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Shock 

 

Dr. Imad AL – Fahd 

Consultant Surgeon 

Assistant Professor 

General Surgery Dept. 

Baghdad College Of Medicine 


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LEARNING OBJECTIVES 

To understand: 
 
• The pathophysiology of shock and ischaemia–reperfusion injury 
• The different patterns of shock and the principles and priorities of 

resuscitation 
• The appropriate monitoring and  endpoints of resuscitation 


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SHOCK  

 

Complex clinical syndrome :  
 
group of signs/symptoms that's form together a 

disorder 
 
can be observable and measurable 
 
May be life-threatening 


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SHOCK 

Definition- failure of circulatory system to maintain 

adequate perfusion of vital organs 

 

Leads to anaerobic cellular metabolism and 

accumulated waste products 

 

Results in inadequate tissue perfusion with decreased 

oxygenation at cellular level 


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Classifications of shock 

Hypovolemic -  most common type, 

inadequate circulating blood volume. 

 

Cardiogenic -  inadequate pumping 

action d/t primary cardiac muscle 

dysfunction 

 

Distributive -  d/t changes in blood vessel 

tone that changes size of space 


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Pathophysiology 

Adequate circulating blood volume depends 

upon three interrelated components; 

 

A minor impairment in one can be 

compensated for by the other two, but 

prolonged or severe impairments will lead to  

SHOCK. 

 

Heart 

Vascular tone 

Blood volume 

 


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Pathophysiology 

Blood flows d/t driving force as leaves LV 

Continuous process whereby arterioles 

store blood and capillaries release it as 

needed 

Blood flow influenced by varying needs of 

cells located nearby 

Capillaries open on demand 

Larger blood vessels regulated by 

autonomic nervous system 


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PATHO 

Sympathetic NS constricts blood vessels; 

parasympathetic dilates blood vessels 

Capillaries operate within own 

mechanisms using sphincters; different 

controls than autonomic nervous system 

Called:  

MICROCIRCULATION 


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Microcirculation 

Autonomy exists within capillaries 

No coordinated effort throughout body 

Governed by local vasoactive substances 

   

sensitive to blood flow 

   

adjusts moment to moment 

Capillaries meet with veins 

Veins are low pressure and have no muscles 


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Blood flow 

Two major receptors  that sense blood 

flow and volume 

Arterial baroreceptors 

Atrial baroreceptors 


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Arterial baroreceptors 

Located in aortic arch 

Sense how “Full system is” 

Low pressure is sensed by receptors 

Receptors stimulate sympathetic NS 

Cardiac output is increased by: 

   

 rate and stroke volume 

   

muscle tension 


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Arterial baroreceptors 

Called systemic/peripheral vascular 

resistance  


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Atrial baroreceptors 

Located on right side of heart 

Measures fluid volume returning to heart 

Stimulates sympathetic NS to constrict 

Constricts vessels in areas not considered 

VITAL to survival 

Brain 

Heart 

 


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Mean arteial pressure 

Represents the perfusion pressure 

throughout the cardiac cycle 

Used to assess perfusion of tissues 

May be calculated as: 

 
  [(Diastolic x 2) + (Systolic x 

1)] ÷ 3 


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MAP 

A MAP > 60 is necessary to perfuse 

coronary arteries, brain, and kidneys. 

Ideal for heart patients with LV disorders is 

70-90 


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EXAMPLE:  MAP 

B/P = 120/60        MAP = 80 
 

    60 X 2 = 120  (plus +) 
   120 X 1 = 120 
                = 240 

 3 

   

 

  = 80 


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Other mechanisms 

Chemoreceptors located in aortic arch 

and carotid bodies sense decreased pH 

and increased PaCO

2

  

Tissues not receiving enough O

2

 maintain 

metabolism using anaerobic functions 

Produces lactic acid as by-product 

Respiratory rate may change 

Increased CO

2

  leads to increased 

cardiac output 


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Other mechanisms 

Juxtaglomerular receptor- located in 

kidney measures blood flow to kidney 

With lowered blood volume, renin is 

released 

Renin begins process leading to 

vasoconstriction 

ADH is released to prevent diuresis 

Leads to water conservation and 

increased blood volume 


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If one of three components fail, others 

compensate 

Vasoconstriction and increased cardiac 

output used for decreased volume 

Two of three must adequately function 

Two or more fail---SHOCK 


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Types of shock 

 

■ Hypovolaemic 

■ Cardiogenic 

■ Obstructive 

■ Distributive 

■ Endocrine 

 

