《治疗药物监测》word版参考模板

1、治疗药物监测14.1 概论14.2 药物在体内的基本过程14.3 药物体内过程与药代动力学14.4 血药浓度与药物效应14.5 药代动力学基础及有关参数的应用14.6 合理使用治疗药物监测应考虑的基本因素14.7 治疗药物监测的临床应用14.8 治疗药物监测常用标本及预处理14.9 药物浓度测定常用技术14.10需要测定药物浓度进行监测的主要药物14.10.1 强心甙类14.10.2 抗癫痫药14.10.3 治疗情感性精神障碍药14.10.4 茶碱14.10.5 抗心律失常药14.10.6 氨基甙类抗生素14.10.7 环孢素A概 论 治疗药物监测（TDM）是自本世纪60年代起，在临床药理学、

2、药代动力学和临床化学基础上，结合现代分析检测技术，形成和发展的一门应用性边缘学科。其主要任务是通过灵敏可靠的方法，检测病人血液或其它体液中的药物浓度，获取有关药动学参数，应用药代动力学理论，指导临床合理用药方案的制定和调整，以及药物中毒的诊断和治疗，以保证药物治疗的有效性和安全性。药物是治疗疾病的主要手段之一。任何药物都不会在体内创造一新的生理、生化过程，而是通过调整疾病过程中失调的内源性活性物质量或生理生化过程，杀灭抑制病原体等，达到治疗作用。显然，药物作用靶位浓度不足或过量，势必导致药物治疗的无效或产生新的不良作用，甚可导致药源性疾病的产生，乃至危及生命。因此，如何根据每个病人的具体情况，

3、制定有效而安全的个体化药物治疗方案，长期以来一直是困扰临床医生的一个难题。虽然试图通过按体重、体表面积、不同年龄等方法，计算调整用药剂量，但由于影响药物体内过程的因素众多，具体病人情况千差万别，因此仍未能很好地解决这一问题。本世纪60年代末药代动力学的发展成熟，使人们得以用简练的数学公式表达药物在体内随时间的量变规律。而60年代末和70年代初，相继报告了普鲁卡因胺和地高辛药物效应与血药浓度的关系，形成了以血药浓度为客观依据，调整剂量指导临床用药的设想。随着科学技术的发展，各种高灵敏度、特异性的检测方法的引入，使仅微量存在的药物检测得以进行。另一方面，越来越多的药物的有效血药浓度范围及中毒浓度也

4、相继确定。以血药浓度为客观依据，运用药代动力学理论指导制定合理用药方案的优越性，日益为广大临床医生接受和采用，从而促进了TDM的发展。目前，TDM在欧美等发达国家，已成为临床化学实验室的主要常规工作之一。国内一些有条件的医院也从80年代起，逐步开展了这一工作。近年来，世界卫生组织（WHO）及我国卫生部药物不良反应监测中心的统计资料均显示，因用药不当而致死者远远高于同期死于各种传染病的人数。而用药不当死亡者中，大多是剂量不当所致。可以说随着医疗技术整体水平的提高，在TDM的指导下制定和调整个体化的合理用药方案，是药物治疗学发展的必然趋势。另一方面，也应看到TDM工作的开展，使历来主要为诊断服务的

5、临床化学实验室工作，开辟了积极参与临床药物治疗的广阔新领域。一、药物在体内的基本过程（一）生物膜对药物的转运药物的体内过程包括吸收（血管内给药除外）、分布、生物转化和排泄四过程。在这些过程中都涉及细胞膜、细胞内器膜等生物膜对药物的转运。从基本结构上讲，生物膜均是由镶嵌有蛋白质的双层流动态类脂质分子构成，其间有直径约0.6nm的小孔。生物膜对药物的转运方式根据是否耗能，分做主动转运和被动转运两类。主动转运 生物膜可通过其间镶嵌的某些特异性载体蛋白，消耗能量转运某些药物。主动转运的最大特点是可逆浓度差进行，并在经同一载体转运的药物间存在竞争性抑制。在药物转运上，主动转运仅限于极少数本身即为内源性活

6、性物质，或与内源性物质有极相近结构的药物。被动转运 包括所有不消耗能量，仅能顺浓度差进行的跨膜转运。被动转运包括扩散、滤过和易化扩散三种。由于不能耗能，被动转运均不能逆浓度差进行。除易化扩散外，亦不存在竞争性抑制。扩散：指穿过生物膜的双层类脂质分子进行的药物跨膜被动转运。影响药物扩散速度的因素除膜两侧的浓度差外，主要为药物脂溶性高低。虽然药物本身的化学结构已决定了其脂溶性，但由于多数药物均为弱酸或弱碱性物质，在一定pH溶液中会发生不同程度的解离。由于对同一物质而言，其解离态脂溶性总是低于分子态。因此，生理情况下膜两侧存在pH差异时（如细胞内、外液间），必然在膜两侧产生以10的指数方次变化的解离

7、程度差异。从理论上讲，只有分子态的药物脂溶性高，才能以扩散方式被动扩散，因此膜两侧有无浓度差仅是指分子态药物而言。当膜两侧存在pH差异时，分子态被动扩散平衡，膜两侧包括解离态的总药物浓度却可有较大不同。滤过：指通过小孔进行的被动转运。由于生物膜上的小孔直径过小，只有少数分子量小于100的药物如尿素、乙醇等，可以此方式进行。但毛细血管内皮细胞间呈疏松连结，存在8nm左右的间隙，除少数大分子蛋白药物外，允许绝大多数药物自由通过。因此，药物通过毛细血管的吸收、分布，以及通过肾小球排泄时，滤过为主要的转运方式。易化扩散：借助膜上特异的载体但不耗能的被动转运方式，此种方式在药物转运中极少见。（二）吸收吸

