Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
Mikä on Cardiac Output (Fick Method)?
▾
Fick-periaatteella mitattu sydämen minuuttitilavuus (CO) on kultastandardin mukainen invasiivinen menetelmä, jolla mitataan, kuinka paljon verta sydän pumppaa minuutissa. Adolph Fick ehdotti vuonna 1870, että hapenkulutus on yhtä suuri kuin veren virtauksen ja arteriovenoosin happipitoisuuden eron tulos – harhaanjohtavan yksinkertainen ajatus, joka pysyy vertailustandardina, jota vastaan kaikki muut CO-mittaustekniikat validoidaan. Kliinisessä käytännössä Fick-menetelmää suoritetaan oikean sydämen katetroinnissa: keuhkovaltimon katetri ottaa keuhkovaltimon sekalaista laskimoverta samalla kun valtimoverta otetaan ja hapenkulutus mitataan joko metabolisella kärryllä (suora Fick) tai arvioidaan nomogrammilla (oletetaan Fick). Sydämen minuuttitilavuus ilmaistaan sitten litroina minuutissa, ja normaalin vaihteluväli on 4–8 l/min aikuisilla levossa. Koska CO vaihtelee kehon koon mukaan, sydänindeksiä (CI = CO / BSA) suositellaan potilaiden väliseen vertailuun, jonka normaali CI on 2,5–4,0 l/min/m². Matalat CO-tilat – kardiogeeninen sokki, vaikea sydämen vajaatoiminta, sydämen tamponadi – tunnistetaan, kun CI laskee alle 2,2 l/min/m². Korkeat tuotantotilat, mukaan lukien sepsis, anemia, tyrotoksikoosi ja maksan vajaatoiminta, voivat nostaa hiilidioksidin yli 8 l/min. Fick-periaate tukee myös keuhkojen verenvirtauslaskelmia synnynnäisissä sydänsairauksissa, joissa vasemmalta oikealle suuntautuvat shuntit kvantifioidaan suhteessa Qp/Qs käyttämällä happisaturaatioita useista kammioista.
DigiCalcs delivers precision-engineered tools for engineers and STEM professionals.
Kaava
▾
CO (L/min) = VO2 (ml/min) / ([CaO2 - CvO2] x 10)Muuttujan selitys
▾
| Symboli | Nimi | Yksikkö | Kuvaus |
|---|---|---|---|
| CO | Sydämen ulostulo | L/min | Sydämen poistama veren määrä minuutissa; normaali 4-8 l/min levossa |
| VO2 | Hapen kulutus | mL/min | Koko kehon hapenkulutus minuutissa; normaali 200–300 ml/min levossa; mitattuna suoraan tai arvioituna 125 ml/min/m2 x BSA |
| CaO2 | Valtimoiden happipitoisuus | mL/dL | Valtimoveren mukana kulkeva happi: (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2); normaali ~20 ml/dl |
| CvO2 | Sekoitettu laskimoiden happipitoisuus | mL/dL | Keuhkovaltimon (sekalaskimo) vereen jäänyt happi; normaali -15 ml/dl; näyte otettu PA-katetrista |
| CI | Sydänindeksi | L/min/m2 | CO normalisoitu kehon pinta-alaan; normaali 2,5–4,0 l/min/m2; <2.2 määrittelee hemodynaamisen kompromissin |
| BSA | Kehon pinta-ala | m2 | Laskettu DuBois- tai Mostellerin kaavalla; käytetään normalisoimaan CO potilaan kokoon |
Kuinka Cardiac Output (Fick Method)
▾
- 1Mittaa tai arvioi hapenkulutus (VO2): suora mittaus metabolisen kärryn kautta on tarkin; oletetaan, että Fick käyttää arviona 125 ml/min/m2 x BSA.
- 2Näytteen valtimohappipitoisuus (CaO2): CaO2 = (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2), tyypillisesti 18–20 ml/dl terveillä aikuisilla.
- 3Näytteen sekalaskimohappipitoisuus (CvO2) keuhkovaltimosta: CvO2 = (Hb x 1,34 x SvO2) + (0,0031 x PvO2), normaalisti 13–15 ml/dl.
- 4Laske valtimoiden happipitoisuuden ero (CaO2 - CvO2), normaalisti 4–6 ml/dL; suurempi ero tarkoittaa alhaista tehoa.
