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標的制御注入の歴史

標的制御注入 (TCI）は、IV 薬剤を注入して、対象となる特定の身体区画または組織内でユーザーが定義した予測（「目標」）薬剤濃度を達成する技術です。このレビューでは、TCI の薬物動態原理、TCI システムの開発、プロトタイプ開発で扱われる技術的および規制上の問題について説明します。現在臨床的に利用可能なシステムの発売についても説明します。

あらゆる形態の薬物送達の目標は、副作用を回避しながら、薬物効果の治療時間経過を達成および維持することです。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、用量に組み込まれる唯一の患者の共変量は、患者のサイズの指標、通常は IV 麻酔薬の体重です。年齢、性別、クレアチニンクリアランスなどの患者の特徴は、これらの共変量と用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 薬剤を投与するには、ボーラス投与と持続注入という 2 つの方法がありました。ボーラス投与は通常、手持ち式注射器を使用して投与されます。輸液は通常、輸液ポンプを使用して投与されます。

すべての麻酔薬は、薬物送達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体内の薬物濃度との関係が混乱します。100 μg/kg/分のプロポフォール注入速度は、注入開始 3 分後に患者がほぼ覚醒し、2 時間後に高度に鎮静状態または睡眠状態になった患者に関連します。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内にどれだけの薬剤が蓄積したかを計算し、血漿または目的の組織 (通常は脳) 内で安定した濃度を維持するために注入速度を調整できます。患者の特徴 (体重、身長、年齢、性別、追加のバイオマーカー) を組み込む数学的複雑さは、コンピューターにとっては簡単な計算であるため、コンピューターは文献からの最良のモデルを使用できます。1,2 これは、 3 番目のタイプの麻酔薬送達、ターゲット制御注入 (TCI)。TCI システムでは、臨床医が希望の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、ボーラスまたは注入として送達される薬剤の量を計算し、計算されたボーラスまたは注入を送達するように注入ポンプに指示します。コンピューターは、選択された薬物の PK と患者の共変量のモデルを使用して、組織内にどれだけの薬物が存在するのか、そしてそれが目標濃度を達成するために必要な薬物の量にどのような影響を与えるのかを常に計算します。

手術中、外科的刺激のレベルは非常に急速に変化する可能性があるため、薬剤の効果を正確かつ迅速に滴定する必要があります。従来の注入では、刺激の突然の増加に対応できるほど迅速に薬物濃度を増加させることも、低刺激の期間に対応できるほど迅速に濃度を低下させることもできません。従来の注入では、一定の刺激期間中に血漿または脳内の薬物濃度を安定に維持することさえできません。PK モデルを組み込むことにより、TCI システムは必要に応じて反応を迅速に滴定し、同様に適切な場合には安定した濃度を維持できます。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滴定できることです。3

このレビューでは、TCI の PK 原則、TCI システムの開発、プロトタイプ開発で扱われる技術的および規制上の問題について説明します。2 つの付随レビュー記事では、このテクノロジーに関連する世界的な使用と安全性の問題について取り上げています。4,5

TCI システムが進化するにつれて、研究者は方法論に独特の用語を選択しました。TCI システムは、コンピュータ支援全 IV 麻酔 (CATIA) 6、コンピュータによる IV 薬剤の滴定 (TIAC) 7、コンピュータ支援持続注入 (CACI) 8、コンピュータ制御の輸液ポンプ 9 と呼ばれています。 Iain Glen、White、Kenny は、1992 年以降の出版物で TCI という用語を使用しました。1997 年に、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、現役の研究者の間で合意に達しました。10