Εκτίμηση των διαταραχών της οξεοβασικής ισορροπίας ασθενών σε εξωνεφρική κάθαρση μέσω της φυσικοχημικής προσέγγισης

Abstract

Background: The relative merits of the Henderson–Hasselbalch (HH) versus Stewart frameworks for interpreting dialysis-associated acid–base shifts remain debated. Dialysis alters systemic pH through exogenous bicarbonate delivery, chloride displacement, and removal of organic anions. We compared these approaches across hemodialysis (HD) and peritoneal dialysis (PD). Methods: We studied 53 HD patients with paired pre/post HD blood gas and chemistry (106 observations) and 41 PD patients cross-sectionally, totaling 147 datasets. Derived variables followed the Figge/Stewart implementation [apparent SID (SIDa), effective SID (SIDe), strong ion gap (SIG), albumin-corrected anion gap (AGc)]. For HD, changes in pH (ΔpH) were modeled using HH predictors (ΔHCO₃⁻, ΔPCO₂) and Stewart predictors (ΔSIDa, ΔATOT, ΔPCO₂). For cross-sectional data (HD-pre, HD-post, and PD), HH- and Stewart-based level-models were fitted. Stewart-predicted pH was also computed using the Figge and the simplified Constable electroneutrality equation. Results: HD increased pH by 0.11, driven by ΔHCO₃⁻ = +5.7 mΕq/L, ΔCl⁻ = −2.3 mEq/L, and declines in unmeasured anions (ΔSIG = −3.9; ΔAGc = −3.3). SIDa increased only marginally (+1.3 mEq/L), whereas SIDe rose by +5.3 mEq/L and fully tracked the alkalinization. In Δ-models, HH explained 90% of variance in ΔpH (R² = 0.903) compared with 51% for Stewart (R² = 0.514). In level-models, HH explained 96% of pH variance versus 36% for Stewart. Bland–Altman analysis showed systematic overestimation of pH by the Figge and Constable approach (bias +0.111), most pronounced pre-HD. PD patients had consistently higher AGc and SIG values than HD patients, indicating a greater burden of unmeasured anions. Conclusions: Alkalinization during HD is primarily attributable to bicarbonate gain, chloride displacement, and organic-anion clearance. The HH framework provides superior predictive performance for ΔpH, while closed-system Stewart formulations based on SIDa underestimate alkalinization. However, a broader physicochemical interpretation using SIDe and SIG, which incorporate bicarbonate and unmeasured anions, coherently describes the observed physiology. Future applications of the Stewart approach in dialysis should emphasize SIDe and SIG to better reflect the open-system physiology of both HD and PD. Our findings suggest that the HH model remains more predictive of alkalinization, while SIDe and SIG refine the physicochemical understanding.

