ECMO (3/6): circuit related management

ECMO (3/6): circuit related management

การตั้งค่าเครื่องครั้งแรกและเป้าหมาย

• Blood flow ค่อยๆปรับ flow เพิ่มขึ้นจนได้ flow สูงสุดที่ทำได้ (รู้ maximum flow ซึ่งขึ้นกับตัวผู้ป่วยและ cannula resistance) หลังจากนั้นลด flow ลงให้น้อยที่สุดที่เพียงพอในการ support ผู้ป่วย ถ้าเป็น VA คือให้มี pulse pressure อย่างน้อย 10 mmHg (เพื่อให้มีเลือดผ่าน heart และ lung ตลอด แต่มักจะทำไม่ได้ถ้า heart function แย่มาก) และสำหรับ VV คือ SaO₂ > 80% แล้วให้ปรับ flow ให้ได้ตามเป้าหมายทาง physiology ที่ตั้งไว้ (MAP, SaO₂, SvO₂) โดยปกติ circuit flow = sweep gas flow = 60-80 mL/kg/min
• Oxygenation ตั้ง FiO₂ 1.0 ถ้า blood flow ไม่เกิน rated flow ของ membrane lung (และ SvO₂ > 70%) จะทำให้ outlet saturation > 95% และ PO₂ > 300 (ถ้า outlet saturation < 95% อาจเกิดจาก clot ใน membrane lung) ให้ตั้ง blood flow ให้ได้ SaO₂ ตามเป้าหมาย คือ SaO₂ > 95% ใน VA และ > 80% ใน VV โดยใช้ low ventilator setting และ SvO₂ ควรน้อยกว่า SaO₂ 20-30% (เพราะ oxygen delivery มากกว่า oxygen consumption 3-5 เท่า) และควรให้ Hct > 40% เพื่อให้ oxygen delivery ได้เต็มที่ในขณะที่ใช้ blood flow น้อยที่สุด
• CO₂ clearance จะขึ้นกับ sweep gas flow เริ่มต้นให้ตั้ง gas : blood flow = 1:1 แล้วปรับให้ได้ PaCO₂ ที่ต้องการ (ถ้าเป็น carbogen [5% CO₂/95% O₂] จะได้ PaCO₂ 40 mmHg โดยไม่ต้องปรับ); ถ้า PaCO₂ > 70 ควรที่จะค่อยๆแก้ในหลายชั่วโมงเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของ cerebral perfusion

