마취과약물 PK/PD 시뮬레이터 — 일반 용법으로 투여 시 예측 농도 변화 시각화 (Propofol, Remifentanil, Remimazolam)

Documented at 2026.3.24

Ver 1.0 release

Ver 1.1 - 2026.3.26 release

Propofol - Schnider, Modified Marsh model

Remifentanil - Minto model

Remimazolam - Eleveld, Zhou model

Patient covariates는 직접 입력이 되지 않아 슬라이드 작동으로 해야 합니다.

TIVA PK Simulator — Patch Notes

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🆕 신규 기능

Propofol BIS Correlation 차트 추가
Propofol 탭에 Eleveld 2018 모델 기반의 BIS–Ce 상관 차트가 새롭게 추가되었습니다. 기존에는 Remimazolam 탭에만 제공되던 기능으로, Schnider 및 Marsh 모델 각각의 Ce@5min 시점 BIS 예측값이 표시됩니다. Combined View 메인 차트에도 BIS(Schnider)와 BIS(Marsh) 라인이 함께 추가되었습니다.

시간 범위 선택 확장
전 탭에 걸쳐 시간 범위 옵션이 기존 4종(30분·1시간·3시간·6시간)에서 6종으로 확장되었습니다. 맨 앞에 15분, 끝에 12시간 버튼이 추가되었으며, 기존 24시간 버튼은 제거되었습니다.

시뮬레이션 계산 포인트(N) 동적 조정
계산 포인트 수가 고정값 600에서 선택한 시간 범위에 비례하는 동적 방식으로 변경되어, 단시간부터 장시간 시뮬레이션까지 일관된 해상도를 유지합니다.

X축 눈금 단위 자동 전환
60분 배수 구간은 1h, 2h 형식으로, 그 외 구간은 10m, 20m 형식으로 단위가 자동 전환됩니다.

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🎨 UI 변경

• Propofol 탭 농도 선택 섹션 제목: Solution Concentration → Propofol Concentration
• Remimazolam BIS Correlation 기준 시점: Ce@5min → Ce@30min
  • 5분 시점은 effect-site 평형 전으로 임상적 의미가 제한적이며, 30분 시점이 steady-state Ce에 더 근접합니다.
• 기본 Dosing Mode 변경

탭	기존 기본값	변경 기본값
Propofol	Continuous Infusion	Bolus IV Push
Remifentanil	Continuous Infusion	Rate Change
Remimazolam	Continuous Infusion	Rate Change

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💊 Remimazolam 파라미터 변경

기본 농도 변경: 2 mg/mL → 1 mg/mL, 이에 맞추어 기본 Rate 전면 재조정

파라미터	기존	변경	비고
Continuous / rateBI	12 mL/hr	70 mL/hr	체중 × 1 (1 mg/kg/hr)
Initial Rate (rate1)	18 mL/hr	210 mL/hr	체중 × 3 (3 mg/kg/hr)
New Rate (rate2)	9 mL/hr	70 mL/hr	체중 × 1

슬라이더 범위 확대

파라미터	최대값
Continuous / rateBI	100 mL/hr
Initial Rate (rate1)	500 mL/hr
New Rate (rate2)	200 mL/hr

체중–Rate 자동 연동 추가
Patient Covariates의 Weight를 변경하면 rate, rateBI, rate2는 체중 × 1, rate1은 체중 × 3으로 자동 설정됩니다. Rate 슬라이더나 입력 필드를 직접 조작한 경우에는 체중이 변경되지 않습니다.

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🐛 버그 수정

소량 볼루스 PK 추정 오류 수정
볼루스 용량을 하한값 미만으로 입력해도 PK 추정값이 동일하게 표시되는 버그를 수정하였습니다. 슬라이더·입력 필드의 min 값이 고정되어 있어 그보다 낮은 값이 내부적으로 강제 클램핑되던 것이 원인이었습니다.

