Soporte vital extracorpóreo

Soporte vital extracorpóreo
Carlos Miguel Santacruz, Felipe Muñoz Leyva,
Fabio Andrés Varon Vega
oxigenadores de burbuja; éstos exponían de forma directa la sangre a burbujas de O2, lo que predisponía
al paciente a sufrir trombocitopenia, hemólisis, coagu-
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OXIGENACIÓN POR MEMBRANA
EXTRACORPÓREA VENOVENOSA EN
INSUFICIENCIA RESPIRATORIA
El apoyo cardiopulmonar extracorpóreo (ACE) se define como la aplicación de un dispositivo mecánico
para suplir la función cardiaca o pulmonar de forma
temporal, con objeto de promover la recuperación, el
trasplante o la asistencia definitiva. El ACE sólo tiene
utilidad si el fracaso de las medidas cardiopulmonares
pone en peligro inminente la vida del paciente.
Entre los sistemas de ACE figuran la oxigenación
por membrana extracorpórea (ECMO, por sus siglas en
inglés) con acceso veno-venoso (ECMO VV) o la ECMO
respiratoria (figura 1); esta última es el tema de este
capítulo y, en la mayoría de los casos, es la utilizada en
caso de fracaso respiratorio refractario. El uso de esta
técnica ha demostrado eficazmente la función pulmonar en presencia de enfermedad reversible.
HISTORIA
La historia de la ECMO se remonta a John Gibbon Jr.
y el desarrollo de la máquina de circulación extracorpórea en la década de 1930, aunque no fue sino hasta
principios de 1950 cuando surge de manera formal la
cirugía cardiaca al incorporar este y otros avances. La
circulación extracorpórea se limitaba de modo inicial
a un par de horas, en particular porque se utilizaban
Figura 1.
1
Oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO)
con acceso venovenoso.
2
Diagnóstico y tratamiento en neumología
toria en pacientes pediátricos y adultos con insuficiencia respiratoria potencialmente letal que no responde
al tratamiento convencional, siempre y cuando la anomalía subyacente sea reversible.
En la actualidad, la ELSO (http://www.elso.org) es
una institución internacional dedicada al desarrollo de
nuevas tecnologías de apoyo, registro de los centros
inscritos, regulación de lineamientos e investigación en
apoyo extracorpóreo. En el plano mundial se la reconoce como un referente para los centros que ofrecen
este tipo de tratamientos.
FUNCIONAMIENTO DE LA ECMO VV
Anatomía de la ECMO VV
Todo dispositivo de ECMO está constituido por una vía
venosa, una bomba (centrífuga o de rodillo), un oxigenador, que realiza el intercambio de gases mediante
diferencia de presiones, y una vía arterial que devuelve
la sangre “arterializada” al cuerpo. Muchos otros componentes pueden agregarse a este circuito básico, por
ejemplo vías para obtención de muestras, hemoconcentradores, dispositivos para tratamiento de reemplazo renal, intercambiadores de calor y vías para infusión
de fármacos (heparina), entre otros (figuras 3 y 4).
1. Vía venosa: en la actualidad están disponibles
en el comercio múltiples cánulas para diferen-
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lopatía e insuficiencia orgánica múltiple. Los primeros
oxigenadores de membrana semipermeable utilizaban
materiales como celofán (polímero natural derivado de
la celulosa) y polietileno. Dada su baja permeabilidad
se requerían grandes áreas de superficie de difusión,
por lo que no eran prácticos para uso clínico. El empleo de un oxigenador de membrana tuvo lugar por
primera vez en el año 1956, pero dichos oxigenadores
posibilitaron la derivación cardiopulmonar de mayor
duración sólo hasta la utilización del caucho de silicona como material para membranas de intercambio
gaseoso. De este modo se resolvieron los problemas
presentados por la exposición directa de la sangre con
burbujas de gas.
