ECMO (4/6): Patient related management

Hemodynamics

VV ECMO ไม่ได้ช่วยเรื่อง hemodynamic เพราะฉะนั้นจึงต้องให้ infusion และ medication ในการควบคุม cardiac output, blood pressure และ vascular resistance
VA ECMO hemodynamic จะขึ้นกับ blood flow (pump flow + native cardiac output) และ vascular resistance ซึ่ง MAP อาจจะต่ำกว่าปกติ (50-70 mmHg) แต่ให้ดู systemic perfusion ว่าเพียงพอหรือไม่ ถ้า SaO₂ > 95% และ ScvO₂ > 70% แสดงว่า systemic oxygen delivery เพียงพอแม้ว่า pressure จะต่ำก็ตาม ถ้า systemic perfusion ไม่เพียงพอ อาจให้ PRC, vasopressor drug ในการแก้ vasodilatation และเพิ่ม pump flow จนกว่า perfusion จะเพียงพอ
Cardiac arrest/hypotension

VV ECMO เนื่องจาก VV ECMO ไม่มี circulatory support จึงต้องทำ ACLS พิจารณาเปลี่ยนเป็น VA ECMO
VA ECMO ถ้ายังมี circuit flow จะยังมี systemic perfusion ไม่ต้องทำ CPR แต่ถ้าไม่มี circuit flow ให้ทำ CPR; ดู rhythm ว่าเป็น shockable หรือ non-shockable rhythm, หาสาเหตุและรักษา 5H5T และตรวจสอบ circuit อย่างรวดเร็ว [pump บิด แตก ตัน] ได้แก่ pump failure (hand clank), tube kinking, decannulation/circuit rupture (clamp, CPR, recannulation), air embolism (clamp, CPR, head down, aspirate air), pump/circuit thrombosis (clamp, CPR, change circuit)

Loss of pulsatility คือ การที่ผู้ป่วย VA ECMO ไม่มี pulse (pseudo PEA) ซึ่งเกิดจาก heart function แย่ลง, ECMO flow สูงเกินไป (high afterload), หรือมี high MAP (agitation); ให้ทำ echo ดู LV function, LV distension, AV opening, clot turbulence, pericardial effusion; แก้ไขโดยลด blood flow, เพิ่ม inotrope, IABP, vasodilator (ถ้า MAP สูง), เปลี่ยนเป็น central VA ECMO, LVAD implantation
Echocardiography ถ้า heart empty ให้ลด blood flow ลงจนมีเลือดเข้ามา fill ใน atria พอที่จะประเมิน ventricular function ได้; ประโยชน์เพื่อใช้ติดตาม myocardial recovery, ดูตำแหน่งของ catheter, ดู valve และ conduit function, ดู clot ใน cardiac chamber, ดู effusion และ tamponade
Clots in the heart: VA ECMO ปรับ blood flow ให้มี pulse pressure อย่างน้อย 10 mmHg ให้มีเลือดผ่าน heart และ lung ตลอด เพื่อป้องกันการเกิด clot ใน pulmonary vessel และ myocardial chamber

ถ้าเกิด clot ในรายที่เป็น transplant candidate ให้หยุด inotrope
ถ้าเกิด clot ในรายที่ไม่ได้เป็น transplant candidate แสดงว่าไม่มีประโยชน์ในการรักษาต่อแล้ว พิจารณาให้หยุด ECMO

Ventilation

Mechanical ventilation

ตั้ง low ventilator setting ให้ lung rest ได้แก่ RR 4-8 breaths/min + long inspiratory time, PIP < 25 cm H₂O, FiO₂ < 0.3, PEEP 5-15 cmH₂O; หรืออาจใช้ APRV with CPAP หรือ CPAP with spontaneous breathing
รายที่มี major pulmonary air leak หรือ interstitial emphysema อาจลดหรือหยุด ventilator pressure ได้ (หลายชั่วโมง-หลายวัน) แต่จะทำให้เกิด lung atelectasis
รายที่เป็น pneumothorax ไม่จำเป็นต้องใส่ chest tube ถ้าไม่ทำให้เกิด hemodynamic compromise เพราะการใส่ chest tube จะทำให้เกิด significant bleeding ได้
Lung recruitment maneuvers สามารถทำได้เมื่อ acute inflammation ดีขึ้นแล้ว และเมื่อเริ่มมี lung recovery การปรับ ventilator เพื่อให้มี spontaneous breathing จะช่วยให้การฟื้นตัวเร็วขึ้น

