Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
Czym jest Cardiac Output (Fick Method)?
▾
Pojemność minutowa serca (CO) mierzona metodą Ficka jest złotą, inwazyjną metodą określania ilości krwi pompowanej przez serce na minutę. W 1870 roku Adolph Fick zaproponował, że zużycie tlenu równa się iloczynowi przepływu krwi i różnicy w zawartości tętniczo-żylnej tlenu — zwodniczo prosta koncepcja, która pozostaje standardem odniesienia, względem którego walidowane są wszystkie inne techniki pomiaru CO. W praktyce klinicznej metodę Ficka stosuje się podczas cewnikowania prawego serca: cewnik do tętnicy płucnej pobiera mieszaną krew żylną z tętnicy płucnej, jednocześnie pobierana jest krew tętnicza, a zużycie tlenu mierzy się za pomocą wózka metabolicznego (bezpośredni Fick) lub ocenia za pomocą nomogramu (przyjmuje się, że metodą Ficka). Następnie pojemność minutową serca wyraża się w litrach na minutę, przy normalnym zakresie 4–8 l/min u dorosłych w spoczynku. Ponieważ CO zmienia się w zależności od wielkości ciała, do porównań między pacjentami preferowany jest wskaźnik kardiologiczny (CI = CO / BSA), przy normalnym CI wynoszącym 2,5–4,0 l/min/m². Stany niskiego CO – wstrząs kardiogenny, ciężka niewydolność serca, tamponada serca – są rozpoznawane, gdy CI spadnie poniżej 2,2 l/min/m². Stany o wysokim poziomie wyjściowym, w tym posocznica, anemia, tyreotoksykoza i niewydolność wątroby, mogą powodować wzrost stężenia CO powyżej 8 l/min. Zasada Ficka stanowi również podstawę obliczeń przepływu krwi w płucach we wrodzonych chorobach serca, gdzie przecieki lewo-prawe są określane ilościowo jako stosunek Qp/Qs na podstawie saturacji tlenem z wielu komór.
DigiCalcs delivers precision-engineered tools for engineers and STEM professionals.
Wzór
▾
CO (L/min) = VO2 (ml/min) / ([CaO2 - CvO2] x 10). Ten wzór oblicza rzut minutowy serca poprzez powiązanie zmiennych wejściowych poprzez ich matematyczną zależność. Każdy składnik reprezentuje mierzalną wielkość, którą można niezależnie zweryfikować.Opis zmiennych
▾
| Symbol | Imię | Jednostka | Opis |
|---|---|---|---|
| CO | Pojemność minutowa serca | L/min | Objętość krwi wyrzucanej przez serce na minutę; normalne 4–8 l/min w spoczynku |
| VO2 | Zużycie tlenu | mL/min | Całkowite zużycie tlenu przez organizm na minutę; normalne 200–300 ml/min w spoczynku; mierzone bezpośrednio lub szacowane na 125 mL/min/m2 x BSA |
| CaO2 | Zawartość tlenu w tętnicach | mL/dL | Tlen przenoszony we krwi tętniczej: (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2); normalny ~20 ml/dl |
| CvO2 | Mieszana zawartość tlenu żylnego | mL/dL | Tlen pozostający we krwi tętnicy płucnej (mieszanej żylnej); normalny ~15 mL/dL; pobrano próbkę z cewnika PA |
| CI | Indeks sercowy | L/min/m2 | CO znormalizowany do powierzchni ciała; normalny 2,5–4,0 l/min/m2; <2,2 definiuje kompromis hemodynamiczny |
| BSA | Powierzchnia ciała | m2 | Obliczane według wzoru DuBois lub Mostellera; używany do normalizacji CO do wielkości pacjenta |
Jak Cardiac Output (Fick Method)
▾
- 1Zmierz lub oszacuj zużycie tlenu (VO2): najdokładniejszy jest bezpośredni pomiar za pomocą wózka metabolicznego; założono, że Fick jako oszacowanie przyjmuje 125 ml/min/m2 x BSA.
- 2Próbka zawartości tlenu tętniczego (CaO2): CaO2 = (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2), typowo 18–20 ml/dl u zdrowych dorosłych.
- 3Próbka zawartości mieszanego tlenu żylnego (CvO2) z tętnicy płucnej: CvO2 = (Hb x 1,34 x SvO2) + (0,0031 x PvO2), zwykle 13–15 mL/dL.
