electrolytes*and*acid*base* - nigel fong · hyponatremia–pathophysiologic* ... malignancy*...

64
Electrolytes and Acid Base Yii ZhengWei

Upload: votruc

Post on 24-Jul-2018

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Electrolytes  and  Acid  Base  

Yii  Zheng-­‐Wei  

Normal  ECF  Osmolarity  Regula>on  -­‐  Input  

Normal  ECF  Osmolarity  Regula>on  -­‐  Output  

Regulators  of  ADH    

Symptoms  of  sodium  disorders  

•  CNS  –  Limited  intracranial  space  – Fa>gue  – Headache  – Nausea/Vomi>ng  – Confusion  – Seizures  – Coma  

Hyponatremia  –  Pathophysiologic  Approach  

ADH  High   ADH  Low  

Chronic  Low  BP   SIADH   Endocrinopathy  

Volume  Deple>on  (Clasically  Diure>cs/Osmo>c  Diuresis/GI  

Loss)  

Malignancy   Hypothyroidism  (Crazy  rare)  

Advanced  Renal  Failure  

Heart  Failure   CNS  bleeds   Primary  Polydipsia  (Generally  psych  

pa>ents)  

Cirrhosis   Lung   Low-­‐nutrient  diet  

Nephro>c  Syndrome   Drug  SE  

Adrenal  Insufficiency   Pain  

Cerebral  Salt  Was>ng  

Reset  Osmostat  

Hyponatremia  –  SIADH  E>ologies  1.  Malignancy  –  Classically  Small  Cell  Lung  CA  (Make  loads  of  

hormones)  2.  CNS  Bleed  3.  Lung  pathology  –  Classically  Pneumonia  (though  how  common  it  is  I  

don’t  know)  4.  Drugs  –  Centrally  ac>ve  stuff  (an>epilep>cs,  SSRIs  etc.)  

5.  Pain  

Hyponatremia  –  SIADH  Diagnos>c  Criteria  

1.  Low  Serum  Osmolality  (<275mOsm/Kg)  2.  Urine  Osmolality  >100mOsm/kg  with  hypotonic  

serum  3.  Urine  Sodium  >40mmol/L  with  normal  salt  intake  4.  Normal  thyroid  and  adrenal  func>on  5.  Addi>onal  features  

1.  Serum  urea  <3.6mmol/L  2.  Low  serum  crea>nine  3.  Serum  uric  acid  4.  Abnormal  water  loading  test  (excre>on  of  less  than  80%  

of  a  20ml/Kg  water  loading  in  4  hours)  

Hyponatremia  –  Clinical  Approach  Urine  Sodium  

Volume  Status   Low   High  

Hypovolemic   1.  Actual  Hypovolemia  (usually  GI  Loss)  

1.  Diure>cs  2.  Primary  Adrenal  

Insufficiency  

Euvolemic   1.  Primary  Polydipsia  2.  Nutrient  poor  diet  

1.  SIADH  2.  CSW  

3.  Hypothyroidism  4.  Secondary  Adrenal  

Insufficiency  

Hypervolemic   1.  CHF  2.  Cirrhosis  3.  Nephro>c  

1.  Advanced  Renal  Failure  

Hyponatremia  –  Correc>on    

•  Less  than  9mEq/L  per  24hr  •  Possibly  can  correct  faster  IF  hyponatremia  is  less  than  48h  dura>on  (but  this  is  NOT  your  call)  

Hyponatremia  -­‐  Cases  

•  hjp://www.turner-­‐white.com/pdf/brm_IM_V10P1.pdf  

Hyponatremia  -­‐  Cases  •  62  year  old  lady  presented  to  the  ED  with  mild  dizziness  

•  hjps://books.google.com.sg/books?id=fzlOCFYiONUC&pg=PA584&lpg=PA584&dq=hypernatremia+cases&source=bl&ots=RjVBBaMPH7&sig=dOy94vQMhs9ZX6OYaW1d7wmY96Y&hl=en&sa=X&ved=0CF0Q6AEwCTgKahUKEwim0fyt0cHIAhVEJI4KHd2hDi8#v=onepage&q=hypernatremia%20cases&f=false  

