统计矩药物代谢动力学.pptx
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1、非房室模型非房室模型非房室模型非房室模型非房室模型非房室模型非房室模型以概率论和数理统计学的统计矩(Statistical Moment)方法为理论基础,主要包括数学期望、方差等概念,反映了随机变量的数字特征。第1页/共60页房室模型的缺陷房室模型的缺陷房室模型的缺陷房室模型的缺陷房室模型的缺陷房室模型的缺陷 房室模型划分具有相对性房室模型划分具有相对性 当实验数据比较准确和充分时,药物在体内分布的较小的速度差异区分开来,从而可以将体当实验数据比较准确和充分时,药物在体内分布的较小的速度差异区分开来,从而可以将体内分成更多的房室内分成更多的房室 当实验数据比较少或者误差较大时,药物在体内的速度
2、差异就无法区分,只能将机体分成较当实验数据比较少或者误差较大时,药物在体内的速度差异就无法区分,只能将机体分成较少的房室或就单一的中央室。少的房室或就单一的中央室。第2页/共60页第3页/共60页房室模型的适用前提房室模型的适用前提房室模型的适用前提房室模型的适用前提房室模型的适用前提房室模型的适用前提 线性动力学特征。药物的吸收、消除、分布等都要符合一级动力学特征。线性动力学特征。药物的吸收、消除、分布等都要符合一级动力学特征。快速均匀搅拌模型快速均匀搅拌模型(iv(iv给药给药0h0h浓度浓度)一房室少见,二房室常见,三房室类似于内源性物质一房室少见,二房室常见,三房室类似于内源性物质第4
3、页/共60页曲线拟合的影响因素曲线拟合的影响因素曲线拟合的影响因素曲线拟合的影响因素曲线拟合的影响因素曲线拟合的影响因素第5页/共60页1 1 1、实验设计、实验设计、实验设计、实验设计、实验设计、实验设计原则上以较少的采样,尽可能获取血药浓度经时曲线的变化形原则上以较少的采样,尽可能获取血药浓度经时曲线的变化形原则上以较少的采样,尽可能获取血药浓度经时曲线的变化形原则上以较少的采样,尽可能获取血药浓度经时曲线的变化形态信息,如峰时间、峰浓度、拐点、变化趋势等。在曲线变化态信息,如峰时间、峰浓度、拐点、变化趋势等。在曲线变化态信息,如峰时间、峰浓度、拐点、变化趋势等。在曲线变化态信息,如峰时间
4、、峰浓度、拐点、变化趋势等。在曲线变化大的地方,应多采样,在曲线变化小的范围内,则少采样。但大的地方,应多采样,在曲线变化小的范围内,则少采样。但大的地方,应多采样,在曲线变化小的范围内,则少采样。但大的地方,应多采样,在曲线变化小的范围内,则少采样。但是,由于个体差异以及其他因素的存在,可能药时曲线的拐点是,由于个体差异以及其他因素的存在,可能药时曲线的拐点是,由于个体差异以及其他因素的存在,可能药时曲线的拐点是,由于个体差异以及其他因素的存在,可能药时曲线的拐点等位置不一样,所以只能尽量做到符合以上原则。另外经验证等位置不一样,所以只能尽量做到符合以上原则。另外经验证等位置不一样,所以只能
5、尽量做到符合以上原则。另外经验证等位置不一样,所以只能尽量做到符合以上原则。另外经验证明,对于明,对于明,对于明,对于mm个参数的模型,采样点个数个参数的模型,采样点个数个参数的模型,采样点个数个参数的模型,采样点个数n n至少为至少为至少为至少为2m+12m+1,例如二,例如二,例如二,例如二房室口服有房室口服有房室口服有房室口服有5 5个待定参数,测个待定参数,测个待定参数,测个待定参数,测1111个点以上比较可靠。个点以上比较可靠。个点以上比较可靠。个点以上比较可靠。第6页/共60页2 2 2、样品浓度测定的准确性、样品浓度测定的准确性、样品浓度测定的准确性、样品浓度测定的准确性、样品浓
6、度测定的准确性、样品浓度测定的准确性 对于生物样品检测,高、中浓度的检测相对误差必须在对于生物样品检测,高、中浓度的检测相对误差必须在15%15%以内,低浓度必须在以内,低浓度必须在20%20%以内。以内。第7页/共60页3.3.收敛精度的选取收敛精度的选取4.4.初值选择和拟合取值范围问题初值选择和拟合取值范围问题5.5.权重系数的影响权重系数的影响excelexcel第8页/共60页药代计算的不确定性药代计算的不确定性药代计算的不确定性药代计算的不确定性药代计算的不确定性药代计算的不确定性1.1.同一个血浓数据同一个血浓数据,各软件计算,结果并不完全相同各软件计算,结果并不完全相同.2.2
