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Fluid and Electrolyte Imbalance

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McMaster University
Jennifer Ostovich

Fluid and Electrolyte Imbalances Fluid Balance at the Capillary Level ­ Fluid balance at the level of the capillary relies on a balance between opposing  forces o The pushing force of hydrostatic pressure o The pulling force of oncotic pressure Capillary Hydrostatic Pressure “Push” ­ At the arterial end of the capillary, hydrostatic pressure is higher than oncotic  pressure in the capillary so fluid moves (or is pushed) out into the interstitial  space ­ Current research shows that interstitial hydrostatic pressure has a small negative  value and contributes slightly to the movement of fluid from the capillary to the  tissue                                 Capillary Colloidal Osmotic Pressure “Pull” ­ Toward the venous end of the capillary, much of the fluid has moved to the  interstitial space, leaving the solutes (in particular, the plasma proteins) behind o This creates higher capillary osmotic pressure which effectively pulls fluid  from the interstitial space back into the vessel ­ Some particles such as glucose and electrolytes move from the vessel into the  interstitial space and create interstitial space and create interstitial colloidal  osmotic pressure, pulling a small amount of fluid into the interstitial space                                    Capillary Fluid Balance ­ Excess interstitial fluid is taken up by the lymphatics and returned to the central  circulation ­ Fluid balance is determined by the push and pull of fluids across the semi­ permeable capillary membrane ­ Important to remember that the normal movement of fluid depends on the  integrity of the capillary membrane                          Imbalance: Increased Capillary Hydrostatic Pressure ­ Fluid imbalances at the capillary level can be due to several alterations in normal  fluid movement ­ First, increased capillary hydrostatic pressure can cause higher amounts of fluid to  leave the capillary ­ If hydrostatic pressure continues to be high at the venous end of the capillary, net  fluid movement will be out of the capillary ­ Increased capillary hydrostatic pressure can result from hypertension,  ­ Increased in fluid volume o sodium and water retention ­ Back up of blood flow o DVT  Might obstruct venous blood flow, resulting in higher than normal  pressure at the venous end of the capillary  Imbalance: Decreased Capillary Colloidal Osmotic Pressure ­ Second thing that can go wrong with fluid balance is a lack of sufficient capillary  oncotic pressure to pull fluid back into the intravascular space o Into the capillary – at the venous end of the capillary  ­ Low serum albumin o Albumin is the most prevalent colloid or solid in the plasma o Decreased albumin can result in a decrease of capillary oncotic pressure o Common medical diagnoses associated with low albumin  Burns, liver disease, malnutrition, and excessive wound drainage Imbalance: Increased Interstitial Colloidal Osmotic Pressure ­ The third mechanism that causes fluid imbalance at the capillary level is increased  interstitial colloidal osmotic pressure ­ When solutes (particles) escape from the vessel into the interstitial fluid, they will  take fluid with them and hold that fluid in the interstitial space ­ “Leaky Capillaries” o The capillary membrane should allow only some solutes to escape o Capillary permeability increases in response to the chemical mediators of  the inflammatory process Imbalance: Increased Tissue Hydrostatic Pressure ­ The fourth mechanism that results in fluid imbalance at the level of the capillary  is an increase in tissue hydrostatic pressure ­ Obstruction of lymph flow o When lymphatics don’t remove excess fluid, and is complicated by  increased tissue oncotic pressure  Continues to pull fluid from the vessel o Lymphedema  Also creates increased interstitial colloidal osmotic pressure o Can result in liver disease  Edema ­ Edema represents an increase in fluid in the interstitial space ­ Increased capillary hydrostatic pressure causes fluid to move into the tissue,  causing edema ­ A decrease in plasma proteins results in decreased capillary oncotic pressure o The lack of “pull” factors means that fluid remains in the interstitial space  instead of moving back into the vessel o This is edema ­ Leaky capillaries or increased capillary permeability results in the loss of  intravascular proteins and other solids to the interstitial space o This movement is accompanied by fluid and the solutes keep the fluid in  the interstitial space o That’s edema ­ Lymphatic obstruction results in decreased absorption of interstitial fluid and  therefore edema Edema or Third­Spacing? ­ Edema is the accumulation of fluid in the interstitial space o Sometimes fluid becomes trapped in another compartment ­ The transcellular compartment is a small subdivision of the extra­cellular fluid  compartment o It includes various body spaces such as joint spaces, the pericardial and  