Tese de doutoramento. Engenharia Biomédica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-26Bitstream added on 2014-06-13T20:25:56Z : No. of bitstreams: 1 beier_sl_dr_botfm.pdf: 734284 bytes, checksum: e0f92127c23e69cafc4ceab245c23376 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os modernos sistemas de infusao alvo-controlada (TCI), usados para a inducao e manutencao da anestesia, permitem que a velocidade de infusao seja ajustada atraves da utilizacao de avancados softwares alimentados com parametros farmacocineticos, de modo a assegurar uma adequada profundidade da anestesia e uma rapida e eficiente recuperacao. O objetivo inicial deste estudo foi determinar a concentracao plasmatica calculada de propofol (Cpcalculada) determinada por meio de estimulacao eletrica (50V, 50 Hz e 10 ms). Na segunda fase, o objetivo foi investigar a performance do uso de um sistema de infusao alvo-controlada de propofol usado isoladamente ou associado ao remifentanil. Paralelamente foram avaliados as respostas hemodinamicas e o periodo de recuperacao. A Performance e determinada pela Mediana da Performance do erro (MDPE), e a Mediana Absoluta da Performance do erro (MDAPE), sendo considerada clinicamente aceitavel uma MDPE de ate 20% e a MDAPE de ate 40%. Seis caes adultos saudaveis (26,6} 3,6kg) foram alocados aleatoriamente em 2 grupos com um intervalo de uma semana entre os experimentos. GI = TCI de propofol e G II = TCI de propofol + remifentanil. Os resultados foram analisados estatisticamente atraves da analise de variancia seguida pelo teste gt-Studenth. Foi considerado como significante um p<0,05. Houve uma reducao na frequencia cardiaca e indice cardiaco em GII, enquanto a pressao venosa central e a pressao de oclusao da arteria pulmonar aumentaram significativamente em GII comparado a GI. Os resultados obtidos para o grupo propofol foram de MDPE = 16,3% e MDAPE = 32,1% e para o grupo propofol+remifentanil foram de MDPE = 6,8% e MDAPE = 36,5%. A Cp50calculada foi de 2,0Êg.ml-1 (GI) e de 0,9Êg.ml-1 (GII)... / The target-controlled infusion systems (TCI), designed to keep the drug concentration in the bloodstream constant, are controlled by state-of-art software based upon pharmacokinetic models. These models have been designed for each species to produce an adequate anesthetic depth and fast and efficient recover. The aim of this study was to establish the predicted plasmatic concentration (Cppredicted) based upon electric stimulus (50V, 50 Hz and 10 ms). In a second phase, the aim was to investigate the anesthetic performance of the TCI of propofol used alone and associated with remifentanil. Moreover, haemodynamic parameters and anesthesia recovery time were evaluated. The performance was established based on the Median Performance error (MDPE < 20%) and Absolute Median Performance error (MDAPE < 40%). Six clinically normal dogs (26.6 l 3.6 kg) were randomly divided in 2 groups with at least one week between experiments. G1 = TCI of propofol alone; G2 = TCI of propofol + remifentanil. The statistical analysis was based on Student's t-distribution test, with alpha set at 0.05. Heart rate (HR) and cardiac index (CI) were significantly decreased after propofol + remifentanil (G2) infusion administration until the end, while central venous pressure (CVP) and pulmonary capillary wedge pressure (PCWP) were significantly increased. The G1 group demonstrated MDPE of 16.3% and MDAPE of 32.1%, whereas the G2 group had MDPE of 6.8% and MDAPE of 36.5%. The average Cp50predict for G1 was 2,0ìg.ml-1 and for G2 was 0,9ìg.ml-1. The evaluation of these parameters and the control of the anesthetic depth suggested that the TCI stanpump could be considered clinically acceptable in dogs. The remifentanil enhances the propofol's CPpredict in an average of 56.7%; however, haemodynamic side effects were detected.