탭	기존 최솟값	변경 최솟값	스텝
Propofol	50 mg	0 mg	0.1 mg
Remifentanil	(고정)	0 mcg	1 mcg
Remimazolam	1 mg	0 mg	—

이 프로그램은 마취과에서 흔히 사용되는 약물들을 일반적인 임상 용법으로 투여했을 때, PK/PD 모델에 기반한 예측 혈중 농도 변화를 시각화한 시뮬레이터입니다.

다만 몇 가지 중요한 점을 미리 말씀드립니다.

첫째, 이 시뮬레이션은 실제 임상 상황과 반드시 일치하지 않습니다. PK/PD 모델은 집단 평균값을 기반으로 하며, 개별 환자의 체중, 연령, 간·신장 기능, 병태생리학적 상태에 따라 실제 농도는 상당히 달라질 수 있습니다. 본 프로그램은 교육적·참고 목적으로만 활용하시기 바라며, 실제 임상 결정의 근거로 사용해서는 안 됩니다.

둘째, 모델 파라미터 및 계산값의 정확성을 보장하지 않습니다. 문헌마다 사용하는 PK 파라미터가 상이하며, 본 프로그램에 적용된 값이 최신 가이드라인이나 특정 환자군에 최적화된 값이 아닐 수 있습니다.

셋째, 이 프로그램의 기획 및 코드 작성에는 AI 어시스턴트인 Perplexity의 도움을 받았습니다.

This tool is a browser-based PK/PD concentration simulator for commonly used anesthetic agents under standard clinical dosing regimens.

Disclaimer: Simulated concentrations are based on population-derived pharmacokinetic parameters and may not reflect individual patient variability due to age, weight, organ function, or pathophysiology. This tool is intended for educational and reference purposes only and should not be used to guide clinical decisions.

Parameter accuracy is not guaranteed, as PK values may differ across published literature and patient populations.

This project was developed with the assistance of Perplexity AI.

⚠️ 본 시뮬레이터는 교육 목적의 참고 자료이며, 실제 임상 적용과 차이가 있을 수 있습니다. 임상 결정에 직접 활용하지 마십시오. 제작에는 Perplexity AI의 도움을 받았습니다.

Pharmacokinetic Model Accuracy — Technical Disclaimer

© 2026 Dr. Juseok Oh, Dept. of Anesthesiology & Pain Medicine,
Inje University Busan Paik Hospital. All rights reserved.

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1. PK/PD Models Implemented

1-a. Propofol — Schnider Model

Schnider TW et al. Anesthesiology 1998

모든 공변량 파라미터(V₁, V₂, V₃, Cl₁–Cl₃, ke₀ = 0.456 min⁻¹)는 원저 수식을 그대로 구현합니다.
LBM은 James formula(1976)로 계산합니다.
BIS 예측에는 Eleveld 2018 PD 모델(E₀ = 93.4, Ce₅₀ age-adjusted, γ = 1.43)을 사용합니다.

⚠️ Eleveld 2018 PD 모델은 Schnider PK 기반으로 도출되었습니다.
동일 파라미터를 Marsh Ce에 적용할 경우 BIS 예측 정확도가 낮아질 수 있습니다.

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1-b. Propofol — Marsh Model

Marsh B et al. Br J Anaesth 1991

구조 파라미터(V₁ = 0.228 × wt, k₁₀–k₃₁)는 원저와 일치합니다.

항목	이 시뮬레이터	원 Marsh 1991
ke₀	1.21 min⁻¹	0.26 min⁻¹
t½ke₀	0.57 min	2.67 min
출처	Diprifusor TCI (Glass et al., Anesthesiology 1999)	원저

⚠️ ke₀ = 1.21은 상용 Diprifusor/Fresenius TCI 시스템의 구현값으로 의도적으로 선택된 값입니다.
투여 초기 5–10분의 Ce는 원저 기반 계산값보다 현저히 높게 표시됩니다.

