Pierwsza skuteczna próba zastosowania przedłużonego, 72-godzinnego krążenia pozaustrojowego u dorosłych pacjentów została wykonana i opisana przez Hilla i wsp. w 1972 r. [7]. Przez następnych pięć lat opisano 150 przypadków zastosowania tej metody u dorosłych. Ze względu na powszechniejsze próby stosowania ECMO u dorosłych chorych ze skrajną niewydolnością oddechową przeprowadzono wieloośrodkowe badania porównujące wyniki leczenia ECMO z konwencjonalną wentylacją mechaniczną. W badaniu tym, finansowanym przez Narodowy Instytut Zdrowia w USA, uczestniczyło 96 pacjentów z 80% ryzykiem śmiertelności, losowo przydzielonych do grup ECMO i wentylacji konwencjonalnej. Badanie te wykazało brak różnic w przeżywalności pomiędzy badanymi grupami (8,7% przeżycia przy konwencjonalnej wentylacji mechanicznej, 9,3% przeżycia w grupie ECMO) [8]. Opublikowane wyniki spowodowały odrzucenie ECMO jako metody leczenia na około 15 lat. Retrospektywna analiza ujawniła, że powodem kwalifikacji pacjentów do terapii ECMO w tym badaniu było zapalenie płuc powodowane przez niezwykle zjadliwą odmianę wirusa grypy. Wirus ten powodował martwicę pęcherzyków płucnych, a nieodwracalność tego procesu nie pozwoliła na uzyskanie lepszych wyników terapii [9].

Pierwsze doniesienie Germana i Gazzaniga o zastosowaniu ECMO u noworodka z przetrwałym krążeniem płodowym po chirurgicznej korekcji przepukliny przeponowej pojawiło się w 1977 r. [10]. W 1981 r. opisano zastosowanie ECMO w latach 1979-1980 u kolejnych czterech noworodków w leczeniu tej samej patologii [11]. Od 1980 r. rozpoczęto stosowanie tego typu leczenia u noworodków w przypadkach skrajnej niewydolności oddechowej w przebiegu innych patologii okresu noworodkowego [12]. Na podstawie przeprowadzonych dwóch niezależnych badań klinicznych w USA [12,13] oraz w pełni randominizowanego badania klinicznego w Wielkiej Brytanii [14] nastąpiła pełna akceptacja tej metody leczenia u krytycznie chorych noworodków. Od tego czasu nastąpił znaczny rozwój ECMO, a także stworzenie i opisanie jej żylno-żylnej odmiany [15].

Oksygenatory membranowe stosowane są obecnie w układach o różnych modyfikacjach takich jak: postać żylno-żylna lub tętniczo-żylna ECMO, pozaustrojowe usuwanie dwutlenku węgla ( extracorporeal carbon dioxide removal – ECCO₂R), wewnątrznaczyniowa oksygenacja ( intravascular oxygenation – IVOX), lub francuska modyfikacją żylno-żylnego ECMO – AREC ( Assistance Respiratoire Extracorporeale) [15,16,17]. W trosce o dobro pacjenta leczonego za pomocą ECMO powstała w 1989 r. organizacja międzynarodowa ELSO ( Extracorporeal Life Support Organization) z siedzibą w Ann Arbor w Stanie Michigan USA [9]. Zajmuje się ona prowadzeniem ogólnoświatowego rejestru pacjentów leczonych z zastosowaniem ECMO, szkoleniami zespołów ludzi zajmujących się takim leczeniem, organizacją badań klinicznych i eksperymentalnych oraz wymianą informacji medycznej i technicznej dotyczącej pozaustrojowego wspomagania życia. Każdy pacjent leczony tą metodą jest wprowadzany do światowej bazy danych wraz z zaznaczeniem przyczyn zakwalifikowania do ECMO, przebiegu terapii oraz obserwowanych powikłań. Dzięki ELSO możliwe jest ujednolicenie postępowania terapeutycznego, prowadzenie prac badawczych, rozwój a także dokładne określenie skuteczności tej metody. Dla tych celów jest to szczególnie ważne, ponieważ każdy z krajów wysokorozwiniętych posiada obecnie własny program ECMO i wyspecjalizowane ośrodki, w których możliwe jest jej zastosowanie. Prowadzenie pracy badawczej przez pojedynczy ośrodek intensywnej terapii jest praktycznie niemożliwe, ze względu na małą liczbę pacjentów. W Polsce dotychczas brak było ośrodka prowadzącego ECMO u noworodków ze skrajną niewydolnością oddechową. Jedynymi próbami zastosowania natleniania pozaustrojowego było przedłużone wsparcie krążeniowo-oddechowe z zastosowaniem metody tętniczo-żylnej po zabiegach kardiochirurgicznych u dzieci. Obecnie w Zabrzańskim Śląskim Centrum Chorób Serca, dzięki dofinansowaniu przez KBN powstał program wdrożeniowy i zespół ECMO, który wyleczył już w ten sposób dwa noworodki ze skrajną niewydolnością oddechową (ryc. 2).