7、.初值对结果影响很大初值对结果影响很大.3.3.步长步长,精度精度,迭代次数也有影响迭代次数也有影响.4.4.数据越不典型数据越不典型,差别越大差别越大.5.5.房室数越多房室数越多,差别越大差别越大.第9页/共60页 所有的模型都是错误的,但有些是有用的所有的模型都是错误的,但有些是有用的 不确定是令人不舒服的,但确定是可笑的不确定是令人不舒服的,但确定是可笑的第10页/共60页分布函数能完整地描述随机变量的统计特性分布函数能完整地描述随机变量的统计特性,但实际应用中但实际应用中,有时有时并不需要知道分布函数的并不需要知道分布函数的具体细节具体细节而只需知道随机变量的某些特而只需知道随机变量
8、的某些特征就够征就够.例如:例如:评定某企业的经营能力时评定某企业的经营能力时,只要知道该企业人均赢利水平只要知道该企业人均赢利水平研究水稻品种优劣时研究水稻品种优劣时,关心的是稻穗的平均粒数及每粒的平均重量关心的是稻穗的平均粒数及每粒的平均重量判断棉花质量时判断棉花质量时,既看纤维的平均长度又要看既看纤维的平均长度又要看 纤维长度与平均长度的偏离纤维长度与平均长度的偏离程度平均长度越长,偏离程度越小程度平均长度越长,偏离程度越小,质量就越好质量就越好药品分子体内停留的平均时间药品分子体内停留的平均时间(一阶矩一阶矩)及其偏离程度及其偏离程度(二阶矩二阶矩)第11页/共60页非房室模型不受经典
9、房室模型的限制,适用于任何房室,而且不论何种给药途径。虽然统计矩的公式推导依旧非常复杂(已经有专家完成了这些工作),但是公式的使用和经典房室模型相比简单得多。Perl and SamuelPerl and Samuel在在在在19691969首次用统计矩方首次用统计矩方首次用统计矩方首次用统计矩方法描述了胆固醇的药动学特征。法描述了胆固醇的药动学特征。法描述了胆固醇的药动学特征。法描述了胆固醇的药动学特征。第12页/共60页非房室模型的特点非房室模型的特点非房室模型的特点非房室模型的特点非房室模型的特点非房室模型的特点对药物的情况了解不清楚时应用较好对药物的情况了解不清楚时应用较好不能反映药时
10、曲线的细节特点不能反映药时曲线的细节特点因为前提假设少因为前提假设少(不是无假设不是无假设),应用广泛,各国药品审评当局均推荐采用非房室模型,应用广泛,各国药品审评当局均推荐采用非房室模型假设药物末端以单指数消除假设药物末端以单指数消除不能代替房室模型,相互配合不能代替房室模型,相互配合第13页/共60页1 1 1、AUCAUCAUC(1)(1)定义定义给药以后,血药浓度的经时过程可以看成随机分布曲线,不管何种给药途径或何种给药以后,血药浓度的经时过程可以看成随机分布曲线,不管何种给药途径或何种房室模型,其零阶矩房室模型,其零阶矩(普通的零阶矩的定义不同,未经标准化普通的零阶矩的定义不同,未经
11、标准化 )AUC)AUC(Area Under Area Under CurveCurve)定义如下)定义如下 第14页/共60页TimeBlood Drug Concentration(mg/L)Area 1Area 2末端C*t*第15页/共60页(2)AUC2)AUC2)AUC的计算的计算的计算的计算的计算的计算在通常单剂量给药的药物动力学研究中,血药浓度只能观察至某一个时间在通常单剂量给药的药物动力学研究中,血药浓度只能观察至某一个时间t*t*。计算计算0-0-时间内的血药浓度时间内的血药浓度-时间曲线下面积时间曲线下面积AUCAUC时可划分为两个阶段,从时可划分为两个阶段,从0-t*
12、0-t*时间曲线下的面积可用梯形时间曲线下的面积可用梯形法计算,再把法计算,再把t*-t*-时间内曲线下面积与这块面积相加起来。所以时间内曲线下面积与这块面积相加起来。所以 第16页/共60页线性梯形计算法则线性梯形计算法则线性梯形计算法则线性梯形计算法则线性梯形计算法则线性梯形计算法则(Linear Trapezoidal Method)(Linear Trapezoidal Method)(Linear Trapezoidal Method)时间由时间由0t*0t*的曲线下面积用的曲线下面积用线性梯形法则线性梯形法则求出求出 第17页/共60页 优点:优点:计算简单计算简单缺点假设两点之间
13、直线连接如果曲线弯曲严重,估计偏差严重曲线上升段,面积低估;曲线下降段,面积高估第18页/共60页第19页/共60页由于药时曲线的尾端一般符合指数消除,所由于药时曲线的尾端一般符合指数消除,所以以 则:第20页/共60页 按指数下降的曲线,两个连续时间点浓度间的关系如下按指数下降的曲线,两个连续时间点浓度间的关系如下 区间内的等于从区间内的等于从t ti i至至之间的总之间的总AUCAUC与从与从t ti+1i+1至至之间的总之间的总AUCAUC的差,则的差,则 对数线性梯形法则对数线性梯形法则对数线性梯形法则对数线性梯形法则(Log trapezoidal Method)第21页/共60页优
