Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
What is Cardiac Output (Fick Method)?
▾
Srdeční výdej (CO) měřený Fickovým principem je invazivní metoda zlatého standardu pro kvantifikaci toho, kolik krve srdce pumpuje za minutu. Adolph Fick v roce 1870 navrhl, že spotřeba kyslíku se rovná produktu průtoku krve a rozdílu v obsahu arteriovenózního kyslíku – zdánlivě jednoduchá myšlenka, která zůstává referenčním standardem, podle kterého jsou validovány všechny ostatní techniky měření CO. V klinické praxi se Fickova metoda provádí při katetrizaci pravého srdce: katétrem plicní tepny se odebírá smíšená venózní krev z plicnice při současném odběru arteriální krve a spotřeba kyslíku se měří buď metabolickým vozíkem (přímý Fick) nebo se odhaduje nomogramem (předpokládá se Fick). Srdeční výdej se pak vyjadřuje v litrech za minutu, s normálním rozmezím 4–8 l/min u dospělých v klidu. Protože CO se mění v závislosti na velikosti těla, je pro srovnání mezi pacienty preferován srdeční index (CI = CO / BSA), s normálním CI 2,5–4,0 l/min/m². Stavy nízkého CO – kardiogenní šok, těžké srdeční selhání, srdeční tamponáda – jsou rozpoznány, když CI klesne pod 2,2 l/min/m². Stavy vysokého výdeje včetně sepse, anémie, tyreotoxikózy a jaterního selhání mohou vytlačit CO nad 8 l/min. Fickův princip také podporuje výpočty průtoku krve v plicích u vrozené srdeční choroby, kde jsou levopravé zkraty kvantifikovány jako poměr Qp/Qs pomocí saturace kyslíkem z více komor.
DigiCalcs delivers precision-engineered tools for engineers and STEM professionals.
Vzorec
▾
CO (l/min) = VO2 (ml/min) / ([Ca02 - Cv02] x 10). Tento vzorec vypočítává hodnotu srdečního výdeje tak, že vstupní proměnné porovnává prostřednictvím jejich matematického vztahu. Každá složka představuje měřitelnou veličinu, kterou lze nezávisle ověřit.Variable Legend
▾
| Symbol | Jméno | Jednotka | Popis |
|---|---|---|---|
| CO | Srdeční výdej | L/min | Objem krve vypuzený srdcem za minutu; normální 4–8 l/min v klidu |
| VO2 | Spotřeba kyslíku | mL/min | Celková spotřeba kyslíku tělem za minutu; normální 200–300 ml/min v klidu; měřeno přímo nebo odhadem na 125 ml/min/m2 x BSA |
| CaO2 | Obsah arteriálního kyslíku | mL/dL | Kyslík přenášený v arteriální krvi: (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2); normální ~20 ml/dl |
| CvO2 | Obsah smíšeného žilního kyslíku | mL/dL | Kyslík zbývající v krvi plicní tepny (smíšená žilní); normální ~15 ml/dl; odebraný z PA katetru |
| CI | Srdeční index | L/min/m2 | CO normalizovaný na plochu povrchu těla; normální 2,5–4,0 L/min/m2; <2,2 definuje hemodynamický kompromis |
| BSA | Oblast povrchu těla | m2 | Vypočítáno podle DuBoisova nebo Mostellerova vzorce; používá se k normalizaci CO na velikost pacienta |
How to Cardiac Output (Fick Method)
▾
- 1Změřte nebo odhadněte spotřebu kyslíku (VO2): přímé měření pomocí metabolického vozíku je nejpřesnější; předpokládá se, že Fick používá odhadem 125 ml/min/m2 x BSA.
- 2Obsah arteriálního kyslíku ve vzorku (CaO2): CaO2 = (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2), typicky 18–20 ml/dl u zdravých dospělých.
- 3Vzorek obsahu smíšeného venózního kyslíku (CvO2) z plicní tepny: CvO2 = (Hb x 1,34 x SvO2) + (0,0031 x PvO2), normálně 13–15 ml/dl.
- 4Vypočítejte rozdíl obsahu arteriovenózního kyslíku (CaO2 - CvO2), normálně 4–6 ml/dl; větší rozdíl znamená nízký výkon.
- 5Použijte Fickovu rovnici: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10 — faktor 10 převádí dL na ml (protože VO2 je v ml/min a obsah je v ml/dL).
- 6Vypočítejte srdeční index: CI = CO / BSA (BSA podle DuBoise: 0,007184 x výška (cm)^0,725 x hmotnost (kg)^0,425); CI < 2,2 l/min/m2 definuje stav nízkého výkonu.
