Dilutionstechniken und Ficksches Prinzip

Zusammenfassung

Indikatorverdünnungsverfahren werden seit langem zur klinischen Diagnostik und für wissenschaftliche Messungen von Flüssen, Verteilungsvolumina und Organfunktionen eingesetzt. Erste Ansätze für eine Verwendung von Indikatoren gehen vermutlich auf Albrecht von Haller (1708–1777) zurück, der flüssiges Wachs in Gefäße injizierte, um dessen Ausbreitung zu studieren. Weitere Meilensteine der Indikatorverdünnung sind auf S. 250 dargestellt. 1870 teilte Fick auf einer Sitzung der Physiologisch-Medizinischen Gesellschaft in Würzburg erstmals das nach ihm benannte „Ficksche Prinzip“ mit. Es handelte sich bei seinen Mitteilungen um die Anwendung des Grundprinzips der Massenerhaltung (des Sauerstoffs), mit dessen Hilfe eine Berechnung des Herzzeitvolumens aus der spirometrisch bestimmten O₂-Aufnahme und der arteriovenösen O₂-Differenz möglich war. Bereits im Jahre 1897 veröffentlichte Stewart erstmals eine Methode zur fortlaufenden Messung des Herzzeitvolumens. Er verwendete eine konstante Infusion mit NaCl-Lösung in Kombination mit stromabwärts gelegenen Elektroden zur Leitfähigkeitsmessungen im Blut. Aus den Änderungen der Leitfähigkeit konnte das Herzzeitvolumen berechnet werden. Die Verwendung von Bolusinjektionen sowie Korrekturen für eine Rezirkulation des Indikators gehen auf Henriques und Hamilton zurück. Kety und Schmid führten Fremdgase als Indikatoren ein und ermöglichten hierdurch Durchblutungsmessungen an einzelnen Organen wie z. B. Gehirn, Herz und Niere, die nicht nur tierexperimentell, sondern auch am Patienten durchgeführt werden konnten. Interessanterweise wurde eine allgemeine, mathematisch fundierte Theorie der Indikatorverdünnungsmethoden erst sehr spät entwickelt. Erste Ansätze hierzu sind von Stephenson vorgelegt worden. Zierler ist die konsequente Umsetzung der stochastischen Systemtheorie zur mathematischen Beschreibung und Analyse von Indikatorverdünnungsproblemen zu verdanken. Nicht unerwähnt sollten Swan und Ganz bleiben, die Kälte als Indikator klinisch nutzbar machten. Dazu integrierten sie einen Temperaturfühler (Thermistor) in die Spitze eines Balloneinschwemmkatheters, der in einer der beiden Aa. pulmonales plaziert wurde. Dieser nach ihnen benannte Katheter stellt derzeit die am häufigsten eingesetzte Routinemethodik zur Messung des Herzzeitvolumens dar.