introducción a sistemas tci (target control infusion)

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Carrera de Posgrado Esp en Anestesiología-Facultad de Ciencias Médicas-UNR-Acreditación CONEAU 56/08 Introducción a Sistemas TCI (Target Control Infusion) Germán Soto Médico Anestesiólogo Área Farmacología aplicada a la anestesia Definición y componentes Los sistemas TCI (Target Control Infusion) representan una alternativa de infusión de drogas endovenosas, que permiten al anestesiólogo seleccionar una concentración plasmática o en sitio de efecto (llamada concentración target), para obtener un efecto en particular como profundidad hipnótica o analgésica, ajustando la concentración según el requerimiento. No es un sistema anestésico completo porque es el anestesiólogo el que, en base a la evaluación clínica, toma las decisiones de aumentar o disminuir la concentración calculada. Un sistema TCI tiene tres componentes básicos: un microprocesador, una interface y un dispositivo de infusión (la bomba infusora) (1) . En el microprocesador alberga el software que contiene los modelos farmacocinéticos para cada droga, realiza los cálculos matemáticos necesarios para estimar concentraciones objetivo, controla y monitoriza a la bomba infusora. La interface permite al usuario introducir los datos específicos del paciente como peso, sexo, edad, género y seleccionar la droga a infundir. La bomba infusora es de alta precisión permitiendo infundir velocidades entre 0,1 a 1200 ml/h. Los sistemas TCI son construidos en base a modelos farmacocinéticos de tres compartimientos, que representan en forma simple, todos los compartimientos en los cuales las drogas se distribuyen. Este modelo considera un V1: volumen de distribución central (plasma y órganos que reciben alto flujo), V2: volumen periférico rápido (tejidos de flujo medio como el muscular) y V3: volumen periférico lento (tejidos de bajo flujo como el adiposo). El sitio de acción de los fármacos o biofase es representado por otro compartimiento llamado Compartimiento Efector o Sitio de Efecto. Los movimientos que realiza la droga dentro de los compartimientos son representados por constantes de transferencia (2) .

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Page 1: Introducción a Sistemas TCI (Target Control Infusion)

Carrera de Posgrado Esp en Anestesiología-Facultad de Ciencias Médicas-UNR-Acreditación CONEAU 56/08

Introducción a Sistemas TCI (Target Control Infusion)

Germán Soto

Médico Anestesiólogo

Área Farmacología aplicada a la anestesia

Definición y componentes

Los sistemas TCI (Target Control Infusion) representan una alternativa de infusión de

drogas endovenosas, que permiten al anestesiólogo seleccionar una concentración

plasmática o en sitio de efecto (llamada concentración target), para obtener un efecto

en particular como profundidad hipnótica o analgésica, ajustando la concentración

según el requerimiento. No es un sistema anestésico completo porque es el

anestesiólogo el que, en base a la evaluación clínica, toma las decisiones de aumentar o

disminuir la concentración calculada.

Un sistema TCI tiene tres componentes básicos: un microprocesador, una interface y un

dispositivo de infusión (la bomba infusora) (1).

En el microprocesador alberga el software que contiene los modelos farmacocinéticos

para cada droga, realiza los cálculos matemáticos necesarios para estimar

concentraciones objetivo, controla y monitoriza a la bomba infusora. La interface

permite al usuario introducir los datos específicos del paciente como peso, sexo, edad,

género y seleccionar la droga a infundir. La bomba infusora es de alta precisión

permitiendo infundir velocidades entre 0,1 a 1200 ml/h.

Los sistemas TCI son construidos en base a modelos farmacocinéticos de tres

compartimientos, que representan en forma simple, todos los compartimientos en los

cuales las drogas se distribuyen. Este modelo considera un V1: volumen de distribución

central (plasma y órganos que reciben alto flujo), V2: volumen periférico rápido

(tejidos de flujo medio como el muscular) y V3: volumen periférico lento (tejidos de

bajo flujo como el adiposo). El sitio de acción de los fármacos o biofase es representado

por otro compartimiento llamado Compartimiento Efector o Sitio de Efecto. Los

movimientos que realiza la droga dentro de los compartimientos son representados por

constantes de transferencia (2).

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La razón por la cual la farmacocinética tricompartimental es aceptada se debe a que

puede transformar ecuaciones exponenciales en concentraciones plasmáticas estimadas.

Sus características más relevantes son:

Describen razonablemente bien estudios poblacionales.

Conservan la linealidad del sistema (si se dobla la dosis, se dobla la

concentración).

Transforman matemáticamente una forma exponencial no intuitiva a una forma

compartimental intuitiva (3).

Por lo tanto, la infusión de la bomba no es fija a lo largo del tiempo, sino que el

programa computacional va realizando variaciones de la infusión para lograr mantener

la concentración plasmática deseada que ingresó el operador, o sea la concentración

target.

El microprocesador (que puede estar incorporado en la bomba o ser una computadora

externa), controla mediante algoritmos la cantidad de droga infundida, asegurando

mantener la concentración target en forma constante. Se puede diferenciar la infusión

convencional de los sistemas TCI de la siguiente manera:

Infusión continua convencional:

Infusión constante

Concentraciones plasmáticas estimadas aumentan con el tiempo

TCI:

Concentraciones plasmáticas estimadas constante

Infusión disminuye con el tiempo (4)

La cinética tricompartimental es limitada en los primeros minutos iniciales, momento de

alta inestabilidad. Aquí es donde el modelo se muestra más vulnerable a error. Se debe a

la simplificación de la proyección de la curva de decaimiento hacia un punto inicial 0.

Las muestras tomadas alrededor del primer minuto posterior al bolo pueden

sobredimensionar dicha curva, en concentración 0 (5).

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Desarrollo y nomenclatura

En 1968 Kruger-Theimer halló las ecuaciones específicas para mantener

concentraciones plasmáticas constantes de drogas en infusión endovenosa. Ese modelo

de dos compartimientos fue descripto como esquema BET (bolo, eliminación,

transferencia) (6). Esta teoría fue desarrollada y aplicada por Vaughan y Tucker en

estudios posteriores (7), (8). En 1981 Schwilden y cols conectaron un microprocesador a

una bomba de infusión y demostraron la aplicación clínica del esquema BET, propuesto

por Kruger-Theimer (9).

Estudios posteriores demostraron que la mayoría de las drogas en anestesia son

representadas en modelos de tres compartimientos. Muchos algoritmos han sido

documentados tanto para lograr concentraciones target en plasma y concentraciones en

sitio de efecto.

Desde los años 90 se han desarrollado software para estos sistemas:

STANPUMP (Steven Shafer, Universidad de Standford, USA)

STELPUMP (Johan Coetzee, Universidad de Stellenbosch, South Africa)

RUGLOOP (Michel Struys, Universidad de Ghent, Bélgica)

Los diferentes investigadores usaron diferente terminología para describir sus sistemas:

CATIA (Computer-assisted total intravenous anesthesia) (10)

TIAC (Tritation of intravenous agents by computer) (11)

CACI (Computer-assisted continuous infusión) (12)

CCIP (Computer-controlled infusión pump) (13)

TCI (Target Control Infusion) (14)

En consenso, los investigadores acordaron adoptar el término TCI, el cual fue publicado

en Anesthesiology. Otra nomenclatura que menciona este artículo se refiere la manera

de llamar el lugar donde se trata llegar con la droga, ya sea plasma o sitio de efecto. Así

tenemos:

CpT: target a concentración plasmática (definida por el operador)

CeT: target a concentración en sitio de efecto (definida por el operador)

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CpM: medición de concentración plasmática (para estimar precisión de la bomba)

CpCALC: concentración plasmática calculada (calculada por la computadora)

CeCALC: concentración en sitio de efecto calculada (calculada por la

computadora) (14)

El primer TCI comercializados fue DIPRIFUSOR®, un microprocesador incluido en

una bomba infusora, manufacturado en diferentes países, excepto USA. El desarrollo de

DIPRIFUSOR, incluyendo los conceptos farmacocinéticos (15) y la tecnología asociada (16), (17) han sido descriptas detalladamente.

Actualmente, luego de la primera generación de sistemas TCI, nuevos sistemas han sido

desarrollados. Esta generación se la conoce con el nombre de “Open TCI systems”, y

dos de ellos son ampliamente utilizados: Alaris Asena®PK (Alaris Medical Systems,

Basingstoke, UK) y Base Primea® (Fresenius, Brzins, France). En Chile se desarrolló

ANESTFUSOR®, software que puede ser conectado a bombas infusoras (18). En nuestro

país fue desarrollado CINETICA PALM®, diseñado para simulación de infusión drogas (19).

Ventajas

Estas son algunas de las ventajas que ofrece este modo de infusión de drogas:

Mejora el control y la predictibilidad del efecto farmacodinámico logrado.

Alcanza rápidamente concentraciones terapéuticas y las mantiene constantes.

Control de sobredosis mediante el aumento paulatino de concentraciones

buscadas en pacientes de edad avanzada.

Rápidos cambios en concentraciones plasmáticas.

Mejora la titulación de la droga.

Evita concentraciones pico y posibles riesgos asociados a toxicidad.

No son necesarios cálculos matemáticos.

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Brinda ajustes automáticos por diferencia en peso, índice de masa magra, edad y

género si el modelo cinético lo permite.

La visualización de concentraciones en sitio de efecto facilita la titulación de

concentraciones plasmáticas.

Estima el tiempo necesario para lograr una concentración plasmática mas baja.

Recuperación automática de la concentración target con los cambios de jeringas.

Moderna y más lógica aproximación de la distribución de la droga (4).

Como funciona un sistema TCI

Los sistemas TCI son programados en base modelos farmacocinéticos que

matemáticamente describe los procesos de distribución y eliminación de las drogas.

El operador selecciona una concentración target deseada con la cual se pretende lograr

un efecto determinado (ejemplo concentración plasmática target de propofol 6 ug/ml

para realizar inducción anestésica) (Fig 1). La bomba administra una rápida infusión

para llenar el volumen central. Cuando el sistema calcula que la concentración target

introducida se ha alcanzado, detiene la infusión rápida y comienza una infusión más

lenta que gradualmente disminuye, reemplazando la “perdida” de droga por distribución

y eliminación. Por razones prácticas los actuales sistemas TCI repiten los cálculos y

modifican el ritmo de infusión a intervalos de 10 segundos. Paralelamente y en tiempo

real, en la interface se puede observar el ascenso progresivo de la concentración

plasmática tanto en forma numérica como en forma gráfica. También se puede observar

la concentración estimada en sitio de efecto, con lo cual el operador realiza una doble

titulación: una directa a plasma y una indirecta a sitio de efecto. Los sistemas TCI puede

programarse para obtener concentraciones target a sitio efector, pero este punto excede

esta descripción.

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Fig 1. Simulador Rugloop®. TCI a plasma con propofol (Modelo March) 6 ug/ml.

Cuando el operador disminuye la concentración target para un nuevo efecto anestésico

(siguiendo el ejemplo anterior, disminuimos a 2 ug/ml de propofol para realizar el

mantenimiento de la hipnosis), el sistema detiene la infusión, y espera hasta que la

concentración plasmática actual alcance la nueva concentración target (Fig 2).

Fig 2. Simulador Rugloop®. TCI a plasma con propofol (Modelo March) 2 ug/ml.

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Una vez que el sistema estima que la concentración plasmática ha alcanzado la nueva

concentración target, reinicia nuevamente la infusión, ahora a una velocidad menor que

permita mantener dicha concentración a lo largo del tiempo (Fig 3).

Fig 3. Simulador Rugloop®. TCI a plasma con propofol (Modelo March) 2 ug/ml.

Finalizado el procedimiento quirúrgico se detiene la infusión y el sistema calcula el

tiempo decremental o sea el tiempo necesario para que la concentración target llegue a

un determinado valor. Para propofol dicho valor es 1 ug/ml de concentración

plasmática, ya que es el valor en que el 50 % de los pacientes se despiertan, el cual le

corresponde un tiempo decremental de unos 5 minutos.

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TCI a concentración plasmática en la práctica clínica

A continuación, se describe una pauta para la utilización de TCI en una cirugía

convencional de estrés quirúrgico moderado (colecistectomía video laparoscópica), en

paciente ASA I. La dosis target será modificada de acuerdo a las respuestas

hemodinámicas y variabilidad farmacodinámica individual del paciente. En caso de

monitoreo con BIS, la hipnosis será reflejada con valores entre 40 y 60.

Propofol:

Modelo farmacocinético de Marsh(*1)

Inducción:

Cp 6 ug/ml (ptes no premedicados)(23, 24)

Cp 4 ug/ml (ptes premedicados) (23, 24)

Mantenimiento:

Cp 2 ug/ml (coadministrado con remifentanil 2-4 ng/ml)(25)

Remifentanil

Modelo farmacocinético de Minto(*2)

Inducción:

Cp 4 ng/ml

Mantenimiento:

Cp entre 2-8 ng/ml (coadministrado con hipnóticos)

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Modelos farmacocinéticos

Modelo de Marsh (*1), (20)

v1 = 0,228 L/kg

v2 = 0,463 L/kg

v3 = 2,893 L/kg

k10 = 0,119

k12 = 0,112

k13 = 0,042

k21 = 0,055

k31 = 0,0033

keo = 0,26

Modelo de Minto (*2), (21)(22)

v1 = 5,1 - 0,0201 * (Edad - 40) + 0,072 * (Peso magro - 55);

v2 = 9,82 – 0,0811 * (Edad - 40) + 0,108 * (Peso magro - 55);

v3 = 5,42;

cl1 = 2,6 - 0,0162 * (Edad - 40) + 0,0191 * (Peso magro - 55);

cl2 = 2,05 - 0,0301 * (Edad - 40);

cl3 = 0,076 - 0,00113 * (Edad - 40);

k10 = cl1 / vc;

k12 = cl2 / vc;

k13 = cl3 / vc;

k21 = cl2 / v2;

k31 = cl3 / v3;

keo = 0,595 - 0,007 * (Edad - 40);

Consideraciones finales

El hallazgo de nuevas tecnologías y drogas con mejores perfiles cinéticos y dinámicos,

no debe descuidar considerar la anestesia como proceso perioperatorio, que lo

constituyen la evaluación preoperatoria, el intraoperatorio y el posoperatorio. Cada uno

de estos momentos será cuidadosamente planificado por el anestesiólogo, pensando en

las variaciones farmacocinéticas y farmacodinámicas que pudiera presentar el paciente,

para entonces realizar los ajustes necesarios.

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