房室模型的确定
最简单的房室模型是一房室模型
最简单的房室模型是一房室模型。
用一房室模型意味着将机体看成一个动力学单元,它适用于给药以后药物瞬即分布到血液、其它体液及各器官组织中,并达成动态平衡的情况。
二房室模型是从动力学角度把机体设想为两部分,分别称为中央室和周边室。
中央室一般包括血液及血流丰富的组织(如心、肝、肾、肺、脑、消化器官等),周边室一般指血流供应少,药物不易进入的组织(如肌肉、皮肤、脂肪、毛发等)。
尽管经典房室模型在临床中已有广泛的应用,但是这种模型并不能描述组织间浓度差异较大的生理系统。
对药理活性不高的药物而言,可以忽略房室之间的差异,但是对于具有高亲和力的药物,或对于某些组织具有毒性,有特殊的目标器官的药物,经典的房室模型就无法描述这种特殊的现象[1]。
经典房室模型还存在着一些明显的缺点,如:分析结果依赖于房室模型的选择,而房室模型的选择带有一定的不确定性。
同一种药物可用不同的房室模型来解释,相应的参数可以显著不同。
因而,要判断哪一个模型最适宜,有时是困难的,甚至是不可能的。
为了克服经典房室模型的缺点,近年来药物动力学研究继经典房室模型之后又提出了生理房室模型[2]。
生理房室模型简称生理模型,是一种整体模型。
它是根据生理学、生物化学和机体解剖学的知识,模拟机体循环系统的血液流向并将各器官或组织相互联结。
每一房室代表一种或一组特殊器官或组织,每一器官或组织(房室)在实际血流速率和组织/血液分配系数以及药物性质的控制下遵循物质平衡原理进行药物运转。
因此,生理模型可描述任何器官或组织内药物浓度的经时变化,以提供药物体内分布的资料,并可以模拟肝、肾等代谢、排泄功能,提供药物体内生物转化的资料,从而得到药物对靶器官作用的信息,有助于药物作用机理的探讨。
依据生理房室模型药物动力学,通过模拟可以验证、补充和预测体内药量的经时变化规律。
对新药研究开发、临床药物治疗均有理论指导意义和实用价值。
药动学通常用房室模拟人体，只要体内某些部位接受或消除药物的速率相似，即可归入一个房室。
房室模型的划分依据和动力学特征
房室模型的划分依据和动力学特征示例文章篇一：《房室模型的划分依据和动力学特征》嘿，你知道吗？在我们探索身体里那些奇妙的变化呀，有个特别有趣又超级有用的东西叫房室模型呢。
我就先说说啥是房室模型吧。
你可以把我们的身体想象成一个大城堡，这个城堡里呢，有不同的房间。
每个房间就像是一个房室。
房室模型就是科学家们想出来的一种办法，用来描述药物在我们身体这个大城堡里是怎么跑来跑去的。
那房室模型的划分依据是啥呢？这就好比我们要把城堡里的房间分类。
有些房间可能挨得特别近，药物在它们之间跑得就特别快，就像在同一个小院子里的屋子似的。
比如说，我们的血液就像城堡里的一条大河，那些和血液关系特别紧密的地方，药物一进去就能快速到达，这就可能被划分成一个房室。
像我们的心脏、血管这些地方，药物一下子就能在里面扩散开，那它们就可能被看作是一个房室。
还有啊，如果有一些组织器官，它们对药物的吸收啊、分布啊的速度差不多，那它们也能被划到同一个房室里。
就像城堡里的一些功能相似的小角落，它们对待客人（药物）的态度很相似，那就把它们归为一类啦。
这就好比厨房和餐厅，总是有很多东西在它们之间来来去去，速度也差不多，就可以算是一种类型的房室。
再讲讲房室模型的动力学特征吧。
这就像在城堡里，每个房间都有自己独特的规则来迎接和送走客人。