pleural cavities, the peritoneum and ocular fluid ­ Normally, fluid moves in and out of transcellular spaces using the same  mechanisms  ­ When fluid shifts into the transcellular pace and cannot be pushed or pulled out of  that space or when there is obstruction to lymphatic flow, fluid becomes trapped  in the transcellular space o This is called “third­spacing” ­ As with edema, fluid trapped in the interstitial space, this fluid is not readily  available for exchange with the rest of the ECF so is called “non­functional” fluid ­ Therefore: o Edema = interstitial fluid accumulations o Third­spacing = transcellular fluid accumulation Manifestations of Edema ­ Brain  o Edema is most frequently associated with infections or trauma  Both of which initiate an inflammatory response o Because the skull is an enclosed space with little room for extra fluid,  cerebral edema is life­threatening o Signs of increased intracranial pressure include headache, altered level of  consciousness or coma, abnormal pupil size or reflexive response, changes  in patterns of respiration, and changes in muscle tine and abnormal  posturing ­ Airway o Swelling of the airway constitutes an acute, life­threatening condition o It is frequently due to an inflammatory response to allergens or  microorganisms o Airway swelling may result in difficulty swallowing, anxiety, stridor, and  possible airway obstruction and asphyxia ­ Lungs o When fluid is forced out of the capillaries at the level of the lungs and  accumulates around the alveoli  The result is a decrease in gas exchange and a decrease in the  ability of the lungs to inflate o The manifestations may vary according to the cause and location of the  fluid shift but will certainly include dyspnea o Patients may also have anxiety or restlessness, diminished breath sounds,  and/or crackles on auscultation ­ Abdomen o The term for fluid that collects in the peritoneal cavity is ascites  This is an example of third spacing  o Perhaps this accumulation is due to the increased intravascular hydrostatic  pressure that results when the portal vein is affected by liver cirrhosis  o Perhaps it results from a significant inflammatory response to something  like an abdominal tumor or pancreatitis   May see an increase in abdominal girth and protruding umbilicus  Your client may complain of abdominal discomfort and, if the  accumulation of fluid is considerable, of shortness of breath when  the expansion of the diaphragm is impeded by fluid o Clients may also experience a third space loss of fluid inside the lumen  and wall of the intestine if the intestine is obstructed ­ Peripheral Edema o Often due to obstruction of venous blood flow   Increases capillary hydrostatic pressure or to  o Obstruction in lymphatic drainage  Peripheral edema can occur predominantly in the lower extremities  in ambulatory patients  In bedridden patients, this edema can occur in the sacral area o In both cases, this is referred to as “dependent” edema o Edema that is related to salt retention is usually pitting edema  When a finger is pressed into the edematous area, the fluid in the  soft tissue shifts and the finger is removed, a “pit” is evident o Overt edema is only apparent after significant amounts of fluid have  collected Treatment of Edema ­ What you do depends on why the edema occurred o Correct the problem  Ex) if edema is related to malnutrition and the lack of albumin,  then solution is obvious – make sure the client consumes enough  protein o Control the underlying mechanism o Diuretic therapy  Commonly used when there is increased extracellular fluid volume • Clients with hypertension o Treat symptoms o Supportive measures   Ex) a pregnant female client who has swelling of her ankles due to  increased hydrostatic pressure, may be taught to keep her legs up  whenever possible and to be sure to avoid standing for extended  periods of time  Clients who have peripheral edema due to heart disease may be  advised to wear supportive stockings (ted stockings) • They increase interstitial fluid pressure thereby providing  some resistance to the movement of fluid from the capillary  to the interstitial space Maintaining Na+ & H20 Balance ­ Edema and third­space fluid shifts are examples of intravascular fluid volume ­ The movement of body fluids between the intracellular and extracellular fluid  compartments depends on the extracellular fluid levels of water and of sodium ­ The major regulator of sodium and water balance is the amount of circulating  blood volumes o Our bodies continually strive to maintain adequate vascular volume to  effectively perfuse tissue, supplying them with nutrients and removing  wastes Fluid Balance Receptors ­ Two types of receptors or sensors that pick up messages in the body about the  adequacy of our circulating fluid volume ­ Osmoreceptors o Located in the hypothalamus o Keep track of the osmolality or the concentration of the blood o Remember sodium is the predominant osmotically active particle in the  blood  ­ Baroreceptors  o Located in the blood vessel walls and