Тромбоз в контурах экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО)

Аннотация

Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) является жизнеспасающей,  высокотехнологичной и дорогостоящей процедурой. Тромбоз контура ЭКМО продолжает оставаться распространенным осложнением при проведении экстракопоральной мембранной оксигенации и связан с многочисленными клиническими проблемами, включая артериальную тромбоэмболию, гемолиз, отказ и необходимость замены контура.  Одной их причин этого процесса является активация гемостаза и  иммунологический ответ  крови при попадании на искусственную поверхность, что провоцирует протромботическое состояние с последующим отложением фибрина.

 В настоящее время выявление тромбоза контура основано на визуальном осмотре, контура и оксигенатора, измерения дельта-давления, параметров оксигенации крови и уровня гемоглобина. Несмотря на клиническую важность, обследование контура во время работы может оказаться недостаточным для выявления тромбов, присутствующих в насосе и оксигенаторе. Снижение вероятности тромбоза контура ЭКМО требует лучшего понимания о причинах тромбоза контура, определение того, какие  тромбы контура являются клинически важными, и изучение способов их предотвращения. Одним из подходов является исследование контура после деканюляции пациента.

Исследователи определили целью этого проекта –  расширить предыдущие наблюдения  путем изучения всех звеньев контура ЭКМО, по сути, проведя  “аутопсию”. Схема обследования включала  общий осмотр контуров после удаления, с демонтажем насоса и оксигенатора. Репрезентативные образцы тромбов из трубок, насосов и оксигенаторов были подвергнуты  гистологическому анализу с использованием иммуногистохимических, иммунофлуоресцентных методов для оценки состава тромба, включая фибрин, тромбоциты, лейкоциты и фактор Виллебранда. Результаты схемы сравнивались с данными пациента и аутопсии, чтобы определить, какие тромбы были клинически значимыми.

В общей сложности было проанализировано 53 схемы ЭКМО с 2016 по 2019 год,  у 46 пациентов  (25 женщин, 21 мужчина, 33 вено-артериальных и 13 вено-венозных). Средний возраст пациентов составил 6 месяцев (от 1 дня до 20 лет). Средняя продолжительность ЭКМО составила 8 дней (от 21 часа до 65 дней). Причины ЭКМО включали: дыхательную недостаточность из-за инфекции (13), аспирацию мекония (7), врожденный порок сердца (4), посткардиальную хирургию (4), дыхательную недостаточность новорожденных (3), осложнения, связанные с лейкемией/лимфомой (3), врожденную диафрагмальную грыжу (3), остановку сердца (3), утопление (2) и другие причины (4). Тридцать восемь пациентов пережили ЭКМО, в то время как восемь умерли.

Схемы включали 18 оксигенаторов Quadrox для взрослых и пять детских (Maquet Cardiovascular, Уэйн, Нью-Джерси, США) с центробежным насосом Sorin Revolution (ранее Sorin, теперь LivaNova, Хьюстон, Техас, США) и 30 аппаратов  Кардиохелп (Cardiohelp) со встроенным насосом (Getinge, Уэйн, Нью-Джерси, США). Все оксигенаторы были покрыты гепарином. Трубки для системы Sorin имели фосфорилхолиновое покрытие, в то время как трубки Cardiohelp имели альбумин- гепариновое покрытие. Стандартным подходом к антикоагуляции гепарином при ЭКМО было введение 75 Ед/ кг болюсом во время канюлирования с последующей начальной инфузией гепарина в дозе 20 Ед/кг/час, которая была скорректирована с учетом целевого диапазона активности гепарина против Ха от 0,2 до 0,4 Ед / мл.

Причины удаления контура включали плановую декануляцию в 31 случае, удаление после смерти в трех случаях и смену контура в связи с гемолизом в пяти случаях, отказ оксигенатора в шести случаях, тромбы артериальных трубок в трех случаях и диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром) в четырех случаях. В целом, в 81% схем были выявлены некоторые признаки тромбоза ( см таблицу 1). У десяти пациентов (19%) тромбы в схемах отсутствовали. Эта группа без тромбов была аналогична общей группе: ЭКМО средней продолжительности 7 дней, четыре с аспирацией мекония, три с инфекцией, один вдыхал огонь (умер), один от передозировки лекарств и один с сердечной недостаточностью. В шести случаях схемы были удалены для плановой деканнуляции, в двух – заменены из-за гемолиза, а в двух – из-за ДВС-синдрома. У пациентов, которым проводилась веноартериальная ЭКМО, вероятность развития тромбоза контура была в 5,4 раза выше, чем у пациентов, которым проводилась веновенозная ЭКМО (точный тест Фишера, P = 0,005).

Таблица 1. – Распределение тромбов в контурах ЭКМО.

В рамках проекта клиницисты всесторонне оценили все  53 контура ЭКМО после деканюляции. В целом, у пациентов, которым проводилась веноартериальная ЭКМО, вероятность развития тромбоза схемы была в 5,4 раза выше, чем при веновенозной ЭКМО. Цифры в исследовании были слишком малы, чтобы оценить типы тромбоза контура в подгруппах. С клинической точки зрения наиболее важными тромбами контура ЭКМО были поверхностные тромбы мембраны оксигенатора, которые закупоривали контур, тромбы артериальных трубок, которые в одном случае привели к артериальному тромбозу, и венозных трубок, которые эмболизировали помпу, что привело к усилению гемолиза.

Наиболее распространенными, клинически значимыми тромбами, выявленными в этом исследовании, были поверхностные тромбы мембраны оксигенатора, которые быстро закупоривали оксигенатор, что приводило к необходимости замены контура. 

