Extracorporele CO2-verwijdering: nieuwe toepassingen?

Bijdragen in de rubriek Nieuwe technieken gaan over technische mogelijkheden binnen de geneeskunde, die nieuw zijn zodat er nog niet veel bewijs is, maar waarbij de beschikbare feiten toch zo interessant zijn, dat lezers de informatie nuttig zullen vinden. Of de beschreven technieken na verder onderzoek uiteindelijk tot de gangbare medische praktijk zullen gaan behoren, zal moeten blijken.

Welke techniek?

De primaire functie van de long is zuurstofopname en eliminatie van kooldioxide (CO₂). Bij ernstige pulmonale ziektebeelden kan de long deze functie onvoldoende uitvoeren wat leidt tot hypercapnie en/of hypoxemie. Kunstmatige beademing kan het respiratoire systeem ondersteunen en bloedgaswaarden corrigeren. Bij sommige patiënten is positievedrukbeademing absoluut of relatief gecontraïndiceerd of onvoldoende effectief voor CO₂-eliminatie. Extracorporele CO₂-eliminatie is dan een alternatieve of additionele therapie.

Het principe van extracorporele CO₂-verwijdering is relatief eenvoudig en al meer dan 40 jaar bekend. Het vertoont een grote gelijkenis met de dialyse zoals toegepast bij acute nierinsufficiëntie (continue venoveneuze hemofiltratie). Extracorporele CO₂-verwijdering wordt daarom ook wel ‘longdialyse’ genoemd.

Waarom is er behoefte aan een nieuwe techniek?

Aanvankelijk werd gebruikgemaakt van arterioveneuze systemen voor extracorporele CO₂-eliminatie, bijvoorbeeld de ‘interventional lung assist’. Arterioveneuze canulatie kent echter een aantal belangrijke nadelen. Bij canulatie moet een dikke katheter ingebracht worden in de A. femoralis. Dit geeft risico op schade aan de arterie, op ischemie van het ledemaat en op het ontstaan van een bloeding na verwijdering van de katheter. Daarnaast is bij sommige van deze systemen de bloedstroom door het systeem afhankelijk van het hartminuutvolume en kan het dus niet toegepast worden bij hemodynamisch instabiele patiënten. Nieuwe apparaten werken met bloedpompen, waarbij de bloedstroom door het systeem grotendeels onafhankelijk is van de hemodynamiek van de patiënt. Deze systemen zijn echter complexer en kostbaar.

Bij recentelijk ontwikkelde, compacte, venoveneuze systemen voor extracorporele CO₂-verwijdering spelen deze bezwaren niet langer een rol. Er hoeven alleen veneuze canules ingebracht te worden, en de bloedstroom van ongeveer 400 ml/min wordt gegenereerd door rollerpompen. De praktische handelingen zijn in tegenstelling tot het oude arterioveneuze systeem eenvoudig. Een veneuze dubbellumenkatheter wordt via de Seldinger-techniek ingebracht in een grote vene, bijvoorbeeld de V. femoralis of V. jugularis. Connectie van het slangensysteem en de membraanlong aan de hardware is door de gebruiker uit te voeren na een beperkte training. De bloedstroom en de flow van het drijfgas worden bepaald door de gewenste P _a CO ₂. Om het risico van stolling van de membraanlong te verminderen, is toediening van heparine geïndiceerd (streefwaarde ‘activated clotting time’: 180-220 s).

Wat is er bekend over de effectiviteit?

