Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
Ano ang Cardiac Output (Fick Method)?
▾
Ang cardiac output (CO) na sinusukat ng Fick principle ay ang gold-standard na invasive na paraan para sa pag-quantify kung gaano karaming dugo ang ibobomba ng puso kada minuto. Iminungkahi ni Adolph Fick noong 1870 na ang pagkonsumo ng oxygen ay katumbas ng produkto ng daloy ng dugo at ang pagkakaiba sa nilalaman ng arteriovenous oxygen — isang mapanlinlang na simpleng ideya na nananatiling pamantayan ng sanggunian kung saan napapatunayan ang lahat ng iba pang diskarte sa pagsukat ng CO. Sa klinikal na kasanayan, ang paraan ng Fick ay ginagawa sa panahon ng right-heart catheterization: ang isang pulmonary artery catheter ay nagsampol ng halo-halong venous blood mula sa pulmonary artery habang ang arterial blood ay kinukuha nang sabay-sabay, at ang pagkonsumo ng oxygen ay sinusukat sa pamamagitan ng metabolic cart (direktang Fick) o tinatantya ng isang nomogram (pinagpalagay na Fick). Ang cardiac output ay ipinahayag sa litro kada minuto, na may normal na hanay na 4-8 L/min sa mga nasa hustong gulang na nagpapahinga. Dahil nag-iiba-iba ang CO sa laki ng katawan, mas gusto ang cardiac index (CI = CO / BSA) para sa mga paghahambing sa pagitan ng mga pasyente, na may normal na CI na 2.5–4.0 L/min/m². Ang mga mababang estado ng CO — cardiogenic shock, matinding pagpalya ng puso, cardiac tamponade — ay kinikilala kapag bumaba ang CI sa ibaba 2.2 L/min/m². Ang mataas na output states kabilang ang sepsis, anemia, thyrotoxicosis, at hepatic failure ay maaaring magtulak ng CO sa itaas ng 8 L/min. Ang prinsipyo ng Fick ay sumasailalim din sa mga kalkulasyon ng daloy ng dugo sa baga sa congenital heart disease, kung saan ang mga left-to-right shunt ay binibilang bilang ratio na Qp/Qs gamit ang mga saturation ng oxygen mula sa maraming silid.
DigiCalcs delivers precision-engineered tools for engineers and STEM professionals.
Pormula
▾
CO (L/min) = VO2 (mL/min) / ([CaO2 - CvO2] x 10). Kinakalkula ng formula na ito ang cardiac output fick sa pamamagitan ng pag-uugnay ng mga variable ng input sa pamamagitan ng kanilang mathematical na relasyon. Ang bawat bahagi ay kumakatawan sa isang masusukat na dami na maaaring independiyenteng ma-verify.Paliwanag ng variable
▾
| Simbolo | Pangalan | Yunit | Paglalarawan |
|---|---|---|---|
| CO | Output ng puso | L/min | Dami ng dugo na inilalabas ng puso kada minuto; normal na 4–8 L/min sa pahinga |
| VO2 | Pagkonsumo ng Oxygen | mL/min | Kabuuang pagkonsumo ng oxygen sa katawan kada minuto; normal na 200–300 mL/min sa pahinga; direkta o tinatantya sa 125 mL/min/m2 x BSA |
| CaO2 | Nilalaman ng Arterial Oxygen | mL/dL | Oxygen na dinadala sa arterial blood: (Hb x 1.34 x SaO2) + (0.0031 x PaO2); normal ~20 mL/dL |
| CvO2 | Mixed Venous Oxygen Content | mL/dL | Oxygen na natitira sa pulmonary artery (mixed venous) na dugo; normal ~15 mL/dL; na-sample mula sa PA catheter |
| CI | Index ng puso | L/min/m2 | Na-normalize ang CO sa lugar ng ibabaw ng katawan; normal na 2.5–4.0 L/min/m2; Tinutukoy ng <2.2 ang haemodynamic compromise |
| BSA | Lugar ng Ibabaw ng Katawan | m2 | Kinakalkula ng DuBois o Mosteller formula; ginamit upang gawing normal ang CO sa laki ng pasyente |
Paano Cardiac Output (Fick Method)
▾
- 1Sukatin o tantiyahin ang pagkonsumo ng oxygen (VO2): ang direktang pagsukat sa pamamagitan ng metabolic cart ay pinakatumpak; ipinapalagay na gumagamit si Fick ng 125 mL/min/m2 x BSA bilang isang pagtatantya.
