ECMO (adult)
ปัจจุบันมักจะใช้คำว่า ELSO (extracorporeal life support) แทนคำว่า ECMO โดยจะมีความหมายครอบคลุมถึง ventricular support ด้วย ซึ่งหลักการของ ELSO คือการนำเอา venous blood ออกมากำจัด CO2และเติม O2เข้าไปผ่าน ปอดเทียม (artificial lung) แล้วนำเลือดกลับเข้าสู่ circulation ทาง vein หรือ artery
ข้อบ่งชี้
Adult respiratory failure (VV-ECMO)
- Hypoxic respiratory failure พิจารณาใส่ ECMO ถ้า mortality risk > 50% (PaO2/FiO2< 150 on FiO2> 0.9 หรือ Murray score 2-3) และยิ่งควรใส่ถ้า mortality risk > 80% (PaO2/FiO2< 100 on FiO2> 0.9 หรือ Murray score 3-4)ซึ่งผลการรักษาจะดีถ้าใช้ ECMO ตั้งแต่ในระยะแรก (1-2 วัน)
- CO2 retention on mechanical ventilator ถึงแม้ว่าจะมี high Pplat (> 30 cmH2O)
- Severe air leak syndromes
- Need intubation ในรายที่เป็น lung transplant list
- Immediate cardiac หรือ respiratory collapse (PE, blocked airway, unresponsive to optimal care)
Adult cardiac failure (VA-ECMO)- Inadequate tissue perfusion ที่มี hypotension และ low cardiac output ถึงแม้ว่าจะให้ IV volume อย่างเพียงพอ
- Persistent shock หลังให้ volume, inotropes, vasoconstrictors, IABP
- Cardiogenic shock จาก AMI, myocarditis, peripartum cardiomyopathy, decompensated chronic heart failure, post cardiotomy shock, drug overdose (cardiodepressant)
- Sepsis-induced myocardial depression
- ภาวะดังกล่าวต้องการ inotrope equivalents > 50 mcg/kg/min (dopamine + dobutamine + ([epinephrine + norepinephrine + isoproterenol] x 100) + (milrinone x 15)) และ MAP < 65 mmHg
อื่นๆ- ECPR แนะนำให้พิจารณาในรายที่เป็น easily reversible event, และ excellent CPR (ไม่ทำในรายที่ไม่มี ROSC ใน 5-30 นาที ยกเว้นมีหลักฐานว่า good perfusion และ metabolic support)
- ใช้เป็น temporary mechanical circulatory support เช่น extensive BAL, trachea หรือ mediastinum surgery, coronary occlusion during procedures, failure to wean จาก CPB
ข้อห้าม
- ไม่มีข้อห้าม ให้พิจารณาชั่งความเสี่ยง (รวมถึงความเสี่ยงจากการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่จำกัด) และประโยชน์ที่อาจจะได้
- ข้อควรละเว้นได้แก่ ภาวะที่ไม่น่าจะฟื้นกลับมามีคุณภาพชีวิตที่ดีได้ (เช่น end stage malignancy),อายุ (> 65-70 ปี) ขนาดตัว มีโรคเรื้อรัง คนที่อาการหนักเกินไปหรือรักษาด้วย conventional therapy มานานเกินไป
- ใน adult cardiac failure ได้แก่ unrecoverable heart และไม่ใช่ candidate สำหรับ transplant หรือ VAD, อายุมาก, chronic organ dysfunction (emphysema, cirrhosis, renal failure), compliance (financial, cognitive, psychiatric, social limitation)
