Cardiac Output — Fick Principle
CO = VO₂ ÷ (CaO₂ − CvO₂) ÷ 10. O₂ content in vol%, VO₂ in mL/min.
Що таке Cardiac Output (Fick Method)?
▾
Серцевий викид (СО), виміряний за принципом Фіка, є золотим стандартом інвазивного методу кількісного визначення кількості крові, яку серце перекачує за хвилину. У 1870 році Адольф Фік запропонував, що споживання кисню дорівнює добутку кровотоку та різниці вмісту артеріовенозного кисню — оманливо проста ідея, яка залишається еталонним стандартом, за яким перевіряються всі інші методи вимірювання CO. У клінічній практиці метод Фіка виконується під час катетеризації правого відділу серця: катетер легеневої артерії відбирає змішану венозну кров із легеневої артерії, одночасно забираючи артеріальну кров, і споживання кисню або вимірюється метаболічним візком (прямий Фік), або оцінюється за номограмою (передбачувано Фіка). Потім серцевий викид виражається в літрах на хвилину, з нормальним діапазоном 4–8 л/хв у дорослих у спокої. Оскільки CO змінюється залежно від розміру тіла, серцевий індекс (CI = CO / BSA) є кращим для порівняння між пацієнтами з нормальним CI 2,5–4,0 л/хв/м². Стани з низьким вмістом CO — кардіогенний шок, тяжка серцева недостатність, тампонада серця — розпізнаються, коли ДІ падає нижче 2,2 л/хв/м². Стани високого викиду, включаючи сепсис, анемію, тиреотоксикоз і печінкову недостатність, можуть підштовхнути CO вище 8 л/хв. Принцип Фіка також лежить в основі розрахунків легеневого кровотоку при вроджених вадах серця, де шунти зліва направо кількісно визначаються як співвідношення Qp/Qs з використанням насичення киснем у кількох камерах.
DigiCalcs delivers precision-engineered tools for engineers and STEM professionals.
Формула
▾
CO (л/хв) = VO2 (мл/хв) / ([CaO2 - CvO2] x 10). Ця формула обчислює серцевий викид шляхом зв’язку вхідних змінних через їх математичний зв’язок. Кожен компонент представляє вимірну величину, яку можна незалежно перевірити.Опис змінних
▾
| Символ | Ім'я | Одиниця | Опис |
|---|---|---|---|
| CO | Серцевий викид | L/min | Об’єм крові, що викидається серцем за хвилину; норма 4–8 л/хв у спокої |
| VO2 | Споживання кисню | mL/min | Загальне споживання кисню організмом за хвилину; норма 200–300 мл/хв у спокої; вимірюється безпосередньо або оцінюється як 125 мл/хв/м2 x BSA |
| CaO2 | Артеріальний вміст кисню | mL/dL | Кисень, що переноситься артеріальною кров’ю: (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2); нормальний ~20 мл/дл |
| CvO2 | Змішаний венозний вміст кисню | mL/dL | Залишок кисню в крові легеневої артерії (змішаної венозної крові); норма ~15 мл/дл; взято з катетера PA |
| CI | Серцевий індекс | L/min/m2 | CO, нормований на площу поверхні тіла; норма 2,5–4,0 л/хв/м2; <2,2 визначає гемодинамічний компроміс |
| BSA | Площа поверхні тіла | m2 | Розраховується за формулою Дюбуа або Мостеллера; використовується для нормалізації CO до розміру пацієнта |
Як Cardiac Output (Fick Method)
▾
- 1Виміряйте або оцініть споживання кисню (VO2): пряме вимірювання за допомогою метаболічного візка є найбільш точним; припускається, що Фік використовує 125 мл/хв/м2 x BSA як оцінку.
- 2Зразок вмісту кисню в артеріальній крові (CaO2): CaO2 = (Hb x 1,34 x SaO2) + (0,0031 x PaO2), зазвичай 18–20 мл/дл у здорових дорослих.
- 3Зразок вмісту змішаного венозного кисню (CvO2) з легеневої артерії: CvO2 = (Hb x 1,34 x SvO2) + (0,0031 x PvO2), зазвичай 13–15 мл/дл.
- 4Обчисліть різницю вмісту артеріовенозного кисню (CaO2 - CvO2), зазвичай 4–6 мл/дл; більша різниця вказує на низький вихід.
- 5Застосуйте рівняння Фіка: CO = VO2 / (CaO2 - CvO2) x 10 — коефіцієнт 10 перетворює дл у мл (оскільки VO2 у мл/хв, а вміст у мл/дл).
- 6Обчисліть серцевий індекс: CI = CO / BSA (BSA за Дюбуа: 0,007184 x зріст (см)^0,725 x вага (кг)^0,425); CI < 2,2 л/хв/м2 визначає стан низької потужності.
