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Fisiologia degli scambi
gassosi durante circolazione
extracorporea
2009, Milano
Luciano Gattinoni, MD, FRCP
Università di Milano
Fondazione IRCCS- “Ospedale Maggiore
Policlinico, Mangiagalli, Regina Elena”
Milan, Italy
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Oxygenation assessment:
the basicsthe basics
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Oxygenation
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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Oxygenation
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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The basic Physiology
Partial pressure (Tension)
Activity of the unbounded O2molecules
In arterial blood PaO2In venous blood PvO2In alveoli PAO2
PAO2 = FIO2 * 713 – PACO2/RQ
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Oxygenation
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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Ox
yg
en S
atu
rati
on
(%
)
92
94
96
98
100
102
54 pts
PaO2 (mmHg)
0 50 100 150 200 250 300
Ox
yg
en S
atu
rati
on
(%
)
80
82
84
86
88
90
r2 = 0.8973
p < 0.0001
54 pts
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Maximal binding capacity of hemoglobin
1 mole Hb (64500 gr/M)
4 moles of oxygen (4 x 22.414 L at 0°C and 760 mmHg)
binds
4 moles of oxygen (4 x 22.414 L at 0°C and 760 mmHg)
Therefore
89656 mL/64500 gr = 1.39 mLO2/grHb
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The basic Physiology
Content
total amount of bounded and unbounded O2 molecules
In arterial bloodIn arterial blood
CaO2 = PaO2 x 0.003 + 1.39 x Hb x SataO2
In venous blood
CvO2 = PvO2 x 0.003 + 1.39 x Hb x SatvO2
In lung capillaries (Hp Sat=100%)
CcO2 = PAO2 x 0.003 + 1.39 x Hb x 1
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Oxygen Transport (DO2)
DO2 = CaO2 x Qt
normally
1000 mL/L = 200 mL/Lx 5 L1000 mL/L = 200 mL/Lx 5 L
VO2 ≈ 1/4 - 1/5 of DO2
Venous O2 saturation ≈ 0.75 = 1- VO2/DO2
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Oxygenation
• Tension
• Content• Content
• Assessment
– PaO2/FiO2
– Right to left shunt
– Oxygenation Index (OI)
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Anatomical shunt compartment
Gasless tissue
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CvO2 CaO2
CvO2
VCO2CcO2
Right to Left Shunt
(CcO2 – CaO2)
(CcO2 – CvO2)
CaO2 x Qt = CcO2 x (Qt-Qs)+CvO2 x Qs
Shunt =
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Oxygenation Index = (FIO2 * Mean Airway Pressure) / PaO2
Oxygenation Index
Oxygenation index and severity of lung dysfunction
2–7 Normal or mild pulmonary dysfunction2–7 Normal or mild pulmonary dysfunction
8–9 Moderate pulmonary dysfunction
≥ 10 Severe pulmonary dysfunction
≥ 30 Need for ECMO
Fiser et al. J Heart Lung Transplant 2001;20:631–636.
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Oxy
gen
atio
n I
ndex
40
45
50
55
PaO2 60 mmHg
PaO2 50 mmHg
MAP 25 cmH2O
As an example…
67
6071
63
56
50
Oxygen fraction (%)
50 60 70 80 90 100 110
Oxy
gen
atio
n I
ndex
20
25
30
35
100
86
75
67
83
71
P/F ratio
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Carbon dioxide assessment:
the basicsthe basics
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Carbon dioxide
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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Carbon dioxide
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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The basic Physiology
Partial pressure (tension)
Activity of the unbounded CO2molecules
In arterial blood PaCO2In venous blood PvCO2
In alveoli PACO2 ETCO2
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Carbon dioxide
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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Contents
Total CO2 = sCO2 + HCO3- + CO3= + PrNHCOO- + NaCO3-
Simplifying
Total CO = 0.03 x PaCO + HCO3-Total CO2 = 0.03 x PaCO2 + HCO3-
i.e.
Total CO2 = 0.03 x PaCO2 x (1 + 10pH-pK)
Remember
1 mMol/L = 2.24 mL%
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40
60
80
BE 0
BE -5
BE -10
BE -15
BE -20
con
ten
t(m
L%
)
20 40 60 80 100 120
20
CO
2co
nte
nt
PCO2 (mmHg)
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Carbon dioxide
• Tension
• Content• Content
• Assessment
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Dead Space derivation
VA*PACO2 = VCO2
(VA+VDalv)*PETCO2 = VCO2
(VA+VDalv+VDanat)*PECO2 = VCO2
Alveolar PCO2 = Arterial PCO2
It is assumed that:
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Physiological Dead
Space
(PaCO2 – PECO2)
PaCO2
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Alveolar Dead Space
(PaCO2 – PETCO2)
PaCO2
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Shunt effect
PvCO2 PaCO2
VCO2PcCO2
PcCO2=PACO2
PvCO2
Greater the shunt, greater the difference between
alveolar and arterial CO2
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PCO2cascade
PACO2
Ventilated/
perfused lung
Alveolar
VD/VT
PETCO2
Anatomic
VD/VT
PECO2
PvCO2 PaCO2
PvCO2
VCO2PcCO2
perfused lung VD/VT VD/VT
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Artificial Lung
• Determinants of oxygenation
• Determinants of Decarboxylation• Determinants of Decarboxylation
• The performance of the membrane
lung
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Artificial Lung
• Determinants of oxygenation
• Determinants of Decarboxylation• Determinants of Decarboxylation
• The performance of the membrane
lung
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The oxygen charged by the
artificial lung depends,
for a given input saturation, for a given input saturation,
on the blood flow in the
device
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Performance
Oxygenator
Input:
37°C
Hb 15 gr/dLHb 15 gr/dL
Sat IN 70%
Bovine blood
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Remember that:
The output blood is fully oxygenated,
even at low extracorporeal gas flow
Oxygen transfer is greater with lowerOxygen transfer is greater with lower
input saturation
Oxygen transfer increases linearly with
extracorporeal blood flow
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Artificial Lung
• Determinants of oxygenation
• Determinants of Decarboxylation• Determinants of Decarboxylation
• The performance of the membrane
lung
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In the venous blood the CO2
content is ≈ 45-50 mL%.
