藥物動力學是一門較年輕的新興藥學與數學間的邊緣科學，是近20年來才獲得的迅速發展的藥學新領域。藥物動力學是研究藥物在動物體內的含量隨時間變化規律的科學，是藥理學的一種。
基本介紹
- 中文名：藥物動力學
- 外文名：Pharmacokinetics
- 別稱：藥動學
- 套用學科：科學
簡介,臨床意義,發展史,研究內容,相關機制,方案設計,指導作用,隔室模型,參數,消除速度常數,生物半衰期,清除率,首劑量與維持劑量,選擇性,受體,酶,效能效價,耐受性,方程,尿藥數據法進行藥物動力學分析,以血藥濃度法建立的藥物動力學方程,以血藥濃度法建立的藥物動力學方法,統計矩法,非線性藥物動力學,生物利用度和藥物動力學模型判別方法,生物利用度和生物等效性試驗設計與原則,
簡介
藥物動力學（pharmacokinetics）亦稱藥動學，系套用動力學（kinetics）原理與數學模式，定量地描述與概括藥物通過各種途徑（如靜脈注射，靜脈滴注，口服給藥等）進入體內的吸收（Absorption）、分布（Distribution）、代謝（Metabolism）和排泄（Elimination），即吸收、分布、代謝、排泄（ADME）過程的“量-時”變化或“血藥濃度-時”變化的動態規律的一門科學。藥物動力學研究各種體液、組織和排泄物中藥物的代謝產物水平與時間關係的過程，並研究為提出解釋這些數據的模型所需要的數學關係式。藥物動力學已成為生物藥劑學、藥理學、毒理學等學科的最主要和最密切的基礎，推動著這些學科的蓬勃發展。它還與基礎學科如數學、化學動力學、分析化學也有著緊密的聯繫。從它發展較快的近20年來，其研究成果已經對指導新藥設計、優選給藥方案、改進藥物劑型、提供高效、速效、長效、低毒、低副作用的藥劑，發揮了重要作用。
目前國內對Pharmacokinetics一詞的翻譯方法頗亂，除稱為“藥物動力學”、“藥動學”之外，尚有稱作“藥物代謝動力學”、“藥代動力學”等名稱。總之，該名稱的譯法暫未統一，這些譯語往往是來自同一概念，指的是同一門學科，請讀者不要誤解。特別是採用“藥物代謝動力學”以及“藥物動力學”的作者，他們在該詞中指的“代謝（Metabolism）概念是廣義性的，包括了藥物在體內的吸收、分布、代謝、排泄（ADME）的整個過程。但考慮到國外在Pharmacokinetics領域中，Mitabolism一詞多半都是狹意的概念，仍然僅指生物轉化而言，況且在Pharmacokinetics領域中確實存在著“Pharmacokinetics of metabolism（代謝，即生物轉化的動力學）”這一部分內容，而這部分內容顯然不能代表整個Pharmacokinetics。著名的藥物動力學創建人之一J．G．Wanger有一個很好的說明，他指出，Pharmacokinetics一詞，是指將動力學（kinetics）的原理用於pharmakon，而pharmakon一詞源出於希臘文意指藥物和毒物。在日本國內，一概把此詞譯作“藥動力學”。鑒於此，我們採用了“藥物動力學”作為pharmacokinetics的中譯名。
臨床意義
首先，藥物動力學作為一門用數學分析手段來處理藥物在體內的動態過程的科學，具有重大的理論價值，是“數學藥學”的重要組成部分，它的基本分析方法已經滲放到生物藥劑學，臨床藥劑學，藥物治療學，臨床藥理學，分子藥理學，生物化學，分析化學，藥劑學，藥理學及毒理學等多種科學領域中，已成為這些學科的最主要和最密切的基礎，推動著這些學科的蓬勃發展。
同時，藥物動力學還有著析為廣泛的實用意義，它的發展將對現有的藥物的客觀評價、新藥的能動設計、改進藥物劑型、提供高效、速效、長效、低毒副作用的藥劑，特別是對於臨床指導合理用藥，通過藥物動力學特徵的研究，要挾臨床治療所需有效血藥濃度選擇最適劑量，給藥周期，負荷劑量的計算，以及連續用藥是否會在體內發生蓄積，設計最優給藥方案等具有重大的實用價值。
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相關書籍總之，藥物動力學已成為一種新的有用的工具，已被廣泛地套用於藥學領域中和各個學科，成為醫藥研究人員和廣大醫藥工作者都需要了解和掌握的學科。聯合國世界衛生組織的一份技術報告中曾強調指出：“對評價藥物療效與毒性來說，藥物動力學的研究，不僅在臨床前藥理研究階段，而且在新藥研究的所有階段都很重要。”對我們來說，不僅在臨床前藥理研究階段，而且在新藥研究，都有著重要的意義。
發展史
藥物動力學的發展僅幾十年的歷史，國際上於1972年，由國際衛生科學研究中心（International Center for Advanced Study in Health Sciences）的J．E．Fogar發起在美國馬里蘭洲波茲大國立衛生科學研究所（N．I．H）召開了藥理學與藥物動力學國際會議，在這次具有歷史性意義的會議上，第一次由N．I．H這樣的權威性機構正式確認藥物動力學為一門獨立學科。