Kandydatami do leczenia metodą natleniania pozaustrojowego są noworodki, a także dzieci i dorośli ze skrajną ostrą niewydolnością oddechową lub oddechowo-krążeniową oporną na zastosowane konwencjonalne metody leczenia, spełniającymi kryteria do zastosowania ECMO.

Wskazaniem bezwzględnym do zastosowania ECMO jest ostra niewydolność oddechowa lub krążeniowo-oddechowa, u podłoża której leży odwracalny proces chorobowy, oporny na zastosowanie metod konwencjonalnych oraz brak przeciwwskazań bezwzględnych.

Wskazaniami względnymi dla zastosowania ECMO u noworodka są procesy chorobowe np.: RDS, przetrwałe nadciśnienie płucne, przepuklina przeponowa, wrodzone zapalenie płuc, zespół zachłyśnięcia smółką, przetrwałe krążenie płodowe, u noworodków z masą ciała powyżej 2000 g i wiekiem płodowym powyżej 35 hbd.

Przy zastosowaniu tej metody terapii konieczna jest zgoda rodziców lub prawnych opiekunów. Za kryteria kwalifikacji do ECMO uznaje się (tab. I, II): indeks utlenowania> 60-25 przez kolejne 1-6 godzin, A-aDO₂ 624-605 przez kolejne 4 do 12 godzin, PaO₂ 35-50 mm Hg (4,5-6,5 kPa) przez kolejne 2-12 godzin, ostre pogorszenie stanu klinicznego z PaO₂<30 mmHg (4 kPa), pH <7,25 przez 2 godziny i utrzymujące się niedociśnienie.

Przeciwwskazaniami bezwzględnymi są: niewydolność oddechowa lub krążeniowo-oddechowa ze zmianami o charakterze nieodwracalnym, zbyt duże ryzyko przedłużonej heparynizacji, przewidywany brak poprawy stanu chorego oraz brak zgody pacjenta lub jego prawnych opiekunów. Przeciwwskazaniami względnymi do zastosowania ECMO u noworodka są: masa ciała poniżej 2000g, wiek płodowy poniżej 34 tygodni ciąży, stosowanie wentylacji mechanicznej więcej niż 8-10 dni przy użyciu 80-100% stężenia tlenu, obecność lub podejrzenie wad genetycznych chromosomalnych, obecność wad morfologicznych (wady serca; chirurgiczne ciężkie wady rozwojowe), stwierdzenie wylewu śródczaszkowego II st., obecność skazy krwotocznej i/lub potencjalnego źródła krwawienia.

Przeciwwskazania powyższe wynikają z ograniczeń samej metody i sposobu jej prowadzenia. Ograniczenie dotyczące masy ciała wynika z warunków anatomicznych i rozmiarów dostępnych kaniul ECMO [9]. Najmniejszą dostępną kaniulą jest kaniula o wielkości 8 French. Dla skuteczności prowadzenia ECMO istotne jest, aby wprowadzić możliwie najszerszą kaniulę, która pozwoli zapewnić prawidłowy spływ żylny z prawego przedsionka do układu drenów. Dlatego u najmniejszych pacjentów możliwe jest zastosowanie ECMO wyłącznie w opcji tętniczo żylnej, podczas gdy u dziecka o masie około 3 kg możliwa jest kaniulacja pojedynczą dwuświatłową kaniulą i zastosowanie metody żylno-żylnej. Ograniczenie terapii dotyczy również wszystkich pacjentów, u których pełna heparynizacja może spowodować groźne następstwa. Dotyczy to zarówno noworodków w wieku <34 hbd, u których heparynizacja może wywołać lub pogłębić krwawienie śródczaszkowe, jak i wszystkich pacjentów z czynnym krwawieniem lub zaburzeniami krzepnięcia [9]. Jest to ograniczenie w wielu przypadkach czasowe i po prawidłowym chirurgicznym zaopatrzeniu źródła krwawienia, wyrównaniu zaburzeń krzepnięcia, możliwe jest zastosowania tej metody. Należy zwrócić uwagę, że w trakcie ECMO, po zapewnieniu hemostazy naczyniowej, możliwe jest operowanie, np. przepukliny przeponowej, przebiegającej ze skrajnym nadciśnieniem płucnym [9].

Dyskwalifikacja pacjentów ze względu na dotychczasową terapię układu oddechowego, tj. 8-10 dni wentylacji mechanicznej z zastosowaniem wysokich parametrów oddechowych, wynika z zaleceń Organizacji ELSO [18]. Z doświadczenia wynikało, że 8 dni wentylacji mechanicznej z zastosowaniem wysokich stężeń tlenu i skrajnie wysokich ciśnień w drogach oddechowych prowadzi do tak znacznego uszkodzenia miąższu płucnego, iż leczenie dziecka metodą ECMO nie ma szans na powodzenie a jedynie zwiększa całkowite koszty terapii [17,19].

