Positionspapier der Österreichischen Kardiologischen Gesellschaft zum Einsatz der extrakorporalen Membranoxygenation (ECMO) bei Erwachsenen kardiologischen Patienten

Zusammenfassung

Durch die Verfügbarkeit verbesserter ECMO-Geräte mit einfacherer Implantation und einfacherem stabilerem Betrieb, findet die ECMO-Implantation zunehmende Verbreitung. Das vorliegende Positionspapier der Österreichischen Kardiologischen Gesellschaft beleuchtet den Einsatz der ECMO bei erwachsenen kardiologischen nicht-postoperativen Patienten. In diesem Positionspapier werden nicht nur Indikationen und Kontraindikationen beleuchtet sondern auch Maßnahmen während des ECMO-Betriebes – Monitoring und Komplikationsmanagement sowie das ECMO weaning behandelt. Mit diesen detaillierten Leitlinien soll der Einsatz der ECMO österreichweit verbessert, wenig erfahrenen Zentren eine Unterstützung für den eigenständigen Aufbau eines ECMO-Programmes geliefert und nicht ECMO-Zentren eine Hilfestellung für die Kontaktaufnahme mit ECMO-Zentren geboten werden.

Summary

The use of ECMO to stabilize critically ill patients with severely depressed cardiac function and hemodynamics increased in the last years due to broader availability, better performance and easier implantation of the devices. The present guidelines of the Austrian Society of Cardiology focus on the use of ECMO in adult non-operated patients with cardiac diseases. Not only indications and contraindications are highlighted, but also the equally important issues of monitoring, complication management, measures during implantation and operation, and weaning of the devices are treated in detail. Thereby the present guidelines aim to optimize the use of ECMO in the individual centers, and aim to help current non-ECMO centers in developing a local ECMO-program or to contact ECMO-centers for discussion of individual patients.

Appendices

Anhang A

Datenlage zur ECMO-Indikation bei CPR

Bereits 1966 wurde der Einsatz von ECMO’s bei CPR diskutiert [52]. Technische Verbesserungen und die Möglichkeit der perkutanen Implantation führten ab 1986 zum vermehrten Einsatz der ECMO bei protrahierter Reanimation. Seither liegen eine Reihe von Fallserien und retrospektiven Analysen [53–60] vor, die einen Vorteil der ECMO gegenüber konventionellen CPR-Maßnahmen nahelegen. Zwei retrospektive Analysen [55, 60] zeigen einen Vorteil der ECMO bei einer Reanimationsdauer > 10 min. Insbesondere dürften Patienten nach beobachtetem, innerhospitalem Kreislaufstillstand aufgrund einer kardialen Ursache bei protrahierter CPR vom Einsatz einer ECMO profitieren (Return of spontaneous circulation – ROSC – und Überlebensrate mit gutem neurologischen outcome – CPC 1–2– bei Spitalsentlassung in der ECMO- Gruppe 78 und 27 % vs. 47 und 9 % in der Standard CPR Gruppe, p < 0,05). Zu ähnlichen Ergebnissen kommt auch eine italienische Arbeitsgruppe in einer retrospektiven Analyse: 38 % gutes neurologisches Langzeitergebnis bei innerhospitalem Kreislaufstillstand vs. nur 5 % bei out-of-hospital cardiac arrest (OHCA) [53]. Prospektive, randomisierte Studien dazu gibt es allerdings nicht. Die Arbeitsgruppe um Chen untersuchte in einer retrospektiven, propensity score matched Analyse die Endpunkte neurologische Erholung und Überleben [56]. Dabei zeigte sich kein Unterschied im neurologischem outcome zwischen Patienten die mittels ECMO und Patienten die mittels Standard CPR Maßnahmen zu ROSC gekommen waren: ein gutes neurologisches outcome (CPC 1–2) fand sich bei 23 bzw. 19 %. Auch die Rate der Spitalsentlassungen waren mit 29 vs. 22 % nicht signifikant unterschiedlich, wenngleich signifikant mehr Patienten in der ECMO-Gruppe 24 h und 72 h nach Reanimation noch am Leben waren (96 bzw. 78 % vs. 68 bzw. 56 %). Allerdings waren 70 % aller analysierten Patienten bereits vor CPR intubiert und 90 % der ECMO-Patienten waren bereits vor CPR katecholaminpflichtig gegenüber 39 % der Patienten in der Standard CPR Gruppe, so dass hier eigentlich die Bedeutung des ECMO-Einsatzes bei kardiogenem Schock mit Kreislaufstillstand analysiert wurde. Maekawa et al. [57] untersuchten die Wertigkeit der ECMO bei out-of hospital cardiac arrest und fanden ein besseres Überleben mit gutem neurologischen Überleben bei Patienten, die mittels ECMO reanimiert wurde verglichen mit Patienten die mit Standard CPR- Maßnahmen behandelt wurden (29 vs. 8 %). Eine Pupillengröße > 6 mm war ein guter Prädiktor für ein ungünstiges neurologisches outcome (PPV 100 %) wobei hervorzuheben ist, dass alle Patienten bei Aufnahme eine fehlende Pupillenreaktion auf Licht zeigten. Megarbane et al. [61] untersuchten schließlich die Wertigkeit von Laborparametern bei der Indikationsstellung für eine ECMO bei CPR. Ihren Daten zufolge sind eine peripher venöse Sättigung (SpvO2) von 8 % und ein Laktat von > 21 mmol/L vor ECMO-Implantation zu 100 % mit einer vorzeitigen Beendigung der ECMO-Therapie (= Tod) assoziiert. 47 von 66 Patienten starben innerhalb von 24 Std nach ECMO Beginn im therapierefraktären MOF bzw. einem capillary leak Syndrom. Letztlich zeigt eine Metaanalyse von 20 Publikationen (11 retrospektive Fallserien und 9 Fallberichte) aus dem Jahr 2009 eine Mortalität von 60 % [62]. Die Überlebensrate war umso besser, je jünger die Patienten waren (OR für Mortalität bei Patienten 41–56 Jahre alt 2,9, bei Patienten > 67 Jahre 3,9) und schlechter wenn die Reanimationsdauer bis zum Einsatz der ECMO > 30 min betrug.