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相關書籍早在1913年，Michaelis和Menten就提出了有關動力學方程；1919年，瑞士的Widmark利用數學公式對藥物有動態規律進行了科學分析；1924年Widmark and Tandbery提出了開放式單室模型動力學；1937年。Teorell又提出了雙室模型動力學的假設，並用數學公式詳細描述了雙室模型動力學規律，在“國際藥效學志”（International Archives of pharmacodynamics）上發表的題為“體內投用物質的分布動力學”的兩篇文章，由於數學公式十分繁雜，這一開創性的工作在當時未得到重視和公認；到了60年代，由於電子計算機的重大發展和分析化學和重大突破（它已使人們能從極少量的生物樣液中定量測出痕量的藥物和化學物質的濃度）以及許多科學家的遠見卓識，使藥物動力學有很大發展；70年代初，藥物動力學才被國際上公認為獨立學科。德、美、日等國的藥學家F．H．Dost，E．Kruger-Jhi-emer，J．G．Wagner，G．Levy，E．Nelson，M．Gibaldi，褂見喜一郎，花野學等著名科學家都為創建本學科作出了很大貢獻，他們在藥物動力學的發展史上占有特殊地位。
70年代以來，藥物動力學的研究，在理論上，實驗方法上和實踐套用上都有了飛速發展。還有人用機率論的隨機過程論來研究藥物的體內動態過程，“矩”已經成功地用來分析藥物體內各主要過程的“平均駐留時間”，但這種方法嚴格講，已經不依賴於房室模型。
人們已致力於發展一類生理學上逼真的藥物動力學模型。這種細緻的模型基本上是利用了人或其他動物的已知解剖學與生理學情報以及摻入的生理、解剖及生化測定數據。原則上講，這種細緻的模型在某些方面優於經典的房室模型。從觀念上講，生理學模型精確的表征了任何器官或組織中藥物濃度的經進過程，所以能更明晰地洞察藥物在體內的分布狀況；同時，由於生理學模型的諸參數均相當於諸如器官血流量及容積等真實的生理解剖學數值，故機體功能的生理或病理改變所引起的藥物配置動力學的變化，有可能通過某些有關參數的變動來預估；最後，這種模型也為採用“動物類比法”提供了可能性，該法為各類動物之間藥物資料的相關關係提供了合理基礎。生理學模形的提出、確證和套用，代表著一個非常卓越的研究領域。Bischoff及Pedrick在這一領域的先導性研究及卓越貢獻是值得稱頌的。從生理學模型和各種細節上說，這種藥物動力學方法可能用來洞察複雜的生理學研究。總之，藥物動力學在過去數年來，國際上開展了大量研究工作，既有精心設計的實驗，也有理論上的探討，取得了很大的成果，特別是70年代中後期，國際上採用電子計算機編程式處理，處理的準確性、精度與速度都大為提高。藥物動力學的原理與方法，如今已經滲透到藥學領域的多種學科之中，越來越顯示出它的重要性。但是，藥物動力學的研究，距離完全把握藥物在體內的每個器官的動向，從而任意能動地設計出在體內任何指定部位、指定時間、發揮指定作用的藥物與製劑，還有相當大的距離。在我們面前，很多方面還是有待於不斷認識的未知王國，中國醫藥工作者，儘管亦進行了大量的研究和探討，但是，今後亦應在這一領域中花費更大力氣，吸收國外比較先進的東西，作多方面的實際研究工作和理論探討，以利於醫藥衛生事業的發展。中國科學技術已迎來百花爭艷的春天，每秒數百萬次的大型計算機已研製成功，大面積積體電路已鑑定投產，可以預期電子計算機技術的飛速發展與普及，必將有力地推動中國“藥物動力學”的研究與套用得到蓬勃發展。
研究內容
藥物動力學研究的意義在於它在藥學領域裡具有廣泛的套用，近年來，藥物動力學的研究在理論上，實驗方法上和套用上都有了飛速的發展，特別是電子計算機的套用，推動了藥物動力學的發展和套用。
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相關書籍1．藥物動力學在新藥研製過程中的指導意義：回顧藥物研究的過程，剖析某些類型藥物的化學結構與藥物體內過程之間的關係，不難看出藥物動力學對於指導藥物設計的重要意義。在研製一種新藥時，常常希望通過結構改造來達到所期待的要求，但是化學結構改變以後，使藥物體內過程亦發生變化。因此，即要弄清療效關係，亦必須掌握藥物的理化性質與藥物內過程之間的關係，藥物動力學的原理與方法方法廣泛的用於新藥的研製過程。在設計新的化合物時，參考藥物動力學參數，分析藥物結構對參數的影響，發現什麼基因會改變藥物的吸收和處置的動力學過程，從中找出規律，再用以指導新化合物設計，就能發揮藥物動力學對新藥設計的指導作用。藥物結構的改變可以大大改變藥物的動力學性質，巴比妥類藥物就是一個典型的例子，較小結構變化，即可顯著地改變藥物的處置過程。因此，合成一系列具有不同作用特點和不同動力學參數化合物，就或找到幾個臨床所需要的藥物。
對於藥物的動力學研究，不僅可求得這些藥物的動力學參數，便於進行定量的比較，而且對於由於化學結構的變化所引起體內過程改變的影響可做出分析和討論。
我們知道，藥物的化學結構決定著藥物的理化性質，不同結構的藥物，其脂溶性、水溶性、酸鹼性、解離度，受酶催化的生化學反應的難易程度都不同。因此，在新藥設計中，不論是製備同型物還是前體藥物，通過化學結構的改造，改變了化合物的理化性質，都可以使藥物的動力學性質發生改變：如改變藥物的脂溶性或水溶性，就可以改變藥物的吸收速率和吸收量，肝臟的首過效應，以及藥物的生物利用度；改變藥物的選擇性，就可以改變藥物在組織中的分布、結合、活化或失活；改變藥物在體內的時間過程，就可以改變藥物的消除，及排泄或代泄速率。從藥物動力學角度來說，新藥設計的目的，就是通過藥物化學結構改造，設計出使體內過程符合臨床需要的藥物，以滿足臨床治療的要求。
