Erhaltungsbedarf an Flüssigkeit (Holliday-Segar)

Klinischer Hintergrund

Wenn eine Patientin oder ein Patient keine ausreichende orale Zufuhr aufrechterhalten kann, wird ein strukturiertes Vorgehen benötigt, um abzuschätzen, wie viel intravenöse Flüssigkeit die basalen Verluste über Urin, Stuhl, Perspiration und Atmung deckt. Ohne ein geregeltes Verfahren besteht ein erhebliches Risiko der Über- oder Unterdosierung mit Volumenüberladung beziehungsweise Dehydratation als Folge. Die Holliday-Segar-Formel, oft 4-2-1-Regel genannt, ist die verbreitetste Methode zur Berechnung der Erhaltungsdosis und wird seit Ende der 1950er-Jahre in der klinischen Praxis verwendet. Sie liefert eine stündliche Dosis, die zur Ermittlung des Tagesbedarfs mit 24 multipliziert werden kann.

Berechnung der Erhaltungsflüssigkeit (Holliday-Segar)

Die Formel beruht darauf, dass der Wasserbedarf in mL pro Tag ungefähr dem Energieumsatz in kcal pro Tag entspricht, da je verbrauchter kcal etwa 1 mL Wasser benötigt wird. Holliday und Segar zeigten, dass der Energieumsatz mit dem Körpergewicht auf vorhersagbare, aber nichtlineare Weise skaliert: Die ersten Kilogramm erfordern mehr Energie pro kg als die folgenden [1]. Daraus ergab sich eine Stufenformel, in der der Wasserbedarf pro kg mit steigendem Körpergewicht abnimmt. Die stündliche Variante, die 4-2-1-Regel, ist eine Vereinfachung der ursprünglichen Tagesformel:

$$\text{mL/h} = 4 \times \min(w, 10) + 2 \times \min(\max(w - 10, 0), 10) + 1 \times \max(w - 20, 0)$$

Dabei ist $w$ das Körpergewicht in kg. Für ein Kind mit 25 kg ergibt sich $4 \times 10 + 2 \times 10 + 1 \times 5 = 65$ mL/h, entsprechend 1 560 mL pro Tag.

Die Ableitungskohorte bestand aus stationär behandelten Kindern in den USA; der Originalartikel wurde 1957 publiziert [1]. Die Formel wird seither deutlich breiter verwendet, auch bei Erwachsenen, obwohl die ursprüngliche Herleitung auf der Physiologie und dem Energieumsatz von Kindern beruhte.

Interpretation in der Praxis

Das Ergebnis des Rechners ist die basale Erhaltungsdosis in mL/h. Sie gibt an, was eine Person zur Aufrechterhaltung des Volumenstatus bei normalen Verlusten benötigt, vorausgesetzt, sie ist zu Beginn euvoläm. In der klinischen Praxis sind drei Komponenten gesondert zu ergänzen oder anzupassen:

Eine dehydriert eintreffende Person benötigt also mehr, als der Rechner angibt. Umgekehrt kann eine Person mit Herzinsuffizienz, Niereninsuffizienz oder SIADH eine reduzierte Dosis benötigen, häufig 50 bis 70 Prozent der berechneten Erhaltung, da das antidiuretische Hormon erhöht ist und eine Wasserretention besteht.

Validierung und Testgüte

Anders als Vorhersageinstrumente hat die 4-2-1-Regel keine c-Statistik oder Kalibrierungsmaße im herkömmlichen Sinn. Sie ist eine physiologische Herleitung und kein statistisches Modell, und ihre „Leistung“ besteht darin, wie gut sie den tatsächlichen Wasserbedarf einer bestimmten Person abschätzt. Über mehr als sechs Jahrzehnte wurde die Formel infrage gestellt und modifiziert, besonders in zwei Punkten: der Volumenhöhe und der Tonizität der Flüssigkeit.

Zum Volumen haben spätere Untersuchungen des Energieumsatzes stationär behandelter Kinder gezeigt, dass der tatsächliche Energiebedarf häufig niedriger ist als von Holliday-Segar angegeben, besonders bei kritisch kranken Kindern auf der Intensivstation, wo die Stoffwechselaktivität herunterreguliert ist. Das bedeutet, dass die Formel den Erhaltungsbedarf in dieser Population überschätzen kann.

