Nachricht

Die Geschichte der zielgerichteten Infusion

Zielgesteuerte Infusion (TCIDie TCI (Target Control Infusion) ist eine Technik zur intravenösen Verabreichung von Medikamenten, um eine vom Anwender definierte, vorhergesagte („Ziel-“) Wirkstoffkonzentration in einem bestimmten Körperkompartiment oder Gewebe zu erreichen. In diesem Übersichtsartikel beschreiben wir die pharmakokinetischen Grundlagen der TCI, die Entwicklung von TCI-Systemen sowie technische und regulatorische Aspekte der Prototypenentwicklung. Darüber hinaus beschreiben wir die Markteinführung der aktuell klinisch verfügbaren Systeme.

Ziel jeder Form der Arzneimittelverabreichung ist es, einen therapeutischen Wirkungsverlauf zu erreichen und aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Nebenwirkungen zu vermeiden. Intravenöse Medikamente werden üblicherweise nach Standarddosierungsrichtlinien verabreicht. Typischerweise wird als einzige Patientenvariable die Körpergröße, in der Regel das Gewicht bei intravenösen Anästhetika, in die Dosisberechnung einbezogen. Patientenmerkmale wie Alter, Geschlecht oder Kreatinin-Clearance werden aufgrund der komplexen mathematischen Beziehung dieser Variablen zur Dosis oft nicht berücksichtigt. Traditionell gibt es zwei Methoden zur intravenösen Verabreichung von Medikamenten während der Anästhesie: Bolusgabe und kontinuierliche Infusion. Bolusgaben werden üblicherweise mit einer Handspritze verabreicht. Infusionen erfolgen üblicherweise mit einer Infusionspumpe.

Jedes Anästhetikum reichert sich während der Verabreichung im Gewebe an. Diese Anreicherung beeinträchtigt den Zusammenhang zwischen der vom Arzt eingestellten Infusionsrate und der Wirkstoffkonzentration im Patienten. Eine Propofol-Infusionsrate von 100 μg/kg/min führt nach drei Minuten zu einem nahezu wachen Patienten und zwei Stunden später zu einem stark sedierten oder schlafenden Patienten. Mithilfe bekannter pharmakokinetischer (PK) Prinzipien können Computer berechnen, wie viel Wirkstoff sich während der Infusion im Gewebe angereichert hat, und die Infusionsrate anpassen, um eine stabile Konzentration im Plasma oder im Zielgewebe, typischerweise dem Gehirn, aufrechtzuerhalten. Der Computer kann das beste Modell aus der Literatur verwenden, da die mathematische Komplexität der Einbeziehung von Patientenmerkmalen (Gewicht, Größe, Alter, Geschlecht und zusätzliche Biomarker) für ihn triviale Berechnungen darstellt.^1,2 Dies ist die Grundlage einer dritten Art der Anästhesieverabreichung, der zielgesteuerten Infusion (TCI). Bei TCI-Systemen gibt der Arzt eine gewünschte Zielkonzentration ein. Der Computer berechnet die zur Erreichung der Zielkonzentration erforderliche Wirkstoffmenge, die als Bolus oder Infusion verabreicht wird, und steuert eine Infusionspumpe zur Abgabe des berechneten Bolus oder der Infusion an. Mithilfe eines pharmakokinetischen Modells des ausgewählten Wirkstoffs und patientenbezogener Kovariablen ermittelt der Computer kontinuierlich die Wirkstoffkonzentration im Gewebe und deren genauen Einfluss auf die zur Erreichung der Zielkonzentration benötigte Wirkstoffmenge.

Während einer Operation kann sich der Grad der chirurgischen Stimulation sehr schnell ändern, was eine präzise und rasche Titration der Medikamentenwirkung erfordert. Konventionelle Infusionen können die Wirkstoffkonzentrationen nicht schnell genug erhöhen, um abrupte Stimulationssteigerungen auszugleichen, oder sie schnell genug senken, um Phasen geringer Stimulation zu überbrücken. Sie können nicht einmal während Phasen konstanter Stimulation eine gleichbleibende Wirkstoffkonzentration im Plasma oder Gehirn aufrechterhalten. Durch die Integration von PK-Modellen können TCI-Systeme die Reaktion bedarfsgerecht schnell titrieren und, wenn angebracht, eine gleichbleibende Konzentration gewährleisten. Der potenzielle Vorteil für Kliniker liegt in der präziseren Titration der Anästhesiewirkung.³

In diesem Review beschreiben wir die pharmakokinetischen Grundlagen der TCI, die Entwicklung von TCI-Systemen sowie technische und regulatorische Aspekte der Prototypenentwicklung. Zwei begleitende Übersichtsartikel behandeln die weltweite Anwendung und Sicherheitsfragen dieser Technologie.^4,5

Mit der Weiterentwicklung von TCI-Systemen wählten die Forscher unterschiedliche Bezeichnungen für die Methodik. TCI-Systeme wurden unter anderem als computergestützte totale intravenöse Anästhesie (CATIA)⁶, computergestützte Titration von intravenösen Medikamenten (TIAC)⁷, computergestützte kontinuierliche Infusion (CACI)⁸ und computergesteuerte Infusionspumpe⁹ bezeichnet. Auf Anregung von Iain Glen verwendeten White und Kenny ab 1992 in ihren Publikationen den Begriff TCI. 1997 einigten sich die aktiven Forscher darauf, den Begriff TCI als Oberbegriff für die Technologie zu übernehmen.¹⁰