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Michel

Nun, ausnahmsweise überlass ich die Flachwitze und Kalauer eurer Fantasie, ihr wisst ja inzwischen, was ich üblicherweise frontalhirniges loslasse.

Das Fick’sche Prinzip (nicht das Fick’sche Gesetz!) ist eine zumindest in der Theorie elegante klassische Methode das Herzzeitvolumen zu ermitteln.

Urheber und Namensgeber ist Adolf Fick zurück, einen deutschen Physiologen des 19. Jahrhunderts, der das Beitragsbild ziert. Nach ihm sind auch die Fick’schen Gesetze zur Diffusion benannt (also Teilchenstrom proportional zum Konzentrationsgradienten und so…)

Aber zurück zum Fick`schen Prinzip. Die grundlegende und etwas banal klingende Idee ist die, dass der Körper den Sauerstoff, den er verbraucht über die Lunge wieder aufnimmt. Aha.

pulmonale Sauerstoffaufnahme VO₂ = körperlicher Sauerstoffverbrauch (1)

So ein Liter Blut enthält eine bestimmte Menge Sauerstoff. Dieser Sauerstoffgehalt mit der Abkürztung c wie content unterscheidet sich dank Verbrauch in den durchströmten Geweben im arteriellen und venösen Schenkel. Schnappt man sich einen BGA-Zettel aus dem arteriellen Schenkel (idealerweise früh in der Strombahn, z.B. radial) und einen aus möglichst zentralvenöser (ZVK) bis pulmonalarterieller Abnahme(PAK?) (nach aller Ausschöpfung) kann man sich den jeweiligen Gehalt berechnen, indem man Hb mit Sättigung und Hüfnerzahl multipliziert.

• arterieller Sauerstoffgehalt caO₂ = SaO₂ * Hb * 1,34
• (zentral)/(pulmonal)venöser Sauerstoffgehalt cvO₂ = SvO₂ * Hb * 1,34

Bildet man sich jetzt die Differenz aus beiden, kommt man auf die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz avDO₂ (die Menge aufgenommen Sauerstoffs) von der aus man durch Multiplikation mit dem Herzzeitvolumen den Sauerstoffverbrauch pro Minute berechnen kann. Diese Sauerstoffmenge gibt uns an, wie viel Sauerstoff der Körper letztlich verbraucht/ aufgenommen hat.

arteriovenöse Sauerstoffdifferenz avDO₂ = caO₂ – cvO₂

Sauerstoffverbrauch = avDO₂ * HZV = (caO₂ – cvO₂) * HZV

Jetzt erinnern wir uns an (1) und setzen pulmonale Sauerstoffaufnahme und körperlichen Sauerstoffverbrauch gleich:

VO₂ = (caO₂ – cvO₂) * HZV

Die pulmonal aufgenommene Menge Sauerstoff VO₂ ermitteln wir spirometrisch aus Atemminutenvolumen und der Differenz an Sauerstoff in Ein- und Ausatemluft. Idealerweise kriegen wir die Zahl vom zuständigen pneumonologischen Kollegen. Die üblichen VO₂Nomogramme sind schön, allerdings erweisen sich ihre Werte in Ruhe und lediglich auf Alter und Körperoberfläche bezogen in Alltagssituationen als ungeeignet für eine dynamische Berechnung. Jetzt nach dem gesuchten HZV auflösen und wir sind schon bei der Zentralformel des Fick`schen Prinzips angekommen:

Fick’sches Prinzip: HZV = VO₂/(caO₂– cvO₂)

Und warum messen wir anno 2021 das HZV nicht nach Fick? Nun, es ginge! Moderne OP-Respiratoren ermitteln tatsächlich die aufgenommene O2-Menge. BGA ist schnell verfügbar, damit haben wir bereits, was wir brauchen. Einzig Hb-Schwankungen machten uns das Leben schwer, weil sich sozusagen unser Messmedium hinsichtlich Affinität für unseren Indikator O₂ ändert. Hier wären evtl. Korrekturfaktoren nötig.

PS Man kommt da auch hin, wenn man anders herum denkt. Die pulmonale Sauerstoffaufnahme kann man von der Blutseite her auch über die avDO₂ bestimmen, denn der aufgenommene Sauerstoff entspricht ebenfalls der arteriovenösen Differenz mal dem Fluss im kleinen Kreislauf. Nur statt die Differenz als Verbrauch zu denken, denk man sie nun als Aufnahme. Es gilt also:

VO₂ = Q*(caO₂– cvO₂)

Da Fluss im kleinen Kreislauf Q und Fluss im grossen Kreislauf, also HZV identisch sein müssen, gilt

Q = HZV und damit wieder

VO₂ = HZV*(caO₂– cvO₂) und HZV = VO₂/(caO₂– cvO₂)

PPS die avDO₂ hängt von verschiedenen Faktoren ab, da sich die Ausschöpfung je nach Bedarf ändert, heisst, je nach Messort und Organ differiert die avDO₂, also das Herz braucht mehr als die Niere, ein tachykardes Herz mehr als selbiges in ruhigerer Gangart, Anstrengung steigert entsprechend die Ausschöpfung. Aber so als Hausnummer kann man sich ja kurzerhand ein wenig zusammenrechnen: bei 100% Sättigung arteriell und zentralvenösen 70-80% haben wir eine durchschnittliche Ausschöpfung von 25% und bei einem Hb um 150 g/l entsprechend für den Gesamtorganismus um 50 ml O₂/min

avDO₂ = SaO₂ * Hb * 1,34 – ScvO₂ * Hb * 1,34 = (SaO₂ – ScvO₂)* Hb * 1,34

Beispiel: SaO₂ 99%, ScvO₂ 75%, Hb 150 g/l, Hüfnerzahl 1,34 ml O₂/g ergo avDO₂ = (1,0 – 0,75)*150 g/l * 1,34 ml O₂/g =50,25 ml O₂/l