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

主要内容 1 2 3 4 5 概述 药物代谢动力学基础及主要参数 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 概述:血药浓度与药理效应、治疗药物监测的临床意义、何种情况下需进行血药浓度监测、给药方案个体化的实施 治疗药物浓度测定的常用方法 4 治疗药物浓度监测的临床应用 5

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。

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

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

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 吸收程度、表观分布容积、清除速率 血药浓度 组织参透性、扩散、主动转运、血浆蛋白结合 作用部位药物浓度 功能状态、病理干扰、药物互相作用 药理效应

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

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。

需进行TDM的药物 分类 药物 强心甙 地高辛、洋地黄毒甙 抗阗痫药 苯妥英钠、苯巴比妥、卡马西平、扑米酮、丙戊酸钠、乙琥胺 抗心律失常药 奎尼丁、利多卡因、普鲁卡因胺等 Β受体阻断剂 普萘洛尔、阿替洛尔、美托洛尔等 平喘药 氨茶碱 抗抑郁药 丙米嗪、地昔帕明、阿米替林等 抗躁狂症药 碳酸锂 免疫抑制药 环孢素A 抗生素 氨基甙类、万古霉素、氯霉素等 抗恶性肿瘤药 氨甲蝶呤、环磷酰胺等 解热镇痛药 阿斯匹林、对乙酰氨基酚 利尿药 呋塞米

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。

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

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 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。

一、速率过程 dC = -kCn dt 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：

= -kC dC dt t t lgC=lgC0 - k 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 = -kC dC dt t lgC 积分得 C=C0e-kt 两边取对数后得对数方程式： t lgC=lgC0 - k 2.303 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)

dC = -k0 dt 积分得 C=C0-k0t t 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。 = -k0 dC dt t C 积分得 C=C0-k0t 零级速率过程药-时曲线

Michaelis-Menten动力学 VmC dC = Km+C dt 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

二、速率常数 F · ka · X0 (e-kt-e-kat) C = V(ka-k) 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 C = F · ka · X0 V(ka-k) (e-kt-e-kat) 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

三、房室模型 t 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。 lgC 一房室模型药-时曲线（静脉给药）

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

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%）。 50% t1/2 25% t1/2 12.5% t1/2 6.25% t1/2 3.125% t1/2 100%

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

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

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。

梯形法 Ci-1+Ci Cn (ti-ti-1) + AUC =∑ k 2 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 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

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

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)。

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

一、标本的采集及储存 （一）血样的采集与储存 血浆 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。

（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。

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

三、样品预处理 去蛋白 沉淀离心法 测定药物总浓度 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 测定药物总浓度 测定游离药物浓度

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。

固相萃取装置 固相萃取装置

固相萃取的基本操作步骤

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

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。

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

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。

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

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。

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。

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。

1312x710 754k jpg sn682b全自动γ免疫计数仪

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

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

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。

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

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

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。

药动学 地高辛安全范围窄，治疗浓度参考值为0.8~2.0μg/L（1.0~2.6nmol/L)。当血清浓度超过2.0μg/L，会出现毒性反应。 地高辛表观分布容积为6~10L/kg，消除半衰期成人为36h，血浆蛋白结合率低，为20%~ 25%。 主要检测方法 主要为放射免疫法、荧光偏振免疫法 地高辛血药浓度水平低，常规的光谱法及色谱法的灵敏度不能满足其要求。

临床监测中注意事项 药物的相互作用：同时使用奎尼丁、胺碘酮等药物，可致地高辛血药浓度升高。 肾功能受损的患者，地高辛清除率下降，血药浓度升高。 片剂的生物利用度差异大。

三、茶碱 药理作用： 直接兴奋中枢神经系统。 增加肾小球滤过率和肾血流，降低钠、氯离子的再吸收而利尿。 松弛支气管、胃肠道、胆管及血管的平滑肌。 抑制磷酸二脂酶，升高cAMP而扩张支气管。

临床应用： 药动学: 治疗支气管哮喘 治疗早产儿阵发性呼吸暂停，疗效显著 治疗心力衰竭导致的急性肺水肿 茶碱的水溶性差，不稳定；氨茶碱系茶碱与乙烯二胺 的结合物，其水溶性好，口服后迅速经胃肠道吸收。 表观分布容积Vd为0.45L/kg，血浆蛋白结合率为 37%~79%. 治疗指数窄，血清参考有效浓度范围为20~30mg/L，血 药浓度与其疗效、毒性反应密切相关。

