Design and performance evaluation of the “iTIVA” algorithm for manual infusion of intravenous anesthetics based on effect-site target

IntroductionRemifentanil and propofol infusion using TCI pumps has proven to be beneficial for the practice of anesthesia but the availability of these systems is limited.ObjectiveDesigning a pharmacokinetic model-based algorithm for calculating manual infusion regimens to achieve plasma and effect-site concentrations that may be used in volume infusion pumps, and to compare the difference between the desired and the predicted concentrations via pharmacokinetic simulation.MethodsUsing the Minto & Schnider models for remifentanil and propofol respectively, the algorithm was implemented on an iTIVA application (interactive TIVA) for iOS and Android operating systems. The performance of the algorithm was evaluated estimating the infusion regimens for achieving different effect-site concentrations for induction and maintenance in 34 theoretical patients for 240 min.ResultsThe infusion regimens obtained for remifentanil and propofol resulted in less than 5% average systemic deviation versus the target effect-site concentrations during induction and maintenance. Only one induction infusion was required for remifentanil and propofol. Just one infusion rate was required for remifentanil during maintenance, and between 2 and 5 infusion rate changes for propofol to maintain a stable concentration. The iTIVA-based algorithm estimates concentrations similar to the TivaTrainer® software.ConclusionsThe performance of the algorithm to achieve effect-site concentrations during induction and maintenance for remifentanil and propofol was excellent, with a low systemic deviation versus the desired target concentrations.

ResumenIntroducciónLa administración de remifentanil y propofol con el uso de perfusores TCI ha mostrado beneficios en la practica anestésica, sin embargo, su disponibilidad es limitada.ObjetivoBasados en modelos farmacocineticos, diseñar un algoritmo capaz de calcular esquemas de infusión manual para alcanzar concentraciones en plasma y sitio efecto que puedan ser utilizados en bombas de infusión volumétricas. Adicionalmente, comparar la diferencia entre concentraciones deseadas y predichas mediante simulación farmacocinética.MétodosSiguiendo modelos de Minto y Schnider para remifentanil y propofol respectivamente, el algoritmo se implementó en una aplicación llamada iTIVA (interactive TIVA) para los sistemas operativos iOS y Android. El desempeño del algoritmo se evaluó calculando esquemas de infusión para obtener distintas concentraciones en sitio efecto en la inducción y mantenimiento en 34 pacientes teóricos durante 240 minutos.ResultadosLos esquemas de infusión obtenidos para remifentanil y propofol presentaron un desviación sistemática promedio menor al 5% respecto a las concentraciones en sitio efecto objetivo en la inducción y mantenimiento. En la inducción una única infusión fue requerida para el remifentanil y propofol. Durante el mantenimiento una única tasa de infusión fue requerida para el remifentanil y entre 2 y 5 cambios de tasa de infusión para el propofol para mantener una concentración estable. El algoritmo implementado en iTIVA calcula concentraciones similares que el software TivaTrainer®.ConclusionesEl desempeño del algoritmo para alcanzar concentraciones en sitio efecto durante la inducción y mantenimiento para remifentanil y propofol fue excelente con una desviación sistemática baja con respecto a las concentraciones objetivo deseadas.