Airway access ผู้ป่วยทุกคนจะใส่ ETT อยู่แล้วตั้งแต่ก่อนใส่ ECMO แต่ใน VA ECMO ที่ต้องการเฉพาะ cardiac support แต่ lung function ยังใช้งานได้เพียงพอก็สามารถ extubation ได้ ส่วนในคนที่มี respiratory failure ให้ปรับ ventilator แบบ rest setting มี positive pressure ให้ lung inflation เพื่อรอการ recovery
Managing gas exchange เลือดที่ออกจาก ECMO (infusion blood) จะมี PCO₂ 40 mmHg, PO₂ 500 mmHg, saturation 100%, oxygen content 22 ccO₂/dL

VV ECMO ถ้าตั้ง blood flow ตามมาตรฐานจะมี infusion blood ซึ่งจะไปผสมกับ systemic venous return blood แล้วเข้าสู่ Rt atrium เป็นสัดส่วนประมาณ 3:1 เมื่อผสมกันจะมี PCO₂ 41, PO₂ 40, sat 80%, oxygen content 17 ccO₂/dL (ถ้าไม่มี lung function เลยก็จะตรวจ ABG ได้เท่ากัน) ซึ่งการที่ SaO₂ 80% แต่ cardiac function ยังดีและ Hct > 40% จะมี systemic oxygen delivery เพียงพอ ซึ่งไม่ต้องเพิ่ม ventilation setting จาก rest setting เพื่อแก้ไข hypoxemia แต่ถ้า native lung ยังพอทำงานได้บ้างจะได้ SaO₂ > 80%
VA ECMO ถ้าตั้ง blood flow ตามมาตรฐานและ infusion blood access เข้าทาง aortic root (carotid, subclavian) จะไปผสมกับเลือดใน aorta เป็นสัดส่วนประมาณ 8:1 ถ้า native lung function ปกติและ FiO₂ 0.21 เมื่อผสมกันจะมี PCO₂ 40, PO₂ 200, sat 100%, oxygen content 21 ccO₂/dL แต่ถ้าไม่มี native lung function เมื่อผสมกันจะมี PCO₂ 40.5, PO₂ 100, sat 98%, oxygen content 20 ccO₂/dL

Hypoxia และ venous desaturation ตรวจสอบ

1) gas flow, O₂ blender (FiO₂ 1.0 หรือไม่)
2) blood flow ว่า > 2/3 ของ cardiac output หรือไม่ (ดูเรื่อง loss of circuit flow: เลื่อน [decannulation] บิด [cannula kinking] อุด [thrombosis, air embolism] shock [hypovolemic, cardiogenic, obstructive, distributive])
3) oxygenator function (transmembrane pressure gradient, PaO₂ > 150 หรือไม่)
4) ลองเพิ่ม blood flow (6-7 L/min)
VV ECMO (SaO₂ < 85%) ให้ตรวจ SvO₂ (pre-oxygenator blood gas) ถ้า SvO₂ < 60% แสดงว่ามี high O₂ consumption; ถ้า SvO₂ < 75% แสดงว่ามี significant recirculation; แก้โดย เพิ่ม pump flow, เพิ่ม ventilation, Hb > 10, ลด O₂ consumption (sedation, cooling, paralysis), ลด recirculation (cannula reposition)

Recirculation เกิดขึ้นเสมอ แต่ไม่ต้องแก้ไขถ้า oxygen delivery เพียงพอ (เช่น lactate ปกติ) แต่ถ้ามีมากเกินไปจะทำให้ SaO₂ ลดลง ในขณะที่ SvO₂ สูง ถ้าเพิ่ม blood flow จะทำให้ recirculation มากขึ้น ให้ตรวจสอบตำแหน่งของ cannula ว่าใกล้กันเกิน 10 ซม.หรือไม่

