FUNDAMENTO: O suporte cardiopulmonar com oxigenador de membrana é um método de ressuscitação de distúrbios hemodinâmicos, pulmonares ou ambos, consagrado em centros internacionais. OBJETIVOS: Descrever diversos aspectos relacionados ao suporte cardiopulmonar com oxigenador de membrana em um serviço de cirurgia cardiovascular nacional e determinar seus resultados imediatos e tardios. MÉTODOS: Entre outubro de 2005 e janeiro de 2007, 10 pacientes foram submetidos a suporte circulatório e/ou respiratório em candidatos ou submetidos a cirurgia cardiovascular pediátrica, com idade mediana de 58,5 dias (40% de neonatos) e peso mediano de 3,9 kg. O suporte foi mantido com a intenção de recuperação e desmame, de acordo com critérios clínicos e ecocardiográficos diários. O suporte foi descontinuado nos pacientes sem indicação de transplante, com incapacidade de recuperação e com sobrevida limitada, de acordo com julgamento multidisciplinar. RESULTADOS: O suporte circulatório foi utilizado no pós-operatório de operações corretivas ou paliativas em 80% e no pré-operatório no restante. Instabilidade hemodinâmica grave irresponsiva (40%), falência miocárdica na saída de circulação extracorpórea (20%) e parada cardíaca no pós-operatório (20%) foram as indicações mais freqüentes. O tempo médio de permanência em suporte circulatório foi de 58 ± 37 horas. O suporte foi retirado com sucesso em 50% e 30% obtiveram alta hospitalar. A sobrevida atuarial foi de 40%, 30% e 20% aos 30 dias, 3 meses e 24 meses, respectivamente. CONCLUSÃO: O suporte cardiopulmonar com oxigenador de membrana foi um método eficaz e útil na ressuscitação de distúrbios cardiovasculares e pulmonares graves no perioperatório de cirurgia cardiovascular pediátrica.
Emprego do suporte cardiopulmonar com bomba centrífuga e oxigenador de membrana em cirurgia cardiovascular pediátrica
Instituto do Coração do Distrito Federal, Brasília, DF - Brasil
O suporte cardiopulmonar com o uso de bomba centrífuga ou de rolete acoplada a um oxigenador é conhecido como ECMO (
A aplicação desse dispositivo no contexto de pacientes submetidos a cirurgia cardiovascular, insere-se na identificação precoce e na pronta correção de distúrbios hemodinâmicos graves refratários a medidas convencionais. O momento ideal de indicação da ECMO varia de acordo com o centro, sendo decidido individualmente. Diferentes estudos1 sugerem esse fator como um dos responsáveis por resultados adversos associados à assistência circulatória, necessitando de abordagem padronizada.
A grande experiência adquirida e os progressos crescentes dessa área em centros internacionais1-6 nortearam o desenvolvimento desse método em nosso meio.
Este trabalho teve como objetivos descrever diversos aspectos relacionados ao implante de ECMO pediátrica em um serviço de cirurgia cardiovascular nacional, que se caracteriza pelo atendimento integrado de adultos e crianças, e determinar seus resultados imediatos e tardios.
Entre outubro de 2005 e janeiro de 2007, 11 pacientes foram submetidos a ECMO como modo de suporte circulatório e/ou respiratório em pacientes candidatos ou submetidos a cirurgia cardiovascular. Desse total, 10 pacientes eram portadores de cardiopatias congênitas, constituindo a população deste estudo. O sexo masculino predominou em 6 (60%) pacientes, a idade mediana foi de 58,5 dias (3 dias a 8,3 anos), e 4 (40%) pacientes encontravam-se no período neonatal. O peso mediano foi de 3,9 kg, variando entre 2,7 kg e 22 kg.
Os diagnósticos anatômicos dos pacientes estão descritos na
Os dados perioperatórios foram colhidos retrospectivamente dos prontuários e o seguimento foi realizado por meio de consultas clínicas periódicas acompanhadas de avaliação ecocardiográfica. Este trabalho foi aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa de nossa instituição, que não requereu o termo de consentimento esclarecido.