Durante a cirurgia de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea e hipotermia (CEC-H) ocorre alteração na efetividade do propofol e na sua farmacocinética realizada a partir das concentrações plasmáticas do propofol total no decurso do tempo. A ligação do propofol à proteína plasmática parece estar alterada em consequência de diversos fatores incluindo a hemodiluição e a heparinização que ocorre no início da circulação extracorpórea, uma vez que se reportou anteriormente que a concentração plasmática do propofol livre aumentou durante a realização da circulação extracorpórea normotérmica. Por outro lado, a infusão alvo controlada é recomendada para manter a concentração plasmática do propofol equivalente ao alvo de 2 &#181g/mL durante a intervenção cirúrgica com CEC-H. Se alterações significativas na hipnose do propofol ocorrem nesses pacientes, então o efeito aumentado desse agente hipnótico poderia estar relacionado à redução na extensão da ligação do fármaco as proteínas plasmáticas; entretanto, o assunto ainda permanece em discussão e necessita de investigações adicionais. Assim, o objetivo do estudo foi investigar as concentrações plasmáticas de propofol livre em pacientes durante a revascularização do miocárdio com e sem o procedimento de CEC-H através da abordagem PK-PD. Dezenove pacientes foram alocados e estratificados para realização de cirurgia de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea (CEC-H, n=10) ou sem circulação extracorpórea (NCEC, n=9). Os pacientes foram anestesiados com sufentanil e propofol alvo de 2 &#181g/mL. Realizou-se coleta seriada de sangue para estudo farmacocinético e o efeito foi monitorado através do índice bispectral (BIS) para medida da profundidade da hipnose no período desde a indução da anestesia até 12 horas após o término da infusão de propofol, em intervalos de tempo pré-determinados no protocolo de estudo. As concentrações plasmáticas foram determinadas através de método bioanalítico pela técnica de cromatografia líquida de alta eficiência. A farmacocinética foi investigada a partir da aplicação do modelo aberto de dois compartimentos, PK Solutions v. 2. A análise PK-PD foi realizada no Graph Pad Prisma v.5.0 após a escolha do modelo do efeito máximo (EMAX sigmóide, slope variável). Os dados foram analisados utilizando o Prisma v. 5.0, p<0,05, significância estatística. As concentrações plasmáticas de propofol total foram comparáveis nos dois grupos (CEC-H e NCEC); entretanto o grupo CEC-H evidenciou aumento na concentração do propofol livre de 2 a 5 vezes em função da redução na ligação do fármaco às proteínas plasmáticas. A farmacocinética do propofol livre mostrou diferença significativa entre os grupos no processo de distribuição pelo prolongamento da meia vida e aumento do volume aparente, e no processo de eliminação em função do aumento na depuração plasmática e redução na meia vida biológica no grupo CEC-H. A escolha do modelo EMAX sigmóide, slope variável foi adequada uma vez que se evidenciou alta correlação entre os valores do índice bispectral e as concentrações plasmáticas do propofol livre (r2>0.90, P<0.001) para os pacientes investigados. / During coronary artery bypass grafting (CABG) surgery with cardiopulmonary bypass (CPB) profound changes occur on propofol effect and on kinetic disposition related to total drug plasma measurements in these patients. It was reported that drug plasma binding could be altered as a consequence of hemodilution and heparinization before starts CPB since free propofol plasma levels was increased by twice under normothermic procedure. In addition, the target controlled infusion (TCI) is recommended to maintain propofol plasma concentration (2 &#181g/mL) during CABG CPB-H intervention. However, whether significant changes that occur in propofol hypnosis in these patients could be related to the reduction on the extension of drug plasma binding remain unclear and under discussion until now. Then, the objective of this study was to investigate propofol free plasma levels in patients undergoing CABG with and without CPB by a pharmacokinetics-pharmacodynamics (PK-PD) approach. Nineteen patients were scheduled for on-pump coronary artery bypass grafting (CABG-CPB, n=10) or off-pump coronary artery bypass grafting (OPCABG, n=9) were anesthetized with sufentanil and propofol TCI (2 &#181g/mL). Blood samples were collected for drug plasma measurements and BIS were applied to access the depth of hypnosis from the induction of anesthesia up to 12 hours after the end of propofol infusion, at predetermined intervals. Plasma drug concentrations were measured using high-performance liquid chromatography, followed by a propofol pharmacokinetic analysis based on two compartment open model, PK Solutions v.2; PK-PD analysis was performed by applying EMAX model, sigmoid shape-variable slope and data were analyzed using Prisma v. 5.0, considering p<0.05 as significant difference between groups. The total propofol plasma concentrations were comparable in both groups during CABG; however it was shown in CPB-group significant increases in propofol free plasma concentration by twice to fivefold occur as a consequence of drug plasma protein binding reduced in these patients. Pharmacokinetics of free propofol in CPB-H group compared to OPCAB group based on two compartment open model was significantly different by the prolongation of distribution half-life, increases on plasma clearance, and biological half-life shortened. In addition, the kinetic disposition of propofol changes in a different manner considering free drug levels in the CPB-H group against OPCAB group as follows: prolongation of distribution half-life and increases on volume of distribution, remaining unchanged biological half-life in spite of plasma clearance increased. BIS values showed a strong correlation with free drug levels (r2>0.90, P<0.001) in CPB-H group and also in OPCAB group by the chosen EMAX model sigmoid shape-variable slope analyzed by GraphPad Prisma v.5.0.

