принцип Фика

Принцип Фика гласит, что приток крови к органу можно рассчитать с помощью маркерного вещества, если известна следующая информация:

• Количество маркерного вещества, поглощаемого органом за единицу времени
• Концентрация маркерного вещества в артериальной крови, питающей орган
• Концентрация маркерного вещества в венозной крови, покидающей орган

Разработанный Адольфом Ойгеном Фиком (1829–1901), принцип Фика был применен для измерения сердечного выброса . Его основные принципы могут также применяться в различных клинических ситуациях.

В оригинальном методе Фика «органом» было все человеческое тело, а маркерным веществом был кислород. Первое опубликованное упоминание было в трудах конференции от 9 июля 1870 года из лекции, которую он прочитал на этой конференции; ^[1] именно эта публикация чаще всего используется в статьях для ссылки на вклад Фика. Принцип может применяться по-разному. Например, если известен приток крови к органу, а также артериальная и венозная концентрации маркерного вещества, то можно рассчитать поглощение маркерного вещества органом. ^{[ необходима цитата ]}

В оригинальном методе Фика измеряются следующие переменные: ^[2]

• V̇O ₂ , потребление кислорода в мл чистого газообразного кислорода в минуту. Это может быть измерено с помощью спирометра в замкнутом контуре рециркуляции, включающем поглотитель CO ₂
• C _a , содержание кислорода в крови, взятой из легочной вены (представляющей собой насыщенную кислородом кровь = артериальную кровь )
• C _v , содержание кислорода в крови из внутривенной канюли (представляющей собой дезоксигенированную кровь)

Из этих значений мы знаем, что:

${\displaystyle {\ce {{\dot {V}}O2}} = (CO\times \ C_ {a}) - (CO\times \ C_ {v})}$

где

• СВ = сердечный выброс
• C _a = Содержание кислорода в артериальной крови
• C _v = Содержание кислорода в смешанной венозной крови

Это позволяет нам сказать

${\displaystyle CO={\frac {\ce {{\dot {V}}O2}}{C_{a}-C_{v}}}}$

и, следовательно, рассчитать сердечный выброс.

Обратите внимание, что ( C _a – C _v ) также известно как артериовенозная разница в содержании кислорода . ^{[ необходима ссылка ]}

В действительности этот метод редко используется из-за сложности сбора и анализа концентраций газа. Однако, используя предполагаемое значение потребления кислорода, можно точно оценить сердечный выброс без громоздкого и трудоемкого измерения потребления кислорода. Иногда это называют предполагаемым определением Фика. ^{[ необходима цитата ]}

Обычно используемое значение потребления O ₂ в состоянии покоя составляет125  мл O2 в минуту на квадратный метр _{поверхности} тела . ^{[ необходима ссылка ]}

Принцип Фика основан на наблюдении, что общее поглощение (или высвобождение) вещества периферическими тканями равно произведению притока крови к периферическим тканям и разницы концентраций (градиента) артериовенозного вещества. При определении сердечного выброса чаще всего измеряется содержание кислорода в крови , что дает артериовенозную разницу кислорода, а вычисляемый поток — это поток через легочную систему. Это дает простой способ расчета сердечного выброса: ^{[ необходима цитата ]}

${\displaystyle {\text{Сердечный выброс}}={\frac {\text{потребление кислорода}}{\text{артериовенозная разница в кислороде}}}}$

Если предположить, что внутрисердечного шунта нет, то легочный кровоток равен системному кровотоку. Измерение артериального и венозного содержания кислорода в крови включает взятие проб крови из легочной артерии (низкое содержание кислорода) и из легочной вены (высокое содержание кислорода). На практике взятие проб периферической артериальной крови является суррогатом легочной венозной крови. Определение потребления кислорода периферическими тканями является более сложным.

Расчет концентрации кислорода в артериальной и венозной крови — простой процесс. Почти весь кислород в крови связан с молекулами гемоглобина в эритроцитах . Измерение содержания гемоглобина в крови и процента насыщения гемоглобина (насыщения крови кислородом) — простой процесс, который легко доступен врачам. Используя тот факт, что каждый грамм гемоглобина может переносить1,34  мл O ₂ , содержание кислорода в крови (артериальной или венозной) можно оценить по следующей формуле :

${\displaystyle {\text{Содержание кислорода в крови}}=\left[{\text{Hb}}\right]\left({\text{г/дл}}\right)\ \times \ 1.34\left({\text{мл}}\ {\ce {O2}}/{\text{г Hb}}\right)\times \ O_{2}^{\text{доля насыщения}}+\ 0.0032\ \times \ P_{{\ce {O2}}}({\text{торр}})}$

Предполагая, что концентрация гемоглобина составляет15  г/дл и насыщение кислородом 99%, концентрация кислорода в артериальной крови составляет приблизительно200  мл O2 на л _.

Насыщенность смешанной венозной крови составляет около 75% в здоровом состоянии. Используя это значение в приведенном выше уравнении, концентрация кислорода в смешанной венозной крови составляет около150  мл O2 на л _.

Таким образом, используя предполагаемое определение Фика, приблизительный сердечный выброс для среднего человека (1,9 м3) составляет:

Сердечный выброс = (125  мл O ₂ /минута × 1,9) / (200  мл O2 _/ л −150  мл O ₂ /л) =4,75  л / мин

Сердечный выброс также можно оценить с помощью принципа Фика, используя продукцию углекислого газа в качестве вещества-маркера. ^[3]

Этот принцип также можно использовать в физиологии почек для расчета почечного кровотока . ^[4]

В этом контексте измеряется не кислород, а маркер, такой как парааминогиппурат . Однако принципы по сути те же самые.

• Обзор на cvphysiology.com