Summary

Den intra-aorta ballong pumpe

Published: February 05, 2021
doi:

Summary

Vi beskriver trinnene for perkutan implantasjon av intraaortaballongpumpen (IABP), en mekanisk sirkulasjonsstøtteanordning. Det virker ved motpulsering, oppblåsing ved begynnelsen av diastolen, øker diastolisk aortatrykk og forbedrer koronar blodstrøm og systemisk perfusjon, og deflating før systole, reduserer venstre ventrikulær etterbelastning.

Abstract

Kardiogent sjokk er fortsatt et av de mest utfordrende kliniske syndromene i moderne medisin. Mekanisk støtte blir stadig mer brukt i behandling av kardiogent sjokk. Intra-aorta ballongpumpe (IABP) er en av de tidligste og mest brukte typer mekanisk sirkulasjonsstøtte. Enheten virker ved ekstern motpulsasjon og bruker systolisk lossing og diastolisk forstørrelse av aortatrykk for å forbedre hemodynamikken. Selv om IABP gir mindre hemodynamisk støtte sammenlignet med nyere mekaniske sirkulasjonsstøtteenheter, kan det fortsatt være den mekaniske støtteanordningen som er valgt i passende situasjoner på grunn av sin relative enkelhet ved innsetting og fjerning, behov for mindre vaskulær tilgang og bedre sikkerhetsprofil. I denne gjennomgangen diskuterer vi utstyr, prosessuelle og tekniske aspekter, hemodynamiske effekter, indikasjoner, bevis, nåværende status og nylige fremskritt i bruken av IABP i kardiogent sjokk.

Introduction

Kardiogent sjokk er en klinisk tilstand preget av redusert endeorganperfusjon på grunn av alvorlig hjertedysfunksjon. Den mest aksepterte definisjonen av kardiogent sjokk er basert på studien Should We Emergently Revascularize Occluded Coronaries for Cardiogenic Shock (SHOCK)1 og Intra-aortic Balloon Support for Myocardial Infarction with Cardiogenic Shock (IABP-SHOCK-II) studie2 og inkluderer følgende parametere:

1. Systolisk blodtrykk <90 mm Hg i ≥30 min eller vasopressor og/eller mekanisk støtte for å opprettholde SBP ≥90 mm Hg

2. Tegn på hypoperfusjon i endeorganer (urinmengde <30 ml/t eller kalde ekstremiteter)

3. Hemodynamiske kriterier: hjerteindeks ≤2,2 l/min/m2 og pulmonal kapillær kiletrykk ≥15 mm Hg

Akutt hjerteinfarkt (AMI) er den vanligste årsaken til kardiogent sjokk og utgjør ca. 30 % av tilfellene3. Til tross for fremskritt i behandlingen av pasienter med AMI med tidlig invasiv revaskularisering, er dødeligheten av kardiogent sjokk fortsatt høy4. Mekanismen for diastolisk forstørrelse som viste forbedring i koronar perfusjon og redusert venstre ventrikulært arbeid ble først demonstrert i 19585. Deretter ble den første eksperimentelle prototypen av IABPutviklet i 1962 6. Seks år senere presenterte Kantrowitz et al.7 den første kliniske erfaringen med IABP-bruk hos fire pasienter med AMI og kardiogent sjokk som ikke responderte på medisinsk behandling.

IABPs virkningsmekanisme innebærer oppblåsing av ballongen under diastol og deflasjon under systole. Dette resulterer i to viktige hemodynamiske konsekvenser: Når ballongen blåses opp i diastolen, blir blodet i aorta forskjøvet proksimalt mot aortaroten og øker dermed koronar blodstrøm. Når ballongen tømmes i systole, forårsaker det en vakuum- eller sugeeffekt som reduserer etterbelastning og øker hjerteutgangen8. De hemodynamiske endringene forårsaket av IABP er listet opp under9 (tabell 1):

