基于Excel软件的三室模型药物静脉滴注个体给药方案设计.docx

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基于Excel软件的三室模型药物静脉滴注个体给药方案设计

本科毕业论文（设计）

基于Excel软件的三室模型药物静脉滴注个体给药方案设计

基于Excel软件的三室模型药物静脉滴注个体给药方案设计

【摘要】：

　目的：

在临床用药中,为了提高疗效,避免或减少毒副反应,对于那些治疗指数低的药物或个体差异大的患者,必须依据药动学原理进行个体化给药。

方法：

本文应用电子表格程序Excel进行数据处理、绘制图表,研究出一种比以前此类方法更简化的方法。

通过Excel的函数计算功能能方便的求出各种药动学参数，以辅助个体化给药方案的设计,并结合实例发现其方便快捷。

结果：

使用此方法准确性高,应用于临床得到满意的效果。

【关键词】：

药代动力学；三室模型；个体给药方案；Excel软件

TheindividualdosageregimenofintravenousthreecompartmentmodeldrugsdesignedbasedonMicrosoftExcelsoftware

[Abstract]:

Objective:

Inclinicalmedicine,forthosewithlowtherapeuticindexdrugsorinpatientswithlargeindividualdifferences,inordertoimproveefficacyandpreventorreducethetoxicityofdrugs.,thedrugsdeliveryvolumemustbebasedonpharmacokineticprinciplestoindividualadministration.Methods:

Inthispaper,willdevelopedamoreefficientmethodthanthepreviousmethodofsuchmethodswithaspreadsheetprogramExcelfordataprocessing,charting.ComputingfunctionbyExcelcaneasilycalculatethevariouspharmacokineticparameters,tosupportthedesignofindividualdosageregimen.Conclusion:

Withexamplesfoundconvenient,highaccuracy,satisfactoryresultsofclinicalapplication.

[Keywords]:

PharmacokineticsThree-modelIndividualdosageregimenMicrosoftExcel

目录

1.前言1

2.原理和方法1

2.1原理1

2.2方法3

2.2.1表格程序3

2.2.2Excel表格的操作4

2.2.3工作表保护5

3.结论5

参考文献7

综述8

致谢15

1.前言

随着临床给药方案的日益多样化，等剂量等间隔时间的给药方案已远远不能满足临床需要。

而基于病人个体差异和药物性质设计个体给药方案[1]，是实现以最小剂量达到最大治疗效果，减小药物毒副作用的方法。

因此，对于非等剂量非等间隔时间的静脉注射多剂量给药，如何实现最优目标给药是大家普遍关心的问题。

有关给药方案设计的软件很多，但大多需专用的编程软件，使用者难以根据临床需要进行编程，如以C语言编写的给药方案设计软件。

而电子表格程序MicrosoftExcel[2]经历多次升级，功能繁多，菜单技术和控制技术丰富，提供自动填充、各种函数、工具库、宏、控件、对象、数据透视表、单变量求解、规划求解[3]、方案、VBA编程等众多功能，能作大量的数据处理及管理，计算可动态显示和报告，数据分析工作直观，使繁杂的计算过程变得简单、快捷，并且容易掌握。

为此，本文根据病人的性别、年龄、身高、体重、血肌苷浓度,计算血清肌苷清除率、药物清除率和消除速率常数,以药动学模型理论和药效学原理为依据,采用为大家所熟悉的Excel软件进行简单的单元格编辑编写Excel表格程序，希望为临床用三室模型药物[4]静脉滴注给药方案的设计和评价提供一种新的方法。

2.原理和方法

2.1原理

药动学模型是为了定量研究药物体内过程的速度规律而建立的模拟数学模型。

常用的有房室模型和消除动力学模型。

房室（compartment）是由具有相近的药物转运速率的器官、组织组合而成。

同一房室内各部分的药物处于动态平衡。

房室仅是按药物转运动力学特征划分的抽象模型，并不代表解剖或生理上的固定结构或成分。

同一房室可由不同的器官、组织组成，而同一器官的不同结构或组织，可能分属不同的房室。

此外，不同的药物，其房室模型及组成均可不同。

运用房室模型，可将机体视做由一或多个房室组成的系统，从而将复杂的分布过程模型化[5]。

　　若某药在体内各部位间均有较高及相近的转运速率，可在体内迅速达到分布平衡，则该药属单房室模型。

属于单房室模型的药物，在体内达分布平衡后，其血药浓度将只受吸收和消除的影响。

而某药在体内不同部位间转运速率存在较大差异的话，则将血液及其他血液供应丰富、并具有较高转运速率的部分，称做中央室，而把其余部分划归周边室，并可依次再分做第一周边室、第二周边室等，此即多室模型。

