Einsatz einer neuartigen Doppellumen-ECMO-Kanüle zur stufenweisen Therapieanpassung ohne erneute chirurgische Intervention Use of a Novel Dual Lumen ECMO Cannula for Stepwise Therapy Adjustment without Repeat Surgical Intervention

Einleitung

Die postoperative Versorgung neonatologischer Patienten nach arterieller Switch-Operation stellt hohe Anforderungen an das interdisziplinäre Behandlungsteam. Prolongierte extrakorporale Zirkulation, Koagulopathien, myokardiale Dysfunktion und pulmonale Komplikationen können eine temporäre ECMO-Unterstützung erforderlich machen [1]. Während die initiale ECMO-Implantation häufig zentral erfolgt, ist eine spätere Anpassung der Konfiguration im Verlauf der Erholung teilweise notwendig. Konventionell sind solche Anpassungen mit erneuten chirurgischen Eingriffen verbunden, was insbesondere bei bestehenden Gerinnungsstörungen mit einem erhöhten Komplikationsrisiko einhergeht.

Um diese Komplikationen zu minimieren, entstand die Idee, mit der Doppellumenkanüle, die primär für VV-ECMO eingesetzt wird, eine mehrstufige ECMO-Therapie durchzuführen. Mit der bekannten Doppellumenkanüle, z. B. Avalon (Maquet, Rastatt, Deutschland), für Säuglinge und Kleinkinder ist es notwendig, dass die Kanüle in der oberen und unteren Hohlvene zum Liegen kommt. Des Weiteren muss der Zufluss für arterialisiertes Blut Richtung Trikuspidalklappe gerichtet sein. Diese Lageposition, mit der Kanülenspitze in der IVC, ist überaus herausfordernd und kann gerade bei Säuglingen dislozieren [2]. Eine Fehllage der Kanülenspitze führt zu einer hohen Rezirkulationsrate im ECMO-System, da reinfundiertes, arterialisiertes Blut unmittelbar wieder drainiert wird; dies mindert die Effektivität der ECMO-Behandlung erheblich [3, 4]. Zusätzlich besteht bei Fehllage bzw. Vorschub der Kanülenspitze

in den rechten Ventrikel die Gefahr einer Ruptur des rechten Ventrikels mit Perikardtamponade [5]. Eine neuartige Doppellumenkanüle MC3 Cresent RA (Medtronic, Meerbusch, Germany) wird anders positioniert (Abb. 1). Diese neuartige Spezialkanüle wird über die V. cava superior implantiert und kommt mit der Spitze im Vorhof des Patienten zum Liegen. Die Crescent-RA-Kanüle wurde so konzipiert, dass durch die räumliche Trennung von Drainage- und Reinfusionssegment die Rezirkulation trotz Positionierung im rechten Vorhof gering gehalten wird [4]. Dies eröffnete uns die Möglichkeit, unsere Idee der strategischen stufenweisen ECMO-Deeskalation im nachfolgenden Fallbericht zu evaluieren.

Fallbericht

Im vorliegenden Fall wird der Verlauf eines termingeborenen Neugeborenen geschildert, das aufgrund einer pränatal nicht diagnostizierten Transposition der großen Arterien unmittelbar postnatal eine schwere respiratorische und hämodynamische Verschlechterung entwickelte. Nach kurzzeitiger Reanimation erfolgte die Verlegung in ein spezialisiertes kinderherzchirurgisches Zentrum. Bei ausgeprägter kardialer Dekompensation wurde ein Rashkind-Manöver zur Verbesserung der interatrialen Mischzirkulation durchgeführt. Nach hämodynamischer Stabilisierung erfolgte am 4. Lebenstag die arterielle Switch-Operation. In der Reperfusionsphase traten schwerwiegende respiratorische Komplikationen mit pulmonaler Hämorrhagie auf. Zusätzlich bestanden eine ausgeprägte Koagulopathie, eine prolongierte extrakorporale Zirkulationszeit von 272 Minuten sowie eine relevante linksventrikuläre Dysfunktion. Aufgrund der kombinierten kardio-pulmonalen Insuffizienz wurde eine zentrale VA-ECMO bei offenem Thorax implantiert. Am 4. postoperativen Tag erschwerten anhaltende diffuse Blutungen die Aufrechterhaltung des offenen Thorax, welche auch weiter durch die zentrale ECMO begünstigt wurde. Zusätzlich stellt der offene Thorax bei einer prolongierten ECMO-Therapie ein erhebliches Infektionsrisiko dar. Zur Reduktion des Blutungsrisikos erfolgte ein sekundärer Thoraxverschluss, der gleichzeitig eine Umstellung der ECMO von der zentralen auf eine zervikale Kanülierung erforderte.