比如说一房室模型，药物进入身体这个城堡后，就像一个小探险家在一个大房间里跑来跑去。
这个小探险家（药物）在这个大房间（一房室）里的运动速度是有一定规律的。
它可能会均匀地分散在这个房室里，就像你把一把沙子撒在一个大盒子里，慢慢地沙子就会均匀分布一样。
这个时候呢，药物的浓度变化是按照一定的数学公式来的。
如果用一个简单的比喻，就像是一个小水滴在一个平静的小池塘里，慢慢地扩散开来，它的扩散速度是有规律可循的。
二房室模型就更有趣了。
就像城堡里有两个不同的区域，一个可能是中心区域，一个是边缘区域。
药物先进入中心区域，这个中心区域就像是城堡里的大厅，药物在大厅里一下子就能散开，浓度变化比较快。
房室模型(药物代谢动力学)
06
房室模型的验证与选择
模型的验证方法
残差分析
通过观察残差的正态性、独立性和变异性， 评估模型的拟合效果。
诊断绘图
利用诊断图（如半对数图、标准化残差图等） 来评估模型假设的合理性。
参数的统计推断
通过比较参数的估计值与实际值，评估模型 的准确性。
交叉验证
利用不同数据集对模型进行验证，以评估模 型的泛化能力。
房室模型的应用
01
02
03
药代动力学研究
通过房室模型可以研究药 物在体内的吸收、分布、 代谢和排泄过程，为药物 设计和优化提供依据。
药物相互作用研究
房室模型可以用于研究药 物之间的相互作用，预测 新药与现有药物联合使用 时的药代动力学行为。
个体化用药指导
根据患者的个体差异，通 过房室模型可以预测不同 患者的药物暴露量，为个 体化用药提供依据。
详细描述
清除率的大小取决于药物的代谢速率和排泄 速率。药物的清除率对于了解药物在体内的 消除过程、制定给药方案和评估药物疗效具
有重要意义。
吸收速率常数
总结词
吸收速率常数是反映药物吸收速度的参数，表示药物从胃肠道进入血液的速度。
详细描述
吸收速率常数的大小与药物的溶解度、渗透性和肠道吸收能力等因素有关。了解药物的 吸收速率常数有助于预测药物的生物利用度和血药浓度变化，从而指导临床合理用药。
THANKS
感谢观看
02
一室模型
定义与特点
定义
一室模型是指药物在体内均匀分布，且药物在各组织中的消除速率相同。
特点
一室模型是房室模型中最简单的一种，适用于药物在体内分布广泛且消除速率较慢的情况。
数学表达方式
药物浓度在体内随时间变化的方程为： C(t) = C₀ * e^(-kt)，其中C₀为初始 药物浓度，k为消除速率常数，t为时 间。
房室模型
1
~ 由上式, 再由较小的 ti 及算出的 c1 (ti ),同样的方法估计出 和B.
2.确定k12, k21,k13
因为 t 时, c1 (t ), c2 (t ) 0, 药物全部排除 , 所以 D0 k13V1 c1 (t )dt, 结合 (6)式就可以得到
参数估计
我们以快速静脉注射的给药方式为例估计参数.先估计 (6)式中的α,β,A,B,再确定k12, k21,k13. 1.计算α,β,A,B 不妨设α<β,则当t充分大,解近似为
c1 (t ) Ae t 或ln c1 (t ) ln A t.对于充分大的它及 ti 测得的c1 (ti ), 用最小二乘法就可估计 , ln A和A. 出
0
D0 k13V1 (
A
B
).
D0 又c1 (0) A B, 结合上式就可以得到 V1
( A B ) k13 . B A
再由 3)式就可得到 21 ( k
k13
, k12 k13 k21.
t充分大?
实际情形:停止滴注后?
