临床药代动力学与给药方案.ppt
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1、第三章临床药代动力学与给药方案,第一节临床药代动力学基本概念,是研究药物及其代谢物在人体内吸收、分布、代谢和 排泄过程的一门科学 药物的体内过程是随时间变化的动态过程。与数学紧密结合的新兴学科 是用数学的方法定量描述药物体内动态规律的学科。,(clinical pharmacokinetics),血液循环结合型 游离型,用药部位,吸收,肝脏等,肾脏等,组织,分布,代谢,排泄,一、速率过程与速率常数(rate proce)(rate constant),转运与转化,1.一级动力学过程(first order kinetics)2.零级动力学过程(zero order kinetics)3.非线性
2、动力学过程(nonlinear kinetics process)Michaelis-Menten公式,dc/dtC?,1.一级动力学过程(first order kinetics),药物的吸收、分布和消除是以被动扩散(简单扩散)的方式跨膜转运的,转运速率与生物膜两侧的浓度差成正比,生物膜两侧的浓度差越大,转运速率越快.微分方程:dC/dt-KC 1:一级速率常数,单位:h-1一级消除微分式:dC/dt-eC 将上式积分:Ct=C0 e-ke t 取自然对数:InCt=InC0-ket 换成常用对数:LogCt=logC0-ke t/2.303,式中e表示消除速率常数,dc/dt,c,lnCt
3、,t,-,ke,一级动力学特点:(1)消除速率与血药浓度成正比,ke为消除速率常数。(2)浓度与时间呈指数关系,浓度的对数与时间呈直线关系。,药-时曲线,对数药-时曲线,C,T,logC,T,当Ct=1/2C0时,t为药物半衰期(t)t=Log(C0/Ct)2.303/Ke=Log2 2.303/Ke=0.693/Ke,(3)恒比消除:lnC1=lnC0-ket1;lnC2=lnC0-ket2lnC1 lnC2=ke(t2 t1)lnC1/C2=ke(t2 t1)(4)半衰期恒定,不随初浓度而改变。,消除速率常数与半衰期 t=0.693/Ke单位:h-1 意义:药物体内瞬时转运的分数。不表示单
4、位时间内转运的实际药量;也不表示单位时间转运体内药物的分数 例:Ke=0.5 h-1(T1/2=0.693/k=1.39 h)表示:1 h转运体内药量50%吗?1.39 h转运体内药量50%吗?1h后体内尚存药量多少(%)?(按Ct=C0 e-k t计算1h后体内尚存60.7%),一级速率常数(Ke),2.零级动力学过程(zero order kinetics),药物的吸收、分布和消除都是以主动转运或易化扩散的方式跨膜转运的,达到饱和时药物的转运速率与生物膜两侧的浓度差无关;其微分式为:-dC/dt=KC0 积分得:Ct=C0-Kt,零级动力学特点,单位时间内消除的药量是常数(与浓度的零次方成
5、正比,即消除速率与药量或浓度无关)2.血药浓度与时间呈直线关系。3.恒量消除4.半衰期不恒定,可随给药剂量或浓度而变化t1/2=0.5C0/,零级动力学药-时曲线,药-时曲线,药-时半对数曲线,C,T,logC,T,3.非线性动力学过程药物的降解受酶活力限制;转运的载体接近饱和。由零级过渡到一级过程。包括了零级和一级的混合形式。,Michaelis-Menten动力学药时曲线,曲线的零级动力学部分,曲线的一级动力学部分,一级动力学,logC,T,低浓度,高浓度,非线性部分,当 C Km时,Km 可忽略不计,ds/dt=Vmax ds/dt=K 例:酒,当 KmC时,C 可忽略不计,,dC Vm
6、C=dt Km,ds/dt=KC,dC VmC=dt KmC,Michaelis-Menten公式:,二、血药浓度-时间曲线下面积(AUC),以血浆药物浓度(简称血药浓度)为纵坐标,时间为横坐标,绘出的曲线称为血药浓度-时间曲线(药-时曲线)。坐标轴和药-时曲线之间所围成的面积称为血药浓度-时间曲线下面积(area under the curve)代表被吸收入血的总药量 是药物生物利用度的主要决定因素,积分法,AUC=A/+B/,0,0,=-C0e-Ket/Ke=0-(-C0/Ke)=C0/Ke,0,梯形法 1.将AUC划分成若干个小梯形2.计算和相加每一个梯形面积3.再加上 Cn/Ke,Cn
7、最末一次检测的血浆药物浓度 Ke 消除速率常数。计算公式:AUC=n(Ci-1Ci)(tit i-1)/2Cn/e,C,T,T1 t2 t3 t4 t5 t6 tn,c1,c2,c3,c4,c5,c6,cn,三、房室模型(compartment model),模拟分析药物在体内转运的动态规律的较常用模型。将身体视为一个系统,系统内部按动力学特点分为若干室(compartment)。这些组成模型的基本单位是从实际数据中归纳出来的,代表着从动力学上把机体区分为几个药物“储存库”。只要体内某些部位接受药物及消除药物的速率常数相似,不管其解剖位置与生理功能如何,都可归纳为一个单位,即一个室。,室的划分
