background image

1

 

 

Third stage 

Surgery 

Lec-1-2

 

ب

سام

 

1/1/2014

 

 

Fluid & Electrolytes balance 

 

Functions of Fluids 

 

Move electrolytes and oxygen into and out of cells as needed. 

 

Aid digestion. 

 

Cleanse the body of waste. 

 

Regulate body temperature. 

 

Lubricate joints and mucous membranes. 

 

Compartments of Body and Distribution of Water by Weight 

 

60 % Water  

o  Plasma 5% 
o  Interstitial 15% 
o  Intracellular 40% 

 

40% Solids 

o  fat, protein, carbohydrates, minerals  

 

Total Body Water 

 

Approximately 60% of body weight (males) 

 

Approximately 50% of body weight (females) 

 

Approximately 75% in newborns (less body fat) 

 

Obese/elderly decrease above by 10% 

 

To calculate TBW (L) = Current wt (kg) x 60%  

 

•  Fluid compartments are separated by membranes that are freely permeable to water 

– but impermeable to solutes. 

•  Movement of fluids is due to: 

–   hydrostatic pressure differentials  

–   osmotic pressure differentials 

 


background image

2

 

 

Fluid Balance 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solute Homeostasis 

•  Electrolytes – charged particles 

–  Cations – positively charged ions 

•  Na

+

, K

+

 , Ca

++

, H

+

 

–  Anions – negatively charged ions 

•  Cl

-

, HCO

3

-

 , PO

4

3-

 

•  Non-electrolytes - Uncharged particles 

•  Proteins, urea, glucose, O

2

, CO

2

 

 

Giving IVF 

•  Normal body fluid and composition 

•  Daily requirement of the body 

•  Changes and losses 

• 

Fluids to be given

 

 

Daily requirement 

•  Size :   1.5 l H2O/M2 of the surface area24 hours 

•  Weight : 35ml/Kg/24 hours 


background image

3

 

 

Intravenous Fluids 

Crystalloids 

•  Hypertonic 

•  Isotonic 

•  Hypotonic 

Colloids 

•  Albumin 

•  Dextrans 

 

Crystalloids 

 

NS:    

 

154 Na+ 

 

154 K+ 

 

5% dextrose  

278mmol/l dextrose 

 

GS (0.18%saline, 4%dextrose)  30 Na 30Cl-  222 mmol/l dextrose 

 

Hartman’s   

131 Na+ 

 

5 K+  29mmol/l HCO3   

 

 

111 mmol/l CL- 

2mmol/l Ca++ 

 

Ringer’s 

 

147 Na 

 

4 K+ 

 

 

 

 

156 Cl- 

 

2.2 mmol/l Ca++ 

 

Colloids 

Synthetic, commercially prepared volume expanders containing polysaccharide molecules 
(sugar & starch)  

Albumin (5% and 25%)  

10% Dextran 40 and 6% Dextran 70  

 

Prescribing fluid regime 

•  It depend on : 

•  Basal requirements 

•  Continuous abnormal losses over and above basal requirement 

•  Pre-existing dehydration and electrolyte loss 


background image

4

 

 

1. Basal requirement 

•  2000 cc 5% GW + 500 cc 0.9% saline 

•  2000 cc 5% GW + 500 cc hartman’s 

•  2500( 4% GW 0.18% saline) 

•  Adding to this K+ 1mmol/kg 

•  Each 1 cc contains 2 meq of K+ 

 

2. Replacing ONGOING LOSS 

FROM: 

o  Nasogastric tube 
o  Drains 
o  Evaporation during operation 
o  Blood loss 
o  Paracentesis 
o  Thoracocentesis 

 

3. Pre-existing dehydration 

A. Assessment: 

o  history:(thirst, intake out put, check the chart) 
o  examination: (mucus mm, eye, skin, UOP, HR, BP, capillary refilling, confusion) 
o  haematocrit, S.albumin. B. urea, S.electrolyte 
o  Central venous pressure(3-8 mmH2O), PCWP (5-12 mmHg) 

B. correction: 

o  identify the compartment the fluid has been lost from(bowel losses come from ECF, 

pure water loss from TBW, protein containing fluid from plasma) 

o  fluid replacement should be similar to that which has been lost 

 