- 7Інтерпретуйте в контексті: одного CO недостатньо — порівняйте з тиском наповнення (PCWP), SVR і змішаною венозною сатурацією (ScvO2 або SvO2) для повного гемодинамічного профілю.
Розв'язані приклади
▾
Нормальний CO; ДІ приблизно 2,7 л/хв/м2 для середнього тіла дорослої людини 1,85 м2
Артеріовенозна різниця 5 мл/дл знаходиться в межах норми. Серце забезпечує достатню кількість кисню до тканин.
Сильно знижений CO. ДІ приблизно 1,1 л/хв/м2 — глибокий кардіогенний шок, що потребує термінового втручання.
Велика різниця AV (10 мл/дл) відображає максимальне вилучення кисню тканинами, компенсуючи низьку доставку. Класичний при гострому ІМ з насосною недостатністю.
Стан високого викиду з вузькою атріовентрикулярною різницею — типовий для дистрибутивного шоку (сепсис, анафілаксія).
Периферична вазодилатація знижує ефективність екстракції кисню, створюючи вузьку артеріовенозну різницю, незважаючи на підвищений рівень CO.
Коефіцієнт шунтування > 1,5, як правило, вимагає розгляду ремонту в ASD/VSD.
Принцип Фіка, застосований як до легеневого, так і до системного кровообігу, дозволяє кількісно визначити внутрішньосерцеві шунти без контрастування.
Практичне застосування
▾
Оцінка гемодинаміки під час катетеризації правого відділу серця з приводу серцевої недостатності, легеневої гіпертензії та дослідження захворювань клапанів. Ця програма зазвичай використовується професіоналами, яким потрібен точний кількісний аналіз для підтримки прийняття рішень, бюджетування та стратегічного планування у відповідних галузях
Проведення вазопресорної, інотропної та механічної циркуляторної терапії при кардіогенному шоці у відділенні інтенсивної терапії. Практики галузі покладаються на цей розрахунок для порівняння продуктивності, порівняння альтернатив і забезпечення відповідності встановленим стандартам і нормативним вимогам
Кількісна оцінка внутрішньосерцевих шунтів (Qp/Qs) у дорослих із вродженими вадами серця до втручання. Академічні дослідники та студенти використовують ці обчислення для перевірки теоретичних моделей, виконання курсових завдань і глибшого розуміння математичних принципів, що лежать в основі
Передопераційна стратифікація ризику та післяопераційний моніторинг після кардіохірургічних втручань. Фінансові аналітики та спеціалісти з планування включають цей розрахунок у свій робочий процес для створення точних прогнозів, оцінки сценаріїв ризику та надання рекомендацій на основі даних зацікавленим сторонам
Оцінка кандидатури на трансплантацію серця та терміни передової терапії серцевої недостатності (LVAD, трансплантація). Ця програма зазвичай використовується професіоналами, яким потрібен точний кількісний аналіз для підтримки прийняття рішень, бюджетування та стратегічного планування у відповідних галузях
Особливі випадки
▾
Трикуспідальна регургітація
{'title': 'Трикуспідальна регургітація', 'body': 'Тяжка ТР викликає рециркуляцію крові в правих відділах серця, створюючи хибно підвищену змішану венозну сатурацію в зразку легеневої артерії. Фік СО буде переоцінено. Термодилюція CO також ненадійна при важкій ТР. Клінічний контекст і ехокардіографічні дані стають важливими.'} Коли ви зустрічаєте цей сценарій під час обчислення серцевого викиду, користувачі повинні переконатися, що їхні вхідні значення знаходяться в межах очікуваного діапазону, щоб формула дала значущі результати. Вхідні дані, що виходять за межі діапазону, можуть призвести до математично дійсних, але практично безглуздих вихідних даних, які не відображають реальних умов.
Внутрішньосерцеві шунти зліва направо
{'title': 'Внутрішньосерцеві шунти зліва направо', 'body': «При РАС або ВСД насичена киснем кров з лівих відділів серця надходить у праве серце, підвищуючи змішану венозну сатурацію. «Збільшення» >7% насичення O2 між SVC і легеневою артерією свідчить про шунт зліва направо. У цих випадках системний і легеневий Fick CO розраховується окремо, а співвідношення Qp/Qs визначає величину шунта."}
анемія
При анемії (Hb 7 г/дл) здатність до перенесення O2 зменшується вдвічі; той самий CO доставляє набагато менше кисню. Доставка кисню (DO2 = CO x CaO2 x 10) і споживання кисню разом краще характеризують оксигенацію тканин, ніж CO окремо.'} У контексті серцевого викиду цей особливий випадок вимагає ретельної інтерпретації, оскільки стандартні припущення можуть не витримати. Користувачам слід перехресно порівняти результати з експертними знаннями в галузі та розглянути можливість звернення до додаткових посилань або інструментів для перевірки виходу за цих нетипових умов.
