Que es el TCI

Modulo TCI
Dr. Juan M. Gómez M.
Anestesiólogo pediatra, Profesor, Universidad del Valle, Colombia
Dr. Luis E. Enríquez O.
Residente de Segundo año de Anestesiología, Universidad del Valle, Colombia
1
Tabla de contenido
Que es el TCI .................................................................................................................. 3
Que algoritmo de programa se utiliza en el sistema Base Primea? ................................ 5
Que seudocodigo utilizaron para la adaptación del programa ........................................ 8
Valoración de la eficacia predictiva ................................................................................. 9
Como funciona, descripción paso a paso, para Minto y Schinder. ................................ 13
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Que es el TCI
La infusion controlada para objetivo (TCI, por Target Controlled Infusion), es una forma
de administración de medicamentos intravenosos para inducción y mantenimiento de
anesthesia general. Por este sistema se ajustan las concentraciones plasmáticas o en
la biofase a los requerimientos anestésicos, al nivel de estímulo quirúrgico y a las
características de los pacientes usando asistencia de bombas controladas por
microprocesadores.
El sistema TCI no es un sistema de control completo de la anestesia. Cuando se usa
TCI, el anestesiologo ajusta la concentración en plasma o en sitio efecto para un efecto
clínico determinado. Por esto, el TCI es una herramienta para asistir al anestesiologo a
controlar el nivel de anesthesia. A nivel de paciente individual, la titulación de la
concentración blanco se requiere de la mísma manera que se ajusta el vaporizador de
halogenados para lograr un efecto farmacodinámico determinado (1).
A continuación vamos a describir el desempeño del sistema TCI para la administración
de Remifentanil y Propofol en el dispositivo Base Primea de Fresenius. Primero, vamos
a describir las variables que se deben suministrar al sistema para personalizar la
infusion por parámetros farmacocinéticos. Estas son las variables de los modelos de
Minto para remifentanil y de Schnider para propofol. Seguimos con la descripción del
pseudocodigo y el algoritmo que se usa para adaptar las ecuaciones de los modelos al
sistema de infusión del dispositivo Base Primea. A continuación describimos el
desempeño predictivo en términos de sesgo y precisión de la predicción de una
concentración dada del medicamento y la concentración real medida en plasma del
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individuo. Por ultimo tenemos una guía paso a paso del manejo del dispositivo Base
primea.
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Que algoritmo de programa se utiliza en el sistema Base Primea?
Cuando se utiliza el sistema TCI, se requiere que transformar la concentración objetivo
en una serie de cantidades de fármaco que deben administrarse mediante una bomba
de jeringa, por unidad de tiempo. Este paso de conversión está implementado de forma
automática por el microprocesador existente en el sistema de bomba de infusión que
está programado con un algoritmo que incluye el modelo farmacocinético en el que se
basará la administración del fármaco en concreto.
Este algoritmo calcula de forma repetida en el tiempo (iterativa) la velocidad de infusión
necesaria para alcanzar la concentración deseada y transmite la orden a la bomba. Se
basa en el régimen de infusión descrito por Krüger-Thiemer en 1968 para alcanzar y
mantener de forma rápida una concentración plasmática constante(2). Este régimen de
infusión, conocido como “esquema BET” consiste en un Bolo inicial para llenar el
compartimiento central unido a una infusión continua constante que compensa el
fármaco que va siendo Eliminado por el organismo, y una infusión cuya velocidad va
decreciendo de forma exponencial para compensar el fármaco que se Transfiere o
distribuye desde el compartimento central a los compartimentos periféricos. Por tanto el
modo TCI permite mantener el perfil de concentración deseado y ajustarlo de acuerdo a
las necesidades clínicas.
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Variables de entrada que se aplicaron para el modelo de Minto y Schnider
Para la administración de TCI de medicamentos intravenosos como el Propofol y el
Remifentanilo se han diseñado modelos farmacocinéticos. Actualmente, los modelos
mas usados son para Propofol están disponibles los propuestos por Marsh(3) y tambien
el de Schnider (4, 5), y para el caso del Remifentanilo se cuenta con el modelo de
Minto (6).