8、,*按动力学特点分为若干室。*只要体内某些部位接受药物及消除药物的速率常数相似,而不管这些部位的解剖位置与生理功能如何,都可归纳为一个单位,即一个室。*与器官、组织的血流量,膜的通透性,药物与组织的亲和力等因素密切相关。,封闭系统与开放系统,封闭系统:药物进入机体后,仅在各个室间运转,不再从机体排出和代谢转化者,称为“封闭系统”。开放系统:药物以不同速度,不同途径不可逆的从机体排泄或转化着,称为开放系统。,一室模型,最简单的药物代谢动力学模型 假设静脉给药后药物立即均匀地分布在可到达的体液与组织中机体组织内药量与血浆内药物分子瞬时取得平衡 实际上这种情况比较少,D,Ka,D,D,D,D,kel
9、,一房室模型示意图,一房室模型药时曲线(静脉给药),C,T,logC,T,一房室模型的药时曲线(血管外给药),logC,T,二室模型,静注时药时半对数曲线由二段不同的直线构成的。包括中央室和周边室中央室:药物首先进入的区域,如血液、组织液和血流丰富的组织。周边室:指一般血液供应较少,药物不易进入的组织。,二室模型,中央室,周边室,D,D1,D,Ka,Kel或k10,k12,k21,D2,返回,二房室模型药时曲线,静脉给药,血管外给药,logC,T,logC,T,Ct=A e-t+Be-t,V1,V2,V3,Ka,K12,K21,K13,K31,K10,三室模型,V1,V2,V3,K21,K12
10、,K13,K31,K10,Ka,四、表观分布容积(apparent volume of distribution,Vd),某一时刻体内药物总量与此刻血浆药物浓度的比值。Vd=Dt/Ct(单位:L/kg),70kg:血浆3L细胞间液9L细胞内液28L血液以外的水分37L,Vd的生理意义及应用,估算血容量及体液量:例如:依文氏蓝算得总的血容量。安替比林其分布容积应是体重的60/100。反映药物分布的广泛性与组织结合的程度 酸性药物,如青霉素、磺胺等,或因脂溶性小,或因与血浆蛋白结合力高,不易进入组织,其Vd值常较小,约为0.150.3L/kg;碱性药物如苯丙胺、山茛菪碱等易被组织所摄取,血中浓度较
11、低,Vd值常超过体液总量(0.6L/kg)。地高辛的Vd达600L(10L/kg),在“深部”组织大量储存。药物具有大的分布容积,排出就慢,其毒性比Vd小的药物大。根据药物分布容积调整剂量 同一剂量分布容积不同而有不同的血药浓度,分布容积与体表面积成正比,固用体表面积计算剂量最为合理,对小儿用药和某些药物(如抗癌药物)尤为必要。,五、半衰期(half-life time,t1/2,t0.5,t50%),生物半衰期(biologic half-life):药物效应下降一半所需的时间 血浆半衰期(plasma half-life):药物的血浆浓度下降一半所需的时间 药代动力学的计算,一般是指血浆半
12、衰期 消除半衰期:消除相血浆药物浓度降低一半的时间,可以表示药物在体内消除(包括尿排出、代谢或其他途径的消除)一级动力学消除,t 为常数。t 1/2=0.693/k;t 1/2=0.693/,意义药物分类的依据。反映药物消除快慢和间接反映肝肾功根据 t 1/2确定给药间隔。预测药物基本消除的时间。停药后经过45个t 1/2后,血药浓度约下降95。预测连续给药达到稳态血药水平或称坪值的时间,即需经过该药的45个t 1/2才能达到。,六、总清除率(clearance,CL),单位时间内药物被从中清除的体液的容积 定义式:CL=RE/Cp(RE:单位时间清除的药量。Cp:瞬时浓度。)一室模型:CL=
13、RE/Cp=Ke*A/Cp=Ke*Vd AUC=C0/Ke=A/(Vd*Ke)AUC=A/CL 即 CL=A/AUC 二室模型:CL=K10V1,1,2,K 10,V1,时间(min),清除率(min-1),单位时间内被清除药量(mg),01,10ml,10,C=1mg/ml,100ml90mg,12,10ml,9,C=0.9mg/ml,23,10ml,8.1,100ml72.9mg,C=0.81mg/ml,34,10ml,7.29,C=0.729mg/ml,100ml100mg,100ml81mg,清除率和被清除药量图解,总清除率是药物在体内各途径消除的清除率的总和。CL总=CL肾+CL肾外
