Während sich die Welt durch diese beispiellose Pandemie bewegt, versuchen Ärzte auf der ganzen Welt, wirksame Wege zu finden, um COVID-19-Patienten zu behandeln und ihr Leben zu retten. Eine vielversprechende Behandlungsmöglichkeit ist die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) für COVID-19-Patienten mit schwerer Atemnot. Durch die Unterstützung von Herz und Lunge stabilisiert die ECMO-Maschine die Patienten, damit ihr Körper mehr Zeit hat, das Virus zu bekämpfen. Als ein Programm, das von der Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) als Center on Path to Excellence in Life Support ausgewiesen wurde, verfügt das ECMO-Team des Gesundheitsnetzes Froedtert & the Medical College of Wisconsin über eine einzigartige Erfahrung und ist in der Lage, COVID-19-Patienten zu helfen.
„Wir sind eines der größten ECMO-Programme im Mittleren Westen, da wir rund um die Uhr ECMO-Personal haben und in der Lage sind, mehr als 15 Patienten gleichzeitig zu versorgen“, sagte Lucian A. Durham, MD, PhD, Direktor der mechanischen Kreislaufunterstützung & ECMO am Froedtert & MCW-Gesundheitsnetz. „Die ECMO kann bei COVID-19 eine entscheidende Rolle spielen, und sie hat sich bereits als Lebensretter erwiesen. Bisher haben sich neun Patienten im Froedtert-Krankenhaus, die länger als 24 Stunden mit ECMO behandelt wurden, wieder erholt.“
Wie funktioniert ECMO?
Die ECMO wurde ursprünglich in den 1960er Jahren entwickelt, um Neugeborene und Säuglinge mit Atemnotsyndrom und Herzanomalien zu versorgen, und wurde erst in den letzten fünf Jahren auf breiter Basis für den Einsatz bei Erwachsenen angepasst. Das ECMO-Gerät funktioniert, indem ein Kunststoffschlauch in eine große Vene und/oder Arterie durch den Hals, die Brust oder die Leiste des Patienten eingeführt wird. Durch diesen Schlauch fließt das Blut des Patienten in einen Oxygenator, eine künstliche Lunge. Der Oxygenator führt dem Blut Sauerstoff zu und entzieht ihm Kohlendioxid, bevor eine Pumpe das Blut mit der gleichen Frequenz und Kraft wie das Herz durch einen separaten Schlauch zurück in den Patienten pumpt. Im Wesentlichen hilft die ECMO diesen Patienten, indem sie als Herz und Lunge fungiert.
Das Gerät wird eingesetzt, wenn alle anderen medizinischen Möglichkeiten bei Patienten ausgeschöpft sind, deren Lunge den Körper nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgen oder Kohlendioxid ausscheiden kann. Sie kann auch bei Patienten eingesetzt werden, deren Herz nicht genug Blut in den Körper pumpen kann, und bei Patienten, die auf eine Herz- oder Lungentransplantation warten.
Wie ECMO COVID-19-Patienten helfen kann
Auch wenn es noch mehr darüber zu lernen gibt, wie COVID-19 den Körper angreift, wissen die Ärzte, dass es in erster Linie die Lunge angreift. In bestimmten Fällen kann das Virus die Lunge völlig überwältigen, was sich wiederum negativ auf das Herz auswirkt.
„COVID-19 unterscheidet sich von einer Lungenentzündung oder einer Influenza A oder B, weil es alle fünf Lappen der Lunge befällt – drei auf der rechten und zwei auf der linken Seite – und es ist lückenhaft und über die ganze Lunge verteilt“, sagte Dr. Durham. „
Da alle fünf Lappen der Lunge geschädigt sind, können sie Sauerstoff und Kohlendioxid nicht mehr richtig austauschen. Wenn der Kohlendioxidgehalt im Körper ansteigt, erhöht sich auch die Atemfrequenz, da das Gehirn den Körper anweist, mehr zu atmen, um das Kohlendioxid loszuwerden. Da die Lunge jedoch geschädigt ist und dies nicht tun kann, verbleibt das Kohlendioxid im Blut und wird zu Säure.
„Der Körper funktioniert nicht gut in einer sauren Umgebung“, so Dr. Durham, „insbesondere die rechte Seite des Herzens. Die Lungen werden steifer, und der Druck, mit dem das Blut durch die Lungen gepresst wird, steigt an, was als pulmonale Hypertonie bezeichnet wird. Dies belastet die rechte Seite des Herzens und führt zu dessen Versagen. Wenn der Körper in diesem Maße versagt, kann die ECMO helfen.“
Wenn ein COVID-19-Patient an Dr. Durham und das ECMO-Team überwiesen wird, sei es von Ärzten der medizinischen Intensivstation innerhalb des Froedtert & MCW-Gesundheitsnetzes oder von Ärzten der Notaufnahme externer Gesundheitssysteme, werden ein rechtsventrikuläres Unterstützungsgerät (RVAD) und ein Oxygenator im ECMO-Gerät eingesetzt. Das RVAD wird durch einen Schlauch, der in den Hals des Patienten eingeführt wird, durch den rechten Vorhof und die rechte Herzkammer bis in die Lungenarterie eingeführt. So kann das Blut aus dem rechten Vorhof entnommen und zur ECMO-Maschine geleitet werden. Dort wird es gefiltert, temperaturmoduliert und mit Sauerstoff angereichert, und das Kohlendioxid wird entfernt. Dieses Blut gelangt dann durch einen Schlauch, der in die Lungenarterie eingeführt wird, in den Körper.
