Origins for current water requirement equations
Het vinden van de oorspronkelijke bronnen van de vergelijkingen die voor het schatten van de waterbehoefte worden gebruikt, bleek erg moeilijk. De vroegste studies werden uitgevoerd in de jaren 1920 en 1930, met weinig verdere verificatie van deze voorlopige studies in de afgelopen 80 jaar. Er zijn vijf manieren geïdentificeerd om de vochtbehoefte te schatten. Zij worden gepresenteerd vanaf de vroegste schattingen tot recentere tijden. De beschikbare rekeningen en de oorsprong van veelgebruikte methoden voor het schatten van de waterbehoefte worden in tabel 1 geschetst en hieronder besproken.
Percentage van lichaamsgewicht
De vroegst gevonden verwijzing naar schattingen van de waterbehoefte bij de mens was in de vorm van een percentage van het lichaamsgewicht. In 1930 presenteerde Adolph21 de dagelijkse wateromloop bij verschillende diersoorten, waaronder de mens. Voor de mens wordt een dagelijkse waterverversing van 3,4% gerapporteerd,21 waarbij een artikel van Adolph22 uit 1921 als bron wordt gebruikt. Verrassend genoeg is dit cijfer afgeleid van waarnemingen van de wateromloop bij slechts twee proefpersonen in rust (waarvan één de auteur is, tabel 2) tijdens de warmere maanden januari en november in Oxford (Verenigd Koninkrijk).22 Pogingen om meer details en bevestiging te vinden in andere studies waarnaar in het artikel van Adolph21 wordt verwezen, zijn mislukt omdat de nadruk in deze artikelen uitsluitend op de nieruitscheiding lag.22, 23, 24, 25 Bovendien wordt opgemerkt dat alleen het resultaat van de auteur (en niet dat van de andere proefpersoon) in latere artikelen werd geciteerd (tabel 2). Bijgevolg lijkt de 24-uurs wateromzet van 3,4% van het lichaamsgewicht slechts op één proefpersoon te zijn gebaseerd.
Nog recenter wordt in documenten een cijfer van 4% van het lichaamsgewicht genoemd als middel om de wateromzet bij volwassenen te beoordelen.11, 26 In 1980 en 1989,16, 17 stelde de National Research Council van de Verenigde Staten ook een dagelijkse wateromzet van 4% van het totale lichaamsgewicht onder omstandigheden die zweten voorkomen, wat neerkomt op 2800 ml voor een volwassene van 70 kg.17 Dit werd niet vermeld in hun latere document.27 Dit cijfer is niet verschillend van andere auteurs28, 29 die 2532-2932 ml beschrijven als berekende gemiddelde waterbehoefte met behulp van andere vergelijkingen.
Oppervlakte (ml/m2)
Andere vroege documenten schatten de waterbehoefte op basis van de oppervlakte in vierkante meter.12, 21, 30, 31 Men was destijds van mening dat veel fysiologische processen constanter waren wanneer ze werden uitgedrukt in eenheden van oppervlakte.31 De schatting van de waterbehoefte in ml aan de hand van de oppervlakte werd vervolgens omgezet in de basiseenheden ml/kcal (berekend uit de verbruikte energie12 of de verbruikte energie30) of ml/kg.31
In 1933 gebruikte Adolph12 voor het eerst de lichaamsoppervlakte als basis voor de schatting van de waterbehoefte bij zoogdieren (niet bij mensen), wat de basis vormde voor de schatting van de waterbehoefte in 1 ml per verbruikte kcal (tabel 2). In latere studies verwijzen Holliday en Segar30 en Wallace32 naar Crawford et al.31 als de bron voor het schatten van de waterbehoefte door berekeningen van de oppervlakte (ml/m2). De beschouwing van de oppervlakte bevestigde dat er meer kg (en dus energiebehoefte) naar oppervlakte bestond bij kinderen in vergelijking met volwassenen.32 Holliday en Segar30 verwijzen naar en lijken waterramingen op basis van ml/m2 te hebben geëxtrapoleerd van Crawford et al.31 Het grootste deel van het artikel van Crawford et al.31 is gericht op medicijndosering met een enkele vermelding dat medicijndosering op basis van oppervlakte zou kunnen worden geëxtrapoleerd naar andere behoeften zoals water.31
Andere recente auteurs 3334 verwijzen ook naar waterramingen op basis van lichaamsoppervlakte. Sommigen verwijzen naar ouderen die ten minste 1600 ml/m2 nodig hebben, maar referenties onderbouwen de bron niet.4, 35 Anderen melden een schatting van 1500 ml/m2 voor gebruik tijdens totale parenterale voeding bij zowel volwassenen als adolescenten.33 De oorspronkelijke bronnen blijven echter moeilijk te verifiëren.