BREAK  

Tubular  Sodium  

ADH  

Hypernatremia  –  Pathophysiologic  Classifica>on  

Too  Li9le  Water   Too  Much  Sodium  

Intracellular  Water  Shi>  

GI  Losses   Renal  Losses  

Diabetes  Insipidus  

OsmoDc  Diuresis  

Actually  ea>ng  too  much   Heavy  Exercise  

See  next  slide  Hyperglycemic  

States    

IV  Saline  overload   Seizure  

Mannitol    

Hypernatremia  –  Diabetes  Insipidus  

Central   Nephrogenic    

Idiopathic  (30-­‐50%)   Renal  Disease  

Neurosurgery/Trauma   Drugs  (Esp.  Lithium)  

Malignancy   Hypercalcemia  

Infiltra>ve  disorders  (Eg.  Langerhans  His>ocytosis)  

Hypokalemia  

Familial/Congenital   Pregnancy  

Gene>c  Disorders  (rare)  

Hypernatremia  –  Clinical  Approach  

1.  History  – PC  

•  Diarrhea/Vomit  •  Polyuria  (Osmo>c  Diuresis)  •  Altered  Mental  Status  (Beware  DKA)  •  Seizure  

– PmHx  •  Debilita>on  (Restricted  Access)  

Hypernatremia  –  Diagnosing  Diabetes  Insipidus  

1.  Plasma  Sodium  2.  Plasma  Osmolality  +  Urine  Osmolality  – Urine  Osmolality  <300mOsm/kg  =  Likely  DI  

•  Urine  <  Plasma:  Compete  DI  •  Urine  >  Plasma:  Par>al  DI  

– Urine  Osmolality  >600mOsm/kg  =  Not  enough  water  – Urine  Osmolality  300-­‐600mOsm/kg  =  inconclusive  

3.  Urine  Osmolality  response  to  DDAVP  –  <50%  increase  awer  administra>on:  Nephrogenic  DI  –  >50%  increase  awer  administra>on:  Central  DI  

Diabetes  Insipidus  vs  Primary  Polydipsia  (Presen>ng  as  Polyuria)  

1.  Water  Depriva>on  test  (If  presen>ng  complaint  is  polyuria)(to  Ddx  primary  polydipsia)  –  Plasma  Sodium  (abort  if  >145)  –  Plasma  Osmolality  +  Urine  Osmolality  

•  Urine  osmolality  >600mOsm/kg  =  Clearly  not  DI  (more  likely  primary  polydipsia)  •  Urine  osmolality  <600mOsm/kg  =  Probably  DI  

–  DDAVP  awer  WDT  •  Urine  osmolality  >50%  increase  AND  urine  corrects  to  isosmo>c  or  more  concentrated  

than  plasma  =  Complete  Central  DI  •  Urine  osmolality  <50%  increase  AND  urine  corrects  to  isosmo>c  or  more  concentrated  

than  plasma  =  Par>al  Central  DI  •  Urine  osmolality  <50%  (usually  near  0)  increase  AND  urine  corrects  to  hypotonic  to  

plasma  =  Complete  Nephrogenic  DI  •  Urine  osmolality  >50%  increase  AND  urine  corrects  to  hypotonic  to  plasma  =  Par>al  

Nephrogenic  DI  •  Urine  osmolality  <50%  increase  AND  urine  was  hypertonic  before  administering  DDAVP  =  

Primary  Polydipsia  

Hypernatremia  –  Cases  

•  hjp://highered.mheduca>on.com/sites/0071402357/student_view0/11__kidney__amp__urinary/clinical_case_2.html  

BREAK  

Potassium  Homeostasis  –  Renal    

Potassium  Homeostasis  –  Renal    

Potassium  Homeostasis  –  Cellular    

•  Acidosis/Alkalosis  – H+  in,  K+  out  (Electrical  neutrality)  

