115年:藥學三(第2次)

承上題【某抗生素在體內之血中濃度循一室模式,已知其平均半衰期為3.5±1 小時。林先生以靜脈輸注給藥 8 小時及24 小時之血中濃度分別為5 mg/L 及6 mg/L。該抗生素在林先生之排除半衰期約為多少小時?】,已知此抗生素在林先生之體內分布體積為10 L,若林先生治療所需之血中穩定濃度調整為10 mg/L時,則其輸注速率應為多少mg/h?

A19.4
B22.4
C25.4
D28.4

詳細解析

本題觀念

本題考查一室模型(one-compartment model)恆速靜脈輸注下的穩定濃度與維持輸注速率。輸注開始後,血中濃度會依消除速率常數逐漸接近穩定濃度;若已知不同時間的濃度,就能先由濃度曲線估算個別病人的 k,再配合分布體積求清除率(clearance, CL)。達到目標穩定濃度時,輸入速率必須恰好補足單位時間的藥物清除量。

解題時不要直接把平均半衰期套在林先生身上,也不要把 10 L 當成輸注速率。先利用 8 小時與 24 小時的兩個濃度點求 k,再用 CL=k×Vd,最後套用 R₀=CL×Css。

選項分析

  • A:19.4 mg/h,不正確。 這個數值代表的清除率約為 1.94 L/h,低於由個案濃度資料估得的約 2.21 L/h。若目標穩定濃度為 10 mg/L,輸注速率不足以補償實際清除量,濃度會低於目標。

  • B:22.4 mg/h,正確。 令 x=e⁻⁸ᵏ。恆速輸注方程為 C(t)=Css(1−e⁻ᵏᵗ),所以 6/5=(1−x³)/(1−x)=1+x+x²。解得 x 約 0.171,k 約 0.221 h⁻¹;再以 Vd=10 L 計算 CL 約 2.21 L/h,故 R₀=2.21×10 約 22.1 mg/h,與選項 22.4 mg/h 最接近。

  • C:25.4 mg/h,不正確。 這相當於假設清除率約 2.54 L/h,與由 8 小時及 24 小時濃度反推出的消除速率不符。分布體積固定為 10 L,不能任意提高 CL。

  • D:28.4 mg/h,不正確。 此速率相當於清除率約 2.84 L/h,會使輸入量高於目前個案在 10 mg/L 目標濃度下的清除量,預期濃度可能超過設定的穩定濃度。

答案解析

本題答案為 B。恆速靜脈輸注的一室模型可寫成 C(t)=Css(1−e⁻ᵏᵗ)。因為 8 小時濃度為 5 mg/L、24 小時濃度為 6 mg/L,設 x=e⁻⁸ᵏ後,兩式相除得到 6/5=1+x+x²,解得 x 約 0.171,因此 k=−ln(x)/8 約為 0.221 h⁻¹。由 Vd=10 L,CL=kVd 約為 2.21 L/h。

當目標 Css 調整為 10 mg/L,維持輸注速率就是 CL 乘以 Css:R₀≈2.21 L/h×10 mg/L≈22.1 mg/h。題目選項以一位小數呈現,最接近 22.4 mg/h,因此選 B。這個關係也說明,達穩定狀態時輸注速率與清除率、目標濃度有關;Vd 主要協助由 k 換算 CL,並非直接等於每小時給藥量。

核心知識點

  • 一室模型恆速輸注:C(t)=Css(1−e⁻ᵏᵗ)。
  • 消除速率常數 k 的單位是 h⁻¹,半衰期為 t½=ln2/k。
  • 清除率關係式:CL=k×Vd;Vd 的單位是 L,CL 的單位是 L/h。
  • 維持輸注速率:R₀=CL×Css,單位為 mg/h。
  • 穩定狀態時輸入速率等於清除速率;增加目標濃度或清除率,都需要提高輸注速率。
  • 題目給的群體平均半衰期只能作背景參考,個別病人的濃度—時間資料優先用來估計個別 k。

參考資料

  1. Pharmacokinetics
  2. Pharmacokinetics: Clearance and volume of distribution
  3. One-Compartment Model: IV Infusion