Υπόβαθρο Η σχετική υπεροχή της παραδοσιακής προσέγγισης κατά Henderson–Hasselbalch (HH) έναντι της φυσικοχημικής προσέγγισης κατά Stewart για την ερμηνεία των οξεοβασικών μεταβολών κατά την εξωνεφρική κάθαρση παραμένει αντικείμενο επιστημονικής αντιπαράθεσης. Η εξωνεφρική κάθαρση επηρεάζει τη συστηματική οξεοβασική ισορροπία μέσω εξωγενούς χορήγησης διττανθρακικών, μεταβολών στη συγκέντρωση του χλωρίου και απομάκρυνσης οργανικών ανιόντων. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η συγκριτική αξιολόγηση των δύο προσεγγίσεων σε ασθενείς που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση (Hemodialysis, HD) και περιτοναϊκή κάθαρση (Peritoneal Dialysis, PD). Μέθοδοι Μελετήθηκαν 53 ασθενείς υπό χρόνια αιμοκάθαρση, με ζεύγη μετρήσεων αερίων αίματος και βιοχημικών παραμέτρων πριν και μετά τη συνεδρία (106 παρατηρήσεις), καθώς και 41 ασθενείς υπό περιτοναϊκή κάθαρση (σύνολο 147 συνόλων δεδομένων). Υπολογίστηκαν οι ακόλουθες παράγωγες μεταβλητές σύμφωνα με την προσέγγιση Figge/Stewart:•η εμφανής διαφορά ισχυρών ιόντων (apparent strong ion difference, SIDa), •η δραστική διαφορά ισχυρών ιόντων (effective strong ion difference, SIDe), •το χάσμα ισχυρών ιόντων (strong ion gap, SIG), •το διορθωμένο ως προς την αλβουμίνη χάσμα ανιόντων (corrected anion gap, AGc). Για την αιμοκάθαρση, οι μεταβολές του pH (ΔpH) μοντελοποιήθηκαν με βάση προγνωστικούς παράγοντες:•κατά Henderson–Hasselbalch (ΔHCO₃⁻, ΔPCO₂) και •κατά Stewart (ΔSIDa, ΔATOT, ΔPCO₂). Για τα δεδομένα συγχρονικών μελετών (HD-pre, HD-post και PD) εφαρμόστηκαν μοντέλα πολλαπλών επιπέδων βασισμένα στις προσεγγίσεις HH και Stewart, ενώ το προβλεπόμενο pH κατά Stewart υπολογίστηκε μέσω της εξίσωσης Figge και της απλοποιημένης εξίσωσης ηλεκτροουδετερότητας κατά Constable. Αποτελέσματα Η αιμοκάθαρση οδήγησε σε αύξηση του pH κατά 0.11, κυρίως λόγω:•αύξησης των διττανθρακικών (ΔHCO₃⁻: +5.7 mEq/L), •μείωσης του χλωρίου (ΔCl⁻: −2.3 mEq/L), •και ελάττωσης των μη μετρούμενων ανιόντων (ΔSIG: −3.9, ΔAGc: −3.3). Η SIDa παρουσίασε οριακή αύξηση (+1.3 mEq/L), ενώ η SIDe αυξήθηκε σημαντικά (+5.3 mEq/L), αντανακλώντας την παρατηρούμενη αλκαλοποίηση. Στα μοντέλα μεταβολών (Δ-models), η προσέγγιση HH εξήγησε το 90% της διακύμανσης του ΔpH (R² = 0.903), έναντι 51% της προσέγγισης Stewart (R² = 0.514). Στα μοντέλα πολλαπλών επιπέδων, η HH εξήγησε το 96% της διακύμανσης του pH, έναντι 36% της προσέγγισης Stewart. Η ανάλυση Bland–Altman ανέδειξε συστηματική υπερεκτίμηση του pH από τις εξισώσεις Figge και Constable (bias +0.111), ιδίως στις μετρήσεις προ αιμοκάθαρσης. Οι ασθενείς υπό περιτοναϊκή κάθαρση εμφάνισαν σταθερά υψηλότερες τιμές AGc και SIG σε σύγκριση με τους ασθενείς υπό αιμοκάθαρση, υποδηλώνοντας αυξημένο φορτίο μη μετρούμενων ανιόντων. Συμπεράσματα Η αλκαλοποίηση κατά την αιμοκάθαρση αποδίδεται κυρίως στην πρόσληψη διττανθρακικών, τη μεταβολή της συγκέντρωσης του χλωρίου και την απομάκρυνση οργανικών ανιόντων. Η προσέγγιση Henderson–Hasselbalch εμφανίζει ανώτερη προγνωστική ικανότητα ως προς τις μεταβολές του pH, ενώ η προσέγγιση Stewart, όταν βασίζεται αποκλειστικά στη SIDa, τείνει να υποεκτιμά την παρατηρούμενη αλκαλοποίηση. Ωστόσο, η ευρύτερη φυσικοχημική ανάλυση μέσω των παραμέτρων SIDe και SIG, οι οποίες ενσωματώνουν τόσο τα διττανθρακικά όσο και τα μη μετρούμενα ανιόντα, παρέχει συνεκτικότερη ερμηνεία της υποκείμενης παθοφυσιολογίας. Μελλοντικές εφαρμογές της προσέγγισης Stewart στην εξωνεφρική κάθαρση θα πρέπει να επικεντρωθούν στις παραμέτρους SIDe και SIG, προκειμένου να αποτυπώνεται πληρέστερα η φυσιολογία ανοικτού συστήματος που χαρακτηρίζει τόσο την αιμοκάθαρση όσο και την περιτοναϊκή κάθαρση.