2．藥物動力學在中草藥有效成份研究中的意義：中草藥有效成份的藥物動力學研究，是對祖國醫藥學發掘、整理、提高的一個嶄新課題，它面廣量大，具有重大的理論和實用意義。近年來中國中草藥研究工作取得了很大發展，如水飛薊種子提取的西利賓的藥物動力學研究。西利賓（Silybin）系水薊素（Silymairin為中草藥水飛薊種子提取的總黃酮）中的主要成份。水飛薊素已套用於臨床，對慢性遷延性或慢性活動性肝炎療效較好，亦未發現副作用或毒性反應。近年來的研究證明，水飛薊素還有明顯降低血清膽固醇及降低肝臟脂質沉積作用。為使臨床用藥方案合理化，並進一步探討其降低脂保肝作用機理，有必要對其藥動力學特性進行研究。經雄性大兔靜脈注射西利賓100mg/kg動物實驗表明，符合開放式雙室模型特徵。
3．藥物動力學在藥理學研究中的重要地位：我們知道，藥理學（Pharmacology）是研究藥物和生活機體相互作用的一門科學。它一方面研究藥物對機體的作用；另一方面研究機體對藥物的影響。因此藥理學常被分為藥效動力學（Pharmacodynamics）和藥物動力學（Pharmacokinetics）兩大部分。早在40年代後期，Brid就發現，藥物的藥理作用可以用血藥濃度來說明。藥物的藥理作用強度多與作用部位的藥物濃度有關。藥物在血液中的濃度又常反映作用部位的濃度。藥物治療的關鍵就在於使用部位藥物濃度維持在最低有效濃度以上和最低中毒濃度以下。
然而，體內藥物濃度由各種途徑的消除，不會總是保持不變的，而是隨時間變化而變化，最終從體內消除。為反映這種變化，把血藥濃度變化繪成“血藥濃度-時間”曲線。有了這一曲線，通過數學模型的處理，可得到各種動力學參數。從曲線中可以確定藥物濃度的最大值，達到最大值所需的時間，出現有效濃度和維持有效濃度的時間，計算藥物的生物半衰期，反映藥物在體內的吸收、分布、代泄和排泄特點等。
根據大量實驗研究，得出血藥濃度與藥物作用關係的下述三個觀點：①藥物作用與血藥濃度的關係比劑量關係更密切；②不同個體要達到相同血藥濃度所需劑量有很大差異；③差正常動物對某種藥物和受體部位之間的個體差異很小，血藥濃度相同，在不同動物出現的作用亦相似。例如，速尿的利尿作用強度與血藥濃度之間存在著密切關係。靜脈注射速尿以後，不論是尿流量還是Na+排出量的對數值，都與血藥濃度的對數值存在著良好的線性關係。因此，研究不同時間血藥濃度的變化，在估價藥的治療作用和毒副作用方面具有重要的意義。4．藥物動力學對臨床用藥的指導意義：藥物動力學與臨床藥學相結合，產生了臨床藥物動力學（clinical pharmacokinctics），主要是研究實現臨床給藥方案個體化，包括給藥劑量、給藥間隔時間、給藥途徑以及劑型的選擇等方面的內容。是國外臨床藥學研究生及臨床師的培養計畫中必不可少的課程之一。
藥物動力學書籍
藥物動力學書籍在臨床給藥方案設計中，藥物劑量的確定，若給藥劑量太小，則無效；劑量太大，則容易引起中毒。究竟多大劑量適宜，需要藥物動力研究，方能作出正確的回答。又如多劑量給藥時，給藥間隔時間的確定，給藥間隔時間長則不能保持體現內有效的血藥濃度；若給藥時間過短，不僅用藥過頻很不方便（特別是注射給藥），還容易造成體內藥物蓄積中毒。如果根據藥物動力學研究，知道藥物的生物半衰期或平均穩態血藥濃度或最低穩態血藥濃度等參數，則有助於臨床醫師，藥師用動力學方法設計出給藥間隔，負荷劑量，維持劑量等科學的給藥方案，特別是器官病變患者給藥方案設計，通過血藥濃度監測實現給藥方案個體化，象“量體裁衣”一樣，具有重要意義。
藥物動力學的理論和參數對臨床合理用藥的指導作用是多方面的，例如，曾被臨床廣泛套用的三磺片（ST、SD、SM2各0.167g製成0.5g的片劑，和三磺合劑ST、SD、SM2各取3.3%，製成10%的混懸液）。近年來，經藥物動力學研究發現，這三種磺胺聯合套用由於三種藥物的生物半衰期和血漿蛋白結合率相差懸殊，很難保持體內有效血藥濃度。藥物的t1/2短，從體內消除的快，t1/2長，很難保持體內有效血藥濃度。再則三種磺胺血漿蛋白結合率相差很大，聯合套用以後，將發生競爭性結合，結合率大的SM2奪走了血漿蛋白，結合率小的SD，在血液中呈游離狀態，達到作用部位後，使其作用強度和副作用大大增強，從以上分析可以看出，三種磺胺聯合套用，很難保持有效血藥濃度，因此，結合其生產和套用價值進行重新估價，現已停止使用。
5．藥物動力學在藥劑學、生物藥劑學等學科領域中的重要地位：藥物動力學與藥劑學相結合，產生的生物藥劑學（Biopharmaceutics）是研究藥物及其劑型在體內的吸收、分布、代謝與排泄過程，闡明藥物的劑型因素和生物因素與藥效關係的一門科學。其研究目的在於通過製劑的生物藥學研究所提供的資料，可以正確地評價藥物製劑的質量，設計合理的劑型，製劑工藝為臨床合理用藥提供科學依據，保證臨床用藥的安全性的有效性。在長期的臨床用藥工作中，人們常常發現，同一藥物製劑的不同藥廠出品，或同一藥廠同一製劑的不同批號之間，療效相差很大。國外也有類似的報導，1968年澳大利亞生產的苯妥英鈉片劑，病人服用療效一致很好。後來，有人將處方中的輔料CaSO4改為乳糖，其它未變，結果臨床套用時連續發生中毒事件，是什麼原因呢？