Decapneizzatore, presidio rimozione extracorporea di CO2

Decapneizzatore, presidio rimozione extracorporea di CO2

Scritto il 05/03/2019
da Francesca Gianfrancesco

La decapneizzazione è una terapia atta a rimuovere in modo semplice e costante la CO2 dal sangue mediante un sistema definito decapneizzatore inserito in un circuito ematico extracorporeo. Ipercapnia e ipossia sono causate da alterazioni degli scambi gassosi intrapolmonari. In alcune patologie polmonari e/o sistemiche l’eliminazione della CO2 può avvenire solo ricorrendo alla ventilazione meccanica, accettando così l’aumentato rischio di possibili complicanze. Da diversi anni i sistemi di scambio gassoso extracorporeo atti a rimuovere la CO2 chiamati ECCO2-R (extracorporeal CO2 removers) rappresentano una chance in più per i pazienti critici.

Cos’è la decapneizzazione extracorporea della CO2

Per decapneizzazione si intende una terapia dedita a rimuovere la CO2 dal sangue mediante un presidio medico-chirurgico definito decapneizzatore, inserito in un circuito ematico extracorporeo in grado di estrarre in modo selettivo l’anidride carbonica (CO2) dal sangue mediante il suo passaggio attraverso una membrana filtrante.

All’interno del decapneizzatore scorre un flusso di ossigeno; attraverso una membrana permeabile ai soli gas, avviene lo scambio O2-CO2 dettato dalla differenza di pressioni parziali dei 2 gas nei 2 comparti.

Il decapneizzatore non è una ECMO (Extracorporeal membrane oxygenation).

Per poter capire il funzionamento di un sistema di rimozione extracorporea della CO2 bisogna ricordare un po’ della fisiologia della respirazione. Alla base del meccanismo della respirazione troviamo quindi gli scambi gassosi intrapolmonari che regolano sia la diffusione dell'ossigeno (O2) dagli alveoli al sangue arterioso (ossigenazione), sia l’eliminazione dell’anidride carbonica (CO2). Gli scambi gassosi dipendono, oltre che dalla diffusione, anche dalla capacità meccanica dell’apparato respiratorio che permette il ricambio dell’aria.

Le alterazioni degli scambi gassosi intrapolmonari possono causare ipossiemia (ossigenazione del sangue insufficiente) o ipercapnia (inadeguata eliminazione della CO2 dal sangue).

In linea generale, l’ipossiemia è data da un deficit degli scambi alveolari, mentre l’ipercapnia è secondaria ad un malfunzionamento della “pompa respiratoria” che si verifica quando ad esempio il sistema della muscolatura polmonare non è in grado di garantire un opportuno ricambio dell’aria alveolare.

Generalmente, in condizioni patologiche, si verifica una disfunzione sia dello scambio di O2 che di CO2, ma più comunemente si verificano compromissioni esclusive dell'uno o dell'altro. In alcune patologie polmonari e/o sistemiche l’eliminazione della CO2 può avvenire solo ricorrendo alla ventilazione meccanica, accettando così l’aumentato rischio di possibili complicanze.

Infatti, se dopo l'insuccesso delle tecniche di ventilazione non invasiva (NIV), il paziente richiede metodiche invasive di ventilazione, va incontro ad una maggiore probabilità di decesso. Rischio direttamente proporzionale all'aumentata permanenza in Rianimazione.

Da diversi anni i sistemi di scambio gassoso extracorporeo atti a rimuovere la CO2 chiamati ECCO2-R (extracorporeal CO2 removers) rappresentano una chance in più per i pazienti critici.

Apparecchi per la rimozione extracorporea della CO2

Sono essenzialmente 2 i sistemi (più moderni) che si possono utilizzare per la rimozione extracorporea della CO2: da una parte troviamo apparecchi dedicati alla sola rimozione extracorporea dell’anidride carbonica, dall’altra apparecchi che consentono la depurazione extrarenale continua (CRRT) secondo le metodiche di SCUF, CVVH, CVVHDF.

Questi ultimi permettono di gestire contemporaneamente le tecniche depurative extrarenali continue e la rimozione della CO2 grazie alla presenza aggiuntiva di un filtro (ossigenatore a membrana) posto nel circuito di depurazione extrarenale prima dell’emofiltro, che permette di rimuovere la CO2 lavorando in prediluizione.

Gli apparecchi dedicati esclusivamente alla rimozione extracorporea della CO2 (senza CRRT) funzionano in maniera analoga a quelli utilizzati per la terapia sostitutiva renale.

Quando si usa il decapneizzatore

Sebbene la rimozione di anidride carbonica sia una tecnica conosciuta fin dagli anni ’70, negli ultimi anni grazie all’arrivo di sistemi meno invasivi e più semplici da utilizzare l’interesse nei confronti della rimozione extracorporea di CO2 è cresciuto in modo esponenziale.

L’ECCO2R è stato proposto sia in pazienti con insufficienza respiratoria acuta ipossiemica severa tipo ARDS, che in pazienti con insufficienza respiratoria acuta ipercapnica.

Una prima applicazione di questi sistemi ha riguardato la possibilità di ridurre il tasso di intubazione e le relative complicanze nei pazienti BPCO affetti da insufficienza respiratoria acuta ipercapnica e a rischio di fallire con il trattamento ventilatorio non invasivo convenzionale.

Nei pazienti con insufficienza respiratoria acuta ipercapnica secondaria a BPCO riacutizzata, l’ECCO2R è stato utilizzato con risultati discreti anche per promuovere lo svezzamento precoce dall’intubazione.

Nei pazienti affetti da ARDS o da ALI (acute lung injury) il baro/volo trauma esercitato dalla ventilazione meccanica è a sua volta causa di lesioni (VILI= Ventilator-induced Lung Injury).

Quindi nei pazienti con sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) il razionale nell’utilizzo del sistema ECCO2-R è quello di permettere una ventilazione con volumi correnti molto bassi (“ventilazione ultra-protettiva”).

Una ventilazione protettiva impiegando bassi volumi correnti conduce inevitabilmente ad ipercapnia e acidosi; l’estrazione extracorporea della CO2 è una soluzione oggi facilmente attuabile per garantire l’omeostasi acido-base in modo da evitare sia i danni polmonari indotti dal ventilatore (VILI) che gli effetti deleteri dell’ipercapnia che consegue alla riduzione della ventilazione minuto (vasodilatazione cerebrale e sistemica, depressione cardiovascolare, aritmie, vasocostrizione polmonare, etc). 

Altri campi di applicazione dell’ECCO2-R sono:

  • il bridge per il trapianto polmonare
  • la chirurgia toracica della trachea, nei politraumatizzati (polmone cervello)