Anticoagulation

• Heparin ให้ในขนาด 50-100 units/kg IV bolus เมื่อทำ cannulation และ IV drip 10 units/kg/h ต่อโดยวัด activated clotting time (ACT) ทุก < 1 ชั่วโมง ปรับให้ได้ 1.5-2 เท่าของค่าปกติ การตรวจ PTT จะวัดใน plasma ซึ่งสะดวกกว่า ACT (เพราะส่งไปตรวจที่ lab) แต่เชื่อถือได้น้อยกว่า whole blood ACT (เพราะวัดใน plasma, platelet และ blood cell); Thromboelastography (TEG) จะให้ข้อมูลมากกว่า ACT จะแยก function ของ coagulation factors, platelet, fibrinolysis  
• Heparin จะไป “activating” plasma molecule ชื่อ antithrombin (AT3) ถ้า AT3 concentration อยู่ในระดับต่ำจะทำให้เกิด clot ได้แม้ว่าจะให้ heparin ในขนาดสูงก็ตาม ควรให้ AT3 levels อยู่ในระดับปกติ (80-120% ของ control) ถ้ามี clot เกิดขึ้นในขณะที่ให้ heparin ในขนาดปกติหรือสูงและรพ.ไม่สามารตรวจ AT3 assay ได้ให้ FFP หรือ recombinant AT3 เพื่อเพิ่มระดับ AT3; Circuit clotting สามารถพัฒนาไปเป็น  consumptive syndrome คล้ายกับ DIC แก้ไขโดยการเปลี่ยน circuit ใหม่
• HITT (heparin induced thrombotic thrombocytopenia) จะมี white arterial thrombi จำนวนมากและ platelet count < 10,000 ซึ่งปกติใน ECMO จะพบ thrombocytopenia ทุกรายอยู่แล้วจากหลายๆสาเหตุ และการตรวจ simple assay สำหรับ HITT มักจะ positive (false positive) ถ้าเป็น HITT จริงๆ platelet count จะต่ำตลอดแม้ว่าจะให้ platelet infusions ซึ่งถ้าไม่มีสาเหตุอื่นที่อธิบายได้ก็ควรเปลี่ยนเป็น anticoagulant อื่น (direct thrombin inhibitor เช่น argatroban, bivalirudin)
• Reversing heparin มี antidote คือ protamine แต่ปกติจะไม่ให้ เพราะ คำนวณขนาดของ protamine ยาก และอาจเกิด circuit clotting ได้
• Direct thrombin inhibitors ถ้ามี HITT เกิดขึ้น (หลายที่ใช้ DTI เป็น primary anticoagulant) สามารถติดตามผลโดยตรวจ ACT, aPTT, หรือ TEG โดยปรับให้ clotting time 1.5 เท่าของค่าปกติ ยานี้ไม่มี antidote แต่ half life สั้น (< 1 ชั่วโมง) เพราะฉะนั้นระยะเวลาที่เกิด overdose จึงไม่นาน
• Thrombocytopenia (platelet < 150,000) พบได้บ่อย อาจเกิดจากตัวโรค ยา หรือจาก platelets จับกับ plastic surfaces แล้วกระตุ้นให้ platelet ตัวอื่นๆมาจับกัน ซึ่งจะถูกกำจัดไปโดยตับและม้าม ควรให้ platelet transfusion ให้ platelet > 80,000 และถ้ามี bleeding อาจให้ kallikrein inhibitor (aprotinin หรือ tranexamic acid) เพื่อเพิ่ม platelet function
• Fibrinogen สามารถลดน้อยลงระหว่างที่ใช้ ECMO ให้วัดระดับ fibrinogen ทุกวันและให้คงไว้ในระดับปกติ (250-300 mg/dl) โดยการให้ FFP หรือ fibrinogen การเกิด clot ใน circuit ทำให้เกิด fibrinolysis (หรือจากตัวโรคผู้ป่วย) ทำให้ เกิด fibrin split products ทำหน้าที่เหมือนเป็น anticoagulants ถ้าตรวจพบ fibrin split products หรือมี excessive bleeding สามารถหยุด fibrinolysis โดยการให้ anti-fibrinolytics (ดูเรื่อง bleeding ใน patient-related management)
• Surface coatings ECMO circuits มีแบบที่ coat ด้วย heparin หรือ polymers อื่นๆที่ลดการทำปฏิกิริยากับเลือด แต่ยังจำเป็นต้องให้ systemic anticoagulation แต่ในกรณีที่ uncontrolled bleeding ด้วยวิธีอื่นๆก็สามารถหยุด systemic anticoagulation ได้ แต่ควรตั้ง blood flow ให้สูงตลอด และมี primed circuit ไว้เปลี่ยนกรณีเกิด clot

