background image

Dr. Ahmed Saleem 

FICMS 

 

TUCOM / 3rd Year / 2015 

 

NUTRITION IN SURGICAL PATIENT 
 

Malnutrition is common in surgical patient. There is strong evidence, that patients who suffer starvation or 
have signs of malnutrition have a higher risk of complications and an increased risk of death in comparison 
with patients who have adequate nutritional reserves. 
 

Pathophysiology 

 

Metabolic response to starvation 

 

  Hepatic and muscle glycogenolysis: After a short fast lasting 12 hours or less, most food from the 

last meal will have been absorbed. Plasma insulin levels fall and glucagon levels rise, which 
facilitates the conversion of 200 g of liver glycogen into glucose. The liver, therefore, becomes an 
organ of glucose production under fasting conditions. Many organs, including brain tissue, red and 
white blood cells and the renal medulla, can initially utilize only glucose for their metabolic needs. 
Additional stores of glycogen exist in muscle (500 g), but these cannot be utilized directly. Muscle 
glycogen is broken down (glycogenolysis) and converted to lactate, which is then exported to the 
liver where it is converted to glucose (Cori cycle). 

 

  Protein catabolism and hepatic gluconeogenesis: With increasing duration of fasting (>24 hours), 

glycogen stores are depleted and de novo glucose production from non-carbohydrate precursors 
(gluconeogenesis) takes place, predominantly in the liver. Most of this glucose is derived from the 
breakdown of amino acids, particularly glutamine and alanine as a result of catabolism of skeletal 
muscle. This protein catabolism in simple starvation is readily reversed with the provision of 
exogenous glucose. 

 

  Lipolysis and adaptive ketogenesis: With more prolonged fasting there is an increased reliance on 

fat oxidation to meet energy requirements. Increased breakdown of fat stores occurs, providing 
glycerol, which can be converted to glucose, and fatty acids, which can be used as a tissue fuel by 
almost all of the body’s tissues. Hepatic production of ketones from fatty acids is facilitated by low 
insulin levels and, after 48–72 hours of fasting, the central nervous system may adapt to using 
ketone bodies as their primary fuel source. This conversion to a ‘fat fuel economy’ reduces the need 
for muscle breakdown. Despite these adaptive responses, there remains an obligatory glucose 
requirement of about 200 g per day, even under conditions of prolonged fasting 

 

  Reduction in resting energy expenditure:  possibly mediated by a decline in the conversion of 

inactive thyroxine (T4) to active tri-iodothyronine (T3). 

 
Nutritional changes in metabolic response to trauma and sepsis 
From a nutritional point of view, two factors deserve emphasis: 

 

1)  In contrast to simple starvation, patients with trauma have impaired formation of ketones and the 

breakdown of protein to synthesize glucose (gluconeogenesis) cannot be entirely prevented by the 
administration of glucose. 

2)  Although the metabolic response to trauma and sepsis is always associated with hypermetabolism 

or hypercatabolism; these terms are ill defined and do not indicate the need for very high-energy 
intakes. The provision of high-energy intakes is not associated with an amelioration of the catabolic 
process and it may indeed be harmful

 

Page 1 of 6


background image

Nutritional assessment 

 

 

Laboratory techniques 
There is no single biochemical measurement that reliably identifies malnutrition. 

 

  Albumin is not a measure of nutritional status. Although a low serum albumin level (<30 g/L) is 

an indicator of poor prognosis; hypoalbuminemia invariably occurs because of alterations in 
body fluid composition
 and because of increased capillary permeability related to ongoing sepsis. 

 

  Lymphocyte count and skin testing for delayed hypersensitivity frequently reveal abnormalities 

in malnourished patients. Immunity is not, however, a precise or reliable indicator of nutritional 
status, nor is it a practical method in routine clinical practice. 

 

 

Body weight and anthropometry 

 

  A simple method of assessing nutritional status is to estimate weight loss; measured body 

weight is compared with ideal body weight. 

 

  Body weight is frequently corrected for height, allowing calculation of the body mass index 

(BMI, defined as body weight in kilograms divided by height in meters squared). A BMI of less 
than 18.5 indicates nutritional impairment. 

 

  Major changes in fluid balance, which are common in critically ill patients, may make body 

weight and BMI unreliable indicators of nutritional status. 

