Klinische Pharmakokinetik: Lernpaket

Formelsammlungen, die wichtigsten Lösungsschritte zu jedem Thema und 8 Übungsaufgaben, mit vollständigen Lösungen am Ende.

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1Formeln und Methoden

Klinische Pharmakokinetik

Geschwindigkeitskonstante und Halbwertszeit
k = ln 2/t½ = 0,693/t½
Zerfall erster Ordnung
C = C₀·e−kt = C₀·(1/2)t/t½
Zwei Spiegel
k = ln(C₁/C₂)/Δt
Volumen und Clearance
Vd = dose/C₀, CL = k·Vd
Aufsättigungsdosis
LD = Vd·C/(S·F)
Erhaltungsrate
R = CL·Css/(S·F)
Mittlerer Steady State
Css,avg = S·F·D/(CL·τ)
Stationärer Zustand
1 − (1/2)ⁿ nach n Halbwertszeiten; ≈ 97 % nach 5
Infusion
C = (R/CL)(1 − e−kt)
Intervall und Dosis aus Spitzen- und Talspiegel
τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k, D = Vd·(Cpeak − Ctrough)
Cockcroft–Gault
CrCl = (140 − Alter) × kg/(72 × SCr mg/dL), × 0,85 bei Frauen
Nierenanpassung
Dosis × CrCl/normal; Dettli Q = 1 − fe·(1 − CrCl/normal)

Methode

  1. Rechne die Halbwertszeit in eine Geschwindigkeitskonstante um: k = 0,693/t½.
  2. Rechne Werte pro kg in Gesamtwerte um: Vd (L) = L/kg × Gewicht, CL (L/h) = L/kg/h × Gewicht.
  3. Wähle die Beziehung: C = C₀·e−kt, LD = Vd·C/(S·F), Erhaltungsrate = CL·Css/(S·F), τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k.
  4. Schätze bei der Nierenfunktion zuerst die CrCl nach Cockcroft–Gault und passe dann die Dosis oder das Intervall an.
  5. Prüfe das Ergebnis: Die Spiegel fallen mit jeder Halbwertszeit um die Hälfte, und der Steady State dauert etwa fünf Halbwertszeiten.

Pharmazeutisches Rechnen

Prozentuale Konzentration
% w/v = g pro 100 mL
Wirkstoffmenge in einer Lösung
g = % × mL / 100
Verhältnisangabe
1:X = 1 g in X mL; % = 100 / X
Rekonstitution
Endvolumen = Lösungsmittel + Pulvervolumen
Konzentration
mg/mL = Wirkstoff in der Durchstechflasche / Endvolumen
Mischungskreuz
Teile von H = T − L, Teile von L = H − T
Wasser oder Grundlage
0%

Dosierung in Pädiatrie und Intensivmedizin

Tagesdosis
mg/Tag = mg/kg/Tag × Körpergewicht (kg)
Gaben pro Tag
Anzahl = 24 h / Dosierungsintervall (h)
Pfund in Kilogramm
kg = lb / 2,2
Konzentration der Infusion
Einheiten/mL = Einheiten im Beutel / Beutelvolumen
Pumpenrate
mL/h = Dosis pro Stunde / Konzentration
Titrierte Infusion
mL/h = mcg/kg/min × kg × 60 / (mcg/mL)
Dosis aus der Pumpenrate
mcg/kg/min = mL/h × (mcg/mL) / (60 × kg)
Einheiten
1 mg = 1000 mcg

2Übungsaufgaben

1.Klinische PharmakokinetikMittel
Vd = 7 L/kgC = 1 mcg/LLD = ? mcg63 kg · S = 1 · F = 0,7

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Patient mit 63 kg soll mit digoxin Tabletten aufgesättigt werden, um einen Spiegel von 1 mcg/L zu erreichen. Das Verteilungsvolumen beträgt 7 L/kg und die Tabletten haben eine Bioverfügbarkeit F = 0,7. Bestimme die gesamte orale Aufsättigungsdosis LD in mcg.

63 kgVd = 7 L/kgC = 1 mcg/LF = 0,7
LD = mcg
2.Klinische PharmakokinetikSchwer
VCss,avg​ = 15 mg/LD = ? mg · q8hCL = 0,05 L/kg/h73 kg · S = 0,8 · F = 1

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Patient mit 73 kg nimmt alle 8 h Aminophyllin oral ein (S = 0,8, F = 1). Die Theophyllin-Clearance beträgt 0,05 L/kg/h. Welche Dosis D in mg ergibt einen mittleren Steady-State-Spiegel von 15 mg/L?