Theoretically from 0.5 L of
blood it is possible to clear the
metabolic CO2 production
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Carbon dioxide transfer as a function of blood input pCO2, at different blood flow rates
Kolobow et al Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs. 1977. 23: 17-21
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Kolobow et al Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs. 1977. 23: 17-21
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Performance
Oxygenator
Input:
37°C
Bovine blood
PCO2 45 mmHg
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Artificial Lung Performances(11 pts)
Day 1 Day 10
Blood Flow 1 L 2 L
Gas Flow 1.5 L 2.5 L
Input PO2 47 ± 12 mmHg 31 ± 10 mmHgInput PO2 47 ± 12 mmHg 31 ± 10 mmHg
Output PO2 530 ± 80 mmHg 479 ± 80 mmHg
Input PCO2 52.8 ± 8 mmHg 47.7 ± 8 mmHg
Output PCO2 35.4 ± 7 mmHg 29.0 ± 7 mmHg
∆PCO2 17.4 mmHg 18.7 mmHg
Input SatO2 76 ± 8 57 ± 7
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CO2 clearance increases with:
Gas flow (primarily)
The logarithm of Blood Flow
Input PCO2
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While in natural lung…While in natural lung…
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15
20
60
80
100
% DP40 ∆∆∆∆P5
Content/Tension relationship
49
54
( mL/100mL whole blood)
∆∆∆∆C5∆∆∆∆C5
0
5
10
0 20 40 60 80 100 120 140
0
20
40
60%
(mmHg)PO2
DP40 ∆∆∆∆P5
PCO2
35 40 45 503034
39
44
40 40 4580
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OXYGENATION
FiO2 =1.0 250 mL min-1
CO REMOVAL
VO2
250
mL min-1
Sata 98%
PaO2 110 mmHgHb 15 g
Satv 82%
PvO2 47 mmHg
7000 mL min-1
PBF
CO2 REMOVAL
VA 9500 mL min-1
VCO2
200
mL min-1
CO2 cont 34 mL
PaCO2 15 mmHg
PvO2 47 mmHg
CO2 cont 52 mL
PvCO2 43 mmHg
1100 mL min-1
PBF
Gattinoni et al., European Advances in Intensive Care, 1983; 21: 97-117
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5000
6000
7000
8000
9000
1 104
60
70
80
90
100
110
120
VE
PaCO2V
E (
mL
*min
-1)
Pa
CO
2 (mm
Hg
)
gas flow 10 l/min EC onset
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
10
20
30
40
50
60
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72
VE
(m
L*m
in (m
mH
g)
Time (h)
![Page 45: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/45.jpg)
Oxygen transfer in artificial and natural lung:
Interaction
The model
Limits of oxygenation in V-V bypass
Consequences of loss of hypoxic
vasoconstriction
![Page 46: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/46.jpg)
Oxygen transfer in artificial and natural lung:
Interaction
The model
Limits of oxygenation in V-V bypass
Consequences of loss of hypoxic
vasoconstriction
![Page 47: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/47.jpg)
Lu
ng
End-capillary blood
Intrapulmonary
shunt
Art
eria
lblo
od
Mixed-venousNatural Lung
Post
lung
O2 natural lung
O2 ECMO
Art
ific
ial
Lu
ng
Pre
lung
Art
eria
l
Body Tissues
VO2
![Page 48: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/48.jpg)
Time course to
equilibrium
Shunt 40%
Art
eri
al O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
94
96
98
100
Mix
ed
Ve
no
us O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
90
95
100QECMO/Qtot 70% QECMO/Qtot 70%
Arterial Oxygen Saturation (%) Mixed Venous Oxygen Saturation (%)
Shunt 40%
STEP
1 2 3 4 5 6 7
Art
eri
al O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
80
82
84
86
88
90
92
94
STEP
1 2 3 4 5 6 7
Mix
ed
Ve
no
us O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
60
65
70
75
80
85
QECMO/Qtot 10%
QECMO/Qtot 10%
![Page 49: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/49.jpg)
Time course to
equilibrium
Shunt 60%
Art
eri
al O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
92
94
96
98
Mix
ed
Ve
no
us O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
85
90
95QECMO/Qtot 70% QECMO/Qtot 70%
Arterial Oxygen Saturation (%) Mixed Venous Oxygen Saturation (%)
STEP
1 2 3 4 5 6 7
Art
eri
al O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
76
78
80
82
84
86
88
90
92
STEP
1 2 3 4 5 6 7
Mix
ed
Ve
no
us O
xyg
en
Sa
tura
tio
n (
%)
60
65
70
75
80
85
QECMO/Qtot 10% QECMO/Qtot 10%
Shunt 60%
![Page 50: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/50.jpg)
The equilibrium is reached when O2
from artificial lung plus O2 from
natural lung equals O2 consumed by2
tissues
VO2 = O2ECMO + O2NATURAL LUNG
![Page 51: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/51.jpg)
Art
eria
l O
xyg
en S
atu
rati
on
(%
)
88
90
92
94
96
(mL
/min
)
340
360
380
400
420
ECMO
mathematical model
Shunt 50%
ECMO blood flow 50%
CO 9 L/min
Hb 11 gr/dL
VO2 250 mL/min
STEP
1 2 3 4 5 6 7
Art
eria
l O
xyg
en S
atu
rati
on
(%
)
78
80
82
84
86
88
VO
2 (
mL
/min
)
240
260
280
300
320
340
O2
tran
sfer
![Page 52: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/52.jpg)
Oxygen transfer in artificial and natural lung:
Interaction
The model
Limits of oxygenation in V-V bypass
Consequences of loss of hypoxic
vasoconstriction
![Page 53: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/53.jpg)
Steady stateA
rter
ial
Ox
yg
en S
atu
rati
on
(%
)
90
95
100
ECMO
mathematical model
ECMO Blood Flow (%CO)
10 20 30 40 50 60 70
Art
eria
l O
xyg
en S
atu
rati
on
(%
)
75
80
85
90
Shunt 60%
Shunt 50%
Shunt 40%
![Page 54: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/54.jpg)
Oxygen transfer in artificial and natural lung:
Interaction
The model
Limits of oxygenation in V-V bypass
Consequences of loss of hypoxic
vasoconstriction
![Page 55: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/55.jpg)
Anatomical shunt compartment
Gasless tissue
![Page 56: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/56.jpg)
Fu
ncti
on
al
sh
un
t
0.4
0.6
0.8
1.0
Fu
ncti
on
al
sh
un
t
0.4
0.6
0.8
1.0
Anatomical shunt compartment
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Fu
ncti
on
al
sh
un
t
0.0
0.2
0.4
Anatomical shunt compartment
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Fu
ncti
on
al
sh
un
t
0.0
0.2
0.4
A B
Cressoni M. et al. Crit Care Med. 2008 Mar;36(3):669-75.