 

  Anthropometric techniques incorporating measurements of skinfold thicknesses and mid-arm 

circumference permit estimations of body fat and muscle mass, and these are indirect measures 
of energy and protein stores. These measurements are, however, insufficiently accurate in 
individual patients to permit planning of nutritional support regimens and significantly impaired 
by the presence of edema. 

 

 

Clinical 
The term ‘subjective global assessment’ encompasses historical, symptomatic and physical 
parameters: The possibility of malnutrition should form part of the work up of all patients. A clinical 
assessment of nutritional status involves a focused history and physical examination and selected 
laboratory tests aimed at detecting specific nutrient deficiencies. 

 

Nutritional requirements 

Normal physiology relies on three essential substrates: carbohydrates, proteins, and lipids, which provide 
both an energy source and the substrates for chemical building blocks. Total enteral or parenteral nutrition 
necessitates the provision of the macronutrients, carbohydrate, fat and protein, together with vitamins, 
trace elements, electrolytes and water. When planning a feeding regimen, the patient should be weighed 
and an assessment made of daily energy and protein requirements. 

 

 

 

Energy 
Energy needs can be measured by direct calorimetry or less accurately by indirect calorimetry and 
predictive equations. It is known that various conditions can increase metabolic rate from 10% to 
100% above basal metabolic rate (BMR) (e.g., trauma, burns, etc.). The total energy requirement of 
a stable patient with a normal or moderately increased need is approximately 20–30 kcal/kg per 
day. Very few patients require energy intakes in excess of 2000 kcal/day. 
 
 

Page 2 of 6


background image

 

Carbohydrate 
Carbohydrates largely in the form of glucose supply 3.4 kcal of energy/g. There is an obligatory 
glucose requirement to meet the needs of the central nervous system and certain hematopoietic 
cells, which is equivalent to about 2 g/kg per day. In addition, there is a physiological maximum to 
the amount of glucose that can be oxidized, which is approximately 4 mg/kg per minute. However, 
optimal utilization of energy during nutritional support is ensured by avoiding the infusion of 
glucose at rates approximating physiological maximums. Plasma glucose levels provide an indication 
of tolerance. Avoid hyperglycemia. Provide energy as mixtures of glucose and fat. Glucose is the 
preferred carbohydrate source. 
 

 

Fat 
Dietary fat is composed of triglycerides of predominantly long-chain fatty acids. The unsaturated 
fatty acids, linoleic and linolenic acids are considered essential because they cannot be synthesized 
in vivo from non-dietary sources. Essential fatty acids are required for the production of sterol-
based hormones and prostaglandins.  Both soybean and sunflower oil emulsions are rich sources of 
linoleic acid and provision of only 1 liter of emulsion per week avoids deficiency. Safe and non-toxic 
fat emulsions based upon long-chain triglycerides (LCTs) have been commercially available for over 
30 years. These emulsions provide a calorically dense product (9 kcal/g) and are now routinely used 
to supplement the provision of non-protein calories during parenteral nutrition. Energy during 
parenteral nutrition should be given as a mixture of fat together with glucose. There is no evidence 
to suggest that any particular ratio of glucose to fat is optimal as long as under all conditions the 
basal requirements for glucose (100–200 g/day) and essential fatty acids (100–200 g/week) are met. 
This ‘dual energy’ supply minimizes metabolic complications during parenteral nutrition, reduces 
fluid retention, enhances substrate utilization (particularly in the septic patient) and is associated 
with reduced carbon dioxide production. If patients are being supported with parenteral nutrition 
(PN), they should be monitored for tolerance of lipid delivery because long-chain triglyceride 
solutions may diminish immune function, and cause hypertriglyceridemia; these complications may 
be minimized by infusing lipids continuously over 18 to 24 hours and at a rate not to exceed 0.1 
g/kg/hour. Once initiated, they can be given three times weekly to daily, depending on the 
nutritional needs of the patient. There is a renewed interested in providing omega-3 fatty acid 
containing nutrition therapy to patients, as they are considered anti-inflammatory. 
 

