群体药代动力学是药代动力学的一个分支,是一种应用统计学研究药代动力学的方法,它定量地考察患者群体药物浓度的决定因素,即群体药代动力学参数,包括群体典型值、固定效应参数、个体间变异、残差变异。目前专业用于群体研究的成熟软件有NONMEM(nonlinear mixed effect model)、WINNONMIX、NPEM、WinBUGS等。本文使用FDA认可的NONMEM软件研究环孢素、异丙酚等药物的多中心群体药代动力学特征。研究论文分成4个章节:　　 第一章移植患者口服环孢素A常规监测的多中心数据群体药代动力学分析　　 环孢素A(cyclosporine A,CsA)属于新型强效免疫抑制剂,它在不同患者身上表现出来的个体间差异比较大,所以需要测定药物浓度以保证环孢素A在临床使用中安全有效。环孢素的群体药代动力学分析可以为临床提供更加合理有效的优化给药方案,从而提高疗效,减少不良反应。本文回顾性收集来自3个不同移植中心、2种移植器官(肝移植和肾移植)患者的稳态谷浓度,以及人口统计学资料(性别、年龄、体重)和生化指标(肌酐清除率,谷丙转氨酶)、移植中心、术后时间等资料。应用NONMEM软件建立群体模型,评价多中心的肝、肾移植患者口服环孢素A常规监测的群体药代动力学特征。选择米曼氏模型作为基础模型,个体间变异选择指数(EXP)模型,残差变异选择加法(ADD)模型,选择一级条件(FOCE)算法,选择有序递加法和向后剔除法考察人口统计学、生化指标(CR,ALT)、日剂量(DD)、移植中心(CENT)、术后时间(POD)、移植器官(ORGA)等协变量对米曼氏动力学参数Vm、Km的影响。通过自举法验证最终模型的稳定性,用拟合优度来评价最终模型。结果表明最终模型Vm、Km的群体典型值是:Vm=278×(POD/200)-0.19×(1+GEND×0.06)×(1+0.07×(2-CENT))×(3-CENT)/2),Km=129×(DD/160)-3.04×(POD/200)-0.83×(1-ORGA×0.29),模型拟合优度良好,浓度观察值(DV)与群体预测值(PRED)的决定系数R2=0.836、浓度观察值(DV)与个体预测值(IPRED)的决定系数R2=0.969。群体权重残差(MWR)和个体权重残差(MIWR)分别是2.47％、1.25％,群体绝对权重残差(MAWR)和个体绝对权重残差(MAIWR)分别是12.98％、5.84％。Vm、Km的个体间变异系数是13.6％、43.0％,残差变异系数是7.6％。自举验证与最终模型的参数结果偏差均在1.18％以内。术后时间、日剂量、性别、移植中心和器官等协变量对参数有显著性影响,其中肝移植患者的Km较肾移植患者低29％,男性的Vm比女性高出6％。研究中没有发现肌酐清除率和谷丙转氨酶的正常与否对环孢素A的药代动力学参数的差异。日剂量、术后时间、不同移植中心和器官对环孢素A药代动力学参数的影响表明环孢素A用药要有针对性,应该实施个体化用药。　　 第二章多中心异丙酚群体药代动力学评价　　 本项研究旨在分析中国人异丙酚血管内给药的群体药代动力学特征,建立群体模型预测药物浓度。本论文收集5个中心的手术患者在异丙酚麻醉给药过程中不同时程的血样并测定药物浓度,其中包括靶控输注时异丙酚的血药浓度。同时收集人口统计学资料(性别、年龄、体重)、采血方式和药物浓度测定方法等信息。用NONMEM软件进行群体药代动力学分析,建立三房室血管内给药药代动力学模型(advan11,trans4),个体间变异选择指数(EXP)模型,残差变异选择常系数(CCV)模型,选择一级条件迭代(FOCEI)算法、选择有序递加法和向后剔除法考察性别、年龄、体重、测定方法等协变量对参数CL、V1、Q2,V2、Q3、V3的影响。通过自举验证、拟合优度、直观预测检验来评价最终模型的拟合性能。对青少年组、体重偏轻的成年组、体重中等的成年男性组、体重中等的成年女性组、体重偏重的成年组和老年组等6个亚组群体进行时间相关半衰期、给药维持速率、持续滴注2h所需异丙酚的总剂量模拟。CL、V1、Q2,V2、Q3、V3的群体典型值分别是0.965×(1+0.401×VESS)×(BW/59)0.578L·min-1,13.4×(AGE/45)-0.317L,0.659×(1+GEND×0.385)L·min-1,28.8 L,0.575×(1+GEND×0.367)×(1-0.369× VESS)L·min-1,196L,个体间变异系数分别是29.2％、46.9％、35.2％、40.4％、67.0％、49.9％。