Farmacocinetica clinica: esercizi con soluzioni passo passo

Detto anche: farmacocinetica

Esercizi gratuiti su Farmacocinetica clinica con schemi, suggerimenti e soluzioni svolte complete. Valori nuovi ogni volta, su tre livelli: emivita, livelli e dosi di carico, clearance, Vd, S e F, progettazione del regime e aggiustamento renale.

Esercizio gratuitoFacile
110t (h)C (mg/L)6 mg/L2 hC = ?

Esercizio di pratica (valori inventati, non indicazioni cliniche). Subito dopo una dose EV, il livello di tobramycin è 6 mg/L. L’emivita è 2 h e il farmaco viene eliminato con cinetica di primo ordine. Qual è il livello C dopo 2 h?

C₀ = 6 mg/Lt½ = 2 ht = 2 h
mg/L
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Su cosa ti eserciti

  1. Facileemivita, livelli e dosi di carico
  2. Mediaclearance, Vd, S e F
  3. Difficileprogettazione del regime e aggiustamento renale

Come risolvere gli esercizi di Farmacocinetica clinica

  1. Converti l’emivita in una costante di velocità: k = 0,693/t½.
  2. Trasforma i valori per kg in totali: Vd (L) = L/kg × peso, CL (L/h) = L/kg/h × peso.
  3. Scegli la relazione: C = C₀·e−kt, LD = Vd·C/(S·F), velocità di mantenimento = CL·Css/(S·F), τ = ln(Cpicco/Cminimo)/k.
  4. Per la funzione renale, stima prima la CrCl con Cockcroft–Gault, poi scala la dose o l’intervallo.
  5. Verifica il risultato: i livelli si dimezzano a ogni emivita e lo stato stazionario richiede circa cinque emivite.

Errori comuni

  • Usare 1/t½ invece di 0,693/t½.
  • Usare log₁₀ invece di ln.
  • Moltiplicare per S o F invece di dividere.
  • Dimenticare il peso corporeo per i valori per kg.
  • Somministrare l’intera dose di carico quando una parte del livello è già presente.

Formule chiave

Costante di velocità ed emivita
k = ln 2/t½ = 0,693/t½
Decadimento di primo ordine
C = C₀·e−kt = C₀·(1/2)t/t½
Due livelli
k = ln(C₁/C₂)/Δt
Volume e clearance
Vd = dose/C₀, CL = k·Vd
Dose di carico
LD = Vd·C/(S·F)
Velocità di mantenimento
R = CL·Css/(S·F)
Stato stazionario medio
Css,avg = S·F·D/(CL·τ)
Regime stazionario
1 − (1/2)ⁿ dopo n emivite; ≈ 97% dopo 5
Infusione
C = (R/CL)(1 − e−kt)
Intervallo e dose da picco e livello minimo
τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k, D = Vd·(Cpeak − Ctrough)
Cockcroft–Gault
CrCl = (140 − età) × kg/(72 × SCr mg/dL), × 0,85 per le donne
Aggiustamento renale
dose × CrCl/normale; Dettli Q = 1 − fe·(1 − CrCl/normale)

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Prima di questo: Calcoli di dosaggio, Calcoli farmaceutici

1Che cosa succede a una dose

La farmacocinetica descrive come cambia nel tempo il livello di un farmaco nel sangue. La farmacocinetica clinica usa un modello semplice per scegliere le dosi: il corpo è un unico compartimento ben miscelato con un volume di distribuzione (Vd) e una clearance (CL).

La maggior parte dei farmaci viene eliminata con cinetica di primo ordine: in ogni ora viene rimossa la stessa frazione del farmaco, non la stessa quantità. Per questo il livello si dimezza a ogni emivita.

Questo modello si usa per farmaci con un intervallo terapeutico ristretto, come aminoglicosidi, vancomicina, teofillina, fenitoina e digossina. Tutti i valori di questa lezione sono numeri tipici da manuale a scopo di esercizio.