การติดตาม Lab ในช่วงแรก

Circuit problems

• High pressure ถ้ามีความดันมากเกินไปจะเสี่ยงต่อการแตกหรือรั่วได้ ปกติระดับสูงสุดที่ทนได้คือ 400 mmHg ถ้า post pump pressure > 300 mmHg เกิดจาก post-pump resistance สูง สาเหตุ เช่น high systemic BP (VA), high resistance ใน access cannula/tube หรือเป็น resistance ใน membrane lung; ถ้าแรงดันเพิ่มสูงขึ้นเฉียบพลัน มักเกิดจาก temporary occlusion ของ infusion tube หรือ cannula ให้หยุด pump แล้วค่อยๆเพิ่ม flow ในขณะที่หาสาเหตุของ resistance ที่เพิ่มขึ้น
• Air in the circuit สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด คือ air ถูกดูดจาก venous drainage line ที่ตำแหน่ง cannulation หรือตรง connector หรือที่ open stopcock สาเหตุรองลงมา คือจาก air bubble ใน IV infusion ส่วนใหญ่ air bubble จะมีขนาดเล็กและมักถูกกักไว้ใน membrane lung หรือ bubble trap ก่อนเข้าผู้ป่วย ถ้า air มากอาจทำให้ pump failure ได้ (“air lock”) แต่ที่อันตรายมากกว่า คือ air bubble ฝั่งขาเข้าตัวผู้ป่วย สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด คือ air ออกมาจาก membrane lung ซึ่งพบได้ถ้า membrane lung อยู่สูงกว่าตัวผู้ป่วยและ blood side pressure ต่ำกว่า gas side pressure (ดูเรื่อง avoid air embolus ใน ECMO equipment)

• Air embolism ใน VV ECMO ให้หยุด pump, clamp สายใกล้ตัวผู้ป่วย (clamp A ก่อน V), CPR + Ambu bag, ปรับเตียงหัวต่ำ (ให้ air ไปรวมกันที่ right ventricle), ดูด air ออกด้วย PA catheter, รีบหาสาเหตุ, เปลี่ยน ECMO circuit ใหม่
• Air embolism ใน VA ECMO ให้หยุด pump, clamp สายใกล้ตัวผู้ป่วย (clamp A ก่อน V), CPR + Ambu bag, พิจารณาทำ neuroprotective measure (hypothermia 34^oC, barbiturate, mannitol), รีบหาสาเหตุ, เปลี่ยน ECMO circuit ใหม่
• หลังจาก clear air ออกจาก circuit แล้วให้คลาย clamp ฝั่ง drainage ก่อนแล้วเปิด pump flow ประมาณ 1500 ROM แล้วจึงคลาย clamp ฝั่ง access แล้วจึงค่อยเพิ่ม pump flow ขึ้นตามปกติ (คลาย clamp V ก่อน A)

ดูด air ออกจาก oxygenator; ภาพจาก intensiveblog.com

• Clotting in the circuit ใช้ไฟฉายตรวจไล่ดูใน circuit ทั้งหมด จะเห็นเป็นจุดดำติดที่ผิวไม่เคลื่อนไหว clot จะเกิดขึ้นเสมอขนาด 1-5 mm ที่ connectors, infusion line, หรือบริเวณ low flow ใน pre-pump bladder หรือใน  membrane lung ให้คอยเฝ้าสังเกต ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน circuit แต่ถ้า clot > 5 mm หรือใหญ่ขึ้นที่ infusion circuit ให้เปลี่ยน circuit เฉพาะตรงจุดนั้นหรือเปลี่ยนทั้งหมดถ้ามี clot หลายตำแหน่ง ถ้าเป็น platelet หรือ fibrin thrombi จะเห็นเป็นสีขาวเพราะไม่มี red cells มักเกิดในบริเวณที่มี high flow สูงๆ ไม่จำเป็นต้องทำอะไร ยกเว้นขนาดใหญ่ขึ้นหรือ > 5 mm

Clotted oxygenator ทำให้ blood flow ลดลง, pre-membrane pressure เพิ่มขึ้น, transmembrane pressure gradient เพิ่มขึ้น, ลด membrane function, coagulopathy, DIC, hemolysis

Bridge เป็น stagnation area

• Loss of circuit flow คือ ECMO flow ลดลงในขณะที่ใช้ RPM เท่าเดิม ส่วนใหญ่จะเกิดจาก venous access insufficiency มากกว่าจะเกิดจาก pump
• Venous access insufficiency จะเกิด “chatter” (สั่น) ของ drainage tube และ negative inlet pressure < -120 mm Hg ให้ลด flow ลงเพื่อหยุด suction effect แล้วหาสาเหตุและแก้ไข ได้แก่ [เลื่อน] cannula malposition, [บิด] tube kinking, [อุด] thrombosis, [shock] hypovolemic shock (ให้ colloid), obstructive shock (cardiac tamponade, tension pneumothorax), cardiogenic shock, distributive shock, small cannula (เพิ่ม venous drainage cannula), agitation (increase intraabdominal pressure)