![Page 57: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/57.jpg)
200
300
400
200
300
400
PaO
2/F
IO2
(mm
Hg
)
PaO
2/F
IO2
(mm
Hg
)Anatomical shunt compartment
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0
100
Anatomical shunt compartment
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0
100
A B
PaO
PaO
Cressoni M. et al. Crit Care Med. 2008 Mar;36(3):669-75.
![Page 58: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/58.jpg)
Hypoxic vasoconstriction
maintains oxygenation at
different degrees of
anatomical shunt
![Page 59: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/59.jpg)
QS
QT
=Gr. non aerated tissue
Lung Total Weight (gr.)K x
=Perfusion/ gr. non aerated tissue
K
Perfusion Ratio
=Perfusion/ gr. Tot.
K
Assumptions: 1) Edema near homogeneously distributed
2) Qs perfuses only the non aerated tissueHU > -100
HU > -300
Cressoni M. et al. Crit Care Med. 2008 Mar;36(3):669-75.
![Page 60: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/60.jpg)
Perfusion ratio
and its change
depend on
(R2 0.83)
1) Size of the “bad” lung
2) Global perfusion
3) Hypoxic stimulus
(PsO2 = PvO20.38 x PAO2
0.42)
Perfusion Ratio
(PsO2 = PvO2 x PAO2 )
Decreasing the size
(recruitment)
Decreasing the CO
Perfusion ratio ↑
Perfusion ratio ↓
AS AVERAGE – It does not change
![Page 61: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/61.jpg)
PV
R M
AX
(%
)
60
80
100
Hypoxic vasoconstriction
Theoretical modelPsO2 = PvO2
0.38 x PAO20.42
PVR max (%) = 100 x (PsO2-2.616)/(6.683 x 10-5 + PsO2
-2.61)
PvO2
0 20 40 60 80 100
PV
R M
AX
(%
)
0
20
40
FiO2 40%FiO2 60%FiO2 80%FiO2 100%
![Page 62: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/62.jpg)
Therefore don’t be surprised
if providing 3-4 L ECMO
fully oxygenated blood flow,
arterial PaO2 and saturationarterial PaO2 and saturation
change minimally, since
functional shunt tends to
increase
![Page 63: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/63.jpg)
Decarboxylation: interaction with
spontaneous and mechanical breathing
![Page 64: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/64.jpg)
Control of breathing using an
extracorporeal membrane lung
The lung rest concept
Kolobow T, Gattinoni et al., Anesthesiology, 1977; 46: 138-141
![Page 65: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/65.jpg)
Kolobow et al Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs. 1977. 23: 17-21
![Page 66: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/66.jpg)
This happens also in
spontaneously breathing menspontaneously breathing men
during CO2 removal
![Page 67: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/67.jpg)
Alveolar ventilation as a function of CO2 elimination
Gattinoni et al Anest. e Rianim. 1977. 18(4): 396-406
![Page 68: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/68.jpg)
Gattinoni et al Anest. e Rianim. 1977. 18(4): 396-406
![Page 69: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/69.jpg)
Control of intermittent positive pressure breathing
(IPPB) by extracorporeal removal of carbon dioxide
Gattinoni et al., Br. J. Anesth., 1978; 50: 753
![Page 70: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/70.jpg)
![Page 71: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/71.jpg)
Corso Teorico-Pratico
Trattamento
dell’Insufficienza Respiratoria Acuta
mediante Supporto Extracorporeo
Centro di Simulazione
Fondazione IRCCS Policlinico, Mangiagalli e Regina Elena
Milano
2009
![Page 72: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/72.jpg)
Il circuito extracorporeo:
Tipologie possibili
Giorgio IottiAnestesia e Rianimazione 2
Pavia
![Page 73: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/73.jpg)
Sistema Respiratorio
Pump Failure
Lung Failure
Scambiatore di Gas
Pompa
Insp
Esp
![Page 74: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/74.jpg)
INSUFFICIENZA RESPIRATORIA
PUMP FAILURE - IPERCAPNICA
Inquadramento Diagnostico Fisiopatologico
![Page 75: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/75.jpg)
INSUFFICIENZA RESPIRATORIA
PUMP FAILURE - IPERCAPNICA LUNG FAILURE - IPOSSIEMICA
Inquadramento Diagnostico Fisiopatologico
![Page 76: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/76.jpg)
![Page 77: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/77.jpg)
• The syndrome did not respond to usual and ordinary methods of respiratory and ordinary methods of respiratory therapy
![Page 78: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/78.jpg)
• The syndrome did not respond to usual and ordinary methods of respiratory and ordinary methods of respiratory therapy
• Positive end-expiratory pressure (PEEP) was most helpful in combating atelectasys and hypoxemia
![Page 79: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/79.jpg)
CPT
Vtidal
FRC
VolumiPolmonari
StartStart
Plim
Ptidal
EEP
PressioniAlveolari
![Page 80: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/80.jpg)
CPT
Vtidal
FRC
VolumiPolmonari
StartStart
Plim
Ptidal
EEP
PressioniAlveolari
![Page 81: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/81.jpg)
CPT
Vtidal
FRC
VolumiPolmonari
↓ VtStart ↓ VtStart
Plim
Ptidal
EEP
PressioniAlveolari
![Page 82: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/82.jpg)
CPT
Vtidal
FRC
VolumiPolmonari
↓ VtStart ↑ Freq.↓ VtStart
Plim
Ptidal
EEP
PressioniAlveolari
↑ Freq.
