background image

Hemodynamic Disorders, Thromboembolic 

Disease, and Shock 

OBJECTIVES 

Edema  

Hyperemia and Congestion  

Hemorrhage 

Hemostasis and Thrombosis 

Embolism 

Infarction  

Shock 

 


background image

Definitions 

Homeostasis

  maintaining blood as a liquid  

Thrombosis

 Clotting at inappropriate sites 

Hemostasis

  Clotting at appropriate site (site of 

injury)  

Embolism

 migration of clots  

Infarction

 obstruction of blood flow to tissues 

and leads to cell death  

Hemorrhage

 inability to clot after vascular 

injury  

Shock

 extensive hemorrhage can result in 

hypotension and death 

 


background image

Normal fluid homeostasis is 
maintained by 

vessel wall integrity

intravascular

 pressure

 and 

osmolarity

 

within certain physiologic ranges. 
 

Changes in 

intravascular volume

pressure

,or 

protein content

, or 

alterations in endothelial function

 

will affect the movement of water 
across the vascular  wall 


background image

background image

Edema

 = 

Increased fluid in the interstitial tissue spaces 

Anasarca

Severe and generalized edema + profound 

subcutaneous swelling 

Pathophysiology 

1.

Increased Hydrostatic Pressure 

Most common cause - 

Congestive heart failure

others - DVT 

2. Decreased oncotic or osmotic Pressure 

(hypoproteinemia) 

Nephrotic syndrome, Cirrhosis, malnutrition, GIT. 

 

3. Sodium retention 

Renal failure, Renin- Angiotensin - Aldosterone 

 

4. Inflammation: Acute or chronic, 

      5. Lymphatic obstruction  

Type of edema 

 

exudate

 in inflammatory and 

transudate

 

in non inflammatory conditions 

 


background image

background image

• Increased Hydrostatic Pressure 
• Localized increase in intravascular pressure 

can result from impaired venous return 

    DVT, edema in distal portion of affected leg. 
• Generalized increases in venous pressure with 

resultant systemic edema occur most 
commonly in congestive heart failure, 
affecting right ventricular cardiac function 


background image

• In congestive heart failure, reduced cardiac 

output translates into reduced renal perfusion 

• Renal hypoperfusion triggers renin-

angiotensin- aldosterone axis, inducing 
sodium and water retention by the kidneys. 

• Mechanism normally increase intravascular 

volume and thereby improve cardiac output 
to restore normal renal perfusion. 

• If the failing heart cannot increase cardiac 

output, the extra fluid load causes increased 
venous pressure and then edema  
 


background image

Edema - Pathogenesis 


background image

• Reduced plasma osmotic pressure:   albumin 

is the serum protein most responsible for 
maintaining intravascular colloid osmotic 
pressure. 

• If there is albumin loss or inadequately 

synthesized in diffuse liver disease, in each 
case, reduced plasma osmotic pressure leads 
to movement of fluid into interstitial tissues, 
reduced intravascular volume leads to renal 
hypoperfusion followed by secondary 
aldosteronism. But the retained salt and 
water cannot correct plasma volume deficit 
generalized edema will occur.   

10 


background image

11 

Edema 

Morphology

 = Mostly involve 

Subcutaneous tissues

Lung

Brain 

Subcutaneous

 

– can be pitting (Cardiac or renal disorders) or 

non 

– pitting ( Thyroid disorders) 

Pitting edema can be in dependent parts (at ankles in 
ambulatory and Back or sacrum in bedridden patients- 
cardiac disorders) nondependent area ( periorbital in renal 
disorders) 

Lung or Pulmonary edema

 

– Most common in Left Heart 

failure, lungs are wet and heavy, pink frothy fluid in alveoli 

Cerebral edema

 

 localized ( Abscess, Neoplasms) / 

Generalized ( Encephalitis), narrowed sulci and distended gyri, 
fatal if edema develops rapidly (due to cerebellar or Tonsillar 
Herniation) 

Clinical significance 

In Almost disorders causing edema, excess sodium re-absorption  
( via Renin Angiotensin-Aldosterone pathway) is key factor  
Treatment  

salt intake, Diuretics (↑sodium Excretion), Aldosterone 

antagonists 


background image

background image

13 

Types of edema 

Anasarca

:Generalized edema 

Dependent edema:

Prominent feature of 

congestive heart failure, particularly of the 
right ventricle. 