Hypovolemic      

Cardiogenic 

Distributive 

Anaphylactic 

Neurogenic 

Septic 

 

 


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Hypovolemic shock 

Most common type 

Inadequate circulating blood volume 

Caused by- 

Hemorrhage- loss of fluid and protein 

Burns-loss of fluids or fluid shifts 

Dehydration- loss of fluids 


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Cardiogenic shock 

Caused by inadequate pumping power 

40% cardiac muscle dysfunction with 80% 

mortality rate 


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Distributive shock   

Due to changes in blood vessel tone that 

changes size by increasing vascular 

space without increasing blood volume 

Results in “relative” hypovolemia 

Fluid remains same but is redistributed 


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Distributive shock 

Anaphylactic- 

Acute allergic reaction from exposure to 

substance client has been exposed to 

Bee stings, snake bite, chocolate, iodine 

Re-exposure to foreign substances leads to 

antigen binding to IgE on mast cells 

Mast cells release histamine, 

prostagladins,etc. 

S/S- massive vasodilation, uticaria (hives), 

laryngeal edema, bronchial constriction 


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Distributive shock 

Neurogenic-  

Injury to spinal cord 

Autonomic nervous system affected by loss 

of sympathetic vasoconstriction and 

smooth muscle 

Leads to pooling of blood in veins 

Decreased venous return to heart 

Decreased cardiac output 


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Distributive shock 

Septic-  

Sepsis is systemic response to infection 

Begins with growth of bacteria 

Bacteria release substances called 

endotoxins 

Once released, lead to process and shock 

Very lethal- mortality rate 20-80% 

Most common causitive organism is gram + 

staph, strep, fungus 


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Septic shock 

Conditions predisposing clients include: 

UTI 

URI 

Contaminated blood 

Extreme ages 

Immunosuppressed clients 

Steroid use 

Surgery- GU, GI 

Invasive devices- IV, catheter 

Men with benign prostatic hypertrophy 


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Stages of shock 

Initial stage (early compensation stage) 
 

Nonprogressive stage (compensatory) 
 

Progressive stage (intermediate) 

 

Refractory stage (irreversible) 


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Initial stage 

Cardiac output is 

 d/t loss of actual or 

relative blood loss 

MAP 

 from baseline to < 10mm/Hg 

Compensatory mechanisms are able to 

maintain perfusion to tissues 

Systemic and microcirculation work 

together 


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Initial 

 aerobic metabolism with 

 anaerobic 

metabolism 

Production of lactic acid 

 C.O. results in 

 hydrostatic capillary 

pressure 

Fluid moves from interstitial to capillary to 

increase volume 


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Initial 

Vascular constriction and increase heart 

rate help to maintain B/P 

S/S: increase heart rate from client’s 

baseline or slight increase in diastolic B/P 

may be only manifestation 


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Nonprogressive-compensatory 

MAP 

 10-15 mm/Hg from baseline 

Must activate kidney and chemical 

mechanisms to maintain B/P 

Kidneys and baroreceptors sense 

 

vascular volume 

Release of renin; ADH; Aldosterone; 

epinephrine; norepinephrine 

Systemic and microcirculation no longer 

work in unison 

 


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Nonprogressive 

Renin secretion begins reaction- leading 

to 

 urine output, 

 sodium absorption, 

widespread vasoconstriction 

ADH causes water reabsorption and 

vasoconstriction in skin 

Tissue hypoxia is present in kidneys and 

skin 

Anaerobic metabolism results in lactic 

acid production 


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Nonprogressive 

Acidosis (pH< 2.45) 

Hyperkalemia (K

>5.0 mEq/l) 