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INSUFFICIENZA RESPIRATORIA
PUMP FAILURE - IPERCAPNICA LUNG FAILURE - IPOSSIEMICA
• Ossigeno• Ventilazione protettiva• Ventilazione protettiva• ↓ spazio morto• Pronazione• Manovre di reclutamento• iNO• Attività resp. spontanea
UTILIZZO OTTIMALE / MASSIMALE
DELL’ORGANO MALATO
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Il gioco qualche volta non funziona…
• Anche con tutti i trucchi, le acrobazie e le precauzioni che abbiamo imparato, talvolta la sola POMPA ARTIFICIALEtalvolta la sola POMPA ARTIFICIALEnon basta:
– Severa IPERCAPNIA
–Pericolosa IPOSSIEMIA
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INSUFFICIENZA RESPIRATORIA
PUMP FAILURE - IPERCAPNICA LUNG FAILURE - IPOSSIEMICA
• Ossigeno• Ventilazione protettiva• Ventilazione protettiva• ↓ spazio morto• Pronazione• Manovre di reclutamento• iNO• Attività resp. spontanea
UTILIZZO OTTIMALE / MASSIMALE
DELL’ORGANO MALATOSOSTITUZIONE con
ORGANO ARTIFICIALE
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INSUFFICIENZA RESPIRATORIA
PUMP FAILURE - IPERCAPNICA LUNG FAILURE - IPOSSIEMICA
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Supporto Respiratorio Extracorporeo
• Prelevo del sangue
• Lo tratto con uno scambiatore di gas Extra Corporeo a MembranaExtra Corporeo a Membrana
� Rimozione di CO2 (CO2R) ECCO2R
� + Ossigenazione (O) ECMO
• Reinfondo il sangue trattato
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va ECMO
Rimozione di CO2
Ossigenazione
Assist. Cardiaca
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JAMA 1979; 242:2193-6
Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory
failure. A randomized prospective study.
Zapol WM, Snider MT, Hill JD, Fallat RJ, Bartlett RH, Edmunds LH,
Morris AH, Peirce EC 2nd, Thomas AN, Proctor HJ, Drinker PA, Pratt
PC, Bagniewski A, Miller RG Jr.
Nine medical centers collaborated in a prospective randomized study to
evaluate prolonged extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) as a
therapy for severe acute respiratory failure (ARF). Ninety adult patients were therapy for severe acute respiratory failure (ARF). Ninety adult patients were
selected by common criteria of arterial hypoxemia and treated with either
conventional mechanical ventilation (48 patients) or mechanical ventilation
supplemented with partial venoarterial bypass (42 patients). Four patients in
each group survived. The majority of patients suffered acute bacterial or viral
pneumonia (57%). All nine patients with pulmonary embolism and six
patients with posttraumatic acute respiratory failure died. The majority of
patients died of progressive reduction of transpulmonary gas exchange and
decreased compliance due to diffuse pulmonary inflammation, necrosis, and
fibrosis. We conclude that ECMO can support respiratory gas exchange but
did not increase the probability of long-term survival in patients with severe
ARF.
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vv ECMO
Rimozione di CO2
Ossigenazione
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Kolobow T, Zapol W, Pierce J (1969) Trans Am Soc Artif Intern Organs 15:172-7
![Page 92: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/92.jpg)
Anesth Analg 57: 470: 1978
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av ECLA
(ILA Novalung)
Rimozione di CO2
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A confronto
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va ECMO
Rimozione di CO2
Ossigenazione
Assist. Cardiaca
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vaECMO respiratoria: problemi
• Fortissima dipendenza dal supporto extracorporeo
• Ridotta perfusione polmonare• Ridotta perfusione polmonare
• Scarsa ossigenazione del sangue in uscita da VS (coronarie, tronchi sovraortici)
• Problemi di perfusione distale della zona dipendente dall’arteria incannulata
• Embolizzazione sistemica
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av ECLA
(ILA Novalung)
Rimozione di CO2
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avECLA: vantaggi
• Bassa richiesta di tecnologia
– Semplicità
– Investimenti ridotti
– Facile trasportabilità– Facile trasportabilità
• Comunque necessari:
– Misuratore flusso extracorporea
– Flussimetro di precisione
– Hemochron (ACT)
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avECLA: problemi
• Notevole aumento della richiesta di prestazione cardiaca (shunt a-v)
• Dipendenza dalle condizioni emodinamiche del paziente
• Ridotta perfusione distale della zona dipendente dall’arteria incannulatadall’arteria incannulata
• Dispersione di calore (scambiatore di calore assente)
• Facilità di passaggio di gas nella camera ematica dell’ossigenatore (pressione transmembrana!!)
