ECMO, l'ultima linea di difesa per la vita

Ad oggi, il numero cumulativo di infezioni da COVID-19 a livello globale ha raggiunto quasi 50 milioni. L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha annunciato che il mondo è entrato nella fase di pandemia di COVID-19 e che il numero di casi gravi, critici e mortali è aumentato notevolmente. Il nuovo coronavirus è altamente contagioso, ha un lungo periodo di incubazione, un alto tasso di mortalità e può causare anche infezioni asintomatiche. Queste caratteristiche rendono il nuovo coronavirus un "virus astuto". Le sue caratteristiche rendono molto difficile la prevenzione e il controllo dell'epidemia stessa. In questa guerra contro l'epidemia, innumerevoli guerrieri vestiti di bianco si sono lanciati in avanti per proteggere ogni vita; innumerevoli persone comuni accorsero in prima linea per proteggere ogni città. Allo stesso tempo, innumerevoli ricercatori scientifici si sono impegnati attivamente in ricerche pertinenti per combattere l'epidemia, fornendo le armi più vantaggiose per combattere l'epidemia ai combattenti in prima linea e a decine di milioni di cinesi.

Credo che tutti abbiano sentito il termine ECMO nei recenti notiziari, soprattutto in alcuni casi di trattamento di pazienti affetti da COVID-19. Ora vi darò alcune informazioni di base sull'ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO).

L'ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO) è un tipo di tecnologia di supporto vitale extracorporea, utilizzata principalmente per sostituire parzialmente o completamente la funzione cardiopolmonare del paziente, consentendo al cuore e ai polmoni di riposare completamente, guadagnando così tempo per il trattamento della malattia primaria. È adatto per varie malattie cardiogene e polmonari, come shock cardiogeno, trauma emorragico cardiaco massivo, polmonite grave, sindrome da distress respiratorio acuto, malattia polmonare neonatale, ecc.

Durante l'epidemia di COVID-19, i pazienti gravi e critici soffrono di gravi lesioni polmonari e insufficienza respiratoria. Quando i metodi convenzionali, come l'intubazione endotracheale e i ventilatori, non riescono a soddisfare le esigenze di ossigenazione dei pazienti, è necessario il sistema ECMO per mantenere l'apporto di ossigeno ai vari organi, consentendo ai polmoni dei pazienti di riposare completamente e guadagnare tempo prezioso per il recupero della funzionalità polmonare. Fin dall'inizio dell'epidemia, l'ospedale Zhongnan dell'Università di Wuhan ha curato con successo un nuovo paziente affetto da coronavirus utilizzando l'ECMO. L'ECMO ha svolto un ruolo importante nel successivo salvataggio di pazienti gravi e critici affetti da COVID-19, e questa parola straniera è gradualmente entrata nel campo visivo del pubblico.

(Utilizzo dell'ECMO per curare i pazienti affetti da COVID-19)

Il 4 marzo 2020, il personale del Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica ha dichiarato in una conferenza stampa che, dallo scoppio della nuova polmonite da coronavirus, con l'aumento dei pazienti confermati e gravemente malati, la domanda di ECMO a Wuhan, Hubei, ha continuato ad aumentare. Attualmente in Cina sono presenti circa 400 unità ECMO, distribuite in ospedali terziari e centri cardiologici con migliori condizioni mediche. Sebbene il Paese stia acquistando attivamente sistemi ECMO dall'estero, non è ancora in grado di soddisfare la domanda dovuta alla nuova epidemia di coronavirus. Tralasciando le emergenze pubbliche come il COVID-19, la Commissione sanitaria nazionale ha iniziato a contare il numero di centri ECMO e di casi assistiti da ECMO in Cina già nel 2017 e si stima che il numero di casi assistiti da ECMO raggiungerà più di 5.000 entro il 2020. Colpito dall'epidemia, anche il numero di pazienti che necessitano di assistenza ECMO in tutto il mondo è in aumento. A causa della grave carenza di capacità produttiva dell'ECMO, in molti Paesi si verificano numerosi casi di pazienti che muoiono a causa della mancanza di assistenza tempestiva.