Передбачувана помилка Фіка в ожирінні
{'title': 'Припущена помилка Фіка при ожирінні', 'body': 'Стандартна оцінка VO2 (125 мл/хв/м2 x BSA) занижує справжній VO2 у пацієнтів із ожирінням, оскільки жирова тканина метаболічно менш активна на одиницю площі поверхні. Використання нескоригованого припущеного VO2 переоцінює CO. Безпосереднє метаболічне вимірювання є настійно кращим у пацієнтів з ІМТ > 35.'}
Залежні від кардіостимулятора пацієнти
{'title': 'Пацієнти, що залежать від кардіостимулятора', 'body': 'У пацієнтів із повною блокадою серця при стимуляції шлуночків СО може змінюватися залежно від досягнутої AV-синхронії. CO за Фіком, виміряний під час стимуляції лише шлуночків, може недооцінювати гемодинамічні переваги відновлення атріовентрикулярної синхронії. Вимірювання слід проводити в цільовому режимі стимуляції.'} Цей граничний випадок часто виникає в професійних застосуваннях серцевого викиду, де задіяні граничні умови або екстремальні значення. Практикуючі спеціалісти повинні задокументувати, коли ця ситуація виникає, і розглянути, чи є альтернативні методи розрахунку або коефіцієнти коригування більш прийнятними для їх конкретного випадку використання.
Гемодинамічна класифікація за серцевим індексом і PCWP (Forrester-Diamond)
▾
| Профіль | CI (л/хв/м2) | PCWP (мм рт.ст.) | Клінічна картина | Втручання |
|---|---|---|---|---|
| нормальний | >2.2 | <18 | Еуволемічний, компенсований | Оптимізувати амбулаторне лікування |
| Вологий і теплий (перевантажений) | >2.2 | >18 | Перевантаження рідиною, збережений вихід | Діурез, вазодилататори |
| Cold & Dry (низька гучність) | <2,2 | <18 | Гіповолемія або недостатність ПШ | Обережний виклик рідини |
| Холод і вологість (шок) | <2,2 | >18 | Кардіогенний шок | Інотропи, механічна опора |
| Високий вихід | >8,0 | змінна | Сепсис, тиреотоксикоз, анемія | Лікуйте основну причину |
Часті запитання
▾
Що таке принцип Фіка і чому він використовується для серцевого викиду?
Принцип Фіка стверджує, що кількість речовини, яку поглинає або виділяє орган, дорівнює кровотоку через цей орган, помноженому на різницю концентрації цієї речовини в артеріальній і венозній крові. Кисень є ідеальним маркером, оскільки він передбачувано споживається організмом, що дозволяє точно розрахувати серцевий викид на основі VO2 та різниці вмісту артеріовенозного кисню.
Яка різниця між прямим Фіком і припущеним Фіком?
Direct Fick точно вимірює VO2 за допомогою метаболічного візка (аналіз прострочених газів), даючи найточніший CO. Припущення, що Fick оцінює VO2 за формулою (зазвичай 125 мл/хв/м2 x BSA, або 3 мл/кг/хв), вносячи до 25% похибки. Припускається, що Fick використовується, коли метаболічний візок недоступний, але результати слід інтерпретувати з урахуванням цього обмеження.
Що таке нормальний серцевий індекс і чому йому краще, ніж серцевому викиду?
Нормальний серцевий індекс (СІ) становить 2,5–4,0 л/хв/м2. CI є кращим, оскільки він нормалізує CO для розміру тіла, що робить порівняння між пацієнтами різної статури значущими. CO 4 л/хв може бути нормальним для маленької жінки, але недостатнім для великого чоловіка. ДІ < 2,2 л/хв/м2 визначає гемодинамічний компроміс незалежно від розміру тіла.
Чому формула множиться на 10?
VO2 виражається в мл/хв, тоді як CaO2 і CvO2 виражаються в мл/дл (мл на 100 мл крові). Поділ мл/хв на мл/дл дає дл/хв. Множення на 10 перетворює дл/хв на мл/хв… зачекайте — воно перетворює CO з дл/хв на л/хв, оскільки 10 дл = 1 л. Ця звірка одиниць є важливою для правильного розрахунку.
Про що свідчить широка артеріовенозна різниця кисню?