3.口服或肌肉注射
这种给药方式相当于在药物进入中心室之前有一个将药物吸 收进入血液的过程,可以简化为有一个给药室.药物由吸收室进 入中心室的转移速率系数为k01,因此
x0 (t ) k x0 , x0 (0) D0 . 其解为 (t ) D0e x
f 0 (t ) 0, c1 (0) D0 , c 2 (0) 0 V1 (5)
在初始条件(5)下,我们可以求得微分方程(2)的解为
TCI麻醉
优点： 诱导迅速，加深麻醉快 缺点： 诱导、加深麻醉时有一过性血药浓度高峰， 但时间短，对生理干扰小
用于靶控输注的药物
起效时间和消退时间均很短的药物最适合于靶控 输注， 瑞芬太尼和异丙酚的药代动力学最适合 咪唑安定，依托咪酯、 苏芬、阿芬、芬太尼可用 于靶控输注，效果不如前两种 肌松药的药效与血浆浓度关系不密切，药代动力 学不是典型的三室模型，不主张使用靶控输注模 式，以肌松监测反馈调控输注模式为佳
T1/2cs
时量相关半衰期（context-sensitive halftime, T1/2cs）：血药浓度达稳态停止输注 后，血药浓度（或作用部位药物浓度）下 降50%所需的时间。它不是定值，随输注剂 量和时间的变化而变化，可以预测停药后 的血药浓度。
概念
靶控输注(Target Control Infusion,TCI)
靶控输注原则及注意事项
选择适合的病人和手术 尽量选择T1/2keo和T1/2cs小的药物 结合病人的情况选择具体模式(bTCI或eTCI) 手术中根据手术刺激强度和病人的反应及时调节 靶浓度
从麻醉始就使用靶控输注，不要中途加用靶控输 注（靶控输注有负荷量）
靶控装臵具有自动补偿功能（即换药后可以自动
闭合环路(closed-loop)：通过一定反馈系统自动调 节靶控装臵，根据反馈指标的变化自动调整输注 剂量和速度，BIS 是闭环反馈的较好指标。 优点： 个体化的麻醉深度（靶控目标为病人的药效反 应， 不是药物浓度） 按需给药（避免了药物过量或不足及观察者的偏
倚）
2 根据靶控部位的不同： 血浆靶控（blood compartment controlled TCI,bTCI）：以药物的血浆浓度为靶控目标的输注方法， 开始给予一定的负荷量，当血浆计算浓度达到预定的靶浓
经典房室模型理论
图4 静脉滴注的血 药浓度-时间曲线
log C log k0 k t kV 2.303经线性回归，由斜率得k值，由截距得V值。
尚未达到稳态时停止滴注
2．尚未达到稳态时停止滴注，血药浓度比速率的微分方程是：
dc dt
kc
拉氏变换
sC
k0
(1
e kT
)
/
kV
kC
整理 C k0 (1 ekT ) 拉氏逆变换 C k0 (1 ekT )ekt
❖ ④期望稳态水平确定后，滴注速率可确定，k0=CssVk，k0 变大，则Css平行上升，时间不变。
（二）静脉滴注给药的药动学参数计
， 1．达稳态后停止滴注
算
dc kc dt
拉氏变换得
C k0 kC Vk
经整理得
C k0 kV(s k)
拉氏逆变换C k0 ekt t′为滴注后时间 kV
❖ 绝对生物利用度F=
❖ 相对生物利用度F=
6 清除率
❖ Cl是指单位时间内机体能将少毫升体液中的 药物被清除掉，是反映药物从体内消除的另 一个重要指标
❖
Cl = k·Vd
第二节 一房室模型
❖ 一房室模型是一种最简单的房室模型,•将整个机体描述为 动力学上均一的单元(homogeneous unit),其动力学特征如 下:
第一节 房室模型的概念 从速度论角度出发： 药物的体内过程
一房室模型
二房室模型
房室模型的动力学特征
❖ 在这里不妨回顾一下化学反应动力学是如何将各种 反应速度进行分类的。
❖ 若反应速度与反应物的量(或浓度)成正比,则称为 一级反应,•用数学式表达为:
❖
dx
❖
── = - k x1 = - k x
房室模型[汇总]
![房室模型[汇总]](https://img.taocdn.com/s3/m/4669a0fc80c758f5f61fb7360b4c2e3f57272582.png)
