Extracorporeal Carbon Dioxide Removal: The Future of Lung Support Lies in the History

Kaushik, Manish; Wojewódzka-Żelezniakowicz, Marzena; Cruz, Dinna N.; Ferrer-Nadal, Asunción; Teixeira, Catarina; Iglesias, Elena; Kim, Jeong Chul; Braschi, A.; Piccinni, Pasquale; Ronco, Claudio

doi:10.1159/000341904

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“…The benefit of providing partial respiratory support (CO2 removal) for patients with acute hypercapnic respiratory failure has been demonstrated with extracorporeal CO2 removal (ECCO2R) devices (1,2). Similar to extracorporeal membrane oxygenators (ECMOs), ECCO2R systems utilize microporous hollow-fiber membranes (HFMs) to remove CO2 and add oxygen (O2) to the blood (3)(4)(5).…”

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confidence: 99%

Effect of Impeller Design and Spacing on Gas Exchange in a Percutaneous Respiratory Assist Catheter

et al. 2014

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Providing partial respiratory assistance by removing carbon dioxide (CO2) can improve clinical outcomes in patients suffering from acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease and acute respiratory distress syndrome. An intravenous respiratory assist device with a small (25 Fr) insertion diameter eliminates the complexity and potential complications associated with external blood circuitry and can be inserted by nonspecialized surgeons. The impeller percutaneous respiratory assist catheter (IPRAC) is a highly efficient CO2 removal device for percutaneous insertion to the vena cava via the right jugular or right femoral vein that utilizes an array of impellers rotating within a hollow-fiber membrane bundle to enhance gas exchange. The objective of this study was to evaluate the effects of new impeller designs and impeller spacing on gas exchange in the IPRAC using computational fluid dynamics (CFD) and in vitro deionized water gas exchange testing. A CFD gas exchange and flow model was developed to guide a progressive impeller design process. Six impeller blade geometries were designed and tested in vitro in an IPRAC device with 2- or 10-mm axial spacing and varying numbers of blades (2–5). The maximum CO2 removal efficiency (exchange per unit surface area) achieved was 573 ± 8 mL/min/m2 (40.1 mL/min absolute). The gas exchange rate was found to be largely independent of blade design and number of blades for the impellers tested but increased significantly (5–10%) with reduced axial spacing allowing for additional shaft impellers (23 vs. 14). CFD gas exchange predictions were within 2–13% of experimental values and accurately predicted the relative improvement with impellers at 2- versus 10-mm axial spacing. The ability of CFD simulation to accurately forecast the effects of influential design parameters suggests it can be used to identify impeller traits that profoundly affect facilitated gas exchange.

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confidence: 99%

Effect of Impeller Design and Spacing on Gas Exchange in a Percutaneous Respiratory Assist Catheter

et al. 2014

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“…Je nach System und Durchmesser der Kanülen sind Blutflussraten von bis > 5 L/min möglich. Während für eine effiziente Oxygenierung des Blutes ein ausreichender Blutfluss (i. d. R. > 1,5 L/min) über den Oxygenator erforderlich ist, werden für eine effiziente CO 2 -Elimination niedrigere Flussraten benötigt, die entscheidend über die Höhe des Frischgasflusses definiert sind [586,587]. Die potenziellen Indikationen und Einsatzgebiete für den Einsatz extrakorporaler Lungenersatzverfahren umfassen theoretisch fast alle Formen des akuten, aber auch des chronischen Lungenversagens und sind abhängig von der Effizienz und Invasivität der Systeme.…”