- 7Interpretujte v kontextu: samotný CO je nedostatečný – porovnejte s plnícími tlaky (PCWP), SVR a smíšenou venózní saturací (ScvO2 nebo SvO2) pro úplné hemodynamické profilování.
Worked Examples
▾
normální CO; CI přibližně 2,7 l/min/m2 pro průměrnou dospělou BSA 1,85 m2
Arteriovenózní rozdíl 5 ml/dl je v normálním rozmezí. Srdce dodává dostatek kyslíku do tkání.
Závažně snížený CO. CI přibližně 1,1 l/min/m2 – hluboký kardiogenní šok vyžadující urgentní zásah.
Široký AV rozdíl (10 ml/dl) odráží maximální extrakci kyslíku tkáněmi kompenzující nízkou dodávku. Klasika u akutního IM s poruchou pumpy.
Stav vysokého výdeje s úzkým AV rozdílem – typický pro distributivní šok (sepse, anafylaxe).
Periferní vazodilatace snižuje účinnost extrakce kyslíku a vytváří úzký arteriovenózní rozdíl navzdory zvýšenému CO.
Boční poměr > 1,5 obecně vyžaduje zvážení opravy v ASD/VSD.
Fickův princip aplikovaný v plicním i systémovém oběhu umožňuje kvantifikaci intrakardiálních zkratů bez kontrastu.
Real-World Applications
▾
Hemodynamické hodnocení během katetrizace pravého srdce pro srdeční selhání, plicní hypertenzi a vyšetření chlopňových onemocnění. Tato aplikace je běžně používána profesionály, kteří potřebují přesnou kvantitativní analýzu pro podporu rozhodování, rozpočtování a strategického plánování ve svých příslušných oborech.
Vedení terapie vazopresorem, inotropem a mechanickou podporou oběhu při kardiogenním šoku na srdeční JIP. Odborníci v oboru spoléhají na tento výpočet, aby porovnali výkon, porovnali alternativy a zajistili soulad se zavedenými normami a regulačními požadavky.
Kvantifikace intrakardiálních zkratů (Qp/Qs) u dospělých vrozených srdečních vad před intervencí. Akademičtí výzkumníci a studenti používají tento výpočet k ověření teoretických modelů, dokončení úkolů v kurzu a k hlubšímu pochopení základních matematických principů.
Stratifikace předoperačního rizika a pooperační sledování po kardiochirurgickém výkonu. Finanční analytici a plánovači začleňují tento výpočet do svého pracovního postupu, aby vytvořili přesné prognózy, vyhodnotili rizikové scénáře a předložili zúčastněným stranám doporučení na základě dat.
Hodnocení kandidatury na transplantaci srdce a načasování pokročilých terapií srdečního selhání (LVAD, transplantace). Tato aplikace je běžně používána profesionály, kteří potřebují přesnou kvantitativní analýzu pro podporu rozhodování, rozpočtování a strategického plánování ve svých příslušných oborech.
Special Cases
▾
Trikuspidální regurgitace
{'title': 'Trikuspidální regurgitace', 'body': 'Těžká TR způsobuje recirkulaci krve v pravém srdci a způsobuje falešně zvýšené saturace smíšených žil ve vzorku z plicní tepny. Fick CO bude přeceňován. Termodiluční CO je také nespolehlivý u těžkého TR. Klinický kontext a echokardiografická data se stávají zásadními.'} Když se setkáte s tímto scénářem při výpočtech rychlosti srdečního výdeje, měli by uživatelé ověřit, zda jejich vstupní hodnoty spadají do očekávaného rozsahu, aby vzorec produkoval smysluplné výsledky. Vstupy mimo rozsah mohou vést k matematicky platným, ale prakticky nesmyslným výstupům, které neodrážejí skutečné podmínky.
Intrakardiální zkraty zleva doprava
{'title': 'Left-to-Right Intracardiac Shunts', 'body': "U ASD nebo VSD vstupuje okysličená krev z levého srdce do pravého srdce, čímž dochází k nafouknutí smíšené žilní saturace. "Zvýšení" >7% saturace O2 mezi SVC a plicní artérií naznačuje, že tyto případy CO jsou vypočteny z levého a levého srdce do pravého srdce. samostatně a poměr Qp/Qs kvantifikuje velikost bočníku."}
Anémie
Při anémii (Hb 7 g/dl) je kapacita přenosu O2 poloviční; stejný CO dodává mnohem méně kyslíku. Dodávka kyslíku (DO2 = CO x CaO2 x 10) a spotřeba kyslíku dohromady lépe charakterizují okysličení tkání než samotný CO.'} V souvislosti se zpomalením srdečního výdeje tento speciální případ vyžaduje pečlivou interpretaci, protože standardní předpoklady nemusí platit. Uživatelé by měli porovnat výsledky s odbornými znalostmi v oblasti a zvážit konzultaci dalších referencí nebo nástrojů k ověření výstupu za těchto atypických podmínek.
