Soporte vital extracorpóreo Carlos Miguel Santacruz, Felipe Muñoz Leyva, Fabio Andrés Varon Vega oxigenadores de burbuja; éstos exponían de forma directa la sangre a burbujas de O2, lo que predisponía al paciente a sufrir trombocitopenia, hemólisis, coagu- © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. OXIGENACIÓN POR MEMBRANA EXTRACORPÓREA VENOVENOSA EN INSUFICIENCIA RESPIRATORIA El apoyo cardiopulmonar extracorpóreo (ACE) se define como la aplicación de un dispositivo mecánico para suplir la función cardiaca o pulmonar de forma temporal, con objeto de promover la recuperación, el trasplante o la asistencia definitiva. El ACE sólo tiene utilidad si el fracaso de las medidas cardiopulmonares pone en peligro inminente la vida del paciente. Entre los sistemas de ACE figuran la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO, por sus siglas en inglés) con acceso veno-venoso (ECMO VV) o la ECMO respiratoria (figura 1); esta última es el tema de este capítulo y, en la mayoría de los casos, es la utilizada en caso de fracaso respiratorio refractario. El uso de esta técnica ha demostrado eficazmente la función pulmonar en presencia de enfermedad reversible. HISTORIA La historia de la ECMO se remonta a John Gibbon Jr. y el desarrollo de la máquina de circulación extracorpórea en la década de 1930, aunque no fue sino hasta principios de 1950 cuando surge de manera formal la cirugía cardiaca al incorporar este y otros avances. La circulación extracorpórea se limitaba de modo inicial a un par de horas, en particular porque se utilizaban Figura 1. 1 Oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) con acceso venovenoso. 2 Diagnóstico y tratamiento en neumología toria en pacientes pediátricos y adultos con insuficiencia respiratoria potencialmente letal que no responde al tratamiento convencional, siempre y cuando la anomalía subyacente sea reversible. En la actualidad, la ELSO (http://www.elso.org) es una institución internacional dedicada al desarrollo de nuevas tecnologías de apoyo, registro de los centros inscritos, regulación de lineamientos e investigación en apoyo extracorpóreo. En el plano mundial se la reconoce como un referente para los centros que ofrecen este tipo de tratamientos. FUNCIONAMIENTO DE LA ECMO VV Anatomía de la ECMO VV Todo dispositivo de ECMO está constituido por una vía venosa, una bomba (centrífuga o de rodillo), un oxigenador, que realiza el intercambio de gases mediante diferencia de presiones, y una vía arterial que devuelve la sangre “arterializada” al cuerpo. Muchos otros componentes pueden agregarse a este circuito básico, por ejemplo vías para obtención de muestras, hemoconcentradores, dispositivos para tratamiento de reemplazo renal, intercambiadores de calor y vías para infusión de fármacos (heparina), entre otros (figuras 3 y 4). 1. Vía venosa: en la actualidad están disponibles en el comercio múltiples cánulas para diferen- © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. lopatía e insuficiencia orgánica múltiple. Los primeros oxigenadores de membrana semipermeable utilizaban materiales como celofán (polímero natural derivado de la celulosa) y polietileno. Dada su baja permeabilidad se requerían grandes áreas de superficie de difusión, por lo que no eran prácticos para uso clínico. El empleo de un oxigenador de membrana tuvo lugar por primera vez en el año 1956, pero dichos oxigenadores posibilitaron la derivación cardiopulmonar de mayor duración sólo hasta la utilización del caucho de silicona como material para membranas de intercambio gaseoso. De este modo se resolvieron los problemas presentados por la exposición directa de la sangre con burbujas de gas. La tecnología de la circulación extracorpórea comenzó a extenderse fuera del ámbito operatorio de la cirugía cardiovascular tras las crecientes necesidades de ofrecer apoyo a pacientes con afecciones