• Facilità di apposizioni trombotiche dell’ossigenatore (flusso relativamente basso)
• Scarsa capacità di ossigenazione
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![Page 107: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/107.jpg)
![Page 108: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/108.jpg)
![Page 109: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/109.jpg)
avECLA: problemi
• Scarsa capacità di ossigenazione
• Se bisogna passare allo step successivo (vvECMO), abbiamo fatto un grosso buco in un’arteria!
![Page 110: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/110.jpg)
vv ECMO
Rimozione di CO2
Ossigenazione
![Page 111: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/111.jpg)
vvECMO: limiti
• Capacità di ossigenazione: non consente un supporto totale
• Assistenza cardiaca: nessuna, se non • Assistenza cardiaca: nessuna, se non indiretta
![Page 112: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/112.jpg)
Decapnizzatori
• vvECMO a bassissimo flusso
• Nessuna ossigenazione
• CO2 removal molto limitato• CO2 removal molto limitato
• Circuiteria da CRRT
– non eparinata
– Pompa sangue ?
– Concepita per uso discontinuo
– Cambi, tempo e impegno, costi
![Page 113: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/113.jpg)
Conclusioni
• A voi le conclusioni sulla “ECMO respiratoria” più appropriata oggirespiratoria” più appropriata oggi
![Page 114: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/114.jpg)
La gestione del ventilatore ed
interazione con il bypass
Giuseppe Foti
Istituto Anestesia e RianimazioneIstituto Anestesia e Rianimazione
Università di Milano-Bicocca
dir. Prof. A. Pesenti
Ospedale S. Gerardo Monza
![Page 115: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/115.jpg)
…….ma adesso che sono in bypass,
il ventilatore
serve ancora ?
VENTILAZIONE OSSIGENAZIONE
![Page 116: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/116.jpg)
Cosa succede alla partenza della
CEC
Rimozione > 70% VCO2Rimozione > 70% VCO2
![Page 117: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/117.jpg)
PCO2 !!
ATTENZIONE SHIFT pH e
PCO2 !!
• � subito
– FR (sempre)
– TV (se necessario)– TV (se necessario)
– I/E (attenzione)
• Guided by:
– EndTidalCO2
– EGA
• entro 10’
![Page 118: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/118.jpg)
Se non serve più ventilare, perché
tengo il ventilatore ?
• Malgrado �ECBF la PaO2 può essere �
• ECBF/C.O.
• � SvO2 � �Vasocostrizione ipossica
![Page 119: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/119.jpg)
PO2 e PAP
PAPPAP
�������� Flusso CECFlusso CEC�������� SvOSvO22
SvOSvO22
![Page 120: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/120.jpg)
Se non serve più ventilare, perché
tengo il ventilatore ?
• Per Ossigenare
Come
• Tenendo aperto il polmone
![Page 121: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/121.jpg)
FR = 30
Paw = [(30*1) + (15*1)] / 2 = 22.5
30
Attenzione ai cambi bruschi di
Pmedia
FR = 15
Paw = [(30*1) + (15*2)] / 3 = 20
30
1” 1”
15
30
1” 2”
15
30
![Page 122: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/122.jpg)
Attenzione ai cambi bruschi di
Pmedia
Attenzione ai cambi bruschi di
Pmedia
• Evitare immediatamente la sovradistensione
• Ridurre Pplat < 30
• TV < 6 ml/Kg
NO GOOD BETTER
![Page 123: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/123.jpg)
Perché/Come contrastare i bruschi
cambi Pmedia ?
Perché/Come contrastare i bruschi
cambi Pmedia ?
• Dereclutamento
(Plasmorrea/Capillary Leak)
• ���� PEEP
• Evitando ���� I/E
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Strategie Ventilatorie in ECMO
(una guerra di religione)
Recruiter Non Recruiter
![Page 125: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/125.jpg)
![Page 126: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/126.jpg)
High survival in adult patients with ARDS treated by High survival in adult patients with ARDS treated by extracorporeal membrane oxygenation, extracorporeal membrane oxygenation, minimal minimal sedation, and pressure supported ventilationsedation, and pressure supported ventilation
Linden V et al. Linden V et al. ICM 2000; 26: 1630ICM 2000; 26: 1630
�� 17 patients17 patients
�� LIS 3.5LIS 3.5�� LIS 3.5LIS 3.5
�� PaOPaO22/FiO/FiO22 46 mmHg46 mmHg
�� Length of bypass 3Length of bypass 3--52 days52 days
��((conventionalconventional VV or VA 9/17)VV or VA 9/17)
�� PEEP 10 PSV 15PEEP 10 PSV 15
�� Survival Rate 76 %Survival Rate 76 %
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lung rest settings were :
- peak inspiratory pressure 20–25,
- positive endexpiratory pressure 10–15,
- rate 10,
- FiO2 0・3.
![Page 128: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/128.jpg)
Recruiter strategy
� PAW
� B.F.
![Page 129: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/129.jpg)
Non Recruiter strategy
� PAW
� B.F.
![Page 130: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/130.jpg)
Non Recruiter strategy
• Low PEEP (5-10)
• LPS
– PSV
• High Blood Flow• High Blood Flow
– II° drainage cannula
• NO PNX
•• PulmonaryPulmonary HypertensionHypertension
–– VV--A bypass?A bypass?
� B.F.