A descrição dos materiais do circuito, dos modos de introdução das cânulas e do protocolo de condução da ECMO pode ser encontrada em publicações específicas7,8. Em resumo, o circuito é baseado em uma bomba centrífuga (Bio-Pump BP-80, Medtronic BioMedicus, Eden Prairie, Minnesota, Estados Unidos) em conjunto com um oxigenador (Jostra Quadrox, Maquet Cardiopulmonary AG, Hirrlinger, Alemanha). A introdução das cânulas foi preferencialmente central, na aorta ascendente e no átrio direito em 8 pacientes (80%). Os outros 2 pacientes foram submetidos a implante de ECMO através da artéria carótida direita e da veia jugular interna sem abertura do tórax em um deles, e da artéria carótida direita e de ambos os átrios no outro.
Heparina foi administrada previamente ao implante das cânulas e de forma contínua quando o tempo de coagulação ativado atingia 250 segundos, a fim de mantê-lo entre 150 e 200 segundos. Todos os pacientes foram mantidos sedados, sob ventilação mecânica orotraqueal e com o esterno aberto, sendo uma membrana de silicone suturada nos bordos da ferida operatória. O suporte cardiopulmonar foi mantido com a intenção de recuperação e desmame, de acordo com critérios clínicos e ecocardiográficos diários. A indicação de transplante foi considerada nos casos em que a recuperação era improvável, excluindo lesão neurológica grave e infecção sistêmica ativa. O suporte foi descontinuado em pacientes sem indicação de transplante, com incapacidade de recuperação e de sobrevida limitada, de acordo com julgamento multidisciplinar.
As variáveis categóricas foram expressas por meio de freqüências e porcentagens e as contínuas, por meio de médias e desvios padrão. Medianas foram utilizadas para amostras com distribuição heterogênea. A sobrevida atuarial foi obtida pelo método de Kaplan-Meier, utilizando o programa estatístico JMP 5.0 for SAS Institute (Cary, North Carolina, Estados Unidos).
Os motivos pelos quais houve necessidade de ECMO nesses 10 pacientes foram variados. O implante ocorreu no pós-operatório de operações corretivas ou paliativas em 8 pacientes (80%), e no pré-operatório nos 2 restantes, em um dos quais nenhuma intervenção foi realizada. Tratava-se de paciente com síndrome de Williams com hipoplasia significativa da aorta ascendente e vasos da base, impossibilitando qualquer tipo de correção cirúrgica.
A ECMO foi indicada em decorrência de instabilidade hemodinâmica grave irresponsiva a medidas habituais no pós-operatório em 4 (40%) pacientes, de síndrome pós-cardiotomia na saída de circulação extracorpórea em 2 (20%) pacientes, de falha da ressuscitação cardíaca na parada cardiorrespiratória em 2 (20%) pacientes, e de insuficiência respiratória grave em um paciente no pós-operatório de correção de drenagem anômala total de veias pulmonares e hipóxia importante com instabilidade hemodinâmica no pré-operatório de correção de tetralogia de Fallot com agenesia de valva pulmonar, como forma de estabilização clínica. Um dos pacientes que apresentou parada cardiorrespiratória foi submetido a período temporário de circulação extracorpórea convencional, na tentativa de recuperação da função cardíaca, antes do implante de ECMO. O implante foi executado mais freqüentemente no centro cirúrgico (50%) e na unidade de terapia intensiva (40%). O paciente restante apresentou parada cardiorrespiratória durante a realização de cateterismo cardíaco diagnóstico e a ECMO foi implantada na sala de hemodinâmica. O intervalo mediano de tempo entre o evento desencadeador da indicação e o início da assistência circulatória foi de 20 minutos (0 a 180 minutos). Todos os pacientes apresentavam hipoperfusão tecidual grave, com lactato sérico médio de 12,4 ± 4,4 mmol/l.