respiratorias de alta mortalidad, como el síndrome de insuficiencia respiratoria del adulto (SIRA) en las unidades de cuidados intensivos. Resultó cada vez más evidente que disminuir el esfuerzo mecánico al pulmón producido por la ventilación con presión positiva excesiva podía acelerar la recuperación. La ECMO se ha empleado de manera exitosa en recién nacidos desde 1976, cuando Bartlett la usó para atender a un neonato con insuficiencia respiratoria. La diferencia en supervivencia es notable en este grupo de pacientes (84 contra 20%, con y sin ECMO, respectivamente, según la Extracorporeal Life Support Organization [ELSO]). La ECMO VV también se ha empleado de manera satisfac- A Figura 2. Acceso venovenoso. A. Vena femoral. B. Yugular. B Soporte vital extracorpóreo © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Figura 3. 3 Parte de la ECMO que corresponde a la bomba centrífuga. tes localizaciones, casi todas recubiertas con heparina para reducir el riesgo de precipitar la formación de trombos. En general, para la ECMO VV en adultos, la cánula venosa se localiza en la vena cava inferior. Se selecciona el radio de la cánula de acuerdo con la superficie corporal. Es posible la implantación de varias cánulas venosas hasta conseguir un retorno venoso adecuado para lograr el flujo necesario para cada individuo. Por lo regular, en la vía venosa se registra la saturación de oxígeno, esencial para la valoración continua de la perfusión global (véase la sección de fisiología de la ECMO más adelante). También es posible emplear de cánula única biluminal para la ECMO VV, aunque su uso se ha acompañado de mayor riesgo de perforación ventricular 2. Bomba: existen hoy en día dos tipos de bombas para la ECMO; los dispositivos de rodillo, utilizados cada vez con menos frecuencia para pacientes pediátricos, tienen como desventaja la posibilidad de aumentar la hemólisis. El segundo tipo de bomba es la centrífuga, que incluye las bombas de eje fijo de configuraciones y especificaciones diferentes en tiempo de uso. Asimismo, existen bombas levitantes que tal vez reduzcan la hemólisis y están aprobadas para usos más prologados (30 días para asistencia ventricular). El flujo de la bomba debe satisfacer al menos 60% del gasto cardiaco teórico del paciente para conseguir la saturación arterial necesaria y alcanza flujos máximos hasta de 6 L/min (figura 3). 3. Oxigenador: hay en el comercio diversos materiales y especificaciones de los oxigenadores en ECMO, todos ellos de membrana. Las características más deseables deben ser duración prologada (>5 días), fácil mantenimiento y facilidad para su reemplazo; las membranas de polimetilpenteno y silicona son las más usadas en la actualidad. Es posible emplear más de un oxigenador en un solo paciente, lo cual ocurre sobre todo en sujetos con grandes superficies corporales y en grandes alturas. Los oxigenadores están conectados a un mezclador de oxígeno medicinal y aire que provee la mezcla adecuada para mantener la pO2 necesaria. Los oxigenadores están unidos al intercambiador de calor que posibilita el control de la temperatura (figura 4). 4. Vía arterial: la presión positiva, obtenida en la bomba, lleva la sangre oxigenada hasta el sistema arterial. En la ECMO venoarterial (también llamada cardiaca), y en el caso de la ECMO VV o respiratoria, la sangre se moviliza al sistema venoso. Ésta debe regresar al punto más cercano posible a la válvula tricúspide, donde pasa al sistema circulatorio pulmonar con una saturación cercana al 100% y produce un contenido arterial de oxígeno mayor. En todos los casos ocurre la mezcla con la sangre del paciente. 