 

Proteins 
Proteins provide 4.0 kcal/g and account for 20% to 30% of the total daily caloric intake. Proteins and 
amino acids are essential components of all living cells and are involved in virtually all bodily 
functions. All protein in the body is functional. During metabolic stress, proteins are broken down 
into amino acids and enter into the gluconeogenic pathway and used as a fuel source or form the 
basic structural elements of living cells. It is important to realize there is no protein storage per se 
and that any protein utilized for gluconeogenesis and acute-phase protein synthesis should be 
considered a loss of functional protein. The basic requirement for nitrogen in patients without pre-
existing malnutrition and without metabolic stress is 0.10–0.15 g/kg per day. In hypermetabolic 
patients, the nitrogen requirements increase to 0.20–0.25 g/kg per day. 
 
 
 
 
 
 

Page 3 of 6


background image

 

Vitamins, minerals and trace elements 
Whatever the method of feeding, these are all essential components of nutritional regimens. The 
water-soluble vitamins B and C act as coenzymes in collagen formation and wound healing. 
Supplemental vitamin B12 is often indicated in patients who have undergone intestinal resection or 
gastric surgery and in those with a history of alcohol dependence. Absorption of the fat-soluble 
vitamins A, D, E and K is reduced in steatorrhoea and the absence of bile. Surgical patients who 
require steroid medications and who have healing wounds should receive supplemental Vitamin A 
to aid in collagen crosslinking. Vitamin K is essential for blood-clotting mechanism. Trace element 
deficiencies of zinc, copper, manganese, and selenium can lead to impaired wound healing, glucose 
metabolism, and protein sulfination. Normally, trace element requirements are met by the delivery 
of food to the gut and so patients on long-term parenteral nutrition are at particular risk of 
depletion. Supplementation is necessary to optimize utilization of amino acids and to avoid 
refeeding syndrome. 
 
 

Artificial nutritional support 

 

Indications 
The indications for nutritional support are simple; any patient who has sustained 5–7 days of inadequate 
intake
 or who is anticipated to have no intake for this period should be considered for nutritional support. 
The periods may be less in patients with pre-existing malnutrition. This concept is important because it 
emphasizes that the provision of nutritional support is not specific to certain conditions or diseases
Although patients with Crohn’s disease or pancreatitis, or those who have undergone gastrointestinal 
resections, may frequently require nutritional support, it is the fact that they have had inadequate intakes 
for defined periods
 that is the indication rather than the specific disease process. 

 

Enteral nutrition 
The term ‘enteral feeding’ means delivery of nutrients into the gastrointestinal tract. The alimentary tract 
should be used whenever possible. This can be achieved with oral supplements (sip feeding) or with a 
variety of tube-feeding techniques delivering food into the stomach, duodenum or jejunum. A variety of 
nutrient formulations is available for enteral feeding. These vary with respect to energy content, 
osmolarity, fat and nitrogen content and nutrient complexity. Polymeric feeds contain intact protein and 
hence require digestion, whereas monomeric/elemental feeds contain nitrogen in the form of either free 
amino acids or, in some cases, peptides. 

 

 

Sip feeding: Commercially available supplementary sip feeds are used in patients who can drink but 
whose appetites are impaired. 

 

 

Tube-feeding techniques: Enteral nutrition can be achieved using conventional nasogastric tubes or 
more fine-bore feeding tubes inserted into the stomach, surgical or percutaneous endoscopic 
gastrostomy (PEG) or, finally, post-pyloric feeding utilizing nasojejunal tubes or various types of 
jejunostomy. The choice of method will be determined by local circumstances and preference in 
many patients. 

 

  Nasogastric tubes: are appropriate in a majority of patients. If feeding is maintained for more 

than a week or so, a fine-bore feeding tube is preferable and is likely to cause fewer gastric and 
esophageal erosions. These are usually made from soft polyurethane or silicone elastomer and 
have an internal diameter of <3 mm. 
 

Page 4 of 6


background image

  Gastrostomy: The placement of a tube through the abdominal wall directly into the stomach is 

termed ‘gastrostomy’. Historically, these were created surgically at the time of laparotomy. 
Today, the majority are performed by percutaneous insertion under endoscopic control using 
local anesthesia, known as PEG (percutaneous endoscopic gastrostomy) tubes. If patients 
require enteral nutrition for prolonged periods, then PEG is preferable to an indwelling 
nasogastric tube; this minimizes the traumatic complications related to indwelling tubes. 

 

Jejunostomy: In recent years, the use of jejunal feeding has become increasingly popular. This 
can be achieved using nasojejunal tubes or by placement of needle jejunostomy at the time of 
laparotomy. The increasing use of jejunostomies is advocated on the basis that post-pyloric 
feeding may be associated with a reduction in aspiration and enhanced tolerance of enteral 
nutrition.

