人們常常采用一種叫“房室系統(tǒng)”的觀點來考察問題.根據(jù)研究對象的特征或研究的不同精度要求,我們把研究對象看成一個整體(單房室系統(tǒng))或?qū)⑵淦史殖扇舾蓚€相互存在著某種聯(lián)系的部分(多房室系統(tǒng))。
此問題涉及到的方面。
1.藥物進入機體形成血藥濃度(單位體積血液的藥物量)
2.血藥濃度需保持在一定范圍內(nèi)——給藥方案設計。
3.藥物在體內(nèi)吸收、分布和排除過程 ——藥物動力學。
4.建立房室模型——藥物動力學的基本步驟。
5.房室——機體的一部分,藥物在一個房室內(nèi)均勻分布,在房室間按一定規(guī)律轉(zhuǎn)移
體內(nèi)藥物在任一時刻都是均勻分布的,設t時刻體內(nèi)藥物的總量為x(t);系統(tǒng)處于一種動態(tài)平衡中,即成立著關系式:
藥物的分解與排泄(輸出)速率通常被認為是與藥物當前的濃度成正比的,即:
(dx/dt)出=kx;
且藥物的輸入規(guī)律與給藥的方式有關
情況1 快速靜脈注射
情況2 恒速靜脈點滴
情況3 口服藥或肌注
情況1 快速靜脈注射
在快速靜脈注射時,總量為D的藥物在瞬間被注入體內(nèi)。設機體的體積為V,則我們可以近似地將系統(tǒng)看成初始總量為D,濃度為D/V,只輸出不輸入的房室,即系統(tǒng)可看成近似地滿足微分方程:
C(t)為藥物濃度
情況2 恒速靜脈點滴
藥物似恒速點滴方式進入體內(nèi)
情形3 口服藥或肌注
口服藥或肌肉注射時,藥物的吸收方式與點滴時不同,藥物雖然瞬間進入了體內(nèi),但它一般都集中于身體的某一部位(吸收室),靠其表面與肌體接觸而逐步被吸收.設藥物被吸收的速率與存量藥物的數(shù)量成正比,記比例系數(shù)為k1,即若記t時刻吸收室殘留藥物量為y(t),則y滿足:
解得:
利用MATLAB解得三種結(jié)果
上述是將機體看成一個均勻分布的同質(zhì)單元,故被稱單房室模型,但機體事實上并不是這樣.藥物進入血液,通過血液循環(huán)藥物被帶到身體的各個部位,又通過交換進入各個器官.因此,要建立更接近實際情況的數(shù)學模型就必須正視機體部位之間的差異及相互之間的關聯(lián)關系,這就需要多房室系統(tǒng)模型。
k12表示由室I滲透到室II的變化率前的系數(shù),而k21則表示由室II返回室I的變化率前的系數(shù),它們刻劃了兩室間的內(nèi)在聯(lián)系,I中心室(心、肺、腎等)和II周邊室(四肢、肌肉等)
模型假設
1.中心室(1)和周邊室(2),容積不變
2.藥物從體外進入中心室,在二室間相互轉(zhuǎn)移,從中心室排出體外。
3.藥物在房室間轉(zhuǎn)移速率及向體外排除速率,與該室血藥濃度成正比。
1.快速靜脈注射
2.恒速靜脈滴注
代入原始方程可解。
3.口服或肌肉注射
相當于藥物( 劑量D0)先進入吸收室,吸收后進入中心室。