第二十章 治疗药物浓度监测

1. 第二十章 治疗药物浓度监测 施爱明 sdfeyyq@163.com 0512-67783687

2. 2 药物代谢动力学基础及主要参数 3 治疗药物浓度测定的标本处理 治疗药物浓度测定的常用方法 4 5 治疗药物浓度监测的临床应用 主要内容 1 概述

3. 治疗药物监测(therapeutic drug monitoring,TDM) 指在药代动力学理论的指导下，通过测定血液或其它体液中药物浓度，获取有关药动学参数，指导临床合理用药方案的制定和调整，药物中毒的诊断和治疗，以提高药物的疗效和安全性。

4. 第一节 概述 一、TDM主要任务 二、血药浓度与药理效应 三、治疗药物监测与给药方案个体化

5. 一、TDM主要任务 • 药物分析技术--开展TDM的先决条件 • 临床药理学--是TDM的理论基础 • 临床应用--是TDM的目的

6. 吸收程度、表观分布容积、清除速率 组织参透性、扩散、主动转运、血浆蛋白结合 功能状态、病理干扰、药物互相作用 二、血药浓度与药理效应 药物剂量到药理效应受多种因素的影响 剂量 血药浓度 作用部位药物浓度 药理效应

7. 血药浓度与药理作用密切相关 • 不同种属动物，血药浓度相同，药理效应相似，保泰松对兔及人的抗炎作用： 有效剂量mg/kg 有效浓度mg/L 兔 300 100~150 人 5~10 100~150 • 血药浓度与疗效、毒性的关系密切： 水杨酸血药浓度 50~100mg/L 镇痛作用 >250mg/L 抗风湿作用 350~400mg/L 抗炎作用 550~850mg/L 轻度中毒 800~1100mg/L 中度中毒

8. 三、治疗药物监测与给药方案个体化 何种情况下需进行血药浓度监测 • 治疗指数低、安全范围窄，毒性反应强的药物。如地高辛、茶碱、环孢素A、甲氨蝶呤等。 • 药代动力学的个体差异大，如苯妥英、普鲁卡因胺、三环类药物。 • 具有非线性动力学特性的药物，如苯妥英、茶碱等。 • 有心、肝、肾和胃肠道等脏器疾患病人，可明显影响药物的体内吸收、分布、代谢和排泄过程，血药浓度变动大，需要进行监测。 • 长期使用且不容易很快判断疗效的药物，如抗阗痫、抗心率失常药等。 • 药物的治疗浓度范围与中毒浓度很接近，药物的毒性反应与疾病症状相似。 • 合并用药产生不良相互作用，影响药物疗效时。 • 其它。

9. 需进行TDM的药物

10. 不必进行血药浓度监测的情况 • 有客观而简便的观察药物作用的指标，如降压药、降糖药； • 有效血药浓度范围大、毒性小，不需要给药方案个体化，如大部分的抗生素； • 短期服用、局部使用或不易吸收进入体内的药物。

11. 给药方案个体化的实施 明确诊断、确定治疗药物 确定给药方案 给 药 观察临床的疗效 测定血药浓度 求算参数、调整用药

12. 第二节 药物代谢动力学基础及主要参数 一、速率过程 五、表观分布容积 二、速率常数 六、清除率 三、房室模型 七、血药浓度-时间曲线下的面积 四、生物半衰期 八、稳态血药浓度 药物代谢动力学是应用动力学原理研究药物及其代谢物在体内吸收、分布、生物转化及排泄的影响因素及其体内药物浓度随时间的变化过程。

13. = -kCn dC dt 一、速率过程 体内某一部位的药物减少（转运至其他部位或原位代谢）速率与该部位药物浓度的关系符合： n代表消除动力学级数， 当n=1时即为一级消除动力学模型； 当n=0时则为零级消除动力学模型。