Todos estos modelos utilizan como base de administración el cálculo de la tasa de
infusión para el mantenimiento de una concentración plasmática determinada y puede
ser calculada con la siguiente ecuación:
Mantenimiento = Cp (mg/ml) x Cl (mg/kg/min). Como la Cp (concentración plasmática)
depende del V1 (volumen en el compartimiento central) y el Cl (aclaramiento o
eliminación) de la K10 (constante de eliminación), se tiene: Mantenimiento = (V1 x
K10).
La diferencia entre los dos modelos de Marsh y Schnider se basa en el tamaño
estimado del compartimiento central (V1) para cada uno de los modelos. Para un
paciente de 70 kilogramos de peso, Marsh utiliza un volumen central de 15,9 litros,
mientras que Schnider utiliza uno de 4,27 litros, y lo hace para todos los pacientes de
igual manera. Al dar un bolo de propofol, Marsh resulta con concentraciones
sanguíneas plasmáticas y en sitio efecto de 4.0 y 0.9 mcgr/ml, mientras que Schnider
de 8.2 y 3.6, a los 10 minutos las diferencias son menores, y a los 30 minutos uno es
de 2.7 y el otro es de 3.0. Para el cálculo del compartimiento central el modelo de
Marsh se basa en el peso, por lo tanto cuanto más peso se tenga mayor será el V1,
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mientras que para Schnider, el cálculo del compartimiento central depende de otras
variables como la edad, peso, sexo y talla del paciente. Para el caso del remifentanilo
se utiliza como modelo único computarizado el de Minto, el cual tiene presente las
variables de edad, género, peso y talla.
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Que seudocodigo utilizaron para la adaptación del programa
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Valoración de la eficacia predictiva
La eficacia predictiva representa la capacidad de un sistema TCI para predecir la
concentración del fármaco que se está infundiendo. La eficacia, por tanto, podrá
evaluarse sólo en el caso de que se extraigan muestras de sangre o plasma para
cuantificar la cantidad real de fármaco y compararla con las predicciones del sistema.
Las fuentes de variación entre la concentración plasmática medida y la concentración
predicha por el modelo farmacocinético pueden provenir de la estimación de los
parámetros farmacocinéticas así como de la aplicación de el modelo a una población
determinada. Por ejemplo, la varianza que existe entre los parámetros de una función
poliexponencial que esta ajustada a unos datos únicos de concentración-tiempo.
Además existe variación en la farmacocinética de los sujetos que constituyen la
muestra seleccionada para la derivación de los modelos. Por cuestiones de costos, el
número de sujetos en la muestra de este tipo de estudios es pequeño por lo cual puede
no representar adecuadamente a toda la población y además puede que existan
diferencias entre la población en la que se desarrollo el modelo y en la que se esta
aplicando, tanto por la etnia, diferencias nutricionales e incluso puede existir un efecto
del procedimiento quirúrgico en la farmacocinética (7, 8).
Para la comparación de la precisión de los modelos disponibles se requieren unas
medidas estandar, de esta manera, en 1992 Varvel y colaboradores (9) propusieron
medidas de precisión de un modelo, incluyendo el EP (error de predicción), la precisión
y el sesgo que describimos a continuación.
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El denominado error de predicción (EP), expresado en forma de porcentaje, es el
parámetro principal para valorar la eficacia predictiva y se define como [22, 23]:
EP= [(Cm-Cp)/Cp]x100
Donde Cm es la concentración medida o cuantificada y Cp es la concentración que
predice el modelo, para un individuo y tiempo concretos.
Los otros parámetros empleados para estimar la eficacia de un sistema TCI pueden
calcularse a partir del error de predicción, y son:
• Precisión: deducida a partir del cálculo de la “imprecisión” este último representado
por la mediana de los valores absolutos del error de predicción (MDAEP).