De ml/kcal-uitgaven
De vergelijking van 1 ml/kcal-uitgaven wordt door veel auteurs geciteerd.28, 29, 35, 36, 37 Documenten over voedingsreferentie-inname,27 Sawka et al.38 en de Evidence Analysis Library39 van de American Dietetic Association suggereren allemaal dat het werk van Adolph12 uit 1933 (wiens berekeningen waren gebaseerd op de verbruikte energie) het bewijs is om dit getal te ondersteunen.
In het oorspronkelijke artikel van Adolph12 uit 1933 wordt het woord zoogdier, en niet mens, gebruikt in de optelsom van de auteur van 1 ml per kcal, wat lijkt op een liberale schatting van de waterbehoefte (tabel 2). In het inleidend commentaar van Adolph12 wordt er openlijk op gewezen dat er tussen de soorten voldoende verschillen bestaan om brede generalisaties in de weg te staan Onder de 340 referenties van Adolph12 bevonden zich onder de onderzochte zoogdieren ook honden en konijnen.12 In andere vakgebieden, zoals de farmacologie, kunnen doseringen per kg niet worden geacht te kunnen worden geëxtrapoleerd naar soort en gewicht.40 Hoe dit van toepassing is op berekeningen van de waterbehoefte op basis van de oppervlakte en bij verschillende dieren is niet bekend. Ondanks de waarschuwende waarschuwing van Adolph,12 is de formule echter op grote schaal toegepast, kennelijk zonder verdere onderbouwing.
Over het geheel genomen wordt in het overzichtsartikel van Adolph uit 1933 spaarzaam bewijs geleverd.12 Het is een verhalende stijl in vergelijking met de hedendaagse wetenschappelijke methode en omvat dierstudies vanwege de beperkte beschikbare gegevens over de mens. De bron van de berekeningen van de waterbehoefte en de lichaamsoppervlakte zijn niet expliciet. De uiteindelijke berekening van de waterbehoefte varieert van 2100 ml (minimum) tot 3400-5000 ml (gemiddeld tot liberaal). De auteur wijst op het woord “zoogdier” en stelt vervolgens dat een “handige liberale norm voor de totale waterinname voor elk zoogdier 1 cc per calorie is”.
In 1950 schatten Darrow en Pratt41 de waterbehoefte van een “normale” man van 70 kg op 126 ml/100 gemetaboliseerde kcal, wat stijgt tot 140 ml/100 gemetaboliseerde kcal als rekening wordt gehouden met waterverlies door zweet en ontlasting. Dit kan een onderbouwing zijn voor het document van 1989 waarin wordt gesteld dat de behoefte mag worden verhoogd tot 1,5 ml/kcal om de activiteit, het zweten en de solutbelasting te dekken,17 hoewel dit niet werd vermeld in de eerdere uitgave van 1980.16
In 1957 bepaalden auteurs die parenterale voeding onderzochten opnieuw de waterbehoefte aan de hand van het kcal-verbruik, en vatten een behoefte van 100 ml/100 kcal/dag samen.30 Deze formule werd echter vermeld met betrekking tot een zuigeling van 3 kg, hoewel een combinatie van volwassenen, kinderen en zuigelingen in het document werd besproken. Het artikel stelt dat 50 ml/100 kcal/dag nodig is om onmerkbare verliezen te vervangen en 66,7 ml/100 kcal/dag om nierwaterverliezen te vervangen.30 Het totaal van 116,7 ml/100 kcal/dag wordt aangepast met 16,7 ml/100 kcal om het water uit oxidatie te compenseren, wat resulteert in een eindcijfer van 100 ml/100 kcal/dag.30 Voor volwassenen werd een vermindering van 10% voor onmerkbare verliezen voorgesteld. Andere auteurs30 waren ook van mening dat vergelijkingen van de waterbehoefte voor “alle leeftijden” (waarmee kinderen van alle leeftijden werden bedoeld, niet volwassenen) gebaseerd moesten zijn op het energiemetabolisme. Bijgevolg lijkt extrapolatie naar volwassenen te hebben plaatsgevonden zonder specifieke onderbouwing.