引起人們特別注意。經藥物動力學研究發現，將處方中的CaSO4改為乳糖以後，壓制的片劑體外釋放和體內吸收都大大提高，使血藥濃度超過了最低中毒濃度，因此發生中毒事件。1964年有報導，治療風濕性關節炎的沷尼松片劑，劑量達到原來的4倍亦不顯效。經研究發現，無效片劑釋放一半所需的時間，即T50為173分鐘；有效片劑釋放一半，即T50為4.3分鐘。但此兩種片劑崩解時限為2.5分鐘。大量事實證明，片劑崩解了，但藥物不一定能夠完全釋放。片劑釋放問題，必然影響藥物的吸收和臨床療效。在過去的藥典中規定，片劑的崩解時限是只要在規定的時間內，能通過10目篩，即崩解到顆粒小於1.6mm即為合格。但是，大多數藥物要以分子狀態才能吸收，那么，從1.6mm再繼續分散到可以吸收的分子狀態，還要經過漫長的過程，藥典規定的崩解實驗已經無能為力了。因此，近年來，世界各國及中國新藥典對片劑和膠囊劑的部分產品都提出了釋放度的要求，國外部分片劑還提出了生物利用度的要求。實踐證明，“唯有結構決定療效”的概念，現在看來，已經不完全正確了。因此，如何評價藥物的療效和製劑質量等重要工作，僅僅依靠原有的經驗，顯然是不夠的，必然聯繫藥物動力學的原理與方法，作進一步的研究工作。
70年代中期，藥物動力學套用於藥劑學以來，首先是在生物利用度和長效製劑的設計方面。有關生物利用度的專著和綜述已有不少，美國藥學會雜誌（J Am Pharm Assoc）在1975~1976年間，曾連載10多種藥品的生物利用度專論，其中包括地高辛、呋喃坦啶、土黴素、四環素、苯妥英鈉、沷尼松、氨苄青黴素、氫氯噻嗪、氫沷尼松、藥黴素、華法令、保泰松、磺胺異惡唑等。國內近年來也進行了大量工作，如強的松龍片劑與滴丸劑、撲熱息痛片劑及四種型的比較，阿期匹林片劑及栓劑、氨茶鹼片劑及栓啶栓劑、苯妥英鈉片劑、核黃素片劑、氫氯噻嗪片劑、SMZ片劑等。生物利用度研究中，按給藥次數，有單次給藥和多次給藥多種；按被測體液分，常用血藥濃度與尿藥濃度法兩種。者需要依據藥物動力學的原理對實驗作合理設計，並對結果進行統計學處理。
套用藥物動力學原理設計長效製劑的綜述亦不少。藥劑學中亦有收載。根據釋藥速度的不同、Weuing等將長效製劑分為四種類型：1型：只有一級速度的緩釋部分，而無速釋成分的製劑；2型：只有零級速度緩釋部分，而無速釋成分的製劑；3型：含有零級速度緩釋部分，同時含有速釋成分的製劑；4：含有一級緩釋部分，同時含有速度成分的製劑。以上各類長效製劑者有各自的血藥濃度與時間的關係式，均為套用藥物動力學的方法設計的典型例子。
Chandrasekaran等最近套用藥物動力學原理設計控制系統的基本原理及典型例子的綜述，詳細地敘述了口服控制傳遞系統、東莨菪鹼透皮治療系統及介紹了微型滲透泵了基本設計參數和工藝。前體藥物（Pro-drug）有時可使藥物長效化，利用藥物動力學原理對此加以探討的例子亦有報導。
綜上所述，藥物動力學已成為一種新的有用的工具，它在藥學領域裡具有廣泛的套用。醫學上一些重大課題，如癌症、冠心病、高血壓等迄今尚未找到的療效卓越的新藥。因而，尋找新藥的方式，正在逐漸從經驗轉向更為合理的形式。例如，通過生物化學、生物物理學、酶學、藥物動力學、統計學以及各種光譜技術以發展或設計新藥、新製劑、新劑型。近年來，很重視化學結構與生物活性間的定量關係的推導，從而設計更為優越的藥物。這類方法中，Hansch方程式的套用正日漸增多，但還有許多問題尚未解決，如代謝產物產生的毒性，藥物與血漿或組織內蛋白相結合而失去效用，以及藥物的立體因素等問題。量子化學的套用尚在初始階段，尚未能滿意地解決結構與活性間的關係。套用數、理化最新技術和藥物動力學方法，將為新藥研究開闢新的途徑。從而創製新藥、好藥、征服各種頑症、絕症，開創中國醫藥衛生事業的新局面。
相關機制
藥物動力學研究藥物對機體的作用。口服、注射或經皮膚吸收藥物後，絕大多數藥物進入血循環遍布全身並與靶器官相互作用。然而，藥物本身的性質或給藥途徑決定了該藥只作用於機體某一特定部位（如抗酸藥只作用於胃），與靶器官的相互作用可產生人們所期望的藥效，而與其他細胞、組織或器官的相互作用可能出現不良反應。
洋地黃是一種用於治療心臟病的藥物。
- 藥物的設計與開發
任何一個藥物都不是絕對有效和完全無毒的，因此，在臨床用藥時要平衡各藥的優缺點，然而，有時在治療輕微疼痛、失眠、咳嗽和傷風感冒時，人們常常用非處方藥，此時沒有醫生的指導，應該仔細閱讀說明書並遵照說明用藥。
方案設計
（一）概述 80年代醫藥事來飛速發展，臨床套用的藥物品種越來越多，據統計，國際上現有原料藥品約4500餘種，並且每年平均增加20~30種。
藥物品種日益增加，臨床濫用或不合理用藥亦日益增多，醫藥開支日益增大，但臨床藥物治療水平在某些方面並沒有隨著藥品品種的增加而有較大提高，由於濫用或不合理用藥，臨床不斷出現嚴重的醫療事故或引起藥源性疾病。
據報導，美國市售藥物製劑五十餘種左右，經調查發現約有90%屬濫用。例如，普通傷風感冒，一開始就使用抗生素就是濫用，因為一則無效，且易產生抗藥性；還易引起體內菌群平衡失調，美國FDA成立專門機構，嚴格控制濫用抗生素。
50年代，德國套用機錫膠囊劑抗感染，結果造成217人中毒102人死亡。
1956年，在西歐市售新藥反應停（Thalidomide）治療妊娠反應，造成8000多畸形胎兒誕生，引起震驚世界的悲慘後果。