Electrolyte balance 

Na 

+

 (Sodium)  

o  Predominant extracellular cation 
o   136 -145 mEq / L 
o  Pairs with Cl- , HCO3- to neutralize charge 
o  Most important ion in water balance 


background image

5

 

 

o  Important in nerve and muscle function 

•  Reabsorption in renal tubule regulated by: 

o  Aldosterone 
o  Renin/angiotensin 
o  Atrial Natriuretic Peptide (ANP) 

K + (Potassium)  

o  Major intracellular cation 
o  150- 160 mEq/ L 
o  Regulates resting membrane potential 
o  Regulates fluid, ion balance inside cell 

•  Regulation in kidney through: 

o  Aldosterone 
o  Insulin 

Cl ˉ (Chloride) 

o  Major extracellular anion 
o  105 mEq/ L 
o  Regulates tonicity 
o  Reabsorbed in the kidney with sodium 

•  Regulation in kidney through: 

o  Reabsorption with sodium 
o  Reciprocal relationship with bicarbonate 

 

Hypernatremia  

o  Plasma Na+ > 145 mEq / L 
o  Due to ↑ Na + or ↓ water 
o  Water moves from ICF → ECF 
o  Cells dehydrate 

Due to: 

o  Excess Na intake (hypertonic IV solution) 
o  Excess Na retention (oversecretion of aldosterone) 
o  Loss of pure water 

 

Long term sweating with chronic fever 

 

Respiratory infection → water vapor loss 

 

Diabetes (mellitus or insipidus) – polyuria 

o  Insufficient intake of water (hypodipsia) 


background image

6

 

 

Clinical manifestations of Hypernatremia: 

o  Thirst 
o  Lethargy 
o  Irritability 
o  Seizures 
o  Fever 
o  Oliguria 

Treatment of Hypernatremia: 

o  Calculate the free water deficit: 

  0.6 x wt (kg) x (patient’s sodium/140  - 1) 

o  Correct the free water deficit at a rate of 1mEq/L/hr 
o  Check serum Na every 4hr 
o  Use isotonic salt-free IV fluid 

 

Hyponatremia 

Symptoms and signs 

o  Anorexia  
o  Headache  
o  Nausea  
o  Emesis 
o  Impaired response to verbal stimuli  
o  Impaired response to painful stimuli  
o  oliguria 
o  Bradycardia  
o  Hypertension or hypotension  
o  Altered temperature regulation  
o  Hypotension 
o  Renal failure as consequence of hypotension 
o  Tachycardia 
o  Weakness 
o  Muscular cramps 

Hypovolemic hyponatremia  

o  Renal losses caused by diuretic excess, osmotic diuresis, salt-wasting nephropathy, 

adrenal insufficiency, proximal renal tubular acidosis, metabolic alkalosis, and 
pseudohypoaldosteronism result in a urine sodium concentration greater than 20 
mEq/L 

o  Extrarenal losses caused by vomiting, diarrhea, sweat, and third spacing result in a 

urine sodium concentration less than 20 mEq/L 


background image

7

 

 

o  Rx: Volume resuscitation with NS 

Normovolemic hyponatremia 

o  When hyponatremia is caused by SIADH, reset osmostat, glucocorticoid deficiency, 

hypothyroidism, or water intoxication, urine sodium concentration is greater than 20 
mEq/L 

o  Rx: Fluid restriction, Correct endocrine abnormality 

Hypervolemic hyponatremia  

o  If hyponatremia is caused by an edema-forming state (eg, congestive heart failure, 

cirrhosis, nephrotic syndrome), urine sodium concentration is less than 20 mEq/L 

o  If hyponatremia is caused by acute or chronic renal failure, urine sodium concentration 

is greater than 40 mEq/L 

o  Rx: Correct underlying state 

Treatment of Hyponatremia 

o  Correct serum Na by 1mEq/L/hr 
o  Check serum Na q4hr 
o  Use 3% saline in severe hyponatremia 
o  Goal is serum Na 130 
o  Avoid too rapid correction: 

–  Central pontine myelinolysis 
–  Flash pulmonary edema 

Acute Hyponatremia 

o  Na < 120 and duration < 48 hrs 
o  Etiology: 