- 5Käytä Fickin yhtälöä: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10 — kerroin 10 muuntaa dL:n ml:ksi (koska VO2 on ml/min ja sisältö ml/dL).
- 6Laske sydänindeksi: CI = CO / BSA (BSA DuBois: 0,007184 x pituus (cm) ^ 0,725 x paino (kg) ^ 0,425); CI < 2,2 l/min/m2 määrittää alhaisen tehon tilan.
- 7Tulkitse asiayhteydessä: pelkkä CO ei riitä – vertaa täyttöpaineisiin (PCWP), SVR:ään ja sekoitettuun laskimoiden saturaatioon (ScvO2 tai SvO2) täydelliseen hemodynaamiseen profilointiin.
Ratkaistut esimerkit
▾
Normaali CO; CI noin 2,7 l/min/m2, kun keskimääräinen aikuisen BSA on 1,85 m2
Valtimolaskimoero 5 ml/dl on normaalilla alueella. Sydän toimittaa riittävästi happea kudoksiin.
Vakavasti alentunut CO. CI n. 1,1 l/min/m2 — syvä sydänshokki, joka vaatii kiireellistä toimenpiteitä.
Leveä AV-ero (10 ml/dl) heijastaa maksimaalista hapenpoistoa kudoksissa, mikä kompensoi alhaista vapautumista. Klassinen akuutissa MI:ssä, jossa on pumppuvika.
Korkean tehon tila kapealla AV-erolla – tyypillinen distributiiviselle shokille (sepsis, anafylaksia).
Perifeerinen vasodilataatio heikentää hapenpoiston tehokkuutta ja tuottaa kapeaa valtimolaskimoeroa kohonneesta CO:sta huolimatta.
Shunttisuhde > 1,5 oikeuttaa yleensä korjausharkinnan ASD/VSD:ssä.
Sekä keuhkojen että systeemisten verenkiertoon sovellettu Fick-periaate mahdollistaa sydämensisäisten shuntien kvantifioinnin ilman kontrastia.
Käytännön sovellukset
▾
Hemodynaaminen arviointi oikean sydämen katetroinnissa sydämen vajaatoiminnan, keuhkoverenpainetaudin ja läppäsairauden hoitoon. Tätä sovellusta käyttävät yleisesti ammattilaiset, jotka tarvitsevat tarkkaa kvantitatiivista analyysiä tukeakseen päätöksentekoa, budjetointia ja strategista suunnittelua omilla aloillaan
Ohjaa vasopressori-, inotrooppi- ja mekaanista verenkiertoa tukevaa hoitoa kardiogeenisessä sokissa sydämen teho-osastolla. Alan ammattilaiset luottavat tähän laskelmaan suorituskyvyn vertailuun, vaihtoehtojen vertailuun ja vakiintuneiden standardien ja sääntelyvaatimusten noudattamisen varmistamiseen.
Sydänsisäisten shuntien (Qp/Qs) kvantifiointi aikuisen synnynnäisessä sydänsairaudessa ennen interventiota. Akateemiset tutkijat ja opiskelijat käyttävät tätä laskelmaa validoidakseen teoreettisia malleja, suorittaakseen kurssin tehtäviä ja kehittääkseen syvempää ymmärrystä taustalla olevista matemaattisista periaatteista.
Leikkausta edeltävä riskin kerrostuminen ja leikkauksen jälkeinen seuranta sydänleikkauksen jälkeen. Talousanalyytikot ja suunnittelijat sisällyttävät tämän laskelman työnkulkuunsa tuottaakseen tarkkoja ennusteita, arvioidakseen riskiskenaarioita ja esittääkseen tietopohjaisia suosituksia sidosryhmille.