8、收（absorption）是指药物从给药部位进入体循环的过程。血管内给药不存在吸收。血管外注射给药时，药物主要通过毛细血管内皮细胞间隙，以滤过方式迅速进入血液。其吸收速度主要受注射部位血管丰富程度和药物分子大小影响。口服药物的吸收大多通过胃、肠道粘膜以被动扩散方式进行。虽然弱酸性药物在酸性胃液中解离少，可有部分被吸收，但由于吸收面积、血液供应及停留时间等的巨大差异，包括弱酸性药物在内，口服药物的主要吸收部位在小肠。影响口服药物吸收的因素众多，主要为药物本身的脂溶性、分子大小等理化性质、药物制剂的崩解速度及溶解度、胃排空速度、肠蠕动等胃肠道功能状态以及胃肠血流动力学状况等。某些药物口服后吸收过程

9、中，在通过胃肠道粘膜及第一次随肝门静脉血流经肝脏时，可有部分被胃肠粘膜，更主要是被肝细胞中酶代谢失活，从而使进入体循环的量减少。这一现象称“首过消除”（first pass elimination）或“第一关长效应”。首过消除强的药物，由于不同个体对同一药物代谢能力存在较大差异，可对口服药物吸收度（生物利用度）产生明显影响。（三）分布分布（distribution）是药物随血液循环输送至各器官、组织，并通过转运进入细胞间液、细胞及细胞器内的过程。必须指出，药物在体内的分布可达到动态平衡，但往往并不是均匀（浓度相等）的。只有分布到靶器官、组织或细胞的药物，才能产生药理效应。而以被动转运方式分布的

10、药物，其靶位浓度与血药浓度往往是成比例的。药物在体内的分布主要受下列因素影响：药物的分子大小、pKa、脂溶性等理化性质。药物与血浆蛋白的结合 绝大多数药物都可程度不等地和血浆蛋白以弱的Vander Waals引力、氢键、离子键等迅速形成可逆的结合，并按质量作用定律处于动态平衡。通常弱酸性药主要和白蛋白结合，弱碱性药和1-酸性糖蛋白或脂蛋白结合。由于蛋白质的大分子性及两性电解质性，与血浆蛋白结合的药物既不能以滤过方式，也不能以被动扩散的方式进行跨血管转运。只有游离的药物才能进行被动转运分布，发挥作用。药物和血浆蛋白的可逆性结合，可视做药物在体内的一种重要的暂时贮存形式及调节方式。药物与血浆蛋白结

11、合可达饱和，此时再加大剂量将会导致游离药物浓度不成比例的升高，甚至中毒。与血浆蛋白同一位点结合的药物间存在竞争性抑制，使游离药物浓度发生改变，这点在高血浆蛋白结合率药物尤应引起重视。如抗凝血药双香豆素的血浆蛋白结合率高达99，若同时服用竞争同一蛋白结合位点的消炎药保泰松，即使仅使双香豆泰血浆蛋白结合率降为98，但可发挥作用的游离药物浓度却增加了一倍，势必造成自发性出血等毒性反应。此外血浆蛋白浓度的变化，亦将影响药物的血浆蛋白结合率。基于上述种种原因，理想的TDM应直接测定血中游离部分的药物浓度。特殊的膜屏障 血脑屏障和血眼屏障都是由该处毛细血管内皮细胞间联接紧密、孔隙小，并在其外包裹有一层神经

12、胶质细胞膜形成的脂质膜屏障。只有高度脂溶性的药物才能以被动扩散的方式进入脑脊液、脑组织和房水。而通常所说的胎盘屏障和一般生物膜没有明显的区别，因此，在药物分布上几乎不存在。这也是孕妇用药必须考虑对胎儿影响的原因。生理性体液pH差异 生理情况下细胞外液pH约为7.4，细胞内液为7.0，乳汁更低，约为6.7。由于前述pH对药物解离的影响，弱酸性药将主要分布在血液等细胞外液中，而弱碱性药则在细胞内液和乳汁中分布高。主动转运或特殊亲和力 少数药物可被某些组织细胞主动摄取而形成浓集，如甲状腺滤泡上皮细胞对碘的主动摄取，使甲状腺中I-浓度比血浆高数十倍。另有少数药物对某些组织、细胞成分具特殊亲和力或形成难

13、解难离的共价结合，亦可产生药物在这些部位的高分布。（四）生物转化机体对药物进行的化学转化、代谢称生物转化。不能简单地将生物转化视为药理活性的灭活。事实上，有些药物必须经生物转化才生成具药理活性的代谢物。如可待因需在肝脏脱甲基代谢为吗啡，才能发挥镇咳止痛作用。但生物转化总的结果是使药物极性升高，有利排泄。药物的生物转化主要在肝细胞微粒体混合功能氧化酶（肝药酶）的催化下进行，主要反应类型、该酶系的组成及催化过程，都与肝细胞对内源性物质的生物转化相同，请参阅本书第十章。现已明确，至少有200余种常用药为肝微粒体混合功能氧化酶的诱导剂或抑制剂。这些药物较长期使用时，对自身及与其同时使用的其他药物生物转

14、化能力的影响，是TDM工作中必须注意的。如使用双香豆素抗凝治疗的病人，服用诱导剂镇静催眠抗癫痫药苯巴比妥30天，可使降血糖的稳态血药浓度由28g/ml下降至14g/ml左右；而抑制剂氯霉素使用2天，可使降血糖药甲磺丁脲稳态血药浓度上升近1倍。肝微粒体混合功能氧化酶存在饱和性，当体内药量（血药浓度）超过其最大代谢能力后，将会出现药物消除动力学方式的转化。（五）排泄排泄（excretion）是药物及其代谢物排出体外的过程。药物的生物转化和排泄统称为消除（elimination）。药物排泄的主要途径为经肾脏随尿排出。游离的原型药物和代谢物均可通过肾小球毛细血管壁小孔隙滤入原尿中，也有少数弱酸、弱碱药