2Emivita e costante di velocità di eliminazione

La costante di velocità di eliminazione k (in h⁻¹) e l’emivita t½ sono legate tra loro:

k = ln 2 / t½ = 0,693 / t½ C = C₀ · e−kt = C₀ · (1/2)t/t½

Su un grafico con asse della concentrazione logaritmico (un grafico semilogaritmico), il decadimento di primo ordine è una retta. Da due livelli C₁ e C₂ prelevati a distanza di Δt:

k = ln(C₁/C₂) / Δt

Con dosi regolari o un’infusione, il livello sale fino allo stato stazionario: dopo n emivite ne ha raggiunto 1 − (1/2)ⁿ, circa il 97% dopo 5 emivite.

Autoverifica Un livello scende da 8 mg/L a 2 mg/L in 6 ore. Qual è l’emivita?
  1. 1,5 h
  2. 3 h
  3. 4 h
  4. 6 h

Risposta: 3 h. 8 → 4 → 2 sono due dimezzamenti in 6 h, quindi t½ = 3 h. Con la formula: k = ln(8/2)/6 = 0,231 h⁻¹ e t½ = 0,693/0,231 = 3 h.

3Dose di carico e dose di mantenimento

Una dose di carico riempie subito il volume di distribuzione fino al livello desiderato. Una dose di mantenimento sostituisce ciò che viene eliminato, quindi allo stato stazionario velocità in entrata = velocità in uscita.

LD = Vd × Ctarget / (S × F) velocità di mantenimento = CL × Css / (S × F)
  • S è il fattore del sale: la frazione del sale che è farmaco attivo, per esempio 0,8 per l’aminofillina (teofillina) e 0,92 per la fenitoina sodica.
  • F è la biodisponibilità: la frazione di una dose orale che raggiunge il sangue, 1 per le dosi EV.
  • Vd è spesso indicato per kg (L/kg): moltiplica prima per il peso.

Per dosi ogni τ ore, il livello medio allo stato stazionario è Css,medio = S·F·dose/(CL·τ).

Autoverifica Vd = 0,5 L/kg, peso 80 kg, obiettivo 10 mg/L. Il farmaco è somministrato come sale con S = 0,8 (EV). Qual è la dose di carico?
  1. 320 mg
  2. 400 mg
  3. 500 mg
  4. 6,25 mg

Risposta: 500 mg. Vd = 0,5 × 80 = 40 L. Farmaco attivo necessario: 40 × 10 = 400 mg; diviso per S = 0,8 dà 500 mg di sale. 320 mg moltiplica per S invece di dividere.

4Picchi, livelli minimi e funzione renale

Con dosi EV rapide, il livello scende da un picco a un livello minimo durante l’intervallo di somministrazione τ. Per raggiungere un picco e un livello minimo scelti:

τ = ln(Cpeak/Ctrough) / k dose = Vd × (Cpeak − Ctrough)

Molti farmaci sono eliminati dai reni. La clearance della creatinina si stima con l’equazione di Cockcroft–Gault, CrCl = (140 − età) × peso/(72 × SCr in mg/dL), × 0,85 per le donne.

Per un farmaco eliminato quasi interamente dai reni, la dose viene scalata in proporzione alla clearance (dose × CrCl/normale), oppure l’intervallo viene allungato (τ × normale/CrCl). Quando solo una frazione fe è escreta dai reni, la frazione di dose di Dettli è Q = 1 − fe·(1 − CrCl/normale).

5Un esempio svolto

Segui ogni passaggio e prevedi il successivo prima di aprirlo. Tutti i valori sono inventati a scopo di esercizio.

Esempio svolto

L’emivita della gentamicina di un paziente è 3 h. L’obiettivo è un picco di 8 mg/L e un livello minimo di 1 mg/L. Assumendo dosi EV rapide, quale intervallo di somministrazione serve?

1

Costante di velocità

k = 0,693 / 3 = 0,231 h⁻¹
2

Intervallo

Il livello deve scendere da 8 a 1 mg/L, di un fattore 8.

τ = ln(8/1) / 0,231 = 2,079 / 0,231 = 9,0 h
3

Verifica con le emivite

8 → 4 → 2 → 1 sono tre dimezzamenti: 3 × 3 h = 9 h. La risposta concorda.