![Page 131: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/131.jpg)
Reclutamento e PAP
PAP
PVCPVC
RMs = 70 cmH2ORMs = 70 cmH2O
![Page 132: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/132.jpg)
Non Recruiter strategy
In 33 patients (49%), a secondaccesscannula was needed to augmentcannula was needed to augmentECMO support.
![Page 133: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/133.jpg)
Recruiter strategy
• RMs
• PEEP Titration
• SIGH
•• PNX ?PNX ?•• PNX ?PNX ?
![Page 134: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/134.jpg)
%
Opening and closing pressures
30
40
50
Opening
pressure
Closing
pressure
Paw > 35 cmH2O
to fully recruit
Paw [cmH2O]
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
10
20 pressure
Crotti et al. Am J Respir Crit Care Med 2001
![Page 135: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/135.jpg)
Modern PEEP TitrationModern PEEP Titration
10 1215
7
10
![Page 136: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/136.jpg)
Spo2 e RM’s
• � � Problema risolto !Era un’atelettasia
• � e poi � � Ripeto e � PEEP
•± �� Pressione Rm’s
oppure aspetto
![Page 137: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/137.jpg)
Quante RM’s ?
• Pochissime se uso SIGH
• In Controllata e Assistita
• Che pressione ? � quella di reclutamento• Che pressione ? � quella di reclutamento
• A chi ? � A quelli che reclutano
![Page 138: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/138.jpg)
Sigh (1 ogni 3 min)
Effects of periodic lung recruitment maneuvers on gas exchange and
respiratory mechanics in mechanically ventilated ARDS patients.G. Foti, M.Cereda, M.E. Sparacino, L. De Marchi,F. Villa, A. Pesenti Intensive Care Med (2000) 26: 501-507
Pressione di reclutamento
Sigh (1 ogni 3 min)
↑Oxygenation
↓↓↓↓ Qva/Qt
SIGH
![Page 139: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/139.jpg)
Monitoraggio
reclutamento
Monitoraggio
reclutamento• EGA
– P/F
– PaO2 al 100%
– Shunt– Shunt
– Rapporto B.F./C.O.
• Meccanica respiratoria
– Cpl, FRC
• Imaging
– Rx
– TC
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Monitoraggio reclutamento
durante V-A bypass
• Quale sangue proviene dai polmoni ?
• Incannula la radiale dx• Incannula la radiale dx
– Se attività cardiaca
– Sangue proveniente dal polmone naturale
![Page 141: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/141.jpg)
Oh..oh…c’è un PNX
• Presto mettiamo drenaggio toracico
• Aspettiamo e convertiamoci
![Page 142: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/142.jpg)
Oh..oh…c’è un PNX
• Non mi convertirò mai!
– Dg percutaneo
– Guidato scopia– Guidato scopia
– Identificazione eco
• Bene, non sbolla più
• Tiriamolo via
•• Non rimuovete le frecce Non rimuovete le frecce
durante CEC (durante CEC (…augh…augh))
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Identificazione Ecografica PNX
![Page 144: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/144.jpg)
Sono passate ormai 2
settimane…dobbiamo fare la tracheo.
• Se proprio non se ne può fare a meno
• Percutanea meglio che chirurgica
• Fantoni meglio delle altre
– Attenzione al tracheoscopio rigido– Attenzione al tracheoscopio rigido
– Tecnica con fibroscopia flessibile
– Mantenete Paw con il tubino
– Sospendere/ridurre eparina
![Page 145: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/145.jpg)
When a ALI/ARDS pts. can be When a ALI/ARDS pts. can be
weaned to PSV from CMV ?weaned to PSV from CMV ?
n.s.181±67218±68PaO2/FiO2
pFailureFailure22%
SuccessSuccess78%
PaO2 > 80
PEEP < 15
< .0520.2 ±19.29.2 ±13.5Days from
Tube
< .050.70 ±0.090.52 ±0.10Vd/Vt
< .0530 ±1642 ± 15Cst,rs
(ml/cmH2O)
Cereda M, Foti G. et al. Crit Care Med 2000 Vol.28 n° 5; 1269-1275
![Page 146: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/146.jpg)
BENEFICI Respiro Spontaneo in ARDS
spontaneous breathing controlled ventilation, NMBA
![Page 147: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/147.jpg)
Set: BIPAP+PSV, Pmax = 35-40cmH2O
Ti = 3-5 s.
RRBIPAP = 0.5-1 b.p.m.
![Page 148: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/148.jpg)
ECMO per favorire il passaggio
al respiro assistito
• Quando è terminata fase iperacuta
– No capillary leak
• Per favorire reclutamento alveolare• Per favorire reclutamento alveolare
• Per accelerare il weaning
• Dottore..dottore..la frequenza respiratoria �– Aumenta PSV..mmm..no anzi
– Sedalo un pochino…..mmm….,aspetta
– Aumenta gas flow !
![Page 149: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/149.jpg)
E se facessimo a meno del ventilatore ?del ventilatore ?
![Page 150: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/150.jpg)
2/87 Survival
in Intubated in Intubated
because of Pneumonia
![Page 151: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/151.jpg)
Ventilazione Diversamente
Invasiva (DIV)
1 Week
CEC
P/F 64
PEEP 15
GB 280
Plt 19.000
P/F 104
PEEP 10
GB 1050
Plt 33.000
Start
CEC
![Page 152: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/152.jpg)
![Page 153: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/153.jpg)
![Page 154: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/154.jpg)
![Page 155: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/155.jpg)
Pediatric ECMO Management: Pulmonary
• Optimal ventilator settings vary
• Limit peak pressures to 30 cm H2OH2O
• Delivered tidal volumes 4-6 cc/kg
• Rate 5-10 breaths/minute
• PEEP 12-15 cm H2O
• Inspiratory time longer
• Goal FiO2 0.21
![Page 156: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/156.jpg)
Federico Pappalardo, MD
Department of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia and Intensive Care
Università Vita e Salute San Raffaele Hospital, Milano
![Page 157: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/157.jpg)
� Hemorrhagic complications 54% (37/68)
• ECMO cannulation site 22%
• GI bleeding 10%
• Respiratory tract 10%• Respiratory tract 10%
• Intracranial hemorrhage 9%
• Genital bleeding 9%
� Median amount of blood administered per patient 1880 mL
� NO thromboembolic complications ???
