Thể tích phân bố là gì? Công thức tính và ý nghĩa trên lâm sàng

Thể tích phân bố là một khái niệm dược động học được sử dụng để mô tả sự phân bố của thuốc trong cơ thể liên quan đến nồng độ đo được. Tuy nhiên, đây chỉ là một thông số tưởng tượng thuần túy. Trong bài viết này, Trung Tâm Thuốc Central Pharmacy (trungtamthuoc.com) xin gửi đến bạn đọc những thông tin chi tiết về thể tích phân bố. 

1 Thể tích phân bố của thuốc là gì?

Khả năng khuếch tán của một thuốc nào đó vào các tổ chức của cơ thể phụ thuộc vào 2 yếu tố: Hệ số phân bố lipid/ nước của thuốc và Bản chất của tổ chức mà thuốc thâm nhập. 

Chẳng hạn như:

• Các thuốc gây mê thường có chỉ số lipid/ nước cao nên thấm được vào các tế bào thần kinh. Tác dụng gây mê càng mạnh khi chỉ số này càng cao. Cũng vì mối liên quan này nên lượng thuốc gây mê cần đưa cho những người béo phì thường cao hơn người bình thường có cùng cân nặng và quá trình hồi phục sau khi gây mê ở người béo phì cũng chậm hơn. 
• Các thuốc có chỉ số lipid/nước thấp như Theophylin, Gentamicin,... khuếch tán tốt vào các tổ chức có nhiều nước, ở trẻ sơ sinh, nhất là trẻ đẻ thiếu tháng, tỷ lệ nước của cơ thể chiếm tới 70-75%, do đó thể tích phân bổ của những loại thuốc này rất lớn.^[1]

Định nghĩa: Thể tích phân bố (Vd) là thông số về thể tích giả định của các dịch cơ thể mà thuốc có trong cơ thể phân bố với nồng độ bằng nồng độ thuốc trong huyết tương. Cụ thể, là một thể tích cần phải có để lượng thuốc sử dụng được phân bố ở nồng độ bằng với nồng độ trong huyết tương. 

Lưu ý rằng: Thông số Vd không đại diện cho một thể tích sinh lý thực, thông số này không có liên quan gì đến thể tích tuần hoàn hoặc phần nước của cơ thể. Thể tích phân bố là một thông số thuần túy về mặt lý thuyết. Về cơ bản, nó có thể vượt quá tổng thể tích cơ thể hoặc thậm chí có thể có kích thước vô hạn. Thể tích phân bố thể hiện xu hướng duy trì nồng độ trong huyết tương của từng loại thuốc hoặc phân phối lại đến các mô khác. 

Để hiểu rõ hơn về khái niệm này, hãy cùng phân tích một tình huống giả định sau đây: Giả sử sau khi tiêm 1g một hoạt chất bất kỳ, người ta đo mẫu máu và trong đó có 1mg/ L hoạt chất này. Nếu thuốc chỉ được phân tán trong máu, có thể hiểu rằng, đây là một dòng máu có thể tích 1000L. Điều này là không thể đối với cơ thể con người. Vì thế, Vd chỉ là một khái niệm tưởng tượng thuần túy và nó không tương ứng với bất kỳ khối lượng vật lý thực nào. 

2 Công thức tính thể tích phân bố

Vd= Lượng thuốc trong ngăn (mg)/ Nồng độ thuốc trong ngăn (mg/L) = D*F/ Cp

Dựa vào phương trình trên, ta thấy:

Một số loại thuốc có Vd cao có xu hướng rời khỏi huyết tương và đi vào các khoang ngoại mạch của cơ thể. Điều đó nghĩa là cần phải dùng liều cao hơn để đạt được nồng độ nhất định trong huyết tương.

Ngược lại, một số loại thuốc có Vd thấp có xu hướng tồn tại trong huyết tương nhiều hơn. Nghĩa là cần dùng liều lượng thuốc thấp hơn để đạt được nồng độ thuốc nhất định trong huyết tương. 

2.1 Mô hình dược động học một ngăn đường tiêm tĩnh mạch bolus, thải trừ theo động học bậc 1

Theo giả định thì cơ thể là một ngăn đồng nhất với nồng độ thuốc bằng nồng độ thuốc trong máu. Tuy nhiên, trên thực tế, thuốc không phân bố đồng nhất giữa máu và các cơ quan khác. Khi đó người ta có khái niệm thể tích phân bố. Thể tích phân bố được xác định bằng nồng độ tại thời điểm ban đầu C0 và liều dùng của thuốc D.

