Abstract
The target controlled infusion(TCI) pump system is a logical approach to the development of improved administration techniques of an intravenous anaesthetic agent. The principle of TCI system is based on an understanding of the pharmacokinetic properties, three or four compartment model. The TCI system is optimal and flexible control of the plasma drug concentration. But the clinical goal is always to achieve a therapeutic drug effect, not a therapeutic concentration. So we developed the algorithm to target the concentration at the site of drug effect rather than the concentration in the plasma. If impulse drug is inputted into body, the decline of plasma concentration with time is shown, resulting in the expression of the differential equation. Therefore, we must reformulate our three-compartment model as four-compartment model with the effect compartment. And we tested plasma targeting and effect targeting algorithm by computer simulation using four-compartment model. So we developed the TCI capable of applying all intravenous drugs by adjusting individual pharmacokinetic parameters independently.
본 논문에서는 혈중 목표 농도 자동 조절기(Target-controlled infusion system. TCI)를 개발하는 것으로써, 마취의가 혈중 목표 농도를 설정하면 사용약제의 약동학적 모델링에 의해서 주입속도를 자동적으로 계산하여 마취의 깊이를 예측하는 약동학적 모델의 수립과 검증 방법을 설명한다. 정확한 약동학적 모델의 구축은 시스템의 성능에 큰 영향을 미치므로 먼저 PART 1에서는 약동학적 모델을 구축하되 3-콤파트먼트 모델과 4-콤파트먼트 모델로 해석하였다. 기존의 TCI에서 사용하고 있는 3-콤파트먼트 모델에 가상의 효과처 구획(Effect Site Compartment)을 만들고 이를 네 버내 구획으로 가정한 4-콤파트먼트 모델(Four-Compartment Model)을 수립하였고, matlab 5.0을 이용하여 비교 분석하였다. 모델은 혈중 목표 농도 주입(Plasma Targeting)과 효과처 목표 농도 주입(Effect Site Targeting), 혈중 농도 유지를 위한 주입율 계산과 기타 마취 상태를 추정하는 정보를 포함한다. 시뮬레이션의 결과를 바탕으로 4-콤파트먼트 모델을 디지털 z-변환을 거쳐 디지털시그널프로세서에 프로그램하고 TCI시스템의 적용가능성을 평가하였다. 정맥 마취용 TCI는 오동작에 대한 검증이 반드시 요구되므로 구축한 모델링에 대한 시뮬레이션의 평가 방법을 설정하였다. 기존의 TCI시스템과는 달리 약동학적 약물 전달 속도 상수(k-파라미터)를 독립적으로 조절할 수 있는 기능이 추가되어 다양한 약제의 사용이 가능할 뿐만 아니라 새로운 약동학적 모델의 개발과 평가에 기여하게 되고, 환자의 체형과 병명에 따른 약동학적 모델의 변화에 대응할 수 있게 하였다.