• Sesgo: valor mediana de los valores del error de predicción (MDEP) y nos indican la
dirección de los errores de predicción. Puede indicar sobre predicción o infra predicción
respecto al valor de concentración objetivo definido por el usuario.
La precisión de un sistema depende de varios factores, principalmente de :
• La adecuación del modelo
• La precisión de la bomba a la hora de administrar el flujo de fármaco que se demanda
Para las bombas de infusión computarizadas se han propuesto como aceptables un
MDPE (sesgo) del 10-20%, y un MDAPE (imprecisión) del 20-30%.
En cuanto al propofol, el conjunto de parámetros farmacocineticos descritos por Gepts
y col, y modificados por Marsh y col han demostrado que se asocia a un bajo sesgo
(+5.7%) y una precisión aceptable (25.5%) en adultos sanos. Se han realizado muchos
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estudios de comportamiento pronóstico del modelo de Marsh, la mayoría tienden a
demostrar que el modelo de Marsh es bajo en la predicción de la concentración
sanguínea (sesgo positivo), una excepción fue el realizado por Cohetz y col quienes
demostraron un MDPE de 7% y un MDAPE del 18%. Otro estudio en cirugía general en
adultos hallo un MDPE del 16% y un MDAPE del 24%. En cirugía cardiaca se encontró
un MDPE del 23% y un MDAPE del 19%. Puesto que el modelo de Schnider usa la
edad y la masa corporal magra como variables asociadas, puede ser un modelo más
seguro cuando este se administra en pacientes ancianos. (10, 11)
Cuando se evaluó el comportamiento pronóstico de diferentes modelos de remifentanilo
se encontró que el modelo aplicado por Minto es el más adecuado y para este se halló
un sesgo de (-15%) y precisión de 20%. (12)
Con respecto a la precision de la bomba para la infusion de los volúmenes
programados tambien existen diferencias de bomba a bomba de TCI de acuerdo a su
configuración mecánica. Adapa y colaboradores evaluaron el desempeño de las
siguientes bombas de infusion con respecto a su precisión en la entrega del
medicamento al paciente: (i) Alaris Asena PK; (ii) Graseby 3500 controlado por un
computador donde se usaba el software Stanpump ; (iii) Sistema de infusion Fresenius
Orchestra Base Primea TCI. Bajo condiciones similares aparte de la bomba, se
administró propofol al 1% por TCI para concentraciones objetivo 0.5 y 6.0 ug/ml en el
transcurso de 2 horas y se registró cuanto propofol se infundía cada 10 minútos. Se
encontró que todas las bombas estudiadas tenían un desempeño adecuado similar al
calculado cuando se administraban para lograr concentraciones plasmaticas altas, sin
embargo, cuando se usaban para administrar dosis plasmaticas bajas, todas la bombas
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tuvieron un desempeño suboptimo. La bomba de Fresenius y la Graseby
significativamente sobreestimaron el volumen de propofol administrardo durante las
fases tempranas de la infusion (13).
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Como funciona, descripción paso a paso, para Minto y Schinder.
50 kg, 50 años, mujer..
Descripción del dispositivo, el módulo de control Base primea (Figura 1) y el módulo de
infusión con jeringa DPS (modular siringe pump) (Figura 2)
Figura 1. Módulo Base Primea para TCI. Descripción de todos los botones(imagen del
centro). a) Botón explorar, indica que existe la opción de entrar a un submenú del
software en el dispositivo; b) Simbolo de concetración en plasma; Simbolo de
concentración en sitio efecto; d) indica que estamos trabajando en Modo TCI.
Figura 2. Módulo DPS para infusión de medicamentos usango Jeringas prellenadas.
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Figura 3. Dispositivo Base primea ensamblado con dos modulos DPS, uno para
controla el hipnótico (propofol) y otro para el analgésico (remifentanil).
