background image

Dr. Ahmed Saleem 

FICMS 

 

TUCOM / 3rd Year / 2015 

 

SHOCK 

Shock is the most common and therefore the most important cause of death of surgical patients. Death 
may occur rapidly due to a profound state of shock, or be delayed due to the consequences of organ 
ischemia and reperfusion injury
. It is important therefore to understand the pathophysiology, diagnosis 
and priorities in management of shock and hemorrhage. 
 
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 underperfused, the accumulation of lactic acid in the blood produces a 
systemic metabolic acidosis. As glucose within cells is exhausted, anaerobic respiration ceases and 
there is failure of 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 blood stream. 
 

 

Microvascular 
As tissue ischemia progresses, changes in the local milieu result in activation of the immune and 
coagulation systems
. Hypoxia and acidosis activate complement and prime 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 edema 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. 

  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). 

  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 is 

released from the hypothalamus in response to decreased preload and results in 
vasoconstriction and resorption of water in the renal collecting system. Cortisol is also released 
from the adrenal cortex contributing to the sodium and water resorption and sensitizing the cells 
to catecholamines. 

 

Page 1 of 6


background image

 

Ischemia–reperfusion syndrome 
During the period of systemic hypoperfusion, cellular and organ damage progresses due to 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 the 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 

There are numerous ways to classify shock, but the most common and most clinically applicable is one 
based on the initiating mechanism. All states are characterized by systemic tissue hypoperfusion and 
different states may coexist within the same patient. 
 

 

Hypovolemic shock 
Hypovolemic shock is due to a reduced circulating volume. Hypovolemia may be due to hemorrhagic 
or non-hemorrhagic causes. Non-hemorrhagic causes include poor fluid intake (dehydration), 
excessive fluid loss due to vomiting, diarrhea, urinary loss (e.g. diabetes), evaporation, or ‘third-
spacing’ where fluid is lost into the gastrointestinal tract and interstitial spaces, as for example in 
bowel obstruction or pancreatitis. Hypovolemia is probably the most common form of shock and to 
some degree is a component of all other forms of shock. Absolute or relative hypovolemia must be 
excluded or treated in the management of the shocked state, regardless of cause. 

 

 

Obstructive shock 
In obstructive shock there is a reduction in preload due to mechanical obstruction of cardiac filling. 
Common causes of obstructive shock include cardiac tamponade, tension pneumothorax, massive 
pulmonary embolus or 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 characterizing 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 due to 
histamine release, while 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 (endotoxin) and the 
activation of cellular and humoral components of the immune system. There is maldistribution of 
blood flow at a microvascular level with arteriovenous shunting and dysfunction of cellular 
utilization of oxygen. In the later phases of septic shock there is hypovolemia from fluid loss into 
interstitial spaces and there may be concomitant myocardial depression, complicating the clinical 
picture. 

Page 2 of 6


background image

 

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 due to myocardial 
depression due to 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 edema may coexist with the classical signs of shock. 
 

 

Endocrine shock 
Endocrine shock may present as a combination of hypovolemic, cardiogenic or distributive shock. 
Causes of endocrine shock include hypo- and hyperthyroidism and adrenal insufficiency. 
Hypothyroidism causes a shock state similar to that of neurogenic shock due to disordered vascular 
and cardiac responsiveness to circulating catecholamines. Cardiac output falls due to low inotropy 
and bradycardia. There may also be an associated cardiomyopathy. Thyrotoxicosis may cause a high-
output cardiac failure. Adrenal insufficiency leads to shock due to hypovolemia and a poor response 
to circulating and exogenous catecholamines. Adrenal insufficiency may be due to pre-existing 
Addison’s disease or be a relative insufficiency due to a pathological disease state, such as systemic 
sepsis. 
 

 
 
 
Presentation 

 

 

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 central blood volume and preserve flow to the 
kidneys, lungs and brain.
 Apart from a tachycardia and cool peripheries (vasoconstriction, 
circulating catecholamines), there may be no other clinical signs of hypovolemia. 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 underperfused organs. Although clinically occult, this state will lead to multiple 
organ failure and death if prolonged due to the ischemia–reperfusion syndrome. Patients with occult 
hypoperfusion
 (metabolic acidosis despite normal urine output and cardiorespiratory vital signs) for 
more than 12 hours have a significantly higher mortality, 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 per-
cent of the circulating blood volume is within normal compensatory mechanisms. Blood pressure is 
usually well maintained and only falls after 30–40 per cent of circulating volume has been lost. 

 
 
 

 

Page 3 of 6


background image

Pitfalls in clinical examination 

It is important to recognize the limitations of the clinical examination and to recognize patients who are in 
shock despite the absence of classic signs.
 

 

 

Capillary refill 
Most patients in hypovolemic 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, and patients with short capillary refill times may be in the 
early stages of shock. In distributive (septic) shock, the peripheries will be warm and capillary refill 
will be brisk, despite profound shock. 
 

 

Tachycardia 
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. Furthermore, in some young patients with 
penetrating trauma, where there is hemorrhage but little tissue damage, there may be a paradoxical 
bradycardia rather than tachycardia accompanying the shocked state. 
 

 

Blood pressure 
It is important to recognize 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 hypovolemic and hypotensive relative to their 
usual blood pressure. Beta-blockers or other medications may prevent a tachycardic response.  
 
The diagnosis of shock may be difficult unless one is alert to these pitfalls. 

 
 

 

Resuscitation 

Immediate resuscitation manoeuvres for patients 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. 
 
