Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
Qué es Cardiac Output (Fick Method)?
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El gasto cardíaco (CO) medido según el principio de Fick es el método invasivo de referencia para cuantificar cuánta sangre bombea el corazón por minuto. Adolph Fick propuso en 1870 que el consumo de oxígeno es igual al producto del flujo sanguíneo por la diferencia arteriovenosa del contenido de oxígeno, una idea engañosamente simple que sigue siendo el estándar de referencia con el que se validan todas las demás técnicas de medición de CO. En la práctica clínica, el método de Fick se realiza durante el cateterismo del corazón derecho: un catéter de arteria pulmonar toma muestras de sangre venosa mixta de la arteria pulmonar mientras se extrae sangre arterial simultáneamente, y el consumo de oxígeno se mide mediante un carro metabólico (Fick directo) o se estima mediante un nomograma (supuesto Fick). Luego, el gasto cardíaco se expresa en litros por minuto, con un rango normal de 4 a 8 L/min en adultos en reposo. Debido a que el CO varía con el tamaño corporal, se prefiere el índice cardíaco (IC = CO / ASC) para las comparaciones entre pacientes, con un IC normal de 2,5 a 4,0 L/min/m². Los estados bajos de CO (shock cardiogénico, insuficiencia cardíaca grave, taponamiento cardíaco) se reconocen cuando el IC cae por debajo de 2,2 L/min/m². Los estados de gasto elevado, como sepsis, anemia, tirotoxicosis e insuficiencia hepática, pueden elevar el CO por encima de 8 l/min. El principio de Fick también sustenta los cálculos del flujo sanguíneo pulmonar en las cardiopatías congénitas, donde las derivaciones de izquierda a derecha se cuantifican como la relación Qp/Qs utilizando saturaciones de oxígeno de múltiples cámaras.
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Fórmula
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CO (L/min) = VO2 (mL/min) / ([CaO2 - CvO2] x 10)Leyenda de variables
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| Símbolo | Nombre | Unidad | Descripción |
|---|---|---|---|
| CO | Gasto cardíaco | L/min | Volumen de sangre expulsada por el corazón por minuto; normal 4-8 L/min en reposo |
| VO2 | Consumo de oxígeno | mL/min | Consumo total de oxígeno corporal por minuto; normal 200 a 300 ml/min en reposo; medido directamente o estimado en 125 ml/min/m2 x BSA |
| CaO2 | Contenido arterial de oxígeno | mL/dL | Oxígeno transportado en sangre arterial: (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2); normal ~20 ml/dl |
| CvO2 | Contenido de oxígeno venoso mixto | mL/dL | Oxígeno restante en la sangre de la arteria pulmonar (venosa mixta); normal ~15 ml/dl; tomado de un catéter PA |
| CI | Índice cardíaco | L/min/m2 | CO normalizado al área de superficie corporal; normal 2,5 a 4,0 l/min/m2; <2.2 define compromiso hemodinámico |
| BSA | Área de superficie corporal | m2 | Calculado según la fórmula de DuBois o Mosteller; Se utiliza para normalizar el CO al tamaño del paciente. |
Cómo Cardiac Output (Fick Method)
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- 1Medir o estimar el consumo de oxígeno (VO2): la medición directa mediante carro metabólico es la más precisa; Se supone que Fick utiliza 125 ml/min/m2 x BSA como estimación.
- 2Contenido de oxígeno arterial de la muestra (CaO2): CaO2 = (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2), normalmente 18 a 20 ml/dl en adultos sanos.
- 3Muestra del contenido de oxígeno venoso mixto (CvO2) de la arteria pulmonar: CvO2 = (Hb x 1,34 x SvO2) + (0,0031 x PvO2), normalmente 13-15 ml/dl.
- 4Calcular la diferencia del contenido arteriovenoso de oxígeno (CaO2 - CvO2), normalmente 4-6 mL/dL; una diferencia más amplia indica una producción baja.
- 5Aplique la ecuación de Fick: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10: el factor de 10 convierte dL a ml (ya que el VO2 está en ml/min y el contenido está en ml/dL).
- 6Calcule el índice cardíaco: CI = CO / BSA (BSA según DuBois: 0,007184 x altura (cm) ^ 0,725 x peso (kg) ^ 0,425); CI < 2,2 L/min/m2 define un estado de bajo gasto.
- 7Interpretar en contexto: el CO por sí solo es insuficiente; compárelo con las presiones de llenado (PCWP), la RVS y la saturación venosa mixta (ScvO2 o SvO2) para obtener un perfil hemodinámico completo.