5. Recirculación: es inevitable que un porcentaje de la sangre arterial devuelta al sistema venoso ingrese de nueva cuenta a la línea venosa (de extracción). La proporción de sangre que reingresa se conoce como porcentaje de recirculación y se Diagnóstico y tratamiento en neumología Figura 4. Membrana de intercambio de gases (oxigenador). Algunas membranas también son intercambiadoras de CO2, como la de la figura. debe cuantificar de forma frecuente para evitar porcentajes altos (casi siempre se tolera hasta 30%). Dentro de las causas de aumento de la recirculación se encuentran la insuficiencia derecha y la desacomodación de las cánulas. La fórmula para determinar la recirculación es: R = Sat preoxigenador - SvO2/ Sat posoxigenador - SvO2 La SvO2 debe obtenerse de una vía venosa central lo más alejada posible de la salida de la cánula arterial. Fisiología de la ECMO VV En su forma más básica, la ECMO consiste en un dispositivo que extrae sangre venosa para sustraer CO2, aportar O2 y después devolverla al sistema (arterial o venoso) a través de una bomba (p. ej., centrífuga). En consecuencia, es vital para comprender la interacción de este dispositivo con el organismo la definición de términos tan comunes como contenido de oxígeno, aporte de oxígeno y consumo. De manera inicial debe dilucidarse el término “presión parcial de oxígeno”. Muchas veces, este valor se toma de forma errónea como indicador del contenido. Todos los líquidos, incluida el agua pura, equilibran la presión parcial de oxígeno con la presión del gas que los rodea; por lo tanto, el agua a la intemperie con una presión atmosférica de 760 mm Hg y concen- tración de oxígeno de 21%, es decir, con una presión parcial de oxígeno de 150 mm Hg (760 - 47) x 0.21, posee una presión parcial de oxígeno igual (150 mm Hg). Con frecuencia, este dato se interpreta de forma equívoca en los gases sanguíneos de los pacientes (lo único que representa es la presión del oxígeno del aire ambiente), si este número se interpreta en la ecuación del contenido en la que se multiplica por la capacidad de la sustancia para contener el oxígeno por unidad de volumen, 0.0031 (para el plasma) por cada 100 mL, lo que es igual a tan sólo 0.46 mL de O2 por 100 mL. Desde luego, es la capacidad de la hemoglobina de “contener” el oxígeno la que le confiere la posibilidad a la sangre de suministrar a los órganos para su metabolismo. La fórmula del contenido arterial de oxígeno es la siguiente: O2 cont art = (Hgb) x (%sat O2) + 0.003 PaO2 Es evidente que el contenido depende de la hemoglobina y su capacidad de fijar el oxígeno; sin duda, existe una relación entre la PaO2 y el contenido de oxígeno con una hemoglobina particular, por lo cual la PaO2 es una medida indirecta del contenido cuando las demás variables (Hgb y saturación) no cambian. Aporte de oxígeno: al multiplicar el contenido de oxígeno por el flujo, esto es, la capacidad de llevar este contenido a los tejidos, se obtiene la formula de aporte tisular de oxigeno o disponibilidad de oxigeno (DO2): DO2 = (Hgb) x (%sat) x 1.36 + pO2 x 0.003) x GC © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. 4 Soporte vital extracorpóreo en la cual DO2 es el aporte de oxígeno y GC el gasto cardiaco. De esta forma, la función mecánica comienza a formar parte de la ecuación, en la cual el gasto cardiaco (GC) completa la fórmula del aporte, pero la verdadera medición del éxito se basa en la cantidad de oxígeno que el paciente consume. Dado que ya se conoce el aporte, el consumo de oxígeno (VO2) se obtiene simplemente al restar el contenido del circuito de regreso, es decir, el contenido venoso del paciente o el retorno hacia un dispositivo que reemplaza a la función cardiopulmonar: VO2 = (Cont art O2 - Cont ven O2) x GC En consecuencia, puede determinarse si el paciente consume más oxígeno del aportado, de forma rápida y en relación con otros indicadores de la cantidad de oxígeno “sobrante” en el retorno. El mantenimiento de las saturaciones venosas (del acceso venoso del dispositivo en la ECMO VA) mayores de 70% representa un aproximado de la adecuada perfusión global