İnhalasyon anesteziklerinin farmakokinetik özelliklerinin matematik model kullanarak analizi
Analysis of the pharmacokinetic properties of inhalational anaesthetics by using a mathematical model
Yazar: ABDULLAH PEKTAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH KARAASLAN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Modelleme ve Simülasyon Ana Bilim Dalı / Medikal Modelleme ve Simülasyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Anestezi ve Reanimasyon = Anesthesiology and Reanimation ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Amaç: Akciğer hava boşluklarının bir yerine iki kompartmandan oluştuğu, ölü boşluk solunumunun alveolar ventilasyonun içinde olduğu, solunum ile genişleyip daralabilen ve solunumun siklik olduğu bir akciğer modeliyle gerçeğe yakın olabilecek bir inhalasyon anestezik farmakokinetik modeli ortaya koymak.
Gereç ve Yöntem: Modelin kompartmanları ve kompartmanlara ait diferansiyel denklemler belirlendikten sonra, denklemler Matlab-Simulink 2018b programlama ortamında girdi-çıktı ilişkisi içerisinde birbiri ile bağlantılandırılmıştır. Böylece kaskadlar ve döngüler ortaya çıkmıştır ve bilgisayar ortamında farklı simülasyonlar çalıştırılmıştır. Simülasyon sonuçları, genel anestezi altında alınmış 60 dakikalık gerçek hasta verileri ile karşılaştırılmıştır.
Bulgular: Akciğerden kana sevofluran geçişi açısından, ilk on dakikada simülasyon sonuçları klinik çalışmanın % 4-5'i kadar üzerinde olmuş, sonraki on dakika boyunca klinik çalışmayla aynı sonuçları vermiş, sonraki 40 dakikada ise klinik çalışmanın % 4-5'i kadar altında kalmıştır.
Sonuç: Klinik çalışma ve model arasında, solunum havasındaki sevofluranın kana geçişi açısından %5 civarında fark olmuştur. Akciğer ölü boşluğun iki ayrı boşluk olarak temsil edildiği ve akciğer hava kompartmanları arasında tidal ventilasyon ile geçişin daha yüksek olduğu yeni bir modelde bu fark daha az çıkabilir.

Anahtar Kelimeler: Çoklu kompartmanlı akciğer, Farmakokinetik model, İnhalasyon anesteziği, Sevofluran.

Abstract:
Aim: The aim of this study is to design a pharmacokinetic model to demonstrate the uptake, distribution, metabolism and elimination of inhalational anaesthetics (sevoflurane in case) in which respiration is cyclic, lungs consist of two mixing compartments and dead space ventilation participates in alveolar ventilation.
Materials and Methods: First, the compartments of the pharmacokinetic model and the differential equations representing these compartments are determined. Next, these differential equations are interconnected according to input-output relationships in the Matlab-Simulink 2018b programming environment. Once the cascades anfd loops are completed, simulations of many different scenarios are conducted and the results are compared to 60 minutes-long clinical recordings taken under general anaesthesia.
Results: Comparison of the simulation results and the clinical data in terms of pulmonary uptake of sevoflurane reveal that the simulation results are approximately 5% higher than the clinical values during the first 10 minutes, that they are very similar during the following 10 minutes, and that the simulation results are approximately 5% below the clinical values during the last 40 minutes.
Conclusion: In this model, the difference between model and clinical study in terms of the pulmonary uptake of sevoflurane is around 5%. Analysing the data acquired from the trends of change of sevoflurane concentration in different compartments one can expect that a model, in which lunga are represented by two different dead space and fraction of transmision of tidal volume between mixing lung air compartments is higher, would provide more precise results.

Key Words: Inhalational anaesthetics, Pharmacokinetic model, Mixing compartment lung model, Sevoflurane.