臨床薬物動態:ステップごとの解答つき練習問題

図、ヒント、詳しい解答つきの無料の臨床薬物動態練習問題。毎回新しい数値で、3 つのレベル:半減期、血中濃度、負荷投与量, クリアランス、Vd、S、F, 投与計画の設計と腎機能による調整。

無料の練習問題やさしい
110t (h)C (mg/L)6 mg/L2 hC = ?

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 静注の直後の tobramycin の血中濃度は 6 mg/L です。半減期は 2 h で、薬剤は一次速度論で消失します。2 h 後の血中濃度 C はいくつですか。

C₀ = 6 mg/Lt½ = 2 ht = 2 h
mg/L
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練習する内容

  1. やさしい半減期、血中濃度、負荷投与量
  2. ふつうクリアランス、Vd、S、F
  3. むずかしい投与計画の設計と腎機能による調整

臨床薬物動態の問題の解き方

  1. 半減期を速度定数に換算します:k = 0.693/t½。
  2. 1 kgあたりの値を合計に直します:Vd(L)= L/kg × 体重、CL(L/h)= L/kg/h × 体重。
  3. 関係式を選びます:C = C₀·e−kt、LD = Vd·C/(S·F)、維持投与速度 = CL·Css/(S·F)、τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k。
  4. 腎機能については、まず Cockcroft–Gault 式で CrCl を推定し、その後で投与量または間隔を調整します。
  5. 結果を確認します:血中濃度は半減期ごとに半分になり、定常状態には約5半減期かかります。

よくある間違い

  • 0.693/t½ ではなく 1/t½ を使ってしまう。
  • ln の代わりに log₁₀ を使うこと。
  • S や F で割らずに掛けてしまう。
  • 1 kgあたりの値に体重を掛け忘れる。
  • すでに血中濃度の一部があるのに、負荷投与量の全量を投与してしまう。

重要な公式

速度定数と半減期
k = ln 2/t½ = 0.693/t½
一次の減衰
C = C₀·e−kt = C₀·(1/2)t/t½
2点の血中濃度
k = ln(C₁/C₂)/Δt
容積とクリアランス
Vd = dose/C₀, CL = k·Vd
負荷投与量
LD = Vd·C/(S·F)
維持投与速度
R = CL·Css/(S·F)
定常状態の平均
Css,avg = S·F·D/(CL·τ)
定常状態
半減期 n 回後に 1 − (1/2)ⁿ; 5回後に ≈ 97%
点滴
C = (R/CL)(1 − e−kt)
ピークとトラフから求める間隔と投与量
τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k, D = Vd·(Cpeak − Ctrough)
Cockcroft–Gault
CrCl = (140 − 年齢) × kg/(72 × SCr mg/dL)、女性は × 0.85
腎機能による調整
投与量 × CrCl/正常値; Dettli Q = 1 − fe·(1 − CrCl/正常値)

臨床薬物動態をゼロから学ぶ

事前に学ぶこと: 投与量の計算, 薬学計算

1投与量はどうなるのか

薬物動態学は、血中の薬剤濃度が時間とともにどう変化するかを記述します。臨床薬物動態学は、投与量を決めるために単純なモデルを使います。体は、分布容積(Vd)とクリアランス(CL)を持つ、よく混ざった1つのコンパートメントとみなします。

ほとんどの薬は一次速度論で消失します。毎時間、同じ量ではなく同じ割合の薬剤が除去されます。そのため、血中濃度は半減期ごとに半分になります。

このモデルは、アミノグリコシド、バンコマイシン、テオフィリン、フェニトイン、ジゴキシンのように、治療域の狭い薬に使われます。このレッスンの値はすべて、練習用の典型的な教科書の数値です。

2半減期と消失速度定数

消失速度定数 k(h⁻¹)と半減期 t½ は結びついています:

k = ln 2 / t½ = 0.693 / t½ C = C₀ · e−kt = C₀ · (1/2)t/t½

濃度軸が対数の(片対数グラフ)グラフでは、一次の減衰は直線になります。Δt 離れた2つの血中濃度 C₁ と C₂ から:

k = ln(C₁/C₂) / Δt

定期的な投与や点滴では、血中濃度は定常状態へ上昇します。半減期 n 回後にはその 1 − (1/2)ⁿ に達し、5回後には約97%になります。

セルフチェック 血中濃度が6時間で 8 mg/L から 2 mg/L に低下しました。半減期はいくつですか。
  1. 1.5 h
  2. 3 h
  3. 4 h
  4. 6 h

答え: 3 h. 8 → 4 → 2 は6時間で2回半減しているので、t½ = 3 h です。式を使うと:k = ln(8/2)/6 = 0.231 h⁻¹、t½ = 0.693/0.231 = 3 h です。

3負荷投与量と維持投与量

負荷投与量は、分布容積を一度に目標濃度まで満たします。維持投与量は消失した分を補うので、定常状態では流入速度 = 消失速度になります。

LD = Vd × Ctarget / (S × F) 維持投与速度 = CL × Css / (S × F)
  • S は塩係数:塩のうち活性薬剤である割合で、たとえばアミノフィリン(テオフィリン)は0.8、フェニトインナトリウムは0.92です。
  • F はバイオアベイラビリティ:経口投与量のうち血液に届く割合で、静注では1です。
  • Vd は1 kgあたり(L/kg)で示されることが多く、先に体重を掛けます。

