciones de corazón y pulmón. Es una terapia de soporte más que de tratamiento, ya que permite el reposo de los órganos afectados supliendo de modo artificial sus funciones hasta su curación natural. Este procedimiento incluye extraer la sangre del paciente, pasarla por una bomba que la propulsa, manteniendo la presión arterial y supliendo la función cardíaca, y por un oxigenador, que permite el intercambio gaseoso de esa sangre emulando la función pulmonar, para devolver de nuevo la sangre oxigenada y tras lavar el carbónico al paciente.

Perspectiva histórica

En mayo de 1953, Gibbon empleó la oxigenación artificial y el soporte para la primera cirugía a corazón abierto exitosa1 y en 1976, Robert Bartlett2 lo hizo con el primer caso de un recién nacido (Esperanza) con fracaso respiratorio que sobrevivió tras el tratamiento.

Desde 1989 con la creación de la Extracorporeal Life Support Organisation3, que cuenta actualmente con más de 120 centros miembros en numerosos países y que consiste en un grupo de estudio voluntario, que mantiene una amplia base de datos con más de 30.000 pacientes recogidos, los éxitos de esta técnica han ido aumentando al igual que sus indicaciones.

Indicaciones

La ECMO se considera una técnica de rescate en situaciones de previsible alta mortalidad, cuando la demás opciones terapéuticas han fracasado y presuponiendo que la situación sea reversible. La ECMO se emplea en niños y adultos con fracaso grave pero potencialmente reversible del corazón o los pulmones.

En recién nacidos las indicaciones son dos, la hipertensión pulmonar persistente (HTPP) idiopática y secundaria, que incluye el síndrome de aspiración meconial, la sepsis/ neumonía y la asfixia, y la hernia diafragmática congénita, aunque también se puede emplear en la fuga aérea, como puente al trasplante, en la neumonía viral y el hydrops fetal grave, en la cardiomiopatía o como soporte para reparaciones quirúrgicas traqueales complejas, masas cervicales obstructivas, malformaciones adenoideas quísticas. De hecho, se ha empleado la circulación placentaria como soporte en cirugías de este tipo operadas intranatalmente tras extraer únicamente la cabeza y el cuello del feto, permitiéndole recibir la sangre placentaria (procedimiento EXIT: ex uterointrapartum treatment), o, si esto no es posible, canulando el cuello para instaurar la ECMO.

Los criterios de selección están recogidos en la tabla 1.

En niños y adultos las indicaciones son fundamentalmente el fracaso respiratorio o cardíaco potencialmente reversible, como el síndrome de distrés respiratorio agudo, la miocarditis, el fallo cardíaco postoperatorio, el shock séptico resistente o como alternativa cuando las medidas estándar de reanimación cardiopulmonar fracasan en los pacientes en parada cardiorrespiratoria, lo que se conoce como ECMORCP y también como puente al trasplante cardíaco fundamentalmente o a otros dispositivos de asistencia ventricular de mayor duración.

En el pasado se consideraban contraindicaciones a la instauración de la ECMO enfermedades con altísima mortalidad, como el fracaso respiratorio en inmunodeprimidos o enfermedades malignas. Conforme van apareciendo datos de supervivencia estas percepciones se han ido modificando, existiendo ya series con supervivencias no desdeñables en estos pacientes4-6. La hemorragia incoercible era considerada también una contraindicación, dada la necesidad de anticoagular a los pacientes en ECMO, pero por ejemplo en hemorragia pulmonar existen series con elevadísima supervivencia (hasta del 100%)7 cediendo el sangrado pese a la heparinización.

Equipo

La ECMO consiste en una o 2 cánulas que permiten el drenaje de la sangre venosa desoxigenada, un circuito, una bomba, que puede ser de rodillo, que propulsa la sangre al comprimir el rodillo un segmento del circuito, o centrífuga, un oxigenador de membrana y un intercambiador de calor, que consiste en un circuito que bombea agua caliente alrededor de parte del circuito sanguíneo, ya que, al ser un circuito extracorpóreo la sangre se expone a temperaturas ambiente, y la cánula que devuelve la sangre oxigenada al organismo (fig. 1).

Figura 1. Circuito de la ECMO: oxigenador por membrana extracorpórea.

El control de la eliminación de CO2 se realiza variando el flujo de gas del mezclador que suministra de gas el oxigenador, así, aumentando el flujo se elimina más CO2, mientras el control del aporte de oxígeno se consigue modificando la FiO2.