分析仪器为HPLC-UV、GC-MS、HPLC-FLU时的残差变异系数分别是24.7％、16.1％、22.5％,最终模型表明体重(BW)对CL产生正相关影响,年龄(AGE)对V1产生负相关影响,男性(GEND=1)Q2和Q3分别比女性(GEND=0)升高38.5％和.36.7％、动脉采血(VESS=1)的CL和Q3比静脉采血(VESS=0)分别升高40.1％和降低36.9％。最终模型能很好地预测异丙酚浓度,浓度观察值(DV)与群体预测值(PRED)的决定系数R2=0.66、浓度观察值(DV)与个体预测值(IPRED)的决定系数R2=0.91。群体权重残差(MWR)和群体绝对权重残差(MAWR)分别是4.35％、31.63％,个体权重残差(MIWR)和个体绝对权重残差分别(MAIWR)是0.832％、13.79％。自举验证与最终模型的结果偏差均在7.63％以内。直观预测检验的评价结果都表明模型稳定、预测结果可靠。模拟的青少年组、体重偏轻的成年组、体重中等的成年男性组、体重中等的成年女性组、体重偏重的成年组和老年组等6个亚组群体的时间相关半衰期和给药维持速率差异明显,他们的持续滴注2h所需异丙酚的总剂量(mg·kg-1)分别是4.60、4.55、3.91、3.89、3.35、4.05。异丙酚血管内给药符合三房室模型,固定效应包括体重、年龄、性别、采血部位,各亚组群体的模型可以用于临床。根据最终模型计算的患者个体药代动力学参数可用于中国人异丙酚靶控输注给药的麻醉监控。　　 第三章 NONMEM法群体药代动力学研究的自举法验证及其应用　　 群体药代动力学模型包括基础的药代动力学模型、协变量模型和统计学模型3个部分。模型验证是群体药代动力学研究的必不可少的内容,Bootstrap(自举法)是一种内部验证方法,它通过对原有数据的反复的重抽样来验证模型的稳定性。WFN(Wings for NONMEM)是基于bootstrap原理编写的、与NONMEM软件联合使用的外壳脚本程序,使用WFN自举验证包括稳健率、点估计和95％置信区间估计3个部分。自举的原有数据的个体应达到50例,点估计需要自举200次,95％区间估计需要自举500～1000次。本文通过举例介绍WFN在NONMEM法群体参数验证中的应用情况,结果表明WFN是一个用于NONMEM法群体药代动力学模型验证的简便实用程序。　　 第四章 LSS法估算COPD患者茶碱缓释片单用及联用加替沙星时稳态药-时曲线下面积　　 用有限采样法(Limilted Sampling Strategy,LSS)估算慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者茶碱缓释片单用及联用加替沙星时稳态药-时曲线下面积(AUCss0-12)。我们采用如下方法:测得16名COPD患者口服茶碱缓释片稳态时(单用及联用加替沙星)的血药浓度,用多元线性回归法建立0至12h药时曲线下面积AUCss0-12与不同时间点的血药浓度的数学模型,并用Jackknife法进行验证。最终结果如下:单点预测时可以采用给药后2h或4h的血药浓度值预报药-时曲线下面积,单用茶碱回归方程是:AUCss0-12=-3.01+11.15×C2(R2=0.97,P<0.05)或AUCss0-12=-1.34+10.91×C4(R2=0.97,P<0.05)。联用加替沙星的回归方程是:AUCss0-12=3.14+10.27×C2(R2=0.90,P<0.05)或AUCss0-12=-9.68+11.74×C4(R2=0.96,P<0.05)。二点预测可用给药后2h及12h的血药浓度值,单用茶碱回归方程是:AUCss0-12=-0.28+8.47C2+3.18C12(R2=0.98,P<0.05)。联用加替沙星回归方程是:AUCss0-12=5.74+3.64C2+8.54C12(R2=0.99,P<0.05)。考虑到给药后2h为药物的达峰时间,推荐单点预测时采用给药后2h的血药浓度值；用二个浓度点进行预测采用给药后2h和12h的血药浓度值。　　 本论文的创新点在于:国内的环孢素和异丙酚的群体研究均为单中心研究,本论文收集的多个中心的临床监测数据,汇总分析,分析并挖掘不同中心间群体药代动力学参数差异的协变量,建立的群体药代动力学模型更加具有代表性。先前单中心环孢素群体研究都是专注于某种器官移植的病人,而没有考察移植器官不同造成的药代动力学差异,此次用群体研究的方法证实环孢素药代动力学参数由于移植器官不同而存在差异。同时,在应用NONMEM软件建立群体模型的过程中,使用新的一级条件算法(FOCE、FOCEI)。此外,群体模型由于复杂的模型和参数体系,需要科学完整的验证和评测才能外推并应用。作为一种内部验证方法,自举法如何验证群体模型,本论文就应用NONMEM软件建立的群体药代动力学模型的如何进行自举法验证进行了详细的理论探讨。