AIDIS El Agua en Hemodiálisis NIVEL II

AIDIS
NIVEL II
El Agua en Hemodiálisis
Por Severino García Gamboa
La hemodiálisis
de personas es otra posibilidad de vida y una razón para estar optimistas
acerca de su futuro.
Cuando los riñones no son capaces de funcionar a más del 10 por
ciento de su capacidad normal, una persona necesita de diálisis renal o
un transplante de riñón para seguir viviendo. El objetivo de este
Filtrar la sange
mecanismo artificial de purificación es aumentar el flujo de sangre
Diversas enfermedades o eventos pueden dañar los riñones y hacer
ampliando un vaso sanguíneo o creando uno artificial.
Los riñones, de vital importancia para el hombre, son
los encargados de limpiar los líquidos del organismo y Cuadro 1. El agua y sus componentes más comunes
regular su equilibrio químico, evitando así que los
desechos alcancen niveles tóxicos.
No obstante, el número de pacientes con insuficiencia
renal va en aumento los últimos años. Lo óptimo en estos
casos, pero difícil de cumplir, es el transplante de riñón.
Si bien no es la solución definitiva al problema, la diálisis
es una alternativa que les permite seguir viviendo.
Una necesidad creciente
Hay varias causas que producen insuficiencia renal.
Por ejemplo, la presión sanguínea elevada, daña los
pequeños vasos sanguíneos de los riñones, mientras que
la Diabetes Mellitus tipo II (que comienza en la edad adulta)
afecta tanto a los vasos sanguíneos como a las estructuras
filtrantes de los riñones (glomérulos).
Dentro del cuerpo, los órganos y células también
producen desechos durante las funciones normales del
organismo. Afortunadamente, éste tiene sus propios
sistemas internos de eliminación, como los riñones.
Cada día, éstos limpian los líquidos del organismo y
regulan el equilibrio químico del mismo. Nuestra vida
depende de ellos para evitar que los desechos alcancen
niveles tóxicos. Sin embargo, cada año un número
creciente de personas está en condiciones de vivir, trabajar
y gozar de la vida, a pesar de tener riñones que no
funcionan adecuadamente; ¿cómo? Gracias a la diálisis.
Este proceso es una manera artificial de sacar la
“basura” del organismo, eliminando los desechos y
líquidos sobrantes. Aunque para aquellos que sufren de
insuficiencia renal no se trata de un sustituto perfecto o
una cura definitiva para su mal, para un importante número
volumen 7, número 3
Sales más comunes
Cationes
Aniones
presentes en el agua
Calcio Ca++
Bicarbonato HCO3Ca (HCO3)2
Magnesio Mg++
Carbonato CO3=
Mg (HCO3)2
Sodio Na+
Sulfato SO4=
Fe (HCO3)2
Potasio K+
Cloruro ClCaSO4
Hierro Fe++
Nitrato NO3MgSO4
Manganeso Mn++ Silicato HSiO3Na2SO4
Aluminio Al+++
K2SO4
Calidad Agua para Hemodiálisis
CaCl2
Estandard Americano
(E.E.C)
MgCl2
Nivel
Contaminantes
Químicos
Mg/L
NaCl
Calcio
2.0 (0.1 meq/L)
KCl
SiO2
Magnesio
4.0 (0.1 meq/L)
Sodio*
*70.0 (3.0 meq/L)
Potasio
8.0 (0.2 meq/L)
Floruros
0.2
Cloro
0.5
Cloraminas
0.1
Nitrato (N)
2.0
Sulfato
100.0
Cobre, Bario, Zinc
0.1 (c/u)
Aluminio
0.01
Arsénico, Plomo, Plata
0.005 (c/u)
Cadmio
0.001
Cromo
0.014
Selenio
0.09
Mercurio
0.0002
B
A
* 230 ppm (10 meq/L) compensando y autorizado monitorear conductividad
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que éstos fallen. Ello puede ocurrir en forma repentina o desarrollarse
gradualmente a través de meses o años.
Los factores que con mayor frecuencia contribuyen al surgimiento
de una afección renal son: diabetes, presión sanguínea elevada, y una
inflamación de los riñones llamada glomérulo nefritis. También pueden
producir insuficiencia renal las enfermedades hereditarias del riñón,
dentro de las cuales la más frecuente es la poliquística.
Cuando los riñones no son capaces de funcionar a más del 10 por
ciento de su capacidad normal (enfermedad renal terminal), una persona
necesita de diálisis renal o un trasplante de riñón para seguir viviendo.
Existen varias formas de realizar una diálisis, las cuales se agrupan
en dos categorías principales.
Hemodiálisis :
Mediante
este
procedimiento se extraen los desechos y
líquidos de la sangre, filtrándola a través de
un riñón artificial llamado dializador. Para que
eso suceda, ésta debe salir del cuerpo, pasar
a través del dializador y volver al organismo,
en un proceso que no es tan alarmante o
doloroso como lo aparenta.
El otro tipo de diálisis es la peritoneal,
que generalmente se efectúa en la casa luego
de un periodo de entrenamiento. El paciente
debe usar el revestimiento de su propia
cavidad abdominal (membrana peritoneal)
para liberar su sangre de desechos y exceso
de líquido.
Aproximadamente el 85 por ciento de
las personas que requieren diálisis usan la
hemodiálisis, mientras que el resto utiliza la
peritoneal. No obstante, y hablando en
términos generales, no existe un método
óptimo. Su médico de cabecera y el equipo
de salud son quienes mejor pueden ayudar a
decidir qué método de diálisis será el más
conveniente para cada caso.
preparación del dialisato.
El agua puede contener bacterias y pirógenos, materiales
insolubles, partículas, tales como, hierro, arena y sílice, taninos, algas
y diferentes materias orgánicas, materiales orgánicos e inorgánicos
disueltos o solubles, tales como: calcio, magnesio y sales de sodio,
como cloruros, sulfatos, fluoruros, nitratos, bicarbonatos y carbonatos;
e indicios de elementos, tales como: plomo, arsénico, cobre, zinc,
mercurio, selenio y boro.
El problema con estos materiales reside además, en que las
cantidades no solo varían de un lugar a otro, sino que además la cantidad
en una única fuente (suministro municipal o pozo) puede fluctuar a
través del año. El efecto de estos materiales en el manejo a largo plazo
Tratamiento de agua para
hemodiálisis
El propósito del presente, es
proporcionarle a la profesión médica,
enfermeras y personal a cargo, un resumen
de la importancia del agua en la hemodiálisis
y, por lo tanto, información con la cual
puedan tomar decisiones respecto al tipo y
grado del tratamiento de agua requerido y
los equipos más adecuados a sus
necesidades.
Requerimientos de agua para
hemodiálisis
Una persona normal promedio puede
consumir 500 a 1000 litros de agua
anualmente, mientras que un paciente con
necesidad de hemodiálisis, a través de una
membrana inerte de diálisis, consume de
30.000 a 60.000 litros de agua por año. Se
hace
imperativo
preocuparse
cuidadosamente del agua usada en la
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volumen 7, número 3
de pacientes urémicos nunca ha sido evaluado completamente; sin
embargo, se han hecho algunos estudios. El resultado de estos estudios
y la opinión de varios investigadores, puede resumirse de la manera
siguiente:
Calcio y magnesio
La sal de estos materiales representa la dureza en el agua. En
algunas corrientes clasificadas como de agua “moderadamente dura”,
“dura” y “muy dura”, al usarse en soluciones de dialisato pueden
producirse niveles peligrosamente elevados en dicha solución,
resultando en hipercalcemia e hipermagnesio, inducidos por la diálisis.
Parece haber total acuerdo en la profesión médica de que las sales de
dureza deben ser removidas o reducidas a un nivel mínimo.
Fluoruros
Existe una controversia considerable respecto a los efectos de los
fluoruros. Un alto contenido de fluoruros ha sido encontrado en los
huesos de pacientes con enfermedades metabólicas óseas. No ha podido
demostrarse que estos niveles sean los responsables de la enfermedad
metabólica de los huesos. Sin embargo, no hay evidencia de que los
fluoruros sean beneficiosos al encontrarse en una solución de dialisato;
por lo tanto, es lógico que estos fluoruros sean removidos o reducidos
en el agua utilizada en la preparación del dialisato.
reducidos o eliminados en la preparación de las soluciones de dialisato.
Pirógenos y bacterias
Los pirógenos por definición son sustancias que causan fiebre de
una naturaleza bastante misteriosa. Pueden ser residuos, materias
muertas o, como lo informa la literatura, estar contenidas en partículas
tales como hierro coloidal, sílice y arcilla coloidal. Por lo tanto, los
pirógenos provienen de fuentes inorgánicas o bacteriales y se puede
concluir que la intensidad de las interacciones sería proporcional al
número de pirógenos particulados en el material en contacto con la
sangre. Se ha informado que han ocurrido interacciones pirogénicas
en pacientes, pero en general estas interacciones han sido confundidas
con otros síntomas relacionados con la enfermedad renal, de manera
que la exacta definición de esa condición no ha sido muy clara. Si bien
no se han confirmado casos fatales debido a estas interacciones, sí es
cierto que los pirógenos no son beneficiosos y deben reducirse o
eliminarse a un nivel donde no se produzcan reacciones pirogénicas.
Las bacterias, ya sean éstas dañinas o no, deberán ser removidas
definitivamente del agua usada en la preparación de la solución de
dialisato.
Sistema de tratamiento de agua para hemodiálisis
Para tratar el agua de reemplazo de las soluciones de dialisato, se
emplean diferentes sistemas de tratamiento de agua. Sin embargo, a
continuación se considera lo que se está utilizando actualmente.
Indicios de metales pesados
En el agua pueden encontrarse cationes de titanio, cromo, níquel,
cobalto, plomo, zinc, mercurio e indicios de productos radioactivos de
la desintegración de radio, radón y uranio. Sin embargo, análisis de
agua convencionales generalmente no muestran estos elementos. No
existen datos o estudios publicados sobre las tasas de indicios de
transporte de elementos metálicos durante la diálisis o sobre los efectos
de la acumulación gradual de estas sustancias. Sin embargo, hasta no
tener tales datos disponibles, es lógico que estos elementos sean
Cuadro 2. Contaminación / Sintomatología
A.A.M.I.
estándares
propuestos
Contaminantes
(máx. perm.)
Inorganicos disueltos
Aluminio
0.01 mg/L
Calcio
2.0 mg/L
Cloro
Cobre
Nivel asociados
con síntomas
en pacientes
0.060 mg/L
88.0 mg/L
0.5 mg/L
0.1 mg/L
—
0.490 mg/L
Sulfato
Zinc
Nitrato
Magnesio
100.0 mg/L
0.1 mg/L
2.0 mg/L
4.0 mg/L
200.0 mg/L
0.2 mg/L
21.0 mg/L
88.0 mg/L
Potasio
Bario
Arsénico, cromo, plomo, plata
Cadmio, selenio
Mercurio
8.0 mg/L
0.1 mg/L
0.05 mg/L
0.01 mg/L
0.02 mg/L
—
No establecido
—
Standard solo
—
Ósmosis inversa
El sistema por ósmosis inversa emplea una membrana
semipermeable, no porosa, que actúa como barrera para los minerales
disueltos, permitiendo así que pase sólo agua a través de la membrana.
La teoría más aceptada en relación al paso del agua a través de la
membrana se basa en la de difusión. La fuerza impulsora es la presión
del agua. De esta manera, todos los sistemas de ósmosis inversa
requieren de una bomba de entrada para elevar la presión del agua a
Método
remoción
propuesto
Síntomas reportados
Enfermedad de los huesos, muerte
Síndrome agua dura, náusea, vómitos,
debilitamiento, inestabilidad, presión sanguínea
—
Náusea, escalofrios, dolor de cabeza, daño
hepático, hemodiálisis, anemia, muerte
Náusea, vómitos, acidosis metábolica
Anemia, náusea, vómitos, fiebre
Metahemoglobinemia, hipotensión, náusea
Síndrome agua dura, náusea, vómitos,
debilitamiento, inestabilidad, presión sanguínea
—
No descrito en literatura
Varias, depende del contaminante
Varios síntomas, incluyendo muerte, agua bebida
—
RO/DI
SO/RO/DI
CA
RO/DI
RO/DI
RO/DI
RO/DI
SO/RO/DI
RO/DI
RO/DI
RO/DI
RO/DI
RO/DI
CA = Carbón activado; RO = Ósmosis inversa; DI = Desionización; SO = Ablandamiento; A.A.M.I. = The Association for Advancement of Medical Instrumentation
volumen 7, número 3
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Cuadro 3. Contaminación / Sintomatología
M.I.
estándares
Nivel asociados
propuestos
con síntomas
Contaminantes
(máx. perm.)
en pacientes
Síntomas reportados
Orgánicos disueltos
Cloraminas
0.1 mg/L
0.25 mg/L
Hemodiálisis, anemia, metahemoglobinemia
Hidrocarburos, herbicidas,
?
?
—
pesticidas (pyretrinas)
Bacterias
200.0/mL
—
Escalofríos, fiebre, náusea, malestares (reflujo)
Organismos vivos
—
—
—
Pirógenos
—
—
Escalofríos, fiebre, náusea, malestares (bochornos)
Lodos y otros
Grandes cantidades dañan equipos y maquinarias, se eliminan por sedimentación.
Filtros o microfiltros.
pH
Bajo 6,8; se le asocia con inactividad de la heparina no hay coagulación,
irritación de la piel (escosor) náusea, vómitos y acidosis, también desprendimiento
y solubilidad de algunos metales de las cañerías del sistema.
Fierro
La transferencia a los pacientes es muy pequeña, los equipos y sistemas se ven afectados
por un exceso de fierro, éste debe ser removido por filtración, ablandadores o fosfatos.
Método
remoción
propuesto
CA/AA
—
RO/UF
—
RO/UF
CA = Carbón activado; RO = Ósmosis inversa; DI = Desionización; SO = Ablandamiento; AA = Acido ascórbico; UF = Ultra filtración;
A.A.M.I. = The Association for Advancement of Medical Instrumentation
membrana limpia de impurezas concentradas y por lo tanto, minimiza
por lo menos 180 psig, con lo cual, desde un punto de vista práctico, la
el efecto de la concentración de polarización, existiendo además
mayoría de las membranas que funcionan a esta presión eliminarían
productos poliméricos capaces de evitar que la membrana se incruste
del 95 al 99 por ciento de los minerales disueltos en el agua de
suministro. Este nivel de remoción de minerales
depende especialmente de la cantidad de Cuadro 4. Intercambidores iónicos → (Polimerización del monómero acuoso de estireno y
minerales en la fuente de suministro y de la
un agente ligante como divinilbenceno)
naturaleza iónica de los minerales disueltos
(iones bivalentes, tales como calcio y magnesio
Fuertes
R-HSO3– → Fijan cationes como: Mg++, Ca++, K+
son removidos casi completamente, mientras
o
en equilibrio con SO4– –, NO3–, Cl–
que los iones monovalentes, tales como sodio
Sulfonados
y potasio, son eliminados en tan sólo un poco
más del 98 por ciento).
Catiónicos
Además de las características
Débilmente Acidos R-HCOO– → Fijan cationes como: Ca++, Mg++, Na+, K+
desmineralizantes de la membrana, una de las
o
y otros en equilibrio con HCO3–, liberando CO2↑
características más importantes del proceso es
Carboxilicos
su habilidad de ultra-filtrar. El proceso de
membrana de ósmosis inversa, siendo un
Selectividad H + < Na+ < + Mg++ < Al+++
mecanismo de difusión, se presta bien para el
rechazo de moléculas en el nivel de 6 y más
Débiles o
R-NH2 → No intercanbian aniones de los ácidos débiles
ángstroms, considerablemente por debajo del
Medianamente
como HSiO3–, HCO3–, etc.
tamaño de admisión de las membranas
Básicos
comunes de ultrafiltración. Así, puede esperarse
Clorometilados, Aminados
que la ósmosis inversa remueva fácilmente los
materiales coloidales, bacterias, pirógenos y
Fuertes, TIPO I
R-NH3OH
diferentes orgánicos solubles no iónicos.
mayor basicidad,
Pruebas de laboratorio y en terreno por parte Aniónicos
menor capacidad
de diferentes investigadores, han comprobado
Clorometilados, Aminados
varias de estas suposiciones.
Fijan aniones de los ácidos
También es importante recalcar que,
fuertes y débiles
Fuertes, TIPO II
R-NH3OH
debido a que la membrana de ósmosis inversa
menor basicidad,
no es porosa, ésta no se tapará como en las
mayor capacidad
membranas microporosas típicas. Un sistema
Clorometilados, Aminados
de ósmosis inversa debidamente diseñado, con
el flujo correcto de rechazo, provee una
Selectividad Cl– < HCO3– < NO3– < HSO4–
velocidad de superficie que mantendrá la
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volumen 7, número 3
y además la va limpiando con el transcurso del tiempo, lo cual alarga
su vida útil y evita tener que estarla lavando constantemente con
productos químicos.
Cuadro 5. Ablandamiento y desmineralización
Las desventajas de los sistemas de ósmosis inversa son las
siguientes
Ca (HCO3)
Mg (HCO3)
CaSO4
MgSO4
CaCl2
MgCl2
NaCl
Na2SiO3
• El proceso no remueve totalmente los minerales disueltos en el
suministro de agua; solamente 98-99 por ciento como promedio.
• El costo inicial de los sistemas de ósmosis inversa es más alto
que el de los ablandadores y similar al de los desionizadores por
intercambio iónico.
Las ventajas de los sistemas de ósmosis inversa son las
siguientes
• Un alto porcentaje de remoción de los minerales disueltos (98 –
99,9 por ciento) del agua de suministro y la casi total remoción de las
sales de dureza (calcio y magnesio).
• Características óptimas de ultrafiltración para remover o reducir
bacterias, pirógenos, orgánicos solubles y materias coloidales.
• Tiene una pieza autónoma que no requiere regeneraciones, salvo
los equipos de pretratamiento.
• Un costo bajo de operación y totalmente automático.
• Operación simple, confiable y no contaminante del medio
ambiente, ni desagües.
• Eliminación de efectos secundarios en la calidad del dialisato,
debido a cambios en la calidad del suministro del agua.
Procesos
A continuación presentamos un resumen de los diferentes procesos
utilizados en la purificación y el tratamiento del agua para hemodiálisis,
estos procesos son necesarios para asegurar que la calidad del agua
sea la óptima para los requerimientos médicos de los pacientes a tratar.
R-Na
Regeneración
con NaCl
NaHCO3, Na2SO4, NaCl, NaSiO3
Agua Ablandada
Reg. HCl
Reg. NaOH
Reg. HCl
R-H
R-OH
R-H
H2O
Desmineralizada
H2CO3, H2SiO3
HCl, H2SO4,
Na Cl
(fuga de sodio)
200.000 Ohms/cm
H2O
+
(NaOH)
El que existan sistemas y plantas de tratamiento de aguas obedece
a varias razones, una es respecto a la “higiene”, es decir la necesidad
de eliminar del agua todos los microorganismos capaces de producir
enfermedades en el hombre y simultáneamente reducir a niveles
aceptados por los estándares especializados (ver cuadro 1 A) las
concentraciones de sustancias o minerales cuya ingestión pudiera
provocar trastornos fisiológicos (ver cuadros 2 y 3). Otro motivo es el
que se refiere a la “buena presentación” del líquido: incoloro, inodoro,
sin materias que causen turbidez, y de buen sabor. Por último, el
tratamiento del agua tiene un “fin económico” al evitar y prevenir daños
en las redes, cañerías, válvulas y equipos en general, lo cual incide en
Cuadro 6. Installación de sistema de diálisis de alta calidad de agua
Membrana semipermeable
Membrana semipermeable
Presión
}Presión osmótica
Solución
concentrada
Solución
diluída
Solución
diluída
Solución
concentrada
Ósmosis inversa
Aplicación de presión causa
flujo de mayor a menor concentración
Ósmosis normal
Flujo de menor a mayor concentración
A servicio
Entrada
H2O
Pretratamiento
Bomba alta
presión
Ósmosis
inversa
Desionización
lecho mixto
Microfiltración
Recirculación
CA
AB
BD
F.
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Luz UV
Nota: En lugares donde se esté dosificando Fluor al agua potable (Fluoración), es recomendable usar osmosis inversa y se es necesario después
de esta, realizar desmineralización por intercambio iónico por lecho mixto, para asegurarse de que no pasará Fluoruro en el agua.
