Принцип Фика

Принцип Фика гласит, что кровоток к органу можно рассчитать с использованием вещества-маркера, если известна следующая информация:

• Количество вещества-маркера, поглощаемое органом в единицу времени
• Концентрация маркерного вещества в артериальной крови, кровоснабжающей орган
• Концентрация маркерного вещества в венозной крови, покидающей орган

Принцип Фика, разработанный Адольфом Ойгеном Фиком (1829–1901), был применен для измерения сердечного выброса . Его основные принципы также могут 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 цитирования вклада Фика.

Принцип может применяться по-разному. Например, если известен кровоток к органу вместе с артериальной и венозной концентрациями вещества-маркера, можно затем рассчитать поглощение вещества-маркера органом.

Переменные [ править ]

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

• VO ₂ , потребление кислорода в мл чистого газообразного кислорода в минуту. Его можно измерить с помощью спирометра в замкнутом контуре обратного дыхания, включающем поглотитель CO _2.
• C _a , содержание кислорода в крови, взятой из легочной вены (представляющей насыщенную кислородом кровь) ^[3]
• C _v , содержание кислорода в крови из внутривенной канюли (представляет дезоксигенированную кровь)

Уравнение [ править ]

Из этих значений мы знаем, что:

${\ Displaystyle VO_ {2} = (CO \ times \ C_ {a}) - (CO \ times \ C_ {v})}$

куда

• CO = сердечный выброс
• C _a = содержание кислорода в артериальной крови
• C _v = содержание кислорода в смешанной венозной крови

Это позволяет нам сказать

${\ displaystyle CO = {\ frac {VO_ {2}} {C_ {a} -C_ {v}}}}$

и, следовательно, вычислить сердечный выброс.

Обратите внимание, что (C _a - C _v ) также известен как артериовенозная разница кислорода . ^[4]

Предполагаемое определение Фика [ править ]

На самом деле этот метод используется редко из-за сложности сбора и анализа концентраций газов. Однако, используя предполагаемое значение потребления кислорода, сердечный выброс можно точно приблизительно оценить без громоздкого и трудоемкого измерения потребления кислорода. Иногда это называют предполагаемым определением Фика.

Обычно используемое значение потребления O ₂ в состоянии покоя составляет 125 мл O ₂ в минуту на квадратный метр площади поверхности тела .

Основные принципы [ править ]

Принцип Фика основан на наблюдении, что общее поглощение (или высвобождение) вещества периферическими тканями равно произведению кровотока к периферическим тканям и разности артериально-венозной концентрации (градиенту) вещества. При определении сердечного выброса наиболее часто измеряемым веществом является содержание кислорода в крови, что дает артериовенозную разницу кислорода, а рассчитываемый поток - это поток через легочную систему. Это дает простой способ рассчитать сердечный выброс:

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

Предполагая, что внутрисердечный шунт отсутствует, 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 более сложное.

Расчет концентрации кислорода в крови в артериальной и венозной крови - простой процесс. Почти весь кислород в крови связан с молекулами гемоглобина в красных кровяных тельцах . Измерение содержания гемоглобина в крови и процента насыщения гемоглобином (насыщения крови кислородом) - простой процесс, доступный врачам. Учитывая тот факт, что каждый грамм гемоглобина может нести 1,34 мл O ₂ , содержание кислорода в крови (артериальной или венозной) можно оценить по следующей формуле:

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

Предполагая, что концентрация гемоглобина составляет 15 г / дл и насыщение кислородом 99%, концентрация кислорода в артериальной крови составляет примерно 200 мл O ₂ на л.

Насыщение смешанной венозной кровью в норме составляет примерно 75%. Используя это значение в приведенном выше уравнении, концентрация кислорода в смешанной венозной крови составляет примерно 150 мл O ₂ на л.

Следовательно, используя предполагаемое определение Фика, приблизительный сердечный выброс для среднего человека (1,9 м²) составляет:

Сердечный выброс = (125 мл O ₂ / мин x 1,9) / (200 мл O ₂ / л - 150 мл O ₂ / л) = 4,75 л / мин.

Сердечный выброс также можно оценить с помощью принципа Фика, используя производство углекислого газа в качестве вещества-маркера. ^[5]

Использование в физиологии почек [ править ]

Этот принцип также может быть использован в физиологии почек для расчета почечного кровотока . ^[6]

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

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Обзор на cvphysiology.com
• Обзор на umc.edu