Ficksches Prinzip

Das Ficksche Prinzip beschreibt die von Adolf Fick entwickelte klassische Methode der Physiologie, das Herzminutenvolumen zu ermitteln. Der Begriff ist nicht identisch mit den (ebenfalls von Adolf Fick formulierten) Fick’schen Diffusionsgesetzen (Fick’sche Gesetze). Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der Indikatorverdünnungsmethode:

Der Fluss eines von einem Organ aufgenommenen oder von ihm abgegebenen Indikators entspricht der Differenz der Indikatorflüsse im Zuflusstrakt und im Ausflusstrakt. Der hier verwendete Indikator ist Sauerstoff, es ergibt sich die Formel:

$HMV={\frac {{\dot {V}}_{O_{2}}}{avD_{O_{2}}}}[l/min]$

wobei HMV das Herzminutenvolumen, ${\dot {V}}_{O_{2}}$ die aufgenommene Sauerstoffmenge pro Zeit und avD_O₂ die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz ist. Es ergibt sich daher die Notwendigkeit, die Atemgase zu messen und eine Bestimmung der Sauerstoffkonzentrationen im arterialisierten und gemischt-venösen Blut vorzunehmen.

Herleitung

Zur Bestimmung des Herzminutenvolumens benötigt man die in der Lunge pro Zeit aufgenommene Menge an Sauerstoff ( ${\dot {V}}_{O_{2}}$ ), die man über eine spirometrische Messung der Atemgase ermitteln kann, sowie die Sauerstoffkonzentration im arteriellen ( $c_{aO_{2}}$ ) und gemischt-venösen ( $c_{vO_{2}}$ ) Blut, die man jeweils über eine Blutgasanalyse ermitteln kann. Mit der Lungendurchblutung pro Zeit ( ${\dot {Q}}$ ) ist die in den Lungen aufgenommene Sauerstoffmenge

${\dot {V}}_{O_{2}}={\dot {Q}}\times (c_{a}-c_{v})_{O_{2}}$

Da quasi alles Blut, was durch die Lunge fließt auch durch das Herz fließt, kann man ${\dot {Q}}$ mit dem HMV ersetzen. Durch Umstellen erhält man so die Formel für das Herzminutenvolumen

$HMV={\frac {{\dot {V}}_{O_{2}}}{(c_{a}-c_{v})_{O_{2}}}}={\frac {{\dot {V}}_{O_{2}}}{avD_{O_{2}}}}[l/min]$

wobei $(c_{a}-c_{v})_{O_{2}}$ auch als arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (avD_O₂) bezeichnet wird.

Literatur

J. C. Behrends, J. Bischofberg, R. Deutzmann et al.: Physiologie (Duale Reihe), 1. Auflage, Thieme-Verlag 2010, ISBN 3-1313-8411-5
Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Taschenatlas Physiologie. Thieme, 2003, 7. Auflage, S. 106.