Section: Extrakorporale Lungenersatzverfahrenunclassified

Prolongiertes Weaning

et al. 2019

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ZusammenfassungBeatmungstherapie stellt einen zentralen und wesentlichen Bestandteil der modernen Intensivmedizin dar. Sie kommt bei Patienten mit schwerer respiratorischer Insuffizienz infolge Versagens der muskulären Atempumpe oder bei direkter oder indirekter Schädigung des Lungenparenchyms mit nachfolgendem Oxygenierungsversagen zum Einsatz, wenn mit anderen nicht-medikamentösen Maßnahmen, Sauerstoffgabe, Sekretmobilisation, kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck – Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) oder Nasal-High-Flow-Therapie, keine ausreichende Stabilisierung erreicht werden kann.Die maschinelle Beatmung dient der direkten Behandlung der Atmungsinsuffizienz und schafft Zeit für die Behandlung der zugrundeliegenden Ursache. Der überwiegende Anteil beatmeter Patienten kann nach kurzzeitiger Beatmungstherapie und kausaler Behandlung unproblematisch von der Beatmung entwöhnt werden. Allerdings muss die Beatmung bei ca. 20 % der Patienten auch noch dann fortgesetzt werden, wenn die ursprüngliche Indikation (z. B. eine schwere Pneumonie) längst behoben ist, sodass sich die Phase des Weanings (Entwöhnung von der maschinellen Beatmung) deutlich verlängert. Ungefähr 40 – 50 % der gesamten Beatmungszeit eines Intensivpatienten entfallen aufgrund einer prolongierten Atmungsinsuffizienz auf den Prozess, den Patienten von der Beatmung zu trennen. Neben der respiratorischen Funktionsstörung tragen häufig hohes Alter und Komorbiditäten der Patienten zum prolongierten Weaning-Prozess bei.Nach internationalem Konsens liegt ein prolongiertes Weaning dann vor, wenn es erst nach 3 erfolglosen Spontanatmungsversuchen (spontaneous breathing trial = SBT) oder nach über 7 Tagen Beatmung nach dem ersten erfolglosen SBT gelingt, den Patienten von der Beatmung zu trennen.Das Patientenkollektiv mit prolongiertem Weaning stellt das behandelnde Team vor eine besondere Herausforderung. Ganz wesentlich für den Therapieerfolg ist die eng verzahnte interdisziplinäre Behandlung der Patienten im prolongierten Weaning. Nicht selten sind es der fehlende multidisziplinäre Ansatz und die unzureichende Beachtung der multifaktoriellen Ursachen, die ein erfolgreiches Weaning verhindern. Dieses erfolgreich durchzuführen, setzt eine hohe Expertise in der modernen Intensivmedizin, der Anwendung invasiver und nichtinvasiver Beatmungsverfahren, ein klares Weaning-Konzept, und eine enge, fachübergreifende interdisziplinäre Zusammenarbeit voraus.Im komplexen prolongierten Weaning-Prozess gelingt es in spezialisierten Weaning-Zentren/-Einheiten nach Verlegung der invasiv beatmeten Patienten in ca. 50 % der Fälle doch noch, ein Weaning-Versagen abzuwenden. Bei einem Teil der Patienten schlagen auch wiederholte Weaning-Versuche fehl, sodass gegebenenfalls eine dauerhafte invasive Beatmung in außerklinischer Umgebung erforderlich ist.Vor dem Hintergrund der wachsenden Bedeutung des prolongierten Weanings, insbesondere der medizinischen, psychosozialen und ökonomischen Folgen des Weaning-Versagens, wurde erstmals 2014 diese Leitlinie auf Initiative der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin e. V. (DGP) gemeinsam mit anderen wissenschaftlichen Fachgesellschaften, die sich zum Thema prolongiertes Weaning engagieren, publiziert. Aktuelle Forschungs- und Studienergebnisse, Registerdaten und die Erfahrungen in der täglichen Praxis machten die Revision dieser Leitlinie erforderlich.In der revidierten Leitlinie werden Definitionen, Epidemiologie und Weaning-Kategorien, die zugrundeliegende Pathophysiologie, Strategien zur Prävenion von prolongiertem Weaning, das gesamte Spektrum der verfügbaren Therapiestrategien, die Weaning-Einheit, die Überleitung in eine außerklinische Beatmung und schließlich Empfehlungen zu Therapieentscheidungen am Ende des Lebens bei prolongiertem bzw. erfolglosem Weaning abgehandelt.Besondere Schwerpunkte in der Revision der Leitlinie sind folgende Themenfelder:– Eine neue Klassifikation der Untergruppen der Patienten im prolongieren Weaning– Wichtige Aspekte der pneumologischen Rehabilitation und Neurorehabilitation im prolongieren Weaning– Infrastruktur und Prozessorganisation in der Versorgung von Patienten im prolongierten Weaning im Sinne eines kontinuierlichen Behandlungskonzeptes– Therapiezieländerung und Kommunikation mit AngehörigenDie Besonderheiten bei pädiatrischen Patienten werden innerhalb der einzelnen Kapitel jeweils gesondert behandelt.Wichtige Adressaten dieser Leitlinie sind Intensivmediziner, Pneumologen, Anästhesisten, Internisten, Kardiologen, Chirurgen, Neurologen, Pädiater, Geriater, Palliativmediziner, Rehabilitationsmediziner, Pflegekräfte, Logopäden, Physiotherapeuten, Atmungstherapeuten, der medizinische Dienst der Krankenkassen und die Hersteller von Beatmungstechnik.Die wesentlichen Ziele der revidierten Leitlinie sind es, den aktuellen Wissensstand zum Thema „Prolongiertes Weaning“ wissenschaftlich zu bewerten und auf Basis der Evidenz und der Erfahrung von Experten Empfehlungen hinsichtlich des prolongierten Weanings nicht nur für den Bereich der Akutmedizin, sondern auch für den Bereich „Chronic critical care“ zu geben.