茶碱检测方法很多，可用HPLC、CE及紫外分光法、荧光光度法、免疫法等。在TDM中采用最多的是HPLC、EMIT、FPIA及紫外分光光度法。 检测技术 茶碱检测方法很多，可用HPLC、CE及紫外分光法、荧光光度法、免疫法等。在TDM中采用最多的是HPLC、EMIT、FPIA及紫外分光光度法。 临床监测中注意事项 吸烟、低碳水化合物、高蛋白饮食可增加茶碱的清除率，而肝硬化、高碳水化合物、低蛋白饮食等会降低其清除率，导致血药浓度升高。 同时服用肝药酶诱导剂可增加茶碱的清除，如苯巴比妥可使茶碱的清除率增加34%。 在治疗浓度范围内，出现毒性反应的概率小于5%，当血药浓度高于35mg/L时，极可能出现中毒反应。

四、奎尼丁 药理作用： 可抑制心肌兴奋性、自律性及传导 性，直接稳定膜的作用。 临床应用： 用于长期预防室性和房性期前收缩。 治疗房性早搏、阵发性室上性心动过速和室性心动过速。 房颤转为正常窦性节律后的维持治疗。

药动学 生物利用度有明显的个体差异，范围在45%~98%，蛋白结合率为70%~80%，表观分布容积为0.47L/kg。三种代谢产物仍具有较强的药理活性。 有效血浓度为3~6mg/L，治疗指数低，大于8mg/L时会出现中毒。 检测技术 主要为HPLC法及荧光分光光度法，奎尼丁为自然发荧光物质，荧光检测奎尼丁简便、干扰少，灵敏度较高。

临床监测中注意事项 消化道不良反应 包括恶心、呕吐、痛性痉挛及腹泻，可能为直接刺激作用所致 金鸡钠中毒综合症 产生耳鸣、心悸、惊劂、头疼及面红；视力障碍，如畏光、复视等 心血管不良反应 可使血管扩张产生低血压，个别可发生脉管炎 过敏反应 各种皮疹，尤以荨麻疹、瘙痒等多见

五、环孢素A 药理作用： 通过下调IL2及其受体的表达，选择性抑制TH细胞的增殖、活化，以及减少干扰素产生等机制，产生免疫调节作用。 临床应用： 广泛用于器官移植后的抗排斥，也用于多种自身免疫性疾病的治疗。

药动学 口服及肌肉注射均吸收慢、不完全且不规则，约4小时达峰浓度，剂量与血药浓度间无可靠相关性。 95%以上和红细胞及血浆蛋白结合，与红细胞结合部分为血浆蛋白结合的2倍。 其消除呈双相，首先是半衰期约5h的快消除相，继之因细胞中药物转运出，出现半衰期约16小时的慢消除相。 长期预防性用药，疗效极难总总协定，而肾、肝毒性在肾、肝移植皮时难以和排斥反应相区别，是一种非常需要进行监测的药物。

检测技术 与红细胞的结合受多种因素的影响，测定全血环孢素的浓度比测定血浆或血清的浓度容易得到稳定的结果。 测定的方法主要有HPLC及免疫法，HPLC法选择性好，结果可靠，但样品需经较复杂的预处理，耗时较长。 免疫法简便，但免疫法受多种无活性的环孢素代谢物干扰，可产生30%以上的交叉免疫反应，在解释结果时必须使用同方法的参考值。

临床监测中注意事项 药物相互作用 同时使用大环内酯类、氨基糖甙类、磺胺等化疗药，可干扰环孢素A消除，升高血药浓度。而苯妥英、利福平等肝药酶诱导剂则加速其消除，降低环孢素A的血药浓度。 肝功能障碍可使环孢素A的清除率下降，半衰期延长，腹泻和慢性肠炎减少药物的口服吸收。

思考题 TDM、t1/2、V、AUC等的概念 何种情况下需进行血药浓度监测？ 给药方案个体化如何实施？

谢 谢