![Page 158: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/158.jpg)
Overall adult ECLS SurvivalOverall adult ECLS Survival
Respiratory 53%
Cardiac 32%
ELSO Registry (100 centers)
Cardiac 32%
eCPR 37%
![Page 159: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/159.jpg)
THROMBIN GENERATION/EFFECTS
XaXVIIIa, , PLCa++
Tissue Factor(TF:VIIa)
*
IXa
IX
Contact(XIIa)
Prothrombin
PT fragment 1.2
Va, Ca++
THROMBIN
, PL
FPAXIII
FV, FVIII, FXI FXIa, FVa/FVIIIa
Platelets
BTG, PF4
activation/consumption
*TFPI
bradykinin
APC
FVi, FVIIIi
Thrombomodulin*
Protein C
ATIII
ATIII
ATIII
ATIII
*
PT fragment 1.2
Fibrin (M)Fibrinogen
Fibrin (Ps)
Fibrin (Pi)
XIIIa
tPA*
EC
Plasminogen PLASMIN
D-dimer
FSP
Platelet GP1bPAP complexes
-2-antiplasmin
PAI1
tPA:PAI1*
TAT
ATIII
![Page 160: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/160.jpg)
Injury of vessels wallleads to contact between blood and subendothelial cells
Tissue factor (TF) isexposed and binds toFVIIa or FVII whichis subsequently converted to FVIIa
1. Initiation phase
FXa binds to FVa on thecell surface
The complex between TF and FVIIa activates FIX and FX
![Page 161: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/161.jpg)
The FXa/FVa complexconverts small amountsof prothrombin intothrombin
The small amount ofthrombin generatedactivates FVIII, FV, FXIand platelets locally.FXIa converts FIX to FIXa
2. Amplification phase
Activated plateletsbind FVa, FVIIIaand FIXa
![Page 162: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/162.jpg)
The FVIIIa/FIXa complexactivates FX on thesurfaces of activatedplatelets
FXa in association withFVa converts largeamounts of prothrombininto thrombin creating a “thrombin burst”.
3. Propagation phase
The “thrombin burst”leads to the formationof a stable fibrin clot.
![Page 163: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/163.jpg)
![Page 164: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/164.jpg)
ASA, Dipyridamol, Clopidogrel
Heparin
Coumadin
![Page 165: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/165.jpg)
PAT
aPTT
INR
TEG
![Page 166: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/166.jpg)
• Haemostasis starts with the interaction between TF
and FVIIa on the surface of subendothelial cells.
• The small amount of thrombin generated during the amplification phase activates platelets locally on whose surface the subsequent reactions take place.whose surface the subsequent reactions take place.
• The resulting thrombin burst results in the formation of a stable clot.
![Page 167: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/167.jpg)
Activation Balance
Inappropriate
Site
Inappropriate
Amount
Inappropriate Control
ThrombosisDVT/PTE
MIStroke
Bleeding
Transfusion
Inappropriate Control
![Page 168: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/168.jpg)
![Page 169: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/169.jpg)
![Page 170: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/170.jpg)
� Contact activation : interface of blood with nonendothelial surface
� Pericardial activation : mediated by trasfusion of pericardial bloodpericardial blood
� Mechanical consumption : shear forces imposed by circuit’s component
![Page 171: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/171.jpg)
� Pulsatile, axial or centrifugal device
� Cannulation (apical, atrial)
� Coagulation disease (anti-phospholipid antibodies,..)
� Heart disease (acute infarction, icmp, myocarditis,
Anticoagulation ManagementAnticoagulation Management
� Heart disease (acute infarction, icmp, myocarditis,
dcmp)
� Cardiac rhythm (fibrillation)
� Age (children)
![Page 172: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/172.jpg)
Anticoagulation management
safe
Anticoagulation ManagementAnticoagulation Management
Anticoagulation management
low costs simple
![Page 173: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/173.jpg)
Heparin activates platelets directly-GP IIb/IIIa activated-P-selectin expressed
+ Platelet Activated
Platelet
HeparinP-selectin
GP IIb/IIIa
Low concentrations of heparin increase the affinity of thrombin for fibrin.
Fibrin
ThrombinThrombin
ThrombinHeparin
+Thrombin
Heparin can induce
Heparin inactivated by Platelet Factor 4 (PF4)
FibrinHeparin can induce an immune response in the form of HIT/HITTS and lead to thrombocytopenia and thrombosis
Anti-bodies
Platelet
Factor 4+Heparin
Fibrin
2
1
Thrombin2
1
Thrombin
2
1
ThrombinHeparin
Heparin cannot bind clot-bound thrombin
P P
P
P
P
Heparin binds to plasma proteins and cells
PP
Cell
PPCell
PP
Heparin exhibitsa nonlinear
dose-response.
