藥物動力學與藥效學(Pharmacokinetics & Pharmacodynamics):ADME、核心參數與劑量計算

藥理學藥物作用原理與藥物動力學更新於 2026/7/10

高效考點與陷阱

  • 清除率(CL)不等於「排除速率」。CL 的單位是體積/時間,指的是「每單位時間有多少體積的血漿被清乾淨」;排除速率的單位是質量/時間。這兩個被混為一談,是學生最常犯的錯。[4]

  • 分布體積(Vd)不是身體裡真實存在的某個空間,它是把「體內總藥量」換算成「血漿濃度」的比例常數。Vd 大代表藥物大量跑進組織、留在血中的很少,數值可以遠遠超過人的體重。[4]

  • 負荷劑量只跟 Vd 有關,維持劑量只跟 CL 有關。腎功能變差時 CL 下降、Vd 沒變,所以要調的是維持劑量,負荷劑量照給。這是考題最愛設的分歧點。[1][5]

  • 到達穩態需要 4 到 5 個半衰期;停藥後排乾淨也是 4 到 5 個半衰期。考題要一個明確數字時答 5。半衰期決定「多久到」,不決定「到多高」——穩態濃度的高低是由 CL 和給藥速率決定的。[1][3]

  • 走零階動力學的經典三個藥:phenytoin、ethanol、高劑量 aspirin。它們的代謝酵素已經飽和,劑量只要小幅往上調,血中濃度就會暴衝。[1]

  • 生體可用率(F)只對非靜脈給藥有意義。靜脈注射的 F 等於 1;口服藥要先過肝臟的第一關代謝(first-pass metabolism),F 會下降。[1][3]

  • 效價(potency)看 EC50,效能(efficacy)看 Emax。劑量反應曲線往左移代表效價高,曲線頂端變高代表效能強。這兩個性質彼此獨立,一個藥可以效價很高但效能很低。[5]

  • 治療指數 TI = TD50 / ED50。TI 小代表安全範圍窄,warfarin、digoxin、lithium、phenytoin 這幾個都要驗血中濃度。

  • 抗生素分成兩種殺菌模式:β-lactam 屬於時間依賴型,看的是血中濃度高過 MIC 的時間比例;aminoglycoside 和 fluoroquinolone 屬於濃度依賴型,看的是 Cmax/MIC 或 AUC/MIC。前者要拉長輸注、多次給藥,後者一天給一次大劑量。[6]

  • 遲滯現象(hysteresis)指血中濃度和藥效對不起來,因為藥物要花時間才擴散到真正的作用部位。所以抽血驗濃度的時機會直接影響判讀。[6]

記憶口訣

  • 「吸・布・代・排」— ADME 四步:吸收(Absorption)、分布(Distribution)、代謝(Metabolism)、排泄(Excretion)。四個字對應四個英文字母的順序。

  • 「四五得穩」— 4 到 5 個半衰期才到穩態,停藥後也是這個數字。

  • 「負荷看體積,維持看清除」— Loading dose 用 Vd 算,Maintenance dose 用 CL 算。腎衰竭要動的是後面那個。

  • 「零階三寶:酒、癲、阿」— 酒是 ethanol,癲是抗癲癇的 phenytoin,阿是高劑量的 aspirin。這三個走零階動力學。

  • 「左右比效價,高低比效能」— 劑量反應曲線左移就是 potency 好,曲線頂端更高就是 efficacy 強。

  • 「毒上效下,商大才安全」— 治療指數的分子是毒性劑量 TD50、分母是有效劑量 ED50,商數越大表示越安全。

  • 「競爭右移不封頂,非競爭封頂不右移」— 競爭型拮抗劑把曲線推向右邊、Emax 不變;非競爭型把 Emax 壓低、曲線不右移。


一個藥要在病人身上產生療效,得先過兩關。

第一關是「身體對藥做了什麼」,這就是藥物動力學(pharmacokinetics,PK)。第二關是「藥對身體做了什麼」,這是藥效學(pharmacodynamics,PD)。

國考的藥理題,八成以上都可以拆回這兩句話。教你怎麼算負荷劑量的題目在問 PK,問你競爭型拮抗劑會讓曲線怎麼跑的題目在問 PD。

有一份跨領域的醫學教育研究把 PK 的核心概念做了盤點,結論是:吸收、分布、生物轉化、排泄這四類概念,全部都是醫學生必須掌握的基礎,沒有一項可以跳過。[2]

