Modelling Propofol pharmacokinetics and pharmacodynamics during an intravenous anaesthesia guided by the bispectral index (Bis)


Ana Araújo
Anestesiologista


Que problemas identificou no uso das perfusões alvo-controladas do propofol?

O propofol é o hipnótico mais utilizado numa anestesia geral intravenosa. As perfusões de propofol podem ser controladas manualmente ou alvo-controladas (TCI). Nas perfusões alvocontroladas, a velocidade de administração de propofol é ajustada de acordo com o modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PKPD) selecionado para atingir uma determinada concentração plasmática ou cerebral alvo. Embora estas perfusões sejam usadas desde 1996, são ainda identificados na prática clínica problemas na sua utilização relacionados com a extrapolação de dados antropométricos. Os modelos desenvolvidos para adultos não apresentam a mesma capacidade preditiva quando usados em crianças ou idosos, e o mesmo se verifica quando modelos desenvolvidos para doentes não obesos são usados em doentes obesos. Vários autores publicaram previamente modelos farmacocinéticos para o propofol. Contudo, verifica-se ainda uma escassez de dados farmacodinâmicos, particularmente referentes a doentes idosos.


Qual foi o principal objetivo do seu estudo?

O presente estudo teve como principal objetivo desenvolver um modelo farmacocinético-farmacodinâmico (PKPD) populacional para o propofol com base em dados recolhidos prospetivamente num grupo heterogéneo de doentes adultos, idosos e obesos, considerando o índice biespetral (BIS) como alvo farmacodinâmico. O modelo PKPD desenvolvido apresenta um nível de fiabilidade adequado em todos os subgrupos em estudo. É proposto um novo método para prever a dose de propofol necessária para a indução e as doses de manutenção da anestesia propostas encontram-se no intervalo recomendado pela Food and Drug Administration (FDA) para todos os subgrupos de doentes. O modelo proposto possibilita ainda a seleção de um determinado BIS alvo em oposição à concentração cerebral pretendida, com vantagens claras para a aplicação de perfusões alvo-controladas na prática clínica.


Ana Araújo é Assistente Hospitalar de Anestesiologia no Centro Hospitalar Universitário do Porto. Doutorou-se em Farmacologia e Toxicologia Experimentais e Clínicas na Universidade do Porto em janeiro de 2020, sob a orientação do Professor Doutor Patrício Soares-da-Silva.


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What problems have you identified with the use target-controlled infusions of propofol?

Propofol infusions are widely used as the hypnotic component of total intravenous anesthesia, either being manually controlled or targetcontrolled (TCI). In TCI, the rate of propofol delivery is adjusted according to a pharmacokinetic-pharmacodynamic (PKPD) model, which is set to achieve a predetermined and user-adjustable target blood or effect-site concentration. Although TCI systems have been in use since 1996, some problems are still identified in their use in clinical practice, namely regarding anthropometric data extrapolation. Models developed for adults do not perform well when used in children or elderly patients, and models derived non-obese patients have shown poor predictive performance when used in obese patients. Moreover, although propofol PK has been studied by several authors, there is still a paucity of PD data, particularly concerning elderly patients.


What was the main goal of your study?

The present study aimed to develop a novel population PKPD model for propofol using data prospectively collected a heterogeneous of adult, elderly, and obese patients, using the bispectral index (BIS) as a pharmacodynamic guide. The proposed PKPD model showed a good predictive performance in all studied subs. A new method to predict the required propofol induction dose was presented and the proposed doses for the maintenance of general anesthesia were in the range recommended by the Food and Drug Administration (FDA) for all patient subs. In addition, the possibility of directly changing target BIS values instead of target effect-site concentrations will provide significant advantages to the clinical practice.


Ana Araújo is an Attending Physician of Anesthesiology at Centro Hospitalar Universitário do Porto. In January 2020, she obtained her PhD in Farmacologia e Toxicologia Experimentais e Clínicas at University of Porto, under the supervision of Professor Patrício Soares-da-Silva.