Sydämensiirtoehdokkuuden ja kehittyneiden sydämen vajaatoiminnan hoitojen (LVAD, transplantaatio) ajoituksen arviointi. Tätä sovellusta käyttävät yleisesti ammattilaiset, jotka tarvitsevat tarkkaa kvantitatiivista analyysiä tukeakseen päätöksentekoa, budjetointia ja strategista suunnittelua omilla aloillaan
Erikoistapaukset
▾
Tricuspid regurgitaatio
{'title': 'Trispidal Regurgitation', 'body': 'Vakava TR aiheuttaa verenkierron oikean sydämen alueella, mikä aiheuttaa virheellisesti kohonneita sekalaskimotursaatioita keuhkovaltimonäytteessä. Fick CO tullaan yliarvioimaan. Thermodilution CO on myös epäluotettava vaikeassa TR:ssä. Kliinisestä kontekstista ja kaikukardiografisista tiedoista tulee olennaisia.'} Kun tämä skenaario sydämen minuuttitilavuuslaskelmissa tapahtuu, käyttäjien tulee varmistaa, että heidän syötearvonsa ovat kaavan odotetulla alueella mielekkäiden tulosten tuottamiseksi. Alueen ulkopuoliset syötteet voivat johtaa matemaattisesti kelvollisiin, mutta käytännössä merkityksettömiin lähtöihin, jotka eivät heijasta todellisia olosuhteita.
Vasemmalta oikealle sydämensisäiset shuntit
{'title': 'Left-to-Right Intracardiac Shunts', 'body': "ASD:ssa tai VSD:ssä hapetettu veri vasemmasta sydämestä tulee oikeaan sydämeen, mikä lisää sekalaskimosaturaatiota. Yli 7 %:n O2-saturaatio SVC:n ja keuhkovaltimon välillä viittaa keuhkovaltimoiden vasempaan ja oikeaan vatsaon. lasketaan erikseen ja suhde Qp/Qs ilmaisee shuntin suuruuden."}
Anemia
Anemiassa (Hb 7 g/dl) O2:n kantokyky puolittuu; sama CO kuljettaa paljon vähemmän happea. Hapen toimitus (DO2 = CO x CaO2 x 10) ja hapenkulutus yhdessä kuvaavat paremmin kudosten hapetusta kuin CO yksinään.'} Sydämen minuuttitilavuusmittauksen yhteydessä tämä erikoistapaus vaatii huolellista tulkintaa, koska standardioletukset eivät välttämättä pidä paikkaansa. Käyttäjien tulee vertailla tuloksia verkkotunnuksen asiantuntemuksella ja harkita lisäviitteiden tai työkalujen käyttöä tulosten validoimiseksi näissä epätyypillisissä olosuhteissa.
Oletettu Fick-virhe liikalihavuudessa
{'title': 'Oletettu Fickin virhe liikalihavuudessa', 'body': 'Tavallinen VO2-arvio (125 ml/min/m2 x BSA) aliarvioi liikalihavien potilaiden todellisen VO2:n, koska rasvakudos on metabolisesti vähemmän aktiivista pinta-alayksikköä kohti. Käyttämällä korjaamatonta oletettua VO2-arvoa yliarvioi CO:n. Suora aineenvaihduntamittaus on erittäin suositeltavaa potilailla, joiden BMI > 35.'}
Sydämentahdistimesta riippuvaiset potilaat
{'title': 'Tahdistimesta riippuvaiset potilaat', 'body': 'Potilailla, joilla on täydellinen sydänkatkos kammiotahdistuksessa, CO voi vaihdella saavutetun AV-synkronian mukaan. Vain kammiotahdistuksen aikana mitattu Fick CO saattaa aliarvioida AV-synkronian palauttamisen hemodynaamisen hyödyn. Mittaus on suoritettava tavoitetahdistustilassa.'} Tämä reunatapaus ilmenee usein sydämen minuuttifickin ammattisovelluksissa, joissa on kyse rajaolosuhteista tai ääriarvoista. Ammatinharjoittajien tulee dokumentoida tämän tilanteen esiintyminen ja harkita, ovatko vaihtoehtoiset laskentamenetelmät tai korjauskertoimet sopivampia heidän erityiseen käyttötapaukseensa.
Hemodynaaminen luokitus sydänindeksin ja PCWP:n (Forrester-Diamond) mukaan
▾
| Profiili | CI (l/min/m2) | PCWP (mmHg) | Kliininen kuva | Interventio |
|---|---|---|---|---|
| Normaali | >2.2 | <18 | Euvoleeminen, kompensoitu | Optimoi avohoito |
| Märkä ja lämmin (ruuhkainen) | >2.2 | >18 | Nesteen ylikuormitus, säilynyt teho | Diureesi, vasodilataattorit |
| Kylmä ja kuiva (pieni äänenvoimakkuus) | <2.2 | <18 | Hypovolemia tai RV-häiriö | Varovainen nestehaaste |
| Kylmä ja märkä (shokki) | <2.2 | >18 | Kardiogeeninen sokki | Inotroopit, mekaaninen tuki |
| Korkea teho | >8.0 | muuttuja | Sepsis, tyrotoksikoosi, anemia | Hoida taustalla oleva syy |
Usein kysytyt kysymykset
▾
Mikä on Fick-periaate ja miksi sitä käytetään sydämen minuuttitilavuuden mittaamiseen?