•  Insulin/Adrenaline  – Cathecholamines  +  Insulin  ac>vate  Na/K  ATPase  to  shiw  potassium  intracellularly  

Hypokalemia  –  Symptoms    

•  Muscular  generally  – Weakness  – Arrythmia    

Hypokalemia  –  ECG  Changes  

•  T  wave  flajening  •  U  wave  development  •  ST  depression  •  Long  PR  interval  •  If  not  corrected,  Torsade  

Hypokalemia  –  Pathophysiologic  classifica>on  

Low  Input   High  output   Transcellular  Shi>  

GI  Loss   Renal  Loss  

Starva>on   Vomi>ng   Diure>cs   Alkalosis  

Anorexia   Diarrhea   Polyuria   Insulin  

Laxa>ve  abuse   Hyperaldosteronism  

Cathecholamines  

Ureterosigmoidostomy  

RTA  1/2   Rapid  Cell  Prolifera>on  

Salt  was>ng  nephropathy  

Hypomagnesemia  

Amphotericin  B  

Hypokalemia  –  Types  of  hyperaldosteronism  

•  Primary  Hyperaldosteronism  –  Renin  LOW  –  Aldosterone  HIGH  –  Eg.  Aldosterone  secre>ng  tumor/RARE  variants  of  CAH  

•  Secondary  Hyperaldosteronism  –  Renin  HIGH  –  Aldosterone  HIGH  –  Eg.  Renin  secre>ng  tumor/Renal  artery  stenosis  

•  Pseudohyperaldosteronism  –  Renin  and  Aldosterone  LOW/NORMAL  –  Due  to  other  cor>costeroids  that  have  mineralocor>coid  aci>vity  

–  Eg.  Cushings/Exogenous  steroids  

Hypokalemia  –  Clinical  Approach  •  1)  History  Taking  

–  PC  •  Diarrhea,  Vomiyng  •  Diabe>c  Crisis  (severe  polyuria  and  illness)  

–  PmHx  •  Cardiac  history  (diure>cs)  •  Severe  disability  (restricted  accessàStarva>on)  •  DM  •  Asthma  (for  inhaler  use,  but  rare)  •  Blood  Cancer  Hx  (rapidly  prolifera>ve)  

–  Drug  Hx  •  Diure>cs  •  Insulin  use  •  Inhaler  use  (rare)  

Hypokalemia  –  Lab  Workup  

•  ABG  +  Urine  Potassium  •  Serum  Renin/Aldosterone  Ra>o  

Normal/Low  Urine  Potassium  

High  urine  potassium  

Metabolic  Acidosis   Lower  GI  Loss   RTA  1/2  DKA  

Metabolic  Alkalosis   Upper  GI  Loss   Hyperaldosteronism  

Hypokalemia  –  Treatment    

•  ECG  +  Ajend  to  pa>ent  STAT  •  Oral  vs  IV  Potassium  – Oral  is  preferred  if  possible  and  potassium  is  mildly  lowered  

–  IV  is  usually  used,  then  swapped  to  oral  later  (Burns  like  crazy,  more  the  faster  the  infusion  runs)  

BREAK  

Hyperkalemia  –  Symptoms    

•  Muscular/Cardiac  generally  – Weakness  – Arrythmia    

Hyperkalemia  –  ECG  changes  

•  String  

Hyperkalemia  –  Pathophysiologic  Approach  

Input   Transcellular  Shi>   Output  

Aldosterone  Problems   Renal  DysfuncDon  

IV  Drip   Cell  Breakdown   Hypoaldosteronism   Acute  Kidney  Injury  

Medica>ons   Aldosterone  Resistance  

Chronic  Kidney  Disease  

Acidosis  

Insulin  Deficiency  

Hyperkalemic  Periodic  Paralysis  

Hyperkalemia  –  Transcellular  Shiws    

•  Cell  Breakdown  1.  Tumor  Lysis  Syndrome  2.  Severe  hemolysis  3.  Rhabdomyolysis  