La tecnología de la circulación extracorpórea comenzó a extenderse fuera del ámbito operatorio de la
cirugía cardiovascular tras las crecientes necesidades
de ofrecer apoyo a pacientes con afecciones respiratorias de alta mortalidad, como el síndrome de insuficiencia respiratoria del adulto (SIRA) en las unidades
de cuidados intensivos. Resultó cada vez más evidente
que disminuir el esfuerzo mecánico al pulmón producido por la ventilación con presión positiva excesiva
podía acelerar la recuperación. La ECMO se ha empleado de manera exitosa en recién nacidos desde 1976,
cuando Bartlett la usó para atender a un neonato con
insuficiencia respiratoria. La diferencia en supervivencia es notable en este grupo de pacientes (84 contra
20%, con y sin ECMO, respectivamente, según la Extracorporeal Life Support Organization [ELSO]). La
ECMO VV también se ha empleado de manera satisfac-
A
Figura 2.
Acceso venovenoso. A. Vena femoral. B. Yugular.
B
Soporte vital extracorpóreo
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Figura 3.
3
Parte de la ECMO que corresponde a la bomba centrífuga.
tes localizaciones, casi todas recubiertas con
heparina para reducir el riesgo de precipitar la
formación de trombos. En general, para la
ECMO VV en adultos, la cánula venosa se localiza en la vena cava inferior. Se selecciona el radio
de la cánula de acuerdo con la superficie corporal. Es posible la implantación de varias cánulas
venosas hasta conseguir un retorno venoso
adecuado para lograr el flujo necesario para
cada individuo.
Por lo regular, en la vía venosa se registra la saturación de oxígeno, esencial para la valoración
continua de la perfusión global (véase la sección
de fisiología de la ECMO más adelante). También
es posible emplear de cánula única biluminal
para la ECMO VV, aunque su uso se ha acompañado de mayor riesgo de perforación ventricular
2. Bomba: existen hoy en día dos tipos de bombas
para la ECMO; los dispositivos de rodillo, utilizados cada vez con menos frecuencia para pacientes pediátricos, tienen como desventaja la
posibilidad de aumentar la hemólisis. El segundo
tipo de bomba es la centrífuga, que incluye las
bombas de eje fijo de configuraciones y especificaciones diferentes en tiempo de uso. Asimismo,
existen bombas levitantes que tal vez reduzcan la
hemólisis y están aprobadas para usos más prologados (30 días para asistencia ventricular).
El flujo de la bomba debe satisfacer al menos
60% del gasto cardiaco teórico del paciente para
conseguir la saturación arterial necesaria y alcanza flujos máximos hasta de 6 L/min (figura 3).
3. Oxigenador: hay en el comercio diversos materiales y especificaciones de los oxigenadores en
ECMO, todos ellos de membrana. Las características más deseables deben ser duración prologada (>5 días), fácil mantenimiento y facilidad para
su reemplazo; las membranas de polimetilpenteno y silicona son las más usadas en la actualidad.
Es posible emplear más de un oxigenador en un
solo paciente, lo cual ocurre sobre todo en sujetos con grandes superficies corporales y en grandes alturas. Los oxigenadores están conectados
a un mezclador de oxígeno medicinal y aire que
provee la mezcla adecuada para mantener la pO2
necesaria. Los oxigenadores están unidos al
intercambiador de calor que posibilita el control
de la temperatura (figura 4).
4. Vía arterial: la presión positiva, obtenida en la
bomba, lleva la sangre oxigenada hasta el sistema arterial. En la ECMO venoarterial (también
llamada cardiaca), y en el caso de la ECMO VV o
respiratoria, la sangre se moviliza al sistema venoso. Ésta debe regresar al punto más cercano
posible a la válvula tricúspide, donde pasa al sistema circulatorio pulmonar con una saturación
cercana al 100% y produce un contenido arterial
de oxígeno mayor. En todos los casos ocurre la
mezcla con la sangre del paciente.
5. Recirculación: es inevitable que un porcentaje
de la sangre arterial devuelta al sistema venoso
ingrese de nueva cuenta a la línea venosa (de extracción). La proporción de sangre que reingresa
se conoce como porcentaje de recirculación y se
Diagnóstico y tratamiento en neumología
Figura 4.