De National Research Council16, 17 beschouwt 1 ml/kcal voor volwassenen (en 1,5 ml/kcal voor zuigelingen) als een redelijke hoeveelheid water in normale omstandigheden, waarbij wordt erkend dat veel factoren het gebruik van een algemene waarde in de weg staan. Als er geen risico op watervergiftiging bestaat, wordt voorgesteld de behoefte te verhogen tot 1,5 ml/kcal om de activiteit, het zweten en de solutbelasting te dekken.17 Of de cijfers gebaseerd zijn op verbruikte of verbruikte energie wordt niet expliciet vermeld. Er werden geen referenties gegeven, maar het cijfer lijkt in overeenstemming te zijn met de cijfers van de oorspronkelijke auteurs, die de waterbehoefte per oppervlakte-eenheid omzetten in waterbehoefte per kcal. Een recent nationaal consumptie-onderzoek onder meer dan 2000 Duitse volwassenen ondersteunt dergelijke schattingen van de totale waterinname (inclusief vocht uit de voeding, dranken en metabolisch water) door het documenteren van 1,01 ml/kcal verbruikt voor mannen en 1,06 ml/kcal verbruikt voor vrouwen.42
ml/kg
Uit een onderzoek van artikelen blijkt dat een omzetting van de waterbehoefte van ml/kcal naar ml/kg voor het gebruiksgemak zowel voor zuigelingen30, 32, 41 als voor volwassenen heeft plaatsgevonden.37, 41, 43, 44
Een vaak gebruikte formule van 35-45 ml/kg/dag om de waterbehoefte van volwassenen te schatten20 kan zijn afgeleid van het oorspronkelijke werk van Holliday en Segar.30 De recensent stelt dat het bereik in geschatte waterbehoefte van 35-45 ml/kg/dag te wijten kan zijn aan geslachtsspecifieke geschatte behoeften in plaats van een grotere of kleinere waterbehoefte als gevolg van omgevings- of andere factoren. Uitgaande van 1 ml/kcal, zoals destijds algemeen werd aangenomen, en van een geschatte energiebehoefte van 2500 kcal voor mannen en 2000 kcal voor vrouwen30 , komt men uit op een geschatte behoefte van 35,7 ml/kg voor de gemiddelde man van 70 kg en 44,4 ml/kg voor de gemiddelde vrouw van 45 kg. Destijds werd erkend dat 45 kg een onderschatting was van de typische vrouw, maar de auteurs verklaarden dat rekening werd gehouden met het lagere metabolische gewicht per eenheid lichaamsgewicht.30
Op basis van fysiologische principes schatten Darrow en Pratt41 een vergelijkbare waterbehoefte op 38 ml/kg voor een persoon van 70 kg onder gemiddelde omstandigheden. De berekeningen omvatten een verscheidenheid van factoren, zoals de geschatte kcal-behoefte, het soort dieet, de urineconcentratie, 42 ml/100 kcal voor onmerkbaar waterverlies en 12 ml/100 kcal om te corrigeren voor het water uit oxidatie. Dergelijke studies verklaren niet de bron van water schattingen zo laag als 30 ml/kg.28, 29, 43
Veel auteurs28, 29, 35 hebben 30 ml/kg opgegeven voor de schatting van de waterbehoefte bij oudere volwassenen. De oorspronkelijke bron voor de formule wordt echter niet gegeven. Hodgkinson et al.35 gebruiken Chidester en Spangler,29 die de formule niet gebruiken. Holben et al.28 verklaren dat het werkelijke lichaamsgewicht werd gebruikt, en noemen Grant en DeHoog als de bron voor dit cijfer. Noch het gebruik van het werkelijke lichaamsgewicht, noch hun bron voor deze formule werd echter door Grant en De-Hoog gespecificeerd.37 Holben et al.28 vermelden Chernoff43 als de bron van de aanvullende formule die 30 ml/kg voorstelt met een minimum van 1500 ml, maar er wordt geen bron voor de referentie gegeven. Het cijfer van 35 ml/kg zoals gerapporteerd door Austin36 is afkomstig van Zeman,34 waar 35 ml/kg wordt gesteld als de ondergrens van het bereik voor actieve jonge volwassenen (35-40 ml/kg) en de bovengrens van het bereik voor gemiddelde volwassenen (30-35 ml/kg), maar ook hier worden geen originele bronnen gegeven.
