Prof. Dr. med. Christoph Raspé

Daten des Halleschen Extrakorporalen Life Support Programm

Raspé C.1, Steinke T.1, Werdan K.2, Nuding S.2, Rückert F.3, Neitzel T.3, Stiller M.3, Silber R.3,
Gielen S.2, Nestler F.1, Bucher M.1, Metz D.3, Frantz S.2, Rath S.1, Groß I.1, Bushnaq H.3
1 Universitätsklinik für Anästhesiologie und Operative Intensivmedizin, Universitätsklinikum Halle (Saale)
2 Universitätsklinik und Poliklinik für Innere Medizin III, Universitätsklinikum Halle (Saale)
3 Universitätsklinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie, Universitätsklinikum Halle (Saale)

Einleitung

Trotz allen medizinischen Fortschritts sowie Implementierungen von aktuellen Leitlinien [1] bleibt das kardiopulmonale Organversagen, ungeachtet der Ätiologie, eine der führenden Todesursachen in der Intensivmedizin. Die Letalität ist mit bis zu 70 % unverändert hoch. [2-9] Jüngste Behandlungsstrategien sehen den Einsatz mechanischer, extrakorporaler Systeme zur Herz-/Lungenunterstützung vor, die mit einer niedrigeren Letalität im Vergleich zur bisherigen Therapie assoziiert sind. [10-12] Diese Geräte ermöglichen eine unmittelbare Verbesserung der systemischen Perfusion und Oxygenierung. [8, 9, 13]

Luftgebundener Interhospitaltransport eines ECMO-Devices
Abb. 1: Luftgebundener Interhospitaltransport
eines ECMO-Devices an das Universitätsklinikum
Halle (Saale)

Sie sind dennoch kein kurativer Ansatz, sondern verschaffen lediglich Zeit für die Evaluation, Diagnose und kausale Therapie des Organversagens oder fungieren als Bridging-Verfahren bis zur Organregeneration/Transplantation. [14] Der Stellenwert extrakorporaler Behandlungsverfahren war in der Vergangenheit Gegenstand kontroverser Diskussionen, da in prospektiven randomisierten Studien nicht nur kein Unterschied zur konventionellen Therapie ermittelt, sondern zum Teil negative Effekte nachgewiesen werden konnten. [10, 15] Erst durch die weltweite H1N1-Pandemie erlangte die Strategie der extrakorporalen Lungenunterstützung neue Aufmerksamkeit. Kurz darauf konnte mit der CESAR Studie an ARDS-Patienten der wissenschaftliche Nachweis für einen positiven Outcome-Effekt durch die ECMO-Therapie geliefert werden. [16] Vor dem Hintergrund, dass aktuelle Studien alternative Therapieoptionen des schweren ARDS wie beispielsweise die Hochfrequenzoszillation zunehmend einschränken, ist der Stellenwert der ECMO-Therapie weiter gestiegen. [17]

Veno-arterielle ECLS-Systeme wiederum bewerkstelligen vor allem eine unmittelbare adäquate systemische Perfusion. [18-20] Auch in Fällen von prolongierten Herz-Kreislaufstillständen konnte die supportive ECLS positive Outcomeeffekte aufzeigen. [8] Ausgehend davon erlangen veno-arterielle ECLS-Systeme eine zunehmend wichtigere Rolle für die Behandlung des kardialen Versagens. [8, 9, 11, 12, 21-23]

Die Implementierung und weiterführende intensivmedizinische Betreuung von ECMO und ECLS Devices bleibt aber weiterhin komplex und sollte spezialisierten Zentren vorbehalten bleiben. [1, 11, 24-26] In diese Zentren müssen die Patienten konsequenterweise zur ECMO/ECLS-Therapie verlegt werden. [16, 27] Allerdings sind Patienten mit dieser Indikation aufgrund ihres akuten kardialen und/oder pulmonalen Organversagens oftmals transportunfähig, so dass die Indikation zur Implantation eines ECMO/ECLS-Systems noch vor dem Transport außerhalb eines spezialisierten Zentrums besteht. [28]

portables Extrakorporales Life Support (ECLS)-Device
Abb. 2: Miniaturisiertes portables Extrakorporales
Life Support (ECLS)-Device nach Implantation
außerhalb eines ECLS Zentrums