Renal edema:

Edema as aresult of renal 

dysfunction or nephrotic syndrome is 
generally more severe than cardiac 
edema and affects all parts of the body 
equally 


background image

14 

Peri-orbital edema:

 is acharacteristic 

finding in severe renal disease. 

Pitting

 

edema

:finger pressure over 

substantially edematous 
subcutaneous tissue displaces the 
interstitial fluid and leaves a finger-
shaped depression 

Pulmonary edema

most typically 

seen in the setting of left ventricular 
failure 


background image

15 

Fetal Anasarca 


background image

background image

17 


background image

18 

2-

Hyperemia

 and 

Congestion 

 

Both indicate alocal increased 
volume of blood in aparticular 
tissue 


background image

19 

Hyperemia 

versus 

congestion. 

 In both cases there is an increased 
volume and pressure of blood in a 
given tissue with associated capillary 
dilatation and apotential for fluid 
extravsation 


background image

20 

Hyperemia:

 active 

process, increased in 
flow leads to 
engorgement with 
oxygenated blood, 
resulting in 

erythema. 

Co

ngestion:

 

passive process 
diminished outflow 
leads to a capillary 
bed swollen with 
deoxygenated 
venous blood and 
resulting in 

cyanosis. 


background image

21 

Hyperemia 


background image

background image

• Congestion and edema commonly occur 

together . 

• Chronic passive congestion: or long-standing 

congestion, stasis of poorly oxygenated blood 

cause

 chronic hypoxia, degeneration or death 

of parenchymal cells and subsequent tissue 
fibrosis.  

• Capillary rupture cause small foci of 

hemorrhage, phagocytosis and catabolism of 
erythrocyte debris results in accumulation of 
hemosiderin-laden macrophages.    

23 


background image

• Acute pulmonary congestion 
• Alveolar capillary engorged with blood. 
• Alveolar septal edema, and focal  intra-

alveolar hemorrhage 
 

• Chronic pulmonary congestion  
• Septa thickened and fibrotic, alveolar spaces 

contain numerous hemosiderin-laden 
macrophages(heart failure cells)  

24 


background image

• Acute hepatic congestion  

• Central vein and sinusoids distended with blood,  

and central hepatocyte degenerated but periportal 
hepatocytes better oxygenate may develop fatty 
change  

• Chronic passive congestion 
• Gross: central regions of hepatic lobule are red-

brown and depressed because of a loss of cells and 
are accentuated against the surrounding zones of 
uncongested tan, sometimes fattyliver (nutmeg liver) 

• Mic: centrilobular necrosis, hemorrhage and 

hemosiderin-laden macrophages.  

• Hepatic fibrosis: (cardiac cirrhosis) in long standing 

cases sever hepatic congestion in case of heart failure  

25 


background image

background image

background image

28 

Congestion 

Varicose Veins 


background image

29 

3-Hemorrhage 

Extravasation of blood due to vessel 
rupture . 
Chronic congestion. 
Rupture of a large A. due to vascular 
injury, trauma, atherosclerosis, 
inflammatory or neoplastic erosion 


background image

30 

Types 

Hematoma: accumulation

 of blood 

within tissue. 

Petechiae: 

minute 1 to 2 mm 

hemorrhages into skin, mucous 
membranes, or serosal surfaces. 

Purpura: 

slightly larger (≥3mm) 

hemorrhages 


background image

31 

Ecchymoses:

 larger (>1to2cm) 

subcutaneous hematomas (i.e.,bruises) 
 

Hemothorax, hemopericardium, 

hemoperitoneum, or hemarthrosis 
(injoints):

 Large accumulations of blood 

in one of the body cavities 


background image

background image

background image

34 

Petechial hemorrhages of the 
colonic mucosa
  

Intracerebral bleeding  


background image

35 

Subarachnoid Haemorrhage: 


background image

36 

Petechiae & 
Ecchymoses 


background image

37 

Conjunctival Petechiae 


background image

38 

Hemorrhage: Epidural hematoma 


background image

39 

Hemothorax 


background image

40 

4-Thrombosis 


background image

41 

Hemostasis and Thrombosis 

Normal hemostasis result of a set of 
well regulated processes that 
accomplish two important functions: 
 

(1)

 They maintain blood in a fluid, clot-

free state in normal vessels. 