Un punto crítico del sistema lo constituye la bomba, que es fuente de producción de efectos secundarios, fundamentalmente hemólisis, trombogenicidad y problemas mecánicos; y gran parte de los esfuerzos tecnológicos han consistido en tratar de mejorar este punto del circuito.

Inicialmente en pediatría se prefirieron las bombas de rodillo a las centrífugas, que producían una importante hemólisis sobre todo en niños de menor tamaño. Estas bombas de rodillo precisan un drenaje por gravedad a un reservorio que evita la aspiración en vacío ante disminuciones en la precarga, pero que es un punto crítico para el desarrollo de trombos, al estar allí la sangre retenida. Precisan además un circuito más largo, con necesidad de más volumen de cebado, lo que también constituye una desventaja para su uso en pediatría.

Con las mejoras técnicas de las bombas centrífugas, han ido disminuyendo los problemas mecánicos iniciales, imponiéndose en el empleo clínico.

A partir del año 2000 se desarrollan las bombas centrífugas de 3.ª generación, que no tienen contacto directo con el soporte de la bomba, que es lo que produce la hemólisis, funcionando por un sistema de levitación del rotor bien de forma magnética o hidrodinámica, con un acoplamiento magnético y una impulsión directa. En este campo son más conocidas bombas como la Berlin Heart INCOR (levitada magnéticamente empleada para asistencia ventricular) o la Levitronix CentriMag (bomba de ECMO), aunque existen dispositivos específicamente pediátricos como el PediaFlow o la PediaPump8.

Otro elemento crítico del sistema es el oxigenador, habiéndose impuesto los de fibra hueca de polimetilpenteno, que precisan un menor volumen de cebado, se ceban más rápidamente, presentan menor pérdida proteica y menor resistencia al flujo sanguíneo, lo que puede reducir la agregación plaquetaria9.

También se han desarrollado circuitos recubiertos de heparina y la ingeniería tisular está desarrollando superficies que simulan la pared endotelial, son más biocompatibles y reducen la activación de los hematíes y la trombogenicidad, pudiendo disminuir la necesidad de anticoagulación y las complicaciones de la ECMO10.

Existen 2 tipos de soporte en ECMO, venoarterial (VA) (soporte cardíaco o cardiorrespiratorio) y venovenoso (VV) (sólo respiratorio).

En ECMO VA con canulación periférica, una o varias cánulas se colocan en venas de gran calibre (sobre todo yugular derecha o femorales) para el drenaje de sangre desoxigenada y la segunda cánula se inserta en una arteria (carótida derecha, femoral) para devolver la sangre oxigenada. En niños se emplea sobre todo la canulación en el cuello (vena yugular derecha y arteria carótida derecha).

Tras cirugía cardíaca se suele utilizar la canulación central (con esternotomía y tórax abierto) con colocación de la cánula venosa en aurícula derecha, añadiendo una cánula en la aurícula izquierda si existe fallo ventricular izquierdo importante, y con la cánula arterial en la aorta.

En ECMO VV puede usarse una sola cánula que es colocada en una vena (yugular o femoral generalmente), que extrae sangre desaturada y la devuelve oxigenada, o varias si el flujo con una es inadecuado, pero es el propio corazón del paciente el que se encarga de bombear esta sangre, siendo ésta, por lo tanto, una asistencia pulmonar únicamente, mientras la ECMO VA soporta las funciones cardíaca y respiratoria.

Las ventajas e inconvenientes de ambas técnicas están recogidas en la tabla 2.

Manejo en ECMO

La ECMO proporciona las condiciones para conseguir el descanso de los órganos y a su vez «ganar tiempo» para una curación. Habitualmente el manejo de los pacientes se basa en asegurar ese reposo y continuar los tratamientos necesarios.

En relación con el manejo ventilatorio sin duda se deben limitar aquellos parámetros que produzcan daño añadido al pulmón. En general se aplicará una FiO2 baja, volúmenes tidal pequeños y frecuencias bajas (parámetros de descanso) con PEEP suficiente para evitar la atelectasia. Se puede utilizar también la ventilación de alta frecuencia con parámetros poco agresivos para evitar daños añadidos.

La misma premisa de limitar los efectos deletéreos de los tratamientos agresivos se emplea para el manejo hemodinámico, evitando las dosis altas de inotropos (en muchos centros prácticamente se retiran), manteniendo un adecuado volumen intravascular y una buena perfusión periférica para revertir el daño orgánico existente.