Durch die Etablierung eines krankenhausübergreifenden ECMO/ECLS erfahrenen Notfall-Teams, das vor Ort in dem jeweiligen Krankenhaus die ECMO/ECLS Implantation vornimmt und den konsekutiven Patiententransport an ein Spezialzentrum durchführt, konnte das Outcome von Patienten beispielsweise mit Herz-Stillstand außerhalb eines ECMO/ECLS Zentrums von 4-13 % auf bis zu 55 % angehoben werden. [29, 30, 31] Insbesondere vor dem Hintergrund eines besseren Outcome von Patienten mit akutem Herz-Lungenversagen erscheint die Etablierung von mobilen ECMO/ECLS Teams – organisiert von Kompetenzzentren – vielversprechend. [16, 29, 32]

Deshalb wurde 2010 das überregionale „Hallesche Extra-korporale Life Support Programm“ (HELP) vom Universi-tätsklinikum Halle (Saale) ins Leben gerufen. Im Rahmen dieses Projekt kann das mobile HELP Team bei akutem Herz-/Lungenversagen via 24h-Notfall-Hotline durch externe Kliniken kontaktiert und nach Indikationsstellung für ein ECMO/ECLS System innerhalb kürzester Zeit dorthin transportiert werden. Vor Ort wird der Patient mit einem portablen extrakorporalen Device versorgt und vom HELP Team boden- oder luftgebunden ans Universitätsklinikum Halle verlegt. (Abb. 1/2)

In der vorliegenden Arbeit berichten wir über die 4-jährigen Erfahrungen mit der auswärtigen Implantation eines portablen extrakorporalen Herz-/Lungenunterstützungssystems sowie Intensivtransport an unser spezialisiertes Zentrum. (Abb. 1/2)

Methode

Die vorliegende Arbeit ist eine retrospektive Datenanalyse im Zeitraum 2010-2013. Alle Datensätze wurden vollständig anonymisiert.

Patienten

Die Kontaktaufnahme der verlegenden Kliniken erfolgte via 24h-Notfall-Hotline im Rahmen des HELP. Alle relevanten Patientendaten wurden mit einem standardisierten Übernahmebogen erhoben. Die Indikationsstellung für eine extrakorporale Unterstützungstherapie erfolgte telefonisch gemeinsam mit dem primär behandelnden Arzt durch ein spezialisiertes, erfahrenes Team des Universitätsklinikums Halle. [1, 24-26, 28, 33-36] Daraufhin wurde das mobile ECMO-Team alarmiert.

Patientenversorgung

Kanülierungsarten bei einem Extrakorporalen Membran Oxygenierungs (ECMO)/Extrakorporalen Life Support (ECLS)-Device
Abb. 3: Schematische Darstellung der
Kanülierungsarten bei einem Extrakorporalen
Membran Oxygenierungs (ECMO)/Extrakorporalen
Life Support (ECLS)-Device

Nachdem das mobile ECMO-Team, bestehend aus einem Kardioanästhesisten, Herz-Thorax-Chirurgen und Kardiotechniker, die anfordernde Klinik erreicht hatte, wurde die Indikationsstellung zur Implantation eines Organunterstützungssystems vor Ort erneut überprüft und eventuell bestehende Kontraindikationen ausgeschlossen. [1, 24, 33-35] Es standen grundsätzlich zwei extrakorporale Unterstützungssystemoptionen zur Verfügung, wobei die zugrunde liegende Erkrankung das adäquate Unterstützungssystem definiert. Je nach Indikation erfolgte der Anschluss bei isoliertem Lungenversagen ohne wesentliche Beeinträchtigung der kardialen Pumpfunktion als veno-venöses (=ECMO) und bei Patienten mit akutem Kreislauf-/Herzversagen als veno-arterielles (=ECLS) extrakorporales Bypassverfahren. Die Unterstützungsmodi ECMO bzw. ECLS definieren sich nur aus dem unterschiedlichen Gefäßzugang (Abb. 3).

