Multiplex Infusie: minder infuuslijnen met computergestuurde pompen

Door een toename in complexe patiënten op de IC zal naar verwachting de hoeveelheid intraveneuze (IV) medicamenten, het aantal infuuspompen per patiënt en de problematiek rondom intraveneuze therapie toenemen. In het UMCG wordt er daarom onderzoek gedaan naar een nieuwe techniek om infuuspompen slimmer en veiliger in te zetten.

Inleiding

Op de intensive care (IC) liggen vaak zeer kwetsbare en complexe patiënten die worden gemonitord en behandeld met behulp van vele apparaten aan het bed. Een van de meest gebruikte medische apparaten is de infuuspomp, waarmee vloeistoffen en medicatie met een gecontroleerde snelheid in de bloedstroom van de patiënt kunnen worden toegediend. De hoeveelheid infuuspompen per patiënt is zeer verschillend. Op de IC van de Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG) zijn dit er gemiddeld 5 per patiënt, maar er zijn ook patiënten waarbij dit oploopt tot 13 infuuspompen tegelijk. Deze infuuspompen dienen grote hoeveelheden verschillende medicatie toe aan de patiënt. Echter, niet alle medicatie mag door dezelfde infuuslijn worden toegediend. De onverenigbaarheid van intraveneuze medicatie brengt diverse risico’s en problemen met zich mee.

Achtergrond van intraveneuze therapie

Intraveneuze (IV) therapie is een van de meest toegepaste methoden om medicatie toe te dienen. Met behulp van een infuuspomp kan er op een vooraf ingestelde snelheid infuusvloeistof of medicatie worden toegediend. Dit kan met een spuitenpomp of een volumetrische pomp. Een spuitenpomp is een pomp waarop een spuit met opgeloste medicatie aangesloten wordt die door de pomp geleidelijk leeg wordt gedrukt. Een volumetrische pomp is bedoeld voor de toediening van vloeistof vanuit een infuuszak (vaak een zout- of glucoseoplossing) waarbij vaak een relatief hoge infuussnelheid wordt gebruikt ten opzichte van de spuitenpomp. De vloeistof wordt vervolgens door een infuuslijn richting de patiënt gepompt. Een katheter aan het eind van de infuuslijn verzorgt de toegang tot de bloedstroom van de patiënt.

Het gebruik van meerdere katheters brengt een aantal nadelen met zich mee. Het plaatsen van een katheter is voor patiënten vaak erg vervelend en brengt een verhoogd risico op katheter-gerelateerde infecties met zich mee [1]. Ook de toediening van sommige medicamenten door een perifeer infuus kan zorgen voor pijn of irritatie rond de injectieplaats. Momenteel is het zo efficiënt mogelijk combineren van verenigbare medicatie de enige manier om het aantal lumen te beperken. Voor Bij het aansluiten en verbinden van infuuslijnen is het noodzakelijk te controleren op onverenigbare medicatie combinaties. Hiervoor wordt vaak gebruik gemaakt van een parenteraal handboek of een verenigbaarheden matrix. Hoe meer medicatie er moet worden toegediend, des te meer onderlinge verenigbaarheden er moeten worden gecontroleerd. Dit is een tijdrovende taak die wordt bemoeilijkt doordat de kennis over verenigbaarheid van medicatieparen vaak incompleet of tegenstrijdig is. Hierdoor is het van veel combinaties van medicatie onduidelijk of ze veilig door een lijn kunnen worden toegediend. Dit komt vaak niet door gebrek aan onderzoek naar interacties, maar verschillen in temperatuur, concentratie en tijdsduur leiden bij zulke onderzoeken soms tot wisselende resultaten. Het advies is dan ook om onbekende combinaties niet door dezelfde lijn toe te dienen. Echter, bij een tekort aan lumen is er vaak geen andere optie. Uit een recente inventarisatie op onze IC bleek dat ongeveer 21% van de patiënten een onbekende combinatie van medicijnen toegediend kreeg door eenzelfde infuuslijn. Deze patiënten kregen over het algemeen een groter aantal medicamenten toegediend dan patiënten die alleen bekende, verenigbare combinaties kregen toegediend.