1968年有篇報導，澳大利亞生產的苯妥英鈉片劑，病人服用療效一直很好。後來有人將輔料CaSO4改為乳糖，其它未變，臨床套用相同劑量，結果連續發生嚴重中毒事件。後來經生物利用度研究發現，這兩種片劑雖然劑量相同，但由於輔料改變引起生物利用度較大變化，使血藥濃度發生較大變化導致醫療事故。
還有些藥物，治療劑量與中毒量之間相差很小，每個人對其耐受性和體內消除速率又有很大差異，臨床用藥稍有不慎則容易產生中毒，甚至死亡。
臨床藥學是為病人治療和合理用藥之間架設的橋樑，是藥理學與藥劑學的臨床套用，包括病人在用藥治療過程中的臨護，使藥物發揮有利的一面，儘量減少不利的一面。隨著醫藥衛生事業的飛速發展，藥師必須面向臨床，必須對制定給藥方案的有關知識有較深入的了解，才能在協助醫師合理用藥方面做出較大貢獻。藥學教育的根本任務是培養藥師，從脫離患者的藥學、轉向為患者服務的藥學，這是無需討論的當務之急。
1．臨床藥物動力學與藥師的基本任務
藥物動力學（Pharmacokinetics）與臨床藥學（Clinical Pharmacy）相結合，產生了臨床藥物動力學（Clinical Pharmacokinetics），是對每一個患者都能提供安全、有效的治療方案，包括給藥途徑、用藥劑型、用法、用量、給藥間隔等，實行給藥方案個體化；可以重新審查給藥計畫；對不良反應做出定量的解釋；對正在進行的血液，腹膜透析患者出現不良反應有助於按計畫暫時中止給藥及做必要的緊急解毒措施等。
作為臨床藥師的最基本任務是實現給藥方案個體化，進行血藥濃度監測的實驗設計；數據的統計學處理；受試藥劑的製備；廣泛收集藥學情報；套用臨床藥學動力學等方面的知識為臨床醫師提供科學給藥方案，做到給藥劑量個體化，進一步提高藥物的療效，減少藥物的不良反應。
2．給藥方案個體化與血濃度監測：
（1）給藥方案個體化：藥理學和治療學教科書中推薦的藥物劑量，大都是平均劑量，就如服裝店裡所賣成衣的尺碼一樣。但是，成衣尺碼還有不同長短和肥瘦可供顧客選用，而教科書中的劑量，卻都是固定的一個。事實上，只有少數安全、低毒的藥物按照既定的平均劑量給藥，能使用藥者獲得滿意的療效。但多數藥物並非如此。給予同一劑量後，往往只有一部分病人療效滿意，另外一些病人，或因劑量不足療效不佳，或因藥量過大出現不良反應。有時由於病人體內器官病變，影響到藥物在體內的正常吸收、分布、代謝和排泄等動力學變化，即使套用常規劑量，有時或無效或產生中毒，血藥濃度監測是幫助實現給藥方案個體化的重要手段之一，給藥方案個體化則是提高臨床療效的一個重要保證。
（2）血藥濃度監測：從醫生處方到藥物發揮治療作用或產生不良反應要經過藥劑過程（Pharmaceutical Process）、藥物動力學過程（Pharmacdynamic Process）和治療作用過程（Therapeutic Process）等三個過程，因此對藥物治療進行的監測應該包括對上述過程的全面監測。
通過治療藥物血藥濃度監測，對患者的疾病，所用藥物的性質，個體對藥物的反應等方面充分了解，藉助於特定時間的血藥濃度，利用臨床藥學動力學的原則和公式為病人設計體體化的給藥方案，聯繫臨床實際，不斷提高臨床用藥水平。
3．血藥濃度監測在給藥方案個體化中的地位
藥理作用強度與劑量在一定範圍內密切相關，這是藥物學的一條基本規律，是針對群體的平均情況而言。當討論臨床具體病人的處方劑量與所得藥效強度之間的關係時，則需考慮下面六個問題：①醫生雖然開了處方，但病人是否按醫囑中的給藥方案用藥？②是否由於使用不同廠家和不同批號的主品、因製劑生物利用度不同而影響療效？③雖然按處方醫囑用藥，生物利用度亦保持一致，但有無可能由於個體病人的藥物動力學特點存在個體差異，造成血藥濃度的個體差異，從而影響療效？④雖已按醫師的願望調整並建立了一定的血藥濃度，但後者能否反映作用部位的藥物濃度？⑤即使控制了作用部位的藥物濃度是否一定能保證滿意的療效？⑥顯然還要考慮由於其他藥物存在而出現協同或拮抗作用的可能性。
以上六個環節都可能使處方劑量與藥效強度之間喪失相關性。只有對這六個環節都有了透徹的了解，才能明確血藥濃度監測在給藥方案個體化中的地位。
4．需要血藥濃度監測的情況
在藥物濃度一效應關係已經確立的前提下，下列情況需要血藥濃度監測：①安全範圍較窄的藥物，其有效濃度和中毒濃度比較接近，如地高辛、鋰鹽、茶鹼等。②米氏動力學過程的藥物，在治療劑量範圍內已呈現零級過程，機體對藥物的消除功能已達飽和狀態，隨劑量增加，血藥濃度不成比例地猛增，伴以消除t1/2明顯延長，如阿斯匹林、水楊酸鹽、苯妥英鈉、普萘洛爾等。③為了確定新藥的群體給藥方案，進行臨床藥物動力學研究。④藥物動力學的個體差異很大，特別是由於遺傳性造成藥物代謝速率明顯差異的情況，如普魯卡因胺的乙醯代謝。⑤中毒症狀容易和疾病本身相混淆的藥物，如用地高辛控制心律失常時，藥物過量也可以引起心律失常。⑥常規劑量也可以引起心律失常。常規劑量下沒有看到療效，測定血藥濃度有助於分析療效不佳的原因（製劑質量有問題，藥物消除太快……）。⑦常規劑量下出現毒性反應。⑧藥物的消除器官功能受損（如腎功能較差的病人套用氨基糖甙類抗生素；肝功能損害病人套用利多卡因等）。⑨懷疑由於合併用藥而出現的異常反應。⑩診斷的處理過理中毒。
（二）t1/2與給藥方案設計