Jednym z najtrudniejszych do określenia kryteriów selekcji pacjentów ECMO jest sprecyzowanie momentu, kiedy prowadzenie dalszej terapii metodami konwencjonalnymi może przynieść mniejsze korzyści dla chorego niż podjęcie natleniania pozaustrojowego. Rozważenie tej metody jako opcji terapii dla noworodka powinno nastąpić przy braku znamiennej poprawy klinicznej pacjenta przy zastosowaniu optymalnych warunków i metod leczenia (np. możliwość redukcji stężenia podawanego tlenu). Określenie „optymalne”, w odróżnieniu od maksymalnych warunków i metod leczenia wskazuje na to, że metoda ta powinna być rozważana przed podjęciem maksymalnego wysiłku terapeutycznego dla ratowania pacjenta. Określenie optymalnych warunków i metod terapii jest w praktyce niezwykle trudne ze względu na różne sposoby leczenia skrajnie chorego noworodka. Powyżej przedstawione parametry wydolności układu oddechowego wiązane były w piśmiennictwie z 20% szansą na przeżycie [9,17]. Doświadczenie wielu lat jednolitego prowadzenia ECMO i rejestracji wszystkich występujących powikłań pozwala przewidywać przyszłość zdrowotną pacjenta po zastosowaniu ECMO, podczas gdy brak jest takich rejestrów w przypadkach leczenia innymi nowatorskimi metodami. Podanie surfaktantu, zastosowanie wentylacji wysokimi częstotliwościami, zastosowanie tlenku azotu czy w przyszłości wentylacji płynowej, są dużo prostsze i tańsze w codziennej praktyce. W rękach doświadczonych lekarzy są to metody niezwykle skuteczne i pozwalają uzyskać dobre odległe efekty leczenia bez zastosowania ECMO [20]. Możliwość zastosowania wielu metod leczenia odsuwa jednak decyzję o zastosowaniu ECMO poza bezpieczne, wytyczone doświadczeniem ELSO granice i powoduje wykluczenie pacjenta jako kandydata do ECMO. Schumacher i wsp. w 1993 r., analizując koszty i korzyści wynikające z zastosowania ECMO, podjęli próbę udowodnienia, że wcześniejsza decyzja o rozpoczęciu terapii ECMO w ostrym procesie chorobowym może skrócić czas hospitalizacji i zmniejszyć koszty leczenia pacjentów [19,21]. Całkowity koszt terapii krytycznie chorego noworodka metodami konwencjonalnymi wraz z kosztami leczenia i rehabilitacji w okresie niemowlęcym pozostaje trudny do określenia.

Podczas zastosowania ECMO konieczna jest współpraca wielu lekarzy specjalistów, pielęgniarek i techników. Do zespołu zajmującego się pacjentem w trakcie terapii należą: lekarz prowadzący ogólną terapię pacjenta, lekarz specjalista od ECMO, perfuzjonista odpowiedzialny za działanie układu krążenia pozaustrojowego i pielęgniarka zajmująca się wyłącznie tym pacjentem. Ze względu na bezpieczeństwo pacjenta i konieczność wykonywania badań dodatkowych zespół ECMO pozostaje w stałym kontakcie ze specjalistami w zakresie kardiochirurgii, radiologii, kardiologii, neonatologii, ultrasonografii, neurologii. Rozpoczęcie leczenia pacjenta metodą ECMO i jej zakończenie tj. kaniulacja i dekaniulacja są wykonywane przez wyznaczonych i przeszkolonych lekarzy chirurgów lub kardiochirurgów. Nad każdym zastosowaniem tej metody czuwa osoba odpowiedzialna za całość programu ECMO.

Istnieją dwa główne typy kaniulacji naczyń krwionośnych, wykonywanej przez zespół kardiochirurgów [16,22]:

1) kaniulacja żylno-żylna jest stosowana przy izolowanej niewydolności oddechowej. Jest ona najczęściej stosowana u noworodków, u których niewydolność krążenia jest jedynie patologią wtórną do niewydolności oddechowej i ustępuje ona samoistnie po rozpoczęciu ECMO. Zaletami tej metody są: brak konieczności podwiązania naczynia po zakończeniu terapii, większa stabilność w prowadzeniu ECMO, mniejsze ryzyko zatorowości jako powikłania terapii. Wyboru naczyń i wielkości kaniul dokonują lekarze chirurdzy w porozumieniu z lekarzem prowadzącym ECMO,

2) kaniulacja tętniczo-żylna jest stosowana w przypadku niewydolności oddechowej ze współistniejącą niewydolnością krążenia. W tej metodzie możliwe jest zastosowanie kaniul założonych śródoperacyjnie podczas zabiegu kardiochirurgicznego i wyprowadzonych przez ranę z klatki piersiowej lub założenie kaniul poprzez odsłonięcie naczyń w miejscach typowych. Tu również wyboru naczyń i rozmiaru kaniul dokonują chirurdzy w porozumieniu z lekarzem prowadzącym ECMO. Kaniulacja tego typu stosowana jest u noworodków przedwcześnie urodzonych, u których wielkość naczyń uniemożliwia wprowadzenie kaniuli dwuświatłowej.