14. lgC = -kC dC t dt k lgC=lgC0 - t 2.303 一级速率过程 在单位时间内药物的吸收或消除是按比例进行的药物运转速率称为一级速率过程 积分得 C=C0e-kt 两边取对数后得对数方程式： 一级动力学过程药-时曲线 C为给药后任何时候的血药浓度，C0为起始血药浓度，k为一级速率常数（单位为h-1)

15. C = -k0 dC t dt 零级速率过程 当药物的浓度远大于转运载体或酶浓度时，其转运速率只取决于转运载体或酶的浓度，而与药物浓度无关，称为零级速率过程。 积分得 C=C0-k0t 零级速率过程药-时曲线

16. = dC VmC dt Km+C Michaelis-Menten动力学 一些药物在体内消除时受到酶活力的限制，在高浓度时是零级速率过程，而在低浓度时是一级速率过程，称为Michaelis-Menten速率过程。 Vm为最大速度，Km 是Michaelis-Menten常数 （1）当药物浓度极大时，即C>> Km 时，服从零级动力学 （2）当药物浓度极小时，即C<<Km 时，服从一级速率过程

17. F·ka·X0 V(ka-k) (e-kt-e-kat) C = 二、速率常数 一级消除速率常数（k） 指单位时间内消除的药量相当于给定时刻体内药量的一个固定分数，单位为h-1 一级吸收速率常数（ka)：反映吸收快慢的指标 F为生物利用度，k为消除速率常数，X0为用药量，V为表观分布容积

18. lgC t 三、房室模型 一房室模型 将机体视为一个均匀的单位，假设给药后药物立即且均 匀分布至全身各体液和组织中，并以一定的速率从该室消除。 一房室模型药-时曲线（静脉给药）

19. 二房室模型 将机体视为两部分，并假设药物首先以很快的速度分布到中央室，在该室中瞬间达到动态平衡，然后再以较缓慢的速度分布到周边室。药物只从中央室消除，且不可逆过程。但药物在中央室与周边室之间是可逆转运过程。 D K12 中央室 周边室 K21 K10 清除

20. t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 t1/2 50% 25% 12.5% 6.25% 3.125% 四、生物半寿期 生物半寿期（t1/2)指血浆中药物浓度下降 一半所需要的时间。 t1/2=0.693/K 单次给药后，经过5-6个半寿期体内药物基 本消除干净（消除96.9%）。 100%

21. 五、表观分布容积 表观分布容积（Vd)指某时间体内存在 的药量与该时间血浓度的比值。 Vd=X/C Vd>>0.6L/kg体重，提示药物向组织分布能 力很强，消除速率慢，其毒性较大 Vd<<0.6L/kg体重，则药物主要分布在血浆 等细胞外液中，向组织分布能力较小

22. 六、清除率 清除率（CL）指单位时间内整个机体或某消除器官能消除相当多少毫升血中所含的药物，即单位时间消除的药物表观分布容积。 CL=X0/AUC X0静脉注射给药剂量，AUC药时曲线下面积，单位是L/h

23. 七、血药浓度-时间曲线下的面积 血药浓度-时间曲线下的面积 (area under the curve,AUC)指以血浆药物浓度为纵坐标，时间为横坐标，绘出的曲线所围成的面积，简称曲线下面积。

24. Ci-1+Ci (ti-ti-1) + AUC =∑ k 2 梯形法 Cn 口服给药后的血药浓度-时间曲线 此方法不受房室模型的限制，为计算药物生物利用度最常用的方法

25. A B ∞ AUC =∫ Cdt = + α β 0 积分法 静脉注射给药,二房室模型可用下式计算:

26. 八、稳态血药浓度 在恒定间隔时间重复给药的过程中，当一个给药间隔内的摄入药量等于排出量时，血药浓度达到稳态，此时的血药浓度即称为稳态血药浓度（Css)。

27. 第三节 治疗药物浓度测定的标本处理 一、标本的采集及储存 二、取样时间 三、样品预处理

28. 一、标本的采集及储存 （一）血样的采集与储存 血清及血浆是TDM最常用的样品，两者的主要差别在后者含有血浆纤维蛋白原。 血浆 将采集的血样置含有肝素或枸椽酸盐抗凝剂处理过的试管中，缓慢转动试管使其充分混合，以3000~4000r/min离心10~20分钟，上清液即为血浆。 样品短期可置4℃冰箱中保存，长期保存则需置-20℃冰箱冷冻待用。 血清 采集的血样于室温下放置30~60min，待血液凝固后，离心10~20 min，分离出血清。 保存方法同血浆。