根据划分的房室数，相应称为二室模型、三室模型等。

属于多室模型的药物，其首先在中央室范围内达分布平衡，然后再和周边室间达到分布平衡，因此其血药浓度除受吸收和消除的影响外，在室间未达分布平衡前，还受分布的影响。

某些药物如利多卡因、氨茶碱、胺碘酮的特征可用三室模型推导出的三指数项目函数来描述，三个房室包括一个相当于的中央室和两个具有不同摄入和释放速率的周边室。

与中央室交换药物速率较快的周边室称为浅室，与中央室交换药物速率较慢的周边室称为深室。

中央室的药物浓度的时间过程反映三个同时存在的过程的速率，即药物从中央室的消除及中央室向周边室之间的分布。

设剂量为D0的药物，在τ0这段时间内，以恒速K0=D0/τ0滴入中心室其过程如图1所示。

图1静脉滴注三室模型

中心室内药量包括四个方面的变化[6]：

①在体外不断滴入药物，以补充中心室内的药量；②不断向两个周边室转运一定数量的药物；③两个周边室不断返回一定数量的药物；④中心室不断把一部分药物消除出体外。

周边室的药量包括两个方面的改变：

一方面不断从中心室和另外一个周边室获得药物；另一方面不断向中心室和另外一个周边室转运去一部分药物。

在经过滴注时间t（0≤t≤τ）时,中心室的药量为D1（t），周边室的药量分别为D2（t）和D3（t）。

除滴注是恒速K0外，如果其余各转运过程服从一级动力学过程，则三个室间的药物转运过程方程为：

式中，C1（t）、C2（t）、C3（t）分别是t时刻各室的药物浓度。

统一变量得

这里，K12=k12/V1,K13=k13/V1,K21=k21/V2,K23=k23/V2，K31=k31/V3，K32=k31/V3,为三室模型的转运速率常数。

Ke=k2/V1为中心室清除速率常数。

V1、V2、V3分别为各室的表观分布容积。

负号表示药物随时间增加而减少。

当t=0时，

D1（0）=D2（0）=D3（0）=0

这就是上述方程组的初始条件。

给定参数α、β、γ、V、k21、k31，则静脉滴注单次给药后的预期血药浓度c（t）为[8]：

c（t）=k0/V[B1（1-e-αT）e-αT+B2（1-e-βT）e-βT+B3（1-e-γT）e-γT]

（1）

其中β、γ=0时，B1=1/k,α=k;γ=0时,B1=（k21-α）/[α（β-α）],B2=（k21-β）/β/（α-β）;α、β、γ>0,B1=（k21-α）（k31-α）/α/（β-α）/（γ-α）,B2=（k21-β）（k31-β）/β/（α-β）/（γ-β）,B3=（k21-γ）（k31-γ）/γ/（α-γ）/（β-γ）,第s次给药t=0时的血药浓度c（s;0）=c（s-1;τ）。

2.2方法

2.2.1表格程序

新建一个Excel表格，在单元格B3~B8输入α、β、γ、V、k21、k31，B9=IF（AND（B5=0,B4<>0）,（B7-B3）/（B4-B3）/B3,IF（B4=0,1/B3,（$B$26-$B$22）*（$B$27-$B$22）/（$B$23-$B$22）/（$B$24-$B$22）/B3））

B10=IF（AND（B5=0,B4<>0）,（B7-B4）/B4/（B3-B4）,IF（B4=0,,（B7-B4）*（B8-B4）/B4/（B3-B4）/（B5-B4）））

B11=IF（B5=0,0（B7-B5）*（B8-B5）/B5/（B3-B5）/（B4-B5））

C4–F4开始输入每次给药的给药间隔（τ），给药剂量（d），输注时间（T），瞬时（t），

G4=G3*EXP（-B$3*C4）+D4/E4*$B$9*（1-EXP（-B$3*E4））*EXP（-B$3*（C4-E4））/B$6

H4=H3*EXP（-B$4*C4）+D4/E4*$B$10*（1-EXP（-B$4*E4））*EXP（-B$4*（C4-E4））/B$6

I4=I3*EXP（-B$5*C4）+D4/E4*$B$11*（1-EXP（-B$5*E4））*EXP（-B$5*（C4-E4））/B$6

J4=G3*EXP（-$B$3*F4）+H3*EXP（-$B$4*F4）+I3*EXP（-$B$5*F4）+D4/E4*（$B$9*（EXP（-B$3*IF（F4

K4=D4/E4*$B$9*（E4-（1-EXP（-B$3*E4））/B$3+（EXP（B$3*E4）-1）/B$3*（EXP（-B$3*E4）-EXP（-B$3*C4）））+G3*B$6/B$3*（1-EXP（-B$3*C4））+IF（AND（$B$5=0,$B$4=0）,0,D4/E4*$B$10*（E4-（1-EXP（-B$4*E4））/B$4+（EXP（B$4*E4）-1）/B$4*（EXP（-B$4*E4）-EXP（-B$4*C4）））+H3*B$6/B$4*（1-EXP（-B$4*C4）））+IF（$B$5=0,0,D4/E4*$B$11*（E4-（1-EXP（-B$5*E4））/B$5+（EXP（B$5*E4）-1）/B$5*（EXP（-B$5*E4）-EXP（-B$5*C4）））+I3*B$6/B$5*（1-EXP（-B$5*C4）））,

选定单元格G4–J4，往下复制，Excel表格显示每次给药后t时刻的预期血药浓度和AUC值。

2.2.2Excel表格的操作

对于非周期性给药，上述编辑的Excel工作表显示每次给药后的预期血药浓度，其给药间隔、给药剂量可以按临床需要及时变换；对非等间隔（τ=6、6、12h）

周期性给药，可通过Excel表格程序的操作，计算

第n周期任意次给药后的血药浓度和AUC值：

（1）选择“工具”“选项”“重新计算”“迭代计算”，并在“最多迭代计算次数”框中的默认值（100）改为n-1值，确定；

（2）选定单元格G3~I3（事先为空格或为0），输入=G6~