El manejo de los líquidos es un punto importante, así los pacientes en ECMO con frecuencia son candidatos a técnicas continuas de reemplazo renal, por insuficiencia renal asociada (hasta el 36%), para forzar balance negativo (existe una relación entre la posibilidad de retirar la ECMO y la reducción del edema) o para lavar mediadores inflamatorios.

Trabajos recientes describen la posibilidad de conectar una máquina de hemofiltración al circuito de la ECMO, permitiendo así la hemofiltración continua más segura y eficiente11,12.

La anticoagulación es un punto crítico y se suele realizar con heparinización controlada por el tiempo de coagulación activada (ACT alrededor de 180-200) y el TTPa. El sangrado es una complicación frecuente y de difícil manejo, es importante corregir la coagulación si está alterada (con plasma, plaquetas y fibrinógeno)13, se pueden añadir antifibrinolíticos (como el ácido épsilon-aminocaproico o el ácido tranexámico) o, en los casos resistentes, recurrir a la revisión quirúrgica, la suspensión temporal de la heparina u otras medidas más controvertidas como el factor VIIa14.

En cuanto al seguimiento en ECMO respiratoria se hacen radiografías seriadas y ecocardiografías para el seguimiento de la asistencia cardiorrespiratoria, haciendo intentos de destete de la ECMO, en los que, por supuesto hay que volver a instaurar una asistencia respiratoria mayor y el apoyo inotrópico necesario, para bajar los flujos valorando la tolerancia del paciente (oxigenación y aclaramiento de carbónico, gasto cardíaco y gasometrías) antes de descanular definitivamente al paciente.

Complicaciones

Las complicaciones son múltiples y se recogen en la tabla 3. Supone una técnica compleja, con importantes efectos secundarios y riesgos, alto coste y requiere una importante especialización del personal implicado en su manejo, ya que las complicaciones pueden suponer un riesgo vital inminente.

Mortalidad y morbilidad

Los datos de morbilidad y mortalidad3 según las principales indicaciones se recogen en la tabla 4.

Existe un riesgo no desdeñable de secuelas, siendo las más temidas las neurológicas, aunque muchas son secundarias a las situaciones de elevada gravedad que derivan en el empleo de la ECMO. La necesidad de anticoagulación importante también es un factor predisponente.

Consideraciones finales

Sin duda, la ECMO es una opción atractiva como técnica de rescate en situaciones en las que la mortalidad sea casi del 100%, aunque no se disponga de ensayos clínicos aleatorizados que apoyen esta práctica. Sí existen, sin embargo, datos de un exhaustivo registro con participación de más de 120 centros, que aunque retrospectivo y limitado en su análisis en cuanto a los datos recogidos y al seguimiento en el tiempo, ha hecho que se modifiquen y amplíen las indicaciones, evolucionando con la experiencia niño a niño, mejorando con ella, eliminando contraindicaciones y consiguiendo supervivencias de pacientes que, sin ECMO, hubiesen fallecido con una altísima probabilidad.

Bibliografía recomenda

Oliver WC. Anticoagulation and Coagulation Managemente in ECMO. Semin Cardiothoracic Vasc Anesth. 2009;13:154-75.
Revisión sistemática y detallada del manejo de la anticoagulación en los pacientes en ECMO.

Bracco D, Noiseux N, Hemmerling TM. The thin line between life and death. Intensive Care Med 2007;33:751-4.
Interesante comentario sobre los dilemas éticos que surgen con el empleo de la ECMO.

Van Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB. ECMO Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care. 3rd edition. Michigan, Ann Arbor: Extracorporeal Life Support Organisation; 2005.
Excelente manual sobre la utilización de la ECMO, con información detallada y revisada sobre sus indicaciones, resultados y manejo, con datos de la Extracorporeal Life Support Organisation. Manual de consulta para cualquiera que quiera familiarizarse con la técnica.

Bibliografía

1. Gibbon JH Jr. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med. 1954;37:171-85.
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3. Van Meurs K, Lally KP, Peek G, Zwischenberger JB. ECMO Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care. 3rd edition. Extracorporeal Life Support Organisation. Michigan: Ann Arbor;2005.
4. Gupta M, Shanley TP, Moler FW. Extracorporeal life support for severe respiratory failure in children with immune compromised conditions. Pediatr Crit Care Med. 2008;9:380-5.
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