§3 房室模型[问题的提出]药物进入机体后，在随血液输运到各个器官和组织的过程中，不断地被吸收、分布、代谢，最终排出体外．药物在血液中的浓度，即单位体积血液(毫升)中药物含量(毫克或微克)，称血药浓度，随时间和空间(机体的各部分)而变化．血药浓度的大小直接影响到药物的疗效，浓度太低不能达到预期的效果，浓度太高又可能导致药物中毒、副作用太强或造成浪费．因此研究药物在体内吸收、分布和排除的动态过程，及这些过程与药理反应间的定量关系，对于新药研制、剂量确定、给药方案设计等药理学和临床医学的发展都具有重要的指导意义和实用价值．这个学科分支称药物动力学．建立房室模型(Compannlent Model)是药物动力学研究上述动态过程的基本步骤之一．所谓房室是指机体的一部分，药物在一个房室内呈均匀分布，即血药浓度是常数，而在不同房室之间则按照一定规律进行药物的转移．一个机体分为几个房室，要看不同药物的吸收、分布、排除过程的具体情况，以及研究对象所要求的精度而定．本节只讨论二室模型，即将机体分为血液较丰富的中心室(包括心、肺、肾等器官)和血液较贫乏的周边室(四肢、肌肉组织等)．药物的动态过程在每个房室内是一致的，转移只在两个房室之间以及某个房室与体外之间进行．二室模型的建立和求解方法可以推广到多室模型．显然，将一个机体划分为若干房室是人们为了研究目的所做的简化．值得庆幸的是，这种简化在一定条下已由临床试验证明是正确的，为医学界和药理学界所接受．[模型的假设] 1．机体分为中心室( 室)和周边室( 室)，两个室的容积(即血液体积或药物分布容积)在过程中保持不变；2．药物从一室向另一室的转移速率，及向体外的排除速率，与该室的血药浓度成正比；3．只有中心室与体外有药物交换，即药物从体外进人中心室，最后又从中心室排出体外．与转移和排除的数量相比药物的吸收可以忽略．在这些假设下的一种二室模型示意图如下，)(),(t x t c i i 和i V 分别表示第i 室)2,1(=i 的血药浓度、药量和容积，12k 和21k 是两室之间药物转移速率系数，13k 是药物从I 室向体外排除的速率系数.)(0t f 是给药速率，由给药方式和剂量确定．这种速率系数为常数的房室模型称乳突状模型．[模型的建立] 根据假设条件和上图可以写出两个房室中药量)(),(21t x t x 满足的微分方程．)(1t x 的变化率由I 室向Ⅱ室的转移12k -1x ，I 室向体外的排除113x k -，Ⅱ室向I 室的转移是221x k ，及给药)(0t f 组成；)(2t x 的变化率由I 室向Ⅱ室的转移112x k 及Ⅱ室向I 室的转移221,x k -组成．于是有)(t x i 与血药浓度)(t c i 、房室容积i V 之间显然有关系式(2)代人(1)式可得这是线性常系数非齐次方程，它的解由齐次方程的通解和非齐次方程的特解组成．其对应齐次方程的通解为：其中βα,由确定．为了得到非齐次方程的特解从而解出(3)，需要设定给药速率)(0t f 和初始条件．我们考察下面几种常见的给药方式．1．快速静脉注射这种注射可简化为在0=t 的瞬时将剂量0D 的药物输入中心室，血药浓度立即上升为10/V D ，于是)(0t f 和初始条件为方程(3)在条件(6)下的解为其中βα,由(5)确定．可以看出当∞→t 时0)(,0)(21→→t c t c ．2．恒速静脉滴注 当静脉滴注的速率为常数是0k 时，)(0t f 和初始条件为方程(3)在条件(9)下的解可表示为其中常数11,B A 由初始条件0)0()0(21==c c 确定． 当t 充分大时)(),(21t c t c 将趋向于(10)式右端第3项表示的常值．实际上，若T t =后停止滴注，那么)(),(21t c t c 在T t >以后将按指数规律衰减并趋于零．3．口服或肌肉注射这种给药方式相当于在药物输入中心室之前先有一个将药物吸收人血掖的过程，可以简化为有一个吸收室，如图16．)