background image

1

 

 

Third stage 

Surgery 

Lec-1-2

 

زياد

 

1/1/2014

 

 

SHOCK 

Shock is a systemic state of low tissue perfusion, which is inadequate for normal cellular 
respiration. With insufficient delivery of oxygen and glucose, cells switch from aerobic to 
anaerobic metabolism. If perfusion is not restored in a timely fashion, cell death ensues. 

 

Pathophysiology: 

Cellular 

As perfusion to the tissues is reduced, cells are deprived of oxygen and must switch from 
aerobic to anaerobic metabolism. The product of anaerobic respiration is not carbon 
dioxide but lactic acid. When enough tissue is under perfused, the accumulation of lactic 
acid in the blood produces systemic metabolic acidosis. 

As glucose within cells is exhausted, anaerobic respiration ceases and there is failure of the 
sodium/potassium pumps in the cell membrane and intracellular organelles. Intracellular 
lysosomes release autodigestive enzymes and cell lysis ensues. Intracellular contents, 
including potassium, are released into the bloodstream. 

Microvascular 

As tissue ischaemia progresses, it result in activation of the immune and coagulation 
systems. Hypoxia and acidosis activate complement and neutrophils, resulting in the 
generation of oxygen free radicals and cytokine release. 

These mechanisms lead to injury of the capillary endothelial cells. These in turn further 
activate the immune and coagulation systems. Damaged endothelium loses its integrity and 
becomes ‘leaky’. Spaces between endothelial cells allow fluid to leak out and tissue oedema 
ensues, exacerbating cellular hypoxia. 

Systemic 

Cardiovascular 

As preload and afterload decrease there is a compensatory baroreceptor response resulting 
in increased sympathetic activity and release of catecholamines into the circulation. This 
results in tachycardia and systemic vasoconstriction (except in sepsis). 

Respiratory 

The metabolic acidosis and increased sympathetic response result in an increased 
respiratory rate and minute ventilation to increase the excretion of carbon dioxide (and so 
produce a compensatory respiratory alkalosis). 


background image

2

 

 

Renal 

Decreased perfusion pressure in the kidney leads to reduced filtration at the glomerulus 
and a decreased urine output. The renin–angiotensin–aldosterone axis is stimulated 
resulting in further vasoconstriction and increased sodium and water reabsorption by the 
kidney. 

Endocrine 

As well as activation of the adrenal and renin–angiotensin systems, vasopressin 
(antidiuretic hormone) is released from the hypothalamus in response to decreased 
preload and results in vasoconstriction and reabsorption of water in the renal collecting 
system. Cortisol is also released from the adrenal cortex, contributing to the sodium and 
water reabsorption and sensitizing the cells to catecholamines. 

 

Ischaemia–reperfusion syndrome 

During the period of systemic hypoperfusion, cellular and organ damage progresses 
because of the direct effects of tissue hypoxia and local activation of inflammation. Further 
injury occurs once normal circulation is restored to these tissues. The acid and potassium 
load that has built up can lead to direct myocardial depression, vascular dilatation and 
further hypotension. The cellular and humoral elements activated by the hypoxia 
(complement, neutrophils, microvascular thrombi) are flushed back into the circulation 
where they cause further endothelial injury to organs such as the lungs and kidneys. This 
leads to acute lung injury, acute renal injury, multiple organ failure and death. Reperfusion 
injury can currently only be attenuated by reducing the extent and duration of tissue 
hypoperfusion. 

 

Classification of shock 

 

Hypovolaemic 

 

Cardiogenic 

 

Obstructive 

 

Distributive 

 

Endocrine 

 

Hypovolaemic shock 

Hypovolaemic shock is caused by a reduced circulating volume. Hypovolaemia may be due 
to haemorrhagic or non-haemorrhagic causes. Non-haemorrhagic causes include poor fluid 
intake (dehydration) and excessive fluid loss because of vomiting, diarrhoea, urinary loss 
(e.g. diabetes), evaporation and ‘third-spacing’, in which fluid is lost into the 


background image

3

 

 

gastrointestinal tract and interstitial spaces, as for example in bowel obstruction or 
pancreatitis. 