- ใน adult respiratory failure ได้แก่ ใช้ mechanical ventilation (ที่ high setting (FiO2> 0.9, Pplat > 30) > 7 วัน), pharmacologic immunosuppression (ANC < 400), recent/expanding CNS hemorrhage, nonrecoverable comorbidity (เช่น major CNS damage, terminal malignancy), อายุมาก (65-70 ปี)
Extracorporeal circuit
วิธีการเลือกประเภทของ ECMO(VA หรือ VV)
- Blood flow สำหรับ cardiac supportจะต้องเป็น VA ECMO เพื่อพยุง blood flow 3 L/m2/min (หรือในผู้ใหญ่เท่ากับ 60 cc/kg/min) แล้วดูว่า systemic perfusion เพียงพอหรือไม่โดยดูจาก ScvO2> 70% ซึ่งการที่จะสามารถตั้ง blood flow ได้ตามที่ต้องการจะหรือไม่จะขึ้นกับหลายปัจจัย ได้แก่ vascular access, drainage tubing resistance, และ pump properties
- Blood flow และ gas exchange สำหรับ respiratory supportจะเป็น VA หรือ VV ECMO โดย membrane lung และ blood flow สามารถทำให้ได้ oxygen delivery อย่างน้อยต้องเท่ากับ metabolism ปกติ ซึ่งมักเท่ากับ VV blood flow 60-80 ml/kg/min (ผู้ใหญ่) ซึ่งประสิทธิภาพของ oxygen delivery จะขึ้นกับ blood flow, Hb concentration, inlet Hb saturation, และ membrane lung properties
- ถ้า ECMO มีวัตถุประสงค์แค่เรื่อง CO2removal ให้ blood flow ประมาณ 10-25%ของ cardiac outputก็เพียงพอ (3-6 cc/Kg/min)ซึ่ง CO2 removalจะขึ้นกับ blood flow, sweep gas rate, inlet PCO2และ membrane lung properties
ส่วนประกอบของเครื่อง ECMOส่วนประกอบหลัก คือ blood pump, membrane lung, conduit tubingและส่วนที่อาจเสริมเข้ามา เช่น heat exchanger, monitors, alarms
- Pumpมีหลายประเภท เช่น modified roller with inlet pressure control; centrifugal/axial rotary pump with inlet pressure control; peristaltic pump
- Inlet (suction) pressureไม่ควรเกิน -300 mmHg ซึ่งการที่ negative pressure ต่ำมากๆจะทำให้เกิด hemolysis ซึ่งอาจพบได้ถ้า venous drainage ถูก occluded (chattering)
- Outlet pressureไม่ควรเกิน 400 mmHg พบได้ถ้า outlet line ถูก occluded
- Power failure ควรมี battery ที่อยู่ได้อย่างน้อย 1 ชั่วโมง และมี hand clank สำหรับในกรณี power failure และมี alarm เพื่อป้องกัน reverse flow (arterial to venous ใน VA mode)
- Hemolysisในภาวะปกติควรมี plasma Hb < 10 mg/dl ถ้า > 50 mg/dl ต้องหาสาเหตุ
![]() |
| centrifugal pump |
![]() |
| roller pump |
- Membrane lung (Oxygenator)มีหลายประเภท ได้แก่ solid silicone rubber, microporous hollow-fibre (polypropylene), solid hollow-fibre membrane (PMP, polymethyl pentene)ซึ่งความสามารถของ membrane lung แต่ละชนิดจะแสดงในรูปของ “rated flow” หรือ “maximal oxygen delivery”
- Rated flow เป็นอัตราเร็วของเลือดที่จะเปลี่ยน venous blood (saturation 75%, Hb 12 mg%)มาเป็น fully saturated blood (95%) ที่ outlet ของ membrane lung
- Maximal O2 deliveryคือปริมาณของ O2delivery ต่อนาทีของ rated flow คิดจาก O2 contentที่ outlet – inlet (ปกติ 4-5 cc/dLเหมือนกับปอดปกติ)
