Factores asociados al impacto pronóstico de la Extracorporeal Membrane Oxygenation venoarterial en pacientes con shock cardiogénico refractario. Estudio de la microcirculación, flujo de ECMO y estrategias de ventilación

Abstract

El pronòstic del xoc cardiogènic no ha variat en les darreres dues dècades i continua sent dolent, malgrat el desenvolupament i perfeccionament del suport mecànic circulatori. En la seva complexa fisiopatologia participa de manera molt rellevant la inflamació, que amplifica el dany orgànic iniciat per la disfunció ventricular a través d’alteracions profundes a la microcirculació. El reconeixement de la importància d’aquest darrer factor al xoc cardiogènic ha estat creixent en els darrers anys, però cap diana terapèutica ha estat capaç de produir un benefici clínic. En el context del xoc cardiogènic refractari amb necessitat de VA-ECMO, s’ha començat a avaluar el paper de la microcirculació, però hi ha poca informació sobre la seva evolució inicial i la seva associació amb la capacitat de explantació. D’altra banda, a l’escassa repercussió pronòstica dels nous dispositius de suport mecànic circulatori destaca l’elevada taxa de complicacions amb alta morbimortalitat. Per això, calen noves estratègies clíniques que limitin el pes negatiu d’aquestes complicacions associades. Aquest treball de tesi está estructurat en dues parts diferenciades. A la primera part s’analitza la microcirculació en pacients amb xoc cardiogènic refractari que van requerir VA-ECMO. S’avalua la resposta microcirculatòria després de l’inici del suport i l’associació amb la possibilitat d’explantació posterior. A més, en aquesta primera part s’inclou un estudi d’intervenció que avalua l’impacte microcirculatori d’una titulació incremental del flux de la VA-ECMO i de la dobutamina. Els resultats d’aquesta part de la tesi mostren que la VA-ECMO restaura d’alguna manera la macro- i la microcirculació a tots els pacients, però la resposta és millor en els pacients explantables. A més, la titulació del suport i de la dobutamina no produeix cap canvi en la microcirculació en pacients estables, de manera que s’emfatitza la importància de mantenir el flux mínim per assegurar la perfusió tissular. La segona part de la tesi avalua factors relacionats amb la ventilació mecànica i les complicacions associades en pacients amb VA-ECMO. S’hi inclou un estudi que avalua el benefici clínic i pronòstic d’una estratègia ‘awake ECMO’, consistent a minimitzar la ventilació mecànica en pacients amb VA-ECMO tant durant el suport com a la implantació. Els resultats obtinguts, després d’un ajust multivariat exhaustiu, confirmen el benefici holístic d’aquesta estratègia, ja que redueixen tant les complicacions respiratòries (pneumònies, traqueostomia, temps d’antibioteràpia) com les associades a l’ús de la VA-ECMO i el pacient crític. El darrer estudi de la tesi analitza l’evolució del flux de VA-ECMO, els factors associats a una necessitat de flux alt i el seu impacte pronòstic. Els resultats mostren que els pacients més greus a la canulació presenten un major grau de suport durant tot l’ingrés, i que aquests presenten també més complicacions respiratòries. Entre altres, la ventilació mecànica al moment de la canulació destaca com el factor predictor més rellevant de necessitat posterior de flux alt. D’aquesta manera, encara que amb les limitacions del disseny retrospectiu, s’insisteix des del punt de vista clínic en la idoneïtat de mantenir el flux de la VA-ECMO al mínim possible assegurant una correcta perfusió tissular, en la línia del missatge final de la primera part d’aquest projecte.

