พารามิเตอร์จลนพลศาสตร์และการสร้างแบบจำลอง

พารามิเตอร์จลนพลศาสตร์และการสร้างแบบจำลองเป็นแกนหลักเชิงปริมาณของเภสัชจลนศาสตร์: อธิบายว่าการเคลื่อนที่ของยาผ่านร่างกายสรุปได้ด้วยชุดพารามิเตอร์ขนาดเล็กและแสดงด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้อย่างไร จากความเข้มข้นของยาที่วัดได้เมื่อเวลาผ่านไป ขอบเขตนี้จะหาปริมาณต่างๆ เช่น การกำจัดยา (clearance), ปริมาตรการกระจายยา (volume of distribution), ครึ่งชีวิต (half-life) และพื้นที่ใต้กราฟความเข้มข้น-เวลา (area under the concentration-time curve) และฝังไว้ในแบบจำลองที่ทำนายว่าความเข้มข้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรหลังการให้ยา

Definition

พารามิเตอร์จลนพลศาสตร์และการสร้างแบบจำลองหมายถึงชุดของตัวบ่งชี้เชิงปริมาณ (การกำจัดยา, ปริมาตรการกระจายยา, ครึ่งชีวิต, การวัดการสัมผัสยา) และโครงสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (แบบจำลองแบบแบ่งส่วนและแบบจำลองที่เกี่ยวข้อง) ที่ใช้ในการจำแนกลักษณะและทำนายช่วงเวลาของความเข้มข้นของยาในร่างกาย

Scope

ขอบเขตนี้จะนำผู้อ่านไปสู่พารามิเตอร์และโครงสร้างแบบจำลองที่ใช้ในการจำแนกลักษณะการกำจัดยา (drug disposition) โดยจะจัดกลุ่มคำอธิบายของการสะสมยาไปสู่สภาวะคงที่ (steady state), การวัดการสัมผัสยาแบบรวม (integral exposure measure) (พื้นที่ใต้กราฟ), ความแตกต่างระหว่างจลนพลศาสตร์แบบสัดส่วนกับขนาดยา (dose-proportional) (เชิงเส้น) และแบบอิ่มตัว (saturable) (ไม่เชิงเส้น) และแบบจำลองแบบแบ่งส่วน (compartmental models) ที่แปลงข้อมูลความเข้มข้น-เวลาให้เป็นพารามิเตอร์ที่ตีความได้ นี่คือภาพรวมเชิงระเบียบวิธีและเชิงการศึกษาว่าพฤติกรรมทางเภสัชจลนศาสตร์ถูกหาปริมาณได้อย่างไร ไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับการให้ยาหรือคำแนะนำในการรักษา

Sub-topics

• Area Under the Curve (AUC)
• One-, Two-, and Multi-Compartment Models
• Linear Versus Nonlinear Kinetics
• Steady-State Concentration and Accumulation

Core questions

• พารามิเตอร์ใดที่สรุปว่ายาถูกดูดซึม กระจาย และกำจัดออกไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป?
• แบบจำลองแปลงข้อมูลความเข้มข้น-เวลาที่วัดได้ให้เป็นการกำจัดยา ปริมาตร และครึ่งชีวิตได้อย่างไร?
• เมื่อใดที่การสัมผัสยาเป็นสัดส่วนกับขนาดยา และเมื่อใดที่ไม่เป็นสัดส่วน?
• ต้องใช้กี่ส่วนเพื่ออธิบายการกำจัดยาที่กำหนดได้อย่างเพียงพอ?

Key concepts

• การกำจัดยา (Clearance)
• ปริมาตรการกระจายยา (Volume of distribution)
• ครึ่งชีวิตของการกำจัดยา (Elimination half-life)
• พื้นที่ใต้กราฟความเข้มข้น-เวลา (Area under the concentration-time curve)
• สภาวะคงที่และการสะสมยา (Steady state and accumulation)
• จลนพลศาสตร์เชิงเส้นเทียบกับไม่เชิงเส้น (Linear versus nonlinear kinetics)
• แบบจำลองแบบแบ่งส่วน (Compartmental models)
• การเชื่อมโยงเภสัชจลนศาสตร์/เภสัชพลศาสตร์ (Pharmacokinetic/pharmacodynamic linkage)

Key theories

การสร้างแบบจำลองแบบแบ่งส่วนของการกำจัดยา

การกำจัดยาแสดงด้วยส่วนจลนพลศาสตร์ที่ผสมกันอย่างดีหนึ่งส่วนหรือมากกว่านั้นที่เชื่อมต่อกันด้วยค่าคงที่อัตราอันดับหนึ่ง เพื่อให้ข้อมูลความเข้มข้น-เวลาสามารถปรับให้เข้ากับแบบจำลองและลดทอนเป็นพารามิเตอร์ที่ตีความได้ เช่น การกำจัดยา ปริมาตร และครึ่งชีวิต

เภสัชจลนศาสตร์ที่อิงกับการกำจัดยา

การกำจัดยาและปริมาตรการกระจายยาถูกพิจารณาว่าเป็นพารามิเตอร์หลักที่ยึดโยงทางสรีรวิทยา โดยมีครึ่งชีวิตเป็นผลลัพธ์ที่ได้มา; กรอบแนวคิดนี้เป็นพื้นฐานว่าพารามิเตอร์การกำจัดยาถูกตีความอย่างไรในขอบเขตนี้