Fick-periaatteen mukaan elimen ottamaan tai vapauttamaan aineen määrä vastaa elimen läpi kulkevaa verenvirtausta kerrottuna kyseisen aineen pitoisuuksien erolla valtimon ja laskimoveren välillä. Happi on ihanteellinen merkkiaine, koska elimistö kuluttaa sitä ennustettavasti, mikä mahdollistaa sydämen minuuttimäärän tarkan laskemisen VO2:sta ja valtimoiden happipitoisuuden erosta.
Mitä eroa on suoralla Fickillä ja oletetulla Fickillä?
Suora Fick mittaa VO2:n tarkasti käyttämällä aineenvaihduntakärryä (vanhentunut kaasuanalyysi), mikä antaa tarkimman CO:n. Oletuksena Fick arvioi VO2:n kaavasta (yleensä 125 ml/min/m2 x BSA tai 3 ml/kg/min), mikä aiheuttaa jopa 25 % virheen. Assumed Fickiä käytetään, kun metabolista kärryä ei ole saatavilla, mutta tulokset on tulkittava tämän rajoituksen mukaisesti.
Mikä on normaali sydänindeksi ja miksi se on parempi kuin sydämen minuuttitilavuus?
Normaali sydänindeksi (CI) on 2,5–4,0 l/min/m2. CI on suositeltavampi, koska se normalisoi CO:n kehon koon mukaan, mikä tekee vertailuista erikokoisten potilaiden välillä mielekästä. CO 4 l/min voi olla normaalia pienelle naiselle, mutta riittämätön isolle miehelle. CI < 2,2 l/min/m2 määrittelee hemodynaamisen kompromissin kehon koosta riippumatta.
Miksi kaava kertoo 10:llä?
VO2 ilmaistaan yksiköissä ml/min, kun taas CaO2 ja CvO2 ilmaistaan yksiköissä ml/dL (ml per 100 ml verta). Jakamalla ml/min luvulla ml/dl saadaan dl/min. Kertomalla 10:llä dL/min muuntaa dL/min arvoiksi ml/min… odota – se muuntaa CO:n arvosta dL/min arvoksi L/min, koska 10 dL = 1 L. Tämä yksikköjen täsmäytys on välttämätön oikean laskennan kannalta.
Mitä laaja arteriovenoosinen happiero kertoo?
Laaja AV O2 -ero (> 6 ml/dl) osoittaa, että kudokset poistavat epätavallisen suuren osan toimitetusta hapesta, mikä on kompensoiva vaste sydämen minuuttitilavuuden vähenemiseen. Tämä on kardiogeenisen sokin tai matalan tehon sydämen vajaatoiminnan hemodynaaminen sormenjälki. Päinvastoin, kapea AV-ero viittaa korkeaan CO-tasoon (sepsis) tai heikentyneeseen hapen käyttöön solutasolla.
Voidaanko Fick-periaatetta käyttää potilailla, joilla on merkittävä läppäreurgitaatio?
Fick CO edustaa sydämen nettomäärää eteenpäin (veri, joka todella toimitetaan systeemisiin kudoksiin). Vaikeassa aortan tai mitraalisen regurgitaatiossa kokonaisiskutilavuus on suurempi kuin nettovirtaus eteenpäin, joten kaikukardiografiset volumetriset menetelmät voivat antaa suuremman luvun. Hemodynaamisen hallinnan kannalta Fickin johdettu eteenpäin suunnattu CO on itse asiassa kliinisesti merkittävin luku.
Mitä on sekalaskimohappisaturaatio (SvO2) ja mitä se kertoo?