15、可在近曲小管上皮细胞，以主动转运方式分泌入原尿中。原尿液中的原型药物仍可以被动扩散等方式被肾小管重吸收，此时尿液pH通过对药物解离度的影响，明显改变原尿液中药物被重吸收的量。此亦是弱酸或弱碱性药物中毒时，可通过碱化或酸化尿液，促进药物排泄的原因。而代谢物因极性高，一般不会被重吸收。随原尿逐渐浓缩，其中的药物及代谢浓度均上升，最终可远远超出血中浓度。这种浓集现象是许多药物产生肾毒性的原因，另一方面对用以治疗泌尿道疾患的药物，则有其利于发挥治疗作用的意义。除经肾脏排泄外，部分药物及其经肝细胞生物转化而成的代谢物，可随胆汁经胆道系统排入十二指肠。进入肠腔的药物及其代谢物可随粪便排出体外，亦有一些药物

16、及其葡糖醛酸或硫酸酯代谢物经肠道细菌水解后，可重新被肠道吸收，形成肠肝循环。某些药物肠肝循环较显著，如强心药洋地黄毒甙在体内可有约20处于肠肝循环中。此外，挥发性气体药可由肺排泄，而汗液中也可排出少量药物。某些药物特别是弱碱性药，可有相当部分自偏酸性的乳汁中排泄，这点在给哺乳期妇女用药时必须考虑到。二、药物体内过程与药代动力学事实上，药物从进入人体内起，即同时在吸收、分布、生物转化和排泄的综合影响下，随着时间而动态变化着的。显然，孤立地研究上述体内过程中的某环节的变化，笼统地描述某一过程的快慢、强弱，均不能客观全面地反映体内药物随时间的量变及其规律。同样，当取样测定某一体液中的药物浓度，其结果

17、除代表取样瞬间该体液中的药物浓度外，既不能了解在此之前，亦不能预测在此之后的变化情况，实无多大价值。药代动力学则是以必要的数学模型、参数和公式，定量表达某种体液中药物或代谢物在前述体内过程的综合作用下，随着时间的量变规律。此外，应用药代动力学理论，还可了解药物的吸收、分布、消除的规律。如图9-1所示，由于血液中的药物在药物体内过程中起着中心枢纽作用，可将其视作药物体内过程的一面镜子，因此，血液中的药代动力学是最常采用的。在药代动力学理论的指导下，就能够根据血药浓度测定的结果，客观地推测药物的体内过程，判断剂量是否得当，并制定出调整方案。因此，可以说药代动力学是TDM工作的必备重要基础理论。三、

18、血药浓度与药物效应无论是药物的治疗作用还是不良反应，从本质上说，都是通过药物和靶位上的受体等大分子物质间的相互作用而产生的。这种相互作用符合质量作用定律，因此，药物效应是否出现及其强弱，取决于靶位的药物浓度。从这点上讲，理想的TDM应直接检测靶器官或组织的药物浓度。但大多数药物都是作用于心、肝、肾、胃肠道、中枢及周围神经系统等，从这些部位以损伤性手段取样，在现阶段是困难且不能为病人所接受的。前已述及，血液中的药物在药物体内过程中起着中心枢纽作用，除直接在靶位局部用药外，到达上述脏器的药物均是从血液分布而至。药物在体内达分布平衡时，虽然血液和靶位的药物浓度往往并不相等，但对绝大多数药物，特别是以

19、被动转运方式分布的药物，其血药浓度与靶位药物浓度的比值则是恒定的。换言之，即药物效应与血药浓度间存在着相关性。这一设想自60年代以来，已为众多研究报告所肯定。根据血药浓度与治疗作用和毒性反应间的关系，不少药物治疗血药浓度范围及中毒水平都已确定。这些工作为TDM的开展，尤其是血液浓度测定结果的解释判断，提供了参考依据。当然，若其他易于获取的体液药物与血液或靶位药物浓度间，也同样存在恒定比值关系，亦可通过检测这些体液中的药物浓度进行TDM。必须指出，上面提到的治疗血药浓度范围和中毒水平，仅是得自群体资料的参考值，由于个体间靶器官、组织或细胞对药物反应性存在差异等原因，因此在解释判断TDM结果时，不

20、能仅拘泥于上述标准，必须结合病人的具体临床表现及治疗效果，作出结论。药代动力学基础及有关参数的应用药代动力学简称药动学，从广义上讲，泛指研究药物的体内过程即机体对药物的吸收、分布、生物转化和排泄过程及其量变规律。狭义的药动学则是指以数学模型和公式，研究体内药物随时间的量变规律。本节主要介绍后者中与TDM有关的内容。在TDM工作中，药动学主要用于：建立监测个体的体内药量或药物浓度随时间变化的数学表达式，并求算出有关药动学参数；应用上述动力学模型、表达式和药动学参数，制定和调整个体化的用药方案，保证药物治疗的有效性和安全性。一、药动学模型药动学模型是为了定量研究药物体内过程的速度规律而建立的模拟数

