非線性混合效應(yīng)模型法建立12歲以下癲癇兒童拉莫三嗪的群體藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型

熊友健，胡 榕，盧慶紅，涂 瓊，鐘建民

(江西省兒童醫(yī)院a.藥學(xué)部；b.功能科；c.神經(jīng)內(nèi)科，南昌 330006)

拉莫三嗪(LTG)是一種新型廣譜抗癲癇藥物，F(xiàn)DA于2003年批準(zhǔn)用于2～12歲兒童局限性癲癇的輔助治療。目前，LTG廣泛用于治療兒童和成人多種癲癇發(fā)作及癲癇綜合征，但LTG達(dá)到有效治療濃度所需的劑量存在很大的個(gè)體性差異，體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)容易受年齡、體重、種族及其合并使用其他治療藥物的影響，因此，在臨床使用中，需對(duì)LTG進(jìn)行血藥濃度監(jiān)測(cè)。大量的LTG藥代動(dòng)力學(xué)研究和報(bào)道主要集中在成人，較少有兒童的藥動(dòng)學(xué)研究，故臨床上兒童使用LTG常參考成人數(shù)據(jù)來給藥。

本研究采用非線性混合效應(yīng)模型法(NONMEM法)建立LTG在12歲以下癲癇兒童中的群體藥代動(dòng)力學(xué)(PPK)數(shù)學(xué)模型，分別考察癲癇患兒生理、生化指標(biāo)和合并藥物等對(duì)PPK的影響，為臨床個(gè)體化和精準(zhǔn)用藥提供理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

收集2016年3月至2017年2月在江西省兒童醫(yī)院門診和住院部服用LTG治療的癲癇患兒血樣標(biāo)本，并記錄癲癇患兒的用藥信息和各項(xiàng)生化指標(biāo)。研究對(duì)象納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床診斷癲癇及癲癇綜合征[1]；肝腎功能正常；服用LTG 2個(gè)月以上，并達(dá)穩(wěn)態(tài)；年齡>2～<12歲；均有臨床治療藥物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 血藥濃度測(cè)定

血藥濃度測(cè)定方法為本課題組前期研究部分，采用高效液相色譜-紫外檢測(cè)(HPLC-UV)法測(cè)定LTG血藥濃度[2]。

LTG在0.312 5～40.0 μg·mL-1濃度范圍內(nèi)與峰面積線性關(guān)系良好，其回歸方程為：Y=0.047 2X+0.069 3，r2=0.999 2，最低定量限0.08 μg·mL-1，內(nèi)標(biāo)為布洛芬。日內(nèi)和日間精密度RSD均<5%，相對(duì)回收率為82%～105%。

1.3 病例數(shù)據(jù)收集

1)生物學(xué)資料：性別、年齡、體重等；2)用藥信息：LTG劑量、LTG日用劑量、用藥時(shí)間、合并用藥等；3)采血時(shí)間和血藥濃度；4)生化指標(biāo)：肝功能、腎功能等。

1.4 群體藥代動(dòng)力學(xué)模型的建立

運(yùn)用PPK分析方法和采用NONMEM法和PDxPop軟件對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立LTG的PPK數(shù)學(xué)模型。

1.4.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型的建立

因本院臨床治療藥物監(jiān)測(cè)工作集中監(jiān)測(cè)點(diǎn)為早晨給藥前采血(即：谷濃度)，無藥物吸收相，故選擇一房室模型建模，其主要估算參數(shù)有分布容積(V/F)、清除率(CL/F)和吸收速率常數(shù)(Ka)，其中Ka=3.5 h-1，則CL/F=θCL/F×EXP(η1)；V/F=θv/F×EXP(η2)；其中θCL/F、θv/F為典型值，η1、η2為個(gè)體間變異值，EXP為以自然對(duì)數(shù)底數(shù)e為底數(shù)的指數(shù)運(yùn)算，exp(x)=e^x。

1.4.2 建立統(tǒng)計(jì)學(xué)模型

殘差變異模型為Cobs=Cipred(1+ε1)+ε2。其中，Cobs觀測(cè)值，Cipred為預(yù)測(cè)值。

個(gè)體間變異模型為Pi=Tv(P)×EXP(ηi)。其中，Pi為某患者的藥代動(dòng)力學(xué)(PK)參數(shù)值，Tv(P)為典型值，ηi是個(gè)體間變異值。

1.4.3 協(xié)變量模型

用NONMEM和PDxPop軟件進(jìn)行處理。將性別、年齡、體重、LTG日用劑量、合并用藥[丙戊酸鈉(VPA)、卡馬西平(CBZ)、奧卡西平(OXC)、苯巴比妥(PB)托吡酯(TP)]等固定效應(yīng)因素引入基礎(chǔ)模型，用似然比評(píng)估協(xié)變量的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

NONMEM法分析步驟為：1)采用向前包容法逐一評(píng)估各固定效應(yīng)因素，若目標(biāo)函數(shù)值(OFV)差值(△OFV)下降>3.84(χ2，df=l，P<0.05)，則將該固定效應(yīng)因素納入；2)通過逐一評(píng)估所有固定效應(yīng)因素后，進(jìn)行全量回歸模型；3)用剔除法向后逐一評(píng)估各固定效應(yīng)因素，若△OFV增加>6.63(χ2，df=l，P<0.01)，則應(yīng)保留；4)排除無顯著因素后，確定最終回歸模型。

