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ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenator) - Past, Present, and Future -

황원정

가톨릭대학교 마취통증의학교실

I. ECMO in pastExtracorporeal membrane oxygenator (ECMO)는 1960년대 신생아의 폐부전을 치료하기 위해 처음 사용되었으며, 1970

년대부터 성인의 폐부전을 치료하는데 사용되었다. 1989년 Extracorporeal Life Support Organization (ELSO, www.

elso.med.umich.edu)이 설립되었으며, 매년 ESLO에 등록된 자료를 바탕으로 통계 자료 및 관련 지침을 발표하고 있다.

최근 10년간 등록된 기관의 수는 2배 이상 증가하여, 2014년에는 251개의 기관이 등록되어 있다.

2000년대 초반까지의 ECMO는 특히 ARDS의 치료를 위해 사용되었으며 대부분의 연구 또한 이에 관하여 시행되어 왔다.

2009년에 발표된 CESAR (Conventional ventilation or ECMO for Severe Adult Respiratory failure) trial1)은 ECMO와

관련된 최초의 randomization-controlled trial으로, ARDS에서 기존의 lung-protective ventilation보다 ECMO가 예후를

개선시킬 수 있음을 제시하였다. 하지만 이 연구는 randomization의 신뢰도가 낮아 결과의 의의가 떨어지는 것으로 알려져

있다. 이후 2009년 H1N1 influenza virus의 유행으로 ECMO의 사용이 급증하면서 유사한 여러 연구들이 발표되었으나,

대부분 retrospective study이거나 randomization의 신뢰도가 낮은 연구들이다. 따라서 현재까지 ARDS 치료에서 ECMO

의 유효성을 입증한 연구는 없으며, 보다 정확한 randomization을 바탕으로 2011년부터 EOLIA (ECMO to rescue Lung

Injury in severe ARDS) trial2)이 진행 중이다.

II. ECMO in presentECMO는 크게 veno-venous type (V-V type)과 veno-arterial type (V-A type)으로 나뉜다. V-V type (Fig. 1-A)은

pulmonary support를, V-A type (Fig. 1-B)은 cardiac & pulmonary support를 할 수 있다. 2000년대 초반까지 대부분의

ECMO는 신생아 혹은 소아에서 respiratory failure가 있는 경우 사용되었으나, 최근 성인에서 cardiac failure를 비롯하여

Fig. 1. (A) Veno-venous ECMO (double-site) (B) Veno-arterial ECMO.

제4회 가톨릭대학교 의과대학

마취통증의학교실 심포지엄

26 제4회 가톨릭대학교 의과대학 마취통증의학교실 심포지엄

적응증이 확대되고 있는 추세이다.

1) ECMO for respiratory failure최근 severe ARDS 뿐 아니라 mild to moderate ARDS 환자에서도 CO

2 removal을 목적으로 low-flow ECMO의 사용이

증가하고 있다. 이는 기존의 high-flow ECMO에 비해 oxygenation을 개선시키지는 못하나, 기존의 lung-protective

ventilation보다 낮은 tidal volume (≈3 ml/kg)에서도 충분한 oxygenation 및 CO2 removal로 ARDS에서 “lung-rest”가

가능할 뿐 아니라, COPD에서 예후를 개선시킬 수 있다는 것이 입증되었다.3-4) 또한 dual-lumen single catheter를 이용한

V-V ECMO (Fig. 2)를 폐이식 대기자의 bridge therapy로 사용함으로써 대기 기간의 연장 및 술전 재활 치료가 가능하게

되었다.

2) ECMO for cardiac failure현재 ECMO의 사용이 가장 확대되고 있는 분야는 성인에서 발생한 cardiogenic shock이다. 주로 급성 심부전이나 관상동맥

질환으로 인해 발생한 cardiogenic shock에서 완전한 회복이 될 때까지 사용하거나, destination therapy로 ventricular

assist-device (VAD) 혹은 심이식을 시행하기 전까지 bridge therapy로 사용하게 된다. 원인에 상관 없이 cardiogenic

shock에서 조기에 ECMO를 사용할 경우 생존률 및 신경학적 예후가 좋아진다는 보고가 있으나,5-6) 현재까지 시행된

randomization-controlled trial은 없다.

3) ECMO for others2015년 AHA에서 발표한 CPR guideline에서는 기존의 CPR로 순환이 회복되지 않는 환자에서 ECMO의 조기 사용을 고려해

볼 것을 권고하고 있다. 이는 2010년 guideline에 비해 권고 수준이 증가한 것이나, 역시 입증할 만한 randomization-

controlled trial은 부족하다. 기존의 non-randomization trial에서 in-hospital cardiac arrest에서 조기에 ECMO를 사용한

경우는 생존률을 증가시키나,7) out-of-hospital cardiac arrest의 경우는 그렇지 못한 것으로 나타났다.8)

II. ECMO in future심부전과 달리 폐부전의 경우 destination therapy로 사용할 수 있는 device가 아직 마련되어 있지 않다. 최근 개발된

Nova-lung 등 portable ECMO 역시 bridge therapy로만 사용할 수 있으며, ECMO를 폐부전의 destination therapy로

Fig. 2. Veno-venous ECMO (single-site).

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사용할 수 있는 연구는 아직 진행 중이다. 또한 randomized-controlled trial을 통해 실제 예후를 개선시킬 수 있도록 ECMO

의 적응증 및 적용 시기 등을 포함한 guideline이 정립되어야 할 것이다.

References1. Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, et al. Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus

extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure (CESAR): a multicentre randomised controlled trial.

Lancet. 2009;374(9698):1351e63.

2. Combes A. Extracorporeal membrane oxygenation for severe acute respiratory distress syndrome (EOLIA). National Institutes of

Health; 2015 [updated December 7, 2014; cited 2015 January 17]. Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01470703.

3. Bein T, Weber-Carstens S, Goldmann A, et al. Lower tidal volume strategy (≈3 ml/kg) combined with extracorporeal CO2 removal

versus ‘conventional’ protective ventilation (6 ml/kg) in severe ARDS: the prospective randomized Xtravent-study. Intensive Care

Med. 2013;39(5):847-56.

4. Burki NK, Mani RK, Herth FJ, et al. A novel extracorporeal CO2 removal system: results of a pilot study of hypercapnic respiratory

failure in patients with COPD. Chest. 2013;143(3):678-86.

5. Combes A, Leprince P, Luyt CE, et al. Outcomes and long-term quality-of-life of patients supported by extracorporeal membrane

oxygenation for refractory cardiogenic shock. Crit Care Med. 2008;36(5):1404-11.

6. Sheu JJ, Tsai TH, Lee FY, et al. Early extracorporeal membrane oxygenator-assisted primary percutaneous coronary intervention

improved 30-day clinical outcomes in patients with ST-segment elevation myocardial infarction complicated with profound

cardiogenic shock. Crit Care Med. 2010;38(9):1810-7.

7. Chen YS, Lin JW, Yu HY, et al. Cardiopulmonary resuscitation with assisted extracorporeal life-support versus conventional

cardiopulmonary resuscitation in adults with in-hospital cardiac arrest: an observational study and propensity analysis. Lancet.

2008;372(9638):554-61.

8. Le Guen M, Nicolas-Robin A, Carreira S, et al. Extracorporeal life support following out-of-hospital refractory cardiac arrest. Crit

Care. 2011;15(1):R29.