Принцип работы ЭКМО: как аппарат замещает функции сердца и легких

Принцип работы ЭКМО (экстракорпоральной мембранной оксигенации) заключается во временном замещении функций сердца и легких с помощью специального аппарата, который насыщает кровь кислородом вне тела пациента. Этот метод жизнеобеспечения применяется в критических ситуациях, когда собственные органы человека не могут справиться с нагрузкой из-за тяжелого заболевания или травмы. Понимание того, как функционирует эта сложная система, помогает осознать ее роль в современной реаниматологии и оценить шансы, которые она дает пациентам в самых, на первый взгляд, безнадежных случаях.

Что такое экстракорпоральная мембранная оксигенация и когда она необходима

Экстракорпоральная мембранная оксигенация — это высокотехнологичный инвазивный метод, при котором кровь пациента забирается из организма, проходит через аппарат, где обогащается кислородом и избавляется от углекислого газа, а затем возвращается в кровоток. Фактически, система ЭКМО берет на себя всю или значительную часть работы сердца и легких, предоставляя им возможность отдохнуть и восстановиться. Это не лечение основного заболевания, а временная мера поддержки, которая позволяет выиграть время для того, чтобы подействовала основная терапия.

Показания к подключению аппарата экстракорпоральной мембранной оксигенации всегда связаны с критическим, угрожающим жизни состоянием. Основные ситуации, когда может потребоваться ЭКМО, включают:

• Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) — тяжелейшее поражение легких, при котором они не способны обеспечить адекватный газообмен даже при использовании аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ).
• Тяжелая пневмония вирусной или бактериальной природы, приводящая к острой дыхательной недостаточности.
• Кардиогенный шок — состояние, при котором сердце не может эффективно перекачивать кровь, что ведет к нарушению кровоснабжения всех органов. Это может быть следствием обширного инфаркта миокарда, миокардита или осложнений после операций на сердце.
• Тяжелая тромбоэмболия легочной артерии, когда массивный тромб блокирует кровоток в легких.
• Поддержка пациента в ожидании трансплантации сердца или легких («мост» к трансплантации).
• Тяжелая гипотермия (переохлаждение), когда необходимо медленно и контролируемо согреть пациента.

Как устроен аппарат ЭКМО: ключевые компоненты системы

Аппарат ЭКМО представляет собой сложную систему, состоящую из нескольких взаимосвязанных блоков. Каждый из них выполняет свою уникальную и жизненно важную функцию, имитируя естественные процессы в организме. Чтобы понять принцип работы ЭКМО, важно разобраться в его основных компонентах.

Ниже представлены ключевые элементы системы экстракорпоральной мембранной оксигенации.

• Канюли. Это специальные гибкие трубки большого диаметра, которые вводятся в крупные кровеносные сосуды пациента (обычно в бедренные или яремные вены и артерии). Через одну канюлю («венозную») кровь забирается из организма, а через другую («артериальную» или «венозную», в зависимости от режима) возвращается обратно.
• Насос (искусственное сердце). Это механическое устройство, которое отвечает за перекачивание крови по всему внешнему контуру. Он заменяет сократительную функцию сердца, создавая непрерывный поток крови через систему.
• Оксигенатор (искусственные легкие). Это центральный и самый сложный компонент системы. Он представляет собой мембрану с микроскопическими порами, которая разделяет потоки крови и газа (кислородно-воздушной смеси). Проходя через оксигенатор, кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом, меняя свой цвет с темно-вишневого на ярко-алый.
• Теплообменник. Кровь, циркулирующая вне тела, имеет тенденцию остывать. Теплообменник подогревает ее до нормальной температуры тела (около 37 °C) перед возвращением к пациенту, чтобы избежать переохлаждения.
• Система мониторинга и управления. Это «мозг» аппарата ЭКМО, который непрерывно отслеживает десятки параметров: скорость потока крови, давление в контуре, уровень насыщения кислородом, температуру и многие другие. Он позволяет команде врачей тонко настраивать работу системы под индивидуальные потребности пациента.

Пошаговый процесс работы системы экстракорпоральной мембранной оксигенации

Весь цикл работы системы ЭКМО можно представить как замкнутый круг, по которому движется кровь пациента. Этот процесс происходит непрерывно и находится под круглосуточным контролем медицинской команды. Он имитирует малый (легочный) и большой круги кровообращения.

Процесс работы системы можно разбить на следующие этапы:

1. Забор крови. Через венозную канюлю, установленную в крупную вену, темная, бедная кислородом венозная кровь забирается из организма пациента.
2. Прохождение через насос. Насос («искусственное сердце») обеспечивает движение крови по контуру с необходимой скоростью.
3. Газообмен в оксигенаторе. Кровь поступает в оксигенатор («искусственные легкие»). Здесь происходит ключевой процесс: диффузия газов через мембрану. Углекислый газ из крови удаляется, а кислород, подаваемый в оксигенатор, насыщает гемоглобин.
4. Подогрев крови. Пройдя через теплообменник, кровь согревается до физиологической температуры.
5. Возврат крови в организм. Обогащенная кислородом и подогретая кровь возвращается в сосудистую систему пациента через вторую канюлю. В зависимости от режима ЭКМО это может быть либо крупная вена, либо артерия.