 heart rate, 

 B/P, 

 urine output 

Stimulation of thirst mechanism 


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Progressive stage 

Sustained decrease of MAP < 20 mm/Hg 

Tissue hypoxia has worsened 

Vital organs are hypoxic and non-vital 

organs become anoxic leading to 

ischemia 

Ischemia will lead to cell destruction and 

death 

Increased lactic acid production causes 

increased capillary permeability 


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Progressive 

Increased blood in capillaries increase 

hydrostatic pressure 

Fluids moves from vascular to interstitial 

space 

Microcirculation reverses with pooling of 

blood in capillaries 

Increases vascular space 


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Progressive stage 

Increased vascular space; decreased blood 

volume; decreased heart action—all 

reduces MAP 

All lead to venous pooling, decreased venous 

return, decreased cardiac output 

No mechanisms to change pattern at this 

point, therefore events become more 

severe 

Vital organs can tolerate this for a brief time 

without permanent damage 


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Progressive stage 

Immediate interventions are necessary to 

preserve life 

Tolerance varies with individuals 

LIFE-THREATENING 

GENERALLY HAVE 1 HOUR AFTER 

SYMPTOMS BEGIN TO REVERSE PATTERN 


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Refractory stage 

Vital organs experience drastic changes 

including cell destructin and death 

Body is unable to reverse sequence 

Metabolism is strictly anaerobic 

Underlying cause may not be more 

severe 

Cellular ischemia and necrosis leads to 

organ failure 

Therapy is ineffective---DEATH 


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Effects on body 

systems 

Respiratory-  

  tissue hypoxia leading to anoxia 
  major cause of death 
  ARDS (acute respiratory distress 

syndrome) 


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Effects 

Acid-base- 

Oxygen needed for ATP production 

(energy) 

Without O

2

 cells use anaerobic metabolism, 

producing lactic acid 

Lactic acid causes cellular acidity which 

damages cells and decreases C.O. 

Circulation is disrupted, blood pools, 

decreased venous return 

VICIOUS CYCLE 


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Effects 

Chemoreceptors sense decreased pH, 

respirations increase in rate and depth to 

compensate for respiratory acidosis 

Respiratory alkalosis ensues. 

Cellular hypoxia is not caused by 

inadequate ventilation, but instead by 

inadequate tissue perfusion


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Effects 

As pH of cell decreases, lysosomes within 

cell explode releasing destructive 

enzymes 

Enzymes destroy cell membrane and 

digest cell contents 

Once this process begins, cellular 

changes are irreversible 


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Effects 

Myocardial deterioration- as shock 

progresses, heart muscle and function 

deteriorates 

Myocardial depressant factor (MDF)- 

released d/t ischemia in GI tract.  

Causes reduced C.O. 


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Effects 

Disseminated Intravascular Coagulaion- 

DIC 

Sluggish blood movement & anaerobic 

metabolism (lactic acid) make blood 

hypercoagulable 

Accompanied by hemolysis (destruction of 

red blood cells) 

Widespread intravascular clotting occurs  

Multiple thrombi or emboli form 


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Effects 

Leads to occluded circulation to organs 

Body attempts to break down clots but not 

specific—all clots are broken down 

Leads to bleeding; further decreasing 

vascular volume and tissue perfusion 

Often fatal 


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Effects 

Vasoconstriction- increased CO

2

  dilates 

arterioles in active tissues (heart) 

Increased heart activity increases CO

2

 

which dilates coronary arteries 

CO

2

 is powerful vasoconstrictor in 

sympathetic nervous system 

Blood in inactive tissues is shunted to 

tissues which need it most 


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Effects 

Catecholamines- epinephrine and 

norepinephrine are released related to 

fight or flight response 

Effects are to increase blood flow to brain, 

heart, and skeletal muscle 

Decrease blood flow to skin, kidneys, GI 

tract 


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Effects 

Histamine –  

causes vasodilation 

Increased capillary membrane 

Bronchoconstriction 

Coronary vasodilation 

Cutaneous reaction (flares, wheals) 


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Effects 

Vasoactive polypeptides- 

Bradykinin- vasodilation, capillary 

permeability, pain, acti6ve in late shock 

Angiotension- vasoconstriction and 

increased SVR 

MDF- depresses cardiac muscle 

contraction  


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Effects 

Adrenal medulla releases epinephrine 

and norephinphrine 

Increases respiratory and heart rates, 

increased B/P 

Release of mineralocorticoids- aldosterone 

and glucocorticoids- desoxycorticosterone; 

effects fluid and electrolyte balance 

through sodium and water, energy in tissue 


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Effects 

ADH- also called vasopressin; from 

pituitary gland; tells kidneys to conserve 

water 
 

MANY OTHER EFFECTS ON BODY!!!! 