生物半衰期的變動對於每一種具體藥物來說，其t1/2並不是一個絕對數值，文獻報導t1/2數值是正常情況下的平均值，個體有時會有較大差異，多種因素可引起t1/2變動。
1．劑量效應：藥物在體內的主動轉運、代謝和分布等過程均與藥量有關，劑量增加，可能使其中一個或幾個過程達到飽和，t1/2將延長，如非線性的藥物t1/2隨劑量增加而延長。
3．個體差異 文獻報導的藥物t1/2為正常人的平均值，個體間存在差。Beckett在四個受試者中分別口服右旋苯丙胺15mg的溶液劑，測定體內t1/2分別為4.32h；4.75h；4.93h和5.3h。Kruger-Thiemer報導，磺胺類藥物的t1/2個體差異可達2倍左右。
個體差異主要為遺傳因素影響，但服用藥物進的內環境如飲水量，食物性質及機體活動情況亦有影響。
4．年齡的影響 年齡不同，t1/2亦不同，特別是新生兒、早產兒、老年人，臨床用藥應特別注意。
例如：雙香豆素與甲苯磺丁脲合併服用，可使用甲苯磺丁脲的t1/2從4.9h延長到17.5h，血藥濃度增加，使血糖明顯下降。
保泰松、丙磺舒、苯海拉明等與其它藥物同時用時，可促進自身在體內的代謝使其t1/2縮短。例如強力黴素t1/2這12—16h，若與苯巴比妥合併服用，可使其t1/2大大縮短。
6．疾病的影響與生理因素的影響。
指導作用
在藥物作用的研究中，廣泛開展了藥物動力學的研究，即利用數學模型和公式，對於藥物的吸收、分布、轉化與消除等過程進行了定量研究。在抗生素的臨床前期藥理研究中也越來越多的採用藥物動力學原理，為抗生素給藥方案的制定和合理套用提供參考數據，使抗生素的套用提高到新水平。因此，藥物動力學已成為臨床工作者日益關心的課題。
根據藥物動力學的原則，可以用數字來描述藥物的體內過程。從血藥濃度通過計算可參得到更多信息，使我們對藥物的藥理特性有更詳盡的了解，並可以進行定量比較，有助於制訂合理的給藥方案，根據機體情況調整給藥方案，預測毒性的發生等。但也應看到，由於人體的複雜性，無論通過如何細緻複雜的計算方法，藥物動力學研究只能得出一個大致的估計；在此基礎上如能輔以細緻的臨床觀察和其他測試方法，則可使些項研究更好地為臨床服務，最大限度地發揮藥物治療效果，並促進合理用藥。
隔室模型
藥物在體內的轉運可看成是藥物在隔室間的轉運，這種理論稱為隔室模型理論。
隔室的概念比較抽象，無生理學和解剖學的意義。但隔室的劃分也不是隨意的，而是根據組織、器官、血液供應多數和藥物分布轉運速度的快慢而確定的。
1.單隔室模型
即藥物進入體循環後，迅速地分布於各個組織、器官和體液中，並立即達到分布上的動態平衡，成為動力學上的所謂“均一”狀態，因而稱為單隔室模型或單室模型。
2.二隔室模型二隔室模型是把機體看成藥物分布速度不同的兩個單元組成的體系，一個單元稱為中央室，另一個單元稱為周邊室。中央室是由血液和血流非常豐富的組織、器官等所組成，藥物在血液與這些組織間的分布聲速達到分布上的平衡；周邊室（外室）是由血液供應不豐富的組織、器官等組成，體內藥物向這些組織的分布較慢，需要較長時間才能達到分布上的平衡。
藥物動力學書籍
藥物動力學書籍3. 多隔室模型 二隔室以上的模型叫多隔室模型，它把機體看成藥物分布速度不同的多個單元組成的體系。
參數
消除速度常數
消除是指體內藥物不可逆失去的過程，它主要包括代謝和排泄。其速度與藥量之間的比便常數K稱為表觀一級消除速度常數，簡稱消除速度常數，其單位為時間的倒數，K值大小可衡量藥物從體內消除的快與慢。
藥物從體內消除途徑有：肝臟代謝、腎臟排泄、膽汁排泄及肺部呼吸排泄等，所以藥物消除速度常數K等於各代謝和排泄過程的速度常數之和，即：
K=Kb+Ke+Kbi+Klu+……
消除速度常數具有加和性，所以可根據各個途徑的速度常數與K的比值，求得各個途徑消除藥物的分數。
生物半衰期
生物半衰期（Half-life time）簡稱半衰期，即體內藥量或血藥濃度下降一半所需要的時間，以t1/2表示，單位為時間。藥物的生物半衰期與消除速度常數之間的關係為：
因此，t1/2也是衡量藥物消除速度快慢的重要參數之一。藥物的生物半衰期長，表示它在體內消除慢、滯留時間長。
一般地說，正常人的藥物半衰期基本上相似，如果藥物的生物半衰期有改變，表明該個體的消除器官功能有變化。例如腎功能、肝功能低下的患者，其藥物的生物半衰期會明顯延長。測定藥物的生物半衰期，特別是確定多劑量給藥間隔以及肝腎器官病變時給藥方案調整都有較高的套用價值。
根據半衰期的長短，一般可將藥物分為：t1/2<1小時，稱為極短半衰期藥物；t1/2在1~4小時，稱為短半衰期藥物；t1/2在4~8小時，稱為中等半衰期藥物；t1/2在8~24小時，稱為長半衰期藥物；t1/2>24小時，稱為極長半衰期藥物。
清除率
整個機體（或機體內某些消除器官、組織）的藥物消除率，是指機體（或機體內某些消除器官、組織）在單位時間內消除掉相當於多少體積的流經血液中的藥物。
Cl=（dX/dt）/C
=KV
從這個公式可知，機體（或消除器官）藥物的清除率是消除速度常數與分布容積的乘積，所以清除率Cl 這個參數綜合包括了速度與容積兩種要素。同時它又具有明確的生理學意義。
首劑量與維持劑量
在多劑量給藥時，達穩態需要一段較長的時間，因此希望第一次給予一個較大的劑量，使血藥濃度達到有效治療濃度而後用維持劑量來維持共有效治療濃度。
