Blood flow/pump rotation ratio as an artificial lung performance monitoring tool during extracorporeal respiratory support using centrifugal pumps

Rev Bras Ter Intensiva. 2015 Apr-Jun;27(2):178-84. doi: 10.5935/0103-507X.20150030.
[Article in English, Portuguese]

Abstract

Objective: To analyze the correlations of the blood flow/pump rotation ratio and the transmembrane pressure, CO2 and O2 transfer during the extracorporeal respiratory support.

Methods: Five animals were instrumented and submitted to extracorporeal membrane oxygenation in a five-step protocol, including abdominal sepsis and lung injury.

Results: This study showed that blood flow/pump rotations ratio variations are dependent on extracorporeal membrane oxygenation blood flow in a positive logarithmic fashion. Blood flow/pump rotation ratio variations are negatively associated with transmembrane pressure (R2 = 0.5 for blood flow = 1500mL/minute and R2 = 0.4 for blood flow = 3500mL/minute, both with p < 0.001) and positively associated with CO2 transfer variations (R2 = 0.2 for sweep gas flow ≤ 6L/minute, p < 0.001, and R2 = 0.1 for sweep gas flow > 6L/minute, p = 0.006), and the blood flow/pump rotation ratio is not associated with O2 transfer variations (R2 = 0.01 for blood flow = 1500mL/minute, p = 0.19, and R2 = - 0.01 for blood flow = 3500 mL/minute, p = 0.46).

Conclusion: Blood flow/pump rotation ratio variation is negatively associated with transmembrane pressure and positively associated with CO2 transfer in this animal model. According to the clinical situation, a decrease in the blood flow/pump rotation ratio can indicate artificial lung dysfunction without the occurrence of hypoxemia.

Objetivo: Analisar as correlações da taxa de fluxo sanguíneo e rotação da bomba com a pressão transmembrana e a transferência de CO2 e O2 durante o suporte respiratório extracorpóreo.

Métodos: Cinco animais foram instrumentalizados e submetidos à oxigenação extracorpórea de membrana em um protocolo de cinco fases, as quais incluíam sepse abdominal e lesão pulmonar.

Resultados: Este estudo demonstrou que as variações da taxa de fluxo sanguíneo e rotação da bomba dependem, de forma logarítmica positiva, do fluxo sanguíneo na membrana extracorpórea de oxigenação. As variações da taxa de fluxo sanguíneo e rotação da bomba têm associação negativa com a pressão transmembrana (R2 = 0,5 para o fluxo sanguíneo = 1.500mL/minuto e R2 = 0,4 para o fluxo sanguíneo = 3.500mL/minuto, ambos com p < 0,001) e associação positiva com as variações de transferência de CO2 (R2 = 0,2 para o fluxo do gás de varredura ≤ 6L/minuto, p < 0,001, e R2 = 0,1 para o fluxo de gás de varredura > 6L/minuto, p = 0,006). A taxa de fluxo sanguíneo com a rotação da bomba não se associa às variações na transferência de O2 (R2 = 0,01 para o fluxo sanguíneo = 1.500mL/minuto, p = 0,19, e R2 = -0,01 ao fluxo sanguíneo = 3.500mL/minuto, p = 0,46).

Conclusão: Neste modelo em animais, a variação da taxa de fluxo sanguíneo e rotação da bomba se associa negativamente com a pressão transmembrana e positivamente com a transferência de CO2. Conforme a situação clínica, uma diminuição na taxa do fluxo sanguíneo e rotação da bomba pode, na ausência de hipoxemia, indicar uma disfunção do pulmão artificial.

MeSH terms

  • Animals
  • Blood Flow Velocity / physiology
  • Carbon Dioxide / metabolism*
  • Disease Models, Animal
  • Extracorporeal Membrane Oxygenation / methods*
  • Female
  • Lung Injury / physiopathology
  • Lung Injury / therapy*
  • Oxygen / metabolism*
  • Respiratory Function Tests
  • Sepsis / therapy
  • Swine

Substances

  • Carbon Dioxide
  • Oxygen