O propofol é um sedativo eficiente, largamente empregado em anestesia e geralmente associado a grande números de analgésicos opióides em cirurgias de grande porte, como a cirurgia cardíaca de revascularização do miocárdio (RM) com ou sem circulação extracorpórea (CEG). Devido às suas características farmacocinéticas é administrado através de infusão alvo controlada (TCI) de forma a manter os níveis plasmáticos ótimos para obtenção de sedação e profundidade de anestesia adequadas durante a intervenção cirúrgica. O objetivo do presente estudo foi investigar a farmacocinética e farmacodinâmica do propofol administrado através de TCI em pacientes submetidos a RM com e sem CEC. Na administração da medicação hipnótica, fez-se necessária a validação do Diprifusor (AstraZeneca), incluindo a bomba de infusão e o software programado com o modelo farmacocinético de 3 compartimentos, que necessita apenas da inclusão de dados individuais do paciente, tais como peso corporal. A validação desse sistema compreendeu a estimativa do erro de previsão do Diprifusor pela utilização da razão das concentrações obtida, experimentalmente medida, e a prevista pelo modelo do software da bomba de infusão. No presente estudo comparativo, selecionaram-se 20 pacientes com base nos critérios de inclusão, que foram divididos em 2 grupos, Controle e CEC. Os pacientes foram informados em detalhes sobre os dados que cercam esse protocolo de pesquisa e assinaram o termo de consentimento livre esclarecido para participação no estudo. O protocolo for submetido e aprovado pelo CEP de todas as Instituições envolvidas (FCFUSP, InCor e CAPPesq). A taxa de infusão requerida, bem como a faixa de concentração obtida para manter o alvo de 2 &#181;g/mL e o índice bispectral de 40 (BIS) durante a cirurgia cardíaca foram monitorados. Subsequentemente, ao final da cirurgia, a taxa de infusão e a faixa de concentração do propofol plasmático requeridos para atingir o alvo de 1 &#181;g/mL também foram monitorados. Neste período, a sedação e a medida da profundidade da anestesia foram monitorados através do BIS e da Escala de Ramsay. O efeito medido através do BIS durante a infusão, no intra-operatório, atingiu o valor máximo de 40 da escala nos dois grupos. Da mesma forma, ao final da cirurgia, obteve-se nível 6 de sedação na escala de Ramsay em ambos os grupos, quando o alvo foi ajustado para 1 &#181;g/mL. Adicionalmente pela interrupção da infusão, no pós-operatório imediato, BIS e Ramsay foram registrados simultaneamente até o final do período de estudo (18-20 horas) para todos os pacientes. Efetuou-se coleta de amostras sanguíneas durante as infusões alvo (2 &#181;g/mL e 1 &#181;g/mL) e após a interrupção da infusão para o estudo da farmacocinética . Requereu-se volume de sangue inferior a 90 mL para o monitoramento plasmático e a modelagem farmacocinética. Utilizou-se a cromatografia líquida de alta eficiência, com deteto r de fluorescência (CLAE-F). O método mostrou-se bastante simples, seletivo, sensível e robusto e utilizou coluna C18 e fase móvel binária em baixo fluxo. Os limites de confiança estabelecidos para o método analítico foram: 0,1-10 &#181;g/mL (linearidade, r2 0,9977), 0,05 &#181;g/mL (LD), 0,1 &#181;g/mL(LQ), 93,9% (recuperação absoluta), 8,4 e 8,8% (precisão intra e inter dias), 91,8 e 93,3% (exatidão intra e inter dias). Adicionalmente, demonstrou-se boa estabilidade para o fármaco através de estudos de curta e longa duração, tempo de bandeja (tempo e condição de análise) e ciclos de congelamento e descongelamento, além de estudo de estabilidade das soluções padrão do propofol e do timol (padrão interno). No perioperatório, as concentrações plasmáticas evidenciaram alta flutuação, principalmente durante a intervenção para o grupo CONTROLE comparado ao grupo CEC, indicando maior erro de previsão na taxa de infusão estimada pelo software da bomba para manter o alvo no Controle. A modelagem farmacocinética foi efetuada pela aplicação do modelo aberto de 3 compartimentos que mostrou significativo aumento na eliminação do fármaco (ClT, &#223;, &#947;) no grupo CEC relativamente ao CONTROLE, uma vez que as concentrações plasmáticas obtidas no grupo CEC foram inferiores àquelas obtidas no outro grupo. A