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標的濃度制御輸液の歴史

標的制御注入（TCITCI（標的濃度制御注入）は、静脈内投与された薬剤を、特定の身体部位または組織において、ユーザーが設定した予測濃度（「目標」濃度）に維持する技術です。本レビューでは、TCIの薬物動態学的原理、TCIシステムの開発、およびプロトタイプ開発で取り組まれた技術的・規制上の課題について説明します。また、現在臨床で利用可能なシステムの発売についても解説します。

あらゆる形態の薬物投与の目標は、副作用を避けつつ、薬物効果の治療的時間経過を達成し維持することです。IV薬は通常、標準的な投与ガイドラインに従って投与されます。通常、投与量に組み込まれる唯一の患者共変量は、患者のサイズを示す指標であり、IV麻酔薬の場合は通常体重です。年齢、性別、クレアチニンクリアランスなどの患者特性は、これらの共変量と投与量との複雑な数学的関係のため、多くの場合含まれません。歴史的に、麻酔中にIV薬を投与する方法は、ボーラス投与と持続注入の2つがありました。ボーラス投与は通常、手持ちの注射器で投与されます。注入は通常、輸液ポンプで投与されます。

麻酔薬は投与中に組織に蓄積します。この蓄積により、臨床医が設定した注入速度と患者の薬物濃度との関係が複雑になります。プロポフォールの注入速度が 100 μg/kg/min の場合、注入開始 3 分後にはほぼ覚醒した患者が、2 時間後には高度に鎮静または睡眠状態になります。よく理解されている薬物動態 (PK) 原理を使用することで、コンピュータは注入中に組織に蓄積された薬物の量を計算し、血漿または目的の組織 (通常は脳) で安定した濃度を維持するように注入速度を調整できます。コンピュータは文献から最良のモデルを使用できます。なぜなら、患者の特性 (体重、身長、年齢、性別、およびその他のバイオマーカー) を組み込む数学的な複雑さは、コンピュータにとっては簡単な計算だからです。1,2 これが、3 番目のタイプの麻酔薬投与である目標制御注入 (TCI) の基礎です。TCI システムでは、臨床医は希望する目標濃度を入力します。コンピュータは、目標濃度を達成するために必要な薬剤の投与量（ボーラス投与および点滴投与）を計算し、計算されたボーラス投与量または点滴投与量を投与するように点滴ポンプを制御します。コンピュータは、選択された薬剤の薬物動態モデルと患者の共変量を用いて、組織中の薬剤量と、それが目標濃度を達成するために必要な薬剤量にどのように影響するかを常に計算します。

手術中、手術刺激のレベルは非常に急速に変化するため、薬効を正確かつ迅速に調節する必要があります。従来の点滴投与では、刺激の急激な増加に対応できるほど速やかに薬物濃度を上昇させることも、刺激が低い期間に対応できるほど速やかに濃度を低下させることもできません。従来の点滴投与では、持続的な刺激期間中、血漿中または脳内の薬物濃度を一定に保つことさえできません。PKモデルを組み込んだTCIシステムは、必要に応じて迅速に反応を調節し、同様に適切な場合には一定濃度を維持することができます。臨床医にとっての潜在的な利点は、麻酔薬の効果をより正確に調節できることです。3

本レビューでは、TCIのPK原理、TCIシステムの開発、およびプロトタイプ開発で取り上げられた技術的・規制上の問題について解説する。付随する2つのレビュー記事では、この技術の世界的な利用状況と安全性に関する問題を取り上げている。4,5

TCIシステムが進化するにつれて、研究者たちはその手法に対して独自の用語を選択するようになった。TCIシステムは、コンピュータ支援全静脈麻酔（CATIA）⁶、コンピュータによる静脈内薬剤滴定（TIAC）⁷、コンピュータ支援持続注入（CACI）⁸、コンピュータ制御注入ポンプ⁹などと呼ばれてきた。イアン・グレンの提案を受けて、ホワイトとケニーは1992年以降の論文でTCIという用語を使用した。1997年には、現役の研究者の間で、TCIという用語をこの技術の一般的な説明として採用するという合意が得られた¹⁰。