Nach hämodynamischer Stabilisierung wurden aktuelle Blutgasanalysen durchgeführt anhand derer die Beatmungseinstellungen nach Möglichkeit deeskaliert wurden. Durch echokardiographische Untersuchungen wurde die Lage der Kanülenspitze überprüft und insbesondere die Funktion des rechten Ventrikels bewertet. Der Transport des Patienten mit implantiertem ECMO/ECLS System samt mobilem ECMO Team an das Universitätsklinikum Halle erfolgte entweder via Rettungshubschrauber oder mit einem Intensivtransportwagen.

Ergebnisse

Tabelle mit Hauptdiagnosen
Tab. 1: Hauptdiagnosen, die zur Indikationsstellung
und Implantation der ECMO/ECLS Systeme führten

Im Zeitraum von 2010-2013 wurden 44 Patienten in das Programm eingeschlossen und direkt in den anfordernden Kliniken mit einem mobilen extrakorporalen Unterstützungssystem versorgt. Von diesen Patienten litten 36 an einem Lungenversagen und 8 an einem Herzversagen. Der Verlauf vor ECLS/ECMO gestaltete sich bei allen Patienten ähnlich mit einer rapiden Verschlechterung nach Krankenhausaufnahme und einer raschen Intensiv- und Beatmungspflichtigkeit. (Tab. 1/2).

Tabelle 3 zeigt alle relevanten post-ECMO/ECLS-Werte. Die durchgeführten Implantationen sowie die sich anschließenden Intensivtransporte konnten ohne Komplikationen durchgeführt werden. Die mittlere Implantationsdauer betrug 32 (Spannbreite 11-110) Minuten, der Transport ans Universitätsklinikum Halle (Saale) lag bei einer durchschnittlichen Entfernung von 27,7 (Spannbreite 3,5-114) km.

Die extrakorporale Behandlungsdauer in der eigenen Klinik, die Beatmungstage nach ECMO/ECLS-Therapie, die Entwöhnungsinzidenz vom Beatmungsgerät sowie die Intensivaufenthaltsdauer sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Tabelle Demographische Patientendaten vor ECLS/ECMO-Implantation
Tab. 2: Demographische Patientendaten vor
ECLS/ECMO-Implantation

Während der gesamten Zeit der extrakorporalen Kreislaufunterstützung mussten lediglich 4 Oxygenatoren nach einer mittleren Dauer von 8 Tagen aufgrund von Thrombosierung ausgewechselt werden. Keine Zentrifugalpumpe fiel aufgrund technischer Probleme aus. Thrombembolische (Lungenembolie, Apoplex, Extremitätenischämie) und Blutungs-Ereignisse (intrakranielle Blutung; ECMO/ECLS-assoziierte Blutungen) traten in 4 bzw. 7 Fällen auf.

Diskussion

Aufgrund der rasanten technischen Weiterentwicklungen der letzten Jahre und neuer wissenschaftlicher Daten [1, 16, 23, 25, 26, 33, 37, 38] sind extrakorporale Herz-/Lungen-Unterstützungssysteme zu einem zentralen Bestandteil in der Behandlung von Patienten mit akutem kardio-pulmonalen Versagen geworden.