14、点q对单指数下降曲线准确缺点q应用范围小,实际表现和理论上的优势相比不明显q在峰值附近和多指数快速下降段会导致很大的误差第22页/共60页两种情况对数梯形法不适用:两种情况对数梯形法不适用:1 1、有浓度数值为、有浓度数值为0(0(低于检测方法的灵敏度低于检测方法的灵敏度)2 2、当、当C Ci i=C=Ci-1i-1,此时面积为,此时面积为0(0(不符合指数曲不符合指数曲线下降线下降)建议建议:对于变异较小的静脉注射数据采用对:对于变异较小的静脉注射数据采用对数线性梯形法则,其余采用线性梯形法则数线性梯形法则,其余采用线性梯形法则其他方法包括其他方法包括2 2次样条插值拉格朗日高次插值次样条
15、插值拉格朗日高次插值多项式逼近法等等,但是和模型无关,需要多项式逼近法等等,但是和模型无关,需要计算机计算,目前不常用。计算机计算,目前不常用。第23页/共60页2 2 2、MRTMRTMRT和和和和和和VRTVRTVRTMRT(Mean Residence Time)MRT(Mean Residence Time)和和VRT(Variance of mean Residence Time)VRT(Variance of mean Residence Time)分别称为一阶原点矩和二阶中心矩。分别称为一阶原点矩和二阶中心矩。计算方法如下:计算方法如下:第24页/共60页MRTMRT代表药物分子
16、在体内的平均驻留时间,代表药物分子在体内的平均驻留时间,VRTVRT为分子驻留时间的方差。为分子驻留时间的方差。较高阶的矩,由于计算误差较大,结果难以肯定,较高阶的矩,由于计算误差较大,结果难以肯定,所以二阶矩所以二阶矩VRTVRT应用很少。应用很少。第25页/共60页Dose=1 mg MW=300 daltons分子数目分子数目分子数目分子数目 =(10=(10-3-3 g g/300)x(6.023 x 10/300)x(6.023 x 102323)2 x 1018个分子个分子第26页/共60页以静脉给药为例,瞬间给药,评估分子在体内停留的时间以静脉给药为例,瞬间给药,评估分子在体内停
17、留的时间以静脉给药为例,瞬间给药,评估分子在体内停留的时间以静脉给药为例,瞬间给药,评估分子在体内停留的时间(residence timeresidence time)可以采用统计矩的概念可以采用统计矩的概念可以采用统计矩的概念可以采用统计矩的概念Mean residence time:Mean residence time:所有分子在体内停留的平均时间所有分子在体内停留的平均时间所有分子在体内停留的平均时间所有分子在体内停留的平均时间第27页/共60页理论上,正态分布的累积曲线,平均发生在样本总体的理论上,正态分布的累积曲线,平均发生在样本总体的50%50%处,处,对数正态分布的累积曲线,平
18、均值则在总体的对数正态分布的累积曲线,平均值则在总体的63.2%63.2%处。处。The mean residence time(MRT),which represents the The mean residence time(MRT),which represents the time needed to eliminate 63.2%of the dose,was time needed to eliminate 63.2%of the dose,was obtained from the ratio AUMC/AUC.obtained from the ratio AUMC/AUC.对
19、于线性药物动力学过程,符合指数函数衰减,其平均实际上对于线性药物动力学过程,符合指数函数衰减,其平均实际上遵从遵从“对数正态分布对数正态分布”。静注后静注后MRTMRT就表示消除给药量的就表示消除给药量的63.2%63.2%所需要的时间。所需要的时间。第28页/共60页1.1.零阶矩零阶矩 。AUC AUC X0 X0和和F F成正比成正比 是一个反映量的函数是一个反映量的函数2.2.一阶矩一阶矩 MRT MRT 反映药物分子在体内的平均停留时间反映药物分子在体内的平均停留时间 是是一反映速度的函数一反映速度的函数3.3.二阶矩二阶矩 VRTVRT反映药物分子在体内的平均停留时间的差异大小。反
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- 关 键 词:
- 统计 药物 代谢 动力学
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