profundidade de anestesia alcançada foi de 6 na escala de Ramsay e 40 (BIS) durante a TCI , efeito máximo atingido durante essa cirurgia de alto porte. A função matemática sigmoidal foi escolhida com base na alta correlação obtida (r2 >0,9) pela modelagem PK¬PO. A curva de correlação do efeito BIS versus propofol plasmático indica que os grupos CEC e CONTROLE são diferentes, uma vez que apenas os pacientes do CONTROLE retornaram ao valor basal (BIS: 100) no período entre 6 e 8 horas do início da cirurgia e instalação da TCI de propofol. Por outro lado, registrou-se prolongamento do tempo de recuperação da hipnose (tempo de despertar) nos pacientes CEC, que se estendeu até 18 horas. Adicionalmente a modelagem indicou que a concentração efetiva (EC50) é da ordem de 4 vezes menor no grupo CEC comparado ao CONTROLE. Finalmente, apesar das menores concentrações plasmáticas para o propofol no grupo CEC, consequência da elevada depuração plasmática, o efeito máximo do hipnótico durante a intervenção foi semelhante nos dois grupos, sendo que a principal diferença entre eles reside na sedação residual registrada nos pacientes CEC. Esses resultados podem ser justificados em parte pelo aumento da fração livre de propofol no plasma e provavelmente em função de alteração na interação fármaco¬receptor, decorrência da CEC na cirurgia de revascularização do miocárdio. Em conclusão, a CEC afeta a farmacocinética e a farmacodinâmica do propofol no paciente cirúrgico. Por outro lado o dispositivo (Diprofusor, AstraZeneca) para a administração alvo controlada necessita de ajustes e adaptação para a TCI de propofol neste tipo de cirurgia, incluindo-se ainda no ajuste, a diferenciação para o paciente que possui a CEC associada. / Propofol is an effective sedative, largely applied in anesthesia and in general it is associated to opioids for analgesia in major surgeries, like the cardiac surgery to coronary artery bypass grafting (CABG) with or without cardiopulmonary bypass (CPB). It is administered by a target controlled infusion system (TCI) to maintain the optimal depth of sedation and anesthesia during the intervention, due to its pharmacokinetic characteristics. The objective of this study was to investigate the influence of CPB in pharmacokinetics and in pharmacodynamics of propofol, applying PK-PD modeling. For drug administration, Diprifusor (AstraZeneca), including pump plus software must enter individual data as body weight from the patient, once pharmacokinetic parameters were included previously. To validate this system of infusion, the prediction error by target controlled infusion must be estimated by comparison between obtained and predict concentration plasma ratio. In the present protocol, 20 patients (10 CONTROL and 10 CPB) were selected based on inclusion criteria for the comparative study. Patients were informed in details about the investigation and before the protocol starts, they signed the informed written consent to participate of the study. Protocol was approved by the local ethical committees of all institutions involved. Rate of infusion and the range of obtained plasma propofol concentrations required to reach 2 &#181;g/mL and to maintain the bispectral index (BIS:40) during cardiac surgery were monitored. Subsequently, at the end of surgery, both rate of infusion and range of obtained plasma propofol concentrations required to reach 1 &#181;g/mL were monitored either. Depth of sedation was assessed with BIS during all period reaching maximum effect in 40 at level of sedation in the operative period. At the end of surgery, the Ramsay score achieved sedation level 6, when the target plasma propofol was adjusted to 1 &#181;g/mL; Additionally, at the end of infusion in the postoperative period, BIS and Ramsay were monitored simultaneously up to 18-20 hours for all patients. Blood samples were collected and propofol plasma levels were monitored during (TCI : 2 &#181;g/mL) and after surgery (TCI: 1 &#181;g/mL). Blood samples also were collected at the end of infusion for pharmacokinetics. Volumes of blood lower than 90 mL were necessary for drug monitoring and pharmacokinetic purposes. Plasma levels were determined by a quite simple, selective, sensitive and robustness