選擇性
某些藥物相對無選擇性，它們可作用於許多不同的組織或器官。如阿托品在鬆弛胃腸平滑肌的同時可鬆弛眼肌和呼吸道並減少汗液和消化腺的分泌。另外一些藥物具很高選擇性並主要作用於某一單一器官和系統。例如，洋地黃，一種用於治療心臟病的藥物，它的主要作用是增加心臟的有效輸出量。睡眠輔助藥的靶器官是腦的神經細胞。非類固醇抗炎藥如阿司匹林和布洛芬主要作用於炎症存在的部位。
受體
許多藥物是通過和細胞表面（細胞膜）的受體結合而發揮作用。大多數細胞膜都有受體，通過它一些化學物質如藥物、激素可影響細胞的活性。受體具有特殊的結構，通過像鑰匙和鎖的關係和藥物結合。藥物的選擇性也可以解釋為對受體的選擇性。一些藥物只能和一種受體結合，另一些藥物可以和體內多種受體結合。
受體並非因藥物而產生，體內本身存在受體，藥物僅僅是和它結合。例如，嗎啡及其相關的鎮痛藥是和腦內內啡肽受體結合（內啡肽是體內產生的一種化學物質，可以改變感受器的反應性）。
激動劑可以激活受體，觸發一系列反應，或是增加細胞功能或是降低其功能。例如，氯化氨甲醯膽鹼激活呼吸道膽鹼受體，產生支氣管收縮，使氣道狹窄；另一激動劑舒喘靈可以和呼吸道腎上腺素受體結合，使支氣管平滑肌鬆弛，支氣管擴張。
拮抗劑可阻止激動劑和受體的結合，阻斷或減低體記憶體在的一些激動劑（如神經遞質）對細胞功能的影響。例如，膽鹼受體阻斷劑異丙基阿托品可阻斷膽鹼能神經遞質乙醯膽鹼的收縮支氣管作用。
激動劑和阻斷劑均可用於治療支氣管哮喘，腎上腺素受體激動劑舒喘靈可以鬆弛支氣管平滑肌，它和膽鹼受體阻斷劑異丙基阿托品合用，可抑制乙醯膽鹼的縮支氣管作用而用於治療哮喘。
酶
除了受體外，藥物作用的另一靶部位是酶，這些酶可以幫助轉運一些重要的化學物質，調節化學反應的速度及其他功能。藥物對受體的作用可分為激動劑和阻斷劑，對酶的作用同樣也可分為激動劑或抑制劑。如洛伐他丁（lovastatin）可以抑制HMG-CoA還原酶，而此酶是膽固醇代謝的關鍵酶，因而可用來治療高脂血症。
藥物和受體、酶之間的作用絕大多數是可逆的，當藥物消除後受體或酶的功能恢復正常。有時作用是不可逆的，如奧美拉唑（omeprazole），一種能抑制胃酸分泌酶的藥，在體內產生新的酶之前，藥物的作用始終存在。
效能效價
效價即效價強度，是指藥物達到一定效應時所需的劑量（通常以毫克計），如鎮痛作用或降壓作用等。例如：B藥5mg鎮痛作用和A藥10mg鎮痛作用相同，則B藥效價是A藥的兩倍。效價強度越大並不能說明該藥優於其他藥。臨床套用時要考慮諸多因素，如副作用、毒性、作用持續時間及價格等。
效能是指藥物產生最大效應的能力。例如，利尿藥速尿可比氫氯噻嗪消除較多的鈉鹽和水，則速尿的效能大。和效價一樣，效能也僅僅是臨床針對個體用藥所考慮的一個因素。
耐受性
反覆或持續用某種藥物可導致耐受性，藥物效應降低，耐受性是機體對藥物持續存在的適應性。產生耐受性有兩種機制：（1）藥物代謝加速，絕大多數是由於肝藥酶活性增加；（2）受體數目減少或對藥物的親和力降低。耐受性是指個體對抗生素、抗病毒藥、抗癌藥等化療藥的不敏感性。產生耐受性後，可考慮增加藥物劑量或改用其他替代藥。
方程
靜脈注射給藥後，由於藥物的體內過程只有消除，而消除過程是按一級速度過程進行的，所以藥物消除速度與體內藥量的一次方成正比。
dX/dt=-KX
將式16-4積分
X=X0*exp（-Kt）
logX=（-K/2.303）t +logX0
單室單劑量靜脈注射給藥後體內藥量隨時間變化的關係式，
logC=（-K/2.303）t+logC0
由此可求得K值，再由式（16-2）求得生物半衰期（亦稱為消除半衰期）t1/2=0.693/K；
尿藥數據法進行藥物動力學分析
用尿藥數據法求算動力學參數，條件是大部分藥物以原形藥物從腎排出，而且藥物的腎排匯過程符合一級速度過程。
1.尿藥排泄速度法
log（dXu/dt）=（-K/2.303）t+logKeX0
K值即可從血藥濃度也可以從尿藥排泄數據求得。從直線的截距可求得腎排泄速度常數K。
2.總量減量法總量減量法又稱虧量法，
Xu=KeX0（1-e-Kt）/K
log（X∞u-Xu）=（-K/2.303）t+logX∞u
總量減量法與尿藥速度法均可用來求算動力學參數K和Ke。速度法的優點是集尿時間不必像總量減量法那樣長，並且丟失一二份尿樣也無影響，缺點是對誤差因素比較敏感，實驗數據波動大，有時難以估算參數。總量減量法正好相反，要求得到總尿藥量，因此實驗時間長，最好七個生物半衰期，至少為五個生物半衰期，總量減量法比尿藥速度法估算的動力學參數準確。
以血藥濃度法建立的藥物動力學方程
藥物恆速靜脈滴注時體內藥量的變化速度為：
dX/dt=K0-KX
X=K0[1-exp（-Kt）]/K
單室模型恆速靜脈滴注體內藥量與時間的關係式，用血藥濃度表示則為：
C=K0[1-exp（-Kt）] / （VK）
1.穩態血藥濃度
即滴注速度等於消除速度，這時的血藥濃度稱穩態血藥濃度或坪濃度
Css=K0/VK
隨著滴注速度的增大，穩態血藥濃度也增大，因而在臨床上要獲得理想的穩態血藥濃度，就必須控制滴注速度，即控制給藥劑量和滴注時間。
從靜滴開始至達穩態血藥濃度所需的時間長短決定於藥物消除速度K值的大小（或生物半衰期的長短）。
Xss=K0/K
穩態時的血藥濃度和體內藥量皆保持恆定不變。