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Figura 4. Interfase del módulo Base Primea. Datos del paciente. Se debe ingresar la
información del paciente. El peso, la talla, la edad y el género. El dispositivo calcula la
S (superficie corporal) y el BMI (índice de masa corporal)
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Figura 5. Interface de la Base Primea. Pantalla donde se escogen los medicamentos a
infundir. Se observa que el dispositivo brinda las opciones de infusión de propofol solo
o combinado con remifentanil o sufentanil para el modo TCI.
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Figura 6. Interfase del modulo Base primea. Luego de seleccionar los medicamentos a
infundir, pasamos a seleccionar los detalles de la infusión. Se muestra la pantalla del
propofol. En la esquina superior derecha está la información del paciente. En el lado
derecho están los iconos para seleccionar cual de los modulos DPS tiene la jeringa con
propofol. El cuadro debajo de la etiqueta Propofol tiene las opciones para indicar a que
concentración está la jeringa en el módulo DPS y las opciones para infusión, se debe
seleccionar el modelo, el objetivo si es plasma o sitio efecto, el flujo máximo y el tiempo
de inducción.
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Figura 7. Interfase del módulo Base primea. En la pestaña ¨Modelo¨, aparecen dos
opciones para propofol. En cada uno se puede observar las variables que tiene en
cuenta cada modelo. Para efectos prácticos usamos el modelo de Schnider puesto que
es más preciso y nos permite escoger entre concentración en plasma o en sitio efecto,
que no lo ofrece el modelo de Marsh. Una vez seleccionado el modelo de Schnider. Se
selecciona el ¨Modo¨, se refiere a que objetivo estamos buscando, si es plasma o si es
en sitio efecto, en el ejemplo ponemos TCI plasma y configuramos un flujo máximo de
1200 ml/h y un tiempo para la inducción de 2 minútos (velocidad y tiempo del bolo
inicial) entre más lento se programe existirá menos desfase entre la concentración
plasmática y la concentración en sitio efecto y también menos efectos adversos. Se
prefiere administrar la inducción por concentración en TCI plasma para evitar picos muy
altos en plasma por el bolo inicial que puede causar efectos adversos.
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Figura 8. Interfase módulo Base primea (izquierda) donde luego de dar en el comando
¨Validar¨, nos pide que seleccionemos cual de los módulos DPS tiene la jeringa con
propofol. En este caso la Jeringa está en el módulo 2, como se muestra en las figuras
de la derecha, se oprime el botón verde para indicar que esta montada una jeringa con
50ml de propofol al 1% y al oprimirlo aparece en el display un aviso que dice “stop”.
Figura 9. Interfase Base primea. Procedemos a configurar los mismos parámetros para
el remifentanil. Solo se dispone del modelo de Minto para remifentanil. Están
disponibles en este modelo la infusión por concentración objetivo plasma o sitio efecto.
En el ejemplo usamos TCI plasma, procedemos a Validar y nos pide que
seleccionemos el módulo DPS que tiene la jeringa con remifentanil, en este caso es el
módulo 1, el cual seleccionamos oprimiendo el botón verde, indicando que se ha
cargado una jeringa de 50ml con remifentanil a 50 ug/ml.
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Figura 10. Interfase Modulo Base primea. Con las jeringas montadas en los dispositivos
DPS y la configuración de administración seleccionada procedemos a ingresar los
datos de los objetivos que requerimos para nuestra situación clínica. En este caso,
tenemos que para los dos se escogió como blanco la concentración en plasma (gota
naranja, en el panel derecho en los extremos arriba y debajo de la pantalla). Ahí
programamos la concentración blanco tanto para propofol (mitad superior) como para
remifentanil (mitad inferior). En la imagen del centro observamos que programamos
como blanco de propofol y remifentanil 3.5 ug/ml y 7.5 ng/ml de concenrtación
plasmática como blanco respectivamente, observe que el dispositivo muestra el posible
comportamiento de la infusión en plasma y en sitio efecto graficada contra el tiempo.