Durante a condução da ECMO, o fluxo arterial máximo foi de 147 ± 37 ml/kg/min, levando à normalização dos dados de perfusão tecidual nas próximas quatro horas após o implante em todos os pacientes. O sangramento foi a complicação mais freqüente. Foi necessária a revisão cirúrgica de hemostasia em 8 (80%) pacientes, sendo uma vez em 5, duas vezes em 2 e três vezes em um paciente. As causas de sangramento estiveram relacionadas a coagulopatia em todos os pacientes, tendo sido associado a fratura esternal em 2 e a sangramento da aorta ao redor da cânula arterial em um paciente. A quantidade média transfundida de concentrado de hemáceas foi de 450 ± 269 ml/kg, de plasma fresco congelado foi de 135 ± 91 ml/kg, de concentrado de plaquetas foi de 236 ± 150 ml/kg, e de crioprecipitado foi de 12 ± 9,7 ml/kg.
O tempo médio de permanência em ECMO foi de 58 ± 37 horas. O suporte cardiopulmonar foi retirado com sucesso em 5 (50%) pacientes e 3 (30%) obtiveram alta hospitalar. As causas de morte estiveram relacionadas a choque cardiogênico e disfunção de múltiplos órgãos e sistemas em todos, agravadas por hemorragia alveolar em um paciente e por coagulação intravascular disseminada em outro. Insuficiência renal aguda ocorreu em 6 pacientes, sepse em 3 e síndrome da angústia respiratória em 2. Nenhum paciente foi colocado em lista para transplante pela presença de disfunção de múltiplos órgãos.
Todos os pacientes submetidos a ECMO mantiveram o tórax aberto pelo período total de suporte, além de um tempo adicional para estabilização hemodinâmica e controle de eventual sangramento. O tórax foi fechado na unidade de terapia intensiva em todos os casos. Apesar de o tempo mediano de tórax aberto ter sido de cinco dias (variação de 12 horas a 26 dias), não ocorreu nenhum caso de mediastinite. Os tempos medianos de ventilação mecânica, de permanência em unidade de terapia intensiva e de total pós-operatório foram, respectivamente, de 8,5 dias, 15 dias e 26,5 dias.
A sobrevida atuarial (
O suporte cardiopulmonar com oxigenador de membrana vem sendo utilizado com alguns resultados satisfatórios em grandes centros mundiais há anos1-6. Em nosso meio, seu desenvolvimento e sua aplicação clínica são limitados, estando restritos a poucos centros de alta complexidade8. De qualquer forma, a ECMO no perioperatório de cirurgia cardiovascular é um método eficaz no controle de alterações hemodinâmicas9 ou respiratórias graves10, possibilitando recuperação de órgãos-alvo11 ou ponte para transplante em casos selecionados12-14. A maior experiência mundial com o método ocorre em pacientes pediátricos com insuficiência respiratória. Todavia, o uso de ECMO em pacientes adultos tem aplicabilidade importante, tanto na insuficiência respiratória grave como na assistência circulatória de curta duração, com intenção de recuperação, ponte para outro dispositivo de assistência circulatória prolongada ou ponte para transplante. O uso de ECMO em pacientes adultos no Primeiro Mundo só não é maior pela ampla disponibilidade de ventrículos artificiais, cuja experiência brasileira se restringe a casos isolados.
Neste trabalho, o uso de ECMO restringiu-se a uma população predominantemente pediátrica, sendo 40% neonatos e 30% com fisiologia univentricular. Adotando um protocolo de condução clínica que seguiu normas internacionais7,8, 50% dos pacientes tiveram a ECMO retirada com sucesso e 30% obtiveram alta hospitalar. A sobrevida tardia corroborou a eficácia do método nos sobreviventes.
Esses dados são concordantes com os de um registro internacional15, cujos centros cadastrados enviam seus resultados voluntariamente. Entretanto, a casuística deste estudo não permite corroborar a superioridade da ECMO quando a indicação for puramente respiratória, como acontece em outros estudos16. Os dados mais recentes do registro internacional de desmame e alta hospitalar foram 42% e 37% após cirurgia cardiovascular pediátrica e 77% e 55% para causas respiratórias. Todavia, os resultados da ECMO variam de acordo com o centro, refletindo vários tipos de indicação e fatores adversos relacionados ao paciente. Alsoufi e cols.17 identificaram os seguintes fatores de risco de mortalidade: idade, peso, tipo de assistência, duração da assistência, fisiologia univentricular, reexploração, número de complicações, sepse, e insuficiência tanto renal como respiratória.