Er zijn recentelijk meer geavanceerde technieken met behulp van gelabeld water gebruikt in studies van de dagelijkse wateromzet en behoefte. Door de dagelijkse liter wateromzet te delen door het gemiddelde gewicht werd een waterbehoefte van ∼40-50 ml/kg gevonden bij mensen die in een gemeenschap rondliepen, zonder wezenlijke verschillen tussen geslacht of leeftijd (40-69 jaar).45, 46, 47 Niveaus van 75-100 ml/kg werden gevonden bij grote lichamelijke activiteit48, 49 en hitte (brandbestrijding).50 Met uitzondering van één artikel (n=458),45 hebben de studies nog steeds betrekking op lage aantallen (n=8-17) en overwegend mannelijke deelnemers (51 mannen en 15 vrouwen).46, 47, 48, 49, 50
Waterbehoefte per gewichtscategorie van 10 kg
De vroegst gevonden waarschijnlijke bron voor deze formule zijn drie afzonderlijke vergelijkingen die worden gebruikt om de energiebehoefte te schatten.30 Schattingen van de waterbehoefte uitgedrukt in 1 ml/kcal12, 30 maken een directe conversie mogelijk van vergelijkingen uitgedrukt in kcal (bijvoorbeeld 100 kcal/kg) naar vergelijkingen uitgedrukt in ml (bijvoorbeeld 100 ml/kg). Berekening één was 100 kcal/kg indien tussen 0 en 10 kg.30 Berekening twee was 1000 kcal en vervolgens 50 kcal/kg voor elke kg tussen 10 en 20 kg.30 Berekening drie was 1500 kcal en vervolgens 20 kcal/kg voor elke kg boven 20 kg.30 Voor de schattingen van de energiebehoefte wordt verwezen naar het hoofdstuk uit het pediatrisch leerboek van Talbot51 uit 1949 betreffende “Basaal metabolisme bij kinderen”. De grafiek30 verwijst naar “various ages”, maar in de context beschrijft hij kcal per kg naar gelang van de leeftijd en verwijst hij naar de behoeften voor kinderen vanaf Wallace.32 De rechtvaardiging voor de extrapolatie en de toepassing van de vergelijkingen van kinderen op volwassenen is onbekend.
Deze berekening heeft nog andere veranderingen ondergaan. De pediatrische tekst52 waarnaar Chidester en Spangler29 verwijzen vermeldt 20 ml/kg als het eindcijfer met een maximum water per dag van 2400 ml bij “volwassen patiënten”. Meer recent documenteert Skipper 33, 53 deze berekening duidelijk voor gebruik bij kinderen en geeft een iets andere berekening van 20 ml/kg tussen 21 en 40 kg (wat neerkomt op 1900, ml voor een persoon van 40 kg). De vergelijking is echter afgekapt en er wordt niets gezegd over gewichten boven 40 kg. De oorspronkelijke bronnen breidden het gewicht uit tot 70 kg,30 en presenteerden de kcal per kg van een zuigeling van 4 maanden oud tot jonge volwassenen van in de 20.32 De meeste deelnemers aan de studie van Holliday en Segar30 waren kinderen en zuigelingen, en slechts 5 van de 61 onderzochte personen waren volwassen (er werden geen leeftijden vermeld). Deze factoren roepen belangrijke vragen op over het vertrouwen waarmee de formule moet worden toegepast op volwassenen.
Verder zijn er wijzigingen opgetreden bij toepassing op volwassenen.28, 29, 36 De uiteindelijke aanpassing voor gewicht dat boven de 20 kg blijft varieert van de oorspronkelijke 20 ml/kg naar ofwel 15 ml/kg28, 29, 35 of 25 ml/kg36 zonder verklaring. Bij de beoordeling van de waterinname (uit voeding en dranken) van oudere volwassenen is een formule met 15 ml/kg voor de uiteindelijke schatting onderzocht.28, 29, 35 Aangezien de kcal per kg met de leeftijd afnemen32 , is een lager in plaats van een hoger eindcijfer bij toepassing op volwassenen wellicht beter te rechtvaardigen. Als deze aanname van 1 ml/kcal ooit met succes wordt betwist, zou de schatting van de waterbehoefte ook veranderen.