Mögliche Indikationen für eine ECMO-Therapie sind in Tabelle 5 zusammengestellt, wobei betont werden muss, dass darüber hinaus vor allem in letzter Zeit durch Veränderungen der ARDS-Therapiestrategien die Indikationen für ECMO erweitert und eher frühzeitiger gestellt werden. Durch eine supportive ECMO-Therapie können die zunehmend in der einschlägigen Literatur geforderten ultraprotektiven Beatmungsformen, die häufig ohne eine extrakorporale Decar-boxylierung zu Hyperkapnien und Azidosen führen, umgesetzt werden.

Tabelle Kreislaufwerte nach ECLS/ECMO-Implantation und ECLS/ECMO-Werte
Tab. 3: Kreislaufwerte nach ECLS/ECMO-
Implantation und ECLS/ECMO-Werte

Veno-arterielle ECLS-Systeme wiederum garantieren bei Patienten im kardiogenen Schock eine adäquate systemische Perfusion und sind dabei im Vergleich zu anderen Linksherz-Unterstützungsdevices einfacher, schneller und universeller anzuwenden. [8, 9, 11, 12, 18-22] Hinzu kommt, dass die Europäischen Gesellschaften für Kardiologie und Herz-Thorax-Chirurgie die temporäre Nutzung von ECLS-Devices bei Patienten im therapierefraktären kardiogenen Schock empfehlen. (Tab. 5) [23] Analog dem Lungenversagen sollte auch beim kardialen Organversagen frühzeitig die Option einer ECLS-Therapie in Erwägung gezogen und Kontakt mit einem Zentrum aufgenommen werden.

Es darf allerdings nicht der Eindruck entstehen, dass die zunehmende Verwendung von ECMO/ECLS Systemen nicht auch mit potenziell lebensbedrohlichen Komplikationen verbunden sein kann. [28] Die sich anschließende Intensivtherapie erfordert zudem ein versiertes Fachpersonal mit einem hohen Maß an Erfahrung. Nicht zuletzt deswegen empfehlen die Fachgesellschaften [1, 11, 16, 24-26, 33-35], dass der ECMO/ECLS-Einsatz entsprechenden spezialisierten Zentren vorbehalten bleiben sollte. [16, 25, 27, 39]

Bei der Schwere der Grunderkrankung handelt es sich um einen dynamischen Prozess, der sich innerhalb kürzester Zeit massiv verschlechtern kann. Folglich ist der Transport dieser Patienten risikobehaftet und zum Teil unmöglich. [11, 25, 26, 40-43] Selbst in der renommierten CESAR-Studie starben 3 Patienten, bevor sie transportfähig waren, 2 Patienten noch während des Transports. [16] Die Autoren schlussfolgerten daraus, dass die ECMO-Implantation noch in der abgebenden Klinik vor dem Transport eine vielversprechende Lösung sein könnte.

Verlaufswerte nach ELCS/ECMO-Implantation
Tab. 4: Verlaufswerte nach ECLS/ECMO-
Implantation

Das seit 2010 bestehende „Hallesche Extrakorporale Life Support Programm“ (HELP) beinhaltet deshalb eine rund um die Uhr besetzte Notfall-Hotline, über die externe Kliniken jederzeit Kontakt zum ECMO-Team herstellen können, sowie eine 24-Stunden-Verfügbarkeit eines mobilen ECMO-Teams, dass in den anfordernden Kliniken ECMO/ECLS implantiert und den Patienten anschließend an das Universitätsklinikum Halle transportiert . [11, 23, 25, 26, 44]

Aufgrund der sehr speziellen Prozedur, der Inhomogenität von demographischen Patientendaten, Erkrankungs-Schwere und -Entitäten und aufgrund der unterschiedlichen Herangehensweise verschiedener ECMO-Teams sowie uneinheitlicher Indikationsstellung zur ECMO-Implantation sind in der Literatur nur wenige Studien zu diesem Themenkomplex zu finden. Deshalb wurden die Daten unseres ECMO/ECLS Projektes ausgewertet. Bezogen auf die Erkrankungsschwere – orientiert am Lung Injury- und SOFA-Score – sind unsere Daten mit der Literatur vergleichbar, [11, 25, 26, 40-45] so dass die untersuchten Patienten ein charakteristisches Kollektiv darzustellen scheinen und repräsentative Rückschlüsse daraus gezogen werden können.