in the kidneys o These receptors measure the stretch in the vessel walls that is produced by  blood volume and blood pressure Maintaining Na+ and H20 Balance ­ Thirst ­ ADH ­ Sympathetic nervous system ­ R­A­A­S ­ Natriuretic peptides Thirst and ADH ­ Thirst is the primary regulator of water intake ­ Sometimes our bodies experience unanticipated decreases of blood volume or  increases in osmolality that alert the body to take corrective action o Ex) salty food = drinking more ­ Second mechanism of fluid regulation is ADH, antidiuretic hormone o Aka vasopressin ­ ADH is made in the hypothalamus but stored in the posterior pituitary ­ When the hypothalamus senses low blood volume or increased osmolality, it  sends signals to the posterior pituitary to release ADH ­ ADH acts on the kidney tubules to retain water (antidiuretic) and therefore  increases blood volume and reduces serum osmolality                                      Sympathetic Nervous System ­ The sympathetic nervous system responds to changes in arterial blood pressure  and blood volume in several ways ­ First, by regulating the constriction or relaxation of the afferent and efferent  arterioles in the kidney o The amount of glomerular filtrate can be controlled o If the SNS is stimulated, the afferent arterioles will constrict, limiting the  amount of blood flow to the kidney and lowering glomerular filtration  pressure ­ Second, sympathetic activity regulates the reabsorption of sodium ­ Third, SNS stimulation results in the release of renin R­A­A­S ­ The next hormonal regulator of fluid balance is the renin­angiotensin­aldosterone  system ­ Is the circulating blood volume drops, there is less blood flow to the glomerulus  so less renal perfusion pressure ­ The juxtaglomerular cells in the kidney sense the reduced stretch of the afferent  arteriole because of reduced blood flow ­ This causes an increase in release of renin which acts as an enzyme to convert  angiotensinogen to angiotensin o Angiotensin 1 is converted to angiotensin 2 (the active angiotensin) by  ACE (angiotensin converting enzyme) ­ The now active angiotensin 2 acts directly on the kidney tubules to increase  sodium reabsorption o It also stimulates the production of aldosterone in the adrenals ­ Aldosterone works in the distal tubule of the kidney to promote exchange of  sodium and potassium o Sodium is reabsorbed and potassium is lost ­ When sodium is reabsorbed, it brings water with it, resulting in an increase in  circulating blood volume                                Natriuretic Peptides ­ Natriuretic peptides provide a counterbalance to the activity of baroreceptors,  ADH and the renin­angiotensin­aldosterone system.  ­ In response to an increase in blood volume, these cells cause the kidney to  increase sodium and water excretion by: o Suppressing renin levels o Decreasing aldosterone release o Causing vasodilation ­ ANP and BNP o Respond to increased blood pressure/volume o Counter­regulatory: excretion of Na+ and water Risk for Fluid Imbalances ­ Infants o Infants have a higher percentage of body water than adults, and more than  half their total body water is in the extracellular compartment  o Infants ingest and excrete a relatively higher daily water daily than do  adults  An infant may exchange up to half his daily extracellular fluid  Infants have a smaller reserve of body fluid than adults o The daily fluid exchange is greater in infants because of their high  metabolic rate o Another reason that infants are at risk of fluid imbalances is the inability  of their immature kidneys to concentrate urine efficiently  o Finally, infants lose a relatively greater fluid loss through the skin than  adults because of their proportionally greater body surface area o Both infants and young children have immature homeostatic regulating  mechanisms so don’t respond as efficiently as adults to small changes in  fluid balances ­ Elderly o Aging kidneys experience a decrease in glomeruli and a decrease in the  glomerular filtration rate  There is a decrease in ability to concentrate urine o They are slower to respond to sodium and water imbalances, including  having a decreased response to ADH and a decrease in secretion of  aldosterone o The elderly have a reduction in total body water ­ Research has shown that thirst sensation decreases with age o Fluid intake is therefore not necessarily regulated by thirst but can instead  be associated with food intake o If an elderly individual is eating poorly, it’s possible that he or she is also  drinking poorly ­ Obese o People who are obese are at risk of fluid imbalance because their  percentage of total body water is much less than that of a lean individual  This means that they have less body water to lose ­ Being sick o Perhaps the risk is due to a decreased intake of fluid o The problem is an increase in fluid losses through fever, vomiting or  diarrhea o Anyone who experiences an inflammatory response will experience  intravascular fluid loss due to increased capillary permeability o Remember that even if the fluid