29. （二）唾液的采集与储存 唾液中的药物几乎均以游离态存在，与血中的游离药物浓度成一定比值，用以反映作用部位药物浓度较血总药物浓度更适合。但是，唾液分泌量及成分受机体功能状态影响，高分泌状态时，产生大量稀薄唾液，造成药物浓度变化较大。 采样时，应尽可能在刺激少、安静状态下进行，一般在漱口后15min，收集口内自然流出或经舌在口内搅动后的混合液，经3000~4000r/min离心10~15min后取上清作为测定药物浓度的样品。

30. 二、取样时间 体内的血药浓度随时间而变化，不同时间取 样测得的结果具有不同的意义，应根据目的选择 相应的取样时间。 监测、调整用药方案：达到稳态血药浓度后取样 恒速静脉滴注：达稳态后任何时间取样 多剂量间隔用药时(根据目的不同，确定取样时间) 急性药物中毒：立即取样 计算个体药动学参数：一系列时间点取样

31. 测定药物总浓度 测定游离药物浓度 三、样品预处理 去蛋白 • 沉淀离心法 主要有机溶剂：甲醇、乙腈、丙酮及乙醇等，使蛋白质脱去水化层及减少表面电荷，导致蛋白质分子变性聚集而沉淀。 • 层析法 • 超滤法 • 超速离心法

32. 提取 • 液-固提取 选用不同极性的色谱小柱，可提取低极性、高极性的化合物或两性化合物。 其溶剂的选择原则为能从样品中有效提取所需要的化合物。 提取柱经处理后可重复使用。 • 液-液提取 使被提取的药物以脂溶性高的分子态存在，选用待测组份分配比高，与样本不混溶且不发生乳化的有机溶剂。

33. 固相萃取装置 固相萃取装置

34. 固相萃取的基本操作步骤

35. 第四节 治疗药物浓度测定的常用方法 一、光谱分析法 二、色谱分析法 三、免疫化学法

36. 一、光谱分析法 常用有紫外/可见分光光度法及荧光分光光度法 紫外/可见分光光度法 原理：据药物对某一波长的吸光特性，测定其溶液的 吸光强度与它的浓度关系，进行定量的方法。 优点：方法简单、快速，易普及，应用范围广等 缺点：灵敏度低、特异性差、易受内源性物质、低谢 产物、联合使用药物的干扰 样品经萃取、纯化等措施的处理，可得到较好的分析结果。

37. 应用实例（苯妥英的测定） 先用二氯甲烷提取苯妥英钠，挥去溶剂，加入饱 和的KMnO4溶液，置80℃水浴中加热20分钟，使苯妥 英钠氧化成二苯酮，用环已烷提取后测定。 标准曲线Y=0.02061X+0.003163，r=0.999 样品在247nm测定 本方法特异性高，同用药物苯巴比妥、扑痫 酮、安定等无干扰。 平均回收率98.3%，RSD为0.59%。其灵敏度达1μg/ml

38. 二、色谱法 包括HPLC、GC、LC-MS/MS等 HPLC 原理 样品随流动相经色谱柱，组分在色谱柱中依柱的填料种类的不同，按不同的色谱原理产生差速迁移，在色谱柱中得到分离，经检测器测定并转变成色谱峰。 方法评价 HPLC法具有灵敏度高、选择性好及应用范围广等特点，可同时测定多种组分，色谱分离后排除了干扰，大大提高了分析的选择性及准确性在治疗药物浓度监测中广泛应用，是一种较理想的方法。