- 2Sample ng arterial oxygen content (CaO2): CaO2 = (Hb x 1.34 x SaO2) + (0.0031 x PaO2), karaniwang 18–20 mL/dL sa malusog na mga nasa hustong gulang.
- 3Sample ng mixed venous oxygen content (CvO2) mula sa pulmonary artery: CvO2 = (Hb x 1.34 x SvO2) + (0.0031 x PvO2), karaniwang 13–15 mL/dL.
- 4Kalkulahin ang pagkakaiba sa nilalaman ng arteriovenous oxygen (CaO2 - CvO2), karaniwang 4–6 mL/dL; ang mas malawak na pagkakaiba ay nagpapahiwatig ng mababang output.
- 5Ilapat ang Fick equation: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10 — ang factor ng 10 ay nagko-convert ng dL sa mL (dahil ang VO2 ay nasa mL/min at ang content ay nasa mL/dL).
- 6Kalkulahin ang index ng puso: CI = CO / BSA (BSA ng DuBois: 0.007184 x taas(cm)^0.725 x timbang(kg)^0.425); Tinutukoy ng CI <2.2 L/min/m2 ang low-output state.
- 7Magbigay ng kahulugan sa konteksto: Ang CO lamang ay hindi sapat — ihambing sa filling pressures (PCWP), SVR, at mixed venous saturation (ScvO2 o SvO2) para sa buong haemodynamic profiling.
Mga Nalutas na Halimbawa
▾
Karaniwang CO; CI humigit-kumulang 2.7 L/min/m2 para sa average na adult na BSA na 1.85 m2
Ang pagkakaiba ng arteriovenous na 5 mL/dL ay nasa normal na hanay. Ang puso ay naghahatid ng sapat na oxygen sa mga tisyu.
Malubhang nabawasan ang CO. CI humigit-kumulang 1.1 L/min/m2 — malalim na cardiogenic shock na nangangailangan ng agarang interbensyon.
Ang malawak na pagkakaiba ng AV (10 mL/dL) ay sumasalamin sa pinakamataas na pagkuha ng oxygen sa pamamagitan ng mga tissue na nagbabayad para sa mababang paghahatid. Classic sa talamak na MI na may kabiguan sa bomba.
High-output state na may makitid na pagkakaiba sa AV — tipikal ng distributive shock (sepsis, anaphylaxis).
Ang peripheral vasodilation ay binabawasan ang kahusayan sa pagkuha ng oxygen, na gumagawa ng makitid na pagkakaiba sa arteriovenous sa kabila ng mataas na CO.
Ang ratio ng shunt > 1.5 sa pangkalahatan ay nangangailangan ng pagsasaalang-alang sa pagkumpuni sa ASD/VSD.
Ang prinsipyo ng Fick na inilapat sa parehong pulmonary at systemic na sirkulasyon ay nagbibigay-daan sa pag-quantification ng intracardiac shunt nang walang contrast.
Mga praktikal na gamit
▾
Haemodynamic assessment sa panahon ng right-heart catheterization para sa heart failure, pulmonary hypertension, at valvular disease workup. Ang application na ito ay karaniwang ginagamit ng mga propesyonal na nangangailangan ng tumpak na quantitative analysis upang suportahan ang paggawa ng desisyon, pagbabadyet, at estratehikong pagpaplano sa kani-kanilang larangan
Paggabay sa vasopressor, inotrope, at mechanical circulatory support therapy sa cardiogenic shock sa cardiac ICU. Umaasa ang mga practitioner ng industriya sa kalkulasyong ito upang i-benchmark ang performance, ihambing ang mga alternatibo, at tiyakin ang pagsunod sa mga itinatag na pamantayan at mga kinakailangan sa regulasyon
Pagbibilang ng intracardiac shunts (Qp/Qs) sa congenital heart disease ng nasa hustong gulang bago ang interbensyon. Ginagamit ng mga akademikong mananaliksik at mag-aaral ang pagtutuos na ito upang patunayan ang mga modelong teoretikal, kumpletuhin ang mga takdang-aralin sa coursework, at bumuo ng mas malalim na pag-unawa sa pinagbabatayan na mga prinsipyo sa matematika.
Pre-operative risk stratification at post-operative monitoring pagkatapos ng cardiac surgery. Isinasama ng mga financial analyst at planner ang kalkulasyong ito sa kanilang daloy ng trabaho upang makagawa ng mga tumpak na hula, suriin ang mga sitwasyon sa peligro, at ipakita ang mga rekomendasyong batay sa data sa mga stakeholder.
