ECMO

Das Jahr 1972 gilt als ein denkwürdiges Jahr der Medizingeschichte, da Donald Hill und sein Team im New England Journal of Medicine über die erste erfolgreiche extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) beim Erwachsenen berichteten. Dabei handelte es sich um einen 24-jährigen Patienten mit schwerem akutem Lungenversagen nach Polytrauma, bei dem konventionelle Beatmungstherapie versagte und der Tod unausweichlich schien. Donald Hill etablierte mit seinem Team einen partiellen veno-arteriellen (v-a) Bypass unter Verwendung eines Bramson-Membranoxygenators, was zur Erholung der Lunge führte. Die Publikation dieses Falls vor etwas mehr als 50 Jahren löste große Begeisterung aus.

Wenige Jahre später, im Jahr 1975, führten Robert Bartlett und sein Team die erste erfolgreiche ECMO bei einem Neugeborenen mit akutem Lungenversagen durch. Die Geschichte dieses Neugeborenen namens „Esperanza“ (Hoffnung) wird als besonders eindrücklich geschildert.

Ein Podcast versammelt die Pioniere Hill, Bartlett und Konrad J. Falke (der die ersten erfolgreichen ECMO-Therapien in Deutschland durchführte), um über die damaligen Herausforderungen, Schwierigkeiten und Risiken des bahnbrechenden Verfahrens zu sprechen.

Nach einer enttäuschenden ersten multizentrischen, randomisierten Studie in den 1970er Jahren wurde das Verfahren weiterentwickelt. Theodor Kolobow modifizierte die ECMO zur veno-venösen extrakorporalen Kohlendioxidelimination (ECCO₂R), was in den frühen 1980er Jahren, insbesondere durch die Arbeit von Luciano Gattinoni und Antonio Pesenti in Europa, zu erfolgreichen Anwendungen bei erwachsenen ARDS-Patientinnen und -Patienten führte. Konrad Falke und Mitarbeiter wandten die erste erfolgreiche LFPPV-ECCO₂R in Deutschland im Jahr 1982 an. Es folgten weitere Erfolge in Deutschland. Auch in der Neonatologie und Pädiatrie wurde die v-a ECMO weiterentwickelt und erste Studien durchgeführt.

Die Gründung des ELSO Registry (Extracorporeal Life Support Organization) im Jahr 1989 wird als bedeutend für die wissenschaftliche Erforschung des Verfahrens hervorgehoben, da es weltweit Daten sammelt und über 187 000 Zirkulationen mit einer Gesamtüberlebensrate von 54 % dokumentiert hat.

Die CESAR-Studie (2009), die erste randomisierte, kontrollierte Studie an Erwachsenen mit neueren ECMO-Systemen, zeigte erstmals einen Vorteil der ECMO-Behandlung gegenüber einer konventionellen Beatmung, wobei das Ergebnis jedoch darauf hindeutete, dass vor allem die Verlegung in ein spezialisiertes Zentrum das Outcome verbesserte. Die EOLIA-Studie (2018), eine weitere große multizentrische RCT, überprüfte erneut die Wirksamkeit der ECMO bei ARDS und zeigte, auch wenn sie vorzeitig abgebrochen wurde, einen Trend zu geringerer Sterblichkeit in der ECMO-Gruppe, der bei Berücksichtigung der Crossover-Patientinnen und -Patienten hochsignifikant wurde.

Zusammenfassend hat sich die ECMO in 50 Jahren von einem experimentellen Verfahren zu einem allgemein anerkannten intensivmedizinischen Standardverfahren in der Behandlung des schweren Lungenversagens entwickelt.

Integration in Leitlinien

Die neuen ESICM ARDS-Leitlinien (2023) geben erstmals eine Empfehlung für die Nutzung der VV-ECMO im schweren ARDS mit refraktärer Hypoxämie, basierend auf den Kriterien der EOLIA-Studie. Dies deckt sich weitgehend mit der deutschen S3-Leitlinie, die zudem die Versorgung in zentrumsgebundenen Strukturen (über 20 ECMO-Fälle pro Jahr) klar empfiehlt. Die hohe Anzahl an Kliniken in Deutschland, die ECMO als Gelegenheitsversorgung anbieten, wird als kritisch bewertet und macht Ergebnisvergleiche unzuverlässig.