El pronóstico del shock cardiogénico no ha variado en las últimas dos décadas y continúa siendo sombrío, a pesar del desarrollo y perfeccionamiento del soporte mecánico circulatorio. En su compleja fisiopatología interviene de forma muy relevante la inflamación, que amplifica el daño orgánico iniciado por la disfunción ventricular a través de alteraciones profundas en la microcirculación. El reconocimiento de la importancia de este último factor en el shock cardiogénico ha sido creciente en los últimos años, pero ninguna diana terapéutica ha sido capaz de producir un beneficio clínico. En el contexto del shock cardiogénico refractario con necesidad de VA-ECMO, se ha empezado a evaluar el papel de la microcirculación, pero existe poca información acerca de su evolución inicial y su asociación con la capacidad de destete. Por otro lado, en la escasa repercusión pronóstica de los nuevos dispositivos de soporte mecánico circulatorio destaca la elevada tasa de complicaciones con alta morbimortalidad. Por ello, se hacen necesarias nuevas estrategias clínicas que limiten el peso negativo de estas complicaciones asociadas. El presente trabajo de tesis se compone de dos partes diferenciadas. En la primera parte se analiza la microcirculación en pacientes con shock cardiogénico refractario que requirieron VA-ECMO. Se evalúa la respuesta microcirculatoria tras el inicio del soporte y su asociación con la posibilidad de explantación posterior. En esta primera parte se incluye además un estudio de intervención que evalúa el impacto microcirculatorio de una titulación incremental del flujo de la VA-ECMO y de la dobutamina. Los resultados de esta parte de la tesis muestran que la VA-ECMO restaura de algún modo la macro- y la microcirculación en todos los pacientes, pero la respuesta es mejor en los pacientes explantables. Además, la titulación del soporte y de la dobutamina no produce ningún cambio en la microcirculación en pacientes estables, con lo que se enfatiza la importancia de mantener el flujo mínimo para asegurar la perfusión tisular. La segunda parte de la tesis evalúa factores relacionados con la ventilación mecánica y sus complicaciones asociadas en pacientes con VA-ECMO. Se incluye un estudio que evalúa el beneficio clínico y pronóstico de una estrategia ‘awake ECMO’, consistente en minimizar la ventilación mecánica en pacientes con VA-ECMO tanto durante el soporte como a la implantación. Los resultados obtenidos, tras un ajuste multivariado exhaustivo, confirman el beneficio holístico de esta estrategia, al reducir tanto las complicaciones respiratorias (neumonías, traqueostomía, tiempo de antibioterapia) como las asociadas al uso de la VA-ECMO y al paciente crítico. El último estudio de la tesis analiza la evolución del flujo de VA-ECMO, los factores asociados a una necesidad de flujo alto y su impacto pronóstico. Los resultados muestran que los pacientes más graves a la canulación presentan mayor grado de soporte durante todo el ingreso, y que éstos presentan también mayores complicaciones respiratorias. Entre otras, la ventilación mecánica en el momento de la canulación destaca como el factor predictor más relevante de necesidad posterior de flujo alto. De esa forma, aunque con las limitaciones de su diseño retrospectivo, se insiste desde el punto de vista clínico en la idoneidad de mantener el flujo de la VA-ECMO al mínimo posible asegurando una correcta perfusión tisular, en la línea del mensaje final de la primera parte de este proyecto.

The prognosis of cardiogenic shock has remained unchanged during the last two decades, and it continues to be associated with high mortality rates despite the development and improvement of mechanical circulatory support. Within the complex pathophysiology of cardiogenic shock, inflammation has shown to play a pivotal role, as an amplifier of the tisular damage initiated by the pump failure. The mechanisms behind appear to be related to the microcirculation. The acknowledgement of this latest factor in cardiogenic shock has been growing in recent years, but any therapeutic measure has been able so far to show clinical benefit. In the context of refractory cardiogenic shock, the role of microcirculation has gained importance, but there is still a lack of knowledge about its evolution and its association with the weaning ability from mechanical circulatory support. On the other hand, the limited prognostic impact of the new mechanical circulatory support devices may be explained because of the strong clinical impact of their complications. For these reasons, it is necessary to develop new clinical strategies able to limit the negative impact of these complications. The current work is structured in two different parts. In the first one, we analyzed the microcirculation in patients with refractory cardiogenic shock requiring VA-ECMO. It was assessed the microcirculatory evolution after the implantation and its association with the ability to be weaned off the support. In this part, we also include a study evaluating the microcirculatory impact of incremental titration of VA-ECMO flow and dosing of dobutamine. The results of this section showed that VA-ECMO restores somehow macro- and microcirculation in most of the patients, although the response was better in weanable patients. Besides, the increasing flow or dosing of dobutamine did not produce any change in microcirculation in stabilized patients, which emphasizes the importance of keeping the lowest minimum flow to assure perfusion throughout VA-ECMO support. The second part of the project assesses factors associated to mechanical ventilation and its related complications in patients supported with VA-ECMO. We include a study that evaluates the clinical and prognostic benefit of a strategy known as ‘awake ECMO’. This strategy aims to minimize the time on mechanical ventilation in patients on VA-ECMO, both at implantation and throughout the VA-ECMO run. After a comprehensive multivariate adjustment, the results confirmed the global benefit of this strategy, as respiratory complications (ventilator-associated pneumonia, tracheostomy, length of antibiotics) and VA-ECMO-related complications were significantly reduced. The last study of the PhD project analyzes the evolution of VA-ECMO flow, factors related to high-flow, and its prognostic impact. The results showed that sicker patients at cannulation presented a higher degree of support throughout the ECMO support, with also higher rates of respiratory complications. Among others, mechanical ventilation at the time of implantation stood out as the most relevant factor related to the need of higher flows thereafter. Despite of the limitations of its retrospective design, the importance of assuring the minimum VA-ECMO flow to assure a correct tisular perfusion is highlighted from a clinical point of view, alike the main message of the first section of this project.