(0t x 为吸收室的药量，药物由吸收室进人中心室的转移速率系数为01k ，于是)(0t x 满足0D 是给药量．而药物进人中心室的速率为将方程(11)的解代人(12)式得在这种情况下方程(3)的解)(1t c 的一般形式为(设βα,01≠k )．其中系数A ，B ，,E 正由初始条件0)0()0(21==c c 确定．从以上的讨论可以看出，中心室的血药浓度)(1t c 取决于转移速率系数132112,,k k k ，房室容积21,V V 以及输入参数00,k D 等因素，而房室模型的用途恰是通过对)(1t c 的量测，确定对于药理学和临床医学最为重要的参数，如转移速率系数，特别是从中心室向体外排除的速率系数13k ．下面介绍在快速静脉注射给药方式下估计诸参数的方法．[参数估计] 在0=t 瞬时快速注射剂量为0D 的药物以后，在一系列时刻),2,1(n i t i ，⋯=从中心室采取血样并获得血药浓度)(1t c ，根据这些数据利用 (7)，(5)式估计参数132112,,k k k 的过程可分两步：先计算(7)式中的B A ,,,βα再确定132112,,k k k ．1．计算B A ,,,βα 不妨设βα<，于是当t 充分大时(7)式近似为或对于适当大的i t 和相应的)(1t c ，用最小二乘法不难估计出α，1nA 和A ．然后计算再利用(7)式得对于较小的i t 和由(17)式算出的)(1i t c ，仍用最小二乘法即可得到β和B ．2．确定132112,,k k k因为∞→t 时0)(),(21→t c t c ，进人中心室的药物全部被排除，所以将(7)代人(19)式可得又因为联合(20)，(21)式解出再利用(5)式即可确定这就完成了根据中心室血药浓度的量测数据，估计转移和排除速率系数的过程．[ 评注] 建立房室模型的目的是研究体内血药浓度的变化过程，确定诸如转移和排除速率系数等参数，为制订给药方案和剂量大小提供数量依据．建模过程是将机理分析和测试分析相结合，先由机理分析确定方程形式，再由测试数据估计参数．选用几个房室建模是一个重要问题，可以先选择一室模型，其计算非常简单．不满意时再采用二室或多室模型，甚至非线性房室模型．常见的一种非线性模型(以一室为例)是12111.)(c k c k t c +-=，当1c 较小时它近似于线性模型；称为一级排除过程，而当1c 较大时)(1.t c 近似于常数，称为零级排除过程，所以它表示了一种混合型的排除过程．。
房室模型的确定及参数计算课件
参数计算有助于理解药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，为新药 研发和药物疗效评估提供支持。
准确的参数计算能够为药动学研究提供可靠的数据基础，促进相关领域的 发展和进步。
房室模型参数计算公 式
参数计算步骤
参数计算的意义
人工智能和机器学习等技术在房室模型中的应用将逐渐增多，为模型的建立和应用提 供新的方法和思路。
人工智能与机器学习在房室模型中 的应用将更加广泛。
未来房室模型将更加注重个体差异 和个性化治疗。
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随着医疗技术的进步，房室模型将 更加精准地模拟人体生理反应。
跨学科合作将为房室模型的发展带 来更多创新和突破。
汇报人：
布情况。
通过房室模型，可以更好地 理解药物在体内的代谢和作
用机制。
描述药物在体内的分布情况 预测药物在不同房室之间的转运速率 用于药物剂量的设计和优化 帮助理解药物的吸收、分布、代谢和排泄过程
单室模型：药 物在体内均匀 分布，仅有一
个消除相
双室模型：药 物在体内分布 不均匀，有两
个消除相
多室模型：药 物在体内分布 更复杂，有多
个消除相
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生理房室模型： 基于生理特征 建立的房室模 型，更接近实