- 4Oblicz różnicę zawartości tlenu tętniczo-żylnego (CaO2 - CvO2), zwykle 4–6 mL/dL; Większa różnica wskazuje na niską moc wyjściową.
- 5Zastosuj równanie Ficka: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10 — współczynnik 10 przelicza dL na mL (ponieważ VO2 wyraża się w mL/min, a zawartość w mL/dL).
- 6Oblicz indeks sercowy: CI = CO / BSA (BSA według DuBois: 0,007184 x wzrost (cm)^0,725 x waga (kg)^0,425); CI < 2,2 L/min/m2 określa stan niskiej wydajności.
- 7Interpretuj w kontekście: sam CO jest niewystarczający — porównaj z ciśnieniami napełniania (PCWP), SVR i mieszanym nasyceniem żył (ScvO2 lub SvO2) w celu uzyskania pełnego profilu hemodynamicznego.
Rozwiązane przykłady
▾
Normalny CO; CI około 2,7 l/min/m2 dla przeciętnego dorosłego BSA o powierzchni 1,85 m2
Różnica tętniczo-żylna wynosząca 5 mL/dL mieści się w zakresie normy. Serce dostarcza tkankom odpowiednią ilość tlenu.
Znacznie obniżone CO. CI ok. 1,1 l/min/m2 — głęboki wstrząs kardiogenny wymagający pilnej interwencji.
Duża różnica AV (10 mL/dL) odzwierciedla maksymalną ekstrakcję tlenu przez tkanki, kompensując niskie dostarczanie. Klasyczny w ostrym zawale serca z awarią pompy.
Stan wysokiego sygnału wyjściowego z niewielką różnicą AV — typowy dla wstrząsu dystrybucyjnego (posocznica, anafilaksja).
Rozszerzenie naczyń obwodowych zmniejsza skuteczność ekstrakcji tlenu, powodując wąską różnicę tętniczo-żylną pomimo podwyższonego poziomu CO.
Współczynnik bocznikowy > 1,5 zasadniczo uzasadnia rozważenie naprawy w przypadku ASD/VSD.
Zasada Ficka stosowana zarówno w krążeniu płucnym, jak i ogólnoustrojowym umożliwia ilościową ocenę przecieków wewnątrzsercowych bez kontrastu.
Zastosowania praktyczne
▾
Ocena hemodynamiczna podczas cewnikowania prawego serca z powodu niewydolności serca, nadciśnienia płucnego i diagnostyki wad zastawkowych. Ta aplikacja jest powszechnie używana przez profesjonalistów, którzy potrzebują precyzyjnej analizy ilościowej w celu wsparcia procesu decyzyjnego, budżetowania i planowania strategicznego w swoich dziedzinach
Prowadzenie terapii wazopresyjnej, inotropowej i mechanicznego wspomagania krążenia we wstrząsie kardiogennym na oddziałach intensywnej terapii kardiologicznej. Praktycy branżowi polegają na tych obliczeniach, aby porównać wydajność, porównać alternatywy i zapewnić zgodność z ustalonymi standardami i wymogami regulacyjnymi
Ilościowa ocena przecieków wewnątrzsercowych (Qp/Qs) u dorosłych z wrodzoną wadą serca przed interwencją. Naukowcy akademiccy i studenci wykorzystują te obliczenia do sprawdzania modeli teoretycznych, wykonywania zadań na zajęciach i głębszego zrozumienia podstawowych zasad matematycznych
Przedoperacyjna stratyfikacja ryzyka i monitorowanie pooperacyjne po operacji kardiochirurgicznej. Analitycy finansowi i planiści włączają te obliczenia do swojego przepływu pracy, aby tworzyć dokładne prognozy, oceniać scenariusze ryzyka i przedstawiać interesariuszom zalecenia oparte na danych
Ocena kandydatury do przeszczepu serca i harmonogram zaawansowanych terapii niewydolności serca (LVAD, przeszczep). Ta aplikacja jest powszechnie używana przez profesjonalistów, którzy potrzebują precyzyjnej analizy ilościowej w celu wsparcia procesu decyzyjnego, budżetowania i planowania strategicznego w swoich dziedzinach
Przypadki szczególne
▾
Niedomykalność trójdzielna
{'title': 'Niedomykalność trójdzielna', 'ciało': 'Ciężka TR powoduje recyrkulację krwi w prawym sercu, powodując fałszywie podwyższone mieszane saturacje żylne w próbce tętnicy płucnej. Wartość CO Fick będzie przeszacowana. Termodylucja CO jest również zawodna w ciężkiej TR. Kontekst kliniczny i dane echokardiograficzne stają się istotne.'} W przypadku napotkania tego scenariusza w obliczeniach rzutu minutowego serca użytkownicy powinni sprawdzić, czy wprowadzone wartości mieszczą się w oczekiwanym zakresie, aby wzór dał znaczące wyniki. Dane wejściowe spoza zakresu mogą prowadzić do matematycznie poprawnych, ale praktycznie bezsensownych wyników, które nie odzwierciedlają warunków rzeczywistych.
