Ein “in-vitro” ECCO2R-Testsetup als Alternative zum Tierexperiment

Die extrakorporale CO2 Eliminierung (ECCO2R) rückt zunehmend in den Fokus der Intensivmedizin, da hierdurch im hyperkapnischen Versagen mit (im Vergleich zur ECMO) verhältnismäßig wenig invasiven Gefäßzugängen eine lungenprotektivere Beatmung ermöglicht, oder sogar ganz auf eine Intubation verzichtet werden kann. Ziel aktueller Forschung ist die Verbesserung der ECCO2R zu einem portableren und effektiveren System. Hierzu werden bisher überwiegend aufwändige Tierversuche eingesetzt. Als Alternative stellen wir ein „in vitro“ ECCO2R-Modell vor, an welchem ohne großen Aufwand unter anderem die Leistungsfähigkeit (CO2 Auswaschung pro Minute) von experimentellen ECCO2R-Setups gemessen und verglichen werden kann.

Methoden In unserem in-vitro ECCO2R-Modell wird ein gepuffertes und mit Antibiotika versetztes, abgelaufenes Erythrozytenkonzentrat sozusagen als fließende Zellkultur von einer ECMO-Apparatur (Getinge Rotaflow + Quadrox PLS) zirkulierend durch einen Kunststoffschlauch (als simulierte V. cava) gepumpt. Die ECMO-Membran sorgt dabei durch Begasung mit einem Sweepgas aus N2 und CO2 kontinuierlich für ein zentralvenöses Milieu mit hohen CO2 und niedrigen O2 Partialdrücken. Experimentelle ECCO2R-Konfigurationen können mit Blutflüssen bis zu 1,5Lpm über Kanülen an die simulierte V. cava des Modells angeschlossen werden. Am Sweepgasauslass der zu testenden Membran, kann aus Gasflussrate und kapnometrischem CO2 Gehalt, die CO2 Auswaschung bestimmt werden.

Ergebnisse und Ausblick Bei Anschluss einer „Homburger Lunge“, eines ECCO2R-Systems auf Basis einer Rotaflow und einem Getinge Quadrox-i Pediatric, an unsere ECCO2R-Modell-Apparatur konnten bei einem Blutfluss von 0,8Lpm über die zu testende Membran und einem Sweepgasfluss von 4Lpm O2 an der zu testenden Membran realistische CO2 Auswaschraten von ca. 65 mL/min gemessen werden, was im Bereich der Herstellerangaben liegt. Wir halten dieses System, welches in jedem kleinen Labor aufgebaut werden kann, daher für geeignet Membranen von unterschiedlichen Herstellern in ihrer Leistungsfähigkeit zu vergleichen und auch aufwendigere experimentelle ECCO2R-Konfigurationen zu testen.