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“…Noninvaziv mekanik ventilasyon tedavisi başarısız olduğunda geleneksel yaklaşım olarak invaziv mekanik ventilasyona geçilmektedir (3) . Ancak son yıllarda yeni bir yaklaşım olarak ekstra korporeal karbondioksit uzaklaştırma (ECCO2R) yöntemi kullanılmaya başlanmıştır (31,32) . Düşük kan akım hızı ile eksternal membran akciğer yardımı ile sürekli venövenöz hemodializ devresine benzer bir sistemle kanın karbondioksitten temizlenmesini sağlayan bir sistemdir (31) .…”

Section: B Ekstra Korporeal Karbondioksit Uzaklaştırma (Ecco2r) Yöntemiunclassified

Non-COPD Hypercapnic Respiratory Failure

Aydoğdu¹

2018

GGHS

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Hiperkapnik solunum yetmezliği (Tip 2) kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) akut atak, astım atak, pulmoner ödem, son dönem interstisyel akciğer hastalıkları gibi akciğere bağlı nedenlerden gelişebileceği gibi; %20 oranında santral sinir sistemi hastalıkları, üst solunum yolu obstrüksiyonu, nöromusküler hastalıklar ve göğüs duvarı disfonksiyonu gibi akciğer dışı nedenlerden kaynaklanır. Hiperkapnik solunum yetmezliği ile ilgili yayınların çoğu KOAH ataklı hasta grubunu içeren çalışmalardır. KOAH dışı nedenlerle gelişen akut solunum yetmezliğine ait çalışma sayısı oldukça azdır. Bu hasta grubunda özellikle uzun dönem, kronik solunum yetmezliği üzerinde durulmuştur. KOAH dışı akut hiperkapnik solunum yetmezliğine yaklaşımda önceliği ayrıntılı anamnez ve fizik muayene ile ayırıcı tanı yapabilmek alır. Sonrasında eğer mümkünse nedene yönelik tedaviyi gerçekleştirmek, mümkün değilse hiperkapninin altta yatan temel mekanizmasını oluşturan hipoventilasyonun invaziv ve noninvaziv mekanik ventilasyon (NIV) yöntemleri ile giderilmesini sağlamak temel yaklaşımlardır. Yeni NIV modları, ekstrakorporeal karbondioksit uzaklaştırma yöntemi, yüksek akımlı oksijen uygulaması, solunum stimülanı ilaçların kullanılması bu hasta grubunda henüz yeterli kanıta sahip olmayan, daha fazla çalışmaya ihtiyaç gösteren yaklaşımlardır. Bu derlemede KOAH dışı hiperkapnik solunum yetmezliğine yaklaşım ve tedavi seçenekleri özetlenmeye çalışılmıştır.

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Extracorporeal Carbon Dioxide Removal: The Future of Lung Support Lies in the History

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