loss is not external, such as that which  occurs with vomiting, fluid that is not where it’s supposed to be can result  in dehydration Assessing Fluid Balance ­ Understanding the reasons behind the signs and symptoms helps nurses to know  what changes are relevant and what interventions might be appropriate  o Logical part of the nurse’s role o Early detection ­ Thirst, mucous membranes, turgor, tearing o Thirst is a subjective symptom that is an indicator of alterations in body  fluid and electrolyte balance o A dry mouth could be due to fluid volume deficit or might be simply the  result of mouth breathing  The trick to determine the difference is to look in areas where  cheeks and gums meet  In mouth breathing, these areas will remain moist. In fluid volume  deficit, they will be dry o Skin turgor, the elasticity of the skin that allows it to return to its normal  position after its been pinched  May be a helpful assessment  In individuals with fluid deficit, the skin flattens more slowly after  a pinch is released  When you check skin turgor, remember that the test measures not  just interstitial fluid volume but also skin elasticity  Older clients or those who have experienced weight loss might  show signs of decreased elasticity  Obese infants might maintain their skin turgor even when in fluid  volume deficit   Tissue turgor varies considerably with different factors (weight  loss, age, etc.) it might not be the best indicator of imbalances o Tearing is considered a reliable indicator of fluid volume, with decreased  tearing in patients with volume deficit ­ Pulse and BP o Reliable indicators o Tachycardia is usually the earliest sign of decreased vascular volume o Alterations in pulse rate, regularity and volume are present in several types  of fluid or electrolyte imbalance o The client’s blood pressure can also provide information about fluid  volume status  Accurate systolic and diastolic readings are important ­ Edema o Excessive amounts of interstitial fluid will not become apparent until the  interstitial volume has increased by at least 2.5 litres o You need to be sure to check for edema that is generalized, localized, and  dependent o Don’t forget the manifestations of pulmonary edema  Crackles and dyspnea o And of the peritoneal third spacing  Increased abdominal girth ­ Weight o Rapid changes in weight reflect changes in body fluid volume o Daily weighing of patients with actual or suspected fluid balance problem  is of great clinical importance o Rapid changes in weight reflect changes in body fluid volume o Weighing someone is usually more accurate than intake/outtake  measurements o To minimize inaccuracies, clients should be weighed first thing in the  morning  Before breakfast but after voiding  Same clothes and same scale ­ Intake/output; urine concentration o Normal urine output in an adult is 1000 to 2000mL/day, 40­80mL/hour. o Although its very important to monitor urine output, its equally important  to remember all other sources of measurable output to recall that  insensible losses in some patients can be considerable  You need to know how much fluid the client is receiving from all  sources  Nurses should initiate careful intake and output records for any  patient with a real or potential fluid or electrolyte imbalance o Urine concentration (specific gravity) measures the ability of the kidneys  to concentrate urine o In a fluid volume deficit, the body conserves water so solutes are excreted  in small, concentrated urine volume o Its important to note that high urine levels of unexpected solutes such as  glucose or albumin, for example, will falsely elevate 5G readings  ­ Neuromuscular signs o Some disturbances in body fluid or electrolyte balance will create central  and/or peripheral effects that include:  Headache  Anxiety  Changes in level of consciousness  Twitching o Some of these changes can be vague but if you use your knowledge of the  pathophysiology of the specific deficit or excess, they’ll make sense to  you Disorders of Na+ and H20 Balance ­ Remember that sodium (and the chloride or bicarbonate anions that are associated  with sodium) account for most of the osmotic activity in the ECF ­ When we look at imbalances in the body, we always talk about changes in both  sodium and water ­ These imbalances can be divided into two main categories: o Changes in which gains or losses are of both sodium and water in  proportion  Changes which are isotonic o Changes in which sodium or water are gained or lost so that their normal  concentrations are altered ­ Isotonic changes can also be divided into two categories: o Proportionate losses of sodium and water, and proportionate gains Isotonic Fluid Volume Deficit: Causes ­ Inadequate intake o Fluids unavailable or withheld o Thirst mechanism impaired ­ Excessive Output o Lost through the skin  Due to fever  Due to exposure to heat  Due to wounds or burns o Lost to third spacing  Lost to the circulation when it becomes trapped in a third space  such as the pe
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