房室模型理论

药物在体内的处置状况是复杂的，为了较方便地推导出药物在体内处置状况的量变规律，便于模拟药物在体内吸收、分布与消除的特性，需要进行抽象化的处理，建立体内模型，即房室概念，以便建立微分方程，现在一般采用“房室模型”理论，用房室模型来模拟人体各系统。根据这种理论，把药物在体内的处置状况分成若干个房室。在同一房室内的这部分区域与另一部分区域中的药物均处在动态平衡的状态，即同一个房室内的药物分布已经完成，而不同房室之间则继续进行转运、分布。药物进入血液循环后首先快速进入血流灌注量大的肺、肾、心、脑、肝等器官，然后再向其他组织分布，最后达到平衡（假平衡），因此可以假设人体是由几个互相连通的房室组成的。

按上述房室理论给出的处置模型，称为房室模型（compartment model）。房室的划分，对不同的药物，随血流分布到各组织、器官与体液的时间是不完全相同的，某些药物从吸收入血到获得动态平衡只需较短时间，即药物进入体循环瞬时完成分布并形成均一单元，此时可把整个机体看作单一房室，体内只有一个房室的药物模型，称为一室模型；也有不少药物由于其理化性质不同，向体内各部位分布的速度差异显著，若在平衡前药物分布有一个时间过程，可把机体视作多房室模型（有两个房室的药物模型称为二室模型，有两个以上房室的药物模型称为多室模型），其中二室模型是一个中央室与外周室相连接的模型，一般认为中央室包括全血和血流供应丰富的组织和器官，如肺、肾、心、脑等；外周室则包括血流缓慢、供应少的组织，如肌肉和脂肪组织，但其界限并不明确。

房室模型中的房室划分是一种相对的概念。可以根据实验条件和必要性，根据药物的分布状态，将机体分为一个或几个房室。在文献报道中经常发现一个相同的药物用不同的房室模型来处理，得到不同的药物动力学参数。药物动力学研究可以用多房室模型系统来处理，但实际上，房室数不宜分割得太复杂，以免给应用带来理解上的困难。房室模型是有时间性的，药物在某一时段分布到各个不同的组织脏器（或不同房室），经过一定时间后，药物的分布已达到平衡，从此时间以后，就可将机体视为一个房室，就可以按照一室模型来计算药动学参数。因此，房室模型的划分是有时间性的。

房室模型可分为开放式和封闭式房室模型，开放式房室模型，简称“开室”，可理解为药物既有“来”，又有“去”的房室模型（可以从本房室消除掉，也可以转运入其他房室）；而封闭式房室模型，简称“闭室”，可理解为药物有“来”、而无“去”的房室模型（如若将尿液看作一个房室时即属于这种情况）。在药物动力学的数学处理中，封闭式房室模型是一种特殊情况，处于可有可无的状态，研究较少，一般讨论的房室模型多为开放式房室模型，如常研究的有药物动力学一室模型、二室模型、多室模型或乳突模型。在多室模型中，一般一个房室（中央室）与其他房室（外周室）有药物转运的关系，并进行药物的交换联系，而其他房室则无此作用。

临床上多数药物按二室模型转运（少数药物呈一室或多室模型），但也有例外。同一药物，在某些人呈二室模型，另一些人可能呈一室或三室模型；同一药物静脉注射时呈二室模型，而口服则呈一室模型。属于一室模型的药物，在体内分布平衡后，其血药浓度将只受吸收和消除的影响。属于二室模型或多室模型的药物，首先在中央室范围内达分布平衡，然后再向外周室转运，若中央室血药浓度降低时，外周室药物还可向中央室转移，如此不断，以求达到分布的动态平衡。其血药浓度除受吸收和消除的影响外，在室间未达分布平衡前，还受分布的影响。房室的划分可以有效地模拟药物在体内的动态特征，相对精确地求算各种药物动力学参数。

