Pathophysiologie und technische Voraussetzungen der veno-venösen extrakorporalen CO2 Elimination (ECCO2R) zur Behandlung der schweren respiratorischen Azidose

Fragestellung: Die nicht-invasive Beatmung ist Methode der Wahl in der Behandlung der akuten respiratorischen Azidose bei exazerbierter COPD mit einem pH Wert bis 7,2. Patienten mit schwerer Azidose werden häufig intubiert und leiden besonders an den Folgen einer prolongierten invasiven Beatmung. Die extrakorporale CO₂ Elimination (ECCO₂R) könnte eine Alternative zur invasiven Beatmung darstellen, und deren Folgeerkrankungen verhindern. Im Tierexperiment wurden die technischen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Therapie im Hinblick auf Kanülengröße, Blut- und Gasflussrate systematisch untersucht.

Methodik: Ein pumpen-getriebenes veno-venöses ECCO₂R-System mit einer Oxygenatoroberfläche von 0,98m² wurde bei sechs Schweinen mit schwerer respiratorischer Azidose (pH 7,0 – 7,2) mit einem 14,5 French (Fr) Dialysekatheter und einer 19 Fr Doppellumenkanüle (Avalon®) eingesetzt. Der Blutfluss wurde bei einem Gasfluss von 8 und 16 L/min jeweils schrittweise auf maximal 400 ml/min (14,5 Fr) und 1000 ml/min (19 Fr) gesteigert.

Ergebnisse: Die schwere respiratorische Azidose konnte nur mit dem 19 Fr Katheter mit Blutflussraten von mehr als 750 ml/min sicher behandelt werden. Die maximale CO₂ Elimination betrug 146,1 ± 22,6 ml/min mit einem korrespondierenden Anstieg des pH Wertes von 7,13 ± 0,08 auf 7,41 ± 0,07 (Blutfluss 1000 ml/min; Gasfluss 16 L/min). Ein Gasfluss von 8 L/min resultierte in einer maximalen CO₂ Elimination von 138,0 ± 16,9 ml/min. Bei einem Blutfluss von 1000 ml/min zeigte eine Gasflusstitration eine relevante Steigerung bis zu einer Flussrate von 6 L/min mit einem nachfolgend deutlich weniger ausgeprägtem Anstieg bis 16 L/min. Auch wenn mit dem 14,5 Fr Dialysekatheter eine CO₂ Elimination von 77,9 mL/min möglich war, resultierte hieraus keine klinisch akzeptable Normalisierung des pH Wertes.

Schlussfolgerungen: Ein pumpen-getriebenes veno-venöses ECCO₂R System stellt eine Therapieerweiterung bei schwerer respiratorischer Azidose dar. Im Tierexperiment war die Effizienz des Systems von Blutflüssen von 750 – 1000 ml/min abhängig, während die Steigerung des Gasflusses von 8 auf 16 L/min keinen wesentlichen Einfluss auf die CO₂ Elimination hatte (Karagiannidis et al., Crit Care 2014 Jun 17;18:R124).