Membrana de intercambio de gases (oxigenador). Algunas membranas también son intercambiadoras de CO2, como la de
la figura.
debe cuantificar de forma frecuente para evitar
porcentajes altos (casi siempre se tolera hasta
30%). Dentro de las causas de aumento de la recirculación se encuentran la insuficiencia derecha
y la desacomodación de las cánulas. La fórmula
para determinar la recirculación es:
R = Sat preoxigenador - SvO2/
Sat posoxigenador - SvO2
La SvO2 debe obtenerse de una vía venosa central lo más alejada posible de la salida de la cánula arterial.
Fisiología de la ECMO VV
En su forma más básica, la ECMO consiste en un dispositivo que extrae sangre venosa para sustraer CO2,
aportar O2 y después devolverla al sistema (arterial o
venoso) a través de una bomba (p. ej., centrífuga). En
consecuencia, es vital para comprender la interacción
de este dispositivo con el organismo la definición de
términos tan comunes como contenido de oxígeno,
aporte de oxígeno y consumo.
De manera inicial debe dilucidarse el término
“presión parcial de oxígeno”. Muchas veces, este valor
se toma de forma errónea como indicador del contenido. Todos los líquidos, incluida el agua pura, equilibran la presión parcial de oxígeno con la presión del
gas que los rodea; por lo tanto, el agua a la intemperie
con una presión atmosférica de 760 mm Hg y concen-
tración de oxígeno de 21%, es decir, con una presión
parcial de oxígeno de 150 mm Hg (760 - 47) x 0.21,
posee una presión parcial de oxígeno igual (150 mm
Hg). Con frecuencia, este dato se interpreta de forma
equívoca en los gases sanguíneos de los pacientes (lo
único que representa es la presión del oxígeno del aire
ambiente), si este número se interpreta en la ecuación
del contenido en la que se multiplica por la capacidad
de la sustancia para contener el oxígeno por unidad
de volumen, 0.0031 (para el plasma) por cada 100 mL,
lo que es igual a tan sólo 0.46 mL de O2 por 100 mL.
Desde luego, es la capacidad de la hemoglobina de
“contener” el oxígeno la que le confiere la posibilidad
a la sangre de suministrar a los órganos para su metabolismo. La fórmula del contenido arterial de oxígeno
es la siguiente:
O2 cont art = (Hgb) x (%sat O2) + 0.003 PaO2
Es evidente que el contenido depende de la hemoglobina y su capacidad de fijar el oxígeno; sin duda, existe
una relación entre la PaO2 y el contenido de oxígeno
con una hemoglobina particular, por lo cual la PaO2 es
una medida indirecta del contenido cuando las demás
variables (Hgb y saturación) no cambian.
Aporte de oxígeno: al multiplicar el contenido de
oxígeno por el flujo, esto es, la capacidad de llevar este
contenido a los tejidos, se obtiene la formula de aporte
tisular de oxigeno o disponibilidad de oxigeno (DO2):
DO2 = (Hgb) x (%sat) x 1.36 + pO2 x 0.003) x GC
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4
Soporte vital extracorpóreo
en la cual DO2 es el aporte de oxígeno y GC el gasto
cardiaco.
De esta forma, la función mecánica comienza a formar parte de la ecuación, en la cual el gasto cardiaco
(GC) completa la fórmula del aporte, pero la verdadera
medición del éxito se basa en la cantidad de oxígeno que
el paciente consume. Dado que ya se conoce el aporte,
el consumo de oxígeno (VO2) se obtiene simplemente al
restar el contenido del circuito de regreso, es decir, el
contenido venoso del paciente o el retorno hacia un dispositivo que reemplaza a la función cardiopulmonar:
VO2 = (Cont art O2 - Cont ven O2) x GC
En consecuencia, puede determinarse si el paciente
consume más oxígeno del aportado, de forma rápida
y en relación con otros indicadores de la cantidad de
oxígeno “sobrante” en el retorno. El mantenimiento de
las saturaciones venosas (del acceso venoso del dispositivo en la ECMO VA) mayores de 70% representa un
aproximado de la adecuada perfusión global del individuo y por lo tanto en todo paciente sometido a reemplazo de la función cardiopulmonar debe vigilarse
de manera estricta la saturación venosa para determinar la eficacia del tratamiento. En la ECMO VV, en virtud del fenómeno de recirculación, los datos de SvO2
del acceso no representan con fidelidad la perfusión
global y se encuentran elevados de forma falsa.