21、学模型。常用的有房室模型和消除动力学模型。（一）房室模型房室（compartment）是由具有相近的药物转运速率的器官、组织组合而成。同一房室内各部分的药物处于动态平衡。房室仅是按药物转运动力学特征划分的抽象模型，并不代表解剖或生理上的固定结构或成分。同一房室可由不同的器官、组织组成，而同一器官的不同结构或组织，可能分属不同的房室。此外，不同的药物，其房室模型及组成均可不同。运用房室模型，可将机体视做由一或多个房室组成的系统，从而将复杂的分布过程模型化。若某药在体内各部位间均有较高及相近的转运速率，可在体内迅速达到分布平衡，则该药属单房室模型。属于单房室模型的药物，在体内达分布平衡后，其血药浓

22、度将只受吸收和消除的影响。而某药在体内不同部位间转运速率存在较大差异的话，则将血液及其他血液供应丰富、并具有较高转运速率的部分，称做中央室，而把其余部分划归周边室，并可依次再分做第一周边室、第二周边室等，此即多室模型。根据划分的房室数，相应称为二室模型、三室模型等。属于多室模型的药物，其首先在中央室范围内达分布平衡，然后再和周边室间达到分布平衡，因此其血药浓度除受吸收和消除的影响外，在室间未达分布平衡前，还受分布的影响。（二）消除动力学模型消除动力学（elimination kinetics）研究体内药物浓度变化速率的规律，可用下列微分方程表示：dC/dtkCn式中C为药物浓度，t为时间，k为

23、消除速率常数，n代表消除动力学级数。当n1时即为一级消除动力学，n0时则为零级消除动力学。药物消除动力学模型即指这两种。一级消除动力学 一级消除动力学（first order elimination kinetics）的表达式为：dc/dtkC积分得CtC0e-kt由上指数方程可知，一级消除动力学的最主要特点是药物浓度按恒定的比值减少，即恒比消除。有关一级消除动力学的其他性质及特点，将在本节二、三中详细讨论。零级消除动力学 零级消除动力学（zero order elimination kinetics）时，由于n0，因此其微分表达式为：dc/dtk积分得CtC0kt由此可知，零级消除动力学的最

24、基本特点为药物浓度按恒量衰减，即恒量消除。有关零级消除动力学的其它特点和性质，将在本节四中讨论。必须指出，并不是某药固定按一级或零级动力学消除。任何药物当其在体内量较少，未达到机体最大消除能力时（主要是未超出催化生物转化的酶的饱和限时），都将按一级动力学方式消除；而当其量超过机体最大消除能力时，将只能按最大消除能力这一恒量进行消除，变为零级消除动力学方式，即出现消除动力学模型转换。苯妥英钠、阿司匹林、氨茶碱等常用药，在治疗血药浓度范围内就存在这种消除动力学模型转移，在TDM工作中尤应注意。二、单室模型一级消除动力学（一）单剂静脉注射模式图及药-时关系 单室模型的药物可迅速在体内达到分布平衡，故

25、可不考虑分布的影响。静脉注射用药时，药物直接迅速进入血液，因此也不受吸收的影响。此时体内药量将仅受包括生物转化和排泄在内的消除影响，可建立如下模式图。x0为剂量，xt为t时体内药量，Ct表示t时的血药浓度，V为表观分布容积，k为消除速率常数。当按一级动力学方式消除时，体内药量随时间变化的微分方程为：dx/dtkX式积分得XX0e-kt式因体内药量不可能直接测定，故引入比例常数：表观分布容积V，以便用血药浓度表示，即VX/C，所以XVC。代入式可得CC0e-kt式式取对数得IgCIgC0kt/2.303式和式即为单室模型单剂静脉注射给药时的药-时关系表达式。药动学参数及计算药-时关系表达式：从式

26、可看出，当血药浓度以对数表示时，与时间t的关系为简单的直线关系。因此，在静脉注射药物后不同时间取血，测定血药浓度。根据血药浓度对数值及相应时间，以图解法或线性回归法（最小二乘方法），即可求得如式的直线方程。IgCabt此直线方程与纵轴的截距aIgC0，故C0Ig-1a；而斜率bk/2.303，可计算出消除速率常数：k2.303b。消除速率常数：消除速率常数（elimination rate constant，k）表示单位时间内机体能消除药物的固定分数或百分比，单位为时间的倒数。如某药的k0.2h-1，表示机体每小时可消除该小时起点时体内药量的20，此即一级消除动力学的恒比消除特点。此时虽然单位

27、时间消除的百分比不变，但随着时间的推移，体内药量逐渐减少，单位时间内消除的药量也逐渐减少，而不是恒定不变的，消除速率常数是反映体内药物消除快慢的一个重要参数。必须指出，一个药物的消除速率常数在不同的个体间存在差异，但对同一个体来说，若无明显的影响药物体内过程的生理化、病理性变化，则是恒定的，并与该药的剂型、给药途径、剂量（只要在一级动力学范围内）无关。半寿期：药动学中的半寿期（half life，t1/2）通常是指血浆消除半寿期，即血浆中药物浓度下降一半所需要的时间。根据这一定义，当tt1/2时，C02C，代入式并整理可得t1/20.693/k式从式可看出，由于一级消除动力学时，k为一常数，半

28、寿期亦为一常数。半寿期恒定不变，是一级消除动力学的又一特征。和消除速率常数一样，半寿期也是衡量药物消除快慢的又一临床常用参数，二者的关系如式所表达。在药物的临床药动学参数资料中，常告知半寿期，只要知道半寿期，根据式即可求得消除速率常数k值。半寿期在指导用药方案的制定中，有较大意义，将在后面讨论。表现分布容积：如前所述，表观分布容积（apparent volume of distribution，V）是为了用血药浓度计算体内药量而引入的比例常数，表示假设体内药物按血药浓度均匀分布所需要的容积。前已谈到药物在体内分布可达动态平衡，但并非均匀一致，因此表观分布容积仅是一理论容积，并不代表真实的解剖或