Два основных режима ЭКМО: в чем разница между вено-венозным и вено-артериальным

Выбор режима экстракорпоральной мембранной оксигенации зависит от того, какие именно органы нуждаются в поддержке — только легкие или и легкие, и сердце. Существует два фундаментально разных подхода к подключению системы, которые определяют ее воздействие на организм.

Чтобы лучше понять различия, рассмотрим их в сравнительной таблице.

ЭКМО и ИВЛ: в чем принципиальное отличие методов

Часто возникает путаница между экстракорпоральной мембранной оксигенацией и искусственной вентиляцией легких (ИВЛ). Хотя оба метода применяются при дыхательной недостаточности, их принципы работы кардинально различаются. Понимание этой разницы крайне важно для оценки тяжести состояния пациента.

Аппарат ИВЛ — это респиратор, который помогает пациенту дышать. Он подает обогащенную кислородом воздушную смесь в легкие пациента под давлением, механически «раздувая» их. При этом газообмен все равно происходит в собственных легких человека. ИВЛ помогает легким, но не заменяет их. Если же легкие повреждены настолько, что не могут осуществлять газообмен даже с помощью ИВЛ, этот метод становится неэффективным.

В свою очередь, система ЭКМО полностью выключает легкие из процесса газообмена. Кровь насыщается кислородом вне тела, в оксигенаторе. Таким образом, ЭКМО — это следующий, более высокий уровень поддержки жизни, когда возможности ИВЛ исчерпаны. Если проводить аналогию, ИВЛ — это костыли для ослабевших легких, а ЭКМО — это кресло-каталка, которая полностью берет на себя их функцию.

Роль ЭКМО в лечении: поддержка, а не панацея

Важно понимать, что экстракорпоральная мембранная оксигенация сама по себе не лечит основное заболевание, будь то пневмония, инфаркт или сепсис. Ее задача — дать организму драгоценное время. Пока аппарат ЭКМО поддерживает жизнь, врачи могут применять основную терапию: бороться с инфекцией с помощью антибиотиков, проводить противовоспалительное лечение, ждать восстановления сердечной мышцы или готовить пациента к трансплантации органа.

Процедура ЭКМО — это «мост к выздоровлению». Она позволяет критически больному пациенту пережить самый острый период, когда его собственные органы не справляются. Успех во многом зависит от того, сможет ли организм за это время восстановить утраченные функции. Поэтому решение о подключении к ЭКМО всегда принимается взвешенно, с оценкой всех рисков и потенциальной пользы для конкретного пациента.

Кто управляет процессом: команда специалистов за аппаратом ЭКМО

Управление системой ЭКМО требует высочайшей квалификации и слаженной работы целой команды специалистов. Это не тот аппарат, который можно просто включить и оставить. Состояние пациента на ЭКМО может меняться ежеминутно, что требует непрерывного контроля и немедленной коррекции параметров.

В команду обычно входят:

• Анестезиолог-реаниматолог — руководит всем процессом лечения пациента в отделении реанимации, координирует действия команды.
• Перфузиолог — специалист, который непосредственно отвечает за работу аппарата ЭКМО, его настройку и обслуживание контура.
• Сердечно-сосудистый хирург — выполняет процедуру установки канюль.
• Медицинские сестры реанимационного отделения — обеспечивают круглосуточный уход за пациентом, контроль жизненных показателей и введение препаратов.

Только благодаря совместным усилиям этих профессионалов технология экстракорпоральной мембранной оксигенации может подарить шанс на жизнь тем, кто еще недавно считался безнадежным.

Список литературы

1. Экстракорпоральная мембранная оксигенация: клинические рекомендации / Общероссийская общественная организация «Федерация анестезиологов и реаниматологов». — М., 2021.
2. Интенсивная терапия: национальное руководство: в 2 т. / под ред. Б. Р. Гельфанда, А. И. Салтанова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2017. — Т. 1.
3. ELSO Guidelines for Adult and Pediatric Extracorporeal Membrane Oxygenation Circuits. Version 2.1 / Extracorporeal Life Support Organization (ELSO). — Ann Arbor, MI, 2023.
4. Bartlett R. H. ECMO: The Comprehensive Reference. — 2nd ed. — Ann Arbor: Extracorporeal Life Support Organization, 2021.
5. Корниенко А. Н., Попугаев К. А., Савин И. А. Экстракорпоральная мембранная оксигенация в интенсивной терапии. Руководство для врачей. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019.