dad de productos sanguíneos, deben valorarse antes
de decidir el sometimiento de un paciente a ACE.
CONTRAINDICACIONES GENERALES
Son contraindicaciones todas las alteraciones incompatibles con la recuperación del paciente, como
tumoraciones o trastornos graves del SNC o que imposibilitan un adecuado funcionamiento del dispositivo,
como riesgo elevado de sangrado, edad (>60 años) y
tamaño del sujeto.
La única contraindicación absoluta y real para la
colocación de la ECMO es la incapacidad del paciente
de anticoagular.
INDICACIONES PARA ECMO
RESPIRATORIA EN ADULTOS
Falla ventilatoria
En la falla ventilatoria hipoxémica de cualquier causa (primaria o secundaria) con riesgo de mortalidad
>50% debe considerarse el apoyo vital extracorpóreo:
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●
PRÁCTICA CLÍNICA
●
INDICACIONES GENERALES
●
La indicación principal de inicio de ACE es la insuficiencia cardiaca o pulmonar aguda y grave, en la cual el
paciente evoluciona de manera desfavorable con alto
riesgo de mortalidad a pesar del tratamiento médico
óptimo. En el mundo entero, la mortalidad promedio
del ACE es de 50%, por lo cual la ELSO ha establecido
que sólo los individuos con un riesgo de mortalidad
cercano a 80% sin ACE se benefician de esta modalidad
terapéutica. El riesgo de mortalidad debe determinarse
con la mayor precisión posible antes de la instauración
del apoyo, tras considerar edad, gravedad de la insuficiencia orgánica, antecedentes del paciente y otros
factores relacionados con el aumento de la mortalidad
en la valoración individualizada.
Los aspectos sociales del enfermo y los logísticos
de la institución, entre ellos la disponibilidad y el entrenamiento del personal, la planta física y la disponibili-
5
●
●
●
Riesgo de mortalidad >50%: PaO2/FiO2 <150 con
FiO2 >90% o calificación de Murray de 2 a 3
Riesgo de mortalidad >80%: PaO2/FiO2 <100 con
FiO2 >90% o calificación de Murray de 3 a 4, pese
al cuidado óptimo durante seis o más horas
Retención de CO2 en ventilación mecánica pese a
presión de meseta elevada (>30 cm H2O)
Síndromes graves de fuga de aire
Necesidad de soporte respiratorio distinto a la
ventilación mecánica en pacientes en lista de espera de trasplante pulmonar
Colapso respiratorio o cardiaco inmediato (tromboembolia pulmonar (TEP), obstrucción de vía
respiratoria, falta de respuesta al cuidado óptimo)
RECOMENDACIONES/INDICACIONES
DE ECMO EN SIRA
1. Debe considerarse el uso de ECMO VV en caso
de PaO2/FiO2 <50 mm Hg y si la FiO2 es del 100%
durante al menos tres horas pese a utilizar ventilación mecánica protectora en posición prona.
6
2. Debe analizarse la institución de ECMO VV en
presencia de PaO2/FiO2 <80 mm Hg y si la FiO2
es del 100% durante más de seis horas pese a
aplicar ventilación mecánica protectora en posición prona.
3. El uso de ECMO VV se analiza si existe acidosis
respiratoria con pH <7.20 por más de seis horas
pese a instituir ventilación mecánica protectora
en posición prona.
4. Se considera ECMO VA en presencia de choque
cardiogénico.
5. La ECMO VA no es obligada en el corazón pulmonar descompensado.
6. En el SIRA grave, la ECMO VV es la referencia entre
todos los dispositivos de apoyo vital extracorpóreo.