Heparin dose
AC
T
![Page 174: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/174.jpg)
�UFH continues to dominate ECMO anticoagulation:
• rapidly acting
• easily reversible
• inexpensive
• widely available
• well tollerated by pediatrics and adults
• needs cofactor AT, produce inhibition of factor Xa, thrombin and TF • needs cofactor AT, produce inhibition of factor Xa, thrombin and TF
• thrombin bound to clot or surface of the circuit is not inhibited by AT-UFH complex
Bound thrombin activate clotting and thrombin generation
GREATER UFH NEEDS
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4000
5000 D-Dimer ( ng / ml )
Increased Heparin to
Preserve Haemostasis• High Heparin had
reduced:
– Prothrombin activation
� β−Thromboglobulin
Despotis et al Thromb Hemostasis 1996;76:902-8
2000
3000
Control High Hep
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� The effectiveness of anticoagulation worsens with the duration of ECMO (6 days freedom from thromboembolic events)
� Management of ECMO anticoagulation partially derived from the experiences of CPB
� The popular range for the ACT with UFH during ECMO is 180 to
220 sec220 sec
� aPTT is a valuable tool to assess anticoagulation in situation that do not require high heparin dosing such as ECMO
� In very ill patients requiring continuous infusion of UFH the ACT can not delineate between low and moderate level of anticoagulation compared with aPTT
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Dosage of Acetylsalicylacide
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Low dosage:Thromboxane A2 (platelet)-> reduction of aggregation
High dosage:Prostacyclin (endothelium)
Dosage of Acetylsalicylacide
Prostacyclin (endothelium)-> increasing aggregation
High dosage:Prostaglandin (stomac)
-> increasing GI-bleeding
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0
50
100
150
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250
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350
400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
400
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600
Platelets and shockPlatelets and shock
0
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Grafic 1.: LVAD and RHF
Grafic 2.: LVAD survival
Grafic 3.: TAH survival
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Platelets and shockPlatelets and shock
“Platelet transfusion represents a major part of
management of ECMO patients”
“Recurrent platelet dysfunction on ECMO”
“Frequent platelets transfusions even with
normal platelet count” normal platelet count”
“The more critically ill the patient, the more likely
platelets have been given”
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LABORATORY TESTING
• Antigen assays- ELISA detects antibodies
reactive against the PF4/Heparin complex
- High sensitivity (90-98%)- High negative predictive
value
• Activation/Functional assays
- SRA (Serotonin release assay)
- Platelet aggregation assay
- Detect the presence of antibodies that activate platelets in the presence of heparin
- High sensitivity (>95%)
- High negative predictive valuevalue
- Moderate positive predictive value
- The magnitude of a positive ELISA can be diagnostically useful
- High negative predictive value
- Moderate positive predictive value
- The magnitude of a positive ELISA can be diagnostically useful
The presence of HIT antibodies does not necessarily predict the development of clinical HIT!!
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There is no single laboratory test that perfectly correlates
with a clinical diagnosis of HIT, because there is currently no
test with 100% sensitivity and specificity for the detection of
pathogenic HIT antibodies
LABORATORY TESTING
pathogenic HIT antibodies
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![Page 192: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/192.jpg)
![Page 193: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/193.jpg)
Do
STOP heparin
Switch to alternate anticoagulantSwitch to alternate anticoagulant
Don’t Do
No warfarin (Vit K if warfarin given)
No prophylactic platelets
Dx
HIT antibodies
Ultrasound for lower-limb DVT
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![Page 195: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/195.jpg)
![Page 196: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/196.jpg)
COO-
+H3N
Lepirudin Bivalirudin Argatroban
+H3N
BIVALENT DTI UNIVALENT DTI
DTIDTI
Lepirudin Bivalirudin Argatroban
RENAL ENZIMATIC>RENAL HEPATICElimination
Binding
Effect on INR
Immunogenicity
REVERSIBLE REVERSIBLEIRREVERSIBLE
+ ++ ++++
+++ + -
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�Reversible binding to thrombin - BIVALENT DTI�Blocks activation by thrombin of fibrinogen, Fact. V,VIII,XIII and platelets�Cleaved by circulating proteases� Half-life 25-30’
Bivalirudin Bivalirudin
� Half-life 25-30’� Proteolytic clevage by thrombin (80%)� Removal by haemofiltration� AVOID STASIS
![Page 198: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/198.jpg)
![Page 199: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/199.jpg)
![Page 200: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/200.jpg)
Set upSet up
� Albumin in priming
� Consider UF in presence of lung injury and/or capillary leak syndrome
� Heparin bolus 1000 UI after cannulation, then check for bleeding
If bleeding <50 cc/h � start heparin infusion to a target
ACT 180-200, aPTT 60 sec
If bleeding on heparin > 50 ml/h � stopIf bleeding on heparin > 50 ml/h � stop
� 2 UI/mL of heparin in the priming� Weaning ACT >200
![Page 201: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/201.jpg)
ECMO circuit changeECMO circuit change
� Plasma leak
� Hemolysis likely if:
• Pressure > 300 mmHg on arterial cannula
• Negative pressure > 200 on the venous cannula
• LDH>1000 mg/dL and FHb >40 mg/dL in two samples within 24h• LDH>1000 mg/dL and FHb >40 mg/dL in two samples within 24h
� Thrombi Check HIT
� Thrombocytopenia
� Sistematically every 8-10 days
![Page 202: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/202.jpg)
WeaningWeaning
� Always keep 0.5L flow (risk of thrombosis)
� If flow is stopped for definitive evaluation
(30 min. observation)
give heparin 10000 UI before lines clamping
� Recirculation
![Page 203: Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione ... giorno.pdf · Fisiologia degli scambi gassosi durante circolazione extracorporea 2009, Milano ... Steady state Arterial Oxygen](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022013114/5be7582a09d3f2d3638b889b/html5/thumbnails/203.jpg)
Figure 1.: RVAD Impeller after 33 days of support Figure 2.: RVAD Impeller after 3 days of low flow support