- ยกตัวอย่างเช่น ถ้า membrane lung มี rated flow ที่ 2 L/min (max O2100 ccO2/min)จะเพียงพอสำหรับการ support ผู้ป่วยที่ต้องการ blood flow < 2 L/min ถ้าต้องการมากกว่านี้จำเป็นต้องเพิ่ม membrane lung โดยการต่อแบบ parallel หรือเปลี่ยน membrane lung ที่ใหญ่ขึ้น
![]() |
| ความแตกต่างของ polypropylene กับ polymethyl pentene |
![]() |
| polymethyl pentene |
- Sweep gasส่วนใหญ่เป็น 100% oxygen หรือ carbogen (5% CO2, 95% O2) ตั้ง flow rate เท่ากับ blood flow rate (1:1)ถ้าเพิ่ม sweep flow จะเพิ่ม CO2 clearance แต่จะไม่มีผลต่อ oxygenationบางครั้งไอน้ำอาจควบแน่นใน membrane lung ทำให้ CO2 clearance ได้ไม่ดีสามารถแก้ไขโดยการเพิ่ม sweep gas เป็นครั้งคราว ถ้าต้องการใส่ ECMO เพื่อ CO2clearanceอย่างเดียวอาจใช้ blood flow ที่ต่ำมากๆได้ถึง 0.5 L/min/m2และตั้ง sweep gas flow 10:1 (gas:blood)
- Avoiding air embolismจาก membrane lung ซึ่ง air หรือ oxygen bubbles สามารถผ่าน membrane เข้ามาในเลือดได้ ถ้า sweep gas pressure สูงกว่า blood pressure, หรือ blood pressure เป็น subatmospheric (เมื่อ pump หยุดทำงาน และเลือดออกจาก membrane lung เข้าtube ตาม gravityจะดึงเอาอากาศผ่าน membrane lungไปกับเลือดด้วย) ปัญหานี้จะพบใน microporous hollow fiber devices (แต่สามารถเกิดกับ silicone หรือpolymethylpentene lungsได้) เพราะประกอบด้วยรูขนาดเล็กๆที่ยอมให้อากาศผ่านได้ การป้องกันให้โดยให้ blood side pressure สูงกว่า gas side pressure เสมอโดยให้ sweep gas supply มี pressure popoff valve หรือ pressure servoregulation control ใน และให้ membrane lung อยู่ต่ำกว่าผู้ป่วยเสมอ เพราะเมื่อ pump หยุดทำงานจะลดโอกาสที่อากาศจะเข้ามาได้
![]()
- Priming the circuitหล่อน้ำเข้าไปใน circuit แบบ sterile เลือก isotonic electrolyte solutionที่มีลักษณะคล้ายกับ ECF (potassium 4-5 mEq/L) ดูวิธีการ prime จาก clip VDO ด้านล่าง สามารถ prime ได้เร็วขึ้นถ้าเติม 100% CO2เข้าไปใน circuit ก่อนจะ prime และไม่ควร prime ทิ้งไว้เกิน 30 วัน
- ก่อนที่จะต่อ circuit เข้ากับผู้ป่วย ให้เปิด water bath อาจผสม human albumin (12.5 gm) เพื่อไปเคลือบผิวท่อก่อนที่จะสัมผัสกับเลือด ในทารกอาจผสม RBCs เพื่อให้ Hct อยู่ที่ระดับ 30-40 แต่ต้องผสม heparin (1 unit/mL prime) และ calcium ถ้ามีเวลาอาจตรวจยืนยัน electrolyte composition และionized calciumก่อนเริ่ม flow
- Heat exchanger ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิเลือด จะใช้ external water bath หมุนเวียนผ่าน heat exchange deviceโดยปกติจะตั้งอุณหภูมิไว้ที่ 37ºC โอกาสสัมผัสกันระหว่างcirculating water และcirculating bloodเป็นไปได้ยาก แต่ให้สงสัยถ้ามี blood หรือ protein ปนออกมาในcirculating waterหรือมี hemolysisที่ไม่ทราบสาเหตุ น้ำใน water bath ไม่ใช่น้ำที่ทำให้ปราศจากเชื้อจึงอาจมีการปนเปื้อนเชื้อได้ เพราะฉะนั้น water bath ควรมีการทำความสะอาดด้วย liquid antiseptic เป็นครั้งคราว