Рисунок 1

 Схема расположения тромбов оксигенатора. На рисунке показан вид сбоку внутренней части оксигенатора, где кровь, текущая по венозному каналу, растекается по пластиковому внутреннему распределителю потока, проходит через пучок волокон мембраны оксигенатора, а затем выходит из артериального канала. Последующие диаграммы показывают расположение в оксигенаторе (1) поверхностного тромба мембраны притока оксигенатора, (2) тромба глубокой мембраны оксигенатора и (3) фрагментов тромба, эмболизированных из тромбов оси насоса.

Рисунок 2  

Поверхностный тромб мембраны оксигенатора. (А) График, показывающий пример быстрого увеличения дельта-давления в оксигенаторе при этом типе тромба, (Б) поверхность притока оксигенатора, показывающая образование тромба на мембране, (В) иммунофлуоресцентная микрофотография, показывающая мембранные волокна, окруженные плотным тромбом (зеленый = фибрин, красный = фактор Виллебранда, синий = ядра лейкоцитов, увеличение 100 ×). Иммуногистохимический анализ CD61 также показал скопления тромбоцитов в поверхностном тромбе мембраны (не показан). Пациентом был мужчина 8 месяцев от роду, госпитализированный с дыхательной недостаточностью из-за некротизирующей пневмонии. В анамнезе множественные венозные тромбозы (включая церебральный венозный тромбоз) во время терапии гепарином. Деканюлирован и выписан и стационара.

У шести пациентов (11%) был обнаружен тромб, который эмболизировал насос. Тромбоэмболии насоса представляли собой длинные тонкие сгустки, которые обвивались вокруг лопастей и стоек ротора. У трех из шести пациентов с тромбоэмболией помпы  наблюдался повышенный гемолиз. Тромб состоял из слоев фибрина, тромбоцитов, эритроцитов, лейкоцитов и фактора Виллебранда, аналогично тромбу, наблюдаемому в венозных канюлях. В 4-х из 5 контуров на фоне  антифибринолитической терапии развились тромбы. Образование тромбов в контуре во время антифибринолитической терапии часто было обширным, включая артериальные и венозные канюли, оксигенатор и насос. Помповая эмболизация чаще встречалась в контурах во время антифибринолитической терапии (3 из 5 контуров во время антифибринолитической терапии против 3 из 48 без нее (Р = 0,008, OR = 23, 95% ДИ 3,1–145).

Исследователи обнаружили два вида тромбов в контурных насосах ЭКМО: 1)- тромбоэмболические образования, застрявшие в лопастях ротора, которые были связаны с гемолизом, и 2) – тромбы в оси насоса, которые имели минимальные клинические эффекты. Если тромбы в венозных трубках становились слишком большими, они отрывались и эмболизировались к насосу, где застревали в роторе насоса, что приводило к кавитации и усилению гемолиза.

Следовые тромбы присутствовали практически на всех осях и подшипниках насоса. Тромбы оси насоса или подшипника с фрагментами тромба оксигенатора чаще встречались в насосах Sorin (17 из 23, 74%), чем в насосах Cardiohelp (7 из 30, 23%, Р < 0,0001). 

В данном исследовании были обнаружены тромбы на большинстве осей центробежного насоса Sorin Revolution из нержавеющей стали. Тромбы неоднократно образовывались на осях металлических насосов, разрушались, затем отрывались в направлении потока и удерживались мембраной на стороне венозного притока оксигенатора. Быстрое вращение ротора насоса скручивает и сжимает прикрепленные тромбы, в результате чего образуются слои спрессованных, разрушающихся эритроцитов, фибрина и тромбоцитов / лейкоцитов крови / фактора Виллебранда (рис  5)

Рисунок 5

Тромб оси насоса. (А) Тромб на оси помпы Сорина, Б) тромбоэмболии оси помпы, захваченные со стороны притока оксигенатора, (В) микрофотография тромба оси помпы (гематоксилин и эозин, увеличение 100кратное), (Г) иммунофлуоресцентная микрофотография тромбов оси помпы, состоящих из плотно спрессованных слоев разлагающегося фибрина, эритроцитов, лейкоцитов и фактор Виллебранда (зеленый = фибрин, красный = фактор Виллебранда, синий = ядра лейкоцитов, увеличение 200×). Пациентом был мужчина 3 лет, госпитализированный с дыхательной недостаточностью из-за вирусной пневмонии. Деканюлирован и выписан.

В отличие от этого, центробежные насосы Cardiohelp, в роторах которых нет открытого металла, образовали лишь крошечные тромбы в единственном подшипнике головки насоса. В отличие от предыдущих исследований, мы не наблюдали тромба оси насоса, который распространялся бы на лопасти насоса, изменение, которое может быть связано с обновлением конструкции ротора насоса.

Гистологическое исследование показало, что тромбы из разных участков имели разный состав, что позволяет предположить, что могут быть задействованы множественные механизмы тромбогенеза, в зависимости от поверхности и условий локального кровотока. 

Аналогичным образом, клинические факторы, предрасполагающие пациентов к возникновению тромбов в контуре, варьировали. Поверхностные тромбы мембран оксигенатора были связаны с венозным тромбозом пациентов и бактериальными инфекциями, в то время как помповые эмболы чаще встречались у пациентов, получавших антифибринолитики. 

Эти результаты помогают расширить наше понимание того, как образуются тромбы контура при ЭКМО, и начинают давать рекомендации относительно того, какие типы тромбов требуют активного лечения для предотвращения неблагоприятных исходов у пациентов.

Ссылка на статью: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34860711/