Trotz der Etablierung als lebensrettendes Verfahren, insbesondere für lebensbedrohliches Lungenversagen (veno-venöse ECMO), wirft die Anwendung der ECMO, insbesondere in Deutschland, Fragen auf:

Hohe Krankenhaussterblichkeit bei COVID-19

Analysen aus Deutschland zeigten eine besorgniserregend hohe Hospitalsterblichkeit bei mit ECMO behandelten COVID-19-Patientinnen und -Patienten (73 % in einer AOK-Analyse, 68 % in einer InEK-Auswertung). Diese Raten waren im internationalen Vergleich (Metaanalyse 35,7 %, ELSO 51,9 %) deutlich schlechter. Ein höheres Alter der deutschen Kohorte könnte ein Faktor sein.

Diskussion um Fehl- und Überversorgung

Die hohe Sterblichkeit, insbesondere in Deutschland, gibt Anlass zu kritischer Reflexion. Mögliche Erklärungen sind Fehlanreize durch das technisch Machbare und finanzielle Vergütung sowie Fragen nach einer ausreichenden Anwendungsqualität bei breit gestreutem Einsatz (viele Kliniken mit geringen Fallzahlen).

Indikationsqualität gegenüber „Ultima Ratio“

Betont wird, dass die medizinische Indikation auf einem sorgfältig definierten Therapieziel basieren sollte. Der häufig genutzte Begriff „Ultima Ratio“ oder „rescue therapy“ zur Begründung des ECMO-Einsatzes wird kritisch hinterfragt, da er das ethisch begründete Abwägen eines Therapieziels überspringen kann. Die hohe Letalität im Zusammenhang mit ECMO und das damit verbundene Leid werfen ethische Bedenken auf („Do not harm“). Es bedarf einer Überprüfung der Indikationsqualität im Zusammenhang mit einem realistischen, patientenzentrierten Therapieziel, um Überversorgung zu vermeiden. Fachgesellschaften sind hier gefordert.

ECMO beim kardiogenen Schock (VA-ECMO)

VA-ECMO wird als letzte Behandlungsoption bei Unwirksamkeit der Standardtherapie betrachtet. Aktuelle prospektiv-randomisierte Studien fehlen jedoch, die einen Überlebensvorteil nachweisen. Die jüngste ECMO-CS-Studie fand keinen signifikanten Vorteil für die sofortige VA-ECMO bei sich schnell verschlechterndem oder schwerem kardiogenem Schock hinsichtlich des 30-Tage-Überlebens. Eine Metaanalyse zeigt eine erschreckend hohe Krankenhaussterblichkeit von 62 % und häufige Komplikationen (Nierenversagen, Blutungen) beim Einsatz von VA-ECMO für kardiogenen Schock. Der routinemäßige Einsatz wird derzeit nicht durch hochwertige Studien gestützt und sollte aufgrund der Ressourcen und Komplikationen auf Zentren mit entsprechender Expertise beschränkt bleiben. Weitere große RCTs sind dringend erforderlich.

Zukünftige Perspektiven

Die Pioniere der ECMO wünschen sich für die Zukunft Systeme, die eine Mobilisierung der Patientinnen und Patienten ermöglichen, um die Erholungschancen zu verbessern. Dies umfasst die Entwicklung von implantierbaren künstlichen Organen, was umfangreiche Grundlagenforschung erfordert.

Die Diskussion um ECMO und andere extrakorporale Verfahren ist untrennbar mit breiteren Themen der Intensivmedizin verbunden, wie der Vermeidung von Über- und Unterversorgung („Klug entscheiden“), der Bedeutung der Therapiezielbestimmung und des Patientenwillens sowie der Notwendigkeit einer patientenzentrierten und humanisierten Intensivmedizin, die über die reine Organunterstützung hinausgeht und das Langzeitoutcome sowie die Lebensqualität berücksichtigt.

