Principio de Fick

El principio de Fick establece que el flujo sanguíneo a un órgano se puede calcular utilizando una sustancia marcadora si se conoce la siguiente información:

• Cantidad de sustancia marcadora absorbida por el órgano por unidad de tiempo.
• Concentración de la sustancia marcadora en la sangre arterial que irriga el órgano.
• Concentración de la sustancia marcadora en la sangre venosa que sale del órgano.

Desarrollado por Adolf Eugen Fick (1829-1901), el principio de Fick se ha aplicado a la medición del gasto cardíaco . Sus principios fundamentales también pueden aplicarse en diversas situaciones clínicas.

En el método original de Fick, el "órgano" era el cuerpo humano completo y la sustancia marcadora era el oxígeno. La primera mención publicada fue en las actas de una conferencia del 9 de julio de 1870, a partir de una conferencia que impartió en dicha conferencia; ^{[ 1 ]} es esta publicación la que se utiliza con mayor frecuencia en los artículos para citar la contribución de Fick. El principio puede aplicarse de diferentes maneras. Por ejemplo, si se conoce el flujo sanguíneo a un órgano, junto con las concentraciones arteriales y venosas de la sustancia marcadora, se puede calcular la captación de dicha sustancia por el órgano.

En el método original de Fick, se miden las siguientes variables: ^{[ 2 ]}

• V̇O₂ , consumo de oxígeno en mL de oxígeno gaseoso puro por minuto. Esto se puede medir utilizando un espirómetro dentro de un circuito cerrado de reinhalación que incorpora un absorbedor _de CO₂ _.
• Ca _, el contenido de oxígeno de la sangre tomada de la vena pulmonar (que representa la sangre oxigenada = sangre arterial ).
• C _v , el contenido de oxígeno de la sangre proveniente de una cánula intravenosa (que representa la sangre desoxigenada)

A partir de estos valores, sabemos que:

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

dónde

• GC = Gasto cardíaco
• Ca ₌ Contenido de oxígeno en la sangre arterial
• C _v = Contenido de oxígeno de la sangre venosa mixta

Esto nos permite decir

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

y, por lo tanto, calcular el gasto cardíaco.

Tenga en cuenta que ( C _a – C _v ) también se conoce como la diferencia arteriovenosa de oxígeno .

En realidad, este método se usa raramente debido a la dificultad de recolectar y analizar las concentraciones de gases. Sin embargo, al usar un valor supuesto para el consumo de oxígeno, el gasto cardíaco se puede aproximar con bastante precisión sin la engorrosa y lenta medición del consumo de oxígeno. Esto a veces se denomina determinación de Fick supuesta.

Un valor comúnmente utilizado para el consumo de O ₂ en reposo es125 ml  _de O₂ por minuto por metro cuadrado de superficie corporal .

El principio de Fick se basa en la observación de que la captación (o liberación) total de una sustancia por los tejidos periféricos es igual al producto del flujo sanguíneo hacia dichos tejidos y la diferencia de concentración arteriovenosa (gradiente) de la sustancia. En la determinación del gasto cardíaco, la sustancia que se mide con mayor frecuencia es el contenido de oxígeno en la sangre , lo que da como resultado la diferencia arteriovenosa de oxígeno, y el flujo calculado es el flujo a través del sistema pulmonar. Esto proporciona una forma sencilla de calcular el gasto cardíaco:

${\displaystyle {\text{Gasto cardíaco}}={\frac {\text{consumo de oxígeno}}{\text{diferencia arteriovenosa de oxígeno}}}}$

Suponiendo que no exista un cortocircuito intracardíaco, el flujo sanguíneo pulmonar es igual al flujo sanguíneo sistémico. La medición del contenido de oxígeno arterial y venoso en la 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, la toma de muestras de sangre arterial periférica sirve como indicador de la sangre venosa pulmonar. La determinación del consumo de oxígeno de los tejidos periféricos es más compleja.

El cálculo de la concentración arterial y venosa de oxígeno en la sangre es un proceso sencillo. Casi todo el oxígeno en la sangre está unido a las moléculas de hemoglobina en los glóbulos rojos . Medir el contenido de hemoglobina en la sangre y el porcentaje de saturación de hemoglobina (la saturación de oxígeno en la sangre) es un proceso simple y fácilmente accesible para los médicos. Aprovechando el hecho de que cada gramo de hemoglobina puede transportar oxígeno,1,34 mL de O₂ _, el contenido de oxígeno de la sangre (ya sea arterial o venosa) se puede estimar mediante la siguiente fórmula:

${\displaystyle {\text{Contenido de oxígeno en sangre}}=\left[{\text{Hb}}\right]\left({\text{g/dl}}\right)\ \times \ 1,34\left({\text{mL}}\ {\ce {O2}}/{\text{g de Hb}}\right)\times \ O_{2}^{\text{fracción de saturación}}+\ 0,0032\ \times \ P_{{\ce {O2}}}({\text{torr}})}$

Suponiendo una concentración de hemoglobina de15 g/dL  y una saturación de oxígeno del 99%, la concentración de oxígeno en la sangre arterial es aproximadamente200 mL  de O ₂ por L.

La saturación de la sangre venosa mixta es aproximadamente del 75% en condiciones de salud. Utilizando este valor en la ecuación anterior, la concentración de oxígeno de la sangre venosa mixta es aproximadamente150 mL  de O ₂ por L.

Por lo tanto, utilizando la determinación de Fick supuesta, el gasto cardíaco aproximado para un hombre promedio (1,9 m^2) es:

Gasto cardíaco = (125 mL  O ₂ /minuto × 1,9) / (200 mL  O ₂ /L −150 mL  O ₂ /L) =4,75 L / min 

El gasto cardíaco también puede estimarse con el principio de Fick utilizando la producción de dióxido de carbono como sustancia marcadora. ^{[ 3 ]}

El principio también se puede utilizar en fisiología renal para calcular el flujo sanguíneo renal . ^{[ 4 ]}

En este contexto, no se mide el oxígeno, sino un marcador como el para-aminohipurato . Sin embargo, los principios son esencialmente los mismos.

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