29、生理空间。但只要知道某药的表观分布容积V，应用测定的血药浓度，即可根据XtCtV，计算得实际工作中无法测定的任一时刻体内的药量，并可按上式计算出欲达某一血药浓度C所需使用的剂量XCV。此外，表现分布容积还可用于评估药物在体内的分布特点。人的总体液量约0.6L/kg体重，若某药的V远远大于0.6L/kg体重，提示该药主要分布于细胞内，被某组织、脏器主动摄取或对某些组织成分有特殊亲和力，致使包括血浆在内的细胞外液中浓度低。大多数弱碱性药由于细胞内液比细胞外液偏酸而存在这一情况，如奎尼丁的表观分布容积可超出2L/kg体重。反之，若某药表观分布容积远远低于0.6L/kg体重，则其主要分布于血浆等细胞外

30、液中。多数弱酸性药便是如此，如水杨酸的表观分布容积仅0.2L/kg体重。单室模型静脉注射用药时V的求算可采用外推法，即根据前面介绍的药-时关系表达式求得t0时的C0值及注射剂量X0，按VX0/C0而计算出。其单位最常采用容积单位/kg体重。同前述药动学参数一样，V也是仅取决于药物本身的理化性质、体内分布特点，而与该药剂型、用药方式、并在一级消除动力学范围内与剂量都无关。在所有药动学参数中，V和k是两个最基本的参数。清除率：药物清除率（clearance，Cl）是指单位时间内机体从血浆中消除某种药物的总能力，其数值即等于该时间内机体能将多少体积血浆中的该药完全消除。与k和t1/2相同，Cl也是衡

31、量体内药物消除快慢的一个药动学参数，但与k和t1/2不同，Cl以具体的解剖生理学概念来表示，可更直观形象地反映机体对药物的消除能力。由于药物在体内按血浆浓度分布的总体积为V，而k表示单位时间内药物被消除的分数，故代表单位时间内机体能消除多少体积血浆药物的清除率可按ClVk计算，单位为体积单位/时间单位。曲线下面积：血药浓度-时间曲线与纵轴和横轴间围成的范围面积即曲线下面积（area under the C-t curve，AUC），单位为浓度单位时间单位。由于任何药物不论以何种剂型或途径用药，进入体内后，只要是同一种药物分子，其消除均相同。因此AUC是评估进入体内药量多少的一个客观指标。在后面

32、介绍的生物利用度的计算，以及近年建立的非模式消除动力学分析矩量法（statistical moment theory）中，均有重要意义。AUC的计算方法有称重法、梯形法和积分法3种。其中称重法为剪下曲线下纸片称取重量，除以单位面积纸片的重量，即为该曲线的AUC。该法较不准确，现已少用。下面介绍后两种计算方法。1）梯形法：可将曲线下范围分做若干个等高梯形，分别计算各个梯形面积累加而成。此法不论何种房室模型及何种途径给药均适用。但本法只能求算测定血药浓度的时间范围内的AUC。2）积分法：当药-时曲线按足够小的时间间隔dt划分时，可视做若干个矩形，每个矩形的面积分别为Cdt，将其积分得。药动学中积分

33、法求算的AUC，均表示曲线随时间无限外延，直至体内药量完全消除时的面积。此外式仅适用于单室模型、一级消除动力学单剂静脉注射给药的情况。（二）恒速静脉滴注恒速静脉滴注用药，是临床特别是危重症抢救中常用的方法。此时通过TDM工作，制定和调整滴注药物速度，对确保抢救效果有重要意义。 模式图和药-时关系表达式 恒速静脉滴注与单剂静脉注射不同，此时药物一方面以恒速的零级动力学方式进入体内，另一方面又以恒比的一级动力学方式从体内消除。R0为滴注速度，R0X0/t0，X0为t0时间内滴注入体内的总药量。余参数意义同图9-2。此时体内药量随时间变化的微分表达式为：dx/dtR0kX积分得XR0/k(l-e-k

34、t)式 或CR0/Vk(l-e-kt)式式、即为恒速静脉滴注、单室模型一级消除动力学的体内药量或血药浓度随时间变化的基本表达式。药动学参数及计算稳态血药浓度：稳态血药浓度（Css）指单位时间内自体内消除的药量与进入体内的药量相等时的血药浓度。此时，血药浓度将维持在坪值或波动在一定范围内（多剂分次给药时）。恒速静脉滴注时，只要滴注速度R0能使体内药量保持在一级动力学消除范围内，则当t时，式中e-kt0，式可写作CssR0/（kV）式从式可看出，由于k、V都是常数，恒速滴注时，R0也不变，故此时血药浓度亦为一常量，即达到稳态浓度。并且从式还可看出，Css高低仅与R0成正比。这也是只要滴注速度得当，

35、长期静脉恒速滴注，血药浓度不会无限上升产生毒性反应的原因。此外，知道某药的k、V值及达到治疗作用所需的Css后，则可根据式计算出所需的滴注速度R0CsskV，需指出的是，当恒速静脉滴注药物用于抢救心衰或休克病人时，随着血流动力学的改善，病人的k及V均可改变，必须通过TDM及时调整滴注速度，以保持在所需的Css。若将时间用半寿期数n表示，即tnt1/20.693n/k，应用前面学过的公式，可得到达稳态前血药浓度C与Css的关系：CCss1（1/2）n式从式可计算出恒速静脉滴注经过5个半寿期，血药浓度可达Css的96.8，6个半寿期达98.4。因此，临床上通常视恒速静脉滴注经过5-6个半寿期后，达