7. No se recomienda el ECCO2R en el SIRA.
OTRAS AFECCIONES CON POSIBLE
INDICACIÓN DE ECMO
RESPIRATORIA EN ADULTOS
Las más comunes son las siguientes:
●
●
●
●
Neumonía bacteriana o viral, incluidas las neumonías atípicas
Granulomatosis de Wegener
Lipoproteinosis alveolar
Asma grave
Se debe conceder especial atención y valorar de modo
detenido a pacientes con indicación de ECMO y hemorragia cerebral, coma posterior a reanimación en el que
no puede determinarse el estado neurológico, ventilación mecánica por más de siete días, inmunosupresión
profunda e insuficiencia multiorgánica con un SOFA >15.
RECOMENDACIONES PARA
INSTITUIR ECMO
La ECMO VV es un tratamiento complejo en el que interviene un equipo multidisciplinario y requiere una
vigilancia compleja que obliga a establecer un seguimiento de protocolos y listas de verificación para mejorar el éxito terapéutico. Debe disponerse de tecnologías
diagnósticas, como el ultrasonido, que es indispensable
no sólo para corroborar la correcta inserción de las cánulas y evitar la recirculación, sino para valorar el estado
hemodinámico y el seguimiento del enfermo.
Durante los primeros días existen indicadores de
buen pronóstico, como presiones de meseta cercanas
a 25, e indicadores de mal pronóstico como la falta de
control de las presiones de la vía respiratoria, colapso
hemodinámico e hiperlactatemia.
Para la ECMO respiratoria no existen parámetros
sobre su duración, pero se han publicado múltiples
datos que señalan un promedio de dos semanas hasta
la recuperación. La anticoagulación se logra mediante
la infusión de heparina no fraccionada hasta obtener
tiempos activados de tromboplastina (PTT) de 1.2 a
1.5 veces el basal o una actividad anti-Xa de 0.2 a 0.4
UI/mL. La principal complicación es la hemorragia
(50%), en especial cuando compromete al sistema
nervioso central.
Por lo general, los objetivos gasométricos que se
buscan son una PaO2 de 45 a 60 mm Hg, SatO2 > 85%
y PaCO2 aproximada de 45 mm Hg. Es importante recalcar que la saturación depende de manera directa
del flujo y la PaCO2 del flujo de gases frescos al oxigenador (Fracción inspirada de oxigeno programada en
el ECMO o FiO2 ECMO); en realidad, uno de los primeros signos de recuperación es la aparición de desaturación porque al mejorar la congestión pulmonar el
cortocircuito se incrementa. Esta recuperación pulmonar se reconoce por una mejoría de la distensibilidad,
parámetros gasométricos, aparición de desaturación
relacionada con el uso de parámetros de ventilación
protectora y mejoría de las imágenes diagnósticas. Al
identificar estos signos debe realizarse una valoración
minuciosa del estado cardiovascular y, si las condiciones lo permiten, iniciar la suspensión progresiva del
apoyo, lo cual se lleva a cabo al disminuir la fracción de
oxígeno de la membrana (FiO2 ECMO) hasta 21% y vigilar los parámetros ventilatorios y gasométricos.
Algunos de los parámetros relacionados con el
éxito del retiro, y que deben vigilarse en presencia de
FiO2 ECMO de 21%, son los siguientes:
●
●
●
●
Presión de meseta <25 a 30 cm H2O con VT ~6
mL/kg y PEEP <12 cm H2O
PaO2 >70 mm Hg con FiO2 <60% o PaO2/FiO2
>200 mm Hg
pH >7.3 con PCO2 <50 mm Hg
Adecuado funcionamiento del ventrículo derecho
ANÁLISIS DE LA EVIDENCIA
El protocolo CESAR, publicado en el año 2009, fue uno
de los primeros estudios multicéntricos aleatorizados
que evaluó la ECMO VV en la insuficiencia respiratoria
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Diagnóstico y tratamiento en neumología
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Soporte vital extracorpóreo
en pacientes adultos: 180 individuos se dividieron para
comparar la mortalidad. El primer grupo de personas
se sometió a tratamiento “convencional” y se comparó con un segundo grupo programado para ECMO VV.
