卡马西平在癫痫患儿中的群体药动学研究Δ

焦洋，廖建湘，焦正，黎曙霞（.深圳市儿童医院，深圳市5806；.复旦大学附属华山医院，上海市 00040；.中山大学第一附属医院，广州市 50080）

卡马西平药动学复杂，个体差异大且治疗浓度范围窄，因此临床上需要对该药进行监测和个体化给药。非线性混合效应模型（Nonlinear Mixed Effect Model，NONMEM）[1]，可对临床常规监测的稀疏数据进行数学分析，得到群体药动学参数。该法1999年被美国食品与药品管理局（FDA）正式认可，作为推荐的药物研究和开发手段之一。本研究以单用或合用卡马西平的中国儿童癫痫患者为研究对象，运用NONMEM法定量考察卡马西平清除率的影响因素，估算相对清除率等群体药动学参数，并拟订给药方案，协助临床用药。

1 仪器

NONMEM程序:VersionⅥ2.0（美国加州大学NONMEM工作组）；计算机（Intel Core（TM）263001.86 GHz，内存0.99GB，Microsoft中文Windows XP Home SimpChn 672）。

2 方法

2.1 研究对象

深圳儿童医院门诊癫痫患者，年龄、性别、民族、身高、体重不限；肝、肾功能和白细胞、血小板计数正常；能按照临床治疗方案服用卡马西平（商品名:得理多，北京诺华制药），单用或合并用药皆可，且连续用药4周以上，血药浓度已达到稳态者。

2.2 样本收集

按临床治疗需要，于早晨服药前空腹采集血样，并准确记录患者生理、病理资料及用药情况（见表1）。

表1 患儿一般统计学资料Tab 1 General information of pediatric patient

2.3 检测方法

荧光偏振免疫分析法（TDx，Abbott Co.Irving，Texas，USA），线性范围为0.5～20 mg·L－1，RSD＜10%。

2.4 模型的建立

2.4.1 药动学模型:根据文献报道[2]，卡马西平的药动学模型采用一级吸收和消除的一房室开放模型:

公式1、2中，cp为模型预测的血药浓度，c0为初始浓度，e为自然对数，Ka为吸收速率常数，K为消除速率常数，D为给药剂量，CL为清除率，Vd为表观分布体积。Ka、CL、Vd为该模型的基本参数，且其中的CL和Vd值包括了制剂的生物利用度F值，即CL＝CL/F，Vd＝Vd/F。

由于本研究中所有的数据均来自消除相，因此用NONMEM法无法估算Ka，也给估算Vd带来困难[3～7]。在模型拟合时，根据文献报道值[2]，将Ka固定在0.5 h－1，然后用NONMEM法进行拟合。

2.4.2 固定效应模型:首先建立不含任何固定效应参数且各参数间相对独立的最简模型（即视所有个体的清除率都相等的模型）。根据NONMEM对最简模型的拟合结果，观察各影响因素与CL关系的散点图，用加法、乘法或指数模型等逐步添加解释性变量（Covariate）。由于目标函数的差值（Difference in Objective Functions，DOBJ）近似χ2分布，当χ2＞3.84时（df＝1，P＜0.05），统计学上具显著性差异，逐一添加解释性变量可得全量回归模型（Full regression model，FRM）。用似然比检验法（Likelihood ratio test）对各解释性变量进行检验，方法如下:定检验水准α＝0.01，固定FRM中某一固定效应参数，得限制性回归模型（Restricted regression model，RRM）。RRM和FRM之差DOBJ＞6.64时，则该固定效应参数对CL的群体典型值有显著性影响，反之为干扰因素，予以剔除。对FRM重新整理、简化后可得最终回归模型。

2.4.3 统计学模型:统计学模型中的个体间变异模型采用比例模型，公式为:

个体自身变异模型（亦称残差模型）采用加法模型，公式为:

公式3中CLj为第j个患者的清除率；CL为群体典型值，即能代表患者群体特性的清除率；ηCL，j是均数为0、方差为ω2CL的个体间变异。公式4中c0ij为血药浓度实测值；cij为血药浓度预测值；εij是均数为0、方差为σ2的残差变异。

2.5 模型的验证

本研究采用自举验证法（Bootstrap）[4]，该法特别适合那些难以用常规方法导出对参数的区间估计、假设检验等问题。当缺少验证数据时或样本量较少（如儿科患者或因伦理学原因）时，Bootstrap具有独特的优点，目前已被美国FDA采用。

3 结果

3.1 最终回归模型

通过模型假设检验（表2、表3），确定体重、服药剂量为卡马西平的清除率的影响因子；性别、合用丙戊酸钠不影响卡马西平清除率。最终回归模型如下:

各参数的运算结果见表4（95%置信区间＝参数值±1.96·残差），最终模型为公式:

上式中各参数的含义如下:

CL:清除率（单位:L·h－1）；WT:体重（单位:kg）；Dose:日剂量（单位:g·kg－1）。

表2 混合效应和目标函数值Tab 2 Fixed effect and objective value

表3 RRM和FRM的目标函数值之差Tab 3 Difference of the objective function between RRM and FRM

表4 最终模型的各群体药动学参数值Tab 4 Population pharmacokinetic parameters of carbamazepine by finally model

群体预测值与观测值的相关性见图1；个体预测值与观测值的相关性见图2。

图1 群体预测值与观测值的相关性Fig 1 Relationship between PRED and DV

图2 个体预测值与观测值的相关性Fig 2 Relationship between IPRE and DV

3.2 验证

利用NONMEM程序组中已有的Bootstrap软件写以下程序命令:NMBS CBZ4DA 2000。其意义为Bootstrap检验再抽样共2000次。

再抽样2000次计算各参数的中位数与FRM的参数相比相对误差如果＜5%[6]，则表明，FRM计算的参数是稳定可靠的。检验结果见表5、表6（其中，相对误差（Relative error）＝│FRM-Bootstrap│/FRM×100%）。

表5 自举验证法结果Tab 5 Result of bootstrap validation

表6 最终模型参数值与检验值比较Tab 6 Comparison of FRM and bootstrap

结果表明，FRM计算的参数是稳定可靠的。

4 讨论

4.1 剂量对卡马西平清除率的影响

本研究与多数研究的结果一致:剂量是影响清除率最主要的因素之一（P＜0.001），且随着卡马西平剂量的增加，清除率以非线性形式增加。其原因可能与卡马西平的水溶性差，大剂量时卡马西平的吸收程度下降有关[6]。

4.2 体重对卡马西平清除率的影响

一般认为，体重是影响表观分布体积的因素，但体重是否是清除率的独立影响因素，不同药物间各不相同。本研究的结果显示，卡马西平的清除率和体重有关，且随着体重的增加以非线性方式增加[6]。

4.3 合用丙戊酸对卡马西平清除率的影响

在癫痫的临床治疗中卡马西平和丙戊酸的联用很常见。一般认为，卡马西平能显著降低丙戊酸的清除率，而丙戊酸对卡马西平代谢的影响，各国学者看法不一。用NONMEM法对卡马西平的群体药动学研究结果也不完全相同，有日本学者认为丙戊酸会稍增加卡马西平的清除率[2]，国内重庆[7]、上海[6]也认为丙戊酸会稍增加卡马西平的清除率，而西班牙等[3]的研究显示丙戊酸不改变卡马西平的清除率。

本研究的结果表明，丙戊酸对卡马西平的清除率无明显影响。本研究的119例患儿中合用丙戊酸的有27例，占22.7%。在最简模型与丙戊酸的散点图中，二者无明显趋势性变化。在添加丙戊酸因素计算目标函数值时，仅减少2.154。故认为丙戊酸对卡马西平清除率的无明显影响。

本文建立了Bootstrap验证法:采用完整数据建立模型，然后用再抽样技术（Resampling），生成大量验证数据对每一组数据计算其参数，最后根据这些参数观察模型的可靠性。当缺少验证数据时或样本量较少时，如儿科患者或因伦理学原因，自举法具有独特的优点，目前已在群体药动学中作为验证方法，并被美国FDA采用。

综上所述，本研究揭示了体重、剂量为卡马西平清除率的影响因素，性别、合用丙戊酸不干扰卡马西平的代谢，并且最终模型的各参数值与文献报道接近。

[1]Sheiner LB，Rosenberg B，Marathe VV.Estimation of population characteristicsofpharmacokineticparameters from routine elinieal date[J].Pharmaeokinet Biopharm，1997，25（2）:445.

[2]Yukawa E，Aoyama T.Detection of Carbamazepine Drug Interaction by multiple peak approach screening using routine clinical pharmacokinetic data[J].Clin Pharmacol，1996，36（9）:752.

[3]Hartley R，Forsythe WI，Mclain B，et al.Daily variation in steady state plasma concentrations of carbamazepine and its metabolites in epileptic children[J].Clin Pharmacokinet，1991，20（3）:237.

[4]Efron B，Tibshirani RJ.An Introduction to the Bootstrap[M].London:Chapman＆ Hall.1993.

[5]Efron B，Gong G.Aleisurely look at the bootstrap.The jackknife，and cross-validation[J].Am Stat，1983，37（1）:36.

[6]焦 正，钟明康.NONMEM法估算中国癫痫患者卡马西平的清除率[J].中国药理学通报，2003，19（3）:314.

[7]王 刚，刘 彬，黄晓英，等.非线性混合效应模型法研究卡马西平在癫痫儿童中的群体药动学[J].中国医院药学杂志，2007，27（7）:1001.