生物药剂学与药代动力学：第二章 单房室模型-静脉输注给药
药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用
药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用在药物研究与开发领域中，药物动力学是一个至关重要的概念。
它研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄的过程，以及药物在体内的药效学效应。
药物动力学单室模型是药物动力学研究中常用的模型之一，它能够帮助我们更好地理解药物在体内的行为特征，并且为临床用药提供重要参考依据。
在本篇文章中，我们将对药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验设计及应用进行全面评估和探讨。
我们将从简到繁地介绍药物动力学的基本概念，然后深入探讨单室模型在静滴给药实验中的设计与应用，最终分享个人对这一主题的观点和理解。
一、药物动力学基本概念药物动力学研究的核心是了解药物在体内的行为，其中包括吸收、分布、代谢和排泄等过程。
药物的动力学特性可以用数学模型进行描述，而单室模型是其中最简单却又最常用的模型之一。
单室模型假设整个体内是一个匀速混合的单一“室”，药物在这个“室”内的分布是均匀的。
该模型使用一阶动力学方程来描述药物在体内浓度随时间的变化，通常可以通过模型参数（如清除率、分布容积等）来描述药物的代谢和排泄特性。
二、模拟实验设计在药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验中，首先需要确定实验的目的和方法。
通过静滴给药，可以实现对药物浓度在一定范围内的稳定维持，从而更好地研究药物在体内的动力学特性。
实验设计中需要考虑静滴速率、给药时间、采样时间点等因素。
静滴速率决定了药物的输入速度，给药时间决定了药物的输入量，而采样时间点则能够反映出药物在体内的浓度随时间的变化趋势。
三、模拟实验应用药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验具有重要的应用意义。
通过实验可以更准确地测定药物的清除率、分布容积等参数，从而更好地了解药物在体内的动力学特性。
实验结果可以为临床用药提供重要参考依据，帮助医生更准确地进行药物治疗方案的制定。
四、个人观点和理解在我看来，药物动力学单室模型静滴给药的模拟实验是一个非常重要且有趣的研究领域。
《药物动力学》第2章 单房室模型-静脉注射
第一章 单房室模型-静脉注射
主要药代动力学参数 参数计算 实际应用
X0
K X(t), V
单房室模型药物静脉注射后在体内的过程示意图
➢ X0为剂量，X为t时体内药量，V为表观分布容积， K为消除速度常数。
➢ 单房室模型药物静脉注射后在体内的过程只有 消除过程，消除过程按一级过程进行。
Thank you
解：1）写出对应公式：C = C0e-Kt 2）根据t1/2 求K 3）将K、t代入公式 求ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 4） 将V 、C0代入公式 求X0
2. 制定、调整给药方案
例4：已知某药的体内分布符合一室模型， 其t1/2 =2.5 h。病人第一次注射后，当该药消 除88%时进行第二次注射，求具体时间。
解：1）写出对应公式：C = C0e-Kt 2）根据t1/2 求K 3）将K代入公式 求t
例2：一个患者静脉注射某药10 mg，半小时后 血药浓度是多少?（已知t1/2 = 4 h，V = 60 L）
解： 1）写出对应公式：C = C0e-Kt 2）由X0和V计算C0 3）由t1/2计算K 4）代入公式1求出0.5 h时的Ct
2. 制定、调整给药方案
例3：已知某药的体内分布符合一室模型， 其t1/2 =1.3 h，V=0.28 L/kg，若希望一体重50 kg的患者在5 h内保持10 mg/L以上的血药浓度 水平，问最少需注射多少药量？
一、主要药代动力学参数
1. 剂量（D、X0） 2. 初始浓度（C0） 3. 表观分布容积（V ） 4. 消除速率常数（K） 5. 消除半衰期（t1/2 ） 6. 药物浓度-时间曲线下面积（AUC） 7. 清除率（CL）
二、参数计算
1. 药物的血药浓度时间关系
单室模型-静脉滴注
n 3.32lg(1 f ) SS
表 静脉滴注半衰期个数与达坪浓度分数的关系
半衰期个数 （n） 1 2 3 3.32 4
达坪浓度 （Css%）
50 75 87.5 90 93.75
半衰期个数 （n） 5 6 6.64 7 8
达坪浓度 （Css%）
96.88 98.44
99 99.22 99.61
