Investigação da associação de dois oxigenadores em paralelo ou em série durante o suporte respiratório com oxigenação por membrana extracorpórea / Exploring the association of two oxygenators in parallel or in series during respiratory support using extracorporeal membrane oxygenation

RESUMO Objetivo: Caracterizar as pressões, as resistências, a oxigenação e a eficácia da descarboxilação de dois oxigenadores associados em série ou em paralelo durante o suporte com oxigenação veno-venosa por membrana extracorpórea. Métodos: Usando os resultados de insuficiência respiratória grave em suínos associada à disfunção de múltiplos órgãos, ao modelo de suporte com oxigenação por membrana extracorpórea veno-venosa e à modelagem matemática, exploramos os efeitos na oxigenação, descarboxilação e pressões do circuito de associações de oxigenadores em paralelo e em série. Resultados: Testaram-se cinco animais com peso mediano de 80kg. Ambas as configurações aumentaram a pressão parcial de oxigênio após os oxigenadores. O teor de oxigênio da cânula de retorno também foi ligeiramente maior, mas o efeito na oxigenação sistêmica foi mínimo, usando oxigenadores com alto fluxo nominal (~ 7L/minuto). Ambas as configurações reduziram significativamente a pressão parcial de dióxido de carbono sistêmico. Como o fluxo sanguíneo na oxigenação por membrana extracorpórea aumentou, a resistência do oxigenador diminuiu inicialmente, com aumento posterior, com fluxos sanguíneos mais altos, mas pouco efeito clínico. Conclusão: A associação de oxigenadores em paralelo ou em série durante o suporte com oxigenação veno-venosa por membrana extracorpórea proporciona um modesto aumento na depuração da pressão parcial de dióxido de carbono, com leve melhora na oxigenação. O efeito das associações de oxigenadores nas pressões de circuitos extracorpóreos é mínimo.

ABSTRACT Objective: To characterize the pressures, resistances, oxygenation, and decarboxylation efficacy of two oxygenators associated in series or in parallel during venous-venous extracorporeal membrane oxygenation support. Methods: Using the results of a swine severe respiratory failure associated with multiple organ dysfunction venous-venous extracorporeal membrane oxygenation support model and mathematical modeling, we explored the effects on oxygenation, decarboxylation and circuit pressures of in-parallel and in-series associations of oxygenators. Results: Five animals with a median weight of 80kg were tested. Both configurations increased the oxygen partial pressure after the oxygenators. The return cannula oxygen content was also slightly higher, but the impact on systemic oxygenation was minimal using oxygenators with a high rated flow (~ 7L/minute). Both configurations significantly reduced the systemic carbon dioxide partial pressure. As the extracorporeal membrane oxygenation blood flow increased, the oxygenator resistance decreased initially with a further increase with higher blood flows but with a small clinical impact. Conclusion: Association of oxygenators in parallel or in series during venous-venous extracorporeal membrane oxygenation support provides a modest increase in carbon dioxide partial pressure removal with a slight improvement in oxygenation. The effect of oxygenator associations on extracorporeal circuit pressures is minimal.

Oxigenação extracorpórea por membrana em cães sem auxílio circulatório / Pumpless extracorporeal membrane oxygenation in dogs

A oxigenação extracorpórea por membrana com desvio arterio-venoso (AV-ECMO), em seres humanos, é uma técnica de suporte à vida capaz de assumir em parte ou totalmente as funções dos pulmões, quando estes já não são capazes de promover uma adequada hematose. Para conhecer a viabilidade deste método em cães (Canis familiaris), o presente estudo aplicou a AV-ECMO em dez indivíduos adultos, sem raça definida, com uma expectativa de três horas de duração para cada experimento. No grupo 1 (n=4), ventilação mecânica e infusão contínua de dopamina foram associadas ao suporte extracorpóreo. No grupo 2 (n=6), nenhuma medida de terapia intensiva foi instituída concomitantemente à AV-ECMO. O comportamento dos parâmetros de gasometria e os níveis de lactato foram avaliados a cada 10 minutos e 1 hora, respectivamente, por meio de da avaliação de amostras sanguíneas arteriais. O suporte inotrópico foi capaz de promover uma melhor perfusão tecidual com sangue oxigenado, sugerida pelos níveis de lactato e pressão arterial média mensurados, assim como a hemogasometria revelou melhores resultados quando a ventilação mecânica foi utilizada simultaneamente à AV-ECMO. Portanto, aplicada conjuntamente com suporte da terapia intensiva, a AV-ECMO é uma técnica viável para o uso em cães com falência respiratória, refratária aos tratamentos convencionais.

In humans, arteriovenous extracorporeal membrane oxygenation (AV-ECMO) is a life support technique capable to assume in part or totally lungs functions, when these are not able to promote appropriated hematosis. To know the viability of this method in dogs (Canis familiaris), the present study applied AV-ECMO in ten adult mixed-breed dogs, with expected three hours of duration to each experiment. In Group 1 (n=4), mechanical ventilation and dopamine continuous infusion were associated with the extracorporeal support. In Group 2 (n=6), any other measure of intensive care was used concomitantly AV-ECMO. Blood gas analysis and lactate levels were evaluated every 10 minutes and one hour, respectively, from arterial blood samples. Inotropic support improved the blood flow through the circuit promoting a better tissue perfusion with oxygenated blood, suggested by the lactate and mean arterial pressure levels measured. Mechanical ventilation used simultaneously with AV-ECMO was able to further improve levels of blood gases. Therefore, if applied along intensive care support, AV-ECMO is a viable technique for use in dogs with respiratory failure refractory to conventional treatments.