analytical method HPLC, using fluorescence detector, C18 column, and binary system at low flow rate. Confidence limits were: 0.1-10 &#181;g/mL (linearity, r2 0.9977), 0.05 &#181;g/mL(LD), 0.1 flg/mL(LQ), 93.9% (absolute recovery), 8.4 and 8.8% (intra and inter day precision), 91.8 and 93.3% (accuracy intra and inter day). Additionally, good stability was shown for the drug and its internal standard (tymol). Plasma levels showed a large fluctuation for the CONTROL compared to CPB in the perioperative period, mainly during the surgical intervention, indicating a higher predicting error for CONTROL group. Pharmacokinetics applying three compartment open model showed significant increases on drug elimination (ClT, &#946;, &#947;) for CPB compared to CONTROL, once plasma levels for CPB Group were lower than CONTROL in the period of study. Depth of sedation reached level 6 Ramsay score and 40 (BIS) during TCI, the maximum effect recorded during this major surgery. A sigmoidal mathematical function was choosed (r2>O.9) after PK-PD modeling. BIS effect versus propofol plasma concentration curve indicates that CPB patients are different from CONTROL, once only CONTROL patients recovered to baseline up to 6-8 hours of the starting of surgery, while a prolongation of recovery up to 18 hours, measured by awakening time, was observed in CPB patients; additionally, the effective concentration (EC50) was 4 times lower for CPB compared to CONTROL Group. Finally, in spite of lower plasma concentration in CPB, as a consequence of higher clearance, similar maximum effect were reached in both groups during the intervention and the main difference is based on a residual sedation in CPB patients after surgery. In fact, this data can be justified probably due to changes in free drug plasma levels and in drug-receptor interaction as a result of cardiopulmonary bypass in CABG surgery. In conclusion, cardiopulmonary bypass affects the pharmacokinetics and pharmacodynamics of propofol in CABG patients and the device for TCI (Diprifusor, AstraZeneca) must be adjusted for cardiac surgery with differences in CPB included.

O propofol é um sedativo eficiente, largamente empregado em anestesia e geralmente associado a grande números de analgésicos opióides em cirurgias de grande porte, como a cirurgia cardíaca de revascularização do miocárdio (RM) com ou sem circulação extracorpórea (CEG). Devido às suas características farmacocinéticas é administrado através de infusão alvo controlada (TCI) de forma a manter os níveis plasmáticos ótimos para obtenção de sedação e profundidade de anestesia adequadas durante a intervenção cirúrgica. O objetivo do presente estudo foi investigar a farmacocinética e farmacodinâmica do propofol administrado através de TCI em pacientes submetidos a RM com e sem CEC. Na administração da medicação hipnótica, fez-se necessária a validação do Diprifusor (AstraZeneca), incluindo a bomba de infusão e o software programado com o modelo farmacocinético de 3 compartimentos, que necessita apenas da inclusão de dados individuais do paciente, tais como peso corporal. A validação desse sistema compreendeu a estimativa do erro de previsão do Diprifusor pela utilização da razão das concentrações obtida, experimentalmente medida, e a prevista pelo modelo do software da bomba de infusão. No presente estudo comparativo, selecionaram-se 20 pacientes com base nos critérios de inclusão, que foram divididos em 2 grupos, Controle e CEC. Os pacientes foram informados em detalhes sobre os dados que cercam esse protocolo de pesquisa e assinaram o termo de consentimento livre esclarecido para participação no estudo. O protocolo for submetido e aprovado pelo CEP de todas as Instituições envolvidas (FCFUSP, InCor e CAPPesq). A taxa de infusão requerida, bem como a faixa de concentração obtida para manter o alvo de 2 &#181;g/mL e o índice bispectral de 40 (BIS) durante a cirurgia cardíaca foram monitorados. Subsequentemente, ao final da cirurgia, a taxa de infusão e a faixa de concentração do propofol plasmático requeridos para atingir o alvo de 1 &#181;g/mL também foram monitorados. Neste período, a sedação e a medida da profundidade da anestesia foram monitorados através do BIS e da Escala de Ramsay. O efeito