际情况
Part Three
符合药物动力 学特征
考虑药物作用 机制
符合临床需求
考虑药物剂型 和给药途径
确定药物性质：了解药物的理化性质、 药代动力学特性以及吸收、分布、代谢 和排泄等特性，为房室模型的选择提供 依据。
参数估计：通过实验数据，估计房室模型 的参数，如分布容积、清除率等。
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残差平方和与加权残差平方和
Ct
X
j 1 M i j 1
N
je
j t
S
ˆ C C
2 M i
C i j 1
2 je j t
X
j 1
M
je
j t
2
SW
C i j 1
M
X
j 1
M
W i
N：房室数 j：房室序数 Xi，λｊ：待定参数 Ct：t时刻血药浓度， Ci：第i次取样时的血药浓度实测值 ˆ ：第i次取样时的血药浓度理论计算值 C i S：残差平方和 Sw：加权残差平方和 Wi：权重系数 M：采血时次数
1.血药浓度—时间散点图判断法
以lgC-t作散点图
静脉注射
直线→一室 出现1处2处转折→2，3室
血管外给药
吸收后
散点图法简单，但比较粗糙，不够准确， 需要以下方法进一步确证。
2.残差平方和或加权残差平方和 判断法
将血药浓度—时间数据分别按一室、二 室或三室模型拟合，求出相应的血药浓 度—时间方程 按方程式计算出不同时间的理论血药浓 度，计算出实测值和理论值的差值，称 之为残差 按公式计算出残差平方和或加权残差平 方和
残差平方和与加权残差平方和
Ct
X
j 1 M i j 1
N
je
j t
S
ˆ C C
2 M i
C i j 1 2 je j tXj 1M
je
j t
2
SW
C i j 1
M
X
j 1
M
W i
5.AIC判断法
Akaike’s information criterion 信息理论出发
AIC N ln Re 2 P N为实验数据点数目 P为拟合的房室模型的相 应数学方程式中参数数 目 P＝2n，n为房室数 Re为加权残差平方和
AIC值越小越好
例：
Sw (Wi=1/C2) 一室 0.41 二室 0.03 一室 0.87 r12 二室 0.99 计算值 25.50 F值 界值 (5%) 6.94 显著性 P<0.05 一室 -3.130 AIC 二室 -10.6
权重含义
计算参数时，经常将血药浓度转换为对 数浓度后对时间进行拟合，在计算中常 常应用最小二乘法。但经过转换后的数 据残差平方和达到最小，不等于原来的 数据残差平方和达到最小。 若测得的数据中，高低浓度相差较大， 低浓度的数据容易被忽视，故应先对数 据进行权重后，再进行拟合。
权重系数
可采用1，1/C，1/C2 1/C2常用 亦可根据其他方法，共同确定权重系数
房室模型的确定
药代动力学通过“速率类型”和“数学 模型与隔室”这两大要素来分析药物体 内动态规律; 同样一组血药浓度资料，房室模型确定 不当，将导致错误的后果。
最佳房室数确定原则
希望测定值能够均匀而随意的分布在拟 合曲线的两侧； 适当使残差平方和（S）或加权残差平方 和（Sw）达到最小； 最低AIC估计。
2 3.拟合度（r ）判断法
r2值大的为最佳房室模型。
r12
C
N i 2 N i 1
ˆ Ci C i
2
2
C
i 1
i 1 n
i
4.F检验判断法
S w1 S w2 df2 df1 df2 F S w2 df1 df2
如果测得的F值比相应自由度的F界值大（即 p<0.05），可认为将参数的数目从i增至i+1是有 意义的
判断方法：
残差平方和越小，说明计算值和实测值契合 程度就越高 拟合的房室模型中，残差平方和或加权残差 平方和最小者即为所求的房室模型。
For example:
若一患者口服锂盐，所得药时数据分别 以一室模型和二室模型拟合曲线后，残 差平方和分别为0.75和0.00513，此药 在体内的药代动力学呈现何种模型的特 征？