预测丙泊酚的Eleveld药代动力学-药效学模型的性能：预测与实测脑电双频指数的比较

麻醉学 医学
丙泊酚 药代动力学 药效学 脑电双频指数 静脉麻醉 计算机模拟 预测误差

在麻醉学领域，丙泊酚（Propofol）是一种广泛使用的静脉麻醉药物，其药代动力学（Pharmacokinetics, PK）和药效动力学（Pharmacodynamics, PD）模型对于精确控制麻醉深度至关重要。Eleveld模型是一种广泛应用的丙泊酚PK-PD模型，能够预测丙泊酚的血浆浓度、效应部位浓度以及与之相关的脑电双频指数（Bispectral Index, BIS）值。BIS是一种通过处理脑电图（EEG）信号来评估麻醉深度的指标，广泛应用于临床麻醉中。

尽管Eleveld模型在预测丙泊酚浓度方面表现出色，但其在预测BIS值方面的性能尚不明确。特别是在全凭静脉麻醉（Total Intravenous Anaesthesia, TIVA）中，BIS值的预测准确性对于麻醉深度的精确控制至关重要。因此，本研究旨在评估Eleveld模型在TIVA期间预测BIS值的性能，探讨其是否能够可靠地预测实际测量的BIS值。

论文来源

本论文由Ettienne Coetzee、Johan F. Coetzee (Jeff) 和 Marlis Haasbroek 共同撰写，分别来自开普敦大学麻醉与围手术期医学系和斯泰伦博斯大学麻醉与重症监护系。论文于2024年8月23日发表在British Journal of Anaesthesia（BJA）上，题为《Predictive pharmacodynamic performance of the Eleveld pharmacokinetic-pharmacodynamic model for propofol: comparison of predicted and measured bispectral index》。

研究流程

研究对象与样本

研究纳入了40名接受下肢手术的健康成年人（ASA身体状况1-2级），年龄在18至65岁之间。排除标准包括体重低于理想体重的70%或高于130%、神经系统疾病、心脏、肾脏或肝脏功能障碍、肌病或肌营养不良、潜在气道问题、近期使用精神活性药物、需要术前用药以及决策能力受损的患者。

实验设计与流程

  1. 麻醉诱导：所有参与者均未进行术前用药。麻醉诱导前，研究人员为参与者连接监测设备，并建立18G静脉通路。监测项目包括心电图、脉搏血氧饱和度、无创血压、吸入氧分压、二氧化碳分压、BIS监测以及神经肌肉阻滞监测（TOF监测）。

  2. 药物输注：使用瑞芬太尼（Remifentanil）进行靶控输注（Target-Controlled Infusion, TCI），初始效应部位浓度（Ce）设定为3 ng/ml。丙泊酚则通过手动控制的靶向输注（Target-Guided Infusion, TGI）进行，剂量基于Eleveld模型，并通过两种药代动力学模拟软件（PKPD Tools和StelSim）进行实时指导。

  3. BIS值预测：使用Eleveld模型预测BIS值，并通过Bland-Altman分析评估预测值与实际测量值之间的一致性。此外，还对Eleveld模型提供的补充数据进行了Bland-Altman分析。

数据分析

  1. 预测误差计算：计算每个参与者的预测误差（Prediction Error, PE）和绝对预测误差（Absolute Prediction Error, APE），并计算中位数预测误差（Median Prediction Error, MDPE）和中位数绝对预测误差（Median Absolute Prediction Error, MDAPE）。

  2. Bland-Altman分析：通过Bland-Altman分析评估预测值与实际测量值之间的一致性，计算平均偏差（Mean Bias）和一致性界限（Limits of Agreement, LoA）。

  3. 补充数据分析：对Eleveld模型提供的补充数据进行Bland-Altman分析，以验证研究结果的可靠性。

主要结果

  1. 预测误差：尽管中位数预测误差较小（MDPE为-1.9，MDAPE为10），但误差范围较宽（MDPE范围为-18.5至24.3，MDAPE范围为1.7至24.3）。47.8%的MDAPE值超过了10个BIS单位，表明预测误差较大。

  2. Bland-Altman分析：Bland-Altman分析显示，平均偏差较小（-0.52个BIS单位），但一致性界限较宽（-27.7至26.2）。每个参与者的一致性界限均未达到互换性要求，表明预测值与实际测量值之间存在较大的个体差异。

  3. 补充数据分析：对Eleveld模型补充数据的Bland-Altman分析结果与本研究结果相似，进一步验证了Eleveld模型在预测BIS值方面的局限性。

结论

尽管Eleveld模型在预测丙泊酚浓度方面表现出色，但其在预测BIS值方面的性能存在较大的个体差异和不确定性。研究结果表明，Eleveld模型预测的BIS值应谨慎解释，特别是在调整靶控输注浓度以实现目标BIS值时，存在较大的风险。因此，Eleveld模型在临床应用中应结合其他监测手段，以确保麻醉深度的精确控制。

研究亮点

  1. 重要发现：Eleveld模型在预测BIS值方面存在较大的个体差异，尽管中位数预测误差较小，但误差范围较宽，限制了其在临床中的应用。

  2. 方法创新：研究使用了两种药代动力学模拟软件（PKPD Tools和StelSim）进行实时指导，确保了实验数据的准确性和可靠性。

  3. 临床意义：研究结果提示，麻醉医生在使用Eleveld模型预测BIS值时应谨慎，特别是在资源有限的环境中，BIS值的预测误差可能导致麻醉深度控制不当。

研究价值

本研究为Eleveld模型在预测BIS值方面的性能提供了重要的临床验证，揭示了其在临床应用中的局限性。研究结果对于麻醉医生在TIVA期间精确控制麻醉深度具有重要的指导意义，特别是在缺乏BIS监测设备的环境中，Eleveld模型的预测值应结合其他临床指标进行综合判断。