Zusammenfassend ergeben sich aus Sicht der Autoren folgende Indikationen für einen ECMO Einsatz bei CPR:

ECMO- Einsatz sinnvoll

• innerhospitaler oder ausserhospitaler, beobachteter Kreislaufstillstand kardialer Genese inkl. Kreislaufstillstand als terminales Event bei katecholaminpflichtigem kardiogenen Schock mit > 10 min dauernden Reanimationsmassnahmen, wenn Pupillengröße < 6 mm, Laktat < 21 mmol/L, und SpvO2 > 8 %

ECMO-Einsatz weniger sinnvoll

• unbeobachteter Kreislaufstillstand mit unklarer Kreislaufstillstandsdauer

• SpvO2 < 8 % oder Serum-Laktat > 21 mmol/L,

• Pupillengröße > 6 mm

Anhang B

Datenlage zur ECMO-Indikation bei kardiogenem Schock

Sowohl die aktuellen Leitlinien der ESC [63] als auch der AHA/ACC [64] zum ST-Hebungsinfarkt (STEMI) geben eine Klasse 2bC Empfehlung für die Implantation eines LVAD bei STEMI mit therapierefraktärem kardiogenen Schock ab. Dabei wird nicht zwischen ECMO, Impella oder Tandem-Heart devices unterschieden. Die Deutsch-österreichischen Leitlinien zum infarktbedingten kardiogenem Schock [65] empfehlen beim kardiogenen Schock vom Routineeinsatz einer ECMO oder eines VAD’s Abstand zu nehmen und den Einsatz dieser Devices bei unklarer Datenlage spezialisierten Zentren vorzubehalten.

Ähnlich wie für den ECMO Einsatz bei CPR gibt es auch für den Einsatz der ECMO beim kardiogenen Schock keine randomisierten Studien. Etliche retrospektive Studien zeigen allerdings einen Vorteil der ECMO gegenüber der Standard-Therapie. Die Daten müssen aber hinsichtlich Schockgenese (ACS/MCI- chronische CMP- Myokarditis) differenziert betrachtet werden. Zudem ist bei der Interpretation der Ergebnisse, insbesondere die Mortalität betreffend, der unterschiedliche Prozentsatz an ECMO-Implantationen bei gleichzeitiger CPR in den einzelnen Studien zu berücksichtigen, da kardiogene Schock Patienten mit Notwendigkeit für eine CPR eine schlechtere Prognose als kardiogene Schock Patienten ohne Notwendigkeit für CPR aufweisen.