•  Theore>cally,  can  be  due  to  heavy  exercise  •  Medica>ons  

1.  Beta  blockers  (Inhibits  Na/K  ATPase)  2.  Digoxin  Toxicity  (Inhibits  Na/K  ATPase)  3.  Succinylcholine  

Hyperkalemia  –  Aldosterone  Problems  

•  Hyporeninemic  Hypoaldosteronism  –  Renal  Dysfunc>on  (Decreased  Renin  Produc>on)  –  NSAID  use  

•  Normoreninemic  Hypoaldosteronism  –  ACE  Inhibitors  –  Primary  Adrenal  Insufficiency  –  Gene>c  Disorders  

•  Aldosterone  Resistance  –  Aldosterone  Receptor  Blockers  –  Bactrim  –  Gene>c  Disorders  

Hyperkalemia  –  Clinical  Approach  1.  ECG  +  Ajend  to  pa>ent  STAT  2.  Exclude  Pseudohyperkalemia  (Hemolysed  sample)  

–  Repeat  Bloods  3.  History  Taking  (Focus  on  renal  func>on  and  drugs)  

–  PC  •  Muscle  Pain  (Rhabdo)  •  Trauma  (Rhabdo)  •  Anemic  Symptoms  •  Altered  Mental  Status  (Acidosis)  •  Hypotension  (AKI)  

–  PmHx  •  Cardiac  Hx  (Digoxin,  other  medica>ons)  •  Adrenal  Insufficiency  •  DM  (DKA)  •  CKD  

–  Drug  Hx  •  Digoxin  •  ACE-­‐I  •  ARBs  •  NSAIDs  •  Bactrim  

4.  Bloods  –  Renin,  Aldosterone,  Cor>sol  

Hyperkalemia  –  Treatment    

•  7  Treatments  for  Hyperkalemia  courtesy  of  Dr  Seow  CJ  1.  IV  Calcium  gluconate  (stabilise  cardiac  membrane)  2.  IV  Insulin  +  D50  (Force  intracellular  shiw)  3.  Resonium  (Sodium  Polystyrene  Sulfonate)(Binds  K+  

in  GI  tract)  4.  Inhaled  Beta  Agonists  (Ac>vate  Na/K  ATPase)  5.  Non-­‐potassium  sparing  diure>cs  6.  Alkalinise  blood  (please  don’t,  this  is  theore>cal)  7.  Hemodialysis  

Potassium  Case  Studies  

•  hjps://www.netce.com/casestudies.php?courseid=1199  

BREAK  

Approach  to  Acid-­‐Base  1.  Look  at  pH  –  Acido>c  or  Alkalo>c?  

2.  Look  at  Bicarbonate  and  PCO2  –  Look  for  the  one  deranged  in  the  same  direc>on  as  

the  pH  3.  Evaluate  compensa>on  4.  Evaluate  anion  gap  for  acidosis  5.  Evaluate  delta  anion  gap  for  complicated  

acido>c  cases  (rarely  done)  –  For  diagnosing  triple  acid  base  disorders  

Compensa>on  Disorder   CompensaDon  

Metabolic  Acidosis   PCO2  =  1.5[HCO3-­‐]  +  8  (+/-­‐  2)  

(Winter’s  formula)  

Metabolic  Alkalosis   1  HCO3-­‐  increase  is  0.7  PCO2  increase  

Respiratory  Acidosis   Acute:  10  PCO2  increase  is  1  HCO3-­‐  

increase    

Chronic:  10  PCO2  increase  is  4  HCO3-­‐  

increase  

Respiratory  Alkalosis   Acute:  10  PCO2  decrease  is  2  HCO3-­‐  

decrease    

Chronic:  10  PCO2  decrease  is  5  HCO3-­‐  

decrease  

Anion  Gap  and  Delta  Anion  Gap  

•  Anion  Gap  – Posi>ve  ions  (Na+)  –  Chief  nega>ve  ions  (HCO3

-­‐  and  Cl-­‐)  =  8-­‐12  

–  Increased  gap  implies  more  non-­‐calculated  anions  (usually  from  dissociated  acids)  