VA ECMO ถ้า infusion blood access เข้าทาง femoral artery และ left ventricle ยังมี cardiac output จะมี anterograde blood flow ลงมาตาม descending aorta ซึ่งจะไปชนกับ retrograde blood flow จาก arterial ECMO cannula จุดที่ชนกัน คือ “watershed” มักอยู่ระหว่าง ascending aorta และ renal artery ยิ่งถ้า flow rate มากจะยิ่งไปผสมกันตำแหน่งสูงขึ้น ถ้ามี respiratory failure เกิดขึ้นจะทำให้ desaturated blood จาก left ventricle ไปเลี้ยงส่วนบนของร่างกาย (cerebral, coronary) ส่วน saturated infusion blood จะเลี้ยงส่วนล่างของร่างกาย เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “Blue head-Red legs, differential hypoxia, two-circulation syndrome หรือ Harlequin syndrome” เพราะฉะนั้นต้องใส่ arterial line ที่ right radial artery เพื่อคอยติดตาม upper body oxygenation วิธีแก้ไขโดยเพิ่ม blood flow (เพื่อลด LVEF), เปลี่ยนเป็น VV ECMO (เพราะ LV function เริ่มกลับมาต้านกับ retrograde blood flow ได้แต่ยังมี lung failure), เปลี่ยนเป็น VAV ECMO (ดูเรื่อง hybrid circuit), หรือเปลี่ยนเป็น central arterial cannula

watershed phenomenon

Hypercarbia ให้ดูว่ามี hypoxia ด้วยหรือไม่ ถ้ามี hypoxia ให้แก้ไขตามแนว hypoxia

ตรวจดูว่า pump flow > 2/3 ของ cardiac output
แก้โดย เพิ่ม sweep gas flow, เพิ่ม pump flow (ระวัง recirculation), เพิ่ม ventilation, ให้ muscle relaxants

Pulmonary edema

ให้ dobutamine (เพิ่ม LVEF), IABP (ลด afterload), TEE เพื่อวินิจฉัย aortic insufficiency
VA ECMO ให้ดูว่ามี arterial wave form หรือไม่ (มี cardiac output จาก native heart) และ echo ดู LV function โดยปกติจะมีเลือดจาก bronchial และ thebesian vein drain เข้ามาใน LV ถ้า LV function แย่มากๆ หรือมี aortic regurgitation จะทำให้เกิด LV distension เพราะเลือดออกจากหัวใจต้านกับ retrograde blood flow จาก ECMO ไม่ไหว แก้ไขโดย ลด blood flow, เพิ่ม inotrope, IABP, vasodilator (ถ้า MAP สูง) และ drain เลือดออกจาก LV ได้แก่ การทำ LV vent, atrial septostomy, transeptal LA drainage, pulmonary artery drainage catheter, microaxial pump (Impella) หรือลด preload โดยเปลี่ยนมาเป็น VVA ECMO หรือ เปลี่ยนจาก femoral เป็น central ECMO with LA/PA/LV drainage cannula

Impella flow rate 2.5 L/min

Sedation

ควรให้ยา sedation ระหว่างทำ cannulation เพื่อป้องกัน spontaneous breathing ซึ่งอาจทำให้เกิด air embolism (อาจให้ paralytic agent) และเพื่อให้ผู้ป่วยอยู่นิ่งระหว่าง cannulation และให้ใน 12-24 ชั่วโมงแรก เพื่อลด metabolic rate ให้น้อยที่สุด แต่หลังจากที่อาการเริ่มคงที่ควรหยุดยา sedation และ nacrotic เพื่อให้สามารถติดตาม neurological status ได้ แต่ก็อาจจำเป็นต้องให้ยา sedation ด้วยเหตุผลอื่นๆ เช่น เพื่อให้ทน ETT ได้ (พิจารณาเปลี่ยนเป็น tracheostomy ตั้งแต่ในระยะแรกๆในผู้ป่วยอายุ > 5 ปี), เพื่อแก้ไขอาการกระวนกระวาย ขยับไปมา หรือ ไอ ซึ่งทำให้ venous drainage ไม่ดี ทำให้ blood flow ลดลง และทำให้เพิ่ม metabolic rate (อาจต้องให้ systemic paralysis และทำ cooling ร่วมด้วย) ซึ่งต้องทำ daily drug holiday แทนเพื่อตรวจ neurological exam
ยา sedation ที่แนะนำ คือ dexmedetomidine (bolus 1 mcg/kg then infusion 0.2-1.4 mcg/kg/h); ยาที่ถูก circuit absorb มาก ซึ่งควรหลีกเลี่ยงได้แก่ fentanyl (circuit absorb 70%), propofol (circuit absorb 90%), midazolam