medido através do BIS durante a infusão, no intra-operatório, atingiu o valor máximo de 40 da escala nos dois grupos. Da mesma forma, ao final da cirurgia, obteve-se nível 6 de sedação na escala de Ramsay em ambos os grupos, quando o alvo foi ajustado para 1 &#181;g/mL. Adicionalmente pela interrupção da infusão, no pós-operatório imediato, BIS e Ramsay foram registrados simultaneamente até o final do período de estudo (18-20 horas) para todos os pacientes. Efetuou-se coleta de amostras sanguíneas durante as infusões alvo (2 &#181;g/mL e 1 &#181;g/mL) e após a interrupção da infusão para o estudo da farmacocinética . Requereu-se volume de sangue inferior a 90 mL para o monitoramento plasmático e a modelagem farmacocinética. Utilizou-se a cromatografia líquida de alta eficiência, com deteto r de fluorescência (CLAE-F). O método mostrou-se bastante simples, seletivo, sensível e robusto e utilizou coluna C18 e fase móvel binária em baixo fluxo. Os limites de confiança estabelecidos para o método analítico foram: 0,1-10 &#181;g/mL (linearidade, r2 0,9977), 0,05 &#181;g/mL (LD), 0,1 &#181;g/mL(LQ), 93,9% (recuperação absoluta), 8,4 e 8,8% (precisão intra e inter dias), 91,8 e 93,3% (exatidão intra e inter dias). Adicionalmente, demonstrou-se boa estabilidade para o fármaco através de estudos de curta e longa duração, tempo de bandeja (tempo e condição de análise) e ciclos de congelamento e descongelamento, além de estudo de estabilidade das soluções padrão do propofol e do timol (padrão interno). No perioperatório, as concentrações plasmáticas evidenciaram alta flutuação, principalmente durante a intervenção para o grupo CONTROLE comparado ao grupo CEC, indicando maior erro de previsão na taxa de infusão estimada pelo software da bomba para manter o alvo no Controle. A modelagem farmacocinética foi efetuada pela aplicação do modelo aberto de 3 compartimentos que mostrou significativo aumento na eliminação do fármaco (ClT, &#223;, &#947;) no grupo CEC relativamente ao CONTROLE, uma vez que as concentrações plasmáticas obtidas no grupo CEC foram inferiores àquelas obtidas no outro grupo. A profundidade de anestesia alcançada foi de 6 na escala de Ramsay e 40 (BIS) durante a TCI , efeito máximo atingido durante essa cirurgia de alto porte. A função matemática sigmoidal foi escolhida com base na alta correlação obtida (r2 >0,9) pela modelagem PK¬PO. A curva de correlação do efeito BIS versus propofol plasmático indica que os grupos CEC e CONTROLE são diferentes, uma vez que apenas os pacientes do CONTROLE retornaram ao valor basal (BIS: 100) no período entre 6 e 8 horas do início da cirurgia e instalação da TCI de propofol. Por outro lado, registrou-se prolongamento do tempo de recuperação da hipnose (tempo de despertar) nos pacientes CEC, que se estendeu até 18 horas. Adicionalmente a modelagem indicou que a concentração efetiva (EC50) é da ordem de 4 vezes menor no grupo CEC comparado ao CONTROLE. Finalmente, apesar das menores concentrações plasmáticas para o propofol no grupo CEC, consequência da elevada depuração plasmática, o efeito máximo do hipnótico durante a intervenção foi semelhante nos dois grupos, sendo que a principal diferença entre eles reside na sedação residual registrada nos pacientes CEC. Esses resultados podem ser justificados em parte pelo aumento da fração livre de propofol no plasma e provavelmente em função de alteração na interação fármaco¬receptor, decorrência da CEC na cirurgia de revascularização do miocárdio. Em conclusão, a CEC afeta a farmacocinética e a farmacodinâmica do propofol no paciente cirúrgico. Por outro lado o dispositivo (Diprofusor, AstraZeneca) para a administração alvo controlada necessita de ajustes e adaptação para a TCI de propofol neste tipo de cirurgia, incluindo-se ainda no ajuste, a diferenciação para o paciente que possui a CEC associada. / Propofol is an effective sedative, largely applied in anesthesia and in general it is associated to opioids for analgesia in major surgeries, like the cardiac surgery to coronary artery bypass grafting (CABG) with or without cardiopulmonary bypass (CPB). It is administered by a target controlled infusion system (TCI) to maintain the optimal depth of sedation and anesthesia during the