Risposta

L’intervallo di somministrazione è 9 h; nella pratica viene arrotondato a un valore comodo e i livelli vengono controllati.

6Errori comuni e domande d’esame

  • Usare 1/t½ invece di 0,693/t½ per k.
  • Usare log₁₀ invece del logaritmo naturale ln.
  • Dimenticare di moltiplicare Vd o CL “per kg” per il peso.
  • Moltiplicare per S o F invece di dividere.
  • Somministrare l’intera dose di carico quando il paziente ha già un livello: serve solo la differenza.

Facile: k e t½, il livello dopo un certo tempo, lo stato stazionario e una semplice dose di carico. Medio: velocità di mantenimento, S e F, k da due livelli, Vd e CL. Difficile: intervallo e dose da picco e livello minimo, aggiustamento renale, livelli medi allo stato stazionario e infusioni prima dello stato stazionario.

Autoverifica Un’infusione viene iniziata senza dose di carico. L’emivita è 6 h. Quale frazione dello stato stazionario viene raggiunta circa dopo 12 h?
  1. 100%
  2. 25%
  3. 50%
  4. 75%

Risposta: 75%. 12 h sono due emivite: 1 − (1/2)² = 0,75, quindi 75%. Il 25% è la parte che manca ancora. Lo stato stazionario richiede circa 5 emivite, qui 30 h.

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Esempi svolti

Esempio 1Facile
110100t (h)C (mg/L)10 mg/L9 hC = ?

Esercizio di pratica (valori inventati, non indicazioni cliniche). Subito dopo una dose EV, il livello di gentamicin è 10 mg/L. L’emivita è 3 h e il farmaco viene eliminato con cinetica di primo ordine. Qual è il livello C dopo 9 h?

C₀ = 10 mg/Lt½ = 3 ht = 9 h

Calcola C (mg/L)

Mostra i suggerimenti
  1. Numero di emivite: n = t/t½.
  2. C = C₀·(1/2)ⁿ, oppure C = C₀·e^(−kt) con k = 0,693/t½.
  3. n = 9/3 = 3.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Eliminazione di primo ordine: una frazione costante del farmaco viene eliminata ogni ora, quindi C = C₀·e−kt con k = ln 2/t½ = 0,693/t½. Dopo n emivite C = C₀·(1/2)ⁿ. Con dosi regolari o un’infusione, il livello raggiunge 1 − (1/2)ⁿ dello stato stazionario dopo n emivite: circa il 97% dopo 5. Una dose di carico riempie il volume di distribuzione: LD = Vd × C. I numeri servono solo per esercitarsi; al letto del paziente segui sempre i protocolli locali e fai ricontrollare le dosi ad alto rischio.

Numero di tempi di dimezzamento

n = 9/3 = 3

Livello

C = 10·(1/2)3 = 1,25 mg/L

Risposta

C = 1,25 mg/L
Esempio 2Media
Vd = 7 L/kgC = 1 mcg/LLD = ? mcg52 kg · S = 1 · F = 0,7

Esercizio di pratica (valori inventati, non indicazioni cliniche). Un paziente di 52 kg deve ricevere una dose di carico con digoxin compresse per raggiungere un livello di 1 mcg/L. Il volume di distribuzione è 7 L/kg e le compresse hanno una biodisponibilità F = 0,7. Trova la dose di carico orale totale LD in mcg.

52 kgVd = 7 L/kgC = 1 mcg/LF = 0,7

Calcola LD (mcg)

Mostra i suggerimenti
  1. LD = Vd × C/(S × F).
  2. Per le compresse S = 1 e F = 0,7.
  3. Vd = 7·52 = 364 L.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Clearance e volume: allo stato stazionario la velocità di somministrazione è uguale alla velocità di eliminazione, quindi la velocità di mantenimento = CL × Css. Una dose di carico è LD = Vd × C/(S × F), dove S è il fattore del sale (frazione di farmaco attivo nel sale) e F la biodisponibilità (1 per via EV). Da due livelli, k = ln(C₁/C₂)/Δt; per un bolo EV Vd = dose/C₀ e CL = k × Vd. I numeri servono solo per esercitarsi; al letto del paziente segui sempre i protocolli locali e fai ricontrollare le dosi ad alto rischio.