Conforme pode ser observado neste trabalho, as indicações de ECMO podem ser variadas. A indicação principal foi instabilidade hemodinâmica grave no pós-operatório. Essa situação, caracteristicamente, manifesta-se por hipoperfusão sistêmica e disfunção ventricular grave, usualmente corroborada por ecocardiografia, apesar de reposição volêmica, suporte inotrópico e manejo ventilatório6. A inabilidade de identificação do problema e a pronta adoção de medidas terapêuticas levam a uma situação de colapso cardiocirculatório e parada cardíaca. Esta última foi a segunda maior indicação de ECMO em nossa experiência, assim como a falência miocárdica na saída de circulação extracorpórea. Del Nido18 definiu os critérios de indicação de ECMO pós-parada cardiorrespiratória como instituição rápida de ressuscitação cardiopulmonar, falta de recuperação após 20 minutos do início da ressuscitação e ausência de contra-indicações para ECMO, tais como sepse, lesão neurológica grave e insuficiência de múltiplos órgãos. Tecnicamente, a instituição de ECMO durante a parada cardíaca é mais complicada, pois necessita pronta preparação do circuito, treinamento constante de pessoal multiprofissional e coordenação da equipe para o implante à beira do leito. A introdução das cânulas pode ser central, necessitando de abertura do tórax, ou periférica, através de vasos cervicais ou femorais. Apesar da necessidade de organização logística, o uso de ECMO durante a parada cardiorrespiratória deve ser incentivado19-21, pois é uma forma eficaz de ressuscitação e o resultado da mesma é semelhante ao da ECMO por demais causas22.
O conceito de indicação eletiva ou semi-eletiva da ECMO vem ganhando popularidade. Na realidade, propor a adoção universal dessa prática segue critérios intuitivos, a fim de possibilitar a reversibilidade do choque circulatório. Certamente, o insucesso da ECMO é diretamente proporcional à duração da insuficiência de múltiplos órgãos1,4. Quanto maior o tempo de assistência, maiores serão as complicações, já que invariavelmente ocorrem alterações irreversíveis na microcirculação. Esses fatores estimularam alguns grupos a utilizar a ECMO rotineiramente após cirurgias neonatais complexas, como o primeiro estágio de Norwood23.
As complicações da ECMO estão relacionadas, principalmente, à exposição do sangue a superfícies não-endoteliais, especialmente o oxigenador de membrana. Ocorre ativação da cascata inflamatória e da coagulação, hemólise e geração de fenômenos tromboembólicos, todos contribuindo para lesão de múltiplos órgãos. O uso de oxigenadores de membrana com melhor perfil24 e de circuitos revestidos de heparina pode minimizar essas complicações.
A complicação mais freqüente, como demonstrado neste trabalho, é o sangramento causado normalmente por alterações de coagulação e pela manutenção do tórax aberto, expondo grande área cruenta aos efeitos da anticoagulação. Extremamente importante é manter o tempo de coagulação ativado entre 150 e 200 segundos, a contagem de plaquetas acima de 100 mil e os níveis de fibrinogênio acima de 100 mg/dl. O uso de hemocomponentes é importante, a fim de garantir o transporte de oxigênio adequado aos tecidos com hematócrito acima de 35% e de repor o consumo de fatores de coagulação. A revisão cirúrgica de hemostasia deve ser realizada assim que haja grande volume de sangramento agudo, persistência de sangramento por várias horas seguidas ou sinais de tamponamento cardíaco. O limiar para indicação nesta experiência é baixo, sendo a revisão realizada à beira do leito da terapia intensiva em todos os pacientes.
Complicações renais usualmente não constituem problema. A recuperação da função renal normalmente ocorre com a normalização da perfusão tecidual, mantendo pressão de pulso adequada. Caso haja disfunção renal persistente, um hemofiltro pode ser adicionado ao circuito para remover fluidos e corrigir distúrbios eletrolíticos e ácido-básicos. Como qualquer paciente grave, a otimização da nutrição é essencial para a recuperação. Da mesma forma, a constante vigilância e o uso liberal de antibióticos são importantes no tratamento das infecções, que podem levar, com facilidade, a quadros sépticos25. A grande propensão a esses problemas pode ser explicada pela imunossupressão causada pela própria assistência circulatória, pela grande invasão com o uso de cateteres e cânulas, pela presença de tórax aberto, pela ventilação mecânica prolongada e pela translocação bacteriana.