del individuo y por lo tanto en todo paciente sometido a reemplazo de la función cardiopulmonar debe vigilarse de manera estricta la saturación venosa para determinar la eficacia del tratamiento. En la ECMO VV, en virtud del fenómeno de recirculación, los datos de SvO2 del acceso no representan con fidelidad la perfusión global y se encuentran elevados de forma falsa. dad de productos sanguíneos, deben valorarse antes de decidir el sometimiento de un paciente a ACE. CONTRAINDICACIONES GENERALES Son contraindicaciones todas las alteraciones incompatibles con la recuperación del paciente, como tumoraciones o trastornos graves del SNC o que imposibilitan un adecuado funcionamiento del dispositivo, como riesgo elevado de sangrado, edad (>60 años) y tamaño del sujeto. La única contraindicación absoluta y real para la colocación de la ECMO es la incapacidad del paciente de anticoagular. INDICACIONES PARA ECMO RESPIRATORIA EN ADULTOS Falla ventilatoria En la falla ventilatoria hipoxémica de cualquier causa (primaria o secundaria) con riesgo de mortalidad >50% debe considerarse el apoyo vital extracorpóreo: © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. ● PRÁCTICA CLÍNICA ● INDICACIONES GENERALES ● La indicación principal de inicio de ACE es la insuficiencia cardiaca o pulmonar aguda y grave, en la cual el paciente evoluciona de manera desfavorable con alto riesgo de mortalidad a pesar del tratamiento médico óptimo. En el mundo entero, la mortalidad promedio del ACE es de 50%, por lo cual la ELSO ha establecido que sólo los individuos con un riesgo de mortalidad cercano a 80% sin ACE se benefician de esta modalidad terapéutica. El riesgo de mortalidad debe determinarse con la mayor precisión posible antes de la instauración del apoyo, tras considerar edad, gravedad de la insuficiencia orgánica, antecedentes del paciente y otros factores relacionados con el aumento de la mortalidad en la valoración individualizada. Los aspectos sociales del enfermo y los logísticos de la institución, entre ellos la disponibilidad y el entrenamiento del personal, la planta física y la disponibili- 5 ● ● ● Riesgo de mortalidad >50%: PaO2/FiO2 <150 con FiO2 >90% o calificación de Murray de 2 a 3 Riesgo de mortalidad >80%: PaO2/FiO2 <100 con FiO2 >90% o calificación de Murray de 3 a 4, pese al cuidado óptimo durante seis o más horas Retención de CO2 en ventilación mecánica pese a presión de meseta elevada (>30 cm H2O) Síndromes graves de fuga de aire Necesidad de soporte respiratorio distinto a la ventilación mecánica en pacientes en lista de espera de trasplante pulmonar Colapso respiratorio o cardiaco inmediato (tromboembolia pulmonar (TEP), obstrucción de vía respiratoria, falta de respuesta al cuidado óptimo) RECOMENDACIONES/INDICACIONES DE ECMO EN SIRA 1. Debe considerarse el uso de ECMO VV en caso de PaO2/FiO2 <50 mm Hg y si la FiO2 es del 100% durante al menos tres horas pese a utilizar ventilación mecánica protectora en posición prona. 6 2. Debe analizarse la institución de ECMO VV en presencia de PaO2/FiO2 <80 mm Hg y si la FiO2 es del 100% durante más de seis horas pese a aplicar ventilación mecánica protectora en posición prona. 3. El uso de ECMO VV se analiza si existe acidosis respiratoria con pH <7.20 por más de seis horas pese a instituir ventilación mecánica protectora en posición prona. 4. Se considera ECMO VA en presencia de choque cardiogénico. 5. La ECMO VA no es obligada en el corazón pulmonar descompensado. 6. En el SIRA grave, la ECMO VV es la referencia entre todos los dispositivos de apoyo vital extracorpóreo. 