36、到了稳态血药浓度。静脉滴注的负荷剂量：从上可知，为达Css，至少需恒速静脉滴注5-6个半寿期以上。而临床抢救中常需迅速达到有效血药浓度，此时可考虑使用负荷剂量法。负荷剂量（loading dose，D）是为了迅速或立即达到稳态浓度而首先使用的增大剂量。静脉滴注用药时，有下面两种负荷剂量法。1）先静脉注射一负荷剂量，立即达Css，继之以恒速滴注维持。根据前面所学知识可得DCssVR0/k。故根据治疗浓度确定的所需Css和该药的V，或为达所需Css计算出的恒速滴注速度R0和该药的k，即可按上式求得所需D，静脉推注后，立即改为R0速度恒速滴注，便可立即达到Css并维持之。2）先快速滴注t时间，迅速达

37、所需Css水平，再改为恒定的慢速滴注维持。此法较上法安全，尤适用于毒性大、治疗浓度与中毒浓度接近的药物。此时可根据下式（推导从略）计算出所需的负荷速度R0*：R0*R0/l-e-kt式式中R0为达所需Css计算出的恒定慢速滴注速度，t为计划的负荷滴注时间。按R0滴注t时间后，血药浓度即可迅速升至Css水平，调整滴注速度为R0，即可维持在Css水平。其它药动学参数计算：若已知某药其它方式用药时的有关药动学参数，前已述及也可用于恒速静脉滴注。当需通过恒速静脉滴注计算药动学参数，可使用终止滴定法。即在恒速静脉滴注t时间后，停止滴注，以t时间为零时，测定随后几个不同的时点（t）的血药浓度，同前静脉注射

38、法求得直线方程。应注意此式的t为开始滴注到停止滴注的时间。分别计算出各有关药动学参数。（三）血管外单剂用药模式图和药-时关系表达式 口服、肌肉或皮下注射用药时，和前面讨论的血管内给药不同。此时即存在药物从用药部位吸收进入血液的过程，也存在药物自体内（血液）消除的影响。由于绝大多数药物均是以被动转运的方式吸收，故上述两个过程都按一级动力学方式进行。Xa：t时吸收部位药量 Ka：吸收速率常数根据上述关系，可建立如下微分方程组：dxa/dt=-KaXa（吸收部位药物衰减速率）dxa/dt=-KaXa-KX（血液等药物分布室内药物衰减速率）若考虑口服时吸收不完全而引入吸收分数F，即为单剂血管外用药时，

39、血管浓度随时间变化的基本表达式。药动学参数及计算 通过血管外用药计算药动学参数多用残数法。该法基本指导思想是，以血管外用药能获治作用的药物，必然Kak，才有可能在体内达到治疗血药浓度，因此，当t足够大时，首先e-kat0此时式可写作：CAe-kt取对数得lgClgAkt/2.303也就是说单剂血管外用药时，经过一段时间后，其血药浓度的变化可视做只受消除的影响，即进入消除相。此时按前面介绍的单剂静脉注射药动学参数计算法，可求得A、k和消除t1/2。而在进入消除相以前的时间内，血药浓度为吸收和消除两因素共同作用的结果。若将式展开移项则得Ae-kt-C=Ae-kat,令Cr=Ae-kt-C,Cr为消

40、除相外推段某时点血药浓度减去该时点实测浓度的残数或差值（注意不是对数值相减）。则：Cr=Ae-kat，取对数得TgCrIgAkat/2.303 此即分布相药-时关系的表达式，同理可求算得ka和吸收t1/2。在计算其它药动学参数时，反映药物被机体吸收利用程度的吸收分数F，即生物利用度是必须首先先知道的。血管外注射用药时，一般均视为F1。而现在多数口服药在说明书中已告知F值，否则需根据某药口服时AUC与该药同剂量静脉注射时的AUC相比计算出。口服时的AUC可用前述梯形法求得。表观分布容积：清除率：ClkV达峰时间（tp）：即血管外给药时，达到最高浓度所需时间。由于在此时，血药浓度变化速率dC/dt

41、0，故可推导出。峰浓度（Cmax）：将tp代入式可得。（四）多次用药为保持或巩固疗效，临床常需反复多次较长期用药。此时体内药量或血药浓度将出现如图9-8所示的波动式上升，每次用药间隔中出现从峰值向谷值的变化。若体内药量不超过一级消除动力学范围，随着用药次数增多，血药浓度逐渐升高，但最终将稳定在一定范围内波动，即进入稳态浓度（推导见后）。指导合理的多次用药方案的制定和调整，使稳态血药浓度波动在治疗浓度范围内，是TDM在临床治疗学中最主要的任务。下面我们将介绍按恒定剂量、固定间隔时间多次用药时与TDM有关的药动学知识。需要指出的是，单剂用药时的有关药动学参数仍适用于多剂给药，并且是多剂用药药动学的

42、基础。多剂量函数 当按恒量固定间隔时间多次用药，无论是静脉注射，还是肌肉注射、口服等血管外用药，均可推导得多剂量函数r（推导从略）。n：用药次数 Ki：有关速率常数 多剂量函数为多剂用药时，用药间隔时间和用药次数n对体内药量或血药浓度的影响的通用函数表达式。具体应用时，只需将单剂用药有关公式中含有速率常数的指数或对数项乘以多剂量函数r即可。但要注意：此时多剂量函数r中的ki均应换成该项之k或ka；对数项时，多剂量函数r应放在对数内与有关速率常数相乘；相应各公式中t应为第n次用药后的时间。如此根据式可得多剂静脉注射用药时，药-时关系表达式为：同理根据式可得血管外多剂用药的药-时关系表达式为：恒速