![]()
- Monitorsส่วนใหญ่ประกอบด้วย
- Blood flow จะวัดโดยตรงโดยใช้ ultrasonic detectorหรือใช้การคำนวณใน roller pump
- Pre (Pint) และpost membrane lung blood pressure (Part) measurements
- Pre pump venous drainage line pressure (Pven) เพื่อหลีกเลี่ยง negative suctionที่มากเกินไป
- Pre (SvO2) และpost membrane lung oxyhemoglobin saturation measurements โดย pre membrane saturation จะดู oxygen consumption และเป็นปัจจัยบอกว่า oxygen delivery เพียงพอหรือไม่; post membrane lung saturation ใช้ติดตามดูประสิทธิภาพของ membrane lung ที่ rated flow ถ้าการทำงานของ membrane lung แย่ลงให้ตรวจ blood gas จากpre และ post oxygenator เพื่อเปรียบเทียบ inlet และoutlet PCO2เพื่อประเมิน membrane lung function, และ blood pH เพื่อดู metabolic status
- Circuit access สำหรับmonitors, blood sampling, และinfusions จำนวน access sitesไม่ควรมีมากเกินจำเป็น ให้มีอย่างน้อย 2 ตำแหน่ง (pre และpost membrane lung)แต่ให้หลีกเลี่ยง blood access sites ระหว่างผู้ป่วยและ inlet ของ pumpเพราะอากาศอาจถูกดูดเข้าไปได้ สามารถดูด blood sampling และให้ infusionsทาง circuit ได้ แต่บางสถาบันแนะนำให้ infusions ทาง IV lines
![]() |
| หน้าจอ monitor |
- Alarms: Pre และpost membrane lung pressure และalarmsจะช่วยบอกถึง transmembrane lung pressure gradientถ้าค่านี้สูงขึ้นจะบอกถึง clot ใน oxygenator นอกจากนี้หลายแห่งยังมีbubble detector ใน blood return line
- Blood tubing
- ขนาดและความยาวของ tube จะส่งผลต่อ blood flow resistance
- เปรียบเทียบขนาด internal diameter (inch) ของ tube ยาว 1 เมตรที่มี pressure gradient 100 mmHg กับ blood flow คือ 3/16 = 1.2 L/min; 1/4 = 2.5 L/min; 3/8 = 5 L/min; 1/2 = 10 L/min
- ถ้ามี “bridge” ระหว่าง arterial และvenous lines ใกล้ตัวผู้ป่วย จะมีประโยชน์ในช่วงหยุด bypass ใน VA ECMO, ใช้ในช่วง weaning, หรือระหว่าง emergency แต่เมื่อ clamp ตรงbridge จะเป็นจุดที่เลือดอยู่นิ่งทำให้เกิด thrombosis และมี infection ได้ โดยทั่วไประหว่างที่ ECMO ทำงานจะปิด bridge ไว้ และมีระบบที่จะไล่เลือดที่อยู่นิ่งเมื่อไม่ได้ใช้งาน
- Emergency circuits
- Emergency circuits ควรมีพร้อมใช้ภายในไม่กี่นาที และทำการ prime ด้วย crystalloid พร้อมต่อเมื่อทำการ cannulation รวมถึง safety factors เพื่อป้องกัน high negative pressure ด้าน inlet และ high positive pressureด้าน outlet เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดระหว่างทำ emergent cannulation
- Emergency circuit อาจประกอบด้วย microporous membrane lung (prime ง่าย), และ centrifugal pump (high-pressure limited, ไม่ต้องการ monitors หรือ alarms ช่วงแรก)
Ref: ELSO general guideline 2017; เอกสารBDMS ECMO training Aug 2018
