Principio de Fick

Para la ley de difusión, vea Ley de Fick de difusión.

Desarrollado por Adolf Eugen Fick (1829-1901), la Principio de Fick se ha aplicado a la medición de gasto cardíaco. Sus principios subyacentes pueden aplicarse también en una variedad de situaciones clínicas.

La esencia del principio de Fick es que el flujo de sangre a un órgano puede calcularse utilizando una sustancia marcador si se conoce la siguiente información:

• Cantidad de sustancia marcador tomada por el órgano por unidad de tiempo
• Concentración de sustancia de marcador en sangre arterial suministrando el órgano
• Concentración de sustancia de marcador en sangre venosa dejando el órgano

En el método original de Fick, el "órgano" era todo el cuerpo humano y la sustancia marcador era oxígeno.

El principio se puede aplicar de diferentes maneras. Por ejemplo, si se conoce el flujo de sangre a un órgano, junto con las concentraciones arteriales y venosas de la sustancia del marcador, la absorción de la sustancia del marcador por el órgano puede entonces calcularse.

Variables

En el método original de Fick, se miden las siguientes variables:

• VO₂, el consumo de oxígeno en ml de oxígeno gaseoso puro por minuto. Esto puede ser medido utilizando un espirómetro dentro de una cerrada rebreathing circuito incorporando un CO₂ amortiguador
• CA, la concentración de oxígeno de la sangre tomada de la vena pulmonar (que representa la sangre oxigenada)
• CV, la concentración de oxígeno de la sangre de una cánula intravenosa (representando la sangre desoxigenada)

Ecuación

De estos valores, sabemos:

$VO_2 = (CO \times\ C_a) - (CO \times\ C_v)$

donde CO = gasto cardiaco, C_a = Concentración de oxígeno de la sangre arterial y C_v = Concentración de oxígeno de la sangre venosa mezclada.

Esto nos permite afirmar

$CO = \frac{VO_2}{C_a - C_v}$

y por lo tanto, calcular el gasto cardíaco.

Tenga en cuenta que (C_a – C_v) también es conocido como el diferencia arteriovenosa de oxígeno.

Supuesta determinación de Fick

En realidad, este método se utiliza raramente debido a la dificultad de reunir y analizar las concentraciones de gas. Sin embargo, utilizando un valor falso para el consumo de oxígeno, gasto cardiaco puede ser estrechamente aproximada sin la medición del consumo de oxígeno engorrosos y lentos. Esto a veces se llama una supuesta determinación de Fick.

Un valor comúnmente utilizado para O₂ consumo en reposo es de 125ml O₂ por minuto por metro cuadrado de área de superficie corporal.

Principios subyacentes

El principio de Fick se basa en la observación que la captación total de (o liberación de) una sustancia por los tejidos periféricos es igual al producto del flujo sanguíneo a los tejidos periféricos y la diferencia de concentración arterial-venoso (gradiente) de la sustancia. En la determinación del gasto cardiaco, es la sustancia más comúnmente medida el oxígeno contenido de sangre dando así la diferencia arteriovenosa de oxígeno y el flujo calculado es el flujo a través del sistema pulmonar. Esto le da una forma sencilla de calcular el gasto cardíaco:

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

Suponiendo que no hay ninguna desviación intracardiaca, el flujo de sangre pulmonar es igual al del flujo sanguíneo sistémico. Medición del contenido de oxígeno arterial y venoso de sangre implica la toma de muestras de sangre de la arteria pulmonar (bajo contenido de oxígeno) y de la vena pulmonar (alto contenido de oxígeno). En la práctica, el muestreo de sangre arterial periférica es un sustituto de la sangre venosa pulmonar. Determinación del consumo de oxígeno de los tejidos periféricos es más compleja.

El cálculo de la concentración de oxígeno arterial y venoso de la sangre es un proceso sencillo. Casi todo el oxígeno en la sangre está obligado a hemoglobina moléculas En glóbulos rojos. Midiendo el contenido de hemoglobina en la sangre y el porcentaje de saturación de hemoglobina (la saturación del oxígeno de la sangre) es un proceso simple y está disponible para los médicos. Usando el hecho de que cada uno gramo de hemoglobina puede transportar 1,36 ml de O₂, el contenido en oxígeno de la sangre (arterial o venosa) puede calcularse mediante la siguiente fórmula:

$\text{Oxygen Content of blood} = \left [\text{Hb} \right] \left ( \text{g/dl} \right ) \ \times\ 1.36 \left ( \text{ml}\ O_2 /\text{g of Hb} \right ) \times\ O_2^{\text{saturation fraction}} +\ 0.0032\ \times\ P_{O_2} (\text{torr})$

Suponiendo que la concentración de hemoglobina de 15 g/dl y una saturación de oxígeno de 99%, la concentración de oxígeno de la sangre arterial es aproximadamente 200 ml de O₂ por litro.

La saturación de sangre venosa mezclada es aproximadamente el 75% en salud. Utilizando este valor en la ecuación anterior, la concentración de oxígeno de la sangre venosa mixta es de aproximadamente 150 ml de O₂ por litro.

Cardiaco también puede estimarse con el principio de Fick usando la producción de dióxido de carbono como sustancia del marcador.

Uso en fisiología renal

El principio también puede ser utilizado en fisiología renal para calcular flujo sanguíneo renal.

En este contexto, no es oxígeno que se mide, pero un marcador como to-aminohippurate. Sin embargo, los principios son esencialmente los mismos.

Enlaces externos

• Resumen en cvphysiology.com
• Resumen en umc.edu

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