房室模型描述了药物在体内的处置状况，而速率类型则表明药物在体内“转运”速率的特征，它们是经典药物动力学的两大基本要素。

房室模型可视为是描述药物在其中或多或少是均匀分布的身体体腔这样一个理论体积，只是药物动力学的抽象划分，而不是解剖学上或生理学上的一个器官或一组器官那样有明显区分的体积，没有一定直观的生理解剖学的意义。一室和二室模型在药物动力学中最为常用。

1．一室模型 有些药物进入体循环后，很快向全身分布，并迅速达到平衡，成为药物动力学上的所谓“均一”状态，此时，整个机体可视为一个房室。凡是药物经快速静脉注射后，经分次采血测其浓度，以对数浓度为纵坐标，以时间为横坐标，浓度-时间曲线成为直线者即为一室模型。这是最简单的房室模型。一室模型对用药物动力学方法来分析那些在口服或肌内注射的药物特别有用。

2．二室模型 药物进入体内后，主要依赖于血流带至各组织、器官和体液。但体内各部分的血流都有不同的流速，因而药物在体内各器官、组织的分布速度也不一致。事实上绝对符合单室模型的药物是不存在的，人和动物对多种药物都属于多室模型。

把机体分为中央室和外周室，中央室大致包括血浆及血流多的器官，外周室包括机体其余部分。多数药物按二室模型转运，血药浓度-时间曲线大致分为分布相和消除相两个指数衰减区段。药物经快速静注后，首先进入中央室，并在其中消除，同时可在中央室和外周室进行可逆性运转。从血药浓度-时间曲线上可以看到，开始时血药浓度迅速下降，以后缓慢下降。迅速下降是由于药物迅速向各组织转运，直到血液与各组织间达到平衡状态为止，缓慢下降是由于组织消除所致。一般将前者称为分布相，将后者称为消除相。

二室模型药物的中央室和外周室概念的区分主要依赖于转运分布速度的不同。分布速度的差异又主要决定于在组织的血流量及药物的脂溶性、药物与组织的亲和力等因素。就中央室而言，虽分布速度视为均一，但并不一定意味着中央室内所有组织中药物在任何时间都相等。一般来讲，血流最丰富、物质交换最方便的一些组织、器官，特别是肝、肾、肺等，多数情况下属于中央室；而一些血流贫乏，不易进行物质交换的组织、器官，如皮下脂肪组织等属于外周室；但并非绝对，主要由被研究的药物性质来决定。例如，脑是血流相当丰富的组织，但它与血浆之间明显地隔着一层表观的脂性屏障，即血脑屏障。故脑对脂溶性药物可能是中央室，而对极性较高的药物则可能是外周室。

中央室药量与浓度可通过血药浓度法或尿药浓度法直接计算，能比较准确地反映血流丰富的器官中的药物经时过程，但外周室中药物水平的经时过程，只能从血药浓度数据通过数学方法分析推算出来，而不能直接测定组织的药物浓度来求算。

二室模型药物若在体内分布极快（α远大于β时），也可以按单室模型处理。二室模型药物在分布后相阶段，中央室与外周室之间药物转运达动态平衡，这时亦可按单室模型处理。有些药物的外周室比中央室小得多，可忽略不计，这些药物均可按单室模型处理。

在研究二室模型药物动力学时，一般假定药物转运速度符合一级速率过程，并假定药物的消除仅在中央室发生。这种假设一般也符合客观情况，因为药物消除作用主要发生在肾、肺、肝等血流丰富的器官，而这些器官均属中央室。当机体属于二室模型时，它们的血药浓度-时间的半对数坐标上不再呈一条直线，而是有两个直线相。

二室模型有三种类型，它们相互之间的差别在于消除可能发生于中央室，或发生于外周室，或同时发生于中央室和外周室。这三种二室模型根据通常有效的实验数据，在数学上是无法区别的，通常假设二室模型中药物的消除仅发生在中央室。