Hierbei wurde erstmals in Europa die 13-Fr-Crescent-RA-Doppellumenkanüle (Medtronic, Meerbusch, Deutschland) implantiert (Abb. 1). Die Kanüle wurde atypisch ausschließlich als venöse Drainagekanüle verwendet und über einen Y-Konnektor in die venöse ECMO-Leitung integriert. Zur Vervollständigung der VA-ECMO wurde arteriell eine 8-Fr-Kanüle (Medtronic, Meerbusch, Deutschland) in die rechte Arteria carotis communis implantiert. Dieses Setup wurde bewusst gewählt, um spätere Übergänge zu einer V-VA- oder VV-ECMO ohne erneute chirurgische Freilegung zu ermöglichen (Abb. 2).

Nach Implantation zeigte sich initial eine intermittierende Drainageinstabilität mit limitierter maximaler Flussleistung durch die Reduzierung des venösen Kanülendurchmessers von 16 Fr. auf 13 Fr. und temporären Ansaug-(Suck-down-)Ereignissen, die durch Volumenoptimierung und Anpassung der Kanülenposition beherrscht werden konnten (siehe Diskussion). Durch Optimierung der Kanülenposition sowie gezielte hämodynamische Anpassungen konnte eine suffizientere Drainage etabliert werden, sodass am Folgetag eine Umstellung auf eine V-VA-ECMO-Konfiguration erfolgte.

Die Flussregulation und Therapieanpassung erfolgten mithilfe einer Drosselklemme und eines externen Flussmesssystems (Abb. 2B). Dadurch konnte das Verhältnis zwischen veno-venöser und veno-arterieller Unterstützung präzise und situationsabhängig reguliert werden. Unter zentraler VA-ECMO wurden Flussraten bis etwa 580 ml/min erreicht. Nach Umstellung auf die V-VA-Konfiguration lagen die maximal stabil erreichbaren Flussraten bei etwa 150 ml/min (V-A-Anteil) und 300 ml/min (V-V-Anteil). Unter VV-ECMO konnten stabile respiratorische Unterstützungsflüsse von etwa 300 ml/min erzielt werden. Dieses Vorgehen führte zu einer deutlichen klinischen Stabilisierung mit Verbesserung der pulmonalen Funktion, Rückgang der Kreislaufinstabilität und Normalisierung der Gerinnungsparameter. Besonders hilfreich war auch in dieser initialen Situation das Nahinfrarotspektroskopie(NIRS)-Monitoring, welches nach weiterer Flussanpassung stetig in Richtung der Baseline tendierte. Das NIRS-Monitoring ist essentiell für die Behandlung mit ECMO [6].

Am 9. postoperativen Tag wurde die ECMO auf eine reine VV-EC-MO umgestellt, ohne dass eine erneute chirurgische Intervention erforderlich war. Die arterielle Kanüle konnte gezogen werden. Nach einer kurzen Phase der reinen respiratorischen Unterstützung mittels VV-ECMO-Konfiguration sowie erfolgreichem Weaning-Test konnte das Assist-System vollständig explantiert werden. Der weitere klinische Verlauf gestaltete sich stabil mit suffizienter Atmung und stabilen Kreislaufverhältnissen. Am 5. Tag nach der erfolgreichen Explantation ist das Kind leider an einem Leber- bzw. Multiorganversagen verstorben.

Diskussion

Der vorliegende Fall beschreibt den erfolgreichen klinischen Einsatz einer neuartigen RA-Doppellumenkanüle zur flexiblen ECMO-Therapiesteuerung bei einem neonatologischen Hochrisikopatienten. Der wesentliche Vorteil dieses Zugangs liegt in der Möglichkeit, ECMO-Konfigurationen ohne erneute chirurgische Intervention anzupassen. Die Deeskalation von einer VA- über eine V-VA- zu einer VV-ECMO zur reinen pulmonalen Erholung war in diesem Fall ohne zusätzliche operative Risiken realisierbar.

Die postoperative ECMO-Unterstützung nach arterieller Switch-Operation bzw. bei Neugeborenen mit TGA ist als Überbrückung myokardialer und pulmonaler Erholungsphasen etabliert [1]. Doppellumenkanülen für die VV-ECMO sind grundsätzlich auch bei

Neugeborenen und Kleinkindern einsetzbar; ihre klassische bikavale Positionierung mit der Kanülenspitze in der V. cava inferior ist jedoch technisch anspruchsvoll und mit einem relevanten Dislokations- und Fehllagerisiko verbunden, das zu erhöhter Rezirkulation bis hin zur Verletzung des rechten Ventrikels führen kann [2, 3, 5]; die echokardiographisch gestützte Lagekontrolle ist hierbei essenziell [7]. Die vorhofnahe Positionierung der Crescent-RA-Kanüle verzichtet auf die zwingende Lage in der V. cava inferior und kann dadurch das Dislokationsrisiko reduzieren, während die Rezirkulation konstruktionsbedingt gering bleibt [4]. Der hier beschriebene, strategisch geplante Deeskalationspfad von der VA- über die V-VA- zur VV-ECMO ohne erneute chirurgische Freilegung reduziert das mit einer Rekanülierung verbundene Blutungs- und Infektionsrisiko – ein in der frühen postoperativen Phase mit ausgeprägter Koagulopathie besonders relevanter Aspekt. Die flussgesteuerte Therapieanpassung wurde kontinuierlich mittels zerebraler Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) überwacht, was den Empfehlungen zum Neuromonitoring unter ECMO entspricht [6].