• 2、稳态前停滴
假设停药时间为T，（2-2-8）式经拉氏变换将成
为：
逆变换
k SC 0 (1 ekT ) kC
kV
C
k 0
(1 e )e kT
kt
kV
（2-2-11）
• 上式中符号含义与式（2-2-9）相同，两边取对数 ，得：
lgC
k
t lg
k 0
(1 e kT )
2.303 kV
C (2)滴k注0 10h的 血12药00浓 3度.5： 60.6(mg / L) 60.0(g / ml )
SS 0.692/ t V 0.693100 1/ 2
C C (1 e ) 0.693n SS
60.6
(1
e 0.69310 3.5
)
52.23(g
/
ml
)
• 例六：对某患者静脉滴注利多卡因，已知
• 负荷剂量亦称为首剂量。计算方法如下： 根据 V=X0/C0，得：
X
所以，负荷剂量
V
O
C
SS
X C V
O
SS
• 静注负荷剂量后，接着以恒速静脉滴注，此时体 内药量的经时变化公式，为每一过程之和，可用 表示两个过程：静注过程及静滴过程之和来表示 ，于是
k
生物药剂学与药物动力学(生物制药专业)-已修订
生物制药专业《生物药剂学与药物动力学》课程教学大纲课程名称：生物药剂学与药物动力学课程代码：05101902 课程类型：限制性专业课总学时：54 学分：3实验（训）学时：12 自主学习学时：4考核方式：分散一、课程教学目标生物药剂学是生物制药专业的一门主要专业课程。
它是研究药物及其剂型在体内的吸收、分布、代谢、排泄过程，阐明药物的剂型因素，机体生物因素和药物疗效间相互关系，并应用动力学原理与数学处理方法，定量描述药物在体内动态变化规律的学科。
它的基本目的是：对体内过程进行定量描述，正确评价药剂质量，设计合理剂型、处方及生产工艺，为临床合理用药提供科学依据，使药物发挥最佳治疗作用。
通过本课程的教与学，力求使理论与实际相结合，不仅培养学生具有生物药剂与药物动力学的基本理论、基本知识和基本技能，而且培养学生独立分析和解决问题的能力及严谨的科学作风。
为从事药学及临床药学工作，保证药品质量，合理用药，充分发挥药效，降低毒副反应，以及研究探讨新剂型和新制剂，更好地为卫生保健事业服务打下良好的基础。
二、教学内容与学时分配第一章绪论[目的要求]1.掌握生物药剂学的定义与研究内容；2.掌握剂型因素与生物因素的含义；3.熟悉药物的体内过程；4.了解生物药剂学研究在新药开发中的作用。
[教学内容]1.生物药剂学的定义；2.药物的体内过程；3.生物药剂学研究内容；4.生物药剂学的发展；5.生物药剂学与相关学科的关系。
[教学方法] 课堂讲授法[讲课时数] 3学时第二章口服药物的吸收[目的要求]1.了解生物膜的结构2.掌握药物通过生物膜的转运机制3.熟悉胃肠道的结构、功能4.掌握影响药物消化道吸收的生理因素、药物因素和剂型因素5.熟悉口服药物制剂作用快慢的主要原因[教学内容]1.药物的膜转运与胃肠道吸收2.影响药物吸收的生理因素3.影响药物吸收的物理化学因素4.剂型因素对药物吸收的影响5.口服药物吸收与制剂吸收与制剂设计[教学方法] 讲授法，实验[讲课时数] 15学时，课堂讲授学时9，实验学时6。
专业基础课-《生物药剂学与药代动力学》课程教学大纲
《生物药剂学与药代动力学》课程教学大纲适用对象：药学专业学生（学分：2 ；学时： 36小时）一、课程的性质和任务：《生物药剂学与药物动力学》是研究药物及其制剂在生物体内的动态过程并应用数学分析手段来处理的一门课程。
主要内容包括药物在生物体内吸收、分布、代谢和排泄过程及其影响因素。
采用隔室模型、非线性动力学或统计矩分析药物体内过程，并将药物动力学参数应用于新药研发。
生物药剂学和药物动力学。
二者既相互独立又相互联系，生物药剂学是解析药物体内过程的机制的学科，而药物动力学是定量描述药物体内过程的学科。
本课程要求学生掌握影响药物体内吸收、分布、代谢和排泄四个过程的生理因素和剂型因素。
计算药物动力学参数的方法。
熟悉生物药剂学原理在制剂设计尤其是缓控释制剂中的应用。
了解药物的生物利用度和药物动力学在临床药学和新药研发中的应用。
教材选用刘建平主编《生物药剂学与药物动力学》（第5版），人民卫生出版社2016年出版。
二、教学内容和要求（含每章教学目的、基本教学内容和教学要求）：三、课程的重点和难点：1、各种药代动力学模型的定义,使用,和参数的计算。
2、不同的剂量和给药方案计算。
四、参考性教学时间安排：五、实践（实验）教学环节（含实验项目、实践内容）：六、教材和主要参考书：《Basic Pharmacokinetics》，Michael C. Makoid, Phillip J. Vuchetich，Umesh V. Banakar. The Virtual University Press刘建平.《生物药剂学与药物动力学》第5版。