τ 時間ごとの投与では、定常状態の平均濃度は Css,avg = S·F·投与量/(CL·τ) です。

セルフチェック Vd = 0.5 L/kg、体重80 kg、目標10 mg/L。薬は S = 0.8 の塩として(静注で)投与されます。負荷投与量はいくつですか。
  1. 320 mg
  2. 400 mg
  3. 500 mg
  4. 6.25 mg

答え: 500 mg. Vd = 0.5 × 80 = 40 L。必要な活性薬剤:40 × 10 = 400 mg。S = 0.8 で割ると、塩として500 mg です。320 mg は S で割らずに掛けています。

4ピーク、トラフ、腎機能

急速静注では、投与間隔 τ の間に血中濃度はピークからトラフまで低下します。選んだピークとトラフに到達するには:

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

多くの薬は腎臓から排泄されます。クレアチニンクリアランスは Cockcroft–Gault 式で推定します:CrCl = (140 − 年齢) × 体重/(72 × SCr mg/dL)、女性は × 0.85。

ほぼ完全に腎臓から排泄される薬では、投与量をクリアランスに比例して調整するか(投与量 × CrCl/正常値)、間隔を延ばします(τ × 正常値/CrCl)。腎臓から排泄されるのが一部の割合 fe だけの場合、Dettli の投与量比は Q = 1 − fe·(1 − CrCl/正常値) です。

5例題

すべてのステップをたどり、開く前に次のステップを予想しましょう。すべての値は練習用に作った架空のものです。

例題

ある患者のゲンタマイシンの半減期は3 hです。目標はピーク 8 mg/L、トラフ 1 mg/L です。急速静注を仮定すると、必要な投与間隔はいくつですか。

1

速度定数

k = 0.693 / 3 = 0.231 h⁻¹
2

区間

血中濃度は 8 から 1 mg/L に、8分の1まで低下する必要があります。

τ = ln(8/1) / 0.231 = 2.079 / 0.231 = 9.0 h
3

半減期で確認する

8 → 4 → 2 → 1 は3回の半減なので、3 × 3 h = 9 h です。答えは一致します。

答え

投与間隔は 9 h です。実際には扱いやすい値に丸め、血中濃度を確認します。

6よくある間違いと試験問題

  • k に 0.693/t½ ではなく 1/t½ を使ってしまう。
  • 自然対数 ln の代わりに log₁₀ を使うこと。
  • 「1 kgあたり」の Vd や CL に体重を掛け忘れる。
  • S や F で割らずに掛けてしまう。
  • 患者にすでに血中濃度があるのに、負荷投与量の全量を投与してしまう。必要なのは差の分だけです。

易:k と t½、一定時間後の血中濃度、定常状態、単純な負荷投与量。中:維持投与速度、S と F、2点の血中濃度からの k、Vd と CL。難:ピークとトラフからの間隔と投与量、腎機能による調整、平均の定常状態濃度、定常状態前の点滴。

セルフチェック 負荷投与なしで点滴が開始されました。半減期は6 hです。12 h後に定常状態のおよそ何割に達しますか。
  1. 100%
  2. 25%
  3. 50%
  4. 75%

答え: 75%. 12 hは2半減期です:1 − (1/2)² = 0.75、つまり75%です。25%はまだ足りない分です。定常状態には約5半減期、ここでは30 hかかります。

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解答例

例題 1やさしい
110100t (h)C (mg/L)10 mg/L9 hC = ?

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 静注の直後の gentamicin の血中濃度は 10 mg/L です。半減期は 3 h で、薬剤は一次速度論で消失します。9 h 後の血中濃度 C はいくつですか。

C₀ = 10 mg/Lt½ = 3 ht = 9 h

求めるもの: C (mg/L)

ヒントを表示
  1. 半減期の回数:n = t/t½。
  2. C = C₀·(1/2)ⁿ、または k = 0.693/t½ を用いた C = C₀·e^(−kt)。
  3. n = 9/3 = 3.
答えとステップごとの解答を表示

一次消失:1時間あたり一定の割合の薬剤が除去されるため、C = C₀·e−kt、k = ln 2/t½ = 0.693/t½ です。半減期 n 回後は C = C₀·(1/2)ⁿ です。定期的な投与または点滴では、半減期 n 回後に血中濃度は定常状態の 1 − (1/2)ⁿ に達し、5回後には約97%になります。負荷投与量は分布容積を満たします:LD = Vd × C。 数値は練習用です。臨床の現場では必ず施設のプロトコルに従い、ハイリスク薬の投与量はダブルチェックを受けてください。

半減期の回数

n = 9/3 = 3

レベル

C = 10·(1/2)3 = 1.25 mg/L

答え

C = 1.25 mg/L
例題 2ふつう
Vd = 7 L/kgC = 1 mcg/LLD = ? mcg52 kg · S = 1 · F = 0.7

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 体重 52 kg の患者に、digoxin 錠で負荷投与を行い、mcg/L の 1 の血中濃度に到達させます。分布容積は 7 L/kg で、錠剤のバイオアベイラビリティは F = 0.7 です。経口の負荷投与量の合計 LD を mcg で求めてください。