Велика різниця AV O2 (>6 мл/дл) вказує на те, що тканини витягують надзвичайно велику частку доставленого кисню, що є компенсаторною реакцією на знижений серцевий викид. Це гемодинамічний відбиток кардіогенного шоку або серцевої недостатності з низьким викидом. Навпаки, вузька різниця AV свідчить про високий рівень CO (сепсис) або порушення утилізації кисню на клітинному рівні.
Чи можна застосовувати принцип Фіка у пацієнтів зі значною клапанною регургітацією?
CO за Фіком представляє чистий серцевий викид (кров, фактично доставлена до системних тканин). При важкій аортальній або мітральній регургітації загальний ударний об’єм перевищує чистий прямий кровотік, тому ехокардіографічні об’ємні методи можуть дати більшу кількість. Для контролю гемодинаміки отриманий за Фіком передній CO насправді є найбільш клінічно значущим показником.
Що таке змішане венозне насичення киснем (SvO2) і про що воно нам говорить?
SvO2 – це насичення крові киснем у легеневій артерії, що представляє середнє значення венозного повернення з усіх тканин тіла. Нормальний SvO2 становить 65–75%. SvO2 < 60% вказує або на підвищену потребу в кисні, або на зниження доставки (низький рівень CO, анемія або низький SaO2). SvO2 > 80% при шоці свідчить про порушення утилізації кисню (пізній сепсис) або шунт зліва направо, що забруднює зразок легеневої артерії.
Як неінвазивно вимірюється серцевий викид як альтернатива Фіку?
Неінвазивні альтернативи включають термодилюцію за допомогою катетера легеневої артерії (потрібна лише болюсна ін’єкція, а не забір крові), трансторакальна ехокардіографія (зона LVOT VTI x), біореактивність, аналіз контуру пульсу (PiCCO, LiDCO) та оцінка Фіка за допомогою пульсоксиметрії SpO2. Кожен має специфічні характеристики помилок; прямий Fick залишається золотим стандартом для перевірки всіх інших методів.
Поширені помилки
▾
- !Використання периферичної венозної крові замість справжньої змішаної венозної (легеневої артерії) крові — периферичні вени не відображають виділення кисню всім тілом і дадуть помилкові результати.
- !Якщо забути коефіцієнт перетворення одиниць x10, який дає CO в дл/хв, а не в л/хв — десятикратна помилка в остаточній відповіді.
- !Використовуючи припущений VO2 без позначення невизначеності — припущений показник Fick може бути відхилений на 20–30%, особливо у пацієнтів на штучній вентиляції легенів, у седації або у пацієнтів з лихоманкою.
- !Нехтування киснем, розчиненим у плазмі (0,0031 x PO2 у вмісті O2) — актуально, коли FiO2 високий і PaO2 перевищує 300 мм рт.ст., де розчинений O2 може вносити 1–2 мл/дл.
- !Застосування формули у пацієнтів зі значними внутрішньолегеневими артеріовенозними шунтами (наприклад, гепатолегеневим синдромом), де SaO2 оманливо низький, незважаючи на адекватну серцеву функцію.
- !Плутайте серцевий викид із серцевим індексом — завжди повідомляйте про обидва та використовуйте ДІ для порогів клінічного рішення.
Порада профі
У лабораторії катетеризації завжди перевіряйте Fick CO на термодилюцію, якщо вимірюють обидва. Дискордантність >15% повинна спонукати до перегляду техніки відбору зразків, часу (забезпечити стабільний стан) або виключення шунта. У стабільних амбулаторних пацієнтів CO Fick у стані спокою в межах норми не виключає гемодинамічного компромісу, спричиненого фізичним навантаженням — може знадобитися катетеризація правого серця.
Чи знаєте ви?
Адольф Фік опублікував свій принцип у 1870 році в одному 29-рядковому листі — без даних про пацієнтів, лише уявний експеримент. Минуло ще 20 років, перш ніж Ґрехант і Квінквад підтвердили його експериментально на тваринах, і майже 50 років, перш ніж Крог і Ліндхард застосували його in vivo до людей у 1912 році.
Regional Guides
▾
🇺🇸 US▾
🇬🇧 UK▾
🇪🇺 EU▾
Джерела
- ›Fick A. Uber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln (1870)
- ›Nishimura RA та ін. 2012 Рекомендації ACC/AHA щодо ведення пацієнтів із захворюваннями клапанів серця (розділ про катетеризацію)
- ›Рагоста М. Підручник з клінічної гемодинаміки, 2-е вид. Elsevier 2017
- ›Hoeper MM та ін. Визначення та діагностика легеневої гіпертензії. JACC 2013
- ›Магдер С. Значення серцевого викиду. Crit Care 2020
Отримуйте щотижневі поради з математики
Приєднуйтеся до 12 000+ підписників, які щотижня отримують поради щодо калькулятора.