ADME:藥物在體內走的四段路

吸收(Absorption)指藥物從給藥的地方進入血液循環。這一段的關鍵指標是生體可用率 F,也就是「吃下去的藥,有多少比例真的進到全身血流」。[1]

口服藥吸收後會先流經肝臟,被代謝掉一部分才進入全身循環,這叫第一關代謝。第一關代謝越強,F 越低。硝化甘油舌下含服而不吞下去,就是為了繞過這一關。

給藥途徑決定第一關代謝的多寡。口服的藥完整經過肝門靜脈,first-pass 最強;直腸給藥只有一部分血流進肝門靜脈,可以躲掉一些;舌下與經皮吸收直接進全身循環,完全不經過肝臟。靜脈注射沒有吸收這一步,F 等於 1。

藥物穿過細胞膜有幾條路。脂溶性高的藥直接溶進磷脂雙層、被動擴散進去,這是最主要的方式,所以親脂性藥物比親水性藥物吸收得快。

細胞與細胞之間的水性孔(aqueous pores)只讓非常小的分子鑽過去,分子量稍微大一點就過不了。體積大的藥要靠細胞膜上的載體蛋白帶進去(carrier-mediated transport),或是靠胞吞作用(endocytosis)整包吞進細胞。

分布(Distribution)指藥物離開血液、跑進各個組織。脂溶性高、跟組織蛋白結合強的藥會大量往組織跑,血中留下的濃度就低。

血漿蛋白結合率也在這一段。只有沒被結合的「游離藥物」才有藥效、才能被代謝排出;低白蛋白血症的病人游離比例上升,同樣的總濃度可能已經中毒了。

結合的對象有分工:白蛋白(albumin)主要抓酸性藥物,鹼性藥物則多半與 α1-酸性醣蛋白(α1-acid glycoprotein)結合。

代謝(Metabolism,又稱生物轉化 biotransformation)主要在肝臟。第一相反應(phase I)由 CYP450 系統負責氧化、還原、水解,把藥物變得比較有極性;第二相反應(phase II)做接合反應,把葡萄糖醛酸、硫酸或乙醯基掛上去,讓藥物變得更水溶、好排掉。

有些藥本身沒活性,要靠代謝才變成活性型,這種叫前驅藥(prodrug)。對這類藥來說,抑制代謝酵素反而會讓藥效變差。

排泄(Excretion)以腎臟為主,走腎絲球過濾、腎小管分泌與再吸收三條路。膽汁排泄與腸肝循環是次要路徑。

腎功能一旦下降,靠腎排除的藥就會累積,這是臨床上調劑量最常見的理由。[5]

藥物的酸鹼性會決定它在不同 pH 環境下離子化的程度,而只有非離子態穿得過細胞膜。離子化的分子被困在原地出不來,這叫離子捕捉(ion trapping)。

酸性藥物在酸性的胃液裡多半維持非離子態,比較容易從胃吸收。鹼性藥物進到偏酸的乳汁後會被離子化、困在乳汁裡隨之排出。

同樣的道理反過來用:把尿液鹼化,酸性藥物(例如過量的 aspirin)在腎小管裡離子化、無法被再吸收回血液,就能加速排出。

藥物在體內依序經過吸收、分布、代謝、排泄四個階段的線稿示意圖

核心藥動學參數與公式

生體可用率 F:進入全身循環的藥量佔給藥總量的比例。靜脈注射時 F = 1。[1]

分布體積 Vd:把體內總藥量除以血漿濃度得到的比例常數。

Vd = 體內總藥量 / 血漿藥物濃度

Vd 小(大約等於血漿容積)表示藥物幾乎都留在血管內;Vd 大表示藥物大量分布到組織。Vd 決定的是負荷劑量。[1][4]

清除率 CL:單位時間內被完全清除藥物的血漿體積。全身清除率是肝清除率加腎清除率再加其他路徑。CL 決定的是維持劑量。[1][3]

半衰期 t½:血漿濃度掉一半所需的時間。它同時被 Vd 和 CL 牽動。

t½ = 0.693 × Vd / CL

所以肝腎功能不變(CL 固定)而 Vd 變大時,半衰期會被拉長。半衰期決定給藥間隔。[1][3]

曲線下面積 AUC:濃度對時間畫出來的曲線下方面積,代表這段時間身體總共被藥物暴露了多少。[1]