– Correct  for  hypoalbuminemia  (normal  range  drops  by  2.5  per  1g/dl  albumin  missing)  

•  Delta  Anion  Gap  𝐶ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒  𝑖𝑛  𝑎𝑛𝑖𝑜𝑛  𝑔𝑎𝑝/𝐶ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒  𝑖𝑛  𝐵𝑖𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑒   

Delta  Anion  Gap  

•  Assumes  the  bulk  of  H+  is  buffered  by  HCO3-­‐  

and  thus  removes  HCO3-­‐  from  the  circula>on  

–  In  reality,  bone  buffers  a  certain  amount  also  •  There  should  therefore  be  1  HCO3

-­‐  decrease  for  every  1  anion  gap  increase  (electrical  neutrality)  

•  If  there  is  more  HCO3-­‐  than  expected  based  on  

the  anion  gap,  there  may  be  a  metabolic  alkalosis  as  well  

Osmolal  Gap  

•  Difference  between  measured  serum  osmolality  and  calculated  serum  osmolality  –  Serum  osmolality  made  up  of  sodium,  chloride,  bicarb,  urea,  glucose  

•  Calculated  serum  osmolality  =  2[Na+  in  mmol/L]  +  [glucose  in  mmol/L]  +  [urea  in  mmol/L]  

•  A  gap  of  ≥20  suggests  weird  things  in  the  blood  –  Small,  osmo>cally  ac>ve  molecules  

•  Usually  alcohols  of  some  sort  

HAGMA  Mnemonics  

•  Ketoacidosis  •  Uremia  •  Lac>c  acidosis  –  ?Me}ormin  

•  Toxins  –  Esp.  Salicylates  

•  Glycols  •  Oxoproline  •  L-­‐lactate  •  D-­‐lactate  •  Methanol  •  Aspirin  •  Renal  failure  •  Ketoacids  

Ketoacidosis  

•  DM  (DKA)  •  Starva>on  •  Chronic  Alcoholism  (both  ketoacidosis  and  lac>c  acidosis)  – Ethanol  à  Acetaldehyde  +  NADH  (NADH  s>mulates  betahydroxybutyrate  produc>on)  

– Acetaldehyde  à  Acetate  à  Acetyl-­‐CoA  •  High  Acetyl-­‐CoA  and  NADH  shunt  pyruvate  to  lactate  (Lac>c  acidosis)  

Uremia  

•  Kidney  failure  à  Failure  to  excrete  acids  (Anion  gap  rarely  exceeds  20)  – NH4

+  –  Phosphate  acids  – Uric  acid  – Hippuric  Acid  –  Sulfates  –  Lactate  is  NOT  largely  excreted  in  the  urine  normally,  so  will  not  by  itself  cause  a  lac>c  acidosis  

Lac>c  Acidosis  •  Cohen-­‐Woods  Classifica>on  –  Type  A:  Decreased  >ssue  perfusion  –  Type  B:  No  clinical  evidence  of  decreased  >ssue  perfusion  •  B1:  Due  to  underlying  disease  (eg.  Lactate-­‐producing  cancers)  

•  B2:  Due  to  toxins  –  Ethanol  – Methanol  –  Ethylene  Glycol  (An>freeze,  liquid  coolants)  –  Propylene  Glycol  (Solvent  for  some  an>epilep>cs)  – Medica>ons  (eg.  HAART)  

•  B3:  Due  to  Inborn  Error  of  Metabolism  

Other  HAGMAs  •  Salicylates  – Acutely,  Metabolic  acidosis  with  Respiratory  alkalosis  (s>mulates  respiratory  centre)  

– Awer  awhile,  both  Metabolic  and  Respiratory  acidosis  (later  respiratory  suppression)  

•  Toluene  (glue  sniffing)  – Metabolised  to  Hippuric  Acid  

•  5-­‐Oxoproline  – Almost  Exclusively  chronic  Acetaminophen  use  

Clinical  Approach  to  HAGMA  1.  Correct  the  anion  gap  2.  Check  ABG  to  ensure  an  actual  acidosis  –  Non-­‐acidic  nega>vely  charged  things  (paraproteinemia,  severe  hyperphosphatemia)  