(2)

 They are aimed to induce a rapid 

and localized hemostatic plug at a site 
of vascular injury 


background image

42 

Thrombosis:

 an inappropriate 

activation of normal hemostatic 
processes, such as the formation 
of a blood clot 

(thrombus)

 in 

uninjured vasculature

 or 

thrombotic  occlusion of a vessel 
after relatively

 

minor injury


background image

43 

Both 

hemostasis

 and 

thrombosis

 are 

regulated by three general 
components:- 
 

the vascular wall 

platelets 

the coagulation factors 


background image

 

Absence of B.V damage: 

 

• Platelets repelled from each other and from 

endothelium of B.V which is a simple squamous epi. 
That overlies C.T collagen and other proteins that 
are capable of activating platelets , so it separates 
blood from collagen and other platelet activator. 

• Endothelial cells also secrete prostacyclin PGI2(type 

of prostaglandin) and nitric oxide(NO) which act as 
vasodilators and also inhibit platelet aggregation. 

• Plasma mem. of endothelial cells contains enzyme 

CD39 which breakdown ADP in blood to AMP and 
P1 (ADP is released from activated platelets and 
promotes platelet aggregation) 

 

44 


background image

45 


background image

Injury of blood vessel 

• Platelet plasma mem. now able to bind to exposed collagen 

fibers but the force of blood flow might pull the platelets off the 
collagen 

• Another protein produced by endothelial cells VON 

WILLEBRAND factor which binds to both collagen andplatelet 

• Platelet contains secretary granules when they stick to collagen, 

they degranulate and release their products which include 
(ADP, serotonin, and prostaglandin called thromboxane A2). 
These products recruits new platelet to the vicinity and make 
them sticky and stuck on other platelets on the collagen, and 
those on 2

nd

 layer release their products and additional 

platelets aggregate at the site of injury, this produce platelet 
plug.
 
 

46 


background image

47 


background image

Platelet plug 

• Activated platelets help to activate plasma clotting factors. 
• Exposure of plasma to a negatively charged surface such as 

collagen at the site of a wound, This activates a plasma protein 
called factor X11 Hagmen factor which is a protein digesting 
enzyme (protease). 

• Active factor X11 I in turn activate another clotting factor, it 

requires Ca and phospholipids which is provided by platelets, 
these resulted in conversion of an inactive glycoprotein 
prothrombin into active enzyme thrombin. 

• Thrombin converts a soluble plasma protein fibrinogen into 

insoluble fibrous protein fibrin, binding sites on platelets 
plasma mem. Binds to fibrinogen and fibrin, which helps to join 
them together and strengthen the plug. 

 

48 


background image

49 


background image

background image

background image

background image

background image

54 


background image

background image

56 


background image

background image

58 


background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

65 

Three primary causes for thrombus 
formation, theso-called 

Virchow 

triad: 

(1)Endothelial injury 
(2)Stasis or slowing of blood flow 
(3)Blood hyper-coagulability 


background image

66 

Virchow triad

 in thrombosis. 

Endothelial integrity

 is the 

single most important factor. Note that 

injury to 

endothelial

 cells can affect local blood flow and/or 

coagulability; 

abnormal blood flow

 (stasis or 

turbulence) can, in turn, cause endothelial injury. The 
elements of the triad may act independently or may 
combine to cause thrombus formation. 


background image

• High blood flow rates might hamper  

clotting by preventing platelet adhesion or 
diluting coagulation factors. 

 

 

An area of attachment to the underlying 

vessel or heart wall, frequently firmest at 
the point of origin, is characteristic of all 
thrombosis 

 

67 


background image

68 

Thrombi may develop anywhere in the 
cardiovascular system, but stasis is a 
major factor in the development of 
venous thrombi 

 
Abnormal aortic and arterial dilations called 
aneurysms create local stasis and a fertile site 
for thrombosis 
 

 

Acute myocardial infarction results in focally 

noncontractile myocardium, ventricular 
remodeling can lead to aneurysm formation 

 


background image

• Measurement of fibrin D-dimer are helpful in 

diagnosing abnormal thrombotic states including 
disseminated intravascular coagulation CIC, deep 
venous thrombosis DVT, or pulmonary 
thromboembolism PTI.  