–  Postoperative 
–  Exercise with hypotonic fluid replacement 
–  Drugs - Ecstasy 

o  Treat aggressively using 3% saline to raise Na by 5mm/L in one hour 
o  Beware rapid drop in vasopressin levels 

 

Hypochloremia 

o  Most commonly from gastric losses 

–  Emesis, gastric suctioning, EC fistula 

o  Often presents as a contraction alkalosis with paradoxical aciduria (Na+ retained and 

H+ wasted in the kidney) 

o  Rx: resuscitation with normal saline 

 


background image

8

 

 

Hyperchloremia 

o  Most commonly from over-resuscitation with normal saline 
o  Often presents as a hyperchloremic acidemia with paradoxical alkaluria (H+ retained 

and Na+ wasted in the kidney) 

o  Rx: stop normal saline and replace with hypotonic crystalloid 

 

Hypokalemia 

o  Serum K+ < 3.5 mEq /L 
o  Beware if diabetic 

–  Insulin pushes K+ into cells 
–  Ketoacidosis – H+ replaces K+, which is lost in urine 

o  β – adrenergic drugs or epinephrine 

Causes of Hypokalemia 

o  Decreased intake of K+ 
o  Increased K+ loss 

–  Chronic diuretics 
–  Severe vomiting/diarrhea 
–  Acid/base imbalance 
–  Trauma and stress 
–  Increased aldosterone 
–  Redistribution between ICF and ECF  

Clinical manifestations of Hypokalemia 

o  Neuromuscular disorders 
o  Weakness, flaccid paralysis, respiratory arrest, constipation 
o  Dysrhythmias, appearance of U wave 
o  Postural hypotension 
o  Cardiac arrest 

Rx- Increase K+ intake, but slowly, preferably by foods 

 

Hyperkalemia 

o  Serum K+ > 5.5 mEq / L 
o  Check for renal disease 
o  Massive cellular trauma 
o  Insulin deficiency 
o  Addison’s disease  
o  Potassium sparing diuretics 


background image

9

 

 

o  Decreased blood pH 
o  Exercise pushes K+ out of cells 

Clinical manifestations of hyperkalemia: 

o  Early – hyperactive muscles , paresthesia 
o  Late - muscle weakness, flaccid paralysis 
o  Peaked T-waves 
o  Dysrhythmias 
o  Bradycardia, heart block, cardiac arrest 

Management: 

o  10% Calcium Gluconate or Calcium Chloride 
o  Insulin (0.1U/kg/hr) and IV Glucose 
o  Frusemide 1mg/kg (if renal function is normal) 
o  Hemodialysis 

 

Calcium Imbalances 

o  Most in ECF 
o  Regulated by: 

–  Parathyroid hormone 

  ↑Blood Ca

++

 by stimulating osteoclasts 

  ↑GI absorption and renal retention 

–  Calcitonin from the thyroid gland 

  Promotes bone formation 
  ↑ renal excretion 

 

Hypercalcemia 

Results from: 

o  Hyperparathyroidism  
o  Hypothyroid states 
o  Renal disease 
o  Excessive intake of vitamin D 
o  Milk-alkali syndrome 
o  Certain drugs 
o  Malignant tumors – hypercalcemia of malignancy 

–  Tumor products promote bone breakdown 
–  Tumor growth in bone causing Ca++ release 

 


background image

10

 

 

Effects: 

o  Many nonspecific – fatigue, weakness, lethargy 
o  Increases formation of kidney stones and pancreatic stones 
o  Muscle cramps 
o  Bradycardia, cardiac arrest 
o  GI activity also common 

–  Nausea, abdominal cramps 
–  Diarrhea / constipation 

Treatment: 

o  Duiresis 
o  Calcitonin , mithramycine and corticosteroid. 
o  Specific treatment of parathormone producing focus. 