Pagsusuri ng cardiac transplant candidacy at timing ng advanced heart failure therapies (LVAD, transplantation). Ang application na ito ay karaniwang ginagamit ng mga propesyonal na nangangailangan ng tumpak na quantitative analysis upang suportahan ang paggawa ng desisyon, pagbabadyet, at estratehikong pagpaplano sa kani-kanilang larangan
Mga espesyal na kaso
▾
Tricuspid Regurgitation
{'title': 'Tricuspid Regurgitation', 'body': 'Ang matinding TR ay nagdudulot ng recirculation ng dugo sa kanang puso, na nagbubunga ng maling pagtaas ng mixed venous saturations sa sample ng pulmonary artery. Sobra ang pagtatantya ng Fick CO. Ang Thermodilution CO ay hindi rin maaasahan sa matinding TR. Nagiging mahalaga ang klinikal na konteksto at data ng echocardiographic.'} Kapag nakakaharap ang senaryo na ito sa mga kalkulasyon ng cardiac output fick, dapat i-verify ng mga user na ang kanilang mga input value ay nasa loob ng inaasahang hanay para sa formula na makagawa ng mga makabuluhang resulta. Ang mga out-of-range na input ay maaaring humantong sa mathematically valid ngunit halos walang kahulugan na mga output na hindi nagpapakita ng mga tunay na kondisyon sa mundo.
Kaliwa-papuntang-Kanang Intracardiac Shunts
{'title': 'Left-to-Right Intracardiac Shunts', 'body': "Sa ASD o VSD, ang oxygenated na dugo mula sa kaliwang puso ay pumapasok sa kanang puso, na nagpapalaki ng halo-halong venous saturation. Ang isang 'step-up' ng >7% O2 saturation sa pagitan ng SVC at pulmonary artery ay nagmumungkahi ng kaliwa-papuntang-kanan na sistema ng shuntly at CO. ang ratio ng Qp/Qs ay binibilang ang shunt magnitude."}
Anemia
Sa anemia (Hb 7 g/dL), ang O2-carrying capacity ay hinahati; ang parehong CO ay naghahatid ng mas kaunting oxygen. Ang paghahatid ng oxygen (DO2 = CO x CaO2 x 10) at pagkonsumo ng oxygen na magkasama ay mas mahusay na nagpapakita ng tissue oxygenation kaysa sa CO lamang.'} Sa konteksto ng cardiac output fick, ang espesyal na kaso na ito ay nangangailangan ng maingat na interpretasyon dahil ang mga karaniwang pagpapalagay ay maaaring hindi hawakan. Ang mga user ay dapat mag-cross-reference ng mga resulta sa domain na kadalubhasaan at isaalang-alang ang pagkonsulta sa mga karagdagang reference o tool upang patunayan ang output sa ilalim ng mga hindi tipikal na kundisyong ito.
Ipinapalagay na Fick Error sa Obesity
{'title': 'Assumed Fick Error in Obesity', 'body': 'Ang karaniwang pagtatantya ng VO2 (125 mL/min/m2 x BSA) ay minamaliit ang tunay na VO2 sa mga obese na pasyente dahil ang adipose tissue ay metabolically hindi gaanong aktibo sa bawat unit surface area. Ang paggamit ng hindi naitama na ipinapalagay na VO2 ay nagpapalaki sa CO. Ang direktang pagsukat ng metabolic ay mas gusto sa mga pasyenteng may BMI > 35.'}
Mga Pasyenteng Umaasa sa Pacemaker
{'title': 'Pacemaker-Dependent Patients', 'body': 'Sa mga pasyenteng may kumpletong heart block sa ventricular pacing, maaaring mag-iba ang CO sa AV synchrony na nakamit. Ang Fick CO na sinusukat sa ventricular-only na pacing ay maaaring maliitin ang haemodynamic na benepisyo ng pagpapanumbalik ng AV synchrony. Ang pagsukat ay dapat gawin sa target na pacing mode.'} Ang edge case na ito ay madalas na lumitaw sa mga propesyonal na aplikasyon ng cardiac output fick kung saan ang mga kundisyon sa hangganan o matinding halaga ay kasangkot. Dapat idokumento ng mga practitioner kung kailan nangyari ang sitwasyong ito at isaalang-alang kung ang mga alternatibong paraan ng pagkalkula o mga salik sa pagsasaayos ay mas angkop para sa kanilang partikular na kaso ng paggamit.