Cmax 與 Tmax:血中濃度的最高點,以及到達最高點的時間。[1]

兩條必背的劑量公式:

負荷劑量 Loading dose  = (Vd × 目標濃度) / F
維持劑量 Maintenance dose = (CL × 目標濃度 × 給藥間隔) / F

負荷劑量的用意是「一次把身體這個容器裝滿到目標濃度」,所以只跟容器大小 Vd 有關。維持劑量的用意是「補上流失掉的量」,所以只跟流失速度 CL 有關。[1]

給藥後大約 4 到 5 個半衰期到達穩態,此時進入身體的量等於排出的量。[1][3]

拆開來看:經過 1 個半衰期到穩態的 50%,2 個到 75%,3 個到 87.5%,4 個到 93.75%,5 個到大約 97%。考題若要一個明確數字,答 5 個半衰期。

停藥後的排除照同一個比例走。體內殘量剩下原本的 0.125 倍(也就是二分之一的三次方),代表已經過了 3 個半衰期。

以水槽比喻負荷劑量填滿容器、維持劑量補回清除率漏掉的量

一階與零階動力學

一階動力學(first-order)指排除速率與當下的血中濃度成正比。濃度高,排得快;濃度低,排得慢。每單位時間清掉的是「固定比例」,所以半衰期是個定值。絕大多數的藥走這條路。[1]

零階動力學(zero-order)指不管濃度多高,每單位時間只能清掉「固定的量」。負責代謝的酵素已經被塞滿、飽和了,加藥也加不快。

走零階的三個經典藥物是 phenytoin、ethanol 和高劑量的 aspirin。[1]

臨床上的意義很直接:零階藥物沒有真正固定的半衰期,劑量只要調高一點,血中濃度就可能跳到中毒範圍。phenytoin 的劑量調整之所以要小心翼翼、要驗血中濃度,原因就在這裡。

一階動力學的指數衰減曲線與零階動力學的直線衰減對照圖

藥物代謝與 CYP450 交互作用

CYP450 是第一相代謝的主力酵素家族。兩個藥如果剛好走同一個 CYP 亞型,就會互相干擾。[2]

酵素抑制劑會擋住另一個藥的代謝,讓那個藥的血中濃度往上衝,副作用與毒性跟著來。典型的例子是 azole 類抗黴菌藥、macrolide 類抗生素、葡萄柚汁。

酵素誘導劑則會讓身體製造更多酵素,把另一個藥代謝得更快、濃度掉下去,藥效因此失效。典型的例子是 rifampin、phenytoin、carbamazepine。口服避孕藥碰上這幾個藥會失效,就是這個機轉。

抑制作用來得快,因為現成的酵素當場被擋住。誘導作用來得慢,得等身體把新的酵素合成出來,通常要幾天到兩週。

治療指數窄的藥(warfarin、digoxin、phenytoin)碰上這類交互作用最危險,因為濃度稍微偏移就跨出安全範圍。

前驅藥的方向相反:抑制劑會讓它無法轉成活性型,藥效反而消失。

CYP450 抑制劑使藥物濃度上升、誘導劑使藥物濃度下降的對照示意圖

藥效學:受體、效價與治療指數

藥效學處理的是「藥物濃度」和「產生的效應」之間的關係。這層關係通常透過受體來完成。[5]

效能(efficacy,以 Emax 表示)是這個藥能做到的最大效果。完全激動劑(full agonist)可以把 Emax 拉滿,部分激動劑(partial agonist)不論濃度多高都到不了滿格。

效價(potency,以 EC50 表示)是達到一半最大效應所需要的濃度。EC50 越小,代表用很低的濃度就能做事,效價越高。[5]

把這兩個放在同一張劑量反應曲線上看:效價的差別讓曲線左右平移,效能的差別讓曲線的頂端一高一低。臨床上真正重要的往往是效能——一個效價再高的藥,如果 Emax 不夠,止痛就是止不掉。

競爭型拮抗劑跟激動劑搶同一個結合位。加大激動劑的濃度可以把它擠掉,所以曲線往右移、Emax 維持不變。

非競爭型拮抗劑結合在別的位置或不可逆地佔住受體。再多的激動劑也搶不回來,所以 Emax 被壓低。

治療指數(therapeutic index,TI)用來描述一個藥的安全邊際:

TI = TD50 / ED50

TD50 是讓一半受試對象出現毒性的劑量,ED50 是讓一半受試對象出現療效的劑量。TI 越大,療效與毒性之間的距離越寬,用起來越安全。TI 窄的藥需要監測血中濃度。

劑量反應曲線上效價以 EC50 左右位移、效能以 Emax 高低表現的對照圖

濃度與效應的時間關係

可逆的藥物效應有兩個特徵:受容量限制、可以被飽和。受體數量有限,佔滿了效應就上不去。[6]

遲滯現象(hysteresis)是指血中濃度和實際藥效對不上。原因是血漿只是運輸通道,藥物還要花時間才擴散到真正的作用部位(effect site)。

所以同樣一個血中濃度,在藥物剛打進去的上升期和在分布完成後的下降期,對應到的藥效可能完全不同。抽血監測濃度時,取血時機沒對就會誤判。[6]

抗微生物用藥最能看出時間與濃度的差別。時間依賴型(例如 β-lactam)的殺菌效果取決於血中濃度超過 MIC 的時間有多長,所以要縮短給藥間隔或延長輸注。

濃度依賴型(例如 aminoglycoside、fluoroquinolone)的殺菌效果取決於濃度的峰值有多高,一天給一次大劑量的效果比分次給好。[6]

特殊族群的劑量調整

腎功能不全時,靠腎排除的藥物 CL 下降、半衰期拉長,藥物會累積。[5]

處理原則回到公式:CL 掉了,維持劑量就要往下調(減少單次劑量或拉長給藥間隔);Vd 沒變,所以負荷劑量照原本給,不需要因為腎衰竭就減量。[1][5]

肝功能不全時,經肝代謝的藥物清除變慢,同樣要減維持劑量。低白蛋白血症會讓游離藥物比例上升,效應與毒性都被放大。

腎臟疾病影響的不只是排除。有研究指出,腎功能不全時藥效學層面的反應性本身也會改變,同樣的血中濃度可能產生不同強度的效應。[5]

常見觀念混淆

有研究專門檢視醫學生對 PK 核心概念的理解,發現學生「會算」通常比「講得出意思」容易得多。[4]

最常出錯的第一個是清除率。學生把 CL 當成「每分鐘排掉多少毫克」,正確的意思是「每分鐘有多少毫升的血漿被清乾淨」。前者會隨濃度變動,後者在一階動力學下是個常數。[4]

第二個是分布體積。學生會把 Vd 想成身體裡某個實際的水槽,然後對於「Vd 大於體重」感到困惑。Vd 只是換算用的常數,它反映的是藥物往組織跑的傾向,不是解剖學上的體積。[4]

第三個是把參數本身和它的臨床意涵混在一起。記得住公式,卻答不出「腎衰竭該調哪一個劑量」。

準備考試時,把力氣放在「這個參數變動時,臨床上要改什麼」,比背下孤立的公式有用。[2][4]

本文為 AI 輔助整理之醫學國考重點教材,僅供醫學生學習與考試準備參考,不構成診斷或醫療建議。臨床決策請以最新指引與主治醫師判斷為準。

參考文獻

  1. Fan J, de Lannoy IA. Pharmacokinetics. Biochemical Pharmacology. 2014;87(1):93-120. DOI: 10.1016/j.bcp.2013.09.007
  2. Teixeira-Santos L, Monteiro T, Sousa C, et al. Defining Core Concepts in Pharmacokinetics for Undergraduate Medical Education Through a Multidisciplinary Approach. European Journal of Pharmacology. 2025;:177926. DOI: 10.1016/j.ejphar.2025.177926
  3. Urso R, Blardi P, Giorgi G. A Short Introduction to Pharmacokinetics. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2002;6(2-3):33-44.
  4. Babey AM, Koenig J, Cunningham M, et al. Evaluating Student Understanding of Core Pharmacokinetic Concepts. European Journal of Pharmacology. 2025;990:177256. DOI: 10.1016/j.ejphar.2025.177256
  5. Keller F, Hann A. Clinical Pharmacodynamics: Principles of Drug Response and Alterations in Kidney Disease. Clinical Journal of the American Society of Nephrology. 2018;13(9):1413-1420. DOI: 10.2215/CJN.10960917
  6. Barrett JS. Basic Principles of Clinical Pharmacology Relevant to Pharmacoepidemiologic Studies. Chapter 4.
藥物動力學與藥效學:ADME、Vd、清除率與劑量計算 — 國考唯醫考點掃描