Blood volume

หลังใช้ ECMO จะมี blood volume เพิ่มขึ้น เพราะ extracorporeal circuit ซึ่งหล่อระบบและสาย (prime) ด้วย crystalloid solution (ใน infants อาจใช้ RBC) จะ equilibrate เข้าสู่ ECF ทำให้บวมได้ ปกติควรให้ blood volume อยู่ในระดับที่มากพอที่จะทำให้ right atrial pressure อยู่ระหว่าง 5-10 mmHg เพื่อให้ venous drainage เพียงพอ และควรพยายามให้ ECF volume ที่มากเกินไป (crystalloid fluid infusion, active capillary leakage) กลับมาเป็นปกติ คือ เมื่อ hemodynamically stable (12 ชั่วโมง) ก็ให้ diuretic หรือถ้ามี renal failure ก็ทำ hemofiltration จนกระทั่งกลับมาเป็น dry weight

Temperature

สามารถควบคุมได้ตามที่ต้องการโดยการปรับอุณหภูมิของ water bath มักจะควบคุมให้ T 37°C ยกเว้นใน hypoxic ischemic brain injury อาจให้คงอุณหภูมิที่ mild hypothermia (32-34°C) ในช่วง 24-72 ชั่วโมงแรก และต้องให้ยา sedation หรือ paralysis ร่วมด้วยเพื่อป้องกัน shivering

Nutrition

เช่นเดียวกับผู้ป่วยหนักทั่วไป ควรให้ full caloric และ protein nutritional support

Infection

ทำความสะอาด cannula sites ด้วย antiseptic solution และทาด้วย antiseptic cream หรือ ointment และให้ ATB ในรายที่มีหลักฐานว่ามี infection เกิดขึ้น (ยังไม่มีการให้ prophylactic ATB) ในรายที่สงสัย line sepsis (ให้ R/O sources ของ bacteremia ที่อื่นๆก่อน) ให้เปลี่ยน circuit ทั้งหมด

Positioning

ผู้ป่วยควรที่จะสามารถขยับร่างกายเท่าที่จะเป็นไปได้ ถ้าใช้ ECMO เป็น lung support ให้ป้องกัน posterior consolidation โดยปรับให้อยู่ในท่าคว่ำวันละหลายๆชั่วโมง หรือ ให้อยู่ในท่านั่ง (ถ้า ECMO flow ยังดี) หรือถ้าใช้ ECMO เป็น cardiac support อาจทำ extubation และให้ผู้ป่วยขยับบนเตียงได้ (กรณีที่ไม่ใช่ transthoracic cannulation หรือ open chest)

Bleeding

เกิดเพราะว่ามี systemic anticoagulation, thrombocytopenia, และ thrombocytopathia
Prevention หลีกเลี่ยง needle puncture (simple venipuncture, fingersticks) การทำ ETT suctioning และการใส่ nose หรือ urethra catheter ให้ทำเมื่อ anticoagulation status อยู่ในระดับที่เหมาะสม (low ACT, adequate platelet counts) และทำด้วยความระมัดระวัง ถ้าจำเป็นต้องทำ invasive procedures ต้องเตรียมพร้อมให้เหมาะสม