Spaghetti

Uit het grote aantal infuuslijnen ontstaat vaak een onoverzichtelijke “spaghetti”, zoals te zien de afbeelding bovenaan dit artikel. Het uitzoeken welk medicijn door welke lijn loopt kan een tijdrovende klus zijn en vraagt om extra oplettendheid van de verpleegkundige. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het door elkaar raken van infuuslijnen bijna onvermijdelijk is [2].Door het verschil in ervaring en de persoonlijke voorkeuren van verpleegkundigen is het vaak moeilijk om te voorspellen hoe de tubing (de manier waarop het geheel van infuuslijnen en disposables onderling verbonden is) is aangelegd. Om deze reden controleert elke verpleegkundige aan het begin van de dienst hoe de tubing is aangelegd om een beeld te krijgen van welk medicijn door welk lumen wordt toegediend. Door het gebrek aan standaardisatie kunnen gemakkelijk fouten ontstaan in de toediening van medicatie.

Multiplex infusie

Vanuit de wens om het aantal benodigde lumen te verlagen is het idee voor multiplex infusie ontstaan. Bij multiplex infusie worden zo veel mogelijk medicijnen om en om door dezelfde infuuslijn toegediend, waarbij onverenigbare medicatie wordt gescheiden door middel van een neutrale vloeistof, te zien in Figuur 1. In andere vakgebieden wordt deze techniek multiplexen genoemd. Multiplex infusie maakt gebruik van het feit dat de toediening van veel medicijnen kort onderbroken kan worden zonder dat dit ten koste gaat van de therapeutische werking van de medicatie. Dit vereist echter wel veel schakelwerk om de infuuspompen om en om te starten en te stoppen. Omdat het handmatig schakelen tussen pompen foutgevoelig en arbeidsintensief is, is een geautomatiseerd controlesysteem nodig voor de aansturing van de pompen. Dit controlesysteem zal kennis over medicatie gebruiken om een veilig toedieningsschema te berekenen en uit te voeren.

Voordelen van multiplex infusie

Multiplex infusie heeft een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van conventionele infusie: Door meer medicatie dan gebruikelijk door dezelfde lijn toe te dienen, zullen er over het algemeen minder lumen nodig zijn. Vooral patiënten die veel medicijnen tegelijk toegediend krijgen, kunnen hiervan profiteren. Door het prikken van extra infusen te voorkomen, wordt het fysieke ongemak dat patiënten hiervan ervaren, beperkt. Daarnaast betekent een verminderd aantal lumen ook een verlaagde kans op katheter-gerelateerde infecties en daarmee de kosten van een verlengd verblijf in het ziekenhuis. Dit kan per voorkomen incident tussen de €382 tot €56,670.- aan behandelkosten besparen [3].

Doordat alle pompen vanaf een enkel controlesysteem kunnen worden aangestuurd, kan ook alle relevante informatie gecentraliseerd worden. Hierdoor hoeft de verpleegkundige slechts 1 scherm te raadplegen om de status van alle pompen te controleren. Ook alle alarmen kunnen op een centrale plek worden weergegeven.

Het Multiplex Infusieproject

Het bouwen van een infuussysteem waarmee multiplex infusie mogelijk is, vraagt om een combinatie van technische en farmacologische kennis. Om die reden is in het UMCG het Multiplex Infusieproject gestart: een ambitieus, multidisciplinair ontwikkelingsproject waarbij medisch specialisten, apothekers, programmeurs en onderzoekers betrokken zijn. Het eindproduct van het project is een controlesysteem waarmee infuuspompen slim kunnen worden aangestuurd en het aantal benodigde lumen voor infusie kan worden verlaagd.

Het project draait voor een belangrijk deel om het onderzoeken van de basisprincipes van multiplex infusie en het aantonen dat de techniek veilig kan worden ingezet. Er wordt onder andere onderzoek gedaan naar welke vloeistoffen het beste in staat zijn om twee onverenigbare medicijnen in een infuuslijn van elkaar te scheiden, waarbij er gestreefd wordt om een zo klein mogelijk volume te gebruiken om de lijn schoon te spoelen. Er wordt hierbij ook gekeken naar de invloed van het type medicatie en het interne volume van de infuuslijn.