Zur Tonizität hat sich eine umfangreiche Evidenz entwickelt. Das ursprüngliche Vorgehen kombinierte die 4-2-1-Regel mit hypotonen Lösungen, oft 0,2- bis 0,45-prozentiger Kochsalzlösung mit Glukose. Eine Cochrane-Übersicht von 2014 mit 10 RCT und 1 106 Kindern fand, dass isotone Lösungen das Risiko einer Hyponatriämie gegenüber hypotonen halbierten (RR 0,48, 95-Prozent-KI 0,38 bis 0,60, hohe Qualität) [2]. Eine aktualisierte Metaanalyse von 2024 mit 33 RCT und 5 049 Kindern bestätigte dies: Isotone Erhaltungslösungen verringerten das Risiko einer leichten Hyponatriämie sowohl innerhalb von 24 Stunden (RR 0,38, 95-Prozent-KI 0,30 bis 0,48) als auch nach 24 Stunden (RR 0,47, 95-Prozent-KI 0,37 bis 0,62), bei hoher Evidenzqualität [3]. Zugleich wurde bei Neugeborenen unter isotonen Lösungen ein erhöhtes Risiko für eine Hypernatriämie festgestellt (RR 3,74, 95-Prozent-KI 1,42 bis 9,85), weshalb die Autoren balancierte isotone Lösungen anstelle von 0,9-prozentiger Kochsalzlösung empfehlen [3].

Die American Academy of Pediatrics publizierte 2018 eine Leitlinie, die isotone Lösungen mit geeignetem Kalium- und Glukosezusatz als Erhaltungsflüssigkeit für Kinder von 28 Tagen bis 18 Jahren stark empfiehlt (Evidenzqualität A, starke Empfehlung) [4].

Limitationen

Die 4-2-1-Regel gilt für euvoläme Personen mit normalen Verlusten. Die folgenden Patientengruppen erfüllen die Voraussetzungen der Formel nicht:

• Personen mit gesteigerter Sekretion des antidiuretischen Hormons: Operation, Schmerz, Atemnot, Sepsis und ZNS-Beteiligung stimulieren ADH, wodurch die Ausscheidung freien Wassers abnimmt. Die volle Erhaltungsdosis nach der Formel kann dann zu Hyponatriämie und Hirnödem führen. Bei diesen Personen sollte die Dosis auf 50 bis 70 Prozent der berechneten Erhaltung reduziert werden.
• Personen mit großen laufenden Verlusten: Verbrennungen, Ileostoma, hohe Drainagemengen oder voluminöse Durchfälle erfordern, dass die Verluste gemessen und gesondert addiert werden. Die Formel deckt dies nicht ab.
• Neugeborene unter 28 Tagen: Die AAP-Leitlinie schließt diese Gruppe aus, und sowohl Wasser- als auch Elektrolytbedarf unterscheiden sich von den Angaben der Formel.
• Personen mit Nierenfunktionsstörung, Herzinsuffizienz oder Leberzirrhose: Die Volumentoleranz ist vermindert, und die Erhaltungsdosis muss individualisiert werden.
• Erwachsene: Die Formel wurde für Kinder abgeleitet, wird aber häufig bei Erwachsenen verwendet. Auch wenn sie bei gesunden Erwachsenen mit normalem Gewicht eine sinnvolle Näherung liefert, ist sie für Erwachsene mit Adipositas nicht validiert; bei Übergewicht sollte zur Vermeidung einer Überschätzung nach dem Idealgewicht und nicht nach dem tatsächlichen Gewicht gerechnet werden.

Der häufigste Fehler in der klinischen Praxis ist, einem Kind mit ADH-Stimulation eine hypotone Lösung in Erhaltungsdosis zu geben, wodurch zwei Risikofaktoren für eine Hyponatriämie zusammenkommen: hohes Volumen und niedrige Natriumkonzentration. Ein zweiter häufiger Fehler ist, die Erhaltungsdosis mit der Rehydratation zu verwechseln und einer dehydrierten Person dadurch zu wenig zu geben.

Quellen

1. Holliday MA, Segar WE. The maintenance need for water in parenteral fluid therapy. Pediatrics. 1957;19(5):823–32. PMID: 13431307
2. McNab S, Ware RS, Neville KA et al. Isotonic versus hypotonic solutions for maintenance intravenous fluid administration in children. Cochrane Database Syst Rev. 2014. PMID: 25519949
3. Amer BE, Abdelwahab OA, Abdelaziz A et al. Efficacy and safety of isotonic versus hypotonic intravenous maintenance fluids in hospitalized children: an updated systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Pediatr Nephrol. 2024;39(1):57–84. PMID: 37365423
4. Feld LG, Neuspiel DR, Foster BA et al. Clinical Practice Guideline: Maintenance Intravenous Fluids in Children. Pediatrics. 2018;142(6):e20183083. PMID: 30478247