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1-c. Remifentanil — Minto Model

Minto CF et al. Anesthesiology 1997

모든 연령·LBM 의존 파라미터(V₁, V₂, V₃, Cl₁–Cl₃, ke₀)가 원저 수식을 그대로 구현합니다.
ke₀ = 0.595 − 0.007 × (age − 40) min⁻¹ 으로 환자별 산출됩니다.

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1-d. Remimazolam — Eleveld 2025 Model

체중 allometric scaling 및 연령·성별 공변량을 포함한 3구획 모델입니다.

파라미터	수식
V₁	4.31 × (wt/70) L
V₂	12.3 × (wt/70) L
V₃	18.6 × (wt/70) × exp(0.00731 × (age−35)) × [sex factor] L
Cl	1.12 × (wt/70)^0.75 × [sex factor] × [opioid factor] L/min
ke₀	0.145 × exp(−0.0106 × (age−35)) min⁻¹

• Concomitant Opioids ON: Cl에 exp(−0.139) ≈ −13% 보정 적용 (오피오이드 병용 시 clearance 감소 반영)
• BIS PD 모델: E₀ = 93.7, E_max = 56.7, Ce₅₀ = 982 × exp(0.0164 × (age−35)) ng/mL, Hill n = 1 (linear Emax)

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1-e. Remimazolam — Zhou 2020 Model

Zhou J et al. Drug Des Devel Ther 2020

체중 기반 3구획 모델. 연령 효과 없음 — 고령 환자에서 Eleveld 2025보다 예측 정확도가 제한될 수 있습니다.

파라미터	값
V₁	2.92 × (wt/70) L
V₂	9.81 × (wt/70) L
V₃	19.1 × (wt/70) L
Cl	1.03 × (wt/70)^0.75 L/min (남성) / 1.14 L/min (여성)
ke₀	0.134 min⁻¹ (고정, 공변량 무관)

⚠️ BIS 예측 시 Zhou Ce에 Eleveld 2025 PD 파라미터를 동일하게 적용합니다.
두 모델의 Ce 스케일 차이로 인해 BIS 예측 편차가 발생할 수 있습니다.

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2. Numerical Integration

혈장 농도(Cₚ) 는 고유치 분해(eigenvalue decomposition) 기반 해석적 3지수 풀이로 계산되어 수치 오차가 없습니다.

효과처 농도(Cₑ) 는 1차 Euler 전진 적분 (Δt = 0.1 min, N = 600–1440 pts)으로 계산됩니다:

$$C_e^{n+1} = C_e^n + k_{e0},(C_p^n - C_e^n),\Delta t$$

해석적 대류 풀이(analytical convolution)와의 비교 검증 결과:

구간	Schnider (ke₀ = 0.456)	Marsh (ke₀ = 1.21)
첫 1–3분	최대 ~16% (Ce 과소추정)	최대 ~14%
3–5분	< 1%, 부호 전환	< 1%
5분 이후	< 0.25%	< 0.15%
60분 이후 (washout)	< 0.6%	< 0.3%

오차는 누적되지 않습니다.
1차 ODE의 특성상 발생한 오차는 ke₀ 속도로 지수 감쇠합니다.
레미마졸람(ke₀ ≈ 0.13–0.15 min⁻¹)은 낮은 ke₀로 인해 초기 상대 오차 크기가 프로포폴보다 작습니다.

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3. General Disclaimer

본 시뮬레이터는 교육 및 임상 참고 목적으로만 제공됩니다.

• 모델 예측값은 모집단 평균 약동학을 반영하며 개인 간 변이(IIV), 약물 상호작용, 단백 결합 변화, 비정상적 생리 상태를 반영하지 않습니다.
• 추정 농도는 직접적인 임상 모니터링(BIS, 혈역학, 임상 징후)을 대체하지 않습니다.
• 개발자는 본 도구를 기반으로 한 임상 결정에 대해 어떠한 법적·윤리적 책임도 지지 않습니다.