Hypovolaemia is probably the most common form of shock and is to some degree a 
component of all other forms of shock. 

 

Cardiogenic shock 

Cardiogenic shock is due to primary failure of the heart to pump blood to the tissues. 
Causes of cardiogenic shock include myocardial infarction, cardiac dysrhythmias, valvular 
heart disease, blunt myocardial injury and cardiomyopathy. Cardiac insufficiency may also 
be caused by myocardial depression resulting from endogenous factors (e.g. bacterial and 
humoral agents released in sepsis) or exogenous factors, such as pharmaceutical agents or 
drug abuse. Evidence of venous hypertension with pulmonary or systemic oedema may 
coexist with the classic signs of shock. 

 

Obstructive shock 

In obstructive shock there is a reduction in preload because of mechanical obstruction of 
cardiac filling. Common causes of obstructive shock include cardiac tamponade, tension 
pneumothorax, massive pulmonary embolus and air embolus. In each case there is reduced 
filling of the left and/or right sides of the heart leading to reduced preload and a fall in 
cardiac output. 

 

Distributive shock 

Distributive shock describes the pattern of cardiovascular responses characterising a variety 
of conditions including septic shock, anaphylaxis and spinal cord injury. Inadequate organ 
perfusion is accompanied by vascular dilatation with hypotension, low systemic vascular 
resistance, inadequate afterload and a resulting abnormally high cardiac output. 

In anaphylaxis, vasodilatation is caused by histamine release, whereas in high spinal cord 
injury there is failure of sympathetic outflow and adequate vascular tone (neurogenic 
shock). The cause in sepsis is less clear but is related to the release of bacterial products 
(endotoxins) and the activation of cellular and humoral components of the immune system. 

 

Endocrine shock 

Endocrine shock may present as a combination of hypovolaemic, cardiogenic and 
distributive shock. Causes of endocrine shock include hypo- and hyperthyroidism and 
adrenal insufficiency. 


background image

4

 

 

Hypothyroidism causes a shock state similar to that of neurogenic shock as a result of 
disordered vascular and cardiac responsiveness to circulating catecholamines. Cardiac 
output falls because of low inotropy and bradycardia. There may also be an associated 
cardiomyopathy.  

Thyrotoxicosis may cause a high-output cardiac failure. 

Adrenal insufficiency leads to shock as a result of hypovolaemia and a poor response to 
circulating and exogenous catecholamines. 

 

Severity of shock 

Compensated shock 

As shock progresses the body’s cardiovascular and endocrine compensatory responses 
reduce flow to non-essential organs to preserve preload and flow to the lungs and brain. In 
compensated shock there is adequate compensation to maintain the central blood volume 
and preserve flow to the kidneys, lungs and brain. 

Apart from a tachycardia and cool peripheries there may be no other clinical signs of 
hypovolaemia. 

However, this cardiovascular state is only maintained by reducing perfusion to the skin, 
muscle and gastrointestinal tract. 

There is a systemic metabolic acidosis and activation of humoral and cellular elements 
within the under perfused organs. Although clinically occult, this state will lead to multiple 
organ failure and death if prolonged because of the ischaemia–reperfusion effect. Patients 
with occult hypoperfusion (metabolic acidosis despite normal urine output and cardio-
respiratory vital signs) for more than 12 hours have a significantly higher mortality rate, 
infection rate and incidence of multiple organ failure. 

Decompensation 

Further loss of circulating volume overloads the body’s compensatory mechanisms and 
there is progressive renal, respiratory and cardiovascular decompensation. In general, loss 
of around 15% of the circulating blood volume is within normal compensatory mechanisms. 
Blood pressure is usually well maintained and only falls after 30–40% of the circulating 
volume has been lost. 