Kinked line; ภาพจาก echostimulation.com

• Pump problems เช่น motor failure, AC power failure (ดู electrical power failure ด้านล่าง), pump head disengagement (ใส่ pump head ไม่ลงล๊อกจะมีเสียงดังผิดปกติ), pump flow sensor failure (พบใน ultrasonic flow sensor ให้ใส่ lubricant ที่ sensor-tube interface หรือเปลี่ยน sensor)
• Electrical power failure เครื่องควรออกแบบมาให้เปลี่ยนมาใช้พลังงานจาก battery ได้โดยอัตโนมัติ มีเสียง alarm เตือน และ battery ต้องใช้งานได้ 30-60 นาที ขณะใช้พลังงานจาก battery ควรหยุดเครื่อง water bath ถ้า battery ไม่มีพลังงาน ต้องมี low flow alarm หรือ alarm ที่ตัวผู้ป่วย (O₂ saturation, BP) ถ้าเกิดขึ้นให้ใช้ hand clank หมุน pump

Emergency drive (hand crank) หมุนให้ได้ flow ตามที่ต้องการ; ภาพจาก medrich.co.uk

• Circuit rupture เกิดการแตกของ tubing, oxygenator, หรือ pump head เกิด suck air หรือ spray blood; ถ้ารอยรั่วขนาดเล็กให้ใส่ถุงมือ sterile แล้วใช้นิ้วอุดไว้ ถ้าอุดไม่ได้ให้ clamp ทั้ง 2 ฝั่งของจุด rupture แล้วทำ CPR (VA) หรือให้ 100% O₂ (VV), เปลี่ยน circuit, ให้เลือดทดแทน

Clamp ใกล้โคนเกินไปอาจทำให้ tube เสียหายได้

• Decannulation อาจทำให้เกิด major bleeding ที่ cannulation site, มี air ใน drainage circuit, ทำให้ volume และ perfusion pressure หาย สามารถป้องกันได้โดยให้ยึด cannulas กับผิวหนังอย่างน้อย 2 ตำแหน่ง ตรวจดูตำแหน่ง cannula และที่ยึด cannula เป็นประจำ และทำการ sedate ผู้ป่วยให้เพียงพอ
• Venous decannulation ถ้าเกิดขึ้นให้ clamp สายใกล้ตัวผู้ป่วยทันที ทำ direct pressure เพื่อหยุด bleeding, ทำ CPR (VA) หรือให้ 100% O₂ (VV), ใส่ cannula ใหม่และเปลี่ยน circuit
• Arterial access decannulation เลือดออกได้ 1-2 L ใน 30 วินาที ถ้าเกิดขึ้นให้ clamp สายใกล้ตัวผู้ป่วยทันที ทำ direct pressure เข้า OR เพื่อ repair, ทำ CPR (VA) หรือให้ 100% O₂ (VV), ให้ volume ทดแทนให้เร็วเท่าที่ทำได้, ใส่ cannula ใหม่และเปลี่ยน circuit
• Hemolysis สงสัยเมื่อ urine เป็นสีชมพูจาง (อาจเกิดจาก bladder bleeding) ให้ยืนยันโดยการตรวจ plasma Hb ค่าปกติควร < 10 mg/dl ถ้ามี hemolysis ให้ดูว่าเป็นจากตัวผู้ป่วยหรือเป็นจากเครื่อง สาเหตุของเครื่อง ได้แก่ inlet pressure ต่ำกว่า -300 mmHg (> 4000 RPM, tube kinking), clot ใน pump chamber (centrifugal pumps), เกิดตรง blood return cannula ในจุดที่มี resistance สูงๆ, หรือสามารถเกิดจากการต่อ hemofilter หรือ plasmapheresis เข้ามาใน circuit และเปิด flow ไว้สูงๆ ให้แก้ไขที่สาเหตุ
• Emergency preparation
• Emergency drills เตรียมและฝึกรับมือกับปัญหาเหล่านี้อย่างสม่ำเสมอ
• มี tubing clamp อย่างน้อย 6 ตัวที่เครื่อง ECMO เสมอ, ECMO supply cart (+ second pump, volume expander, surgical set) อยู่ไม่ไกล, มี emergency blood product สำรองที่ blood bank ตลอด
• Safety การให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีต้องมีทีมสหสาขา (physicians, ECMO specialists, perfusionists, nurses, และอื่นๆ) ทำการฝึกปฏิบัติด้วยความปลอดภัยซ้ำๆ มีนโยบายส่งเสริมให้มี การฝึก emergency skills lab อย่างสม่ำเสมอ ฝึกทีม การใช้ pre-procedure “time out” และ post-ECMO debriefing