 

Hypocalcemia 

o  Hyperactive neuromuscular reflexes and tetany differentiate it from hypercalcemia 
o  Convulsions in severe cases 

Caused by: 

o  Renal failure 
o  Lack of vitamin D 
o  Suppression of parathyroid function 
o  Hypersecretion of calcitonin 
o  Malabsorption states 
o  Abnormal intestinal acidity and acid/ base bal. 
o  Widespread infection or peritoneal inflammation 

Diagnosis: 

o  Chvostek’s sign 
o  Trousseau’s sign 

Treatment 

o  IV calcium for acute 
o  Oral calcium and vitamin D for chronic 

 

 

 

 


background image

11

 

 

Water homeostasis  

acid and base regulation 

 

Regulation of body water 

Any of the following: 

•  Decreased amount of water in body 

•  Increased amount of Na+ in the body 

•  Increased blood osmolality 

•  Decreased circulating blood volume 

Results in: 

•  Stimulation of osmoreceptors in hypothalamus 

•  Release of ADH from the posterior pituitary 

•  Increased thirst 

And thus: water consumption and conservation 

 

Transport of Water and Fluids 

 

Osmolality: concentration of a solution determined by the number of dissolved 
particles per kilogram of water. Osmolality controls water movement and distribution 
in body fluid compartments 

 

Diffusion: the random movement of particles in all directions through a solution 

 

Active transport: movement of solutes across membranes; requires expenditure of 
energy 

 

Filtration: transfer of water and solutes through a membrane from a region of high 
pressure to a region of low pressure 

 

Osmosis: movement of water across a membrane from a less concentrated solution to 
a more concentrated solution 

 

 

 

 


background image

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fluid shifting: 

 

1st space shifting- normal distribution of fluid in both the ECF compartment and ICF 
compartment. 

 

2nd space shifting- excess accumulation of interstitial fluid (edema) 

 

3rd space shifting- fluid accumulation in areas that are normally have no or little 
amounts of fluids (ascites)  

 

Water depletion 

This occur due to: 

Insufficient intake of water and electrolytes: 

 

Impaired thirst mechanism  

 

Inability to swallow fluids  

Excessive fluid loss through secretions or excretions: 

 

Potent diuretic therapy  

 

Diabetes insipidus  

 

Fluid losses from GI tract  

 

Excessive sweating  

Clinical signs and symptoms: 

 

Intense thirst 

 

Acute weight loss 

 

Decreased skin turgor, Dry mucous membranes, Rough, dry tongue  

 

Changes in behavior :agitation, restlessness, weakness 


background image

13

 

 

 

Flat neck veins in supine position 

 

Weak thready pulse 

 

Orthostatic hypotension 

 

oliguria 

Treatment: 

 

Since a fluid volume deficit decreases blood flow to kidneys, treatment must begin 
promptly to prevent damage to kidneys. 

 

If fluids cannot be ingested, isotonic IV fluids (.9% NaCL and D5W) are given 
initially.  Electrolytes are added to IV solution if adequate renal function is present 
(Lactated Ringer solution) 

 

Water excess (intoxication) 

Overloading body with sodium: 

Excessive administration of IV fluids, especially hypertonic solutions  

Altered homeostatic regulation of sodium and water: 

 

Chronic renal failure  

 

Congestive heart failure  

 

Excessive corticosteroid therapy  

 

Syndrome of inappropriate secretion of ADH (SIADH)   

Clinical signs and symptoms: 

 

Acute weight gain 

 

Peripheral edema 

 

Shortness of breath ( rales in lungs) 

 

Changes in behavior : confusion, lethargy, weakness 

 

Distended neck veins 

 

Full, bounding pulse 

 

Elevated BP 

Treatment: 

 

Fluid restriction 

 

Dietary Na+ restriction 

 

Diuretic therapy 

 

 

 


background image

14

 

 

Volume Abnormalities 

Edema  

The accumulation of fluid within the interstitial space 

Results in: 

 

increased distance for diffusion 

 

impaired blood flow 

 

slower healing 

 

increased risk of infection 

 

pressure sores over bony prominences 

 

impaired organ function (brain, liver, gut, kidney) 

Causes: 

 

increased hydrostatic pressure  venous obstruction, lymphedema, CHF, renal 
failure 

 

lowered plasma osmotic pressure (protein loss)  liver failure, malnutrition, burns 

 

increased capillary membrane permeability  Inflammation, SIRS, sepsis 

 

Acid–Base Balance 

 

Body produces large amounts of acid from normal metabolic processes, such as 
breakdown of proteins and glucose or oxidation of fat 

 