• Thrombus formation within the cardiac chambers 

after endocardial injury due to myocardial 
infarction, over ulcerated plaques in atherosclerotic 
arteries, or at sites of traumatic or inflammatory 
vascular injury, is largely a function of endothelial 
injury. So exposure of subendothelial ECM, adhesion 
of platelets, release of tissue factor, and local 
deplation of PGI2, and plasminogen activators. 

 

69 


background image

• However, it is important to note that endothelium 

need not to denuded or physically disrupted to 
contribute to the development of thrombosis, any 
perturbation in the dynamic balance of the 
prothrombotic and antithrombotic activities of 
endothelium can influence local clotting events. 

• Dysfunctional endothelium may elaborate greater 

amounts of procoagulant factors like platelet 
adhesion molecules, tissue factor, plasminogen 
activator inhibitors or may synthesize fewer 
anticoagulant effectors (thrombomodulin, PG2, t-PA) 

• Endothelial dysfunction may occur with 

hypertension, turbulent flow over scarred valves, or 
by the action of bacterial endotoxins. 
 

70 


background image

71 

The propagating tail may not be well 
attached and, particularly in veins, is 
prone to fragmentation, creating an 
embolus. 
 

Mural thrombi-arterial thrombi that 
arise in heart chambers or in the aortic 
lumen, that usually adhere to the wall 
of the underlying structure 


background image

background image

73 

Lines of Zahn: 
alternating layers 
of platelets and 
fibrin in the 
thrombus 


background image

background image

75 

Mural thrombi. Thrombus in the left and 
right ventricular apices, overlying awhite 
fibrous scar. 


background image

76 

Thrombosis 


background image

77 

Fate of the Thrombus. 

1. Propagation: Thrombi accumulate additional 

platelet and fibrin  

2. Embolization: Thrombi dislodge or fragment          
are transported elsewhere in the vasculature 
 
3. Dissolution: Thrombi removed by fibrinolytic     
activity 
 
4. Organization and recanalization: Thrombi 
induce inflammation and fibrosis, these can 
eventually recanalize, or they can be 
incorporated into a thickened vessel wall
  


background image

78 

Potential outcomes of venous thrombosis.  


background image

background image

80 

Mural thrombi. 

Laminated thrombus in a dilated abdominal 
aortic aneurysm. 


background image

81 


background image

 

Dissolution of clots 

 

• As damaged B.V wall is repaired, activated 

factor X11 promotes the conversion of an 
inactive molecule in plasma into the active 
form called Kallikrein which in turn 
catalyzes the conversion of inactive 
plasminogen into the active molecule 
plasmin . 

• Plasmin is an enzyme that digests fibrin into 

split products, promoting dissolution of the 
clot. 
 

82 


background image

83 

5-Embolism  


background image

84 

An

 embolus

 is a detached intravascular solid, 

liquid, or gaseous mass that is carried by the 
blood to a site distant from its point of origin. 
 

Emboli

 lodge in vessels too small to permit 

further passage, resulting in partial or complete 
vascular occlusion 


background image

85 

Pulmonary Thrombo-embolism 

95% of venous emboli originate from deep 
leg vein thrombi above the level of knee, 
carried through large channels and pass 
through right side of the heart before entering 
pulmonary vasculature. 
May occlude the main pulmonary artery 
impact across the bifurcation, saddle 
embolus, or pass out into the smaller 
branching arterioles. 
patient who has had one pulmonary embolus 
is at high risk of having more 


background image

86 

Large embolus 
derived from a lower 
extremity deep venous 
thrombosis and now 
impacted in a 
pulmonary artery 
branch. 


background image

87 

Systemic Thromboembolism 
 

•Emboli traveling within the arterial circulation.  

•Most (80%) arise from intra-cardiac mural 
thrombi,  

•Two thirds of which are associated with left 
ventricular wall infarcts and another quarter with 
dilated left atria 
 

The major sites for arteriolar embolization: 
1.

 Lower extremities (75%)  

2.

 Brain (10%)  


background image

88 

A-Fat Embolism 

 

Microscopic fat globules may be 
found in the circulation after fractures 
of long bones (which have fatty 
marrow) or, rarely, in the setting of soft 
tissue trauma and burns 


background image

89 

Bone marrow embolus in the pulmonary circulation. 
The cleared vacuoles represent marrow fat that is now 
impacted in a distal vessel along with the cellular 
hematopoietic precursors. 


background image

90 

B-Air Embolism 
 

Gas bubbles within the circulation 
can obstruct vascular flow.
 