1.4.4 模型的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)

穩(wěn)定性驗(yàn)證：本研究采用國(guó)際公認(rèn)的自舉法(Bootstrap)作為PPK模型穩(wěn)定性的驗(yàn)證方法。主要通過可信度的估計(jì)和穩(wěn)健率來評(píng)價(jià)模型的穩(wěn)定性，即參數(shù)穩(wěn)定，則模型穩(wěn)定，穩(wěn)健率越高，模型越穩(wěn)定。

效能驗(yàn)證：采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)測(cè)分布誤差(NPDE)作為模型預(yù)測(cè)性能的驗(yàn)證方法。主要通過比較實(shí)測(cè)值與模擬值之間存在的偏差值，判斷其偏差值是否符合正態(tài)分布，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ托堋?/p>

2 結(jié)果

2.1 患兒基本資料

共收集118例癲癇患兒的159個(gè)血樣標(biāo)本，其生物學(xué)資料和用藥情況見表1。

表1 118例癲癇患兒的生物學(xué)資料和用藥情況

2.2 模型的擬合確定

采用向前包容法在基礎(chǔ)模型(OFV=500.977)中加入?yún)f(xié)變量，結(jié)果顯示，體重、丙戊酸、卡馬西平、肌酐清除率對(duì)CL/F的影響較大，LTG日劑量對(duì)V/F影響較大(△OFV下降>3.84)，建立全量回歸模型(OFV=412.113)；進(jìn)一步采用剔除法在全量回歸模型中加入上述協(xié)變量，結(jié)果顯示，體重和丙戊酸對(duì)CL/F的影響較大，LTG日劑量對(duì)V/F影響較大(△OFV增加>6.63)，確立PPK最終模型(OFV=326.752)。

LTG的PPK模型協(xié)變量篩選結(jié)果見表2。

表2 LTG的PPK模型協(xié)變量篩選

2.3 最終回歸模型和參數(shù)估計(jì)

用NONMEM和PDxPop軟件對(duì)協(xié)變量模型處理后，LTG的PPK最終回歸模型為：CL/F=1.52×(WT/40)0.87×e-2.63；V/F=290.30×(AMT/100)0.75(其中：WT為體重、AMT為日給藥劑量)。

LTG的PPK最終模型參數(shù)評(píng)估值和變異評(píng)估值(Bootstrap驗(yàn)證)見表3，結(jié)果顯示，典型值(θCL/F、θv/F)和固定效應(yīng)參數(shù)(θWT,CL/F、θVPA,CL/F、θAMT,V/F)的標(biāo)準(zhǔn)誤差(RSE)均<16%(6.54%～15.22%)，表明本研究的最終模型的穩(wěn)定性和效能均良好。

表3 最終模型參數(shù)的評(píng)估與Bootstrap驗(yàn)證結(jié)果

2.4 最終模型評(píng)價(jià)

2.4.1 基礎(chǔ)模型與最終模型的特征判斷圖

LTG的PPK基礎(chǔ)模型和最終模型的主要特征判斷圖顯示：最終模型個(gè)體觀察值(DV)對(duì)群體擬合值(PRED)的散點(diǎn)圖較基礎(chǔ)模型斜率更接近l，表示擬合程度得到極大地改善(圖1)；最終模型加權(quán)殘差(WRES)對(duì)PRED的分布情況散點(diǎn)圖較基礎(chǔ)模型PRED平均分布于WRES=0兩側(cè)，表明PPK的最終模型已將隨機(jī)效應(yīng)分離(圖2)。

2.4.2 NPDE評(píng)價(jià)LTG的PPK模型

將LTG的PPK最終模型模擬的數(shù)據(jù)集進(jìn)行NPDE分析結(jié)果見表4，其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，個(gè)體間變異度從72.61%下降至15.23%，表明LTG的PPK模型的變異度良好。

表4 LTG的PPK模型NPDE分析結(jié)果

3 討論

采用NONMEM法對(duì)LTG進(jìn)行PPK研究，相對(duì)于傳統(tǒng)的藥代動(dòng)力學(xué)研究，優(yōu)勢(shì)主要在于：1)可處理稀疏零散日常治療藥物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單快速，易被臨床接受；2)可定量考察癲癇患兒的生理、病理、遺傳和其他混雜因素(如性別、體重、年齡、合并藥物)對(duì)藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，還能較好地考察癲癇患兒的個(gè)體間和個(gè)體內(nèi)變異情況[3-4]。

本研究的最終模型的穩(wěn)定性和效能均良好，個(gè)體間變異度從72.61%降到15.23%，典型值和固定效應(yīng)參數(shù)的RSE均<16%(6.54%～15.22%)，研究表明不同固定效應(yīng)因素對(duì)最終模型參數(shù)均存在一定的影響，與尚德為等[5]報(bào)道結(jié)果一致。

通過LTG的PPK研究表明，LTG在12歲以下的癲癇患兒中的CL/F與體重和丙戊酸有關(guān)，V/F僅與LTG日劑量有關(guān)，而其他協(xié)變量參數(shù)對(duì)CL/F和V/F的影響均較小。最終模型估算的CL/F為1.52 L·h-1，與陳亞南等[6-7]研究結(jié)果十分接近，而估算的V/F為290.30 L，明顯高于黃文燦[8]的研究結(jié)果。