Ejemplos resueltos
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CO normal; IC aproximadamente 2,7 L/min/m2 para un BSA adulto promedio de 1,85 m2
La diferencia arteriovenosa de 5 ml/dl está en el rango normal. El corazón suministra suficiente oxígeno a los tejidos.
CO muy reducido. IC aproximadamente 1,1 L/min/m2: shock cardiogénico profundo que requiere intervención urgente.
La amplia diferencia AV (10 ml/dl) refleja la extracción máxima de oxígeno por parte de los tejidos que compensan el suministro bajo. Clásico en IM agudo con fallo de bomba.
Estado de alto gasto con diferencia AV estrecha, típico del shock distributivo (sepsis, anafilaxia).
La vasodilatación periférica reduce la eficiencia de extracción de oxígeno, produciendo una estrecha diferencia arteriovenosa a pesar del CO elevado.
Una relación de derivación > 1,5 generalmente justifica la consideración de reparación en ASD/VSD.
El principio de Fick aplicado tanto en la circulación pulmonar como en la sistémica permite la cuantificación de las derivaciones intracardíacas sin contraste.
Aplicaciones prácticas
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Evaluación hemodinámica durante el cateterismo cardíaco derecho para insuficiencia cardíaca, hipertensión pulmonar y diagnóstico de valvulopatías. Esta aplicación es comúnmente utilizada por profesionales que necesitan análisis cuantitativos precisos para respaldar la toma de decisiones, la elaboración de presupuestos y la planificación estratégica en sus respectivos campos.
Orientación de la terapia de soporte circulatorio mecánico, inotrópico y vasopresor en el shock cardiogénico en la UCI cardíaca. Los profesionales de la industria confían en este cálculo para comparar el desempeño, comparar alternativas y garantizar el cumplimiento de los estándares establecidos y los requisitos reglamentarios.
Cuantificación de las derivaciones intracardíacas (Qp/Qs) en cardiopatías congénitas del adulto antes de la intervención. Los investigadores académicos y los estudiantes utilizan este cálculo para validar modelos teóricos, completar tareas de curso y desarrollar una comprensión más profunda de los principios matemáticos subyacentes.
Estratificación del riesgo preoperatorio y seguimiento postoperatorio tras cirugía cardíaca. Los analistas y planificadores financieros incorporan este cálculo en su flujo de trabajo para producir pronósticos precisos, evaluar escenarios de riesgo y presentar recomendaciones basadas en datos a las partes interesadas.
Evaluación de la candidatura a trasplante cardíaco y el momento de las terapias avanzadas para la insuficiencia cardíaca (DAVI, trasplante). Esta aplicación es comúnmente utilizada por profesionales que necesitan análisis cuantitativos precisos para respaldar la toma de decisiones, la elaboración de presupuestos y la planificación estratégica en sus respectivos campos.
Casos especiales
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Regurgitación tricúspide
{'title': 'Regurgitación tricúspide', 'body': 'La TR grave provoca la recirculación de la sangre en el corazón derecho, lo que produce saturaciones venosas mixtas falsamente elevadas en la muestra de la arteria pulmonar. Fick CO estará sobreestimado. La termodilución de CO tampoco es confiable en TR severa. El contexto clínico y los datos ecocardiográficos se vuelven esenciales.'} Cuando se encuentren con este escenario en los cálculos de gasto cardíaco, los usuarios deben verificar que sus valores de entrada estén dentro del rango esperado para que la fórmula produzca resultados significativos. Las entradas fuera de rango pueden conducir a resultados matemáticamente válidos pero prácticamente sin sentido que no reflejan las condiciones del mundo real.
Derivaciones intracardíacas de izquierda a derecha
{'title': 'Derivaciones intracardíacas de izquierda a derecha', 'body': "En la CIA o la CIV, la sangre oxigenada del corazón izquierdo ingresa al corazón derecho, lo que aumenta la saturación venosa mixta. Un 'aumento' de >7% de saturación de O2 entre la VCS y la arteria pulmonar sugiere una derivación de izquierda a derecha. En estos casos, el Fick CO sistémico y pulmonar se calcula por separado y la relación Qp/Qs cuantifica la magnitud de la derivación."}
Anemia
En la anemia (Hb 7 g/dL), la capacidad de transporte de O2 se reduce a la mitad; el mismo CO suministra mucho menos oxígeno. El suministro de oxígeno (DO2 = CO x CaO2 x 10) y el consumo de oxígeno juntos caracterizan mejor la oxigenación tisular que el CO solo.'} En el contexto del gasto cardíaco fick, este caso especial requiere una interpretación cuidadosa porque las suposiciones estándar pueden no ser válidas. Los usuarios deben comparar los resultados con la experiencia en el dominio y considerar consultar referencias o herramientas adicionales para validar el resultado en estas condiciones atípicas.
