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Principio di Fick

Curatore scientifico
Dr. Leon Bertrand
Specialità del contenuto
Cardiologia

Che cos’è il principio di Fick?

Sviluppato da Adolf Fick (1829-1901), il principio di Fick è stato applicato per la misurazione della gittata cardiaca. I suoi principi possono essere applicati anche ad un’ampia varietà di altre situazioni cliniche.

L'essenza del principio di Fick è che il flusso di sangue che viene trasportato ad un organo, può essere calcolato utilizzando un marcatore, se si è in possesso delle seguenti informazioni:

  • Quantità della sostanza del marcatore contenuta all’interno dell'organo, per unità di tempo;
  • Concentrazione del marcatore nel sangue arterioso fornita all'organo;
  • Concentrazione del marcatore nel sangue venoso rilasciato dall'organo.

Nel metodo originale di Fick, l’”organo" era l'intero corpo umano e il marcatore era l’ossigeno.

Il principio può essere applicato in modi diversi. Ad esempio, se il flusso di sangue a un organo è noto, insieme con le concentrazioni arteriose e venose del marcatore, l'assorbimento dello stesso può essere calcolato.

Quali sono le variabili?

Nel metodo originale di Fick, vengono prese in considerazione le seguenti variabili:

  • VO2, consumo di ossigeno in ml di ossigeno gassoso puro al minuto. Questo può essere misurato con uno spirometro in un circuito chiuso di respirazione, incorporante un assorbitore di CO2;
  • Ca, la concentrazione di ossigeno nel sangue viene prelevata dalla vena polmonare (che rappresenta il sangue ossigenato);
  • Cv, la concentrazione di ossigeno nel sangue viene calcolata tramite una cannula endovenosa (che rappresenta sangue deossigenato).

Qual è l’equazione?

Da questi valori, sappiamo che:

VO2 = (CO \ CA) - (CO \ Cv)

dove CO = gittata cardiaca, Ca = concentrazione di ossigeno nel sangue arterioso e Cv = concentrazione di ossigeno nel sangue venoso misto.

Questo ci permette di dire che:

CO ={CA VO2 - Cv}

e quindi calcolare la gittata cardiaca.

Si noti che (Ca - Cv) è anche conosciuto come differenza arterovenosa dell’ossigeno.

Qual è la determinazione assunta del principio di Fick?

In realtà, questo metodo viene usato raramente a causa della difficoltà nel raccogliere e analizzare le concentrazioni di gas. Tuttavia, utilizzando il valore assunto di consumo di ossigeno, la gittata cardiaca può essere strettamente approssimata senza la misurazione del consumo di ossigeno ingombrante, anche se  richiede tempo. Questo metodo è chiamato “determinazione ipotizzata di Fick”.

Un valore comunemente utilizzato per il consumo di O2 a riposo è di 125ml di O2 al minuto, per metro quadro di superficie corporea.

Quali sono i principi fondamentali?

Il principio Fick si basa sull'osservazione dell'assorbimento totale (o rilascio di) una sostanza da parte dei tessuti periferici, che è pari al prodotto del flusso di sangue nei tessuti periferici e alla differenza di concentrazione arteriosa-venosa (gradiente) della sostanza. Nella determinazione della gittata cardiaca, la sostanza più comunemente misurata è il contenuto di ossigeno nel sangue, che da così la differenza arterovenosa dell’ossigeno, e la portata calcolata è il flusso attraverso il sistema polmonare. Questo fornisce un modo semplice per calcolare la gittata cardiaca:

{gittata cardiaca} = \ {consumo di ossigeno} {differenza arteriosa dell’ossigeno}

Supponendo che non ci sia smistamento intracardiaco, il flusso polmonare è uguale al flusso sanguigno sistemico. La misurazione arteriosa e venosa del  tenore di ossigeno nel sangue comporta il campionamento di sangue dall'arteria polmonare (basso contenuto di ossigeno) e dalla vena polmonare (elevato contenuto di ossigeno). In pratica, il campionamento di sangue arterioso periferico è un surrogato del sangue venoso polmonare. La determinazione del consumo di ossigeno dei tessuti periferici è più complessa.

Il calcolo della concentrazione di ossigeno arterioso e venoso del sangue è un processo semplice. Quasi tutto l’ossigeno nel sangue è legato alle molecole di emoglobina nei globuli rossi. Misurare il contenuto di emoglobina nel sangue e la percentuale di saturazione dell'emoglobina (la saturazione di ossigeno del sangue) è un processo semplice ed è prontamente disponibile, affinchè un medico lo possa effettuare. Stando al fatto che ogni grammo di emoglobina può trasportare 1,34 ml di O2, il contenuto di ossigeno del sangue (sia arterioso o venoso) può essere stimato dalla seguente formula:

{ossigeno contenuto di sangue} = {Hb} {g / dl} 1.34 {ml} O2\ {g di Hb} O2 {frazione di saturazione}} + 0,0032 P{O2} torr

Assumendo una concentrazione di emoglobina di 15 g / dl e una saturazione di ossigeno del 99%, la concentrazione di ossigeno del sangue arterioso è di circa 200 ml di O2 per litro.

La saturazione del sangue venoso misto è di circa il 75% quando si è in salute. Usando questo valore, nell'equazione di cui sopra, la concentrazione di ossigeno del sangue venoso misto è di circa 150 ml di O2 per litro.

La portata cardiaca può anche essere stimata con il principio di Fick, usando la produzione di biossido di carbonio come un marcatore.

Il principio può essere usato anche in fisiologia renale per calcolare il flusso ematico renale. 

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