7. No se recomienda el ECCO2R en el SIRA. OTRAS AFECCIONES CON POSIBLE INDICACIÓN DE ECMO RESPIRATORIA EN ADULTOS Las más comunes son las siguientes: ● ● ● ● Neumonía bacteriana o viral, incluidas las neumonías atípicas Granulomatosis de Wegener Lipoproteinosis alveolar Asma grave Se debe conceder especial atención y valorar de modo detenido a pacientes con indicación de ECMO y hemorragia cerebral, coma posterior a reanimación en el que no puede determinarse el estado neurológico, ventilación mecánica por más de siete días, inmunosupresión profunda e insuficiencia multiorgánica con un SOFA >15. RECOMENDACIONES PARA INSTITUIR ECMO La ECMO VV es un tratamiento complejo en el que interviene un equipo multidisciplinario y requiere una vigilancia compleja que obliga a establecer un seguimiento de protocolos y listas de verificación para mejorar el éxito terapéutico. Debe disponerse de tecnologías diagnósticas, como el ultrasonido, que es indispensable no sólo para corroborar la correcta inserción de las cánulas y evitar la recirculación, sino para valorar el estado hemodinámico y el seguimiento del enfermo. Durante los primeros días existen indicadores de buen pronóstico, como presiones de meseta cercanas a 25, e indicadores de mal pronóstico como la falta de control de las presiones de la vía respiratoria, colapso hemodinámico e hiperlactatemia. Para la ECMO respiratoria no existen parámetros sobre su duración, pero se han publicado múltiples datos que señalan un promedio de dos semanas hasta la recuperación. La anticoagulación se logra mediante la infusión de heparina no fraccionada hasta obtener tiempos activados de tromboplastina (PTT) de 1.2 a 1.5 veces el basal o una actividad anti-Xa de 0.2 a 0.4 UI/mL. La principal complicación es la hemorragia (50%), en especial cuando compromete al sistema nervioso central. Por lo general, los objetivos gasométricos que se buscan son una PaO2 de 45 a 60 mm Hg, SatO2 > 85% y PaCO2 aproximada de 45 mm Hg. Es importante recalcar que la saturación depende de manera directa del flujo y la PaCO2 del flujo de gases frescos al oxigenador (Fracción inspirada de oxigeno programada en el ECMO o FiO2 ECMO); en realidad, uno de los primeros signos de recuperación es la aparición de desaturación porque al mejorar la congestión pulmonar el cortocircuito se incrementa. Esta recuperación pulmonar se reconoce por una mejoría de la distensibilidad, parámetros gasométricos, aparición de desaturación relacionada con el uso de parámetros de ventilación protectora y mejoría de las imágenes diagnósticas. Al identificar estos signos debe realizarse una valoración minuciosa del estado cardiovascular y, si las condiciones lo permiten, iniciar la suspensión progresiva del apoyo, lo cual se lleva a cabo al disminuir la fracción de oxígeno de la membrana (FiO2 ECMO) hasta 21% y vigilar los parámetros ventilatorios y gasométricos. Algunos de los parámetros relacionados con el éxito del retiro, y que deben vigilarse en presencia de FiO2 ECMO de 21%, son los siguientes: ● ● ● ● Presión de meseta <25 a 30 cm H2O con VT ~6 mL/kg y PEEP <12 cm H2O PaO2 >70 mm Hg con FiO2 <60% o PaO2/FiO2 >200 mm Hg pH >7.3 con PCO2 <50 mm Hg Adecuado funcionamiento del ventrículo derecho ANÁLISIS DE LA EVIDENCIA El protocolo CESAR, publicado en el año 2009, fue uno de los primeros estudios multicéntricos aleatorizados que evaluó la ECMO VV en la insuficiencia respiratoria © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Diagnóstico y tratamiento en neumología © Editorial El manual moderno Fotocopiar sin autorización es un delito. Soporte vital extracorpóreo en pacientes adultos: 180 individuos se dividieron para comparar la mortalidad. El primer grupo de personas se sometió a tratamiento “convencional” y se comparó con un segundo grupo programado para ECMO VV. Este protocolo recibió críticas por su falta de aleatorización y obtuvo como resultado una mortalidad de 37% para los pacientes bajo ECMO contra un 53% para los sujetos que recibieron medidas convencionales. Estas conclusiones llevaron a crear centros de ECMO alrededor del mundo, a pesar de las múltiples críticas, en particular porque los integrantes del primer