Przetoki wewnątrzsercowe lewo-prawe
{'title': 'Przetoki wewnątrzsercowe od lewej do prawej', 'ciało': "W przypadku ASD lub VSD natleniona krew z lewego serca wpływa do prawego serca, powodując wzrost mieszanego nasycenia żylnego. „Wzrost” nasycenia O2 o > 7% pomiędzy SVC a tętnicą płucną sugeruje przeciek z lewej do prawej. W takich przypadkach ogólnoustrojowe i płucne CO Ficka oblicza się oddzielnie, a stosunek Qp/Qs określa ilościowo wielkość bocznika."}
Niedokrwistość
W przypadku anemii (Hb 7 g/dl) zdolność przenoszenia O2 zmniejsza się o połowę; ten sam CO dostarcza znacznie mniej tlenu. Dostarczanie tlenu (DO2 = CO x CaO2 x 10) i zużycie tlenu razem lepiej charakteryzują utlenowanie tkanek niż sam CO.”} W kontekście rzutu serca ten szczególny przypadek wymaga ostrożnej interpretacji, ponieważ standardowe założenia mogą nie być prawdziwe. Użytkownicy powinni powiązać wyniki z wiedzą specjalistyczną w danej dziedzinie i rozważyć skorzystanie z dodatkowych źródeł lub narzędzi w celu sprawdzenia wyników w tych nietypowych warunkach.
Zakładany błąd Ficka w otyłości
{'title': 'Założony błąd Ficka w otyłości', 'body': 'Standardowe oszacowanie VO2 (125 ml/min/m2 x BSA) nie docenia prawdziwego VO2 u otyłych pacjentów, ponieważ tkanka tłuszczowa jest mniej aktywna metabolicznie na jednostkę powierzchni. Stosowanie nieskorygowanego założonego VO2 powoduje przeszacowanie CO. Bezpośredni pomiar metabolizmu jest zdecydowanie preferowany u pacjentów z BMI > 35.'}
Pacjenci uzależnieni od rozrusznika serca
{'title': 'Pacjenci zależni od stymulatora', 'body': 'U pacjentów z całkowitym blokiem serca podczas stymulacji komorowej, CO może zmieniać się w zależności od osiągniętej synchronizacji AV. Wartość CO Ficka mierzona podczas stymulacji wyłącznie komorowej może nie doceniać korzyści hemodynamicznych wynikających z przywrócenia synchronizacji AV. Pomiaru należy dokonać w docelowym trybie stymulacji.'} Ten skrajny przypadek często pojawia się w profesjonalnych zastosowaniach pomiaru rzutu minutowego serca, gdzie występują warunki brzegowe lub wartości ekstremalne. Praktycy powinni udokumentować, kiedy taka sytuacja ma miejsce i rozważyć, czy alternatywne metody obliczeniowe lub współczynniki korygujące są bardziej odpowiednie dla ich konkretnego przypadku użycia.