43、静脉滴注时0，仍用原式稳态浓度和平均稳态浓度 当连续多次给药后，n足够大时，多剂量函数式中 ，则显然此时的多剂量函数式为一常量，此即稳态时的多剂量函数式。分别代入式或中可得：静脉注射时：血管外给药时：以上两式中，由于仅时间t在每次用药间隔中从0的范围变化，血药浓度都将进入在每次用药间隔中，恒定在一定范围内波动的稳态状态。越大，波动范围越大。式、则分别为静脉注射、血管外用药时，稳态浓度在每次用药间隔中随时间变化的表达式。实际工作中，当n6t1/2时，血药浓度可达稳态浓度的98.4。故在连续多剂用药时，一般认为经过6个半寿期以上，即可视做已达稳态状态。此外，无论达稳态否，如果变换剂量，必须再经过6

44、个半寿期以上始能进入新的稳态。静脉注射时，每次间隔中波动的峰值总是在每次注射完的瞬间（t0），而谷值则在下次注射前（t）出现，分别代入式可得静脉注射多剂用药时血管外给药时，每次间隔中，谷浓度也将在下次给药前。但由于存在吸收，峰浓度将在达峰时间（tp）出现。将稳态时多剂量函数代入前述单剂用药tp，求算公式得：分别以上述tp或t代入式，并且因ka较大，令e-ka0,可推得血管外给药的在TDM工作中，运用式-(22)式，选定间隔时间（），计算剂量，或选定剂量计算，使（Css）max最小中毒浓度，而（Css）min最小有效浓度，是十分有用且经常性的工作。平均稳态血药浓度为稳态时，两剂用药间药-时曲线下

45、面积（AUC）除以间隔时间的商值。必须注意，不是（Css）max和（Css）min的算术或几何平均值。根据稳态浓度的定义可知，此时两剂间AUC就为该剂量单剂给药时的AUC0。根据前面学过的公式，可得静脉注射：血管外用药：在TDM工作中，对给药间隔不是远远长于半寿期，即稳态时血药浓度波动范围不是太大，且有效血药浓度范围上限与最小中毒浓度有一定差距的药物，以有效血药浓度范围中值或略低定为，按上式公式制定或调整用药方案，是一简便并且为临床所能接受的方法。负荷剂量 上面讨论中谈到，多剂用药时，无论间隔时间长短，都需经过6个以上半寿期才可认为已达稳态。对t1/2较长或急需迅速发挥疗效的药物，往往需要使用

46、负荷剂量（X0*）。多剂用药时欲使第一次用药后即达到稳态浓度，负荷剂量可按下面公式计算（推导从略）。静脉注射血管外用药式中X0为拟使用的固定剂量。若吸收较快，即ka大，e-ka0,(24)式也可写做上述各式中1/（1e-k）即前述稳态时的多剂函数式，亦称蓄积指数（accumulation index），代表稳态时血药浓度峰值或谷值与首剂用药时峰值或谷值之比。蓄积指数实际上反映了达稳态后，每次给药间隔中任一时点血药浓度为首剂用药后同一时点血药浓度的倍数。如t1/2时，蓄积指数为2，X0*2X0。实际工作中，根据所需稳态血药浓度水平确定的X0及，按上述公式计算出负荷剂量X0*首剂使用后，再按X0及

47、，恒量固定间隔用药，可在负荷剂量使用后即达稳态浓度并维持之，获得迅速而稳定的疗效。三、二室模型一级消除动力学多室模型和前面讨论的单室模型不同，此时存在着由包括血液在内的中央室向周边室分布达到平衡的过程，影响血药浓度的因素更为复杂，下面以单剂静脉注射为例，简介有关药动学知识。（一）模式图和药-时关系静脉注射时，不存在吸收过程，中央室中的药量或血药浓度受中央室与周边室间双向分布，以及自中央室消除的影响。xc中央室药量xp周边室药量vc中央室分布容积vp周边室分布容积k10中央室向周边室转运速率常数k21周边室向中央室转运速率常数中央室药量变化的速率微分方程为：dkc/dt=k21xp-k21xc-

48、k10xc对上式积分并引入中央室分布容积Vc，可得中央室（血）药物浓度随时间变化的基本表达式：CAeBe-t式(25)式中为分布速率常数，为消除速率常数，A、B为经验常数。四者都是由模式参数k10、k12、k21组成的混杂参数（hybrid parameters）。存在：k21k10k10k12k21（二）药动学参数计算二室模型静脉注射药动学参数的求算，类似于单室模型血管外用药，仍采用残数法。即因为,当t充分大时，Ae-t0，则式(25)变为CBe-t此即消除相药-时关系表达式。按前述方法可求得B、和消除半寿期t1/2。将式(25)移项可得：CBe-tAe-t令CrCBe-t，Cr即为消除相以

49、前某时点实测血药浓度减去消除相该点外推浓度的残数。代入上式可得分布相药-时关系表达式CrAe-t同样可求得A、和分布半寿期t1/2（图9-10）。再根据下列公式，可求得各有关药动学参数。中央室表观分布容积：VcX0/（AB）周边室向中央室的转运速率常数：自中央室消除的速率常数：k10/k21中央室向周边室转运的速率常数：k12（）（k10k21）曲线下面积：AUC0A/+B/（积分外推法）周边室表观分布容积：VpVck12/k21总表观分布容积：表示体内药量按消除相血药浓度分布的容积稳态表观分布容积：VssVcVp消除率：Clk10VcV血管外用药时，由于存在吸收因素，求算药动学参数的基本方法