intervention, due to its pharmacokinetic characteristics. The objective of this study was to investigate the influence of CPB in pharmacokinetics and in pharmacodynamics of propofol, applying PK-PD modeling. For drug administration, Diprifusor (AstraZeneca), including pump plus software must enter individual data as body weight from the patient, once pharmacokinetic parameters were included previously. To validate this system of infusion, the prediction error by target controlled infusion must be estimated by comparison between obtained and predict concentration plasma ratio. In the present protocol, 20 patients (10 CONTROL and 10 CPB) were selected based on inclusion criteria for the comparative study. Patients were informed in details about the investigation and before the protocol starts, they signed the informed written consent to participate of the study. Protocol was approved by the local ethical committees of all institutions involved. Rate of infusion and the range of obtained plasma propofol concentrations required to reach 2 &#181;g/mL and to maintain the bispectral index (BIS:40) during cardiac surgery were monitored. Subsequently, at the end of surgery, both rate of infusion and range of obtained plasma propofol concentrations required to reach 1 &#181;g/mL were monitored either. Depth of sedation was assessed with BIS during all period reaching maximum effect in 40 at level of sedation in the operative period. At the end of surgery, the Ramsay score achieved sedation level 6, when the target plasma propofol was adjusted to 1 &#181;g/mL; Additionally, at the end of infusion in the postoperative period, BIS and Ramsay were monitored simultaneously up to 18-20 hours for all patients. Blood samples were collected and propofol plasma levels were monitored during (TCI : 2 &#181;g/mL) and after surgery (TCI: 1 &#181;g/mL). Blood samples also were collected at the end of infusion for pharmacokinetics. Volumes of blood lower than 90 mL were necessary for drug monitoring and pharmacokinetic purposes. Plasma levels were determined by a quite simple, selective, sensitive and robustness analytical method HPLC, using fluorescence detector, C18 column, and binary system at low flow rate. Confidence limits were: 0.1-10 &#181;g/mL (linearity, r2 0.9977), 0.05 &#181;g/mL(LD), 0.1 flg/mL(LQ), 93.9% (absolute recovery), 8.4 and 8.8% (intra and inter day precision), 91.8 and 93.3% (accuracy intra and inter day). Additionally, good stability was shown for the drug and its internal standard (tymol). Plasma levels showed a large fluctuation for the CONTROL compared to CPB in the perioperative period, mainly during the surgical intervention, indicating a higher predicting error for CONTROL group. Pharmacokinetics applying three compartment open model showed significant increases on drug elimination (ClT, &#946;, &#947;) for CPB compared to CONTROL, once plasma levels for CPB Group were lower than CONTROL in the period of study. Depth of sedation reached level 6 Ramsay score and 40 (BIS) during TCI, the maximum effect recorded during this major surgery. A sigmoidal mathematical function was choosed (r2>O.9) after PK-PD modeling. BIS effect versus propofol plasma concentration curve indicates that CPB patients are different from CONTROL, once only CONTROL patients recovered to baseline up to 6-8 hours of the starting of surgery, while a prolongation of recovery up to 18 hours, measured by awakening time, was observed in CPB patients; additionally, the effective concentration (EC50) was 4 times lower for CPB compared to CONTROL Group. Finally, in spite of lower plasma concentration in CPB, as a consequence of higher clearance, similar maximum effect were reached in both groups during the intervention and the main difference is based on a residual sedation in CPB patients after surgery. In fact, this data can be justified probably due to changes in free drug plasma levels and in drug-receptor interaction as a result of cardiopulmonary bypass in CABG surgery. In conclusion, cardiopulmonary bypass affects the pharmacokinetics and pharmacodynamics of propofol in CABG patients and the device for TCI (Diprifusor, AstraZeneca) must be adjusted for cardiac surgery with differences in CPB included.