Embora não tenha sido avaliado especificamente neste trabalho, o custo da ECMO é elevado, incluindo uso de material e atendimento ao paciente. Apesar de a ECMO ser incluída nos códigos de procedimento dos convênios médicos e do Sistema Único de Saúde (SUS), o valor pago por esses provedores de saúde é insuficiente. Entretanto, a ECMO provou ser um método eficaz, permitindo a sobrevida de alguns pacientes que não teriam outra opção viável de tratamento. Acreditamos que o custo do tratamento não deva ser um argumento negativo do método, privando eventuais pacientes da real possibilidade de recuperação ou de ponte para transplante.
O suporte cardiopulmonar com oxigenador de membrana mostrou ser um método eficaz e útil na ressuscitação de distúrbios cardiovasculares e pulmonares graves no perioperatório de cirurgia cardiovascular. A formação de uma equipe multiprofissional experiente e entrosada é fundamental na identificação precoce de complicações que possam abreviar a sobrevida. Nesse contexto, é extremamente importante acumular experiências em diversos centros na forma de um banco de dados nacional, a fim de determinar diretrizes de conduta. No futuro, revisões periódicas desses dados poderão racionalizar os recursos em centros de referência que se dediquem à alta complexidade de atendimento cardiovascular.
Os autores mostram-se agradecidos aos seguintes profissionais que viabilizaram a organização de um programa de assistência circulatória mecânica: perfusionistas Henrique Marangone N. Sampaio, Denise Lopes Costa, Mateus de Souza Santos e Karina Pereira Michelette; equipe de enfermagem, chefiada por Gladis Aparecida de Faria; e equipe de fisioterapia, chefiada por Aida Turquetto.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Fernando A. Atik Estrada Parque Contorno do Bosque s/n Brasilia, DF - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 24/03/07; revisado recebido em 23/10/07; aceito em 05/12/07.
BACKGROUND: Extracorporeal membrane oxygenation is a well-documented resuscitation method in patients with severe hemodynamic and/or respiratory impairment. OBJECTIVE: To describe several aspects related to the use of extracorporeal membrane oxygenation in a pediatric heart center and determine its immediate and late outcomes. METHODS: Between October 2005 and January 2007, 10 patients who were submitted to pediatric cardiac surgery underwent extracorporeal membrane oxygenation implant. Median age was 58.5 days (40% neonates) and median body weight was 3.9 kg. Circulatory assistance was initiated aiming at the recovery and the weaning protocols followed daily clinical and echocardiographic criteria. Support was discontinued when transplant was contraindicated, when the patient was unable to recover or when survival was considered to be limited by a multidisciplinary team. RESULTS: Extracorporeal membrane oxygenation was employed after corrective or palliative heart surgery in 80% and preoperatively in the remaining ones. It was most often indicated for irresponsive hemodynamic instability (40%), post-cardiotomy shock (20%) and post-cardiac arrest (20%). The mean duration on support was 58 ± 37 hours. Weaning was successfully in 50% of the cases and 30% were discharged home. Actuarial survival was 40%, 30% and 20% at 30 days, 3 months and 24 months, respectively. CONCLUSION: Extracorporeal membrane oxygenation is an effective and useful tool for the resuscitation of patients presenting severe hemodynamic and/or respiratory failure in the perioperative period of pediatric cardiovascular surgery.
Instituto do Coração do Distrito Federal, Brasília, DF - Brazil
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Cardiopulmonary support with a centrifugal or peristaltic pump coupled to an oxygenator is known as ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation). Its main indications are respiratory support, especially in respiratory distress syndrome and cardiopulmonary support in post-cardiotomy cardiogenic shock, cardiorespiratory arrest and as a bridge to a prolonged circulatory assistance device or heart and/or lung transplant.
The use of this device in the context of patients submitted to cardiovascular surgery is related to the early identification and prompt correction of severe hemodynamic disorders that are refractory to conventional measures. The ideal moment for the ECMO indication varies according to the center, being decided on an individual basis. Different studies1 have implicated this factor, among others, as being responsible for adverse results associated to circulatory assistance, requiring a standardized approach.