 

Symptoms 

Mild shock 

Initially there is tachycardia, tachypnoea and a mild reduction in urine output and the 
patient may exhibit mild anxiety. Blood pressure is maintained although there is a decrease 


background image

5

 

 

in pulse pressure. The peripheries are cool and sweaty with prolonged capillary refill times 
(except in septic distributive shock). 

Moderate shock 

As shock progresses, renal compensatory mechanisms fail, renal perfusion falls and urine 
output dips below 0.5 ml kg–1h. There is further tachycardia and now the blood pressure 
starts to fall. Patients become drowsy and mildly confused. 

Severe shock 

In severe shock there is profound tachycardia and hypotension. Urine output falls to zero 
and patients are unconscious with laboured respiration. 

 

Points to Note 

The classic cardiovascular responses described  are not seen in every patient.  

Most patients in hypovolaemic shock will have cool, pale peripheries with prolonged 
capillary refill times; however, the actual capillary refill time varies so much in adults that it 
is not a specific marker of whether a patient is shocked. In distributive (septic) shock the 
peripheries will be warm and capillary refill will be brisk despite profound shock. 

Tachycardia may not always accompany shock. Patients who are on Beta-blockers or who 
have implanted pacemakers are unable to mount a tachycardia. A pulse rate of 80 in a fit 
young adult who normally has a pulse rate of 50 is very abnormal. It's important to 
recognise that hypotension is one of the last signs of shock. Children and fit young adults 
are able to maintain blood pressure until the final stages of shock by dramatic increases in 
stroke volume and peripheral vasoconstriction. These patients can be in profound shock 
with a normal blood pressure. 

Elderly patients who are normally hypertensive may present with a ‘normal’ blood pressure 
for the general population but be hypovolaemic and hypotensive relative to their usual 
blood pressure.  

 

Consequences 

Unresuscitatable shock 

Patients who are in profound shock for a prolonged period of time become 
‘unresuscitatable’. Cell death follows from cellular ischaemia, and the ability of the body to 
compensate is lost. There is myocardial depression and loss of responsiveness to fluid or 
inotropic therapy. Peripherally there is loss of the ability to maintain systemic vascular 
resistance and further hypotension ensues. The peripheries no longer respond 
appropriately to vasopressor agents. Death is the inevitable result. 


background image

6

 

 

Multiple organ failure 

As techniques of resuscitation have improved, more and more patients are surviving shock. 
When intervention is timely and the period of shock is limited, patients may make a rapid, 
uncomplicated recovery; however, the result of prolonged systemic ischaemia and 
reperfusion injury is end-organ damage and multiple organ failure. 

Multiple organ failure is defined as two or more failed organ systems. There is no specific 
treatment for multiple organ failure. Management is by supporting organ systems with 
ventilation, cardiovascular support and haemofiltration/dialysis until there is recovery of 
organ function. Multiple organ failure currently carries a mortality rate of 60%. Thus, 
prevention is vital by early aggressive identification and reversal of shock. 

 

RESUSCITATION 

Immediate resuscitation manoeuvres for patient presenting in shock are to ensure a patent 
airway and adequate oxygenation and ventilation. Once ‘airway’ and ‘breathing’ are 
assessed and controlled, attention is directed to cardiovascular resuscitation. 

  

Conduct of resuscitation 

Resuscitation should not be delayed in order to definitively diagnose the source of the 
shocked state; however, the timing and nature of resuscitation will depend on the type of 
shock and the timing and severity of the insult.  

Rapid clinical examination will provide adequate clues to make an appropriate first 
determination, even if a source of bleeding or sepsis is not immediately identifiable.  

In patients who are actively bleeding (major trauma, aortic aneurysm rupture, 
gastrointestinal haemorrhage) increasing blood pressure by high-volume fluid therapy 
increases bleeding from the site, and fluid therapy cools the patient and dilutes available 
coagulation factors. Thus, operative haemorrhage control should not be delayed and 
resuscitation should proceed in parallel with surgery. 

Conversely, a patient with bowel obstruction and hypovolaemic shock must be adequately 
resuscitated before undergoing surgery otherwise the additional surgical injury and 
hypovolaemia induced during the procedure will exacerbate the inflammatory activation 
and increase the incidence and severity of end-organ insult. 

