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Extrakorporale Membranoxygenierung

(Weitergeleitet von ECMO)

Synonyme: extrakorporale Lungenunterstützung, ECMO, ECLA
Englisch: extracorporeal membrane oxygenation, extracorporeal life support, ECLS

1. Definition

Die Extrakorporale Membranoxygenierung, kurz ECMO, ist eine technische Methode, das Blut eines Patienten mit einer Lungenkrankheit und/oder einem Lungenversagen (z.B. ARDS) oder bei kardialem Versagen mittels einer externen Maschine künstlich zu oxygenieren.

2. Hintergrund

In der Regel wird Blut aus dem venösen System ausgeleitet, über Membranen oxygeniert und decarboxyliert und letztendlich wieder in den Körper zurückgeleitet. Je nach Indikation erfolgt die Rückleitung venös oder arteriell.

Venovenöse und venoarterielle ECMO

3. Geschichte

Der erste Einsatz der ECMO erfolgte in den 1970er Jahren in den USA. Indikation hierzu war das ARDS. Nach zunächst erfolglosen Studien konnte letztendlich doch ein Benefit der ECMO nachgewiesen werden. Die ersten erfolgreichen Anwendungen in Deutschland wurden bei akutem Lungenversagen des Erwachsenen in den Jahren 1971 und 1983 an der Universität Düsseldorf, sowie bei Verbrennungen erstmals 1975 an der Klinik für Anästhesiologie der Universität Bonn durchgeführt. Im Februar 1987 wurde in der Mannheimer Kinderklinik die erste erfolgreiche ECMO-Anwendung bei einem Neugeborenen im deutschsprachigen Raum durchgeführt.

4. Indikation

Die Hauptindikation der ECMO ist schweres Lungenversagen, wie beim Atemnotsyndrom des Neugeborenen bzw. dem Acute Respiratory Distress Syndrome beim Erwachsenen. Zudem wird sie unter anderem bei Mekoniumaspiration oder bei persistierender pulmonaler Hypertonie angewendet.

Ein wichtiges Einsatzgebiet ist das ARDS bei COVID-19-Pneumonie.

Inzwischen wird die ECMO zunehmend auch bei Patienten im kardiogenen Schock oder bei anhaltendem Herz-Kreislauf-Stillstand eingesetzt.

5. Maschine

Die ECMO-Maschine ist im Prinzip wie eine Herz-Lungen-Maschine aufgebaut. Sie besteht aus einer Blutpumpe, einem Oxygenator, einer Gasblende, einem Wärmeaustauscher, einem Druckmodul sowie einer sogenannten Bladder-Box.

6. Vorgehen

Der Abfluss des Blutes erfolgt über eine venöse Kanüle. In der sogenannten Bladder-Box erfolgt die Antikoagulation, meistens durch Beimengung von Heparin aus einem Perfusor. Dies verhindert eine Koagulation des Blutes in den Schläuchen und Kompartimenten der Maschine und bewahrt den Patienten vor lebensgefährlichen thrombembolischen Ereignissen. Anschließend wird dem Blut im Oxygenator das Kohlendioxid entzogen und Sauerstoff zugeführt. Dies entspricht dem Vorgang der Oxygenierung. Im weiteren Verlauf wird das Blut, je nach Bedarf, im Wärmeaustauscher erwärmt oder gekühlt.

Je nach Indikation wird das But dann über eine Vene (bei primär pulmonaler Indikation) oder über eine Arterie (bei primär kardialer Indikation) wieder in den Körper zurückgeleitet.

7. Varianten

In den meisten Fällen werden im Rahmen einer ECMO zwei Kanülen verwendet – eine zur Drainage und eine zur Rückleitung des Blutes. Unter bestimmten Umständen kann es notwendig sein, ein bereits angelegtes VA- oder VV-ECMO-System um eine dritte Kanüle zu ergänzen. Folgende Varianten sind möglich:

Variante Bezeichnung Blutentnahme über... Rückleitung über... Indikation

7.1. Zweifachkanülierung

Venovenös VV-ECMO[1] Großlumige Vene (Vena femoralis) Großlumige Vene (rechter Vorhof, Vena jugularis oder Vena subclavia) Zum Gasaustausch, v.a. bei respiratorischem Versagen
Venoarteriell VA-ECMO[1] (= ECLS) Großlumige Vene (Vena femoralis) Großlumige Arterie (Arteria femoralis) Zur hämodynamischen Unterstützung, v.a. bei kardialem Versagen
Linker Vorhof Aorta ascendens Speziell bei linksventrikulärem Versagen
Rechter Vorhof

Arteria pulmonalis

Speziell bei rechtsventrikulärem Versagen
Arteriovenös AV-ECMO Arteria femoralis Vena femoralis Wird zur ultraprotektiven Beatmung eingesetzt, da auf diese Weise das CO2 nur durch den eigenen Blutfluss des Patienten ausgewaschen werden kann.

7.2. Dreifachkanülierung

Veno-venoarteriell VVA-ECMO Erster Abfluss über großlumige Vene (Vena subclavia oder Vena jugularis interna) Großlumige Arterie (Arteria femoralis) Erweiterung der VA-ECMO: Bei unzureichender venöser Drainierung unter der VA-ECMO, die in einem unzureichenden Fluss in der ECMO resultiert.
Zweiter Abfluss über Vena femoralis
Veno-arterio-venös VAV-ECMO Großlumige Vene (Vena femoralis) Erster Zufluss über großlumige Arterie (Arteria femoralis) Zeitgleiches Herz- und Lungenversagen, z.B. bei:
Zweiter Zufluss über Vena cava superior, in Richtung des rechten Vorhofs
Veno-arterio-pulmonalarteriell VAPa-ECMO Großlumige Vene (Vena cava superior oder Vena cava inferior) Erster Zufluss über großlumige Arterie (Arteria femoralis) Zur Überbrückung des rechten Herzens, z.B. bei:
  • Rechtsherzversagen unter VAV-ECMO
  • Lungenversagen mit Rechtsherzversagen unter VA-ECMO

Bisher ist diese Form der ECMO noch nicht in Studien validiert. (2023)

Zweiter Zufluss über Arteria pulmonalis

8. Komplikationen

Zu den möglichen Komplikationen der ECMO zählen:[2]

Direkte Komplikationen
Gerinnselbildung im ECMO-System 17,8
Versagen des Membranoxygenators 17,5
Kanülenprobleme (Dislokation etc.) 8,4
Sonstige 7,9
Indirekte Komplikationen
Nachblutungen 19
Blutungen im Bereich der Kanülierungsstelle(n) 17,1
Pulmonale Blutung 8,1
Gastrointestinale Blutung 5,1
Intrakranielle Blutung 3,8
Hämolyse 6,9
Disseminierte intravasale Gerinnungsstörung 3,7

Ferner kann es bei der venoarteriellen ECMO zum sogenannten Harlekin-Phänomen kommen.

9. Literatur

10. Quellen

  1. 1,0 1,1 HZD NRW – One Minute Wonder ECMO-Kanülierung, abgerufen am 13.06.2023
  2. Pilarczyk K, Trummer G, Jakob HG, Dusse F, Marggraf G. Extrakorporale Herz- und Lungenersatzverfahren: „Extracorporeal membrane oxygenation“, „extracorporeal life support“ und „pumpless extracorporeal lung assist“. Z Herz Thorax Gefasschir. 2013;27(1):37-48. German. doi: 10.1007/s00398-012-0984-9. Epub 2013 Jan 16. PMID: 32288287; PMCID: PMC7102028.

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