3.  Check  lactate  and  ketones  –  Lactate  high  

•  Cohen-­‐Woods  Type  A  (Hypoperfusion)  –  Systemic  hypoperfusion  (eg.  Shock)  –  Regional  hypoperfusion  (eg.  Bowel  infarct,  limb  ischemia)  

•  Cohen-­‐Woods  Type  B  (No  evidence  of  hypoperfusion)  –  Probably  toxins/drugs  (review  drugs,  take  history  of  inges>on)  –  Lactate  producing  tumors  –  IEMs  (should  be  in  medical  records  these  days)  

Clinical  Approach  to  HAGMA  3.  Check  lactate  and  ketones  –  Ketones  high  

•  DKA  (CBG  sky  high)  •  Alcoholic  toxicity  (history)    

4.  Check  renal  func>on  –  GFR  <40  and  Anion  Gap  <20,  consider  renal  failure  as  diagnosis  

5.  Check  osmolal  gap  –  ≥20:  Toxic  alcohol  (Ethanol,  Isopropyl  Alcohol,  Diethyl  Ether,  Mannitol)  

–  <20:  Rare  diagnoses  like  5-­‐oxoprolinemia,  D-­‐lac>c  acidosis  etc.  

BREAK  

NAGMA  GI   Renal  

Gain  of  H+   Hyperalimenta>on  

Type  1  and  4  RTA  

Renal  Failure  

Hyperkalemia  

Loss  of  HCO3-­‐  

Diarrhea  

Type  2  RTA  Cholestyramine  

Ureteral  Diversion  

Others:   Normal  Saline  Infusion  

Metabolic  Alkalosis  GI   Renal  

Loss  of  H+  

Vomi>ng   Diure>cs  (Except  K+  sparing)  

NG  Suc>on   Mineralocor>coid  excess  

Rare  as  heck  syndromes  (Eg.  Congenital  Chloride  

Diarrhea)  

Contrac>on  alkalosis  

Barjer/Gitelman  syndrome  (rare)  

Gain  of  HCO3-­‐  

Inges>on  of  Bicarb  Contrac>on  alkalosis  

Milk-­‐alkali  syndrome  

BREAK  

Respiratory  Control  of  Acid-­‐Base  

•  O2:  Diffusion-­‐dependent  •  CO2:  Ven>la>on  dependent  •  Ven>la>on  control  – Central  – Neuromuscular  – Chest-­‐wall  compliance  

Respiratory  Failure  

•  Type  1:  PO2  low  (Diffusion  problem)  •  Type  2:  PO2  low  and  PCO2  high  (Ven>la>on  problem)  

Respiratory  Acidosis  -­‐  Symptoms  

•  CNS  symptoms  due  to  hypercapnia  and  pH  changes  – Anxiety  – Confusion  – Somnolence  – Delirium  – Obtunda>on  

Respiratory  Acidosis  

Lung  Problem   Central  Control  Problem  

Neuromuscular  weakness  

Compliance  problem  

COPD   Drugs   C3,  4,  5  lesion   Kyphoscoliosis  

Asthma   Brainstem  (BEWARE  CONING)   GBS  

Pulmonary  Edema   Myasthenic  Crisis  

ILD   DMD  

Respiratory  Alkalosis  -­‐  Symptoms  

•  Hypocalcemic  symptoms  – Distal  parasthesia  –  Circumoral  parasthesia  –  Lightheadedness/Giddiness  

•  Acute  Central  Hypocarbia  (cerebral  vasoconstric>on)  – Dizziness  –  Confusion  –  Syncope  –  Seizure  

Respiratory  Alkalosis  

•  HYPOXEMIA  •  Non-­‐hypoxic  causes  – Pain/Anxiety  – Drugs  

•  Salicylates  (early  phase)  •  Doxapram  

– Progesterone  (Pregnancy)  – Pulmonary  edema/embolism,  even  without  hypoxia