Je nach Gasaustauschstörung (Hyperkapnie versus Hypoxie ± Hyperkapnie) kommen die extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) oder ein extrakorporales CO2-Eliminationsverfahren zum Einsatz.

Die derzeit einzige klare Indikation für die ECMO (Gasaustausch über eine Membran, die in den extrakorporalen Blutkreislauf eingeschaltet ist und von Sauerstoff durchströmt wird) ist das schwere, akut lebensbedrohliche hypoxische Lungenversagen trotz Ausschöpfung supportiver Therapieverfahren.

Das Ziel von extrakorporalen CO₂-Eliminationsverfahren ist in erster Linie die Elimination von Kohlendioxid, um im Rahmen des Konzepts der „ultraprotektiven“ Beatmung Tidalvolumina und damit Beatmungsdrucke reduzieren und in der Folge den respiratorassoziierten Lungenschaden hintanhalten zu können.

Zur Diskussion stehen neue Anwendungsgebiete – auch aufgrund neuer Entwicklungen mit geringeren Komplikationsraten (Hämolyse, Gerinnungsaktivierung und Plasmaleaks etc.), kompakteren Systemen und geringerer Invasivität: etwa die Anwendung am wachen und teilmobilen Patienten; Vermeidung der maschinellen Beatumung durch A-priori-Anwendung eines extrakorporalen Verfahrens bei erhaltener Spontanatmung; im Rahmen des Bridgings zur Lungentransplantation Vermeidung der Intubation durch ECMO; Vermeidung der Intubation durch CO₂-Eliminationsverfahrens bei Patienten mit akuter exazerbierter COPD und Versagen der nicht-invasiven Beatmung.