A origem da ECMO
ECMO (oxigenação por membrana extracorpórea), também chamada de suporte de vida (ECLS) é uma evolução das máquinas de coração - pulmão usadas em cirurgia cardíaca. Dependendo de sua configuração - venovenosa ou venoarterial - é utilizada para apoiar a função respiratória, a circulação ou ambas. Este tratamento fornece uma ponte para a cura dos órgãos naturais ou para dispositivos de longo prazo ou transplante. Na verdade, embora tenha a capacidade de suportar a função cardiorrespiratória temporariamente, a ECMO não é uma cura para a doença subjacente. Como Warren Zapol, um dos pais da ECMO respiratória, apontou num editorial no New England Journal of Medicine em 1972, o objetivo do ECLS é "ganhar tempo" enquanto mantém uma perfusão tecidual adequada [I].
(...) [Apesar de] a primeira tentativa de oxigenar artificialmente o sangue em circulação extracorpórea foi realizada em 1869 por Ludwig e Schmidt (...) a primeira circulação extracorpórea com sucesso foi realizada em 1953, pelo cirurgião John Gibbon. Em 1954, Gibbon descreveu como a máquina de coração e pulmão poderia ser usada, em caso de emergência, para apoiar as atividades respiratórias e circulatórias. Essa intuição teórica colidiu com a impossibilidade prática de estender a duração da circulação extracorpórea por mais de 6 horas. Isso deveu-se principalmente ao dano celular causado pela exposição direta do sangue ao gás. A interposição de uma membrana de troca gasosa entre o sangue e o fluxo gasoso resolveu grande parte desse problema e, com essa inovação tecnológica, a máquina tornou-se mais eficaz, permitindo a realização de ECMO por períodos mais longos.
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Fonte: F. Sangalli, N. Patroniti, A. Pesenti, ECMO-Extracorporeal Life Support in Adults, Springer Science & Business, 2017.
O Oxigenador e a sua membrana:
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Esquema do fluxo sanguíneo intraluminal | oxigenador de fibra oca |
_____Fonte: Yeager, T. and Roy, S. (2017), Evolution of Gas Permeable Membranes for Extracorporeal Membrane Oxygenation. Artificial Organs, 41: 700-709.
A dissolução de O2 no sangue no oxigenador:
Compreender os determinantes fisiológicos das trocas gasosas é crucial para a utilização ideal da ECMO. O conteúdo de oxigénio no sangue depende do nível de hemoglobina, da pressão parcial de oxigênio (PO₂ ), da curva de dissociação da oxihemoglobina e, em menor grau, do oxigénio dissolvido. Isto tem implicações no fluxo sanguíneo mínimo necessário para fornecer oxigenação total (se necessário) [8], que é da ordem de 4 litros por minuto.
A capacidade de oxigenar o sangue depende muito do tamanho e das propriedades do oxigenador de membrana, e da diferença em PO₂ entre o fluxo de sangue para o oxigenador e o PO₂ do gás fornecido ao pulmão de membrana (gás de varredura), normalmente oxigénio ou uma mistura de oxigénio e ar.
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Fonte: Combes, A., Schmidt, M., Hodgson, C. L., Fan, E., Ferguson, N. D., Fraser, J. F., Jaber, S., Pesenti, A., Ranieri, M., Rowan, K., Shekar, K., Slutsky, A. S., & Brodie, D., Extracorporeal life support for adults with acute respiratory distress syndrome. Intensive care medicine (2020) 1–13.
Equipamento de oxigenação por membrana extracorporal.
Também a remoção de CO₂ ocorre no oxigenador:
Em qualquer fluxo sanguíneo, a remoção do dióxido de carbono é mais eficiente do que a oxigenação. A níveis fisiológicos, o teor de dióxido de carbono de um determinado volume de sangue é substancialmente maior do que o teor de oxigénio e, portanto, para uma determinada taxa de fluxo de ECMO, uma maior percentagem da produção de CO₂ do paciente pode ser removida em comparação com a percentagem de consumo de oxigênio que pode ser fornecido [10, 11]. Da mesma forma, o CO₂ é mais solúvel do que o O₂, permitindo que se difunda através do circuito da membrana com maior eficiência.
Para entender o desempenho dos dispositivos ECCO2R disponíveis, é importante entender que a remoção de CO₂ aumentará com o aumento do teor de CO₂ no sangue, a pressão parcial de CO₂ venoso (PvCO2), a área de superfície pulmonar artificial, bem como aumentos no gás de varredura e sangue fluxo através da membrana pulmonar. Taxas de fluxo sanguíneo de 1-3 L / min podem ser suficientes para remover totalmente a produção de CO₂ da maioria dos pacientes, mas insuficientes para fornecer o consumo total de O₂ do paciente. Para um determinado tamanho de membrana pulmonar e taxa de fluxo de sangue, a remoção de CO₂ aumentará com o aumento da taxa de fluxo do gás de varredura até ~ 10–12 L / min [8]; um alto PCO₂ aumentará o gradiente de difusão de CO₂ para fora da membrana; e a acidificação do sangue artificial pode aumentar a quantidade de CO₂ disponível para a membrana [12, 13].
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Fonte: Combes, A., Schmidt, M., Hodgson, C. L., Fan, E., Ferguson, N. D., Fraser, J. F., Jaber, S., Pesenti, A., Ranieri, M., Rowan, K., Shekar, K., Slutsky, A. S., & Brodie, D., Extracorporeal life support for adults with acute respiratory distress syndrome. Intensive care medicine (2020) 1–13.