Comparison of different methods for estimating total body water when describing mass and fluid transfer in dialysis

Over the years, more and more attention has been dedicated to the development of personalized hemodialysis treatment. In order to succeed in this, various mathematical models have been developed, able to estimate, throughout the duration of the dialysis session, the concentrations of solutes and blood volume of the patient. The goal of this work was to investigate how different methods to estimate the total body water of the patient influenced the performance of one of these models, the Casagrande model. The methods considered were Watson anthropometric formula, Chertow anthropometric formula, Daurgidas anthropometric formula and the bioelectrical impedance analysis. Performance was assessed by the error in the estimation of solute concentrations (sodium, potassium, chloride, calcium, bicarbonate, magnesium, urea, and glucose) at the beginning, end, and at each hour of the duration of the dialysis session. The results showed that there is not a particular method that is better than the others. While the Chertow anthropometric formula appears to be a slightly worse option than the others, the choice of which method to use can be made according to the preferences of the center in which treatments are performed. It can also be concluded that, in order to further improve the performance of the mathematical model, it will be necessary to focus on other areas, since the choice of the method for estimating total body water does not seem to have a significant impact on performance.

Negli anni ci si sta concentrando sempre di più sullo sviluppo di trattamenti personalizzati per quanto riguarda l’emodialisi. Per riuscire in questo intento, sono stati sviluppati vari modelli matematici, in grado di stimare, per tutta la durata della seduta dialitica, le concentrazioni dei soluti e del volume ematico del paziente. Obiettivo di questo lavoro è stato quello di indagare come diverse metodiche per stimare il volume complessivo di fluidi del paziente potessero influenzare le prestazioni di uno di questi modelli, il modello Casagrande. Le metodiche prese in considerazione sono state le formule antropometriche di Watson, la formula antropometrica di Chertow, la formula antropometrica di Daurgidas e la bioimpedenziometria. Le prestazioni descrittive del modello sono state valutate calcolando l'errore nella stima delle concentrazioni dei soluti (sodio, potassio, cloruro, calcio, bicarbonato, magnesio, urea, glucosio) all'inizio, alla fine, e ad ogni ora durante la seduta dialitica. I risultati hanno mostrato che non vi è una metodica significativamente migliore delle altre. Si può inoltre concludere che, per cercare di migliorare ulteriormente le prestazioni del modello matematico, bisognerà concentrarsi su altri aspetti, dal momento che la scelta della metodica di stima del volume di fluidi totali non sembra avere un impatto significativo sulle prestazioni.