Indikationen und Kontraindikationen für eine ECMO/ECLS-Implantation am Universitätsklinikum Halle (Saale) [nach 33-35]
Tab. 5: Indikationen und
Kontraindikationen für eine ECMO/ECLS-
Implantation am Universitätsklinikum
Halle (Saale) [nach 33-35]

Die ECMO/ECLS-Implantationszeiten in dieser Studie waren mit denen in der aktuellen Literatur vergleichbar. [11,25,40] Die Anwendungssicherheit und Verlässlichkeit des portablen ECLS/ECMO-Systeme konnten weiterhin durch die niedrige Rate an technischen Komplikationen untermauert werden. [44] Die in der Literatur angegebene Rate von technischen Komplikationen liegt sogar deutlich höher mit Werten bis zu 27%. [33] Desweiteren zeigte sich in dem Patientenkollektiv eine niedrige Inzidenz von thrombembolischen und Blutungs-Ereignisse mit vergleichbaren Werten zu anderen Studien [33, 34, 46-49], was sicherlich auch an den Heparin-freien, Phosphorylcholin-beschichteten Oberflächen unserer ECMO/ECLS Systemen liegen mag.

Bezogen auf die Oxygenierungsverbesserung und CO2-Elimination nach Initiierung der ECMO/ECLS-Therapie zeigen die Daten ebenfalls vergleichbar gute Werte [11, 25, 26, 40, 44]. In der Folge konnte die Invasivität der mechanischen Beatmung in allen Fällen unmittelbar und dauerhaft reduziert werden, was ultra-protektive Ventilator-Einstellungen überhaupt erst möglich machte. Unter der ECLS-Therapie konnte außerdem eine zügige, anhaltende hämodynamische Stabilisierung mit Reduktion des Katecholaminregimes und Verbesserung der systemischen Perfusion gezeigt werden.[50] Hieraus lassen sich möglicherweise auch die gute Weaning-Inzidenz vom ECMO/ECLS-System, aber auch vom Respirator und somit konsekutiv das gute Outcome erklären. Auch in diesen Punkten konnte das „Hallesche Extrakorporale Life Support Programm“ seine Expertise im Vergleich zu anderen etablierten ECMO/ECLS-Zentren unter Beweis stellen. [24, 27, 33, 51]

Zusammengefasst ermöglicht das Hallesche Extrakorporale Life Support Programm eine überregionale, ortsungebundene und notfallmäßige Versorgung kardiopulmonal lebensbedrohlich erkrankter Patienten mit einem ECMO/ECLS System in Sachsen-Anhalt und darüber hinaus. Die niedrige Komplikationsrate, die prompte kardiopulmonale Stabilisierung und Weaning- sowie Outcomedaten sprechen für diese Therapieoption für Patienten im akuten Herz-/Lungenvesagen. Demzufolge ist es wichtig, dass alle behandelnden Ärzte bei akutem kardiopulmonalen Organversagen die Option einer ECMO/ECLS-Implantation frühzeitig in Betracht ziehen und ein spezialisiertes Zentrum mit einem mobilen ECMO-Team zeitnah kontaktieren.

Glossar

ARDS
Acute Respiratory Disstress Syndrome
CESAR
Conventional Ventilation or ECMO for Severe Adult Respiratory Failure
CPR
Cardiopulmonary Resuscitation
ECLS
Extracorporeal Life Support
ECMO
Extracorporeal Membrane Oxygenation
HELP
Hallesches Extrakorporales Life Support Programm
SOFA
Sequential Organ Failure Assessment

Literatur beim Verfasser

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apl. Prof. Dr. med. Christoph Raspé
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Fotos, Abbildungen und Tabellen: Autor

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