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General clinical manifestations 

Shock had many diverse S/S 

Subjective complaints are usually 

nonspecific 

Observable and measurable are often 

conflicting 


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S/S 

Tachypnea- 

Rapid, shallow respirations (tachypnea) d/t 

tissue hypoxia 


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S/S 

Tachycardia- 

Generally pulse rate increases 

Becomes weak and thready 

May be unreliable due to pain, fear, anxiety 

Be aware of clients taking beta-blockers 

and elderly with heart block 


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S/S 

Hypotension- 

Systolic B/P indicates integrity of heart, 

arteries, and arterioles 

Diastolic B/P indicates peripheral vascular 

resistance (vasoconstriction) 

When diastolic falls significantly, indicates 

vasoconstriction in being lost as a 

compensatory measure 


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S/S 

B/P usually falls when total blood volume is 

decreased by 15-20% 

In young adults, falling B/P is a sign of late 

shock 

With progression, both fall, but systolic falls 

more 

Pulse pressure narrows- systolic – diastolic 

Therefore pulse pressure is more significant 

in late shock than B/P  


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S/S 

It parallels stroke volume- if stroke volume falls, it 

means volume of blood ejected is less 

Pulse pressure may decrease before B/P and 

can be a more reliable indicator or severity of 

condition 

Minimum of 60-70 mm Hg systolic to maintain 

coronary circulation 

Must know baseline B/P to interpret findings 

Hypotension by itself does not indicate shock 


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S/S 

In early shock, systolic B/P is unreliable; may 

be elevated due to compensation 

Assess strength of femoral pulses 


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S/S 

Level of consciousness 

Early shock produces stimulation of SNS 

leading to feelings of anxiety, fear, irritability 

Dizziness, faintness, unconsciousness (if 

sudden onset) 

Apathy, confusion, restlessness, increased 

alertness ( if gradual onset) 

With narcotics, must be careful not to mask 

situations 


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S/S 

Oliguria- 

Fall in UO is often the earliest sign; one of 

the most sensitive indices in shock 

However, if shock occurs suddenly, other 

S/S will present before urine output 

decreases 

UO must be kept above 0.5 ml/kg/hr (35 

ml/hr) 


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Hypovolemic shock 

Primary event is large reduction in blood 

volume 

Urine osmolality and specific gravity 

increase d/t water and Na

+

 retention 

Stimulation of SNS leads to diaphoresis, 

losing more fluid- skin feels cool, clammy, 

pale 

Increase heart and respiratory rate 


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Hypovolemic 

Cyanosis is a LATE sign 

Decreased pulse pressure; normal is 30-50 

Decreased LOC 

Decreased DTR 


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Septic shock 

Caused by bacterial infection 

Early stages body experiences massive 

vasodilation 

Warm, dry, flushed skin d/t increased C.O. 

and increased perfusion of skin 

Often referred to as “warm shock” 

Later stages show pale, cold, clammy, 

mottled skin; decreased body temp.; 

crackles and wheezes in lungs; drowsiness 

and stupor 


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Septic shock 

Referred to as “cold shock” 

May eventually develop ARDS 

   

pulmonary failure following successful 

resuscitation from   hypotension 

 

   

develops 1-6 days after treatment 

 

   

client looks well, but hyperventilation, cough, 

 

elevated  

PCO

2

, & low PO

 

   

treated with ventilatory support (PEEP), oxygen, 

 

diuretics, heparin, and steroids 

 

   

high mortality rate with ARDS  

 


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Septic shock 

Toxins and endotoxins secreted by 

bacteria lead to whole body 

inflammatory response 

Systemic inflammatory response 

syndrome (SIRS)- alter microcirculation, 

increase capillary permeability, cause cell 

injury, clot formation, and anaerobic 

metabolism 
 


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Septic shock  

Capillary leak syndrome- fluid shift from 

intravascular to interstitial spaces is a 

complication 


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Diagnosis 

Assess oxygenation 

Spirometry measurements 

Pulse oximeter 

ABG’s 

PCO

2

 is key to detecting compensatory 

acidosis 

Rising PCO

2

 with low pH & bicarbonate 

Indicates respiratory assistance is needed 

 


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Diagnosis 

Cardiac monitoring 

EKG 

Labs 

CBC 

Lytes 

Body fluid cultures 
  obtain culture and sensitivity (C&S) before 

antibiotics are started. 


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Treatment 

It is difficult to ascertain when shock 

begins.  Therefore tx. Should be instituted 

when at least two of the following are 

present 

Systolic B/P of 80 mm HG or less 

Pulse pressure of 20 mm Hg or less 

Pulse rate of 120 or more 


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Treatment 

Maintain patent airway 

Supplemental O

2

  

Modified trendelenberg- lower extremities 

elevated 30-45 

0

, knees straight, trunk 

horizontal, head level with chest 

Promotes venous return by not compressing 

diaphragm, mobilizes pooled blood 


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Treatment 

REPLACE FLUIDS 

Use IV therapy with large bore catheter or 

central line 

Carefully monitor infusion of fluids 

When UO is 60ml/hr or>, B/P is >100 systolic, 

or heart rate is 60-100, fluids should be 

tapered off 

General rule is 3:1 : for a client’s blood loss, 

3 times as much fluid should be given 


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Types of fluid 

Crystalloid or balanced salt solutions: 

D

5

W should not be used 

2/3 crystalloid solution will leave ECF to 

Interstitial 

Use NS, RL, 1/2NS 

RL or NS expand volume, reduce viscosity, 

prevent sludging 

With liver dysfunction, using lactate will 

increase acidosis, so consider other fluids than 

RL 


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Types of fluids 

Colloid solutions- contains proteins to 

increase osmotic pressure in ECF 

Plasma- Fresh Frozen Plasma (FFP)- requires 

thawing for 15-30 min. 