CL = 0,05 L/kg/hτ = 8 hS = 0,8F = 173 kgCss,avg = 15 mg/L
D = mg
3.Pharmazeutisches RechnenMittel
penicillin G 5 000 000 Stückzugegebenes LösungsmittelKonzentration18,2 mL250 000 Stück/mL8,2 mL500 000 Stück/mL3,2 mL1 000 000 Stück/mL600 000 Stück → ? mL

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Eine Durchstechflasche Penicillin G enthält 5 000 000 Einheiten. Ihr Übungsetikett gibt drei Stärken an (siehe Tabelle). Du gibst 18,2 mL Lösungsmittel zu. Die verordnete Dosis beträgt 600 000 Einheiten. Welches Volumen V ziehst du auf? Runde auf eine Nachkommastelle.

18,2 mL → 250 000 Stück/mL600 000 Stück
V = mL
4.Pharmazeutisches RechnenSchwer
90%ethanol+0%Wasser? mL45%1000 mL

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Du sollst 1000 mL ethanol mit 45 % aus einer Stammlösung mit 90 % und gereinigtem Wasser herstellen. Wie viele mL V Wasser brauchst du? Runde auf ganze mL.

90%0%45%1000 mL
V = mL
5.Dosierung in Pädiatrie und IntensivmedizinMittel
25 000 Stück250 mLheparin? mL/h100 kg12 Stück/kg/h

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Beutel enthält 25 000 Einheiten Heparin in 250 mL. Verordnet sind 12 Einheiten/kg/h für einen Patienten mit 100 kg Körpergewicht. Auf welche Rate R stellst du die Pumpe ein, in mL/h? Runde auf eine Nachkommastelle.

25 000 Stück/250 mL12 Stück/kg/h100 kg
R = mL/h
6.Dosierung in Pädiatrie und IntensivmedizinSchwer
250 mg250 mLdobutamine? mL/h102 kg7,5 mcg/kg/min

Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Beutel enthält 250 mg dobutamine in 250 mL. Verordnet sind 7,5 mcg/kg/min für einen Patienten mit 102 kg Körpergewicht. Auf welche Rate R stellst du die Pumpe ein, in mL/h? Runde auf eine Nachkommastelle.

250 mg/250 mL7,5 mcg/kg/min102 kg
R = mL/h
7.PharmakologieMittel

Wie sollten orale Kaliumchlorid-Tabletten eingenommen werden?

  1. AMit Nahrung und reichlich Wasser, bei Retardform unzerkaut geschluckt
  2. BIm Liegen direkt nach der Einnahme
  3. CZerdrückt und unter der Zunge aufgelöst
  4. DNüchtern mit nur einem kleinen Schluck Wasser, dann hinlegen
8.PharmakologieSchwer

Bei einem Patienten mit diabetischer Ketoazidose soll eine i. v. Insulininfusion begonnen werden. Das Serumkalium beträgt 3,1 mmol/L (mEq/L). Warum ist das ein Problem?

  1. ANiedriges Kalium macht Insulin unwirksam, daher ist eine höhere Dosis nötig
  2. BInsulin verschiebt Kalium in die Zellen, sodass der Spiegel gefährlich weit absinken kann
  3. CInsulin erhöht das Kalium weiter und kann einen Herzstillstand verursachen, daher wird die Infusion schneller gegeben
  4. DKalium hat keinen Zusammenhang mit Insulin, daher wird die Infusion wie geplant begonnen

3Lösungen

1.Klinische Pharmakokinetik

Antwort: LD = 630 mcg

Clearance und Volumen: Im Steady State entspricht die Dosierungsrate der Eliminationsrate, daher gilt die Erhaltungsrate = CL × Css. Eine Aufsättigungsdosis ist LD = Vd × C/(S × F), wobei S der Salzfaktor (Anteil des Wirkstoffs im Salz) und F die Bioverfügbarkeit (1 bei i.v.) ist. Aus zwei Spiegeln ergibt sich k = ln(C₁/C₂)/Δt; bei einem i.v. Bolus gilt Vd = Dosis/C₀ und CL = k × Vd. Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Verteilungsvolumen

Vd = 7·63 = 441 L

Benötigte Menge an Wirkstoff

Vd·C = 441·1 = 441 mcg

Aufsättigungsdosis

LD = 441/(1·0,7) = 630 mcg

Antwort

LD = 630 mcg

In der Praxis wird die Dosis auf eine praktische Menge gerundet.

2.Klinische Pharmakokinetik

Antwort: D = 547,5 mg

Ein Dosierschema entwerfen: Bei schnellen i.v. Dosen fällt der Spiegel im Intervall vom Spitzen- auf den Talspiegel, daher gilt τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k, und die Dosis, die den Spitzenspiegel wiederherstellt, ist Vd × (Cpeak − Ctrough). Der mittlere Steady-State-Spiegel ist Css,avg = S·F·Dosis/(CL·τ). Bei einer Infusion steigt der Spiegel als C = (R/CL)(1 − e−kt). Bei einem über die Nieren ausgeschiedenen Arzneimittel wird die Dosis mit der Kreatinin-Clearance angepasst. Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Clearance