Supuesto error de Fick en la obesidad
{'title': 'Error de Fick supuesto en la obesidad', 'body': 'La estimación estándar de VO2 (125 ml/min/m2 x BSA) subestima el VO2 verdadero en pacientes obesos porque el tejido adiposo es metabólicamente menos activo por unidad de superficie. El uso de un VO2 asumido sin corregir sobreestima el CO. Se prefiere la medición metabólica directa en pacientes con IMC > 35.'}
Pacientes dependientes de marcapasos
{'title': 'Pacientes dependientes de marcapasos', 'body': 'En pacientes con bloqueo cardíaco completo con estimulación ventricular, el CO puede variar con la sincronía AV lograda. Fick CO medido durante la estimulación sólo ventricular puede subestimar el beneficio hemodinámico de restaurar la sincronía AV. La medición debe realizarse en el modo de estimulación objetivo.'} Este caso extremo surge con frecuencia en aplicaciones profesionales de gasto cardíaco donde están involucradas condiciones límite o valores extremos. Los profesionales deben documentar cuándo ocurre esta situación y considerar si métodos de cálculo alternativos o factores de ajuste son más apropiados para su caso de uso específico.
Clasificación hemodinámica por índice cardíaco y PCWP (Forrester-Diamond)
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| Perfil | CI (L/min/m2) | PCWP (mmHg) | Cuadro Clínico | Intervención |
|---|---|---|---|---|
| Normal | >2.2 | <18 | Euvolémico, compensado | Optimizar la terapia ambulatoria |
| Húmedo y cálido (congestionado) | >2.2 | >18 | Sobrecarga de líquidos, gasto preservado | Diuresis, vasodilatadores |
| Frío y seco (bajo volumen) | <2.2 | <18 | Hipovolemia o insuficiencia del VD | Desafío de fluidos cauteloso |
| Frío y húmedo (choque) | <2.2 | >18 | Choque cardiogénico | Inotrópicos, soporte mecánico. |
| Alto rendimiento | >8.0 | variable | Sepsis, tirotoxicosis, anemia. | Tratar la causa subyacente |
Preguntas frecuentes
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¿Qué es el principio de Fick y por qué se utiliza para el gasto cardíaco?
El principio de Fick establece que la cantidad de una sustancia absorbida o liberada por un órgano es igual al flujo sanguíneo a través de ese órgano multiplicado por la diferencia en la concentración de esa sustancia entre la sangre arterial y venosa. El oxígeno es el marcador ideal porque el cuerpo lo consume de manera predecible, lo que permite un cálculo preciso del gasto cardíaco a partir del VO2 y la diferencia arteriovenosa del contenido de oxígeno.
¿Cuál es la diferencia entre Fick directo y Fick asumido?
Direct Fick mide el VO2 con precisión utilizando un carro metabólico (análisis de gases espirados), lo que proporciona el CO más preciso. Se supone que Fick estima el VO2 a partir de una fórmula (comúnmente 125 ml/min/m2 x BSA, o 3 ml/kg/min), lo que introduce hasta un 25 % de error. Se supone que Fick se utiliza cuando no hay un carro metabólico disponible, pero los resultados deben interpretarse teniendo en cuenta esta limitación.
¿Qué es un índice cardíaco normal y por qué se prefiere al gasto cardíaco?
El índice cardíaco (IC) normal es de 2,5 a 4,0 l/min/m2. Se prefiere la IC porque normaliza el CO según el tamaño corporal, lo que hace que las comparaciones entre pacientes de diferente estatura sean significativas. Un CO de 4 L/min puede ser normal en una mujer pequeña pero inadecuado para un hombre corpulento. IC < 2,2 L/min/m2 define compromiso hemodinámico independientemente del tamaño corporal.
¿Por qué la fórmula se multiplica por 10?
El VO2 se expresa en ml/min, mientras que CaO2 y CvO2 se expresan en ml/dL (ml por 100 ml de sangre). Al dividir ml/min por ml/dL se obtiene dL/min. Multiplicar por 10 convierte dL/min a mL/min... espere, convierte el CO de dL/min a L/min porque 10 dL = 1 L. Esta conciliación de unidades es esencial para un cálculo correcto.
¿Qué indica una amplia diferencia arteriovenosa de oxígeno?