Extrakorporale Therapien bei Sepsis

Die Blutreinigung zur Behandlung der überschießenden Immunreaktion ist ein verlockendes Konzept. Studien mit Adsorptionsstrategien (CPFA, Hämoadsorption) zeigten jedoch unerwartet schädliche Effekte und erhöhte Sterblichkeit, möglicherweise durch die unselektive Entfernung schützender Substanzen. Der therapeutische Plasmaaustausch (TPE) kombiniert die Entfernung schädlicher Mediatoren mit dem Ersatz verbrauchter schützender Faktoren und zeigte in einer Pilotstudie eine rasche hämodynamische Verbesserung. Das Konzept der Balancierung von Entfernung und Ersatz wird als vielversprechend angesehen, erfordert aber weitere Studien.

Extrakorporale Therapien bei Leberversagen

Leberversagen nimmt auf Intensivstationen zu. Extrakorporale Therapien sind ein zentrales Element der Behandlung. Während konventionelle Nierenersatzverfahren am häufigsten eingesetzt werden, gibt es positive Evidenz aus Metaanalysen für Leberunterstützungsverfahren (Albumindialyse, Plasmaaustausch), die eine Mortalitätsreduktion und Verbesserung der hepatischen Enzephalopathie zeigten. Ein aktueller Expertenkonsens gibt praxisbezogene Empfehlungen für Albumindialyse und Plasmaaustausch, insbesondere als Überbrückung zur Lebertransplantation. Es wird jedoch die fehlende Berücksichtigung konventioneller Nierenersatzverfahren kritisiert.

Insgesamt ist die ECMO ein herausragendes Beispiel für den Fortschritt in der Organersatztherapie, dessen 50-jährige Geschichte die Entwicklung der Intensivmedizin widerspiegelt. Gleichzeitig zeigt sich, dass die Anwendung dieser hochkomplexen Verfahren kontinuierlich kritisch hinterfragt werden muss, insbesondere im Hinblick auf Indikation, Qualität, Patientenergebnis und ethische Aspekte, und dass andere extrakorporale Verfahren ebenfalls wichtige, aber teils noch kontrovers diskutierte Therapieoptionen in der Intensivmedizin sind.

Pitfalls, die aktiv vermieden werden müssen

• „Ultima Ratio“ als Indikation akzeptieren. Der Begriff ersetzt kein Therapieziel und überspringt die ethische Abwägung.
• Aus der Etablierung der VV-ECMO beim ARDS auf die VA-ECMO im kardiogenen Schock schließen. Für Letztere fehlt der Nachweis eines Überlebensvorteils.
• ECMO als Gelegenheitsversorgung anbieten. Die S3-Leitlinie fordert Zentren mit über 20 Fällen pro Jahr, und die deutschen COVID-19-Daten zeigen, was breite Streuung kostet.
• Die Sterblichkeitszahlen ohne Blick auf die Kohorte vergleichen. Alter und Selektion erklären einen Teil der Unterschiede zwischen Deutschland und dem ELSO-Register.
• Blutreinigungsverfahren bei Sepsis als harmlos einstufen. Adsorptionsstrategien erhöhten in Studien die Sterblichkeit.

Merksätze

• 1972 Hill, 1975 Bartlett, 1989 ELSO, 2009 CESAR, 2018 EOLIA, 2023 Leitlinie: fünfzig Jahre von der Rettung eines Einzelnen zum Standard.
• CESAR zeigte vor allem den Wert des Zentrums, EOLIA den Nutzen der ECMO nach Berücksichtigung des Crossovers.
• VV-ECMO beim schweren ARDS ist Leitlinienempfehlung nach EOLIA-Kriterien, im Zentrum mit über 20 Fällen pro Jahr.
• VA-ECMO im kardiogenen Schock: 62 % Krankenhaussterblichkeit, kein RCT-Vorteil, nur in erfahrenen Zentren.
• Eine Indikation beginnt mit dem Therapieziel, nicht mit dem technisch Machbaren.

Kurzfazit

Die ECMO ist beim schweren Lungenversagen ein anerkanntes Verfahren mit klaren Kriterien und einer klaren Zentrumsforderung. Beim kardiogenen Schock fehlt der Nachweis, dass sie Leben rettet, und die deutschen COVID-19-Daten mahnen, Indikation und Anwendungsqualität kritisch zu prüfen. Andere extrakorporale Verfahren wie Adsorption, Plasmaaustausch und Leberunterstützung sind vielversprechend bis schädlich; ihre Bewertung bleibt Gegenstand laufender Studien.