2.達穩態血藥濃度的分數
t時間體內血藥濃度與穩態血藥濃度之比值稱為達穩態血藥濃度的分數fss，即：
fss=C/Css
n=-3.323log（1-fss）
血藥濃度相當於穩態的分數，或欲達穩態血藥濃度某一分數所需滴注的時間。但不論何種藥物，達穩態相同分數所需的半衰期個數n相同。
3.靜滴停止後計算動力學參數
（一）穩態後停滴
此時的血藥濃度變化就相當於快速靜注後的變化，血藥濃度的經時過程方程式為：
logC'=（-K/2.303）t'+log（K0/VK）
（二）穩態前停滴
在靜脈滴注達穩態前，停止滴注，體內血藥濃度的變化與穩態後停藥的變化類似，
五、靜脈滴注和靜脈注射聯合用藥
許多藥物有效血藥濃度為穩態水平，故一般半衰期期大於1小時的藥物單獨靜滴給藥時起效可能過慢、意義不大。為了克服這一缺點，通常是先靜脈注射一個較大的劑量，使血藥濃度C立即達到穩態血藥濃度Css，然後再恆速靜脈滴注，維持穩態濃度。這個較大的劑量一般稱為首劑量或者負荷劑量。
X=K0/K
靜脈滴注前靜脈注射負荷劑量使達穩態，則體內藥量在整個過程中是恆定的。
以血藥濃度法建立的藥物動力學方法
單室模型血管外給藥的微分方法是：
dX/dt=KaXa-KX
C=Ka*F*X0*[exp（-Kt）-exp（-Kat）] / [V（Ka-K）]
（一）消除速度常數K的求算
（二）殘數法求算吸收速度常數
（三）達峰時間和最大血藥濃度的求算
血管外給藥後，血藥濃度時間曲線為一單峰曲線，在峰的左側為吸收相（即以吸收為主），其吸收速度大於消除速度；在峰的右側為吸收後相（亦稱為消除相，即以消除為主），其消除速度大於吸收速度。在峰頂的一瞬間，其吸收速度恰好等於消除速度。
（四）曲線下面積的求算
統計矩法
非線性藥物動力學
線性微分方程組來描述這些體內過程的規律性，無論是具備單室或雙室模型特徵的藥物，當劑量改變時，其相應的血藥濃度隨劑量的改變而成比例的改變，藥物的生物半衰期與劑量無關，血藥濃度-時間曲線下總面積與劑量成正比等。
該方程式基於物質在酶或載體參與下形成另一化學物質。由於該過程需在某一特定酶或載體參與下進行，所以這些過程具有專屬性強的特點。藥物的生物轉化、腎小管的分泌以及某些藥物的膽汁分泌過程都有酶的參與，所以具有非線性動力學特徵。
生物利用度和藥物動力學模型判別方法
生物利用度（bioavailability）是指製劑中的藥物進入體循環的相對數量和相對速度，即生物利用度包含藥物的吸收速度與吸收程度兩個方面的問題。
藥物製劑的生物利用度是評價藥物製劑質量的重要指標之一，也是新藥研究的一項重要內容。通常以下藥物應進行生物利用度研究：用於預防、治療嚴重疾病的藥物，特別是治療劑量與中毒劑量很接近的藥物；劑量-反應曲線陡峭或具不良反應的藥物；溶解速度緩慢的藥物；某些藥物相對為不溶解，或在胃腸道中成為不溶性的藥物；溶解速度受粒子大小、多晶型等影響的藥物製劑；製劑中的輔料能改變主藥特性的藥物製劑。
吸收速度
①可用血藥濃度-時間曲線上到達峰濃度的時間達峰時（tmax）來表示吸收速度的快慢。
②可用殘數法求得Ka。
③Wagner-Nelson法（待吸收的百分數對時間作圖法），本法適用與單室模型。
④Loo-Reigeiman法（待吸收的百分數對數-時間作圖法），本法適用於雙室模型。
吸收程度
吸收程度的測定可用試驗製劑和參比製劑的血藥濃度-時間曲線下總面積（AUC），
1．絕對生物利用度（absolute bioavailability）
AUCiv為靜脈注射給藥血藥濃度-時間曲線下面積。
2．相對生物利用度（relative bioavailability）
AUC試驗為試驗樣品血藥濃度-時間曲線下面積，AUC參比為標準製劑血藥濃度-時間曲線下面積。
AUC的求法：
生物利用度和生物等效性試驗設計與原則
1．物生樣品分析方法的基本要求
2．普通製劑
2）參比製劑 研究必須有參比製劑作對照。其安全性和有效性應合格。研究時道德應考慮選擇國內外已上市相同劑型的市場主導製劑作為標準參比製劑。只在國內外沒有相應的製劑時，才考慮選用其他類型相似的製劑為參比製劑。
一個完整的血藥濃度-時間曲線，應包括吸收相、平衡相和消除相。每個時相內應有足夠的取樣點，總採樣點不少於11個點，一般吸收相及平衡相應各有2~3個點，消除相內應取6~8個點，如緩、控釋製劑，取樣點應相應增加。整個採樣期時間至少應為3~5個半衰期或採樣持續到血藥濃度為Cmax的1/10~1/20。
5）服藥劑量的確定 在進行生物利用度研究時，藥物劑量一般應與臨床用藥一致。若因血藥濃度測定方法靈敏度有限，可適當增加劑量，但應以安全為前提，所用劑量不得超過臨床最大用藥劑量。受試製劑的標準參與製劑最好為等劑量。
6）研究過程 受試者禁食過夜受試製劑或標準參比製劑，用200~250ml溫開水送服，2~4小時後進統一飲食。
8）生物利用度的計算 生物利用度F套用個受試者的AUC0~∞分別計算，並求出其均值±SD。
9）生物利用度與生物等效性評價 受試製劑的參數AUC的95%可信限落於標準參比製劑的80%~125%範圍內，對Cmax可接受範圍在70%~145%，而且受試製劑相對生物利用度應在80%~120%範圍，則可認為受試製劑與參比製劑生物等效。
3．緩釋、控釋製劑
1）單劑量、雙周期交叉試驗
2）多劑量、雙周期穩態研究