En la imagen de la derecha se inicia la infusión y se observa como va aumentado la
concentración en plasma desde cero, con CP (concentración plasma) en 0.1 ug/ml para
el propofol y de 0.4 ng/ml para el remifentanil. Recordemos que antes habíamos
programado la inducción para un tiempo de 3 minútos, y eso es lo que esta
programado en este paciente por eso se observan así las curvas del software.
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Figura 11. En la figura de la izquierda se observa la interface del modulo Base primea
con las curvas de propofol y remifentanil. El área bajo la curva predicha de
comportamiento en plasma y sitio efecto que esta pintada de color beige indica el
tiempo real del estado de la infusión. Esta misma información en formato numérico esta
en el panel de la derecha donde tenemos que en ese punto la Cp (concentración
plasmática) de propofol va en 2.6 ug/ml y de remifentanil va en 5.7 ng/ml con su
correspondiente Ce (concentración en sitio efecto). En la imagen del centro se observa
el dispositivo con las bombas conectadas y infundiendo los medicamentos. En la
imagen de la derecha se aprecia el punto donde se alcanzaron los objetivos (a los 3
minútos). Como no hemos cambiado los blancos objetivo el dispositivo continua
infundiendo el medicamento para mantener las Cp objetivo (observamos que en este
punto vamos 5 minútos de infusión).
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Figura 12. Interfase módulo Base primea. Se observa las pantallas que salen al hacer
click en la imagen de la lupa que estaba en el lado derecho al centro en las pantallas
que veníamos describiendo. Estas pantallas son una descripción mas profunda con
detalles de las infusiones. Se observa la velocidad de infusión en ml/h, 26 para el
remifentanil y 76.6 para el propofol y su correspondiente tasa de infusión en ug/kg/min
o mg/kg/h respectivamente. Tambien se ve en la parate inferior cuanto va de
administrado del medicamento y el tiempo de cada desde el inicio de la infusión. En la
parte inferior de cada imagen se observa ¨Dosis (próx. 15 min)¨. Esto es un estimativo
de la cantidad de medicamento y la tasa de infusión para mantener los niveles
plasmáticos en el blanco seleccionado por los siguientes 15 minútos. Así mismo, en el
centro del lado derecho de cada imagen se aprecia un símbolo de una curva de
concentración tiempo que va en bajada y un punto de corte. Estos puntos de corte son
los que el dispositivo tiene en su software como las concentraciones a las cuales el
paciente va despertar. Para el remifentanil esta en 1ng/ml y para el propofol en
1.5ug/ml. Debajo de estos numero esta un tiempo en minutos, 13 para remifentanil y 4
para propofol, que significa el tiempo que se requiere para alcanzar las
concentraciones de despertar si se suspende la infusión.
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Figura 13. Interfase Módulo Base primea. En el ejemplo que venimos trabajando, una
vez alcanzadas las concentraciones plasmáticas de inducción procedemos a intubar al
paciente. Se deben ajustar las concentracones blanco para el nuevo escenario que es
el estímulo quirúrgico. En este caso (imagen del centro) ajustamos para una
concentración de propofol plasmática de 2.5 ug/ml y de remifentanil de 6 ng/ml.
Observamos como el software del dispositivo genera las curvas de predicción en el
tiempo y como va bajando la concentración plasmática en el tiempo. En la figura de la
derecha se observa que se ha alcanzado los nuevos objetivos, en este caso se cambió
el objetivo en plasma a las 11:21 y se obtiene el nivel plasmático nuevo alrededor de 5
minútos después donde vuelve a aplanarse la curva indicando que ya se encuentra en
estado de equilibrio.
Figura 14. Titulación de la hipnosis guiada por BIS (índice biespectral). Revisar con Dr.
Gómez.
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Figura 15. Emergencia de la anestésia. Cuando estamos próximos a terminar la cirugía,
programamos la concetración plasmática de propofol y remifentanil para despertar. Se
pueden usar varias técnicas y protocolos para un despertar y extubación cómodo. En la
figura de la derecha se observa el BIS de un paciente que está emergiendo de la
anestésia que va sobre 60.
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