Body fluids remain slightly alkaline 

 

pH is maintained within a narrow range: 7.38 to 7.42 

 

Regulatory mechanisms maintain pH 

 

Neutralize and eliminate the acids as soon as they are produced to maintain normal 
pH 

–  Blood buffers: resist pH change 
–  Lungs: control carbonic acid (H

2

CO

3

)concentration 

–  Kidneys: control bicarbonate concentration 

 

“Board-and-fulcrum” concept of normal 
bicarbonate-carbonic acid relationships 

 

 

 

 


background image

15

 

 

Blood Buffer System 

 

Respiratory control of carbonic acid 

–  Carbonic acid (H2CO3): dissolved as CO2 in plasma 
–  Hyperventilation: lowers CO2 and H2CO3 in plasma 
–  Decreased or inadequate ventilation: raises CO2 and H2CO3 in plasma 

 

Renal control of bicarbonate concentration 

–  Kidneys selectively reabsorb filtered bicarbonate 
–  Kidneys can manufacture bicarbonate to replace  amounts lost in buffering acids 

from metabolic processes 

 

In any buffer system 

–  pH depends on ratio of bicarbonate to H2CO3 
–  Normal ratio: 20 parts Na bicarbonate: 1 part H2CO3 

 

Classification of Acid–Base Disturbances 

 

Metabolic acidosis: increased endogenous acid generated 

–  Amount of acid generated exceeds body’s buffering capacity 
–  Excess acid is neutralized by bicarbonate 
–  Bicarbonate in plasma falls from being consumed in neutralizing excess acid 
–  Uremia, ketosis, lactic acidosis 

 

Compensation: by hyperventilation to lower PCO2 and increased bicarbonate 
production in kidneys 

 

Metabolic acidosis 

 

Result from primary disturbance of a decreased HCO3 or increased H+ leading to 
decrease in pH and a compensatory decrease in PaCO2 

 

Causes: 

–  renal glomerular failure 
–  salicylate overdose 
–  Ketoacidosis (diabetic or alcoholic) 
–  renal tubular acidosis 
–  ureterosigmoidostomy 
–  excess acid intake (TPN) 
–  bicarbonate loss(diarrhea, fistula, proximal renal tubular acidosis) 

 

Metabolic alkalosis 

 

Result from primary disturbance of an increase in  HCO3 or decrease in H+ leading to 
increase in pH and a compensatory increase in PaCO2 


background image

16

 

 

 

Causes: 

–  excess alkaline intake 

•  alkali abuse 
•  over treatment of acidosis 

–  excessive loss of acid 

•  vomiting in pyloric stenosis 

–  increase urinary acidification 

•  diuretics 
•  excess aldosterone 
•  hypokalaemia 

 

Respiratory acidosis 

 

Primary disturbance  of increase PCO2 leading to decrease pH and compensatory 
increase in HCO3 

 

causes: 

–  depression of respiratory centre 

•  CVA 
•  tumors 
•  drugs(narcotic,sedative) 
•  encephalitis 

–  decreased chest wall movement 

•  neuromuscular disorder(MG) 
•  trauma, surgery 
•  ankylosing spondylitis 

–  pulmonary disease(type 2 respiratory failure) 

•  COAD 
•  pneumonia 

 

Respiratory alkalosis 

 

Primary disturbance of a decreased PaCO2 leading to an increase in pH and a 
compensatory decrease in HCO3 

 

causes: 

–  stimulation of respiratory centre 

•  CVA,encephalitis 
•  htpermetabolic state(fever, sepsis, thyrotoxicosis) 
•  excersize 
•  hypoxia 

–  exess mechanical ventilation(by patient or ventilator) 

•  anxiety 
•  drug(aspirin) 


background image

17

 

 

Treatment of acid base disturbances 

 

Treat the underlying cause 

 

Give sodium bicarbonate(8.4%) in metabolic acidosis due to uraemia, diarrhea and 
renal tubular acidosis but in other conditions is controversial. 

 

 

Diagnostic Evaluation of Acid–Base Balance 

 

Clinical evaluation: determination of concentration of bicarbonate in plasma as an 
index of patient’s overall status 

 

Laboratory studies 
–  Blood pH 
–  PCO

2

 

–  Bicarbonate 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 34 عضواً و 229 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل