Predictive Performance of a Vancomycin–Aminoglycoside Population Model

Abstract

OBJECTIVE:

To evaluate the Wragge–Cooper method of predicting vancomycin serum concentrations utilizing knowledge of aminoglycoside pharmacokinetic parameters in general medicine and intensive care unit populations, and to develop a revised model if necessary.

DESIGN:

This study consists of two phases evaluating 50 adults receiving concurrent vancomycin and aminoglycoside therapy. Patients were identified by a retrospective review of medical records. Bayesian analysis of measured serum aminoglycoside and vancomycin concentrations was performed to determine the individualized pharmacokinetic parameters. Phase I of the study tested the predictive performance of a published model incorporating aminoglycoside elimination (Wragge–Cooper) in 25 patients (group 1), and a revised model was developed. Phase II determined the predictive performance of the revised model (revised) and its performance relative to the Wragge–Cooper model and a traditional model incorporating estimated creatinine clearance (traditional) in an additional 25 patients (group 2).

SETTING:

Two tertiary care university teaching hospitals.

MAIN OUTCOME MEASURES:

The predictive performance of the models was determined by comparing predicted with measured vancomycin serum concentrations. Bias and precision were evaluated by calculating the mean prediction error (ME) and mean absolute error (MAE), respectively. Linear regression was performed to determine relationships between parameters.

RESULTS:

The Wragge–Cooper model consistently underpredicts vancomycin serum concentrations in general medicine and intensive care unit populations (ME = −5.18, MAE = 6.63). Relative predictive performance analysis indicates no significant difference in bias or precision between the traditional and Wragge–Cooper models (ΔME 1.17, ΔMAE −0.80). Regression analysis of individualized aminoglycoside and vancomycin elimination derived from patients in group 1 reveals the following relationship: vancomycin k₁₀ (1/h) = 0.081 + 1.037k_{e, amg}, r = 0.73. The revised model is significantly less biased and more precise compared with the traditional model (ΔME −4.48; ΔMAE 1.22), and is significantly less biased (ΔME 4.29) but no more precise than the Wragge–Cooper model (ΔMAE −0.58), using patients from group 2.

CONCLUSIONS:

The revised model is an accurate method of predicting vancomycin serum concentrations in both general medicine and intensive care unit populations. Use of this model enables individualization of vancomycin dosage in patients receiving concurrent aminoglycoside therapy and minimizes vancomycin serum concentration monitoring.

OBJETIVO:

Evaluar el modelo Wragge-Cooper de predecir concentraciones séricas de vancomicina utilizando lo parámetros farmacocinéticos de aminoglucósidos determinados en pacientes internados en las salas de cuidado intensivos y medicina general. De acuerdo al resultado de las predicciones, se desarrollará un modelo revisado de ser necesario.

DISEÑO:

Este estudio consiste de dos fases, evaluando un 50 adultos recibiendo terapia concurrente de vancomicina y aminoglucósido. Los pacientes fueron identificados por una revisión retrospectiva de los expedientes médicos. Se hizo un análisis Bayesiano de las concentraciones séricas de vancomicina y aminoglucósido para determinar los parámetros farmacocinéticos individuales. La fase I del estudios era para examinar la ejecución predictiva del modelo publicado incorporando la eliminación del aminoglicósido (Wragge-Cooper) en 25 pacientes (grupo 1), y se desarrolló un modelo revisado, da fase II consistía en examinar la ejecución predictiva del modelo revisado y su ejecución comparada al modelo Wragge-Cooper y al modelo tradicional incorporando la depuración de creatinina estimada en 25 pacientes adicionales (grupo 2).

ESCENARIO:

Dos hospitales universitarios de cuidado terciario.

MEDICIÓN DE RESULTADOS:

La ejecución predictiva de los modelos fue determinada por la comparación entre los valores predecidos y los medidos de las concentraciones séricas de vancomicina. El sesgo y la precisión fueron evaluados a base del cálculo del error medio predecido (EM) y el error absoluto medio (EAM), respectivamente. Se hizo una regresión lineal para determinar la relación entre ambos parámetros.

RESULTADOS:

El modelo Wragge-Cooper consistentemente sub-predice las concentraciones séricas de vancomicina en las poblaciones estudiadas (EM = −5.18; EAM = 6.63). Un análisis de ejecución predictiva relativa indica que no existe diferencia significativa en sesgo o precisión entre el modelo tradicional y el de Wragge-Cooper (Δ EM1.17; ΔEAM −0.80). El analisis de regresión de las depuraciones de creatinina individualizadas de vancomicina y aminoglucósidos derivado de los pacientes del grupo 1, revela la siguiente relación: vancomicina K₁₀ (1/h) = 0.081 + 1.037 (Kel_amg), r = 0.73. El modelo revisado es significativamente menos sesgado y más preciso al compararse con el modelo tradicional (ΔEM −4.48; ΔEAM 1.22) y es significativamente menos sesgado (ΔEM 4.29) aunque no más preciso que el modelo Wragge-Cooper (ΔEAM −0.58), al examinar los resultados en los pacientes del grupo 2.

CONCLUSIONES:

El modelo revisado es un método certero de predecir las concentraciones séricas de vancomicina tanto en pacientes de cuidado intensivo así como los de medicina general. El uso de este modelo permite la individualización de la dosis de vancomicina en pacientes recibiendo terapia concurrente con aminoglucósido y disminuye la necesidad del seguimiento de las concentraciones séricas de vancomicina.

OBJECTIF:

Évaluer la méthode de Wragge-Cooper, une méthode permettant de prédire les concentrations sériques de vancomycine à partir des paramètres pharmacocinétiques des aminosides chez des patients de soins généraux et de soins intensifs. Réviser ce modèle, si nécessaire.

DEVIS EXPÉRIMENTAL:

Cette étude comportait deux phases et a évalué 50 malades adultes recevant un traitement concomitant de vancomycine et d'un aminoside. Une revue rétrospective des dossiers médicaux a permis d'identifier les sujets. Une analyse Bayésienne des concentrations sériques mesurées de vancomycine et d'aminosides a été effectuée afin de déterminer les paramètres pharmacocinétiques individualisés. La phase I de l'étude a évalué la performance prédictive du modèle de Wragge-Cooper chez 25 patients. Un modèle révisé a été développé au cours de cette phase. La phase II a évalué la performance prédictive du modèle révisé ainsi que sa performance comparativement au modèle de Wragge-Cooper et à un modèle traditionnel tenant compte de la clairance estimée à la créatinine chez 25 autres patients.

LIEU DE l'ÉTUDE:

Deux centres hospitaliers universitaires de soins tertiaires.

MESURES DE L'EFFET:

La performance prédictive des différents modèles a été déterminée en comparant les concentrations sériques prédites et mesurées de vancomycine. Les biais et la précision ont été évalués en calculant respectivement l'erreur moyenne de prédiction (EM) et l'erreur absolue moyenne (EAM). Une régression linéaire a été effectuée afin de déterminer les relations existant entre ces paramètres.

RÉSULTATS:

Le modèle de Wragge-Cooper sous-estime de façon constante les concentrations sériques de vancomycine des patients de soins généraux et de soins intensifs (EM = −5.18; EAM = 6.63). L'analyse de performance prédictive n'indique aucune différence significative en ce qui concerne les biais ou la précision entre les modèles traditionnel et de Wragge-Cooper (ΔEM 1.17; ΔEAM −0.80). L'analyse de régression des clairances individualisées d'aminoside et de vancomycine obtenue des patients du groupe 1 révèle la relation suivante: K₁₀ vancomycine (1/h) = 0.081 + 1.037 (Kél_aminoside), r = 0.73. Le modèle révisé est significativement moins biaisé et plus précis que le modèle traditionnel (ΔEM −4.48; ΔEAM 1.22), et significativement moins biaisé (ΔEM 4.29) mais pas plus précis que le modèle de Wragge-Cooper (ΔEAM −0.58) en utilisant les données obtenues des patients de la groupe 2.

CONCLUSIONS:

Le modèle révisé constitue une méthode précise permettant de prédire les concentrations sériques de vancomycine chez des patients de soins généraux et de soins intensifs. L'utilisation de ce modèle permet l'individualisation des doses de vancomycine chez les patients recevant un traitement concomitant d'aminoside et réduit le monitorage des concentrations sériques de vancomycine.