Este protocolo recibió críticas por su falta de aleatorización y obtuvo como resultado una mortalidad de
37% para los pacientes bajo ECMO contra un 53% para
los sujetos que recibieron medidas convencionales.
Estas conclusiones llevaron a crear centros de ECMO
alrededor del mundo, a pesar de las múltiples críticas,
en particular porque los integrantes del primer grupo
no se trataron en todos los casos con protocolos de
ventilación protectora (en realidad, sólo 70% de ellos
tuvo este tipo de modalidades ventilatorias).
The New England Journal of Medicine publicó en el
año 2011 una cuidadosa revisión de los aspectos técnicos más importantes de la ECMO respiratoria y sus diferencias con la ECMO cardiaca. La publicación incluyó
un resumen de las objeciones al estudio CESAR y señaló que se trataba de un “tratamiento no probado” sin
indicaciones universales; asimismo, enumeró las complicaciones más frecuentes, entre ellas hemorragia, infección y formación de coágulos.
Dos años más tarde, un grupo para la investigación en cuidado intensivo del adulto de Australia publicó un artículo en el que reveló su experiencia con los
protocolos REVA originados en Francia, que proporcionan indicaciones de carácter conservador para la selección de pacientes; dicha experiencia se basaba en
pacientes jóvenes sometidos a ventilación ultraprotectora obligada.
Uno de los artículos de mayor utilidad, que efectuó una revisión bibliográfica (incluidos 13 series de
casos y 12 artículos de revisión, además de dos registros nacionales), llegó a la conclusión de que sólo existen dos publicaciones de calidad aceptable, pese a lo
cual concluyó que se identificaron algunos puntos en
común para lograr el éxito en el tratamiento con ECMO:
la experiencia de los centros y la remisión de los enfermos a centros especializados. Además, destacó la falta
de evidencia sólida y la imposibilidad de comparar tratamientos con protocolos y técnicas diferentes.
En suma, el análisis de estudios observacionales
sugiere un efecto benéfico en la supervivencia en favor
de la ECMO, sobre todo en individuos con SIRA. En
consecuencia, en virtud del nivel de evidencia actual y
el efecto económico, las indicaciones para cada paciente deben analizarse de forma cuidadosa, sin perder
de vista la relación riesgo/beneficio en un marco de
costo-efectividad.
En el año 2104 se presentó una de las más importantes publicaciones de los últimos años, el Consenso
Europeo de ECMO para el síndrome de insuficiencia
7
respiratoria del adulto, que intentó de nueva cuenta
unificar indicaciones y hacer un análisis de las publicaciones médicas actuales y los diferentes tipos de asistencia disponibles en la actualidad.
A pesar de la falta de evidencia contundente que
apoye el tratamiento con ECMO, se debe resaltar el incremento del número de centros de proveedores que
ha informado la ELSO. Según el informe internacional
de enero de 2015 (http://www.elso.org/Registry/Statistics/InternationalSummary.aspx), se registró un total
de 2 037 casos, con una ligera disminución respecto
del año anterior con 5 626 casos; no obstante, en los
últimos cinco años se ha observado un ascenso continuo con un total de casos en el año 2009 de 3 213.
El número total de ECMO VV desde el inicio del
registro es de 7 008 pacientes, con una tasa de supervivencia del 65% y una tasa total de supervivencia de
todos los ECMO de 75% (incluida la ECMO pediátrica).
En conclusión, el uso de ECMO VV es un tratamiento que puede considerarse en la atención del paciente con insuficiencia respiratoria refractaria y deben
instituirla los centros de referencia en el marco de protocolos y guías institucionales; asimismo, es preciso
reconocer las limitaciones de las publicaciones actuales y valorar siempre las relaciones riesgo-beneficio y
costo-efectividad.
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