Enter the circulation during 
obstetric procedures or as 
aconsequence of chest wall injury.
 

In excess of 100mL is required to 
have a clinical effect 


background image

91 

C-Amniotic Fluid Embolism 

 

Underlying cause is the infusion of 
amniotic fluid or fetal tissue into the 
maternal circulation via a tear in the 
placental membranes or rupture of 
uterine veins.
 

Characterized by sudden severe 
dyspnea, cyanosis, and hypotensive 
shock, followed by seizures and coma. 


background image

92 

6-Infarction 


background image

93 

An 

infarct

 is an area of ischemic necrosis 

caused by occlusion of either the 

arterial 

supply 

or

 the venous

 

drainage 

in a 

particular tissue. 
 

Nearly 99% of all infarcts result from 
thrombotic or embolic events, and almost 
all result from arterial occlusion 


background image

94 

Infarcts are classified on the basis 
of their 

color

 (reflecting the amount 

of hemorrhage) and 

the presence or 

absence of microbial infection 


background image

95 

Red (hemorrhagic) infarcts occur 

 

(1)

 With venous occlusions (such as in 

ovarian torsion); 

(2)

 In loose tissues (such as lung) 

(3)

 In tissues with dual circulations 

(e.g.,lung and small intestine). 


background image

96 

White (anemic) infarcts occur 

 
With arterial occlusions in solid organs 
with end-arterial circulation (such as 
heart,spleen,and kidney
 


background image

97 

Examples of infarcts. (A) 
Hemorrhagic, roughly wedge-
shaped pulmonary infarct. (B) 
Sharply demarcated white infarct in 
the spleen. 


background image

98 

The dominant histologic 
characteristic of infarction is 

ischemic coagulative necrosis 

most infarcts are ultimately replaced 
by 

scar tissue

. 

The brain is an exception to these 
generalizations; ischemic injury in 
the central nervous system results in 
liquefactive necrosis 


background image

99 

Septic infarctions

 may develop 

when embolization occurs by 
fragmentation of a bacterial 
vegetation from a heart valve or 
when microbes seed an area of 
necrotic tissue. 


background image

100 

7-Shock 


background image

101 

Shock

, or 

cardiovascular collapse

is the final common pathway for a 
number of potentially lethal clinical 
events, including severe 
hemorrhage, extensive trauma or 
burns, large myocardial infarction, 
massive pulmonary embolism, and 
microbial sepsis. 


background image

102 

gives rise to systemic hypo-
perfusion caused by reduction in: 

 
1.Cardiac output 
2.The effective circulating blood 
volume.
 

The end results are hypotension, 
followed by impaired tissue 
perfusion and cellular hypoxia 


background image

103 

Type of shock 

Clinical examples 

Principal mechanism 

Cardiogenic 

-ventricular rupture 
-arrythmia 
-cardiac tamponade 
-pulmonary embolism 
-M.I 

Failure of myocardial 
pumps owing to intrinsic 
myocardial damage, 
extrinsic pressure,  
or  outflow obstruction in 
pulmonary Embolism. 

Hypo-volemic 

-hemorrhage 
-fluid loss ; e.g . Vomiting , 
diarrhea , burns , trauma 

Inadequate blood or 
plasma volume 

Septic  

-overwhelming microbial 
infection 
-endotoxic shock 
-Gram positive septicemia 
-Fungal sepsis. 

Peripheral vasodilatation & 
pooling of blood, 
endothelial activation / 
injury;leukocytes induced 
damage;DIC ;activation of 
cytokine cascade 


background image

104 

Less commonly: 

1.Neurogenic shock

-in the setting of 

anesthetic accident or spinal cord injury, 
owing to loss of vascular tone and 
peripheral pooling of blood. 

2.Anaphylactic shock,

initiated by a 

generalized IgE-mediated 
hypersensitivity response, is associated 
with systemic vasodilatation and 
increased vascular permeability 


background image

105 

Clinical Course 

•The clinical manifestations depend on the 
precipitating insult. 

•In 

hypovolemic

 and 

cardiogenic shock

the patient presents with hypotension; 
aweak, rapid pulse; tachypnea; and cool, 
clammy, cyanotic skin. 

•In

 septic shock

, the skin may initially be 

warm and flushed because of peripheral 
vasodilation 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 126 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