Timing and nature of resuscitation: They will depend on the type of shock and the timing and severity of 
the insult. If there is initial doubt about the cause of shock, it is safer to assume the cause is hypovolaemia 
and begin with fluid resuscitation, and then assess the response. 
 

 

In patients who are actively bleeding: It is counterproductive to institute high-volume fluid therapy 
without controlling the site of hemorrhage. Increasing blood pressure merely increases bleeding 
from the site while fluid therapy cools the patient and dilutes available coagulation factors. Thus 
operative hemorrhage control should not be delayed and resuscitation should proceed in parallel 
with surgery. 

 

In patients with bowel obstruction and hypovolemic shock: They 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. 

Page 4 of 6


background image

1)  Fluid therapy: 

In all cases of shock, regardless of classification, hypovolemia and inadequate preload must be 
addressed before other therapy is instituted
. Administration of inotropic or chronotropic agents to 
an empty heart will rapidly and permanently deplete the myocardium of oxygen stores and 
dramatically reduce diastolic filling and therefore coronary perfusion. Patients will enter the 
unresuscitatable stage of shock as the myocardium becomes progressively more ischemic and 
unresponsive to resuscitative attempts. 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. Long, narrow lines, such as central venous catheters, have 
too high a resistance to allow rapid infusion and are more appropriate for monitoring than fluid 
replacement therapy. 
 
 

Type of fluids

There is no ideal resuscitation fluid, and it is more important to understand how 

and when to administer it. 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) or colloids (albumin or commercially available products), 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. 

 

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 minutes) and the cardiovascular responses in terms of heart rate, blood pressure and 
central venous pressure are observed. 

 

2)  Vasopressor and inotropic support: 

Vasopressor or inotropic therapy is not indicated as first-line therapy in hypovolemia; because 
administration of these agents in the absence of 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) where there is peripheral vasodilatation, and a low systemic vascular resistance, 
leading to hypotension despite a high cardiac output. Where the vasodilatation is resistant to 
catecholamines (e.g. absolute or relative steroid deficiency) vasopressin may be used as an 
alternative vasopressor. 
In cardiogenic shock, or where myocardial depression complicated a shock state (e.g. severe septic 
shock with low cardiac output), inotropic therapy may be required to increase cardiac output and 
therefore oxygen delivery. The inodilator dobutamine is the agent of choice. 

 

Monitoring 

 

Monitoring for patients in shock

 

Minimum 

ECG 
Pulse oximetry 
Non-invasive blood pressure 
Urine output 

Additional modalities 

Central venous pressure 
Invasive blood pressure 
Cardiac output 
Base deficit and serum lactate 

 

Page 5 of 6


background image

Consequences  * 

 

 

Unresuscitatable shock 
Patients who are in profound shock for a prolonged period of time become ‘unresuscitatable’. Cell death 
follows from cellular ischemia 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. This stage of shock is the combined result 
of the severity of the insult and delayed, inadequate or inappropriate resuscitation in the earlier stages of 
shock
. Conversely, when patients present in this late stage, and have minimal responses to maximal therapy, 
it is important that the futility of treatment is recognized and valuable resources are not wasted. 
 

 

Multiple organ failure 
As techniques of resuscitation have improved, more and more patients are surviving shock. Where 
intervention is timely and the period of shock is limited, patients may make a rapid, uncomplicated recovery. 
However, the result of prolonged systemic ischemia 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 supporting of organ systems with ventilation, 
cardiovascular support and hemofiltration/dialysis until there is recovery of organ function. Multiple organ 
failure currently carries a mortality of 60 per cent; thus prevention is vital by early aggressive identification 
and reversal of shock

 
 

Solutions for Parenteral Administration 

 

  

Electrolyte Composition (mEq/L) 

Solution 

Na 

CL 

HCO

3

 

Ca 

Mg 

mOsm 

Extracellular fluid 

142 

103 

27 

280–310 

Lactated Ringer's 

130 

109 

28 

  

273 

0.9% Sodium chloride 

154 

154 

  

  

  

  

308 

D

5

 0.45% Sodium chloride 

77 

77 

  

  

  

  

407 

D5W 

  

  

  

  

  

  

253 

 

Both lactated Ringer's solution and normal saline are considered isotonic and are useful in replacing GI 
losses and correcting extracellular volume deficits. Lactated Ringer's is slightly hypotonic in that it contains 
130 mEq of lactate. Lactate is used rather than bicarbonate because it is more stable in IV fluids during 
storage. It is converted into bicarbonate by the liver after infusion, even in the face of hemorrhagic shock. 
Sodium chloride is mildly hypertonic, containing 154 mEq of sodium that is balanced by 154 mEq of 
chloride. The high chloride concentration imposes a significant chloride load on the kidneys and may lead to 
a hyperchloremic metabolic acidosis. Sodium chloride is an ideal solution; however, for correcting volume 
deficits associated with hyponatremia, hypochloremia, and metabolic alkalosis. The less concentrated 
sodium solutions, such as 0.45% sodium chloride, are useful for replacement of ongoing GI losses as well as 
for maintenance fluid therapy in the postoperative period. This solution provides sufficient free water for 
insensible losses and enough sodium to aid the kidneys in adjustment of serum sodium levels. The addition 
of 5% dextrose (50 g of dextrose per liter) supplies 200 kcal/L, and dextrose is always added to solutions 
containing <0.45% sodium chloride to maintain osmolality and thus prevent the lysis of red blood cells that 
may occur with rapid infusion of hypotonic fluids. The addition of potassium is useful once adequate renal 
function and urine output are established. 

Page 6 of 6




رفعت المحاضرة من قبل: ali anas
المشاهدات: لقد قام 24 عضواً و 189 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