Mechanisms

การสร้างแบบจำลองทางเภสัชจลนศาสตร์เริ่มต้นด้วยการวัดความเข้มข้นที่สุ่มตัวอย่างเมื่อเวลาผ่านไปหลังการให้ยา มีการเลือกโครงสร้างแบบจำลอง — อย่างง่ายที่สุดคือ ร่างกายถูกพิจารณาว่าเป็นหนึ่งส่วนหรือหลายส่วนที่ยาเคลื่อนที่ผ่านกระบวนการอันดับหนึ่ง — และข้อมูลจะถูกปรับให้เข้ากับแบบจำลองเพื่อประมาณพารามิเตอร์ การกำจัดยาอธิบายปริมาตรของของเหลวที่ถูกกำจัดยาต่อหน่วยเวลาและควบคุมการสัมผัสยาเฉลี่ยในสภาวะคงที่; ปริมาตรการกระจายยาเชื่อมโยงปริมาณยาในร่างกายกับความเข้มข้นที่วัดได้; ครึ่งชีวิต ซึ่งเป็นเวลาที่ความเข้มข้นลดลงครึ่งหนึ่ง เป็นผลมาจากอัตราส่วนของปริมาตรต่อการกำจัดยา พื้นที่ใต้กราฟความเข้มข้น-เวลาจะรวมการสัมผัสยาและเชื่อมโยงขนาดยากับการกำจัดยา เมื่อกระบวนการพื้นฐานไม่อิ่มตัว พารามิเตอร์จะคงที่และการสัมผัสยาจะเป็นสัดส่วนกับขนาดยา (จลนพลศาสตร์เชิงเส้น); เมื่อตัวขนส่งหรือเอนไซม์อิ่มตัว พารามิเตอร์จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและการสัมผัสยาจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่เป็นสัดส่วน (จลนพลศาสตร์ไม่เชิงเส้น)

Clinical relevance

พารามิเตอร์และแบบจำลองในขอบเขตนี้เป็นภาษาเชิงปริมาณที่ใช้ในการอธิบายและเปรียบเทียบพฤติกรรมของยา และเพื่อตีความการศึกษาทางเภสัชจลนศาสตร์ การทำความเข้าใจสิ่งเหล่านี้สนับสนุนการอ่านหลักฐานอย่างมีวิจารณญาณเกี่ยวกับวิธีการจัดการยาโดยร่างกาย บทความนี้เป็นเชิงพรรณนาและเชิงการศึกษา; อธิบายว่าการกำจัดยาถูกหาปริมาณได้อย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการเลือกขนาดยาหรือการตัดสินใจรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

กรอบแนวคิดนี้ตั้งอยู่บนวรรณกรรมระเบียบวิธีวิจัยที่ยาวนานซึ่งรวบรวมไว้ในตำรามาตรฐาน (Gibaldi and Perrier; Rowland and Tozer) และได้รับการทบทวนทางประวัติศาสตร์โดย Wagner การบูรณาการพารามิเตอร์ทางเภสัชจลนศาสตร์กับการตอบสนองทางเภสัชพลศาสตร์สรุปไว้ในการทบทวน เช่น Derendorf and Meibohm สิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งอ้างอิงและแหล่งการศึกษามากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

การอธิบายเชิงปริมาณของการกำจัดยาพัฒนาขึ้นตลอดศตวรรษที่ยี่สิบ โดยอาศัยการวิเคราะห์แบบแบ่งส่วนและจลนพลศาสตร์ของสารติดตาม; ประวัติศาสตร์ของ Wagner ในปี 1981 ติดตามการรวมตัวของมันให้เป็นสาขาวิชาที่สอดคล้องกัน ตำรามาตรฐานในช่วงปลายศตวรรษที่ยี่สิบได้ประมวลชุดพารามิเตอร์และโครงสร้างแบบจำลอง และงานในภายหลังได้ขยายกรอบแนวคิดเพื่อเชื่อมโยงเภสัชจลนศาสตร์กับผลทางเภสัชพลศาสตร์

Key figures

• John G. Wagner
• Milo Gibaldi
• Malcolm Rowland
• Thomas N. Tozer
• Hartmut Derendorf

Seminal works

• wagner-1981
• gibaldi-perrier-1982
• derendorf-1999

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างพารามิเตอร์ทางเภสัชจลนศาสตร์และแบบจำลองทางเภสัชจลนศาสตร์คืออะไร?

พารามิเตอร์ (เช่น การกำจัดยาหรือครึ่งชีวิต) เป็นปริมาณเดียวที่สรุปแง่มุมของการกำจัดยา; แบบจำลองคือโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ เช่น แผนภาพแบบแบ่งส่วน ที่เชื่อมโยงขนาดยาและเวลากับความเข้มข้น และจากนั้นจึงประมาณพารามิเตอร์

เหตุใดการกำจัดยาจึงถูกพิจารณาว่าเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานมากกว่าครึ่งชีวิต?

การกำจัดยาและปริมาตรการกระจายยาอธิบายกระบวนการทางสรีรวิทยาที่เป็นอิสระ (ความสามารถในการกำจัดและพื้นที่การกระจายที่ปรากฏ) ในขณะที่ครึ่งชีวิตเป็นปริมาณที่ได้มาซึ่งขึ้นอยู่กับทั้งสองอย่าง; การเปลี่ยนแปลงของครึ่งชีวิตถูกตีความโดยการย้อนรอยกลับไปยังการกำจัดยาและปริมาตร