 

 

 

Complications of enteral nutrition 

 

Gastrointestinal 

Tube-related

 

Metabolic/biochemical 

Infective 

- Diarrhea 
- Bloating, nausea, vomiting 
- Abdominal cramps 
- Aspiration 

- Malposition 
- Blockage 
- Local complications (e.g. 
erosion of skin/mucosa) 

- Electrolyte disorders 
- Vitamin, mineral, trace 
element deficiencies 

- Exogenous (handling 
contamination) 
- Endogenous (patient) 

 

 
 
 
Parenteral nutrition 
Total parenteral nutrition (TPN) is defined as the provision of all nutritional requirements by means of the 
intravenous route and without the use of the gastrointestinal tract. 
Parenteral nutrition is indicated when energy and protein needs cannot be met by the enteral 
administration of these substrates. The most frequent clinical indications relate to those patients who have: 

 

undergone massive resection of the small intestine. 

 

intestinal fistula. 

 

prolonged intestinal failure for other reasons. 

 

 

Route of delivery:  
TPN can be administered either by a catheter inserted in the central vein or via a peripheral line. In 
the early days of parenteral nutrition, the only energy source available was hypertonic glucose, 
which, being hypertonic, had to be given into a central vein to avoid thrombophlebitis. In the second 
half of the last century, there were a number of important developments that have influenced the 
administration of parenteral nutrition; these include:  

 

 

the identification of safe and non-toxic fat emulsions that are isotonic 

 

pharmaceutical developments that permit carbohydrates, fats and amino acids to be mixed 
in single containers 

 

recognition that the provision of energy during parenteral nutrition should be a mixture of 
glucose and fat and that energy requirements are rarely in excess of 2000 kcal/day (25–30 
kcal/kg per day).  
These changes enabled the development of peripheral parenteral nutrition. 
 
 
 

Page 5 of 6


background image

1)  Peripheral 

Peripheral feeding is appropriate for short-term feeding of up to 2 weeks. Access can be 
achieved either by means of a dedicated catheter inserted into a peripheral vein and 
maneuvered into the central venous system (peripherally inserted central venous catheter 
(PICC) line) or by using a conventional short cannula in the wrist veins. Peripheral parenteral 
nutrition has the advantage that it avoids the complications associated with central venous 
administration, but suffers the disadvantage that it is limited by the development of 
thrombophlebitis. Peripheral feeding is not indicated if patients already have an indwelling 
central venous line or in those in whom long-term feeding is anticipated. 
 

2)  Central 

When the central venous route is chosen, the catheter can be inserted via the subclavian or 
internal or external jugular vein. The infraclavicular subclavian approach is more suitable for 
feeding as the catheter then lies flat on the chest wall, which optimizes nursing care. 
Whichever technique is employed, a post-insertion chest x-ray is essential before feeding is 
commenced to confirm the absence of pneumothorax and that the catheter tip lies in the 
distal superior vena cava to minimize the risk of central venous or cardiac thrombosis. 

 
 

 

Complications of parenteral nutrition 
 

Related to nutrient 
deficiency 

Hypoglycemia/hypocalcaemia/ 
hypophosphatemia/hypomagnesaemia (refeeding syndrome) 
Chronic deficiency syndromes (essential fatty acids, zinc, mineral and trace elements) 
 

Related to overfeeding 

Excess glucose: hyperglycemia, hyperosmolar dehydration, hepatic steatosis, 
hypercapnia, increased sympathetic activity, fluid retention, electrolyte abnormalities 
 
Excess fat: hypercholesterolemia , hypertriglyceridemia, hypersensitivity reactions 
 
Excess amino acids: hyperchloremic metabolic acidosis, hypercalcaemia, uremia 
 

Related to sepsis 

Catheter-related sepsis 
Possible increased predisposition to systemic sepsis 
 

Related to line 

On insertion: pneumothorax, damage to adjacent artery, air embolism, thoracic duct 
damage, cardiac perforation or tamponade, pleural effusion 
 
Long-term use: occlusion, venous thrombosis 
 

 

 
 
 
 
 

 
 

Page 6 of 6




رفعت المحاضرة من قبل: ali anas
المشاهدات: لقد قام 17 عضواً و 157 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