Regelungs- und Sicherheitskonzepte für extrakorporale Systeme zur Lungenunterstützung / Automatic control and safety concepts for extracorporeal lung support

Zusammenfassung Die Anwendung extrakorporaler Lungenunterstützungsverfahren auf der Intensivstation ist bei schwerstem akutem Lungenversagen (ARDS) mit fortbestehender Hypoxie eine etablierte Therapie, obwohl der Einsatz von Regelungs- und Sicherheitskonzepten bisher höchstens ansatzweise realisiert ist. Ziel dieser Übersichtsarbeit ist die Darstellung technischer Verbesserungen, die die Sicherheit und Leistungsfähigkeit der verwendeten Systeme steigern und die Darstellung von Konzepten für Sicherheit und Regelung der Systeme, die die Anwendung optimieren und sicherer gestalten könnten. Technische Innovationen sind die Verwendung neuer plasmadichter Kompositemembranen in den Oxygenatoren und neuer Blutpumpen mit verlängerter Haltbarkeit und reduzierter Blutzellschädigung. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung einer arterio-venösen pumpenlosen Lungenunterstützung (pECLA), die einen Oxygenator mit vermindertem Druckabfall integriert, zur Vereinfachung des klinischen Managements und der Vermeidung Pumpen-bezogener Komplikationen. Erste Systeme für die dezidierte extrakorporale Membranoxygenierungs-Therapie (ECMO-Therapie) wurden mittlerweile entwickelt, um einfache Kontroll- und Sicherheitskonzepte in die ECMO zu integrieren. Diese sind aber immer noch nicht ausreichend, um die spezifischen Probleme der ECMO beim Langzeiteinsatz auf der Intensivstation zu lösen. Eine zuverlässigere Anwendung der ECMO auch ohne kontinuierliche Überwachung durch einen Kardiotechniker erfordert beispielsweise automatisierte Kontroll- und Sicherheitskonzepte zusätzlich zu verbesserten ECMO-Systemen. Ein weiterer Vorteil wäre der vereinfachte Intra- und Interhospitaltransport von Patienten mit ECMO. Abstract In some cases of severe acute respiratory distress syndrome, hypoxemia occurs despite optimized conservative therapy; however, extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) can assure sufficient gas exchange. To increase safety and reliability of devices, the oxygenator design was optimized integrating new plasma-resistant composite membranes and new blood pumps are used with longer durability and reduced blood cell damage. Another approach is the use of an arterio-venous pumpless extracorporeal lung assist (pECLA) using an oxygenator with reduced pressure drop to simplify management and to avoid pump-related complications. First attempts were made to integrate basic control and safety concepts in ECMO circuits, but this does not seem to be sufficient to overcome the specific problems of ECMO (long-term use and limited supervision of the intensive care unit). The integration of sophisticated automated control and safety concepts in combination with revised ECMO circuits could allow a more reliable application of ECMO of the intensive care unit without continuous observation by a perfusionist. Easier intra- and interhospital transfer of patients with running ECMO would be another advantage.