„Wir leiten 100 % Sauerstoff in diese Lungenarterien, der dann in die beiden Lungen gelangt“, so Dr. Durham. „Damit erreichen wir zwei Dinge: Erstens wird die rechte Seite des Herzens entlastet, da wir sie im Wesentlichen umgehen. Und zweitens wird durch die Erhöhung der Sauerstoffzufuhr in die Lungen der pulmonale Gefäßwiderstand gesenkt und der Druck, der nötig ist, um das Blut durch die Lungen zu drücken, verringert.“
Dieses ECMO-Verfahren unterstützt den Körper der Patienten und verschafft ihnen zusätzliche Zeit, um das Virus anzugreifen und zu überwinden. Diese zusätzliche Zeit, die ihnen zugestanden wird, ist für Patienten in solch extremen Situationen oft notwendig, wobei der durchschnittliche COVID-19-Patient 10-12 Tage an der ECMO verbleibt. Nach dem Absetzen der ECMO bleiben sie dann isoliert, während sie sich auf der kardiovaskulären Intensivstation erholen.
Eine zusätzliche Sicherheitsebene für COVID-19-Patienten an der ECMO
Bestimmte Patienten mit einer aggressiven Form von COVID-19 sind anfällig für einen „Zytokinsturm“, der eine schwere Entzündungsreaktion und multiples Organversagen verursachen kann. Dies geschieht, wenn das Immunsystem des Patienten eine Fehlfunktion aufweist und seine eigenen Zellen angreift. Während die ECMO allein nachweislich das Risiko eines Zytokinsturms verringert, ist das Froedtert & MCW-Gesundheitsnetz die erste Einrichtung in Wisconsin, die den CytoSorb-Filter einsetzt, ein Gerät, das im Rahmen der ECMO verwendet wird, um die Zytokine und Entzündungsmoleküle weiter zu reduzieren.
Der CytoSorb-Filter wurde kürzlich von der Food and Drug Administration für den vorübergehenden Notfallgebrauch bei COVID-19-Patienten zugelassen und ist ein steriler Einwegfilter, der in den ECMO-Kreislauf eines Patienten eingesetzt wird. Dieser Filter enthält absorbierende Polymer-Perlen, die so konzipiert sind, dass sie Zytokine – die dem Immunsystem signalisieren, gegen sich selbst zu arbeiten – entfernen, wenn das Blut hindurchfließt. Dieser Filter wird dann routinemäßig während einer fünftägigen Behandlung ausgetauscht.
Verbesserung der COVID-19-Behandlung mit der ECMOCARD-Beobachtungsstudie
Mit einem der größten ECMO-Programme im Mittleren Westen ist das Froedtert & MCW-Gesundheitsnetz eines von 200 Gesundheitszentren weltweit – und das einzige in Wisconsin -, das an der ECMOCARD-Beobachtungsstudie (Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2019 Novel Coronavirus Acute Respiratory Disease) zur Verbesserung der COVID-19-Behandlung teilnimmt. Jeder Teilnehmer sendet Daten und Informationen darüber an die Universität Oxford in England, wie sein Gesundheitszentrum die ECMO für COVID-19-Patienten einsetzt. In Oxford werden die Daten und Informationen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und neuronalen Netzen analysiert, in der Hoffnung, genau herauszufinden, welche Art von ECMO-Behandlung oder welche Kombination von ECMO-Behandlungen für COVID-19-Patienten am besten geeignet ist.
„Dies ist eine der größten multizentrischen, multinationalen Beobachtungsstudien, die je durchgeführt wurde“, sagte Dr. Durham. „Viele der Krankenhäuser behandeln diese Patienten auf unterschiedliche Weise. Die Daten darüber, wie sie diese Patienten behandeln und welche Ergebnisse sie aus pulmonaler, kardialer und neurologischer Sicht erzielt haben, werden dazu beitragen, die künftige ECMO-Versorgung zu gestalten.“
Je früher, desto besser für die ECMO
Obwohl sich die ECMO bereits als vielversprechendes Mittel zur Rettung von Menschenleben erwiesen hat, fordert Dr. Durham die Mediziner auf, die Patienten früher zu den ECMO-Teams zu bringen, da dies noch mehr Leben retten könnte. Wenn bestimmte Patienten eher früher als später an die ECMO angeschlossen werden, kann das Organversagen vermieden werden, das Ärzte bei COVID-19 beobachten.
„Die Patienten, die wir früher erreichen, sind diejenigen, auf die wir den größten Einfluss haben“, sagte Dr. Durham.
Erfahren Sie mehr über die fortschrittlichen kardiologischen Verfahren, die das Froedtert & MCW-Team anbietet.
Wenn Sie als Arzt weitere Informationen über unser ECMO-Programm suchen, rufen Sie uns an unter 414-805-4700.