Haemodynamic Classification ayon sa Cardiac Index at PCWP (Forrester-Diamond)
▾
| Profile | CI (L/min/m2) | PCWP (mmHg) | Klinikal na Larawan | Panghihimasok |
|---|---|---|---|---|
| Normal | >2.2 | <18 | Euvolemic, nabayaran | I-optimize ang outpatient therapy |
| Basa at Mainit (Masikip) | >2.2 | >18 | Sobrang karga ng likido, napanatili ang output | Diuresis, mga vasodilator |
| Malamig at Tuyo (Mahina ang volume) | <2.2 | <18 | Hypovolaemia o RV failure | Maingat na hamon ng likido |
| Malamig at Basa (Shock) | <2.2 | >18 | Cardiogenic shock | Inotropes, mekanikal na suporta |
| Mataas na Output | >8.0 | variable | Sepsis, thyrotoxicosis, anemia | Tratuhin ang pinagbabatayan na dahilan |
Mga madalas itanong
▾
Ano ang prinsipyo ng Fick at bakit ito ginagamit para sa cardiac output?
Ang prinsipyo ng Fick ay nagsasaad na ang dami ng isang substance na kinuha o inilabas ng isang organ ay katumbas ng daloy ng dugo sa organ na iyon na pinarami ng pagkakaiba sa konsentrasyon ng substance na iyon sa pagitan ng arterial at venous na dugo. Ang oxygen ay ang perpektong marker dahil nahulaan itong natupok ng katawan, na nagbibigay-daan sa tumpak na pagkalkula ng cardiac output mula sa VO2 at ang pagkakaiba sa nilalaman ng arteriovenous oxygen.
Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng direktang Fick at ipinapalagay na Fick?
Eksaktong sinusukat ng Direct Fick ang VO2 gamit ang metabolic cart (nag-expire na gas analysis), na nagbibigay ng pinakatumpak na CO. Ipinapalagay na tinatantya ni Fick ang VO2 mula sa isang formula (karaniwang 125 mL/min/m2 x BSA, o 3 mL/kg/min), na nagpapakilala ng hanggang 25% na error. Ginagamit ang Ipinapalagay na Fick kapag hindi available ang isang metabolic cart, ngunit dapat bigyang-kahulugan ang mga resulta nang nasa isip ang limitasyong ito.
Ano ang normal na cardiac index at bakit ito mas pinipili kaysa sa cardiac output?
Ang normal na cardiac index (CI) ay 2.5–4.0 L/min/m2. Mas pinipili ang CI dahil ginagawang normal nito ang CO para sa laki ng katawan, na ginagawang makabuluhan ang mga paghahambing sa pagitan ng mga pasyente na may iba't ibang tangkad. Ang CO na 4 L/min ay maaaring normal sa isang maliit na babae ngunit hindi sapat para sa isang malaking lalaki. Tinutukoy ng CI <2.2 L/min/m2 ang haemodynamic compromise anuman ang laki ng katawan.
Bakit dumarami ang formula sa 10?
Ang VO2 ay ipinahayag sa mL/min habang ang CaO2 at CvO2 ay ipinahayag sa mL/dL (mL bawat 100 mL na dugo). Ang paghahati ng mL/min sa mL/dL ay nagbibigay ng dL/min. Ang pag-multiply ng 10 ay nagko-convert ng dL/min sa mL/min... maghintay — kino-convert nito ang CO mula dL/min sa L/min dahil 10 dL = 1 L. Ang unit reconciliation na ito ay mahalaga para sa tamang pagkalkula.
Ano ang ipinahihiwatig ng malawak na pagkakaiba ng arteriovenous oxygen?
Ang isang malawak na pagkakaiba sa AV O2 (>6 mL/dL) ay nagpapahiwatig na ang mga tisyu ay kumukuha ng isang hindi karaniwang malaking bahagi ng inihatid na oxygen, na isang kompensasyon na tugon sa pinababang cardiac output. Ito ang haemodynamic fingerprint ng cardiogenic shock o low-output heart failure. Sa kabaligtaran, ang isang makitid na pagkakaiba sa AV ay nagmumungkahi ng mataas na CO (sepsis) o may kapansanan sa paggamit ng oxygen sa antas ng cellular.
Maaari bang gamitin ang prinsipyo ng Fick sa mga pasyente na may makabuluhang valvular regurgitation?
Ang Fick CO ay kumakatawan sa net forward cardiac output (ang dugo ay aktwal na inihatid sa systemic tissues). Sa matinding aortic o mitral regurgitation, ang kabuuang stroke volume ay mas mataas kaysa sa net forward flow, kaya ang echocardiographic volumetric na pamamaraan ay maaaring magbigay ng mas mataas na bilang. Para sa haemodynamic management, ang Fick-derived forward CO ay talagang ang pinaka-kaugnay na figure sa klinika.