39. 应用实例（血浆中阿霉素浓度的测定） 色谱条件： 色谱柱 Spherisorb苯基柱（250×4.6mm,5μm) 流动相 乙腈-0.03mol/L 柠檬酸缓冲液（30:70， pH4.0) 流 速 1.5ml/min; 柱温50℃ 荧光检测 激发波长480nm，发射波长590nm 样品测定： 柔红霉素为内标物，乙腈萃取液 60 ℃氮气流下吹干，流动相溶解残留物，取样测定。 出峰时间：阿霉素6.5min，柔红霉素8.5min

40. 三、免疫化学法 根据标记物性质不同，可分为酶免疫法、荧光免疫法及放射免疫法三类。 酶免疫法分析原理 ①使抗原或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫活性。 ②使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的活性。在测定时，把受检标本（测定其中的抗体或抗原）和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。由于酶的催化频率很高，故可极大地地放大反应效果，从而使测定方法达到很高的敏感度。

42. 荧光偏振免疫分析原理： 反应系统内除待测抗原外，同时加入一定量用荧光素标记的小分子抗原，使二者与有限量的特异性大分子抗体竞争结合。当待测抗原浓度高时，经过竞争反应，大部分抗体被其结合，而荧光素标记的抗原多呈游离的小分子状态。由于其分子小，在液相中转动速度较快，测量到的荧光偏振程度也较低。反之，如果待测抗原浓度低时，大部分荧光素标记抗原与抗体结合，形成大分子的抗原抗体复合物，此时检测到的荧光偏振程度也较高。荧光偏振程度与待测抗原浓度呈反比关系。我们测定待测抗原标准品后制标准曲线。通过检测反应系中偏振光的大小，从标准曲线上就可以精确地得知样品中待测抗原的相应含量。

43. 放射免疫分析原理： 放射性标记抗原与非标记抗原同时竞争抗体上的有限位点，然后将结合与未结合的游离抗原分离，用液体闪烁仪或γ-计数仪测定其放射性分布，绘制标准曲线，从标准曲线中计算待测样本的含量。

44. 1312x710 754k jpgsn682b全自动γ免疫计数仪

45. 第五节 治疗药物浓度监测的临床应用 一、苯妥英 二、地高辛 三、茶碱 四、奎尼丁 五、环孢素A

46. 一、苯妥英（大仑丁） 抗癫痫的首选药物 药理作用： 通过阻滞神经细胞膜上的Na+通道和Ca2+通道，稳定大脑神经元细胞膜及增强中枢抑制性递质-γ-氨基丁酸作用，阻止大脑异常放电的扩散而发挥作用。 临床应用： • 抗癫痫 • 治疗外周神经痛 • 抗心律失常

47. 药动学 苯妥英钠属非线性动力学药物，剂量与稳态血药浓度只在一定的范围内呈线性关系。 • 有效血药浓度范围10~20 mg/L,>30mg/L时，常出现毒副反应。 • 血浆蛋白结合率高，约为88~92% • 平均分布容积Vd为0.7L/kg • 动力学参数个体差异大。

48. 主要检测方法： （1）HPLC法 特点：可同时测定多种组分，精密度、 准确度高 （2）紫外分光光度法 （3）均相酶免疫分析法及荧光偏振免疫分 析法

49. 临床监测中注意事项： 药物的相互作用 同服药物苯巴比妥、卡马西平等可致肝药酶活性增强，苯妥英代谢加快，血药浓度降低。 血浆蛋白结合率的改变 同时服用保泰松等药物，可使其蛋白结合率下降，游离药物浓度升高。 肝功能影响苯妥英的最大代谢速率Vm

50. 二、地高辛 药理作用： 增加心肌收缩力和速度 增加心脏电生理作用 临床应用： 主要用于治疗各种伴有心衰的心脏病，对有水肿的充血性心衰、室上性心动过速、早搏及心房纤维性颤动等更为有效。