Albumin- may move into pulmonary space 

and contribute to ARDS 

Dextran- can rapidly expand ECF, but 

interferes with type and crossmatch of 

blood 

Blood products- PRBC’s or whole blood 


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Types of fluids 

Fluids given in excess of normal volume 

should be other than blood so they can 

easily be removed by kidneys 


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Other treatments 

Monitor urinary output  

Use indwelling catheter 

Diuretics usually used 

Dialysis with tubular necrosis of kidney (ATN) 

Oliguria does not contraindicate large 

volumes of fluids 


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Other treatments 

Perfusion to GI will be decreased.  May 

result in inadequate perfusion, delayed 

emptying, vomiting, & possible aspiration 

Insert NG tube with suctioning 

Assess periodically for blood 


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Other treatments 

Do not apply heat to skin, heat dilates 

and draws blood away from vital organs 

Heat also increases metabolism and need 

for more O

2

 & adds strain to the heart 

Do not allow to become cold- chilling 

requires extra energy, contributes to 

sludging of blood, slows heart rate, inhibits 

body’s reparative processes 


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Multiple organ failure 

syndrome 

Sequential organ failure of lung, liver, and 

kidney, usually followed by death. 50-90% 

mortality.  All three organs involved: 100% 

Several etiologies: 

Dead tissue, injured tissue, infection 

Persistent inflammation- pancreatitis, 

pneumonitis 

Acute lung injury – usually present 

 


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MOFS 

Clients at high risk- 

Impaired immune response 

Elderly 

Chronic illnesses 

Malnutrition 

Cancer 

Severe trauma 

Sepsis 


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MOFS 

Prevention is key 

Remove potential sources of sepsis 

Predictive variables-   

Ratio of PO

2

 to FIO

2

 on day 1;  

Plasma lactate level or day 2; 

Serum bilirubin on day 6; 

Serum creatinine on day 12 


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MOFS - PATHO 

Events start with local injury from trauma, 

infection, or lack of perfusion 

Bacteria is introduced with activation of 

systemic inflammatory response (SIRS) 

Bacterial release toxins that further 

activate SIRS 

Once systemic, chemical mediators 

control response 


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MOFS - PATHO 

Endothelial cells are destroyed 

Blood flow to tissues reduced 

When inflammatory response is 

unchecked, damage to organs occur 

Lungs are usually the first to malfunction 

GI system is second system 


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MOFS 

Two types- type I and type II 

Type I 

Becomes evident only few days before 

death 

Most commonly seen after pulmonary injury 

Small percentage develop this 


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MOFS 

Type II-  

Does not progress until 7-14 days after initial 

event 

Occurs with septic shock and ARDS 


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Clinical manifestations 

Preciptating event associated with 

hypotension 

Client is resuscitated, cause treated 

SIRS is experienced 

Within few days insidious onset of S/S 
 


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Events 

Low grade fever 

Tachycardia 

Increased # banded neutrophils 

Dyspnea with infiltrates on x-ray 

Deterioration in mental status 

Reasonably normal renal and liver labs 

Dyspnea progresses with mechanical 

ventilation 


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Events 

Some evidence of DIC 

Often have increased serum glucose 

7-10 days bilirubin rises as well as 

creatinine 

Blood glucose and lactate levels rise 

Delayed healing 

Client needs fluids and meds to keep 

blood volume normal 


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Events 

Day 14-21, client is unstable; close to 

death 

Renal failure occurs 

Anasarca or edema is present d/t low 

protein 

Lactic acidosis worsens 

Incorrectable DIC 


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Events 

Day 21, evident that death will occur- 21-

28 days after precipitating event 

Not all die 

Leading cause of death in ICU 


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Endpoints of resuscitation 
 

 

It is much easier to know when to start resuscitation than 

when 

    to stop.  

Traditionally patients have been resuscitated until the 

    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 under perfused. 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. 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
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