Pneumologie 2017; 71(04): 215-220
DOI: 10.1055/s-0042-124406
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Extrakorporale CO2-Elimination (ECCO2R): von der Pathophysiologie zur klinischen Anwendung beim hyperkapnischen respiratorischen Versagen

Extracorporeal CO2 Elimination (ECCO2R) for Hypercapnic Respiratory Failure: From Pathophysiology to Clinical Application
C. Karagiannidis
1  ARDS und ECMO Zentrum Köln-Merheim, Lungenklinik, Abteilung Pneumologie, Intensiv- und Beatmungsmedizin, Köln
2  Professur für Extrakorporale Lungenersatzverfahren, Universität Witten/Herdecke, Witten
,
A. Philipp
3  Klinik für Herz- und Thoraxchirurgie, Universitätsklinikum Regensburg , Regensburg
,
S. Strassmann
1  ARDS und ECMO Zentrum Köln-Merheim, Lungenklinik, Abteilung Pneumologie, Intensiv- und Beatmungsmedizin, Köln
,
S. Schäfer
1  ARDS und ECMO Zentrum Köln-Merheim, Lungenklinik, Abteilung Pneumologie, Intensiv- und Beatmungsmedizin, Köln
,
M. Merten
1  ARDS und ECMO Zentrum Köln-Merheim, Lungenklinik, Abteilung Pneumologie, Intensiv- und Beatmungsmedizin, Köln
,
W. Windisch
1  ARDS und ECMO Zentrum Köln-Merheim, Lungenklinik, Abteilung Pneumologie, Intensiv- und Beatmungsmedizin, Köln
4  Lehrstuhl für Pneumologie, Universität Witten/Herdecke, Witten
› Author Affiliations
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Publication History

eingereicht 28 October 2016

akzeptiert nach Revision 21 December 2016

Publication Date:
13 April 2017 (online)

Zusammenfassung

Die extrakorporale CO2-Elimination (ECCO2R) hat sich in den letzten Jahren zu einer Behandlungsalternative in der Therapie des schweren hyperkapnischen respiratorischen Versagens entwickelt. Prinzipiell stehen technisch pumpenlose arterio-venöse Systeme, die den natürlichen Druckgradienten zwischen der Arteria und Vena femoralis nutzen, sowie pumpengetriebene veno-venöse Systeme zur Verfügung. Aufgrund der besseren Regulationsmöglichkeiten und des insgesamt geringeren Nebenwirkungsprofils haben sich pumpengetriebene Systeme zunehmend durchgesetzt. Mit veno-venösen Systemen mit Blutflüssen bis 450 ml/min lassen sich etwa 60 – 80 ml CO2/min entsprechend 20 – 30 % der Gesamtproduktion unter Ruhebedingungen eliminieren, während zur Beherrschung einer schweren respiratorischen Azidose mit einem pH-Wert um 7.1 Blutflüsse von etwa 1000 ml/min notwendig sind. Hiermit lassen sich etwa 50 – 60 % des gesamten CO2 eliminieren und auch schwere respiratorische Azidosen beherrschen. Relevante Nebenwirkungen liegen insbesondere in der Gerinnungsaktivierung und der damit verbundenen Blutungsneigung. Besonderes Augenmerk sollte diesbezüglich bei pumpengetriebenen Systemen auf einen Thrombozytenabfall, Hämolyse sowie die Bildung von Thrombosen gelegt werden. Aus klinischer Sicht stehen neben vielen kleinen Fallbeschreibungen zwei Case-control-Studien bei exazerbierter COPD zur Verfügung. In den Studien konnte die Intubation zwar häufig verhindert werden, allerdings mit einem signifikanten Nebenwirkungsprofil. Hier sind dringend randomisierte Studien notwendig, um das Nutzen/Risiko-Verhältnis einer Intubationsvermeidung oder Verkürzung der Dauer der invasiven Beatmung durch extrakorporale Systeme gegeneinander abzuwägen.

Abstract

Extracorporeal CO2 removal (ECCO2R) is becoming an increasingly established treatment option for patients with acute severe hypercapnic respiratory failure. Technically, pumpless arterio-venous systems using the natural arterio-venous pressure gradient and also pump-driven veno-venous systems are available. Here, veno-venous ECCO2R has become the preferred technique, as settings for arterio-venous ECCO2R are restricted and side effects are more common with arterio-venous ECCO2R. Using veno-venous ECCO2R with blood flow rates up to 450 ml/min 60 to 80 ml CO2 can be removed per minute corresponding to 20 to 30 % of the total amount of CO2 production. However, in case of very severe hypercapnic respiratory failure with severe respiratory acidosis (pH 7.1 or less) blood flow rates of around 1000 ml/min are required for compensating severe respiratory acidosis corresponding to the elimination of 50 to 60 % of the total amount of CO2 production. Relevant side effects include the activation of blood coagulation and associated bleeding complications. Two recent case-control studies in severely exacerbated COPD patients could demonstrate that intubation rates can be reduced by the application of ECCO2R, but this was associated with non-ignorable side effects. Therefore, randomized controlled trials are urgently needed to more precisely establish the risks and benefits of ECCO2R when aimed at avoiding intubation.