Component และ circuit changes บางครั้งอาจจำเป็นต้องหยุด ECMO เพื่อเปลี่ยนอะไรบางอย่าง (stopcocks, connectors, pump chamber, membrane lung, หรือ entire circuit) ถ้าผู้ป่วยต้องพึ่ง ECMO อย่างมากจำเป็นต้องเปลี่ยนให้เสร็จในเวลา < 1 นาที มีขั้นตอนดังนี้

• ปรับ ventilator และ drug support อย่างเต็มที่ มีคนช่วยอย่างน้อย 1 คน
• Clamp สายใกล้ตัวผู้ป่วย และ clamp สายเหนือและใต้ต่อจุดที่ต้องเปลี่ยน
• ใช้ sterile technique ตัดส่วนที่ต้องเปลี่ยนออกและใส่ของใหม่เข้าไปแทน หล่อ saline ไม่ให้มี air bubble
• ถ้าเปลี่ยน membrane lung ต้อง prime ด้วย crystalloid solution ก่อนต่อกับ circuit.

การเคลื่อนย้ายผู้ป่วยในรพ.

• การเคลื่อนย้ายผู้ป่วยมีความเสี่ยงควรทำเมื่อจำเป็นจริงๆเท่านั้น เช่น ไป radiology, OR, cath lab
• ตรวจเช็คอุปกรณ์ทุกชนิดมี battery เต็ม, hand clank, ปิด warmer unit (เพื่อประหยัดไฟ), tube clamp, oxygen tank เพียงพอ (+ สำรอง), Ambu bag, emergency drugs
• ลดจำนวน infusion pump ที่ไม่จำเป็น เปลี่ยนมาเป็น portable monitor (ECG, BP, SaO₂); เปลี่ยนมาใช้ battery power และ portable oxygen tank ท้ายสุดก่อนย้ายผู้ป่วย
• เตรียมเส้นทางและยานพาหนะ วางแผนการเดินทาง ไปทั้งเตียงหรือเปลี่ยนมาเป็น stretcher ทางเดิน มีคนหยุดลิฟต์ไว้ แผนกปลายทางพร้อมรับผู้ป่วย จัดแจงแบ่งหน้าที่ มีคนหนึ่งคอยจับ รถ ECMO และจับเตียงผู้ป่วยเพื่อป้องกันสายตึง การป้องกันการสูญเสียความร้อน (ห่มผ้า tube พันด้วยฟอยล์)

Ref: ELSO general guideline 2017; เอกสาร BDMS ECMO training Aug 2018; L. Christian Napp, et al. Cannulation strategies for percutaneous extracorporeal membrane oxygenation in adults, Clinical Res Cardiol. 2016; 105: 283-296; Lifeinthefastlane.com/everything-ecmo

Link: ECMO เรื่่องอื่่นๆ