CL = 0,05·73 = 3,65 L/h

Dosis

D = Css,avg·CL·τ/(S·F) = 15·3,65·8/(0,8·1) = 547,5 mg

Antwort

D = 547,5 mg
3.Pharmazeutisches Rechnen

Antwort: V = 2,4 mL

Rekonstitution: Das Pulver nimmt Raum ein, daher ist das Endvolumen das Lösungsmittel plus das Pulvervolumen. Konzentration = Wirkstoff in der Durchstechflasche/Endvolumen, und das zu verabreichende Volumen = Dosis/Konzentration. Verwende bei einem Etikett mit mehreren Stärkeangaben die Konzentration, die zur tatsächlich zugegebenen Menge Lösungsmittel gehört. Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Konzentration laut Etikett

18,2 mL → 250 000 Stück/mL

Zu verabreichendes Volumen

V = 600 000/250 000 = 2,4 mL

Antwort

V = 2,4 mL
4.Pharmazeutisches Rechnen

Antwort: V = 500 mL

Mischungskreuz: Um eine höhere Konzentration H und eine niedrigere Konzentration L zu einer Zielkonzentration T zu mischen, nimmt man (T − L) Teile von H und (H − T) Teile von L. Die Teile werden über Kreuz bestimmt: Jede Ausgangslösung bekommt den Abstand vom Ziel zur jeweils anderen Ausgangslösung. Wasser oder eine reine Grundlage zählt als 0 %. Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Teile nach dem Mischungskreuz

90%: 45 − 0 = 45 Teile
0%: 90 − 45 = 45 Teile
gesamt: 90 Teile

Wasser

V = 1000·45/90 = 500 mL

Antwort

V = 500 mL

Kontrolle: 500 mL mit 90 % enthalten 450 mL Wirkstoff, das sind 45 % von 1000 mL. Dabei wird angenommen, dass sich die Volumina einfach addieren; in der Praxis wird mit Ethanol auf das Endvolumen aufgefüllt.

5.Dosierung in Pädiatrie und Intensivmedizin

Antwort: R = 12 mL/h

Heparin- und Insulininfusionen: Konzentration = Einheiten im Beutel/Beutelvolumen (Einheiten/mL). Pumpenrate (mL/h) = Einheiten pro Stunde/Konzentration, und Einheiten pro Stunde = mL/h × Konzentration. Bei einer gewichtsbezogenen Verordnung zuerst Einheiten/h = Einheiten/kg/h × Körpergewicht. Bolusvolumen = benötigte Einheiten/Stärke der Durchstechflasche. Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Einheiten pro Stunde

12·100 = 1 200 Stück/h

Konzentration

25 000/250 = 100 Stück/mL

Pumpenrate

R = 1200/100 = 12 mL/h

Antwort

R = 12 mL/h
6.Dosierung in Pädiatrie und Intensivmedizin

Antwort: R = 45,9 mL/h

Titrierte Infusionen: Bestimme zuerst die Konzentration in mcg/mL (mg × 1000/mL). Bei einer gewichtsbezogenen Verordnung gilt mcg/min = mcg/kg/min × Körpergewicht. Dann mL/h = mcg/min × 60/Konzentration. Rückwärts gerechnet: mcg/kg/min = mL/h × Konzentration/(60 × Körpergewicht). Die Zahlen dienen nur der Übung; halte dich am Patientenbett immer an die örtlichen Standards und lass Hochrisiko-Dosen doppelt kontrollieren.

Konzentration

250 mg = 250 000 mcg
250 000/250 = 1000 mcg/mL

Dosis pro Minute und pro Stunde

7,5·102 = 765 mcg/min
765·60 = 45900 mcg/h

Pumpenrate

R = 45900/1000 = 45,9 mL/h

Antwort

R = 45,9 mL/h
7.Pharmakologie

Antwort: A · Mit Nahrung und reichlich Wasser, bei Retardform unzerkaut geschluckt

Warum das die Antwort ist

Orales Kalium kann Übelkeit und, wenn eine Tablette hängen bleibt, Geschwüre in Speiseröhre oder Darm verursachen. Die Einnahme mit Nahrung und reichlich Wasser und aufrechtes Bleiben verringern dies; die Spiegel werden überwacht.

Antwort

A · Mit Nahrung und reichlich Wasser, bei Retardform unzerkaut geschluckt
8.Pharmakologie

Antwort: B · Insulin verschiebt Kalium in die Zellen, sodass der Spiegel gefährlich weit absinken kann

Warum das die Antwort ist

Insulin treibt Kalium in die Zellen, sodass ein niedriger Ausgangswert zu einer lebensbedrohlichen Hypokaliämie mit Herzrhythmusstörungen werden kann. Kalium wird ersetzt und engmaschig kontrolliert; der internationale Konsens von 2024 (ADA und andere) verschiebt Insulin, bis das Kalium über 3,5 mmol/L liegt, während die britische JBDS-Leitlinie den Flüssigkeiten Kalium zusetzt und eine Überprüfung durch erfahrene Fachkräfte verlangt.

Antwort

B · Insulin verschiebt Kalium in die Zellen, sodass der Spiegel gefährlich weit absinken kann

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