1.Økning i aortadiastolisk trykk

2.Reduksjon i systolisk blodtrykk

3.Økning i gjennomsnittlig arterielt trykk

4.Reduksjon i pulmonalt kapillært kiletrykk

5.Økning i hjertets minuttvolum med ~20 %

6.Økning i koronar blodstrøm10

De viktigste indikasjonene på IABP er kardiogent sjokk (på grunn av AMI og andre årsaker som iskemisk og ikke-iskemisk kardiomyopati, myokarditt), mekaniske komplikasjoner av AMI som ventrikkelseptumdefekt eller alvorlig mitralregurgitasjon, mekanisk støtte under høyrisiko perkutan koronar intervensjoner11, som en bro til koronar bypassoperasjon hos pasienter med kritisk CAD, manglende evne til å avvenne kardiopulmonal bypass og som en bro til beslutning eller avanserte terapier som venstre ventrikkelhjelpemidler (LVAD) eller hjertetransplantasjon i sluttstadiet hjertesvikt 12,13,14,15. Kontraindikasjoner for bruk av IABP inkluderer moderat eller alvorlig aortaregurgitasjon som kan forverres med motpulsering, alvorlig perifer vaskulær sykdom som vil utelukke optimal arteriell tilgang og plassering av enheten og aortapatologier som disseksjon12,15.

IABP-enheten består av en konsoll for å kontrollere enheten og et vaskulært kateter med ballongen.

Konsollen inneholder følgende fire komponenter:

a) Monitorenhet som hjelper til med å behandle og bestemme et utløsersignal for ballongen. Signalet kan enten være elektrokardiografisk (EKG) utløsende eller trykksignalutløsende;

b) Kontrollenhet: Behandler utløsersignalet og aktiverer gassventilen for å hjelpe til med oppblåsing eller deflasjon;

c) En gassflaske som inneholder helium. Karbondioksid er et alternativ, men er mindre foretrukket enn helium. Helium har lavere tetthet og gir bedre ballonginflasjonsegenskaper med raskere inflasjon og deflasjon16;

d) En ventilenhet som hjelper til med gasslevering.

IABP (ballong) kateter er et 7-8,5 F vaskulært kateter med avstandsmarkeringer. Kateteret har en polyetylenballong montert på spissen. Ballongstørrelsen kan variere fra 20-50 ml. Den ideelle ballongen har en lengde å dekke fra venstre subklaviske arterie til cøliaki ta av, den oppblåste diameteren måler 90 til 95% av den synkende aorta. Den mest brukte ballongstørrelsen hos voksne pasienter (høyde 5’4″/162 cm til 6’/182 cm) er 40 ml. En 50 ml ballong brukes til pasienter >6’/182 cm og 34 cm ballong for 5’/152 cm til 5’4″/162 cm høye pasienter12,17 (tabell 2).

Protocol

Denne protokollen følger retningslinjene til institusjonell human forskningsetisk komité. 1. Forberedelse før innsetting MERK: IABP settes fortrinnsvis inn i hjertekateteriseringslaboratoriet under fluoroskopisk veiledning. Plassering ved sengen kan vurderes i svært kritiske kliniske situasjoner. Begynn med å forberede kateteriseringslaboratoriet for prosedyren. Forbered sterile gardiner og klorhexidin eller povidonjod, IABP kontrollenhet, IABP kateter,…

Representative Results

Til tross for at de har blitt brukt i mange tiår nå, har bevisene på IABP-bruk vært kontroversielle. Rutinemessig bruk av IABP hos pasienter med AMI og kardiogent sjokk anbefales ikke. De tidligere retningslinjene fra American Heart Association / American College of Cardiology (AHA / ACC) og European Society of Cardiology (ESC) anbefalte sterkt bruk av IABP hos pasienter med AMI-assosiert kardiogent sjokk (klasse I B og klasse I C) på grunnlag av patofysiologiske hensyn, ikke-randomiserte studier og registerdata. AH…

