Duane J. Funk MD FRCP(C)

What this talk will  hopefully accomplish

• What is a colloid?

• How do colloids work?

• How do the colloids differ?

• Are there any bad effects?

What are we going to talk  about

• Physiology of fluid movement

• Types of fluids and distribution

• Physiology of Colloids

• Some of the controversies

My last day in the OR

• 80kg, 40 year old male,  traumatic fall, 

compartment  syndrome and  ‘smashed ankle’.

• Here for a free flap.• Cases starts at 0730. 

ends at 2130.

How much fluid should I  give him?

• Have to account for several factors:• Deficit• Maintenance• 3rd

space losses• Blood loss

How do you calculate this?

• 4‐2‐1‐

rule gives you maintenance rate.

• 4cc/kg/hr for the 1st

10kg

• 2cc/kg/hr for the 2nd

10kg

• 1cc/kg/hr for every kg above 20kg

• 40cc + 20cc + 60 cc= 120cc/hr maintenance.• Assume 8 hours of fasting, so 1L deficit.• 14hr Surgery x

120cc/hr= 1700cc

• 3rd

space losses=6700cc• Blood loss 1000cc=4000cc cryst.

Total=13,400ccTotal=13,400cc

The next day

Does it matter at all?

Why give fluids?

Reduced Circulating VolumeReduced Circulating Volume

Inadequate Tissue PerfusionInadequate Tissue Perfusion

MODSMODSMODS

Activation of Inflammatory PathwaysActivation of Inflammatory Pathways

Translocation of Bacteria/Endotoxin

Gut Mucosal Barrier DisruptionGut Mucosal Barrier Disruption

What’s the downside?

What’s the downside?

What’s the downside?

Volume Load

Complications

OptimalHypovolemic Overloaded

Physiology of fluid  movement

• How does the fluid get to where we don’t  want it?

• Governed by starling forces

Volumes of body fluid  compartments

Distribution of various  solutions

Plasma Volume Expansion=

Volume of compartment Infused intoVolume of Distribution

For Example

• Infuse 1L of D5W• It distributes evenly throughout fluid 

compartments

So  

3L45L

≅ 7%PVE

• Infuse 1L of NaCl

3L15L

≅ 20%PVE

• Infuse 1L of colloid

3L3L

≅100%PVE

Why use a colloid?

• Less volume• Longer lasting• ‘Suck fluid’

from the interstitium

• Able to replace blood volume 1:1 versus 3:1 or  4:1

• Associated with better outcomes

Why wouldn’t you use a  colloid?

• Expense

• Bleeding risk

• Risk of adverse renal outcomes

• Not a believer

What kind of colloids are  there?

Synthetic Colloids

Produced by hydroxyethylating

maze.

Synthetic Colloids

Synthetic Colloids

•• 6% 6% Hespan®®

450/0.6450/0.6

•• 6% 6% HextendHextend®®

670/0.7670/0.7

•• 10% 10% PentaspanPentaspan®®

260/0.45260/0.45

•• 6% 6% HaesHaes‐‐SterilSteril®®

200/0.5 200/0.5 

•• 6% Voluven6% Voluven®®

130/0.4130/0.4

Classification of Colloids

• Concentration

• Molecular weight

• Degree of Substitution

• C2

:C6 

ratio

Concentration

• In Canada, 10% and 6% solutions available.• 10% Solution is Hyperoncotic, 6% isooncotic.

What does oncotic refer to?

• Oncotic pressure or colloid osmotic pressure

• The pressure required to prevent the  movement of small ions and solvent.

• Normal in plasma is ~25mmHg.

• Pentaspan

80mmHg

• Voluven 36mmHg

• 25% HSA 80mmHg

What do all the numbers  mean?

264/0.45/13

First Number: Molecular  Weight

• HES are ploydisperse

substances.

• They contain a distribution of molecular  weights.

• The number on the package is the average.

•After infusion the molecules are broken down by endo‐

amylases.

•If their size is below the renal threshold, they are excreted.

•Hydroxyethylation

slows down the rate of breakdown.

• Low MW solutions have more molecules per  volume.

• This gives them a greater oncotic effect.

• Also gives them less persistence in plasma.

• Contrast this with larger molecules.

Second number: Molar  substitution

• This is where the drugs derive their name.

• 0.6 = Hextend

• 0.5 = Pentaspan

• 0.4 = Voluven (a tetrastarch)

Second number: Molar  substitution

• Proportion of the carbon atoms that are  hydroxyethylated.

• Expressed as a number from 0 to 1.

• Most starches are substituted in the C2 or C6  position.

Third Number: C2:C6 ratio

• Refers the the proportion of molecules that  are hydroxyethylated at the C2 vs he C6 

position.

• A higher C2:C6 ratio results in longer  intravascular half life.

Adverse effects of colloids

• Hemostatic

• Dermatologic

• Renal

Hemostatic Effects

Hemostatic Effects

• Seems to be more pronounced with the  slowly degraded starches.

• Predominant effect is on vWF:VIII.

• Some platelet effects, but these are non‐ significant.

Hemostatic Effects

• We’re Ok using Pentaspan, Voluven.

• There is a dilutional

effect, but this is only  relevant at very high doses. 

Hemostatic Effects

• Dinosaur Starches are associated with  bleeding, the newer ones aren’t.

Hemostatic Effects

• Numerous studies have shown no change in  bleeding with the newer starches.

• (Chest tube losses, coagulation factors, TEG).

Renal Effects

Renal Effects

Renal Effects

• The starch was 240/0.6

• Similar but different.

• Probably not the best group to test your  hypothesis in.

Renal Effects

What does VISEP answer?

• What happens when you give a toxic dose of  a drug?

•This wasn’t 

Pentaspan

or 

Voluven.

•10% 200/0.5 

(Hemohes).

•It was a 

hyperoncotic

solution.

•This drug can 

accumulate in 

plasma.

• The dose was as high as 500‐750cc/day.

Good thing 25% Albumin is  OK!!

Albumin in the critically  ill

Albumin in the critically  ill

Albumin in the critically  ill

• Cochrane review in 1998 of the 30 trials of albumin  involving over 1400 patients

• 6 additional deaths for every 100 patients treated.

• Cochrane review in 1998 of the 30 trials of albumin  involving over 1400 patients

• 6 additional deaths for every 100 patients treated.

•Randomized patients to either 4%  albumin or abnormal saline.

Not so good for the brain!

Not so good for the brain!

DON’T MINIMIZE THE EFFECT OF HYPERONCOTIC SOLUTIONS!

• PEff

=  (Pcap

–PBow

) ‐

Ppla

Remember, it’s 25% Albumin

• Hyperoncotic

albumin has been known to be  a cause of renal failure since the 1980s.

• Using a hyperoncotic

solution with little  crystalloid may be bad.

Albumin

10 Commandments of Fluids

I.

D5W and D5 ½NS have no role in resuscitation.II.

Crystalloids have an ephemeral intravascular presence.III.

Normal Saline is not Normal.IV.

Colloids are drugs, and have a dosage and side effects.V.

Aim for a balanced resuscitation.VI.

Blood transfusions are bad, but anemia might be worse.VII.

Your average, stable  ICU patient is (almost) NEVER 

hypovolemic.

VIII.

There is no role for ‘maintenance fluids’

for patients on full tube 

feeds.

IX.

Positive fluid balance is associated with worse outcomes.X.

Don’t covet my slides.