AG Extracorporeal Life Support (ECLS)
Die Extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) ist ein Unterstützungssystem, das dazu genutzt werden kann, lebensbedrohliche Zustände von Herz- bzw. Kreislaufversagen zu überbrücken. Hierbei ist das grundlegende Prinzip die Oxygenierung und Perfusion zentral wichtiger Organe, um Herz und Lunge für einen gewissen Zeitraum zu entlasten. Somit wird eine Rekonvaleszenz der Organe ermöglicht, bis sich der Gesamtzustand des Patienten verbessert und sukzessive Herz und Lunge ihre Funktion wieder übernehmen können. Die ECMO stellt somit eine supportive Therapiemöglichkeit dar und keine ursächliche Krankheitsbehandlung; es wird Zeit gewonnen, um ein schweres Herz- bzw. Lungenversagen zu behandeln und vorübergehend zu überbrücken.
Die ECMO gleicht technisch dem Aufbau einer Herz-Lungen-Maschine und beruht auf dem System einer Zentrifugalpumpe mit Zwischenschaltung eines Membranoxygenators. Die Zentrifugalpumpe generiert ein Druckgefälle, das auf der einen Seite deoxygeniertes Blut drainiert und durch eine Membran pumpt, die mit dem Oxygenator verbunden ist. Hier erfolgt die Decarboxylierung und Oxygenierung des Blutes. Das so aufbereitete Blut wird dem Patienten anschließend nach Durchlaufen des Oxygenators wieder zugeführt.
Grundsätzlich wird zwischen zwei Therapiemöglichkeiten - definiert durch die Art und Weise der Blutzirkulation sowie der Kanülenanordnung - unterschieden. Die Kanülen können sowohl in die zentralen großen Gefäße (Vena cava und Aorta ascendens) als auch peripher (Vena und Arteria femoralis ,bzw. axillaris) eingeführt werden.
1. Venoarterielle(VA)ECMO
Bei kardialem Pumpversagen im Rahmen eines kardiogenen Schocks wird das desoxygenierte Blut aus dem rechten Vorhof nach Passage des Oxygenators in den Systemkreislauf über die Aorta bzw. Femoralarterie zurückgeführt.
2. Venovenöse(VV)ECMO
Im Falle eines isolierten Lungenversagens erreicht das bereits präpulmonal durch die ECMO mit Sauerstoff angereicherte Blut den rechten Vorhof über eine Kanüle, die zumeist in der rechten Vena jugularis liegt, und gelangt durch den rechtskardialen Trakt in den Lungenkreislauf. Die Drainage des desoxygenierten Blutes kann direkt über die Vena cava oder peripher über die Vena femoralis erfolgen.
Aktuelle Forschungsprojekte/ -schwerpunkte
Unsere Arbeitsgruppe ECLS widmet sich der Erforschung der Anwendung von ECMO Systemen unter laufender kardiopulmonaler Reanimation (extracorporeal cardiopulmonary resuscitation = eCPR) sowie im Rahmen vom Schockzuständen. Hierzu werden intraprozedurale Daten gesammelt und diese zu verschiedenen Fragestellungen analysiert.
- Retrospektive klinische Analysen zu Inzidenz und Langzeitergebnissen
- Verbesserung von Methoden zur periprozeduralen Anwendung
- Experimentelle Versuche im Großtiermodell zur Erörterung hämodynamischer Fragestellungen
- Durchführung prospektiver Studien
Kooperationen
In Kooperation mit Prof. Yannopoulos (ARREST) und dem Zentrum für Resuscitative Medicine der Universität von Minnesota besteht eine enge Kooperation und ein laufendes postdoc fellowship Programm.
Es werden klinische und experimentelle Fragestellungen zur Anwendung der ECMO bei Reanimationssituationen sowie im kardiogenen Schock bearbeitet.
- Formen und Applikation von Hypothermie während und nach eCPR
- Strategien und pathophysiologische Auswirkungen der peripheren VA-ECMO bei akuter Aortendissektion Typ A (in Kooperation mit der AG Aortenerkrankungen)
- Hämodynamische Auswirkungen der additiven LV-Entlastung mittels Mikroaxialpumpe
- Strategien und pathophysiologische Auswirkungen der peripheren VA-ECMO bei akuter Aortendissektion Typ A (in Kooperation mit der AG Aortenerkrankungen)
IRUCA ist eine multizentrische Registerstudie, um die Überlebensrate von erwachsenen Patientinnen und Patienten zu untersuchen, welche mittels einer extrakorporalen Wiederbelebung (ECPR) während eines Therapie-refraktären Herz-Kreislauf-Stillstandes (HKS) aufgrund eines akuten Myokardinfarktes (AMI) in den letzten Jahren behandelt worden sind. In diesem Kontext sollen diejenigen Patientinnen und Patienten inkludiert werden, welche eine ECPR mit einer veno-arteriellen extrakorporalen Membranoxygenierung (VA-ECMO) oder mit einer Kombination aus VA-ECMO und einer links-ventrikulären Impella® behandelt wurden.
Für Patientinnen und Patienten mit einem kardiogenen Schock konnte bereits gezeigt werden, dass ein sogenanntes links-ventrikuläres Unloading mit einer Impella® in Kombination mit einer VA-ECMO mit einem besseren Überleben assoziiert ist – im Vergleich zu einer alleinigen Behandlung mit einer VA-ECMO. Hieraus lässt sich die Fragestellung ableiten, ob jene Ergebnisse sich auch auf Patientinnen und Patienten mit einem HKS aufgrund eines AMI übertragen lassen können. Erste multizentrische Daten aus 3 Berliner Kliniken mit insgesamt 95 erwachsenen Patientinnen und Patienten belegen, dass eine Behandlung mit ECEMLLA im Vergleich zu VA-ECMO mit einem signifikant besseren Überleben assoziiert ist. (ClinicalTrials.gov: NCT05175898).
In Zusammenarbeit mit der Experimentellen Medizin (Leitung: Dr. vet. med. Pia Rademann) der Uniklinik Köln führen wir verschiedene Experimente im Großtiermodell durch. Ein Schwerpunkt der bisher durchgeführten Experimente lag auf der Untersuchung des Einflusses der extrakorporalen Zirkulation auf die Endorganperfusion.
In Kooperation mit der Universitätsklinik Helsinki (Finnland) werden Daten von Patienten mit ECMO-Unterstützung nach herzchirurgischem Eingriff in einem multizentrischen Design retrospektiv analysiert und Risikostratifizierungen für die Krankenhausmortalität und das Langzeitüberleben berechnet.