Una diferencia AV O2 amplia (>6 ml/dl) indica que los tejidos están extrayendo una fracción inusualmente grande del oxígeno administrado, lo cual es una respuesta compensatoria a la reducción del gasto cardíaco. Ésta es la huella hemodinámica del shock cardiogénico o de la insuficiencia cardíaca de bajo gasto. Por el contrario, una diferencia AV estrecha sugiere CO elevado (sepsis) o utilización deficiente de oxígeno a nivel celular.
¿Se puede utilizar el principio de Fick en pacientes con insuficiencia valvular significativa?
Fick CO representa el gasto cardíaco directo neto (la sangre que realmente llega a los tejidos sistémicos). En la insuficiencia aórtica o mitral grave, el volumen sistólico total es mayor que el flujo directo neto, por lo que los métodos volumétricos ecocardiográficos pueden dar un número mayor. Para el manejo hemodinámico, el CO directo derivado de Fick es en realidad la cifra clínicamente más relevante.
¿Qué es la saturación venosa mixta de oxígeno (SvO2) y qué nos dice?
SvO2 es la saturación de oxígeno de la sangre en la arteria pulmonar, y representa el promedio del retorno venoso de todos los tejidos del cuerpo. La SvO2 normal es de 65 a 75%. SvO2 <60% indica una mayor demanda de oxígeno o una disminución del suministro (CO bajo, anemia o SaO2 baja). SvO2 > 80% en shock sugiere una utilización deficiente de oxígeno (septicemia tardía) o una derivación de izquierda a derecha que contamina la muestra de la arteria pulmonar.
¿Cómo se mide el gasto cardíaco de forma no invasiva como alternativa a Fick?
Las alternativas no invasivas incluyen termodilución a través de un catéter en la arteria pulmonar (requiere solo una inyección en bolo, no una muestra de sangre), ecocardiografía transtorácica (área LVOT VTI x), biorreactancia, análisis del contorno del pulso (PiCCO, LiDCO) y Fick estimado mediante oximetría de pulso SpO2. Cada uno tiene características de error específicas; el Fick directo sigue siendo el estándar de oro para la validación de todos los demás métodos.
Errores comunes a evitar
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- !Usar sangre venosa periférica en lugar de sangre venosa mixta verdadera (arteria pulmonar): las venas periféricas no reflejan la extracción de oxígeno de todo el cuerpo y producirán resultados erróneos.
- !Olvidar el factor de conversión de unidades x10, que produce CO en dL/min en lugar de L/min: un error diez veces mayor en la respuesta final.
- !Usar el VO2 asumido sin señalar la incertidumbre: el Fick asumido puede tener un error de 20 a 30 %, especialmente en pacientes ventilados, sedados o febriles.
- !Despreciar el oxígeno disuelto en plasma (0,0031 x término de PO2 en el contenido de O2): relevante cuando la FiO2 es alta y la PaO2 excede los 300 mmHg, donde el O2 disuelto puede contribuir con 1 a 2 ml/dL.
- !Aplicar la fórmula en pacientes con derivaciones arteriovenosas intrapulmonares importantes (p. ej., síndrome hepatopulmonar) donde la SaO2 es engañosamente baja a pesar de una función cardíaca adecuada.
- !Confundir el gasto cardíaco con el índice cardíaco: informe siempre ambos y utilice el IC para los umbrales de decisión clínica.
Consejo Pro
En el laboratorio de cateterismo, siempre coteje el Fick CO con la termodilución si se miden ambos. Una discordancia >15% debe impulsar una revisión de la técnica de muestreo, el momento oportuno (asegurar un estado estable) o la exclusión de una derivación. En pacientes ambulatorios estables, un Fick CO en reposo dentro del rango normal no excluye el compromiso hemodinámico inducido por el ejercicio; puede ser necesario un cateterismo cardíaco derecho durante el ejercicio.
¿Sabías que?
Adolph Fick publicó su principio en 1870 en una sola carta de 29 líneas: sin datos de pacientes, solo un experimento mental. Pasaron otros 20 años antes de que Grehant y Quinquaud lo confirmaran experimentalmente en animales, y casi 50 años antes de que Krogh y Lindhard lo aplicaran in vivo a humanos en 1912.
Referencias
- ›Fick A. Uber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA et al. Directrices ACC/AHA de 2012 para el tratamiento de pacientes con valvulopatía cardíaca (sección Cateterismo)
- ›Ragosta M. Libro de texto de hemodinámica clínica, 2ª ed. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM et al. Definiciones y diagnóstico de hipertensión pulmonar. JACC 2013
- ›Magder S. El significado del gasto cardíaco. Cuidado crítico 2020
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