Eine retrospektive Analyse von Combes et al. [48], wobei Patienten mit kardiogenem Schock unterschiedlichster Genese untersucht wurden (Myokardinfarkt, Myokarditis, CMP, post Kardiotomie) zeigt zwar erwartungsgemäß eine deutlich höhere Mortalität bei kardiogenen Schock Patienten die mittels ECMO-behandelten wurden, wenn als Vergleichsgruppe Patienten mit infarktbedingtem kardiogenen Schock ohne ECMO-Bedarf herangezogen werden (58 vs. 40 %) (s. unten). Allerdings wiesen in dieser Analyse Patienten mit Myokarditis als Grunderkrankung eine bessere Prognose auf als Patienten mit kardiogenem Schock anderer Genese (OR für Patienten mit Myokarditis 0,13) [48]. Mussten Patienten mit kardiogenem Schock während der ECMO Implantation reanimiert werden oder fanden sich vor der Implantation Zeichen einer Lebersynthesestörung bzw. Verbrauchskoagulopathie – DIC (PTZ < 50 %) oder eines akuten Nierenversagens (Harnmenge/24 Std < 500 ml), war die Mortalität ebenfalls sehr hoch (Odds ratio von 20 für Patienten mit CPR (94 % Mortalität), Odds-ratio von 4 für Patienten mit PTZ < 50 % (79 % Mortalität), und Odds-ratio von 6,5 für Patienten mit Nierenversagen (82 % Mortalität). Neuere Daten einer retrospektiven Untersuchung von Bermudez et al. [66] zeigen zudem, dass das Überleben von Patienten die eine ECMO wegen eines infarktbedingten kardiogenen Schocks erhalten mit (in dieser Studie) 64 % besser ist als jenes von Patienten die eine ECMO aufgrund eines kardiogenen Schocks bei akut dekompensierter CMP erhalten (56 %).

Zu ähnlichen Ergebnissen kommen zwei weitere Arbeiten, welche ausschließlich Patienten mit Infarkt-/ACS-bedingtem kardiogenen Schock untersuchten. So zeigt eine retrospektive Studie von Sheu et al. bei Patienten mit ACS [44], dass die Mortalität von Patienten im schweren therapierefraktärem kardiogenen Schock trotz primärer PCI und IABP in einer historischen Kontrollgruppe ohne ECMO-Unterstützung höher lag, als in einer Gruppe mit ECMO-Unterstützung (71 vs. 39 % Kriterien für die ECMO-Unterstützung: systol. Blutdruck < 75 mmHg trotz IABP und 60 µg/kg/min(!) Dopamin). Kim et al. [50] zeigen eine Mortalität von 37 % bei Patienten mit kardiogenem Schock im Rahmen eines akuten Myokardinfarktes, wobei 75 % aller Patienten mittels PCI und 25 % mittels CABG revaskularisiert wurden. Bemerkenswert: bei 78 % der Patienten wurde die ECMO unter Reanimationsbedingungen implantiert. Zu einer höheren Mortalitätsrate von 65 % (bei einer gleich hohen CPR-Rate bei ECMO-Implantation von 65 %) kommt eine retrospektive Studie an 98 Patienten von Sakamoto et al. [67]. Mögliche Ursache für die höhere Mortalität in der Studie von Sakamoto et al. [67] sind einerseits eine mechanische Infarktkomplikation bei 11 % sowie eine erfolgreiche Revaskularisation mittels PCI bei nur 70 % der Patienten, da diese Studie zeigen konnte, dass bei erfolgreicher PCI (TIMI flow = 3) die Prognose besser war als bei Patienten mit nicht erfolgreicher Revaskularisation (OR für Mortalität bei nicht erfolgreicher Revaskularisation 6,7). Unklar bleibt in diesem Zusammenhang, ob eine Revaskularisation mittels PCI oder mittels CABG erfolgen sollte und ob – im Falle einer PCI – eine komplette Revaskularisation angestrebt werden soll. Eine kleine Studie von Wu et al. [68] (n = 35) vergleicht das Überleben von Patienten mit therapierefraktärem kardiogenen Schock infolge eines ACS (70 % CPR) die an der ECMO entweder mittels PCI oder mittels CABG revaskularisiert wurden und kommt auf keine signifikant unterschiedlichen Überlebensraten (32 % bei PCI, 50 % bei CABG). Aufgrund der geringen Fallzahl, ist dieses Ergebnis jedoch mit Vorsicht zu bewerten. Ob bei Patienten mit infarktbedingtem kardiogenen Schock die mittels ECMO behandelt werden nach Erholung der Organfunktion direkt eine HTX-OP oder ein LVAD-Implantation angeschlossen werden kann ohne zuerst eine Revaskularisation anzustreben ist unklar.