北京：人民卫生出版社，2016七、其他说明：注：1、表格不够可自行添加。
2、范文可参见教务处主页上教学大纲一栏中土木系教学大纲。
药物动力学—单室模型之静脉注射
采用尿排泄数据求算动力学参数 的方法：
（一）速率法 （二）亏量法
（一）尿排泄速度与时间的关系
（速率法）
dX u dt
ke X
dX u dt
ke X 0ekt
上式两边取对数：
lg
dX u dt
k t 2.303
lg
ke
X
0
lg dX u dt
lg ke X 0
k 2.303
t
需要注意的问题：
设函数f (t)在t≥0时有定义，则用F(s)或 Lf (t) 表示拉氏变换式：
F s Lf t f (t )est dt 0
F(s) 或L f (t)称为f（t）的拉氏变换或象函数
f（t）称为F(s) 的拉氏逆变换或象原函数
拉氏变换的性质：
1.加和性: L f (t1) f (t2) L f (t1) L f (t2)
因为：f (t) X; f (0) X0;设L[X ] X
S X X0 k X
X X0 S k
表：拉普拉斯变换简表
象原函数 f（t）
1
eat
eat ebt
1 1 eat
a
象函数 F(s)
1
S
1 S a
(a b) (S a)(S b)
1 S(S a)
因此： dX kX dt
kf X0 － Vm(k -km)
km t 2.303
代谢物 药物
图：km<k 时，药物与药物代谢物的
血药浓度－时间半对数图
二、尿药排泄数据
在某些情况下，血药浓度测定比较困难：
1、药物本身缺乏精密度较高的含量测定方法； 2、某些剧毒或高效药物，用量太小或体内表观
第二章单室模型静脉注射
在临床药物动力学研究中这类病人的半衰期需作个别测定， 然后才能制定给药方案。
精选课件
18
体内消除某一百分数所需的时间即所需半衰
期的个数可用下法汁算。例如消除90%所需
时间为：
2.303 C 2.303 100
t log0 t log
k
C 0.6913/2 10
3.3t2 1/2
精选课件
19
精选课件
从(2-7)式中可见，药物的生物半衰期与消除速度常数k 成反比。
精选课件
16
半衰期大小说明药物通过生物转化或排泄从休 内消除的快慢，也指示体内消除过程的效率。
生物半衰期
药物本身的特性 用药者的机体条件有关
精选课件
17
用药者的机体条件有关
用药者的生理及病理状况能够影响药物的半衰期
Eg.肾功能不全或肝功能受损者，均可使生物半衰期延长,增加药物的作用时间
精选课件
43
3、以“lg ΔXu / Δt → tc”作图时，实验数据点常会出现 较大的散乱波动，亦即这种图线对于测定误差很敏感 。所以，当方法上有一定程度的处置不当，而带来的 测定误差时，则在“lg ΔXu / Δt → tc”图中，各实验数 据点将偏离直线较大。在这种情况下，采用目视作图 法会引起结果较大的误差。最好采用线性最小二乘法 回归分析，以便求出的参数可信程度大一些。
20
2、表观分布容积（V）：是体内药量与血药浓度间 相互关系的一个比例常数。 因为 C0=X0/V, 所以 V=X0/C0 （ 2-8）
X0为静脉注射剂量， C0为初始浓度，根据式(2-4)可以求出
精选课件
21
3、血药浓度—时间曲线下面积（AUC）
由
生物药剂与药物动力学-08
k a FX 0 (e -kt - e -kat ) V (k a - k )
简化得： 简化得：
FX 0 AUC = kV
AUC也可由实验数据用梯形法求得： AUC也可由实验数据用梯形法求得： 也可由实验数据用梯形法求得
AUC = ∑
i =0 n −1
C i +1 + C i Cn [t i +1 - t i ] + 2 k
k a2 FX 0 -ka t k a kFX 0 -kt dC = e e dt V ( k a - k ) V (k a - k )
由于血药浓度在tmax时达到最大血药浓度 =0，所以： ），d （Cmax），dC/dt=0，所以： 单室模型血管外给药血浓单室模型血管外给药血浓-时间曲线图
k FX 0 -ka tmax k a kFX 0 -ktmax e = e V (k a - k ) V (k a - k )
X =
ka - k
(e
-e
)
则上式变成： 则上式变成： 两端除以药物的表观分布容积V，得：
k a FX 0 -kt -ka t (e - e ) C= V (k a - k )
达峰时， 3．达峰时，峰浓度与曲线下面积
k a FX 0 -kt k a FX 0 -ka t C= e e V (k a - k ) V (k a - k )
C=
k a FX 0 (e -kt - e -ka t ) V (k a - k )
k a FX 0 k FX - e -kt - C = a 0 V (k a - k ) V (k a - k )