grupo no se trataron en todos los casos con protocolos de ventilación protectora (en realidad, sólo 70% de ellos tuvo este tipo de modalidades ventilatorias). The New England Journal of Medicine publicó en el año 2011 una cuidadosa revisión de los aspectos técnicos más importantes de la ECMO respiratoria y sus diferencias con la ECMO cardiaca. La publicación incluyó un resumen de las objeciones al estudio CESAR y señaló que se trataba de un “tratamiento no probado” sin indicaciones universales; asimismo, enumeró las complicaciones más frecuentes, entre ellas hemorragia, infección y formación de coágulos. Dos años más tarde, un grupo para la investigación en cuidado intensivo del adulto de Australia publicó un artículo en el que reveló su experiencia con los protocolos REVA originados en Francia, que proporcionan indicaciones de carácter conservador para la selección de pacientes; dicha experiencia se basaba en pacientes jóvenes sometidos a ventilación ultraprotectora obligada. Uno de los artículos de mayor utilidad, que efectuó una revisión bibliográfica (incluidos 13 series de casos y 12 artículos de revisión, además de dos registros nacionales), llegó a la conclusión de que sólo existen dos publicaciones de calidad aceptable, pese a lo cual concluyó que se identificaron algunos puntos en común para lograr el éxito en el tratamiento con ECMO: la experiencia de los centros y la remisión de los enfermos a centros especializados. Además, destacó la falta de evidencia sólida y la imposibilidad de comparar tratamientos con protocolos y técnicas diferentes. En suma, el análisis de estudios observacionales sugiere un efecto benéfico en la supervivencia en favor de la ECMO, sobre todo en individuos con SIRA. En consecuencia, en virtud del nivel de evidencia actual y el efecto económico, las indicaciones para cada paciente deben analizarse de forma cuidadosa, sin perder de vista la relación riesgo/beneficio en un marco de costo-efectividad. En el año 2104 se presentó una de las más importantes publicaciones de los últimos años, el Consenso Europeo de ECMO para el síndrome de insuficiencia 7 respiratoria del adulto, que intentó de nueva cuenta unificar indicaciones y hacer un análisis de las publicaciones médicas actuales y los diferentes tipos de asistencia disponibles en la actualidad. A pesar de la falta de evidencia contundente que apoye el tratamiento con ECMO, se debe resaltar el incremento del número de centros de proveedores que ha informado la ELSO. Según el informe internacional de enero de 2015 (http://www.elso.org/Registry/Statistics/InternationalSummary.aspx), se registró un total de 2 037 casos, con una ligera disminución respecto del año anterior con 5 626 casos; no obstante, en los últimos cinco años se ha observado un ascenso continuo con un total de casos en el año 2009 de 3 213. El número total de ECMO VV desde el inicio del registro es de 7 008 pacientes, con una tasa de supervivencia del 65% y una tasa total de supervivencia de todos los ECMO de 75% (incluida la ECMO pediátrica). En conclusión, el uso de ECMO VV es un tratamiento que puede considerarse en la atención del paciente con insuficiencia respiratoria refractaria y deben instituirla los centros de referencia en el marco de protocolos y guías institucionales; asimismo, es preciso reconocer las limitaciones de las publicaciones actuales y valorar siempre las relaciones riesgo-beneficio y costo-efectividad. BIBLIOGRAFÍA Annich GM: ECMO Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care. 4th ed. Lynch WR et al. (ed). Extracorporeal Life Support Organization 2012:33-34, 309-310. Ball RD, Scouras NE, Orebaugh S, et al.: Randomized, prospective, observational simulation study comparing residents’ needle-guided versus free-hand ultrasound techniques for central venous catheter access. 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