Discussion

Mekanisk sirkulasjonsstøtte er et felt i rask utvikling. Selv med ankomsten av nyere støtteenheter, er IABP fortsatt den mest brukte og enkleste å distribuere mekanisk sirkulasjonsstøtteenhet tilgjengelig for tiden25. I denne artikkelen beskriver vi i detalj prosedyren for perkutan innsetting av IABP, indikasjonene, bevisene, feilsøking og komplikasjoner. Til tross for motstridende bevis om bruk av IABP i AMI-relatert kardiogent sjokk, er det fortsatt den mest brukte formen for mekanisk støt…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ingen

Materials

IABP catheter and console Getinge Sensation Plus
Micropuncture Introducer Set Cook Medical G48006
Sterile drapes Haylard
Ultrasound GE
Lidocaine Pfizer

References

  1. Hochman, J. S., et al. Early revascularization in acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock. SHOCK Investigators. Should We Emergently Revascularize Occluded Coronaries for Cardiogenic Shock. New England Journal of Medicine. 341 (9), 625-634 (1999).
  2. Thiele, H., et al. Intraaortic Balloon Support for Myocardial Infarction with Cardiogenic Shock. New England Journal of Medicine. 367 (14), 1287-1296 (2012).
  3. Berg, D. D., et al. Epidemiology of Shock in Contemporary Cardiac Intensive Care Units. Circulation Cardiovascular Quality and Outcomes. 12 (3), 005618 (2019).
  4. Jeger, R. V., et al. Ten-year trends in the incidence and treatment of cardiogenic shock. Annals of Internal Medicine. 149 (9), 618-626 (2008).
  5. Harken, D. E. The surgical treatment of acquired valvular disease. Circulation. 18 (1), 1-6 (1958).
  6. Moulopoulos, S. D., Topaz, S. R., Kolff, W. J. Extracorporeal assistance to the circulation and intraaortic balloon pumping. Transactions of the American Society for Artificial Internal Organs. 8, 85-89 (1962).
  7. Kantrowitz, A., et al. Initial clinical experience with intraaortic balloon pumping in cardiogenic shock. JAMA. 203 (2), 113-118 (1968).
  8. Krishna, M., Zacharowski, K. Principles of intra-aortic balloon pump counterpulsation. Continuing Education in Anaesthesia Critical Care & Pain. 9 (1), 24-28 (2009).
  9. Mueller, H., et al. The effects of intra-aortic counterpulsation on cardiac performance and metabolism in shock associated with acute myocardial infarction. The Journal of clinical investigation. 50 (9), 1885-1900 (1971).
  10. Kern, M. J., et al. Enhanced coronary blood flow velocity during intraaortic balloon counterpulsation in critically ill patients. Journal of American College of Cardiology. 21 (2), 359-368 (1993).
  11. Patterson, T., Perera, D., Redwood, S. R. Intra-aortic balloon pump for high-risk percutaneous coronary intervention. Circulation: Cardiovascular Interventions. 7 (5), 712-720 (2014).
  12. Parissis, H., et al. IABP: history-evolution-pathophysiology-indications: what we need to know. Journal of Cardiothoracic Surgery. 11 (1), 122 (2016).
  13. O’Gara, P. T., et al. ACCF/AHA guideline for the management of ST-elevation myocardial infarction: executive summary: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines. Circulation. 127 (4), 529-555 (2013).
  14. Ibanez, B., et al. 2017 ESC Guidelines for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation: The Task Force for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. 39 (2), 119-177 (2018).
  15. Santa-Cruz, R. A., Cohen, M. G., Ohman, E. M. Aortic counterpulsation: a review of the hemodynamic effects and indications for use. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 67 (1), 68-77 (2006).
  16. Hendrickx, H. H., Berkowitz, D. Differences between intra-aortic balloon pumps and their use. Critical Care Medicine. 10 (11), 796-797 (1982).
