Принцип Фика

Принцип, применяемый для измерения притока крови к органу

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

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

Принцип Фика , разработанный Адольфом Ойгеном Фиком (1829–1901), был применен для измерения сердечного выброса . Ее основополагающие принципы могут также применяться в различных клинических ситуациях.

В оригинальном методе Фика «органом» было все человеческое тело, а маркерным веществом — кислород. Первое опубликованное упоминание было в материалах конференции от 9 июля 1870 года из лекции, которую он прочитал на этой конференции; ^[1] именно эта публикация чаще всего используется в статьях для цитирования вклада Фика. Этот принцип можно применять по-разному. Например, если известен приток крови к органу, а также артериальная и венозная концентрации маркерного вещества, можно затем рассчитать поглощение маркерного вещества органом. ^{[ нужна цитата ]}

Переменные

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

• V̇O ₂ , потребление кислорода в мл чистого газообразного кислорода в минуту. Это можно измерить с помощью спирометра в замкнутом контуре возвратного дыхания, включающем поглотитель CO _{2 .}
• C _a , содержание кислорода в крови, взятой из легочной вены (представляющее насыщенную кислородом кровь) ^[3]
• Cv , содержание кислорода в крови из внутривенной канюли (представляет собой дезоксигенированную кровь ₎

Уравнение

Из этих значений мы знаем, что:

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

где

• CO = 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 ( Ca – Cv ) также известен как _{артериовенозная} разница кислорода . ^{[ нужна цитата ]}

Предполагаемая решимость Фика

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

Обычно используемое значение потребления O ₂ в состоянии покоя составляет125  мл O ₂ в минуту на квадратный метр поверхности тела . ^{[ нужна цитата ]}

Основополагающие принципы

Принцип Фика основан на наблюдении, что общее поглощение (или высвобождение) вещества периферическими тканями равно произведению притока крови к периферическим тканям и артериально-венозной разности концентраций (градиента) вещества. При определении сердечного выброса наиболее часто измеряемым веществом является содержание кислорода в крови , что дает артериовенозную разницу кислорода, а рассчитываемый поток представляет собой поток через легочную систему. ^{Это дает простой} способ расчета сердечного ^{выброса :}

${\displaystyle {\text{Cardiac Output}}={\frac {\text{oxygen consumption}}{\text{arteriovenous oxygen difference}}}}$

При отсутствии внутрисердечного шунта легочный кровоток равен системному кровотоку. Измерение содержания кислорода в артериальной и венозной крови включает забор крови из легочной артерии (низкое содержание кислорода) и из легочной вены (высокое содержание кислорода). На практике забор периферической артериальной крови является заменой легочной венозной крови. Определение потребления кислорода периферическими тканями является более сложным.

Расчет концентрации артериального и венозного кислорода в крови представляет собой несложный процесс. Почти весь кислород в крови связан с молекулами гемоглобина в эритроцитах . Измерение содержания гемоглобина в крови и процента насыщения гемоглобина (насыщения крови кислородом) является простым процессом и легко доступно врачам. Используя тот факт, что каждый грамм гемоглобина может нестиВ 1,34  мл О 2 содержание кислорода _в крови (артериальной или венозной) можно оценить по следующей формуле:

${\displaystyle {\text{Oxygen Content of blood}}=\left[{\text{Hb}}\right]\left({\text{g/dl}}\right)\ \times \ 1.34\left({\text{mL}}\ {\ce {O2}}/{\text{g of Hb}}\right)\times \ O_{2}^{\text{saturation fraction}}+\ 0.0032\ \times \ P_{{\ce {O2}}}({\text{torr}})}$

Если предположить, что концентрация гемоглобина15  г/дл и сатурации кислорода 99%, концентрация кислорода в артериальной крови составляет примерно200  мл O ₂ на л.

Насыщение смешанной венозной крови в норме составляет примерно 75%. Используя это значение в приведенном выше уравнении, концентрация кислорода в смешанной венозной крови приблизительно равна150  мл O ₂ на л.

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

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

Сердечный выброс также можно оценить с помощью принципа Фика, используя выработку углекислого газа в качестве маркерного вещества. ^[4]

Использование в физиологии почек

Этот принцип также можно использовать в физиологии почек для расчета почечного кровотока . ^[5]

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

Рекомендации

1. Фик, Адольф (9 июля 1870 г.). «Ueber die Messung dea Blutquantums in den Herzventrikela». Verhandlungen der Physikalisch-medizinische Gesellschaft zu Würzburg (на немецком языке). 2 : XVI–XVII. hdl :2027/mdp.39015076673493 . Проверено 24 октября 2017 г.NB: краткое изложение его принципа находится в пункте (4) разбирательства.
2. Носек, Томас М. «Раздел 3/3ch5/s3ch5_3». Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 г.- «Косвенное измерение сердечного выброса»
3. Артериальная кровь
4. Кушьери, Дж; Риверс, EP; Доннино, МВт; Катилиус, М; Якобсен, Г; Нгуен, Х.Б.; Памуков Н.; Хорст, HM (июнь 2005 г.). «Центральная венозно-артериальная разница углекислого газа как показатель сердечного индекса». Интенсивная медицина . 31 (6): 818–22. дои : 10.1007/s00134-005-2602-8. PMID  15803301. S2CID  8311073.
5. Носек, Томас М. «Раздел 7/7ch04/7ch04p27». Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24 марта 2016 г.- «Измерение почечного кровотока: принцип Фика»

Внешние ссылки

• Обзор на cvpsyology.com