The large experience acquired as well as the increasing progress in this area in international centers1-6 has directed the development of this method in our country.
The objectives of this study were to describe several aspects related to the implant of pediatric ECMO in a national Service of Cardiovascular Surgery characterized by the integrated assistance to adults and children and determine its immediate and late outcomes.
Between October 2005 and January 2007, 11 patients were submitted to the ECMO as a mode of circulatory and/or respiratory support in patients that were candidate or submitted to cardiovascular surgery. Of these, 10 patients had congenital cardiopathies, which constitute our study sample. The male sex was predominant in 6 patients (60%) and median age was 58.5 days (3 days to 8.3 years). Four patients (40%) were neonates. Median weight was 3.9 kg, ranging from 2.7 and 22 kg.
The patients' anatomical diagnoses are shown in
The perioperative data were collected retrospectively from the patients' files and the follow-up was carried out through regular clinical consultations followed by echocardiographic assessment. This study was approved by the Ethics Committee in Research of our institution, which did not require the informed consent form.
The description of the circuit materials, cannula introduction techniques and the protocol of the ECMO procedure can be found in specific literature publications7,8. In summary, the circuit is based on a centrifugal pump (Bio-Pump BP-80, Medtronic BioMedicus, Eden Prairie, MN, USA) together with an oxygenator (Jostra Quadrox, Maquet Cardiopulmonary AG, Hirrlinger, Germany). The cannula introduction was preferentially central, in the ascending aorta and the right atrium, in 8 patients (80%). The 2 remaining patients were submitted to the ECMO transplant through the right carotid artery and the internal jugular vein, without the need for open-chest procedures in one and right carotid artery and both atriums in the other.
Heparin was administrated before the cannula implant and continuously when the activated coagulation time (ACT) reached 250 seconds, in order to keep ACT between 150 and 200 sec. All patients were kept sedated, under orotracheal mechanical ventilation and with an open sternum, with a silicon membrane sutured around the borders of the surgical wound. Cardiopulmonary support was maintained with the aim of recovery and weaning according to the daily echocardiographic and clinical criteria. The indication for transplant was considered in cases when recovery was unlikely, excluding severe neurological injury and active systemic infection. The support was discontinued in patients with no indication for transplant, in those unable to recover and patients with limited survival according to the multidisciplinary team's decision.
The categorical variables were expressed by frequencies and percentages and the continuous variables by means and standard deviations. Medians were used for samples with heterogeneous distribution. The actuarial survival was obtained through the Kaplan Meier method, using the statistical software JMP 5.0 for SAS Institute, Cary, NC.
The ten patients needed the ECMO due to varied reasons. The implant was performed in the postoperative period of corrective or palliative surgeries in 8 patients (80%) and during the preoperative period in the remaining 2 patients, with one of the latter not undergoing any intervention. This was a patient with Williams syndrome and important hypoplasia of the ascending aorta, which prevented any type of surgical correction.
The ECMO was indicated due to severe hemodynamic instability that did not respond to the routine measures in postoperative period in 4 (40%) patients, post-cardiotomy syndrome at the extracorporeal circulation outlet in 2 (20%) patients, failure of cardiac resuscitation after cardiorespiratory arrest in 2 (20%) patients, severe respiratory failure in one patient in the postoperative period after the surgical correction of total anomalous drainage of the pulmonary veins and important hypoxia with hemodynamic instability in the postoperative period after the surgical correction of the Tetralogy of Fallot with agenesis of the pulmonary valve, as a means of clinical stabilization. One of the patients that presented cardiorespiratory arrest was submitted to a temporary period of conventional extracorporeal circulation in an attempt to recover the cardiac function, before the ECMO implant.
The implant was carried out more frequently at the surgical center (50%) and at the Intensive Care Unit (40%). The remaining patient presented cardiorespiratory arrest while undergoing a diagnostic cardiac catheterization and the ECMO was implanted at the hemodynamic room. The median time interval between the onset of the event that triggered the indication and the start of the circulatory assistance was 20 minutes (0 to 180 min), with all the patients presenting severe tissue hypoperfusion and a mean serum lactate level of 12.4 mmol/l ± 4.4.