Management ถ้ามี bleeding เกิดขึ้นให้ลด heparin จน ACT หรือ PTT อยู่ในระดับ 1.4-1.5 เท่า ให้ platelets จน platelet > 100,000, ให้ antifibrinolytics ถ้าสงสัย fibrinolysis (โดยเฉพาะใน recent major operation), ให้ FFP หรือ specific clotting factors ถ้ามี factor deficiency (ให้ fibrinogen > 200 mg/L) ถ้ายังไม่สามารถหยุด bleeding ได้ให้หยุด anticoagulant (การใช้ thromboresistant coated circuit สามารถหยุด heparin ได้นานโดยมีความเสี่ยงต่อ clotting complications น้อย)
Cannulation site เป็นตำแหน่งของ bleeding ที่พบได้บ่อยที่สุด โดยเฉพาะการทำ direct cutdown อาจลดความเสี่ยงโดยในระหว่าง dissection ยังไม่ต้องให้ systemic heparin แล้วรอ 2-3 นาทีจึงให้ก่อนที่จะทำ cannulation ถ้ามี bleeding เกิดขึ้นให้สงสัย cannula เลื่อนหรือหลุด โดยทั่วไป cannula site bleeding จะเป็นแค่ slow oozing จาก small vessels ที่ผิวหนังหรือ subcutaneous tissue การทำ topical pressure มักจะสามารถหยุดเลือดได้ (ระวังไม่กด cannula) ถ้าเลือดยังไม่หยุดใน direct cutdown access อาจต้อง reexploration
Bleeding post chest tube placement อาจเกิดหลังจากผ่านไปหลายวัน ให้ drain เลือดออก เพื่อติดตามปริมาณเลือดและลดความเสี่ยงของ hemothorax ทำ CT scan ถ้าพบว่า chest tube อยู่ใน lung parenchyma ให้เอา chest tube ออกและอาจจำเป็นต้องทำ thoracotomy เพื่อหยุดเลือดและ air leak ถึงแม้ว่าการผ่าตัดจะหยุดเลือดได้ แต่มักเกิด bleed ซ้ำอีกในหลายวันต่อมา จึงแนะนำให้ pack แผลที่ chest ไว้เพื่อให้สามารถทำ bedside reexploration ได้บ่อยๆจนกว่าจะออกจากเครื่อง ECMO
Recent operation พบมากเป็นอันดับที่สองโดยเฉพาะ thoracotomy (postoperative cardiac failure) ขั้นแรกให้วาง suction catheters ที่ operative site, แล้วปิดด้วย occlusive plastic drape, และติดตามปริมาณเลือดที่ออก อาจเก็บเลือดด้วย “cell saver” เพื่อทำ reinfusion; เมื่อ ACT และ platelet อยู่ในค่าที่เหมาะสม และยังมี active bleeding ให้ทำ reexploration และเปิดแผลทิ้งไว้ พร้อมกับ active drainage และ plastic seal closure (ยกเว้น cutdown cannulation) และอาจต้องทำ reexploration หลายครั้งกว่าที่จะหยุดเลือดได้
Mucous membranes อาจเกิดเลือดออกจาก nasopharynx, mouth, trachea, rectum, หรือ bladder มักเกิดจากการดูแลผู้ป่วย ซึ่งมักจะทำ direct pressure ได้ลำบาก การทำ full nasal packing, หรือ traction ที่ Foley catheter ร่วมกับ large balloon ใน bladder อาจจะหยุดเลือดออกได้
Uterus ปกติ menstrual period จะไม่รุนแรงและหยุดได้เอง ถ้าเป็น postpartum bleeding อาจจะมีเลือดออกมากได้ ให้หาและรักษาสาเหตุ (ดูเรื่อง postpartum hemorrhage)
GI bleeding ต้องดูว่าตำแหน่งที่ bleed มาจากไหน และสามารถหยุดเลือดด้วย endoscopy หรือ angiography หรือไม่ ถ้าจำเป็นต้องผ่าตัดให้แก้ไข coagulopathy ก่อนและผ่าตัดในรายที่ uncontrolled bleeding
ICH จำเป็นต้องหยุด anticoagulant และให้ ACT กลับมาสู่ค่าปกติ ถ้าผู้ป่วยสามารถอยู่ได้ด้วย high ventilator setting และ inotrope ก็สามารถเอาผู้ป่วยออกจาก ECMO ได้ แต่ถ้ายังจำเป็นต้องใช้ ECMO ก็อาจต้องเสี่ยงต่อ clot ที่อาจเกิดขึ้นใน circuit (ต้องเตรียม primed circuit ไว้พร้อมเปลี่ยน) และการผ่าตัด skull เพื่อ drain blood ก็ทำได้ถ้ามีข้อบ่งชี้

Procedures

การทำหัตถการต่างๆถ้าจำเป็นก็สามารถทำได้ ให้ anticoagulation status อยู่ในระดับที่เหมาะสม (low ACT, adequate platelet counts) และใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การใส่ chest tube ให้ใช้ electrocautery ให้เต็มที่ หรือ การทำ tracheostomy ให้ทำ small incision และใช้ electrocautery ให้เต็มที่ เปิด trachea ให้เล็กที่สุด ไม่กรีด ring หรือทำ flap และเมื่อผ่าตัดเสร็จ operative site ควรเป็น bloodless field ถ้ามี bleeding ตามมาภายหลัง (มักจะ 2-3 วัน) ก็ควร reexploration จนกว่าจะหยุดเลือดได้