Durante a cirurgia de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea e hipotermia (CEC-H) ocorre alteração na efetividade do propofol e na sua farmacocinética realizada a partir das concentrações plasmáticas do propofol total no decurso do tempo. A ligação do propofol à proteína plasmática parece estar alterada em consequência de diversos fatores incluindo a hemodiluição e a heparinização que ocorre no início da circulação extracorpórea, uma vez que se reportou anteriormente que a concentração plasmática do propofol livre aumentou durante a realização da circulação extracorpórea normotérmica. Por outro lado, a infusão alvo controlada é recomendada para manter a concentração plasmática do propofol equivalente ao alvo de 2 &#181g/mL durante a intervenção cirúrgica com CEC-H. Se alterações significativas na hipnose do propofol ocorrem nesses pacientes, então o efeito aumentado desse agente hipnótico poderia estar relacionado à redução na extensão da ligação do fármaco as proteínas plasmáticas; entretanto, o assunto ainda permanece em discussão e necessita de investigações adicionais. Assim, o objetivo do estudo foi investigar as concentrações plasmáticas de propofol livre em pacientes durante a revascularização do miocárdio com e sem o procedimento de CEC-H através da abordagem PK-PD. Dezenove pacientes foram alocados e estratificados para realização de cirurgia de revascularização do miocárdio com circulação extracorpórea (CEC-H, n=10) ou sem circulação extracorpórea (NCEC, n=9). Os pacientes foram anestesiados com sufentanil e propofol alvo de 2 &#181g/mL. Realizou-se coleta seriada de sangue para estudo farmacocinético e o efeito foi monitorado através do índice bispectral (BIS) para medida da profundidade da hipnose no período desde a indução da anestesia até 12 horas após o término da infusão de propofol, em intervalos de tempo pré-determinados no protocolo de estudo. As concentrações plasmáticas foram determinadas através de método bioanalítico pela técnica de cromatografia líquida de alta eficiência. A farmacocinética foi investigada a partir da aplicação do modelo aberto de dois compartimentos, PK Solutions v. 2. A análise PK-PD foi realizada no Graph Pad Prisma v.5.0 após a escolha do modelo do efeito máximo (EMAX sigmóide, slope variável). Os dados foram analisados utilizando o Prisma v. 5.0, p<0,05, significância estatística. As concentrações plasmáticas de propofol total foram comparáveis nos dois grupos (CEC-H e NCEC); entretanto o grupo CEC-H evidenciou aumento na concentração do propofol livre de 2 a 5 vezes em função da redução na ligação do fármaco às proteínas plasmáticas. A farmacocinética do propofol livre mostrou diferença significativa entre os grupos no processo de distribuição pelo prolongamento da meia vida e aumento do volume aparente, e no processo de eliminação em função do aumento na depuração plasmática e redução na meia vida biológica no grupo CEC-H. A escolha do modelo EMAX sigmóide, slope variável foi adequada uma vez que se evidenciou alta correlação entre os valores do índice bispectral e as concentrações plasmáticas do propofol livre (r2>0.90, P<0.001) para os pacientes investigados. / During coronary artery bypass grafting (CABG) surgery with cardiopulmonary bypass (CPB) profound changes occur on propofol effect and on kinetic disposition related to total drug plasma measurements in these patients. It was reported that drug plasma binding could be altered as a consequence of hemodilution and heparinization before starts CPB since free propofol plasma levels was increased by twice under normothermic procedure. In addition, the target controlled infusion (TCI) is recommended to maintain propofol plasma concentration (2 &#181g/mL) during CABG CPB-H intervention. However, whether significant changes that occur in propofol hypnosis in these patients could be related to the reduction on the extension of drug plasma binding remain unclear and under discussion until now. Then, the objective of this study was to investigate propofol free plasma levels in patients undergoing CABG with and without CPB by a pharmacokinetics-pharmacodynamics (PK-PD) approach. Nineteen patients were scheduled for on-pump coronary artery bypass grafting (CABG-CPB, n=10) or off-pump coronary artery bypass grafting (OPCABG, n=9) were anesthetized with sufentanil and propofol TCI (2 &#181g/mL). Blood samples were collected for drug plasma measurements and BIS were applied to access the depth of hypnosis from the induction of anesthesia up to 12 hours after the end of propofol infusion, at predetermined intervals. Plasma drug concentrations were measured using high-performance liquid chromatography, followed by a propofol pharmacokinetic analysis based on two compartment open model, PK Solutions v.2; PK-PD analysis was performed by applying EMAX model, sigmoid shape-variable slope and data were analyzed using Prisma v. 5.0, considering p<0.05 as significant difference between groups. The total propofol plasma concentrations were comparable in both groups during CABG; however it was shown in CPB-group significant increases in propofol free plasma concentration by twice to fivefold occur as a consequence of drug plasma protein binding reduced in these patients. Pharmacokinetics of free propofol in CPB-H group compared to OPCAB group based on two compartment open model was significantly different by the prolongation of distribution half-life, increases on plasma clearance, and biological half-life shortened. In addition, the kinetic disposition of propofol changes in a different manner considering free drug levels in the CPB-H group against OPCAB group as follows: prolongation of distribution half-life and increases on volume of distribution, remaining unchanged biological half-life in spite of plasma clearance increased. BIS values showed a strong correlation with free drug levels (r2>0.90, P<0.001) in CPB-H group and also in OPCAB group by the chosen EMAX model sigmoid shape-variable slope analyzed by GraphPad Prisma v.5.0.