  

Fluid therapy 

In all cases of shock, regardless of classification, hypovolaemia and inadequate preload 
must be addressed before other therapy is instituted. 


background image

7

 

 

First-line therapy, therefore, is intravenous access and administration of intravenous fluids. 
Access should be through short, wide-bore catheters that allow rapid infusion of fluids as 
necessary.  

  

Type of fluids

 

 

There is no ideal resuscitation fluid and it is more important to understand how and 
when to administer them. In most studies of shock resuscitation there is no overt 
difference in response or outcome between crystalloid solutions (normal saline, 
Hartmann’s solution, Ringer’s lactate) and colloids (albumin or commercially available 
products). Further, there is less volume benefit to the administration of colloids than 
had previously been thought, with only 1.3 times more crystalloid than colloid 
administered in blinded trials. On balance there is little evidence to support the 
administration of colloids, which are more expensive and have worse side-effect 
profiles. 

 

Most importantly, the oxygen-carrying capacity of crystalloids and colloids is zero. If 
blood is being lost, the ideal replacement fluid is blood, although crystalloid therapy 
may be required while awaiting blood products. 

 

Hypotonic solutions (e.g. dextrose) are poor volume expanders and should not be used 
in the treatment of shock unless the deficit is free water loss (e.g. diabetes insipidus) or 
patients are sodium overloaded (e.g. cirrhosis). 

 

Dynamic fluid response

 

The shock status can be determined dynamically by the cardiovascular response to the 
rapid administration of a fluid bolus. In total, 250–500 ml of fluid is rapidly given (over 5–10 
min) and the cardiovascular responses in terms of heart rate, blood pressure and central 
venous pressure (CVP) are observed. Patients can be divided into ‘responders’, ‘transient 
responders’ and ‘nonresponders’. 

Responders show an improvement in their cardiovascular 

status, which is sustained. These patients are not actively losing fluid but require filling to a 
normal volume status. 

Transient responders show an improvement but then revert to their previous state over the 
next 10–20 min. These patients have moderate on-going fluid losses. 

Non-responders are severely volume depleted and are likely to have major on-going loss of 
intravascular volume, usually through persistent uncontrolled haemorrhage. 

  

 


background image

8

 

 

Vasopressor and inotropic support 

Vasopressor or inotropic therapy is not indicated as first-line therapy in hypovolaemia. 
Administration of these agents in the absence of an adequate preload rapidly leads to 
decreased coronary perfusion and depletion of myocardial oxygen reserves. 

Vasopressor agents (phenylephrine, noradrenaline) are indicated in distributive shock 
states (sepsis, neurogenic shock) in which there is peripheral vasodilatation and a low 
systemic vascular resistance, leading to hypotension despite a high cardiac output. 

In cardiogenic shock or when myocardial depression complicates a shock state inotropic 
therapy may be required to increase cardiac output and, therefore, oxygen delivery.  

 

Endpoints of resuscitation 

It is much easier to know when to start resuscitation than when to stop. Traditionally 
patients have been resuscitated until they have a normal pulse, blood pressure and urine 
output; however, these parameters are monitoring organ systems whose blood flow is 
preserved until the late stages of shock. Therefore, a patient may be resuscitated to restore 
central perfusion to the brain, lungs and kidneys and yet the gut and muscle beds continue 
to be underperfused. Thus, activation of inflammation and coagulation may be on-going 
and, when these organs are finally perfused, it may lead to reperfusion injury and 
ultimately multiple organ failure. 

This state of normal vital signs and continued underperfusion is termed occult 
hypoperfusion.  

With current monitoring techniques it is manifested only by a persistent lactic acidosis and 
low mixed venous oxygen saturation level. The duration that patients spend in this 
hypoperfused state has a dramatic effect on outcome. Patients with occult hypoperfusion 
for more than 12 hours have a two to three times higher mortality rate than that of 
patients with a limited duration of shock. 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 26 عضواً و 248 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