Von besonderer Bedeutung ist das Design der Crescent-RA-Kanüle. Die Kanüle ist in den Größen 13, 15 und 19 Fr verfügbar und ermöglicht eine präzise Positionierung im rechten Vorhof, ohne zwingend in der Vena cava inferior liegen zu müssen. Dadurch reduziert sich das Risiko einer Dislokation, und es ergibt sich eine größere Flexibilität bei der Lagerung des Patienten. Diese Eigenschaften sind insbesondere bei Neugeborenen mit komplexen postoperativen Verläufen klinisch relevant.

Der Fall zeigt einen vielversprechenden Ansatz insbesondere bei kardiopulmonalen Mischbildern im neonatalen und frühkindlichen Alter. Durch die Möglichkeit einer strategisch geplanten ECMO-Deeskalation kann der chirurgische Aufwand reduziert und das Gesamtmanagement sowie das Outcome verbessert werden.

Initial zeigte sich unter alleiniger Nutzung der 13-Fr-Crescent-RA-Kanüle als venöse Drainage eine limitierte maximale Flussleistung. Ursächlich ist der kleine Innendurchmesser des Drainagelumens: Nach dem Hagen-Poiseuille-Zusammenhang steigt der Strömungswiderstand näherungsweise mit der vierten Potenz des reziproken Radius, sodass bereits geringe Lumenreduktionen einen überproportionalen Druckabfall und damit einen hohen erforderlichen Sog verursachen [8]. Die Drainage-(Zufluss-)Seite von Doppellumenkanülen weist zudem einen deutlich höheren Druckabfall auf als die Reinfusionsseite [9]. Der resultierende hohe negative Drainagedruck begünstigt bei grenzwertiger Vorlast intermittierende Ansaug-(Suck-down-)Ereignisse an der Vorhofwand mit konsekutiver Drainageinstabilität. Diese ließ sich durch Volumenoptimierung, Feinjustierung der Kanülenposition

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sowie eine Drosselklemme mit separatem Flusssensor zur situationsabhängigen Aufteilung des veno-venösen und veno-arteriellen Anteils beherrschen. Die begrenzte maximale Flussleistung ist somit eine technische Eigenschaft der Kanüle und keine methodische Limitation des Fallberichts; sie sollte insbesondere bei neonatologischen Patienten mit hohem Unterstützungsbedarf bzw. bei Erfordernis eines vollen Herzzeitvolumens im VA-Anteil berücksichtigt werden.

Limitationen

Die vorliegende Arbeit ist als Einzelfallbericht (n = 1) zu werten und erlaubt keine verallgemeinernden Aussagen zu Sicherheit und Wirksamkeit; der Einsatz der Crescent-RA-Kanüle als alleinige Drainagekanüle erfolgte off-label.

Schlussfolgerung

Die Doppellumenkanüle ermöglicht nach technisch unkomplizierter Implantation eine sichere und präzise Positionierung im rechten Vorhof ohne zwingende Lage in der Vena cava inferior. Dies erleichtert die Implantation und erlaubt eine flexiblere Lagerung der Patienten bei reduziertem Dislokationsrisiko. Trotz flussbedingter Limitationen bei Verwendung als alleinige Drainagekanüle bietet dieses Vorgehen im Rahmen einer geplanten, gestuften ECMO-Strategie deutliche Vorteile. Die wesentlichen Vorteile liegen in der Möglichkeit einer stufenweisen ECMO-Deeskalation (VA → V-VA → VV) mit denselben Kanülen und ohne erneute chirurgische Intervention, der damit verbundenen Reduktion von Blutungs- und Infektionsrisiken, der einfachen Platzierung der Kanüle sowie der flexibleren Lagerung des Patienten bei reduziertem Dislokationsrisiko durch die vorhofnahe Positionierung. Insbesondere im Hinblick auf spätere Konfigurationswechsel stellt der Einsatz der Crescent-RA-Kanüle einen vielversprechenden Ansatz für komplexe neonatale ECMO-Verläufe dar.

Interessenkonflikte

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte im Rahmen des vorliegenden Case Reports.

Literatur