  17. Parissis, H., Soo, A., Leotsinidis, M., Dougenis, D. A statistical model that predicts the length from the left subclavian artery to the celiac axis; towards accurate intra aortic balloon sizing. Journal of Cardiothoracic Surgery. 6, 95 (2011).
  18. Seldinger, S. I. Catheter Replacement of the Needle in Percutaneous Arteriography: A New Technique. Circulation. 39 (5), 368-376 (1953).
  19. Pucher, P. H., Cummings, I. G., Shipolini, A. R., McCormack, D. J. Is heparin needed for patients with an intra-aortic balloon pump. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 15 (1), 136-139 (2012).
  20. Collet, J. P., et al. 2020 ESC Guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation: The Task Force for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segment elevation of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. , (2020).
  21. Thiele, H., et al. Intraaortic Balloon Pump in Cardiogenic Shock Complicating Acute Myocardial Infarction. Circulation. 139 (3), 395-403 (2019).
  22. Unverzagt, S., et al. Intra-aortic balloon pump counterpulsation (IABP) for myocardial infarction complicated by cardiogenic shock. Cochrane Database Systematic Review. (3), 007398 (2015).
  23. Deppe, A. C., et al. Preoperative intra-aortic balloon pump use in high-risk patients prior to coronary artery bypass graft surgery decreases the risk for morbidity and mortality-A meta-analysis of 9,212 patients. Journal of Cardiac Surgery. 32 (3), 177-185 (2017).
  24. Li, Y., et al. Effect of an intra-aortic balloon pump with venoarterial extracorporeal membrane oxygenation on mortality of patients with cardiogenic shock: a systematic review and meta-analysis. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 55 (3), 395-404 (2019).
  25. Wernly, B., et al. Mechanical circulatory support with Impella versus intra-aortic balloon pump or medical treatment in cardiogenic shock-a critical appraisal of current data. Clinical Research Cardiology. 108 (11), 1249-1257 (2019).
  26. Seto, A. H., et al. Real-time ultrasound guidance facilitates femoral arterial access and reduces vascular complications: FAUST (Femoral Arterial Access With Ultrasound Trial). JACC Cardiovascular Interventions. 3 (7), 751-758 (2010).
  27. Erdogan, H. B., et al. In which patients should sheathless IABP be used? An analysis of vascular complications in 1211 cases. Journal of Cardiac Surgery. 21 (4), 342-346 (2006).
  28. Huckaby, L. V., Seese, L. M., Mathier, M. A., Hickey, G. W., Kilic, A. Intra-Aortic Balloon Pump Bridging to Heart Transplantation: Impact of the 2018 Allocation Change. Circulation : Heart Failure. 13 (8), 006971 (2020).
  29. Estep, J. D., et al. Percutaneous placement of an intra-aortic balloon pump in the left axillary/subclavian position provides safe, ambulatory long-term support as bridge to heart transplantation. JACC Heart Failure. 1 (5), 382-388 (2013).
  30. Jeevanandam, V., et al. The Hemodynamic Effects of Intravascular Ventricular Assist System (iVAS) in Advanced Heart Failure Patients Awaiting Heart Transplant. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 36 (4), 194 (2017).
  31. Siriwardena, M., et al. Complications of intra-aortic balloon pump use: does the final position of the IABP tip matter. Anesthesia Intensive Care. 43 (1), 66-73 (2015).
  32. Maccioli, G. A., Lucas, W. J., Norfleet, E. A. The intra-aortic balloon pump: a review. Journal of Cardiothoracic Anesthesia. 2 (3), 365-373 (1988).
  33. The intra-aortic balloon pump: a review. Citoday Available from: https://citoday.com/device-guide/european/intra-aortic-balloon-pumps-1 (2020)

Play Video

Cite This Article
Gajanan, G., Brilakis, E. S., Siller-Matula, J. M., Zolty, R. L., Velagapudi, P. The Intra-Aortic Balloon Pump. J. Vis. Exp. (168), e62132, doi:10.3791/62132 (2021).

View Video