Trong mô hình tiêm tĩnh mạch 1 ngăn: Vd =D/C0

(D: Liều dùng thuốc, C0: nồng độ thuốc tại thời điểm ban đầu)

Đơn vị: L hoặc L/kg

2.2 Mô hình dược động học một ngăn dùng đường ngoài tĩnh mạch, hấp thu và thải trừ theo động học bậc 1.

Khác với đường tiêm tĩnh mạch, trong dược động học đường ngoài tĩnh mạch không tính được chính xác giá trị Vd do không biết chính xác Sinh khả dụng (F) bằng bao nhiêu. Do đó, từ số liệu dược động học đường uống, ta chỉ có thể xác định được Vd/F.

3 Ý nghĩa của thể tích phân bố Vd

Tùy theo khả năng thuốc phân bố vào mô, gắn vào các cơ quan nhiều hay ít mà ta có thể tích phân bố lớn hay nhỏ. Thông thường, các thuốc có đặc tính thân nước khó thấm vào các cơ quan do đó nồng độ thuốc trong máu thường cao và do đó thể tích phân bố thường nhỏ. Ngược lại, các thuốc có đặc tính thân lipid thường dễ thấm qua các màng sinh học đồng thời phân bố nhiều vào các cơ quan làm cho nồng độ thuốc trong máu nhỏ và do đó có thể tích phân bố lớn. Thể tích phân bố có thể dao động từ 7L (thể tích máu tuần hoàn) đến vài trăm, thậm chí vài nghìn L. Thể tích phân bố có thể được tính theo đơn vị khối lượng cơ thể.

Một lưu ý là các thuốc có thể tích phân bố lớn thường có nồng độ thuốc trong máu nhỏ, do đó việc định lượng nồng độ thuốc để nghiên cứu dược động học có thể gặp khó khăn do giới hạn định lượng dưới của phương pháp phân tích có thể không đo được các nồng độ này

Thể tích phân bố Vd thường được tính sẵn và có thể sử dụng với những đối tượng không có những bất thường về mặt sinh lý hoặc không có bệnh gan, thận nghiêm trọng.

3.1 Tính toán liều nạp của thuốc

Giá trị Vd có thể thay đổi tùy thuộc vào động học nội tại của thuốc (mô hình một ngăn và nhiều ngăn) cũng như các giai đoạn phân phối, trạng thái ổn định và giai đoạn thải trừ cuối cùng. Tuy nhiên, từ góc độ lâm sàng, ứng dụng quan trọng nhất của Vd là tính toán liều nạp của thuốc. 

Liều tải được tính toán tốt nhất bằng cách sử dụng Vd ở trạng thái ổn định (Vss) vì đây là thông số đặc trưng nhất cho các đặc tính dược động học của thuốc cụ thể ở nồng độ ổn định trong huyết tương. Do đó, liều tải có thể được tính bằng phương trình sau:

Liều nạp (mg) = [Cp (mg/L) x Vd (L)] / F

(Cp: Nồng độ thuốc trong huyết tương mong muốn, Vd: Thể tích phân phối, F: SInh khả dụng)

Sau khi dùng liều tấn công, có thể bổ sung liều duy trì để duy trì nồng độ thuốc trong huyết tương mong muốn. Không giống như liều tấn công phụ thuộc vào Vd của thuốc, liều duy trì phụ thuộc vào độ thanh thải (Cl).

3.2 Điều chỉnh liều trên các đối tượng đặc biệt

Nếu thuốc tuân theo dược động học tuyến tính một ngăn thì thể tích phân bố của thuốc đó trên mỗi cơ thể là một hằng số không phụ thuộc vào liều dùng hay đường dùng. Một số yếu tố bệnh lý có thể ảnh hưởng đến tỉ lệ phân bố thuốc giữa máu và cơ quan và do đó sẽ ảnh hưởng đến thể tích phân bố. Các yếu tố sinh lý như trẻ em, người cao tuổi, phụ nữ có thai v.v... cũng ảnh hưởng tới thể tích phân bố.