(Fonte dei dati: Commissione nazionale per la salute e la pianificazione familiare e Libro bianco sulla chirurgia cardiaca)

Attualmente, quasi tutti i prodotti ECMO in Cina sono prodotti importati e non esistono prodotti simili con diritti di proprietà intellettuale indipendenti. Inoltre, a causa dell'elevato costo dell'ECMO e della scarsità di risorse a disposizione, non tutti i pazienti che ne hanno bisogno possono usufruirne. A seconda del marchio, il costo di un host ECMO varia dai 2 ai 3 milioni di yuan, ma ancora più costosi sono i materiali di consumo ECMO: un set costa tra i 60.000 e i 120.000 yuan. I materiali di consumo dell'ECMO sono a contatto diretto con il sangue umano, quindi sono prodotti monouso e, in genere, un set di materiali di consumo può essere utilizzato per un massimo di 7-14 giorni. L'elevato costo rende molti pazienti restii a ricorrervi.

I componenti principali dell'ECMO sono la pompa sanguigna e l'ossigenatore (polmone a membrana). La pompa sanguigna può sostituire o sostituire parzialmente il cuore umano per fornire l'energia necessaria alle attività vitali; l'ossigenatore (polmone a membrana) può sostituire completamente o parzialmente i polmoni umani per garantire l'ossigenazione, consentendo a vari organi di funzionare normalmente. Attualmente, molte rinomate università e istituti di ricerca nazionali, come l'Università di Tsinghua, l'Università di Pechino e l'Accademia cinese delle scienze, stanno attivamente sviluppando attività di ricerca e sviluppo indipendenti sull'ECMO.

In che modo l'ECMO sostituisce, anche solo parzialmente, il lavoro del cuore e dei polmoni?

L'ECMO inserisce una cannula nella vena del paziente e la collega a un tubo di plastica sterile per aspirare il sangue venoso dal corpo e trasportarlo all'ossigenatore (polmone a membrana) sull'ECMO per l'ossigenazione. L'ossigenatore rimuove l'anidride carbonica dal sangue e contemporaneamente vi aggiunge ossigeno, trasformandolo in sangue arterioso. Il sangue viene poi pompato attraverso la pompa sanguigna dell'ECMO e poi pompato nuovamente attraverso il tubo nella cannula arteriosa o venosa del paziente, favorendo così la circolazione e la respirazione.

(Schema del principio di funzionamento dell'ECMO)

L'ossigenatore attuale è un ossigenatore a membrana

L'ossigenatore a membrana è riempito con membrane a fibre cave. Il gas misto scorre attraverso le fibre cave, mentre il sangue (sangue venoso) scorre tra le fibre cave. La membrana presenta dei fori che consentono il passaggio delle molecole di gas, bloccando al contempo le molecole d'acqua e vari componenti cellulari presenti nel sangue. A causa delle diverse pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica su entrambi i lati della membrana a fibra cava, si verificherà un fenomeno di scambio di diffusione del gas, ovvero l'elevata concentrazione di anidride carbonica nel sangue venoso si diffonde nel gas miscelato e l'ossigeno in esso miscelato si diffonde nel sangue, completando così il processo di ossigenazione del sangue nell'ossigenatore (polmone a membrana) e il sangue venoso rosso scuro si trasforma in sangue arterioso ricco di ossigeno.

(Schema schematico dello scambio di gas nel polmone a membrana)

La pompa sanguigna è una pompa sanguigna centrifuga accoppiata magneticamente

La pompa centrifuga magnetica è una pompa che trasporta il liquido sfruttando la forza centrifuga generata dalla rotazione della girante.

(principio macchina ECMO)

Attualmente, l'epidemia interna di COVID-19 è stata sostanzialmente sotto controllo. Tuttavia, è preoccupante anche lo scoppio incontrollato dell'epidemia in paesi e regioni al di fuori della Cina. L'ECMO rappresenta una speranza per i pazienti affetti da polmonite grave e una buona notizia anche per molti pazienti affetti da patologie cardiogene e polmonari. La ricerca, lo sviluppo e l'applicazione di apparecchiature e materiali di consumo ECMO prodotti a livello nazionale, caratterizzati da prestazioni eccellenti e prezzi relativamente bassi, sono di fondamentale importanza.

Durante il periodo critico dell'epidemia globale di COVID-19, la domanda di prodotti ECMO in vari Paesi è aumentata drasticamente. Tuttavia, l'elevato costo dell'ospite e dei materiali di consumo ha limitato l'introduzione dell'ECMO in molti paesi e ne ha limitato l'uso da parte di molti pazienti. I ricercatori scientifici di tutto il mondo hanno ancora molta strada da fare.