During the ECMO procedure, the maximum arterial flow was 147 ml/kg/min ± 37, leading to the normalization of the tissue perfusion data within four hours after the implant in all patients. Bleeding was the most common complication. Eight (80%) patients needed a surgical review of hemostasis, being necessary once in 5 patients, twice in 2 and three times in 1 patient. The causes of bleeding were related to coagulopathy in all patients, associated to sternum fracture in two and aorta bleeding around the arterial cannula in one. The mean amount of transfused red blood cell concentrate was 450 ml/kg ± 269, frozen fresh plasma was 135 ml/kg ± 91, platelet concentrate was 236 ml/kg ± 150 and cryoprecipitate was 12 ml/kg ± 9.7.
The mean time of the ECMO duration was 58 hours ± 37. Cardiopulmonary support was successfully withdrawn in 5 (50%) patients and 3 (30%) were discharged from the hospital. The causes of death were related to cardiogenic shock and multiple-organ and system dysfunction in all patients, aggravated by alveolar hemorrhage in one and disseminated intravascular coagulation in another. Six patients presented acute renal failure, three presented sepsis and two presented respiratory distress syndrome. None of the patients was placed in a transplant list due to the presence of multiple-organ dysfunction.
All patients submitted to the ECMO remained with the chest open for the entire period of support, as well as an additional period for hemodynamic stabilization and bleeding control. The surgical chest wound was closed at the Intensive Care Unit (ICU) in all cases. There were no cases of mediastinitis, although the median time of open chest was 5 days (range: 12 hours to 26 days). The median time of mechanical ventilation, ICU stay and total postoperative period were 8.5 days, 15 days and 26.5 days, respectively.
The actuarial survival (
The cardiopulmonary support with membrane oxygenator has been used with some satisfactory results in large world centers for years1-6. In our country, its development and clinical application are limited, being restricted to a few high-complexity centers8. Nevertheless, the use of the ECMO in the perioperative period of cardiovascular surgery is an effective method to control severe hemodynamic9 or respiratory10 alterations, allowing the recovery of target-organs11 or as bridge for transplant in selected cases12-14. The largest world experience with the method occurs in pediatric patients with respiratory failure. However, the use of the ECMO in adult patients has a significant applicability, in severe respiratory failure as well as in short-term circulatory assistance, aiming at recovery, as a bridge for another prolonged circulatory assistance device or as bridge to transplant. The use of the ECMO in adult patients in developed countries is not larger only due to the broad availability of artificial ventricles, of which the Brazilian experience is restricted to isolated cases.
In the present study, the use of the ECMO was restricted to a predominantly pediatric population, with 40% of them being neonates and 30% having univentricular physiology. By adopting a clinical procedure protocol that followed international directives7,8, 50% of the patients had the ECMO successfully withdrawn and 30% were discharged from the hospital. Late survival corroborated the method efficacy in the survivors.
These data are in agreement with the international reported data15, which includes registered centers that send their data voluntarily. However, our sample does not allow us to corroborate the advantage of the ECMO when the indication is purely respiratory, according to other studies16. The most recent data of the international data registry, on weaning and hospital discharge, respectively, were 42% and 37% after pediatric cardiovascular surgery and 77% and 55% for respiratory causes. Nonetheless, the ECMO results vary according to the center, reflecting several types of indication and adverse factors related to the patient. Alsoufi et al17 identified age, weight, type and duration of assistance, univentricular physiology, re-exploration, number of complications, sepsis, renal and respiratory failure as mortality risk factors
As seen in the present study, the indications for the ECMO can be varied. The main indication was severe hemodynamic instability in the postoperative period. This situation typically manifests as systemic hypoperfusion and severe ventricular dysfunction, usually corroborated by the echocardiography, despite volemic replacement, inotropic support and ventilatory management6.