50、仍为残数法，但此时需进行两次残数处理。有关二室模型血管外用药及二室以上多室模型的药动学，在TDM的实际工作中很少应用，可参阅有关药动学专著。四、非线性动力学在消除动力学模型中已介绍，当体内药量（血药浓度）超过机体最大消除能力时，将为恒量消除的零级动力学，而药量（血药浓度）降至最大消除能力以下，将转化为恒比消除的一级动力学（图9-11）。这种存在动力学转换的情况下，药物的消除不能用一种统一简单的线性过程描述，故称非线性动力学（nonlinear pharmacokinetics）消除。若某药使用的剂量能使其在体内的消除由一级动力学转为零级，继续使用该剂量，血药浓度将会出现持续上升，而不能达到稳态

51、浓度。对于安全范围狭窄的药物出现这种情况，是十分危险的。在需进行TDM的药物中，苯妥英钠、氨茶碱等在常用治疗剂量下就存在这种情况。造成这种药动学方式转化的原因，主要是体内药量（血药浓度）超过了机体生物转化酶系的最大催化能力，即出现了饱和代谢，故亦常用描述酶促反应动力学的米氏方程表达非线性动力学消除的速率,式中Vm为最大消除速率，Km为米氏常数，相当于恰可产生Vm/2时的药物浓度。当CKm时，式(26)可变为dc/dt=VmKm, 令0k=Vmdc/kmdt,则dc/dt=-kC此即前面已介绍的典型一级消除动力学微分表达式。而当CKm时，式(26)可写作dC/dt=-Vm上式为典型的零级消除动力

52、学微分表达式。由式(26)可推导得非线性动力学消除时的有关药动学参数计算公式：从上述各式中可看出，非线性消除动力学药物的多数参数均为随药物浓度而变化的变量，并非常数。在非线性动力学消除的药物TDM工作中，Vm和Km是两个十分有用的基本常数。必须注意的是，在药物体内过程中，生物转化能力影响因素多，个体差异尤为显著，因此Vm和Km个体差异大。在应用这两个参数的群体均值制定的剂量方案，往往不能达到预期效果。对于需长期用药或完全范围窄的药物，按下面方法确定具体个体的Vm和Km值实属必要。不同时点取血测定血药浓度，依次求得相邻时点血药浓度及时间差值C和t。将式(26)中的dC/dt视做C/t，即消除速率

53、V，而以相应两时点血药浓度均值C作为产生相应速率改变的浓度，分别代入式(26)，并取倒数整理得：式(27)为1/V随1/C变化的直线方程。该直线与纵轴交点为1/Vm，斜率为Vm/Km，故可分别求出Vm和Km。根据非线性动力学消除的特点，多剂用药时，只有当药物进入体内的速率R（量/d）恰与药物自体内的消除速率相等时，才有可能达稳态浓度Css。借用式(26)可得RVmCm/Km+Cm 式(28)由此可得CssKmR/Vm-R式(29)由上两式可计算出非线性动力学消除的药物，欲达某稳态浓度所需的用药速率（每日用药量），或按某速率用药时所能达到的稳态浓度，在这类药物的TDM工作中极为有用。从式(28)

54、、(29)中也可看出，Vm和Km是必须首先求算出的基础。合理使用治疗药物监测应考虑的基本因素从理论上讲，通过TDM工作测定血药浓度，并应用前述药动学理论制定、调整剂量，对任何治疗药物都适用。但在实际工作中，某些药物如青霉素G、多数维生素等，由于本身安全范围大，不易产生严重毒性反应；另一些药物的治疗作用本身所致的生理、生化实验室指标的改变，就是可靠的用药剂量判断指征，如用抗凝血药肝素、双香豆素类时，对出、凝血功能的检测；此外，也出于经济上的考虑，并非所有治疗药物均要进行TDM。一般认为，对存在下列药效学、药动学或其他原因，并且其治疗作用、毒性反应呈血药浓度依赖性，而治疗血药浓度范围和中毒水平已确

55、定的药物，应考虑进行TDM。一、药效学原因安全范围狭窄，治疗指数低 一些药物的治疗浓度范围和最小中毒浓度十分接近，甚可重叠，极易中毒。只有根据TDM检测的血药浓度调整剂量，才能获得安全而有效的治疗效果。强心甙、大多数抗心律失常药、抗躁狂症药锂盐等，都存在这种情况。如普鲁卡因胺的有效血药浓度范围为4-10g/ml，一般超过10g/ml即可出现低血压及多种严重心律紊乱等毒性反应。以控制疾病发作或复发为目的的用药 此类用药的目的不是治疗已存在的疾病，而是巩固疗效或控制发作、复发，因此大多需长达数月或数年的长期用药。如苯妥英钠控制癫痫大发作，环孢素用于器官移植术后抑制排斥反应的发生。此时，除非病症重新

56、出现或毒性反应发生，很难以临床疗效判断剂量是否得当。只有通过TDM将血药浓度控制在有效浓度范围内，以保证长期用药的有效性和安全性。不同治疗目的需不同血药浓度 某些药物随治疗目的不同，所需有效血药浓度将发生改变。如用地高辛治疗心房扑动或心房纤维性颤动时，大多数病人需血药浓度达2ng/ml左右或更高，而不会出现毒性反应；但同样的血药浓度在治疗慢性充血性心力衰竭时，不少患者将发生严重的心律紊乱等毒性反应。显然在这种情况下，借助TDM准确控制药物在治疗目的所需血药浓度范围，是十分必要的。药物过量中毒 多数药物过量中毒，依其特殊的毒性反应表现作出诊断不难。但对少数药物毒性反应表现和该药用以治疗的病症难以区分时，必须依赖于血药浓度检测帮助确诊。如苯妥英钠治疗癫痫，本身过量中毒时亦可致微搐；强心甙可用于治疗心衰和某些心律失常，但其中毒也可表现为心衰加重、出现