SvO2 on veren happisaturaatio keuhkovaltimossa, joka edustaa laskimopalautuksen keskiarvoa kaikista kehon kudoksista. Normaali SvO2 on 65–75 %. SvO2 < 60 % tarkoittaa joko lisääntynyttä hapen tarvetta tai vähentynyttä toimitusta (alhainen CO, anemia tai alhainen SaO2). SvO2 > 80 % shokissa viittaa heikentyneeseen hapen hyödyntämiseen (myöhäinen sepsis) tai vasemmalta oikealle suuntautuvaan shunttiin, joka saastuttaa keuhkovaltimonäytteen.
Miten sydämen minuuttitilavuus mitataan ei-invasiivisesti vaihtoehtona Fickille?
Ei-invasiivisia vaihtoehtoja ovat lämpölaimennus keuhkovaltimon katetrin kautta (vaatii vain bolusinjektion, ei verinäytteen ottamista), rintakehän kaikukardiografia (LVOT VTI x -alue), bioreaktanssi, pulssin muotoanalyysi (PiCCO, LiDCO) ja arvioitu Fick pulssioksimetrialla SpO2. Jokaisella on erityiset virheominaisuudet; suora Fick on edelleen kultainen standardi kaikkien muiden menetelmien validoinnissa.
Yleisiä virheitä vältettäväksi
▾
- !Ääreislaskimoveren käyttäminen todellisen sekalaskimoveren (keuhkovaltimon) sijaan – ääreislaskimot eivät heijasta koko kehon hapenpoistoa ja tuottaa virheellisiä tuloksia.
- !Unohdetaan x10 yksikkömuuntokerroin, joka tuottaa CO:n dL/min sijaan L/min – kymmenenkertainen virhe lopullisessa vastauksessa.
- !Oletetun VO2:n käyttäminen ilman epävarmuuden merkitsemistä – oletettu Fick voi olla 20–30 % pois päältä erityisesti ventiloiduilla, rauhoitetuilla tai kuumeisilla potilailla.
- !Plasmaan liuenneen hapen huomioimatta jättäminen (0,0031 x PO2-termi O2-pitoisuudessa) – olennaista, kun FiO2 on korkea ja PaO2 ylittää 300 mmHg, jolloin liuennut O2 voi vaikuttaa 1–2 ml/dl.
- !Kaavan soveltaminen potilailla, joilla on merkittäviä keuhkonsisäisiä arteriovenoosisia shuntteja (esim. hepatopulmonaalinen oireyhtymä), joissa SaO2 on harhaanjohtavan alhainen riittävästä sydämen toiminnasta huolimatta.
- !Sydämen minuuttitilavuuden ja sydänindeksin sekoittaminen – ilmoita aina molemmat ja käytä CI:tä kliinisten päätöskynnysten määrittämiseen.
Ammattilaisen vinkki
Tarkista aina katetrointilaboratoriossa Fick CO lämpölaimennusta vastaan, jos molemmat mitataan. Yli 15 %:n poikkeaman pitäisi kehottaa tarkistamaan näytteenottotekniikka, ajoitus (varmistaa vakaa tila) tai shuntin poissulkeminen. Vakailla avohoidoilla lepäävä Fick CO normaalialueella ei sulje pois rasituksen aiheuttamaa hemodynaamista kompromissia – rasituksen oikean sydämen katetrointi saattaa olla tarpeen.
Tiesitkö?
Adolph Fick julkaisi periaatteensa vuonna 1870 yhdessä 29-rivisessä kirjeessä - ei potilastietoja, vain ajatuskokeilu. Kesti vielä 20 vuotta, ennen kuin Grehant ja Quinquaud vahvistivat sen kokeellisesti eläimillä, ja lähes 50 vuotta ennen kuin Krogh ja Lindhard käyttivät sitä ihmisiin in vivo vuonna 1912.
Viitteet
- ›Fick A. Uber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA et ai. 2012 ACC/AHA-ohjeet läppäsydänsairauspotilaiden hoitoon (katetrointiosio)
- ›Ragosta M. Textbook of Clinical Hemodynamics, 2nd ed. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM et ai. Keuhkoverenpainetaudin määritelmät ja diagnoosi. JACC 2013
- ›Magder S. Sydämen tehon merkitys. Crit Care 2020
Hanki viikoittaisia matematiikkavinkkejä
Liity 12 000+ tilaajien joukkoon, jotka saavat laskurivinkkejä joka viikko.