Předpokládaná Fickova chyba v obezitě
{'title': 'Assumed Fick Error in Obesity', 'body': 'Standardní odhad VO2 (125 ml/min/m2 x BSA) podhodnocuje skutečný VO2 u obézních pacientů, protože tuková tkáň je metabolicky méně aktivní na jednotku plochy povrchu. Použití nekorigovaného předpokládaného VO2 nadhodnocuje CO. Přímé metabolické měření je silně preferováno u pacientů s BMI > 35.'}
Pacienti závislí na kardiostimulátoru
{'title': 'Pacienti závislí na kardiostimulátoru', 'body': 'U pacientů s kompletním srdečním blokem při komorové stimulaci se může CO lišit podle dosažené AV synchronizace. Fick CO měřený během pouze komorové stimulace může podcenit hemodynamický přínos obnovení AV synchronie. Měření by mělo být prováděno v režimu cílové stimulace.'} Tento okrajový případ se často vyskytuje v profesionálních aplikacích měření srdečního výdeje, kde se jedná o okrajové podmínky nebo extrémní hodnoty. Odborníci by měli zdokumentovat, kdy tato situace nastane, a zvážit, zda jsou pro jejich konkrétní případ použití vhodnější alternativní metody výpočtu nebo faktory úprav.
Hemodynamická klasifikace podle srdečního indexu a PCWP (Forrester-Diamond)
▾
| Profil | CI (l/min/m2) | PCWP (mmHg) | Klinický obrázek | Zásah |
|---|---|---|---|---|
| Normální | >2.2 | <18 | Euvolemický, kompenzovaný | Optimalizujte ambulantní terapii |
| Mokré a teplé (přetížené) | >2.2 | >18 | Přetížení kapalinou, zachován výkon | Diuréza, vazodilatátory |
| Studené a suché (nízký objem) | <2.2 | <18 | Hypovolémie nebo selhání RV | Opatrná výzva tekutin |
| Chlad a mokro (šok) | <2.2 | >18 | Kardiogenní šok | Inotropy, mechanická podpora |
| Vysoký výkon | >8,0 | variabilní | Sepse, tyreotoxikóza, anémie | Léčit základní příčinu |
Frequently Asked Questions
▾
Co je Fickův princip a proč se používá pro srdeční výdej?
Fickův princip říká, že množství látky přijaté nebo uvolněné orgánem se rovná průtoku krve tímto orgánem vynásobenému rozdílem v koncentraci této látky mezi arteriální a venózní krví. Kyslík je ideálním ukazatelem, protože jej tělo spotřebovává předvídatelně, což umožňuje přesný výpočet srdečního výdeje z VO2 a rozdílu v obsahu arteriovenózního kyslíku.
Jaký je rozdíl mezi přímým Fickem a předpokládaným Fickem?
Direct Fick přesně měří VO2 pomocí metabolického vozíku (analýza prošlého plynu), což dává nejpřesnější hodnotu CO. Předpokládá se, že Fick odhaduje VO2 ze vzorce (běžně 125 ml/min/m2 x BSA nebo 3 ml/kg/min), což představuje až 25% chybu. Assumed Fick se používá, když není k dispozici metabolický vozík, ale výsledky je třeba interpretovat s ohledem na toto omezení.
Co je normální srdeční index a proč je preferován před srdečním výdejem?
Normální srdeční index (CI) je 2,5–4,0 l/min/m2. CI je upřednostňována, protože normalizuje CO pro velikost těla, takže srovnání mezi pacienty různé postavy má smysl. CO 4 l/min může být normální u malé ženy, ale neadekvátní pro velkého muže. CI < 2,2 l/min/m2 definuje hemodynamický kompromis bez ohledu na velikost těla.
Proč se vzorec násobí 10?
VO2 je vyjádřen v ml/min, zatímco CaO2 a CvO2 jsou vyjádřeny v ml/dl (ml na 100 ml krve). Vydělením ml/min ml/dl dostaneme dl/min. Vynásobením 10 se převede dl/min na ml/min… počkat — převede se CO z dL/min na L/min, protože 10 dl = 1 L. Toto sladění jednotek je nezbytné pro správný výpočet.
Co ukazuje široký arteriovenózní rozdíl kyslíku?