Database

De opgedane kennis over IV medicatie zal worden geïmplementeerd in een database. Deze wordt zo gestructureerd dat een algoritme deze kennis kan omzetten in een toedieningsschema aan de hand waarvan de infuuspompen automatisch kunnen worden aangestuurd. Zo wordt er in de database onder andere kennis over de verenigbaarheid van medicatie opgeslagen. Omdat deze kennis nu nog onvolledig is, zullen we ook onderzoek doen om de verenigbaarheid van onbekende medicatie combinaties te achterhalen.

Naast verenigbaarheid is het belangrijk om te weten hoe lang de toediening van een medicijn onderbroken mag worden, zonder dat dit ten koste gaat van de therapeutische werking. Deze kennis is essentieel voor het berekenen van een toedieningsschema. Gelukkig is het relatief eenvoudig om de maximale interruptietijd van een medicijn af te leiden aan de hand van zijn halfwaardetijd. Hierdoor weten we dat niet alle medicijnen geschikt zijn voor multiplex infusie. Middelen met een extreem korte halfwaardetijd, bijvoorbeeld inotropica, kunnen niet zonder gevolgen worden onderbroken. Dit heeft namelijk directe gevolgen voor de bloeddruk van de patiënt. Daarom zal dit soort medicatie nog steeds als continue infuus over een apart lumen worden toegediend. Desondanks is de verwachting dat ongeveer 90% van de huidige medicatiecombinaties geschikt zijn voor multiplex infusie.

Prototype

Naast onderzoek naar de verenigbaarheid van IV medicatie, bestaat een groot deel van het project uit het ontwerpen, ontwikkelen en testen van een gebruiksvriendelijk controlesysteem, waarmee meerdere infuuspompen kunnen worden aangestuurd. Als onderdeel hiervan is er een prototype gebouwd, waarmee vanaf een Android tablet, via een RS232 verbinding, meerdere Alaris Asena infuuspompen tegelijkertijd kunnen worden aangestuurd en gemonitord. Figuur 2 laat het hoofdscherm van het prototype zien. 

Modules

In de toekomst zullen er diverse modules en functionaliteiten aan het prototype worden toegevoegd, welke zijn weergegeven in Figuur 3. Via de grafische user interface (het zichtbare deel van het controlesysteem) zal de verpleegkundige in staat zijn om zowel de pompen direct aansturen als opdracht geven tot het multiplexen van medicatie. De planning module genereert in dat geval een toedieningsschema en bepaalt ook welke medicatie samen door een infuuslijn mag lopen. Hierbij is het belangrijk dat de infuuslijnen goed worden aangelegd. Om die reden zal het systeem ook een tubing module hebben, die de verpleegkundige adviseert en assisteert in het veilig combineren van infuuslijnen. In de toekomst zal er ook een koppeling met een patiënt data management systeem (PDMS) worden toegevoegd aan het systeem.

Toekomst

Multiplex infusie lijkt een veelbelovende techniek om intraveneuze therapie veiliger te maken. De introductie van een nieuwe infuusmethode zal grote veranderingen met zich meebrengen, waar vooral de IC verpleegkundige mee te maken gaat krijgen. Het nieuwe controlesysteem zal een toedieningsschema genereren en (na akkoord van de verpleegkundige) autonoom infuuspompen kunnen aansturen, waarmee een risicovolle taak uit handen van de verpleegkundige wordt genomen. Ondanks de gedeeltelijke automatisering van het infuussysteem, blijft de verpleegkundige onmisbaar aan bed. Het systeem moet altijd kunnen verantwoorden hoe een toedieningsschema tot stand is gekomen en de verpleegkundige moet in staat zijn om deze, indien nodig, aan te passen. Lege spuiten zullen moeten worden vervangen en er moet adequaat naar alarmen gehandeld worden. Naast de toepassing van multiplex infusie op de intensive care, kan de techniek in de toekomst ook van meerwaarde zijn in de operatiekamer en voor oncologische toepassingen.

Referenties

[1] DG Maki et al, The Risk of Bloodstream Infection in Adults With Different Intravascular Devices: A Systematic Review of 200 Published Prospective Studies. Mayo Clin Proc 2006;81:1159–71.
[2] DM Raymer et al, Spontaneous knotting of an agitated string. Proc Natl Acad Sci U S A 2007;104:16432–7.
[3] B Braun Melsungen. Medication Error Risk Prevention in Infusion Therapy. 2011.