Klasyfikacja hemodynamiczna według indeksu sercowego i PCWP (Forrester-Diamond)
▾
| Profil | CI (l/min/m2) | PCWP (mmHg) | Obraz kliniczny | Interwencja |
|---|---|---|---|---|
| Normalna | >2.2 | <18 | Euwolemiczny, skompensowany | Optymalizacja terapii ambulatoryjnej |
| Mokro i ciepło (zagęszczenie ruchu) | >2.2 | >18 | Przeciążenie płynem, zachowana moc wyjściowa | Diureza, leki rozszerzające naczynia krwionośne |
| Zimno i sucho (mała głośność) | <2.2 | <18 | Hipowolemia lub niewydolność RV | Ostrożne wyzwanie związane z płynami |
| Zimno i mokro (szok) | <2.2 | >18 | Wstrząs kardiogenny | Inotropy, wsparcie mechaniczne |
| Wysoka wydajność | >8,0 | zmienny | Sepsa, tyreotoksykoza, niedokrwistość | Leczyć podstawową przyczynę |
Często zadawane pytania
▾
Co to jest zasada Ficka i dlaczego wykorzystuje się ją do pomiaru rzutu serca?
Zasada Ficka stwierdza, że ilość substancji pobranej lub uwolnionej przez narząd jest równa przepływowi krwi przez ten narząd pomnożonemu przez różnicę stężenia tej substancji pomiędzy krwią tętniczą i żylną. Tlen jest idealnym markerem, ponieważ jest zużywany przez organizm w przewidywalny sposób, co pozwala na dokładne obliczenie rzutu serca na podstawie VO2 i różnicy w zawartości tlenu tętniczo-żylnego.
Jaka jest różnica między bezpośrednim Fickiem a domniemanym Fickiem?
Direct Fick precyzyjnie mierzy VO2 za pomocą wózka metabolicznego (analiza zużytych gazów), podając najdokładniejszy CO. Założono, że Fick szacuje VO2 ze wzoru (zwykle 125 ml/min/m2 x BSA lub 3 ml/kg/min), wprowadzając błąd do 25%. Zakłada się, że Ficka stosuje się, gdy nie jest dostępny koszyk metaboliczny, ale wyniki należy interpretować mając na uwadze to ograniczenie.
Co to jest prawidłowy wskaźnik sercowy i dlaczego jest on preferowany w stosunku do rzutu serca?
Prawidłowy wskaźnik sercowy (CI) wynosi 2,5–4,0 l/min/m2. Preferowany jest CI, ponieważ normalizuje CO dla wielkości ciała, dzięki czemu porównania między pacjentami o różnym wzroście mają sens. Poziom CO wynoszący 4 l/min może być normalny u małej kobiety, ale niewystarczający u dużego mężczyzny. CI < 2,2 l/min/m2 definiuje kompromis hemodynamiczny niezależnie od wielkości ciała.
Dlaczego formuła mnoży się przez 10?
VO2 wyraża się w ml/min, natomiast CaO2 i CvO2 wyraża się w ml/dl (ml na 100 ml krwi). Dzielenie mL/min przez mL/dL daje dL/min. Mnożenie przez 10 zamienia dl/min na ml/min… czekaj — konwertuje CO z dl/min na l/min, ponieważ 10 dl = 1 l. To uzgodnienie jednostek jest niezbędne do poprawnych obliczeń.
O czym świadczy duża różnica tlenu tętniczo-żylnego?
Duża różnica AV O2 (>6 ml/dl) wskazuje, że tkanki pobierają niezwykle dużą część dostarczonego tlenu, co jest reakcją kompensacyjną na zmniejszoną pojemność minutową serca. Jest to hemodynamiczny ślad wstrząsu kardiogennego lub niewydolności serca o niskiej pojemności minutowej. I odwrotnie, wąska różnica AV sugeruje wysoki poziom CO (posocznica) lub upośledzone wykorzystanie tlenu na poziomie komórkowym.
Czy metodę Ficka można stosować u pacjentów ze znaczną niedomykalnością zastawki?
Fick CO reprezentuje przedni rzut serca netto (krew faktycznie dostarczona do tkanek ogólnoustrojowych). W przypadku ciężkiej niedomykalności aortalnej lub mitralnej całkowita objętość wyrzutowa jest większa niż przepływ netto do przodu, dlatego echokardiograficzne metody wolumetryczne mogą dać większą liczbę. W przypadku postępowania hemodynamicznego współczynnik CO obliczony w oparciu o Ficka jest w rzeczywistości wartością najbardziej istotną klinicznie.
Co to jest mieszane nasycenie żylne tlenem (SvO2) i co nam mówi?
