Investigations on peritoneal dialysis by mathematical modeling and in vitro/vivo experiments

Abstract

Peritoneal dialysis (PD), which places less stress on the cardiovascular system, is an alternative to the commonly applied hemodialysis (HD) for patients with kidney disease. Each patient should have a treatment plan tailored to his/her individual needs in terms of filling volume, concentration of OA, and length of stay. In practice, this is usually done during ongoing treatment through ongoing adjustment and individualization, as testing to obtain patient-specific information is often too infrequently performed. State of the art research to describe transport processes during PD is the so-called biophysical "TPM". In the context of this work concepts and methods are developed, which may improve the currently used treatment scheme in humans. The software available on the market is mainly designed for substance parameters and less suitable to adjust the patient to a sustainable euvolemic hydration status. Most tests used to determine the patient's membrane parameters do not provide sustainable usable information on the ultrafiltration volume to be achieved per cycle. Biophysical models and methods should be readily applicable and characterize the specific patient. PD devices with intraperitoneal pressure measurement, body composition monitors or dry weight concepts as known from HD could be used to optimize treatment.

Die Peritonealdialyse (PD), die das Herz-Kreislauf-System weniger belastet, ist für nierenkranke Patienten eine Alternative zur Hämodialyse (HD). Für den Patienten sollte ein Behandlungsplan erstellt werden, der auf individuelle Bedürfnisse hinsichtlich Füllvolumen, Konzentration des osmotischen Agens und Verweildauer zugeschnitten ist. In der Praxis erfolgt dies meist während der laufenden Behandlung durch fortwährende Anpassung, denn Tests zur Gewinnung patientenspezifischer Informationen werden oft zu selten durchgeführt. Stand der Forschung zur Beschreibung der Transportprozesse während der PD ist das sogenannte biophysikalische "Drei-Poren-Modell". Im Rahmen dieser Arbeit wurden Konzepte und Methoden entwickelt, welche das aktuell verwendete Behandlungsschema am Menschen verbessern könnten. Die auf dem Markt erhältliche Software ist hauptsächlich auf Stoffparameter ausgelegt und weniger geeignet, um den Patienten nachhaltig auf einen euvolämischen Hydratationsstatus einzustellen. Die meisten Tests zur Bestimmung der Membranparameter des Patienten liefern keine nachhaltig verwendbaren Informationen über das pro Zyklus zu erreichende Ultrafiltrationsvolumen. Biophysikalische Modelle und Methoden sollten leicht anwendbar sein und den spezifischen Patienten charakterisieren. PD-Geräte mit intraperitonealer Druckmessung, Body-Composition-Monitore oder Dry-Weight-Konzepte, wie sie von der HD bekannt sind, könnten zum Optimieren der Behandlung Verwendung finden.