e -ka t
取对数， k k FX 取对数，得： k a FX 0 ⋅ e − kt − C = − a + log a 0 log 2.303 V (k a − k ) V (k a − k )
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10. 消除半衰期（t1/2）
11. 血药浓度-时间曲线下面积（AUC）
12. 清除率（CL） 13. 负荷剂量（DL）
Institute of Clinical Pharmacology, Sun Yat-sen University
中山大学临床药理研究所 Institute of Clinical Pharmacology, Sun Yat-sen University
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7. 达坪分数时间（t ） 8. 表观分布容积（V ）
1000
100
10
1
0.1 0 1 2 3时间4 5 6 7
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第二篇 药物动力学
第二章 单房室模型-静脉输注给药
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例2：一病人使用羧苄西林，体重50 kg，欲将该药血 药浓度10 h内维持在150mg/L的水平，现用1 L溶液作 静脉滴入量。问： （1）应加入多少剂量的羧苄西林？假定羧苄西林为单 室（模2）型如药静物脉。滴t1注/2=器1 h每，毫V升=01.01滴8 L，/k则g 每分钟应滴入多少 滴？ （3）如要立即起效，首次剂量应静脉注射多少羧苄西 林（即给予负荷剂量）？ 解题步骤：
2. 参数的计算
C
k 0
(1 e Kt )
VK
（1）稳态血药浓度
Css= k0/VK
（2）达坪分数
fss =C /Css= 1-e-Kt
（3）消除速率常数
图解法： K= 2.303×(logCss-logC)/(t-t0) 回归法：y=bx+a
logC= logCss +(–K/2.303)t’ K=-2.303×斜率
二、参数计算
1. 药物的血药浓度时间关系
C
k 0
(1 e
Kt )
VK
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浓度对数
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（（12））=写根将总出据K滴、对t1注/V应2 滴、求公数KC式；s/s滴：代注D入=时公k0间式t0，求CDss= k0/VK； （3）写出对应公式：DL=k0/K
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（5）表观分布容积 V =Xss/面积（梯形法）
AUC0
(C 1
C )(t
2
2
2
t) 1
(C n
C )(t
n1
n
2
t) n1
C n
K
（8）负荷剂量
DL= CssV=k0/K
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一、静脉输注给药单房室模型药动学参数
1. 剂量（D、X0） 2. 输注速度（k0） 3. 输注时间（t0） 4. 稳态血药量（Xss） 5. 稳态血药浓度（Css） 6. 达坪分数（fss）
中山大学临床药理研究所 Institute of Clinical Pharmacology, Sun Yat-sen University
K
k0
X(t), V
体内
k0为滴注速度，t0为滴注时间。通常滴注速度保持恒定，为
零级输入。X为t时体内药量，V为表观分布容积，K为消除
速度常数。消除按一级过程进行，与体内药量成正比。
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主要药代动力学参数 参数计算 实际应用
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（4）消除半衰期 t1/2 = 0.693/K
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例1：以每小时150 mg的速度滴注利多卡因，问稳态浓度 多少？滴注经历10 h血药浓度是多大？已知t1/2=1.9 h， V=100 L。
解题步骤 1. 写出对应公式：Css= k0/VK 2. 根据t1/2 求K 3. 将k0、K、V代入公式 求Css 4. 将t 、Css代入公式 求C