Daten rezenter Arbeiten von Takayama et al. [69] und Russo et al. [70] zeigen, wie wichtig die Verfügbarkeit einer endgültigen Therapieoption wie VAD oder Herztransplantation für Patienten an der ECMO ist, insbesondere wenn ein ECMO weaning nicht erfolgreich ist. So untersuchten Takayama et al. [69] 90 Patienten mit therapierefraktärem kardiogenen Schock bei denen ca. die Hälfte mit einer veno-arteriellen ECMO, die andere Hälfte mit einem kurzfristigen VAD System versorgt wurde. Die Ursache des kardiogenen Schock, war bei rund 50 % der Patienten ein ACS, bei 27 % lag eine chronische CMP vor und bei 8 % eine akute Myokarditis. 44 (49 %) Patienten konnten schlussendlich aus dem Krankenhaus entlassen werden. Allerdings kam es gerade einmal bei 1/3 der Patienten zu einer Erholung der Myokardfunktion (n = 16) während 23 Patienten mit einem implantierbaren LVAD-System versorgt und 9 Patienten transplantiert wurden. Ähnlich wie in der Arbeit von Combes [48] war die Mortalität bei Patienten mit vorausgegangener CPR deutlich höher als bei Patienten ohne CPR (81 vs. 42 %) [69]. Auch eine kleine italienische Untersuchung von Russo et al. [70] an 15 Patienten mit heterogener Ursache für kardiogenen Schock unterstreicht die Bedeutung eines VAD bzw. einer HTX für das Langzeitüberleben von Patienten an der ECMO. Auch in dieser Serie konnten nur 4 (27 %) Patienten von der ECMO entwöhnt werden, 6 wurden transplantiert, 2 erhielten ein LVAD und 3 Patienten verstarben. Die niedrige Mortalität von 20 % war somit an die Verfügbarkeit eines entsprechenden Folgeprogrammes mit HTX bzw. long term VAD gebunden.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Patienten mit therapierefraktärem kardiogenen Schock vermutlich von einer ECMO-Unterstützung profitieren. Bei Einsatz entsprechender Revaskularisationsmaßnahmen und der Verfügbarkeit von Folgeprogrammen (VAD, HTx) können Überlebensraten von rund 60–80 % erreicht werden. Patienten mit infarktbedingtem kardiogenen Schock und Patienten mit akuter Myokarditis scheinen hier am meisten zu profitieren, während Patienten mit chronischer CMP eine ungünstigere Prognose aufweisen. Auch bei Patienten, die vor ECMO-Implantation einer CPR unterzogen werden oder Zeichen einer Lebersynthesestörung bzw. einer DIC (PTZ < 50 %) oder eines akuten Nierenversagens (Harnmenge/24Std < 500 ml) vor Implantation aufweisen, ist die Mortalität sehr hoch.

Dementsprechend ergeben sich aus Sicht der Autoren gegenüber den AHA und ESC STEMI Guidelines leicht abweichende folgende Empfehlungen:

ECMO Einsatz sinnvoll

• bei therapierefraktären kardiogenem Schock infolge eines MCI/ACS oder einer Myokarditis: bei anzustrebender erfolgreicher Revaskularisation (CABG oder PCI) und verfügbaren Folgeprogrammen (HTX-VAD)

ECMO Einsatz vermutlich sinnvoll

• bei therapierefraktären kardiogenem Schock infolge einer chronischen CMP bei weiterführenden Programmen wie HTX und LVAD sofern ein ECMO-weaning nicht erfolgreich ist.

ECMO Einsatz fraglich sinnvoll (weil mit einer deutlich höheren Mortalität assoziiert)

• wenn Zeichen eines MODS (Leber, Niere) vorliegen oder

• wenn Patienten protrahiert reanimiert werden

ECMO Einsatz wenig sinnvoll

• bei Patienten die im kardiogenen Schock protrahiert reanimiert werden und bei denen in Analogie zur Situation bei Patienten mit CPR ein SpvO2 < 8 %, ein Serum-Laktat > 21 mmol/L oder eine Pupillengröße > 6 mm vorliegt.