14、式中U为尿内药物浓度(mg/ml),V为每分钟尿量(ml/min),C为血浆中药浓度(mg/ml)。,等量(D)等间隔()给药,给药间隔为一个半衰期。,血浆浓度,时间,T1/2,1,2,3,4,5,6,1,2,D,D,D,D,D,D,注:D=1,1,0.5,1.5,0.75,1.75,0.875,1.875,0.938,1.938,0.969,1.969,0.985,七、稳态血浆浓度(steady state plasma concentration Css),恒比消除的药物在连续恒速给药或分次恒量给药时,血药浓度先是呈锯齿状上升,经一定的时间后达到平衡(消除量与给药量相等),血药浓度在一个恒
15、定的范围内波动,即达到血药稳态浓度(坪浓度)。,C s s maxC s s minC s s,等量等间隔给药A,第1次*e-ke 第2次(1+e-ke)(1+e-ke)*e-ke第3次(1+e-ke+e-2ke)(1+e-ke+e-2ke)*e-ke第n次 max=(1+e-ke+e-2ke+e-(n-1)ke)min=(1+e-ke+e-2ke+e-(n-1)ke)*e-ke,第n次 max=(1+e-ke+e-2ke+e-(n-1)ke)min=(1+e-ke+e-2ke+e-(n-1)ke)*e-ke 令r=1+e-ke+e-2ke+e-(n-1)ke则 max=*r;min=*r*e
16、-ke max-min=*r(1-e-ke)另-则有:max-min=(1-e-nke)*r(1-e-ke)=(1-e-nke)1-e-nke r=1-e-ke,max=*(1-e-nke)/(1-e-ke)min=*e-ke*(1-e-nke)/(1-e-ke)n足够大时,e-nke 0则ssmax=*1/(1-e-ke)ssmin=*e-ke*1/(1-e-ke),ssmax=*1/(1-e-ke)ssmin=*e-ke*1/(1-e-ke),CL=RE/CssRE:单位时间消除的药量RA:单位时间给药量,等量多次用药的药时曲线特点:坪浓度高低与单位时间给药量成正比坪浓度高限与低限之间的波
17、动幅度取决于A和。每日用药量相同时,与每次用药量成正比;与给药次数成反比。ssmax=*1/(1-e-ke)ssmin=*e-ke*1/(1-e-ke),趋坪时间需要45个半衰期,达稳态后给药量等于消除量n足够大时,e-nke 0达坪时间T=n*=x*t1/2 e-nke=e-ke x*t 1/2=(1/2)x(1/2)5=0.031 0,和D对 Css的影响,增大,D 不变,Css下降,波动不变.减小,D 不变,Css上升,波动不变.不变,D增大,Css上升,波动增大.不变,D减小,Css下降,波动减小.总D不变,增大,波动增大.总D不变,减小,波动减小.,八、积累系数(R),药物达稳态的平
18、均血药浓度(C)与一次给药后的平均血药浓度(C1)之比值称为积累系数 R=C/C1=1/(1-e-k)Cssmax=C*1/(1-e-ke)与C的比值Cssmin=A*e-ke*1/(1-e-ke)与C*e-ke的比值。,九、负荷剂量(loading dose),凡使首次给药达到稳态水平的剂量称为负荷量1、等量等间隔给药(静脉推注或血管外途径给药:D,。)Cssmax=C*1/(1-e-ke)Cssmin=C*e-ke*1/(1-e-ke)D L=Cssmax*Vd=Vd*C*1/(1-e-ke)=D*1/(1-e-ke),按半衰期给药:,2、静脉滴注(滴速RA=D/),DL=C s s*V
19、d=,十、生物利用度(biovailability),指药物吸收进入血液循环的速度和程度。是生物药剂学(biopharmaceutics)的一项重要参数;是评价药物制剂质量的重要指标;是选择给药途径重要依据之一。程度:绝对生物利用度(F)=口服AUC/静注AUC 相对生物利用度=受试品的AUC/参比品的AUC 速度:Cmax,Tmax.生物利用度还应包括药物吸收速率,对一次给药见效的药物,吸收速率更为重要。,吸收量相同的三种制剂的药-时曲线,最小中毒浓度,最小有效浓度,A,B,C,时间,血浆浓度,一级动力学一室模型血管外途径给药:Ka吸收速率常数,反映药物从给药部位吸收进入体循环快慢的指标。,
20、假设吸收为一级过程:,X:体内药量;K:消除速率常数;Ka:吸收速率常数;X a:吸收部位残留的药量,t=0,Xa=X0=FD,X=0,Cm,Tm,C=0时,t=Tm,=,或,第二节临床给药方案设计与调整,一、给药方案设计,(一)单剂量给药方案 镇痛药,催眠药,肌松药,诊断用药等通常一次性给药,剂量如何计算?根据参数和有效血浓求剂量,公式如下:静注,例1:某镇痛药t 1/2=2h,Vd=100L,血浓低于0.1mg/L时痛觉恢复,为保持手术后6h不痛,求给药剂量D?,0.1mg/L,6h,C0=?,解1:将t1/2=3h,Vd=100L,C0.1mg/l代入 D=0.11002 6/3=40
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