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un menor costo de mantenimiento de estos sistemas.
Presentamos a continuación un detalle de los principales equipos
y productos recomendados para la purificación y tratamiento de agua
para hemodiálisis:
Equipos y sus características
Filtració
El primer proceso al cual debe ser sometida el agua es el de
filtración para eliminar toda la materia en suspensión (materia coloidal),
existiendo varios equipos que cumplen con este propósito. Por ejemplo,
filtros de arena, filtros en profundidad, filtros de polipropileno, filtros
de cerámica, filtros de malla, etc.
Filtración con carbón activado
Este proceso con carbón activado consiste en la adsorción de cloro
disuelto, cloraminas, varios tipos de materia orgánica, pirógenos y
olores. Su sola implementación no constituye un tratamiento básico
para diálisis, debe ser complementado con otros equipos.
La finalidad de la decloración está basada en que el cloro no puede
estar presente en el agua para diálisis y si se tiene un equipo de ósmosis
inversa, debido a la agresividad de éste, atacaría las membranas de los
permeadores de la ósmosis (poliamida-aromática), produciendo la
degradación de éstas y originando un alto paso de sales. Para evitar
tales problemas, el agua pasa inicialmente por el filtro declorador, el
cual contiene una capa de carbón activado donde el cloro es
transformado en ácido clorhídrico (HCl). El HCl formado, se combina
con los bicarbonatos existentes en el agua, formando cloruros y ácido
carbónico, perdiendo así su agresividad. Esta operación se denomina
decloración y ocurre según la siguiente reacción química:
Cl2 + H2O → 2 HCl + ½ O2
H Cl + HCO3–→ Cl– + H2CO3
El carbón activado también adsorbe
sustancias orgánicas (materia orgánica,
cloramina y otros) hasta que se satura. En ese
momento debe ser cambiado (esto se lleva a
cabo aproximadamente cada 2 años y medio).
Existen filtros de carbón activado de
grandes tamaños y para elevados caudales,
hasta filtros tipo cartucho, que contienen
carbón activado granular en su interior o
impregnado. A veces, este tipo de filtro se
construye como una mezcla de filtración y
adsorción, juntando en el mismo sistema el
material filtrante y el material absorbente
(carbón activado).
Los filtros de arena, cartuchos de
polipropileno y carbón activado, son limpiados
normalmente mediante un proceso llamado
“retrolavado” o “limpieza en contra corriente”,
evacuando a desagües las impurezas que
retuvieron. Además, se elimina en este
proceso el material filtrante partido, molido y
desgastado que se produce durante el uso por
roce y presión.
generalmente en el rendimiento práctico y económico. Sin embargo,
analizando todos los sistemas disponibles y con un buen juicio, se
recomienda lo siguiente:
1. El sistema de ósmosis inversa debiera cumplir con gran parte
de los requerimientos para proveer una buena calidad de agua a un
costo mínimo y mínima necesidad de servicio.
2. Cuando se requiere remover el total de los minerales, debiera
usarse el sistema de ósmosis inversa más desionización (caso de flúor).
Durante varios años se han estado fabricando e importando
ablandadores de agua y desionizadores. Hoy día, la industria está
importando sistemas de ósmosis inversa y sistemas de ósmosis inversa
más desionización. Este último tipo de sistemas ha sido diseñado
pensando en entregar no sólo agua de alta calidad, sino también en
proveer simplicidad de manejo, facilidad de instalación y servicio. Se
han hecho esfuerzos para entregar costos iniciales y de operación de
acuerdo con la realidad.
Ablandamiento de agua; desionización o desmineralización;
ósmosis inversa: ver más en: www.agualatinoamerica.com
Acerca del autor
El Lic. Severino García Gamboa tiene una Licenciatura en Química de la
Universidad Católica de Valparaíso, Chile. Actualmente es Gerente de la
División de Equipos para la Compañía Tratamientos de Agua y
Combustión, Ltda. (COTACO Ltda.) de Chile.
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Conclusiones y recomendaciones
No se han establecido estándares finales
de la calidad del agua para la hemodiálisis.
Los diferentes sistemas usados se han basado
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volumen 7, número 3