SvO2 to nasycenie krwi tlenem w tętnicy płucnej, reprezentujące średni powrót żylny ze wszystkich tkanek ciała. Normalny poziom SvO2 wynosi 65–75%. SvO2 < 60% wskazuje albo na zwiększone zapotrzebowanie na tlen, albo na zmniejszoną jego podaż (niski poziom CO, niedokrwistość lub niski poziom SaO2). SvO2 > 80% we wstrząsie sugeruje upośledzone wykorzystanie tlenu (późna sepsa) lub przeciek z lewej do prawej strony zanieczyszczający próbkę tętnicy płucnej.
W jaki sposób nieinwazyjnie mierzy się pojemność minutową serca, jako alternatywę dla metody Ficka?
Nieinwazyjne alternatywy obejmują termodylucję przez cewnik do tętnicy płucnej (wymaga jedynie wstrzyknięcia bolusa, a nie pobrania krwi), echokardiografię przezklatkową (obszar LVOT VTI x), bioreaktancję, analizę konturu tętna (PiCCO, LiDCO) i oszacowanie metodą Ficka za pomocą pulsoksymetrii SpO2. Każdy ma specyficzną charakterystykę błędu; bezpośredni Fick pozostaje złotym standardem w walidacji wszystkich innych metod.
Częste błędy do unikania
▾
- !Stosowanie krwi żylnej obwodowej zamiast prawdziwej mieszanej krwi żylnej (tętnicy płucnej) — żyły obwodowe nie odzwierciedlają ekstrakcji tlenu z całego ciała i będą dawać błędne wyniki.
- !Zapominając o współczynniku konwersji jednostek x10, który daje CO w dl/min, a nie w l/min – dziesięciokrotny błąd w ostatecznej odpowiedzi.
- !Stosowanie zakładanego VO2 bez zaznaczania niepewności — zakłada się, że wartość Ficka może być odbiegająca od 20–30%, zwłaszcza u pacjentów wentylowanych, poddanych sedacji lub z gorączką.
- !Pomijanie tlenu rozpuszczonego w osoczu (0,0031 x PO2 w zawartości O2) – istotne, gdy FiO2 jest wysokie, a PaO2 przekracza 300 mmHg, gdzie rozpuszczony O2 może wnieść 1–2 mL/dL.
- !Stosowanie preparatu u pacjentów ze znacznymi wewnątrzpłucnymi przeciekami tętniczo-żylnymi (np. zespołem wątrobowo-płucnym), u których SaO2 jest mylnie niskie pomimo prawidłowej czynności serca.
- !Mylenie rzutu serca ze wskaźnikiem sercowym — zawsze zgłaszaj oba i używaj CI do określenia progów decyzji klinicznej.
Wskazówka Pro
W laboratorium cewnikowania należy zawsze porównać CO Ficka z termodylucją, jeśli mierzone są oba parametry. Rozbieżność >15% powinna skłonić do przeglądu techniki pobierania próbek, czasu (zapewnij stan stabilny) lub wykluczenia bocznika. U stabilnych pacjentów ambulatoryjnych spoczynkowe CO Ficka w prawidłowym zakresie nie wyklucza zaburzeń hemodynamicznych wywołanych wysiłkiem fizycznym — może być konieczne cewnikowanie wysiłkowe prawego serca.
Czy wiedziałeś?
Adolph Fick opublikował swoją zasadę w 1870 roku w jednym 29-wierszowym liście – bez danych pacjentów, tylko eksperyment myślowy. Minęło kolejne 20 lat, zanim Grehant i Quinquaud potwierdzili to eksperymentalnie na zwierzętach i prawie 50 lat, zanim Krogh i Lindhard zastosowali go in vivo u ludzi w 1912 roku.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
Źródła
- ›Fick A. Uber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA i in. Wytyczne ACC/AHA 2012 dotyczące postępowania z pacjentami z wadą zastawkową serca (sekcja dotycząca cewnikowania)
- ›Ragosta M. Podręcznik hemodynamiki klinicznej, wyd. 2. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM i in. Definicje i diagnostyka nadciśnienia płucnego. JAC 2013
- ›Magder S. Znaczenie rzutu serca. Opieka krytyczna 2020
Otrzymuj cotygodniowe porady matematyczne
Dołącz do subskrybentów 12 000+, którzy co tydzień otrzymują wskazówki dotyczące kalkulatora.