Volume di distribuzione

Vd = 7·52 = 364 L

Quantità di farmaco attivo necessaria

Vd·C = 364·1 = 364 mcg

Dose di carico

LD = 364/(1·0,7) = 520 mcg

Risposta

LD = 520 mcg

Nella pratica la dose viene arrotondata a una quantità comoda.

Esempio 3Difficile
VCss,avg​ = ?200 mg · q12hCL = 0,03 L/kg/h86 kg · S = 1 · F = 1

Esercizio di pratica (valori inventati, non indicazioni cliniche). Un paziente di 86 kg assume teofillina per via orale (F = 1) ogni 12 h. La clearance è 0,03 L/kg/h. Ogni dose è di 200 mg di theophylline. Trova il livello medio allo stato stazionario Css,avg.

CL = 0,03 L/kg/hτ = 12 hS = 1F = 186 kgD = 200 mg

Calcola Css,avg (mg/L)

Mostra i suggerimenti
  1. Allo stato stazionario la velocità media in entrata è uguale a quella in uscita: S·F·D/τ = CL·Css,medio.
  2. CL (L/h) = CL (L/kg/h) × peso.
  3. CL = 0,03·86 = 2,58 L/h.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Progettare un regime: con dosi EV rapide il livello scende dal picco al valore minimo durante l’intervallo, quindi τ = ln(Cpicco/Cminimo)/k e la dose che ripristina il picco è Vd × (Cpicco − Cminimo). Il livello medio allo stato stazionario è Css,medio = S·F·dose/(CL·τ). Un’infusione sale come C = (R/CL)(1 − e−kt). Per un farmaco eliminato dai reni, la dose viene scalata in base alla clearance della creatinina. I numeri servono solo per esercitarsi; al letto del paziente segui sempre i protocolli locali e fai ricontrollare le dosi ad alto rischio.

Clearance

CL = 0,03·86 = 2,58 L/h

Livello medio allo stato stazionario

Css,avg = S·F·D/(CL·τ) = 1·1·200/(2,58·12) = 6,46 mg/L

Risposta

Css,avg = 6,46 mg/L

Domande e risposte

Farmacocinetica clinica: di cosa si tratta?

La farmacocinetica descrive come cambia nel tempo il livello di un farmaco nel sangue. La farmacocinetica clinica usa un modello semplice per scegliere le dosi: il corpo è un unico compartimento ben miscelato con un volume di distribuzione (Vd) e una clearance (CL).

La maggior parte dei farmaci viene eliminata con cinetica di primo ordine: in ogni ora viene rimossa la stessa frazione del farmaco, non la stessa quantità. Per questo il livello si dimezza a ogni emivita.

Farmacocinetica clinica: come si risolvono gli esercizi passo per passo?
  1. Converti l’emivita in una costante di velocità: k = 0,693/t½.
  2. Trasforma i valori per kg in totali: Vd (L) = L/kg × peso, CL (L/h) = L/kg/h × peso.
  3. Scegli la relazione: C = C₀·e−kt, LD = Vd·C/(S·F), velocità di mantenimento = CL·Css/(S·F), τ = ln(Cpicco/Cminimo)/k.
  4. Per la funzione renale, stima prima la CrCl con Cockcroft–Gault, poi scala la dose o l’intervallo.
  5. Verifica il risultato: i livelli si dimezzano a ogni emivita e lo stato stazionario richiede circa cinque emivite.
Farmacocinetica clinica: quali sono gli errori più comuni?
  • Usare 1/t½ invece di 0,693/t½.
  • Usare log₁₀ invece di ln.
  • Moltiplicare per S o F invece di dividere.
  • Dimenticare il peso corporeo per i valori per kg.
  • Somministrare l’intera dose di carico quando una parte del livello è già presente.
Farmacocinetica clinica: che cosa si esercita?
  • Facile: emivita, livelli e dosi di carico
  • Media: clearance, Vd, S e F
  • Difficile: progettazione del regime e aggiustamento renale

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