Ano ang mixed venous oxygen saturation (SvO2) at ano ang sinasabi nito sa atin?
Ang SvO2 ay ang oxygen saturation ng dugo sa pulmonary artery, na kumakatawan sa average ng venous return mula sa lahat ng tissue ng katawan. Ang normal na SvO2 ay 65–75%. Ang SvO2 < 60% ay nagpapahiwatig ng pagtaas ng pangangailangan ng oxygen o pagbaba ng paghahatid (mababang CO, anemia, o mababang SaO2). Ang SvO2 > 80% sa pagkabigla ay nagmumungkahi ng kapansanan sa paggamit ng oxygen (late sepsis) o isang kaliwa-papuntang-kanan na shunt na nakakahawa sa sample ng pulmonary artery.
Paano sinusukat ang cardiac output nang hindi invasive bilang alternatibo sa Fick?
Kabilang sa mga non-invasive na alternatibo ang thermodilution sa pamamagitan ng pulmonary artery catheter (kailangan lamang ng bolus injection, hindi blood sampling), transthoracic echocardiography (LVOT VTI x area), bioreactance, pulse contour analysis (PiCCO, LiDCO), at tinantyang Fick gamit ang pulse oximetry SpO2. Ang bawat isa ay may mga tiyak na katangian ng error; ang direktang Fick ay nananatiling gintong pamantayan para sa pagpapatunay ng lahat ng iba pang pamamaraan.
Mga Karaniwang Mali na Dapat Iwasan
▾
- !Paggamit ng peripheral venous blood sa halip na totoong mixed venous (pulmonary artery) na dugo — ang peripheral veins ay hindi sumasalamin sa buong katawan na pagkuha ng oxygen at magbubunga ng mga maling resulta.
- !Nakalimutan ang x10 unit conversion factor, na nagbubunga ng CO sa dL/min kaysa sa L/min — isang sampung beses na error sa huling sagot.
- !Paggamit ng ipinapalagay na VO2 nang walang pag-flag ng kawalan ng katiyakan — ipinapalagay na ang Fick ay maaaring i-off ng 20–30% lalo na sa mga pasyenteng may ventilated, sedated, o febrile.
- !Pagpapabaya sa oxygen na natunaw sa plasma (0.0031 x PO2 term sa O2 content) — may kaugnayan kapag mataas ang FiO2 at lumampas ang PaO2 sa 300 mmHg, kung saan ang natunaw na O2 ay maaaring mag-ambag ng 1–2 mL/dL.
- !Paglalapat ng formula sa mga pasyenteng may makabuluhang intrapulmonary arteriovenous shunt (hal., hepatopulmonary syndrome) kung saan ang SaO2 ay mapanlinlang na mababa sa kabila ng sapat na paggana ng puso.
- !Nakakalito ang cardiac output sa cardiac index — palaging iulat ang dalawa at gamitin ang CI para sa mga limitasyon ng klinikal na desisyon.
Pro Tip
Sa catheterization lab, palaging i-cross-check ang Fick CO laban sa thermodilution kung pareho ang sinusukat. Ang Discordance>15% ay dapat mag-prompt ng pagsusuri ng sampling technique, timing (tiyaking steady state), o pagbubukod ng isang shunt. Sa mga stable na outpatient, ang isang resting Fick CO sa loob ng normal na hanay ay hindi nagbubukod ng exercise-induced haemodynamic compromise - maaaring kailanganin ang ehersisyo ng right-heart catheterization.
Alam mo ba?
Inilathala ni Adolph Fick ang kanyang prinsipyo noong 1870 sa isang solong 29-linya na sulat — walang data ng pasyente, isang eksperimento lamang sa pag-iisip. Tumagal ng isa pang 20 taon bago kumpirmahin ito nina Grehant at Quinquaud sa mga hayop sa eksperimento, at halos 50 taon bago ito inilapat sa mga tao sa vivo nina Krogh at Lindhard noong 1912.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
Mga Sanggunian
- ›Fick A. Uber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA et al. 2012 ACC/AHA Guidelines for the Management of Patients with Valvular Heart Disease (seksyon ng Catheterization)
- ›Ragosta M. Textbook of Clinical Hemodynamics, 2nd ed. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM et al. Mga Kahulugan at Diagnosis ng Pulmonary Hypertension. JACC 2013
- ›Magder S. Ang Kahulugan ng Cardiac Output. Pangangalaga sa Crit 2020
Kumuha ng Lingguhang Mga Tip sa Math
Sumali sa 12,000+ subscriber na nakakakuha ng mga tip sa calculator bawat linggo.