Velký rozdíl AV O2 (>6 ml/dl) ukazuje, že tkáně extrahují neobvykle velkou část dodaného kyslíku, což je kompenzační reakce na snížený srdeční výdej. Jedná se o hemodynamický otisk kardiogenního šoku nebo srdečního selhání s nízkým výdejem. Naopak úzký AV rozdíl naznačuje vysoký CO (sepse) nebo zhoršené využití kyslíku na buněčné úrovni.
Lze Fickův princip použít u pacientů s významnou chlopenní regurgitací?
Fick CO představuje čistý dopředný srdeční výdej (krev skutečně dodaná do systémových tkání). U těžké aortální nebo mitrální regurgitace je celkový tepový objem vyšší než čistý dopředný průtok, takže echokardiografické volumetrické metody mohou poskytnout vyšší číslo. Pro hemodynamický management je Fick-odvozený dopředný CO ve skutečnosti klinicky nejrelevantnější údaj.
Co je to smíšená venózní saturace kyslíkem (SvO2) a co nám říká?
SvO2 je saturace krve kyslíkem v plicní tepně, která představuje průměr venózního návratu ze všech tělesných tkání. Normální SvO2 je 65–75 %. SvO2 < 60 % indikuje buď zvýšenou potřebu kyslíku, nebo sníženou dodávku (nízký CO, anémie nebo nízký SaO2). SvO2 > 80 % v šoku naznačuje zhoršené využití kyslíku (pozdní sepse) nebo levopravý zkrat kontaminující vzorek plicní tepny.
Jak se neinvazivně měří srdeční výdej jako alternativa k Fickovi?
Neinvazivní alternativy zahrnují termodiluci pomocí katétru pulmonální artérie (vyžaduje pouze bolusovou injekci, nikoli odběr krve), transtorakální echokardiografii (plocha LVOT VTI x), bioreaktanci, analýzu obrysu pulsu (PiCCO, LiDCO) a odhad Fick pomocí pulzní oxymetrie SpO2. Každý má specifické chybové charakteristiky; přímý Fick zůstává zlatým standardem pro validaci všech ostatních metod.
Common Mistakes to Avoid
▾
- !Použití periferní žilní krve místo skutečné smíšené žilní (plicní tepny) krve – periferní žíly neodrážejí celotělovou extrakci kyslíku a vedou k chybným výsledkům.
- !Zapomeňte na x10 jednotkový konverzní faktor, který dává CO v dl/min spíše než v L/min – desetinásobná chyba v konečné odpovědi.
- !Použití předpokládaného VO2 bez označení nejistoty – předpokládaný Fick může být mimo o 20–30 %, zejména u ventilovaných, sedovaných nebo febrilních pacientů.
- !Zanedbávání kyslíku rozpuštěného v plazmě (0,0031 x počet PO2 v obsahu O2) – relevantní, když je FiO2 vysoký a PaO2 přesahuje 300 mmHg, kde rozpuštěný O2 může přispět 1–2 ml/dl.
- !Aplikace vzorce u pacientů s významnými intrapulmonálními arteriovenózními zkraty (např. hepatopulmonálním syndromem), kde je SaO2 zavádějící nízká navzdory adekvátní srdeční funkci.
- !Záměna srdečního výdeje se srdečním indexem – vždy uvádějte obojí a pro prahové hodnoty klinického rozhodování použijte CI.
Pro Tip
V katetrizační laboratoři vždy zkontrolujte Fick CO proti termodiluci, pokud jsou naměřeny obě. Nesoulad > 15 % by měl vyvolat kontrolu techniky odběru vzorků, načasování (zajistit ustálený stav) nebo vyloučení zkratu. U stabilních ambulantních pacientů nevylučuje klidový Fick CO v normálním rozsahu námahou navozený hemodynamický kompromis – může být nutná námahová katetrizace pravého srdce.
Did you know?
Adolph Fick publikoval svůj princip v roce 1870 v jediném 29řádkovém dopise – žádná data o pacientovi, jen myšlenkový experiment. Trvalo dalších 20 let, než ji Grehant a Quinquaud experimentálně potvrdili na zvířatech, a téměř 50 let, než ji Krogh a Lindhard v roce 1912 aplikovali na člověka in vivo.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
References
- ›Fick A. Uber z Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA a kol. 2012 Směrnice ACC/AHA pro léčbu pacientů s chlopenním srdečním onemocněním (část katetrizace)
- ›Ragosta M. Učebnice klinické hemodynamiky, 2. vyd. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM a kol. Definice a diagnostika plicní hypertenze. JACC 2013
- ›Magder S. Význam srdečního výdeje. Crit Care 2020
Read the full guide on how to use this calculator effectively
Číst více →Získejte týdenní matematické tipy
Připojte se k 12 000+ odběratelům, kteří každý týden dostávají tipy na kalkulačku.