Het bloed wordt door de membraan gestuurd waar CO₂-diffusie plaatsvindt in de kunstlongcapillairen waarlangs zuurstof wordt geleid (figuur 1). Gezien de lage bloedstroom door het systeem is de oxygenatie van bloed minimaal, maar de efficiëntie van CO₂-eliminatie is wel groot. De effectiviteit voor het verlagen van de P _a CO ₂ is onder andere afhankelijk van de initiële P _a CO ₂ en de stroomsnelheid van het bloed door de membraanlong. Bij patiënten met ‘acute respiratory distress syndrome’ was 1,5 h na aansluiten van de extracorporele CO₂-verwijderaar, de gemiddelde P _a CO ₂ gedaald van 9,8 kPa (SD: 1,5) naar 6,7 kPa (SD: 1,1) en was de pH gestegen van 7,20 (SD: 0,02) tot 7,32 (SD: 0,03) (p 1 Dit is een klinisch relevante verbetering van de bloedgaswaarden. Bij een patiënte met een bilaterale pneumothorax was de effectiviteit van CO₂-verwijdering circa 33,2-71,5 ml/min, wat overeenkwam met circa 20-40% van haar CO₂-productie.2

Welke indicaties?

De technische vernieuwingen vereenvoudigen het gebruik en vergroten de veiligheid voor de patiënt waardoor de toepasbaarheid van deze techniek in belangrijke mate toeneemt. Patiënten met een indicatie voor deze manier van extracorporele CO₂-verwijdering zijn onder te verdelen in 2 groepen. De 1e groep betreft patiënten die in aanmerking komen voor de zogenaamde ‘rescue’-therapie die op de Intensive Care wordt gebruikt. Dit zijn patiënten die een ernstige hypercapnische acidose houden (arbitraire grens: pH 2-verwijdering toegevoegd aan de kunstmatige beademing.

De 2e indicatiegroep betreft patiënten voor wie hypercapnie of mechanische beademing absoluut of relatief gecontraïndiceerd is. Hypercapnie is ongewenst bij zwangeren vanwege vasoconstrictieve effecten in de placenta, maar ook bij patiënten met een hoge intracraniële druk, omdat hypercapnie juist leidt tot intracraniële vasodilatie. Bij patiënten met letsel van de trachea of bronchus en respiratoire insufficiëntie kan gebruik van extracorporele CO₂-verwijdering beademing met positieve druk voorkómen, wat bijdraagt aan sneller herstel en minder risico op complicaties, zoals pneumomediastinum of pneumothorax. Geïntubeerde patiënten met een zeer ernstige vorm van COPD hebben een hoog risico op langdurig ontwennen van de beademing en een hoge mortaliteit. Bij patiënten met een acute exacerbatie van COPD, kan extracorporele CO₂-verwijdering, eventueel in combinatie met non-invasieve beademing, een geheel nieuwe therapeutische optie bieden. Succesvolle behandeling van hypercapnie zonder gebruik van mechanisch ventilatie is beschreven met zowel venoveneuze als arterioveneuze extracorporele CO₂-verwijdering.3,4 Momenteel wordt het gebruik van extracorporele CO₂-verwijdering onderzocht bij patiënten met een acute exacerbatie van COPD als alternatief voor mechanische beademing (www.clinicaltrials.gov: NCT00594009).

De contra-indicaties voor extracorporele CO₂-verwijdering zijn dezelfde als de contra-indicaties voor het gebruik van heparine (heparine-geïnduceerde trombopenie, verhoogd risico op bloedingen) of voor het gebruik van een grote intraveneuze katheter.

Toekomstverwachting

Gezien de nog beperkte ervaring met deze nieuwe techniek is het van belang dat eerst ervaring opgedaan wordt in een klein aantal centra met expertise in extracorporele technieken. Het is echter de verwachting van de auteurs dat deze relatief eenvoudige venoveneuze techniek in de toekomst ook op andere afdelingen dan de Intensive Care toegepast kan worden, zoals de Medium Care en de afdeling Longziekten. Als na scholing de veiligheid van een patiënt met een veneuze katheter en met ontstold bloed op de afdeling gewaarborgd kan worden en de toepasbaarheid van deze nieuwe techniek stijgt, zal het aantal patiënten dat hier profijt van kan hebben sterk toenemen.