The failure to identify the problem and to promptly establish therapeutic measures leads to a situation of cardiocirculatory collapse and cardiac arrest. The latter was second more frequent indication for the ECMO in our experience, as well as myocardial failure at the extracorporeal circulation outlet. Del Nido18 defined the criteria for the indication of the ECMO post-cardiorespiratory arrest as rapid implementation of cardiopulmonary resuscitation, recovery failure after 20 minutes of the resuscitation onset and absence of contra-indications for the ECMO such as sepsis, severe neurological injury and multiple-organ failure. Technically, the implementation of the ECMO during cardiac arrest is more complicated, as it requires a previous circuit preparation, constant multiprofessional staff training and team coordination to perform the implant at the bedside. The introduction of the cannulae can be central, which requires the opening of the chest, or peripheral, through cervical or femoral vessels. Despite the need for logistic organization, the use of the ECMO during a cardiorespiratory arrest must be encouraged19-21, as it is an effective form of resuscitation and the result is similar to the use of the ECMO due to other causes22.
The concept of elective or semi-elective indication of the ECMO has become increasingly popular. In fact, the proposal of the extensive use of this practice follows intuitive criteria, in order to allow the reversibility of the circulatory shock. Certainly, ECMO failure is directly proportional to the duration of the multiple-organ failure1,4. The longer the duration of the circulatory assistance, the higher the complications, considering that invariably, irreversible microcirculation alterations occur.
These factors encouraged some groups to use the ECMO routinely after complex neonatal surgeries such as the first stage of Norwood23.
The ECMO complications are mainly related to the exposure of blood to non-endothelial surfaces, especially the membrane oxygenator. The inflammatory cascade activation occurs, followed by coagulation activation, hemolysis and thromboembolytic phenomena are generated, all contributing to multiple-organ injury. The use of membrane oxygenators with a better profile24 and heparin-coated circuits can minimize these complications.
The most frequent complication, as shown in the present study, is bleeding, normally caused by coagulation alterations and the fact that the chest is kept open, exposing a large surgical area to the effects of anticoagulation.
It is extremely important to maintain the activated coagulation time between 150 and 200 seconds, platelet count > 100,000 and fibrinogen levels > 100 mg/dl. The use of hemocomponents is important in order to warrant adequate oxygen transport to the tissues with hematocrit > 35% and to replace coagulation factors. The surgical review of hemostasis must be carried out as soon as there is a large volume of acute bleeding, persistence of bleeding for several hours or signs of cardiac tamponade. The indication threshold in our experience is low, with the review being carried out at the bedside in the ICU, for all patients.
Renal complications are usually not a problem. Renal function recovery normally occurs with the normalization of tissue perfusion, maintaining an adequate pulse pressure. In case of persistent renal dysfunction, a hemofilter can be added to the circuit to remove fluids and correct electrolyte and acid-base disorders.
As with any severely-ill patient, nutrition optimization is essential for recovery. Similarly, constant care and the liberal use of antibiotics are important in the treatment of infections that can easily lead to sepsis25. The high susceptibility to these problems can be explained by the immunosuppression caused by the circulatory assistance, highly invasive procedures with the use of catheters and cannulae, presence of an open chest, prolonged mechanical ventilation and bacterial translocation.
Although the cost of the ECMO was not specifically assessed in the present study, it is known to be elevated, including the material used and patient care. Although the ECMO is included in the list of procedures covered by health insurance companies and the public health system, the amount paid by these healthcare providers is insufficient. However, the ECMO showed to be an effective method, allowing the survival of some patients who, otherwise, would not have another viable treatment option. We believe that the cost of treatment cannot be used as a negative factor in relation to the method, depriving some patients from having a real possibility of recovery or a bridge to transplant.
We conclude that cardiopulmonary support with membrane oxygenation is an effective and useful method of resuscitation in severe cardiovascular and pulmonary disorders in the perioperative period of cardiovascular surgery. The presence of an experienced and supportive multiprofessional team is essential for the early identification of complications that can abbreviate survival. In this context, it is extremely important to accumulate experience from several centers in the form of a national database in order to determine procedure guidelines. In the future, regular reviews of these data can rationalize the resources in reference centers dedicated to the high complexity of cardiovascular treatment.
The authors would like to thank the following professionals who made possible the organization of a mechanical circulatory assistance program. To the clinical perfusionists: Henrique Marangone N. Sampaio, Denise Lopes Costa, Mateus de Souza Santos and Karina Pereira Michelette; to the nursing staff led by Gladis Aparecida de Faria and to the physical therapy team led by Aida Turquetto.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any graduation program.