52 kgVd = 7 L/kgC = 1 mcg/LF = 0.7

求めるもの: LD (mcg)

ヒントを表示
  1. LD = Vd × C/(S × F)。
  2. 錠剤では S = 1、F = 0.7 です。
  3. Vd = 7·52 = 364 L.
答えとステップごとの解答を表示

クリアランスと容積:定常状態では投与速度が消失速度に等しいため、維持投与速度 = CL × Css です。負荷投与量は LD = Vd × C/(S × F) で、S は塩係数(塩に含まれる活性薬剤の割合)、F はバイオアベイラビリティ(静注では1)です。2つの血中濃度から、k = ln(C₁/C₂)/Δt。静注ボーラスでは Vd = 投与量/C₀、CL = k × Vd です。 数値は練習用です。臨床の現場では必ず施設のプロトコルに従い、ハイリスク薬の投与量はダブルチェックを受けてください。

分布容積

Vd = 7·52 = 364 L

必要な活性薬剤の量

Vd·C = 364·1 = 364 mcg

負荷投与量

LD = 364/(1·0.7) = 520 mcg

答え

LD = 520 mcg

実際には、投与量は扱いやすい量に丸められます。

例題 3むずかしい
VCss,avg​ = ?200 mg · q12hCL = 0.03 L/kg/h86 kg · S = 1 · F = 1

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 体重 86 kg の患者が、12 h ごとに経口テオフィリン(F = 1)を服用しています。クリアランスは 0.03 L/kg/h です。 1回の投与量は theophylline の 200 mg です。定常状態の平均血中濃度 Css,avg を求めてください。

CL = 0.03 L/kg/hτ = 12 hS = 1F = 186 kgD = 200 mg

求めるもの: Css,avg (mg/L)

ヒントを表示
  1. 定常状態では、平均の流入速度が消失速度に等しくなります:S·F·D/τ = CL·Css,avg。
  2. CL(L/h)= CL(L/kg/h)× 体重。
  3. CL = 0.03·86 = 2.58 L/h.
答えとステップごとの解答を表示

投与計画の設計:急速静注では、投与間隔の間に血中濃度はピークからトラフまで低下するため、τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k、ピークを回復させる投与量は Vd × (Cpeak − Ctrough) です。定常状態の平均濃度は Css,avg = S·F·投与量/(CL·τ) です。点滴では C = (R/CL)(1 − e−kt) で上昇します。腎臓から排泄される薬剤では、クレアチニンクリアランスに合わせて投与量を調整します。 数値は練習用です。臨床の現場では必ず施設のプロトコルに従い、ハイリスク薬の投与量はダブルチェックを受けてください。

クリアランス

CL = 0.03·86 = 2.58 L/h

定常状態の平均血中濃度

Css,avg = S·F·D/(CL·τ) = 1·1·200/(2.58·12) = 6.46 mg/L

答え

Css,avg = 6.46 mg/L

質問と回答

臨床薬物動態とは?

薬物動態学は、血中の薬剤濃度が時間とともにどう変化するかを記述します。臨床薬物動態学は、投与量を決めるために単純なモデルを使います。体は、分布容積(Vd)とクリアランス(CL)を持つ、よく混ざった1つのコンパートメントとみなします。

ほとんどの薬は一次速度論で消失します。毎時間、同じ量ではなく同じ割合の薬剤が除去されます。そのため、血中濃度は半減期ごとに半分になります。

臨床薬物動態の問題の解き方は?(手順)
  1. 半減期を速度定数に換算します:k = 0.693/t½。
  2. 1 kgあたりの値を合計に直します:Vd(L)= L/kg × 体重、CL(L/h)= L/kg/h × 体重。
  3. 関係式を選びます:C = C₀·e−kt、LD = Vd·C/(S·F)、維持投与速度 = CL·Css/(S·F)、τ = ln(Cpeak/Ctrough)/k。
  4. 腎機能については、まず Cockcroft–Gault 式で CrCl を推定し、その後で投与量または間隔を調整します。
  5. 結果を確認します:血中濃度は半減期ごとに半分になり、定常状態には約5半減期かかります。
臨床薬物動態でよくある間違いは?
  • 0.693/t½ ではなく 1/t½ を使ってしまう。
  • ln の代わりに log₁₀ を使うこと。
  • S や F で割らずに掛けてしまう。
  • 1 kgあたりの値に体重を掛け忘れる。
  • すでに血中濃度の一部があるのに、負荷投与量の全量を投与してしまう。
臨床薬物動態の練習では何を学ぶ?
  • やさしい: 半減期、血中濃度、負荷投与量
  • ふつう: クリアランス、Vd、S、F
  • むずかしい: 投与計画の設計と腎機能による調整

問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。

練習のしかた

  • 問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。
  • 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。
  • 進捗、間違えた問題、保存した問題は記録されるので、試験前に復習できます。

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