Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adults - Variants, Complications during Therapy, and the Role of Radiological Imaging

Rofo. 2017 Feb;189(2):119-127. doi: 10.1055/s-0042-118885. Epub 2016 Dec 29.

Abstract

Background Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) and extracorporeal life support (ECLS) as respiratory and circulatory assist therapies are gaining in importance in the treatment of critically ill patients. Depending on the place of cannulation - veno-venous for ECMO and veno-arterial for ECLS - distinct changes in hemodynamics will occur. In this review we describe the different types of ECMO and ECLS systems, the typical cannula placement and frequent complications under therapy. The most suitable imaging modalities will be presented and typical hemodynamic pitfalls in contrast-enhanced computed tomography or angiography will be elucidated. Methods The review is based on a literature search in PubMed with the terms "ECMO" and/or "ECLS" and/or "extracorporeal life support" and/or "imaging" and/or "complications". Statistical data was taken from the ECMO register of the "Extracorporeal Life Support Organization (ELSO)". Results Critical illness- and therapy-associated complications are common so that imaging, particularly computed tomography, becomes increasingly important. Following veno-venous cannulation in ECMO, the normal sequential blood flow is preserved, so that no contrast enhancement irregularities should be expected when the right timing and an adequate amount of contrast agent are selected. After veno-arterial cannulation in ECLS, different artifacts like pseudo-filling defects, pseudomembranes and irregular/low contrast enhancement of heart and pulmonary vessels can be found, depending on the site of cannulation and the residual cardiac function. Key points · Cannula placement is usually documented by radiography.. · Computed tomography is appropriate in the face of inconclusive cannula placement and probable complications.. · In veno-venous ECMO, no contrast enhancement artifacts are to be expected.. · Veno-arterial ECLS leads to pseudo-filling defects, pseudomembranes and irregular contrast enhancement of heart and pulmonary vessels.. Citation Format · Beck L, Burg MC, Heindel W et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adults - Variants, Complications during Therapy, and the Role of Radiological Imaging. Fortschr Röntgenstr 2017; 189: 119 - 127.

Hintergrund Die extrakorporale Membranoxygenierung etabliert sich zunehmend in der Intensivmedizin zur Behandlung von Patienten mit pulmonalem und/oder kardialem Versagen. Prinzipbasiert wird zwischen pulmonal-unterstützenden, venovenösen Systemen (Extracorporeal Membrane Oxygenation, ECMO) und kardiozirkulatorisch-unterstützenden, venoarteriellen Systemen (Extracorporeal Life Support, ECLS) unterschieden, die je nach Ort der Kanülierung zu Veränderungen der Hämodynamik führen. In dieser Arbeit wird auf die verschiedenen Varianten der ECMO- und ECLS-Systeme, deren typische Lage und häufige Komplikationen unter Therapie eingegangen. Die bildgebenden Modalitäten, die zur Abklärung geeignet sind, werden vorgestellt und hämodynamische Fallstricke im Rahmen der kontrastmittelgestützten computertomografischen und angiografischen Diagnostik beleuchtet. Methode Dieser Artikel beruht auf einer Literaturrecherche in PubMed mit den Stichwörtern „ECMO“ und/oder „extracorporeal life support“ und/oder „imaging“ und/oder „complications“. Statistische Daten wurden dem ECMO-Register der „Extracorporeal Life Support Organization (ELSO)“ entnommen. Ergebnisse und Schlussfolgerung Erkrankungs- und therapieassoziierte Komplikationen sind aufgrund der kritischen Gesamtkonstellation der Patienten häufig, sodass die bildgebende Diagnostik mittels Computertomografie und ggf. Angiografie zunehmend an Bedeutung gewinnt. Bei der venovenösen ECMO wird der antegrade Blutfluss beibehalten, sodass bei Wahl des richtigen Untersuchungszeitpunkts und eines adäquaten Kontrastmittelvolumens keine Kontrastierungsphänomene auftreten. Unter venoarterieller ECLS kann es in Abhängigkeit der Kanülierung, des extrakorporalen Flusses und der linksventrikulären Restfunktion zu Kontrastierungsphänomenen mit einem arteriellen Pseudofüllungsdefekt, einer arteriellen Pseudomembran oder einem Kontrastierungsdefekt des Herzens und der Pulmonalstrombahn kommen, welche bei der Bildinterpretation berücksichtigt werden müssen. Kernaussagen · Die Lagedokumentation von ECMO- und ECLS-Systemen erfolgt meist projektionsradiografisch.. · Die Computertomografie ist bei unklaren Lageverhältnissen und zur Abklärung eventueller Komplikationen indiziert.. · Bei der venovenösen ECMO treten i. d. R. keine Kontrastierungsphänomene auf.. · Die venoarterielle ECLS kann zu Pseudofüllungsdefekten, Pseudomembranen und Kontrastierungsdefekten der Lungenstrombahn führen.. Zitierweise · Beck L, Burg MC, Heindel W et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation in Adults – Variants, Complications during Therapy, and the Role of Radiological Imaging. Fortschr Röntgenstr 2017; 189: 119 – 128.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Computed Tomography Angiography / methods*
  • Critical Illness / therapy*
  • Extracorporeal Membrane Oxygenation / adverse effects*
  • Extracorporeal Membrane Oxygenation / methods*
  • Humans
  • Radiography, Interventional / methods*