Mặc dù giá trị Vd phụ thuộc vào các đặc tính vốn có của thuốc, nhưng bệnh nhân cũng đại diện cho các biến số có thể làm thay đổi Vd biểu kiến. Do đó, Vd biểu kiến ​​của một số loại thuốc có thể khác nhau đáng kể giữa các bệnh nhân tùy thuộc vào sinh lý và/hoặc sinh lý bệnh của từng bệnh nhân. Cụ thể: 

• Liều dùng cho trẻ em so với người lớn: Thành phần cơ thể thay đổi theo tuổi tác và do đó, sự phân bổ thuốc trong cơ thể sẽ bị ảnh hưởng, nghĩa là liều nạp sẽ khác nhau giữa trẻ em và người lớn.
• Người béo phì so với người có chỉ số BMI bình thường: Liều nạp của các loại thuốc như thuốc gây mê có thể được định lượng dựa trên các thang đo trọng lượng khác nhau chẳng hạn như tổng trọng lượng cơ thể so với trọng lượng cơ thể lý tưởng tùy thuộc vào dược động học của các loại thuốc cụ thể để ngăn ngừa quá liều.
• Các tình trạng ảnh hưởng đến nồng độ protein huyết tương: Sự dư thừa hoặc thiếu hụt protein huyết tương (ví dụ Albumin) có thể ảnh hưởng đến lượng thuốc còn lại trong huyết tương và do đó ảnh hưởng đến Vd biểu kiến.

Hiểu được thể tích phân bố là điều quan trọng đối với cả bác sĩ và dược sĩ trong việc kê đơn và định lượng thuốc. Việc phân biệt các tác nhân dược lý có thể tích phân bố cao và thấp là điều cần thiết trong việc định lượng thuốc thích hợp cho bệnh nhân. Trong khi các bác sĩ thường định lượng thuốc trong những trường hợp có độ phức tạp thấp, thì bệnh nhân trong phòng chăm sóc đặc biệt có thể cần được dược sĩ định lượng thuốc. Việc hiểu và tính toán các mô hình phân bố khác nhau, các yếu tố có thể ảnh hưởng đến thể tích phân bố, liều nạp và liều duy trì có thể kéo bệnh nhân trở lại giữa ranh giới của sự sống và cái chết.^[2]

4 Các yếu tố ảnh hưởng đến thể tích phân bố

Thể tích phân bố của thuốc chịu ảnh hưởng bởi 2 yếu tố chính là đặc tính của bệnh nhân và đặc tính của thuốc. 

• Các yếu tố thuộc bệnh nhân ảnh hưởng đến thể tích phân bố bao gồm tuổi tác, giới tính, khối lượng cơ, khối lượng mỡ và sự phân bố dịch bất thường (trong tình trạng phù, cổ trướng, tràn dịch màng phổi). 
• Các yếu tố thuộc đặc tính của thuốc ảnh hưởng đến Vd bao gồm khả năng liên kết với mô, liên kết với protein huyết tương và các đặc tính hóa lý của thuốc (kích thước, điện tích, pKa, độ hòa tan trong lipid, độ hòa tan trong nước). Trong đó, khả năng liên kết với protein huyết tương và mô được đánh giá là yếu tố sinh lý chính quyết định giá trị của Vd. 

Các yếu tố ảnh hưởng cụ thể được liệt kê trong bảng 1.

Bảng 1: Các yếu tố ảnh hưởng đến thể tích phân bố^[3]

5 Bài tập về thể tích phân bố

Bài tập 1: Một bệnh nhân nặng 70kg được chỉ định sử dụng Digoxin liều 500mcg, đường tiêm. Sau khi phân tích mẫu máu thấy nồng độ thuốc trong huyết tương là 0,78ng/ml. Tính thể tích phân bố của thuốc. Giải thích ý nghĩa của thể tích này?

Trả lời:

Thể tích phân bố của thuốc là: Vd = D/C0 = 500*1000/(0,78*1000) = 641 (L)

Thể tích phân bố này gấp 9 lần thể tích toàn cơ thể của người nặng 70kg. Tức là thuốc phân bố nhiều trong cơ vân và mô mỡ, chỉ ở lại huyết tương với lượng rất nhỏ. 

Bài tập 2: Thể tích phân bố của Digoxin là 7 L/kg. Tính liều Digoxin cần đưa theo đường tĩnh mạch để đạt được nồng độ điều trị trong máu là 1 mcg/L.

Trả lời: 

Thuốc được đưa theo đường tĩnh mạch nên sinh khả dụng F = 1.

Liều đưa thuốc để đạt được nồng độ điều trị trong máu 1mcg/L là: 

D = Vd*Cp/ F = 7 L/kg * 1 mcg/L = 7 mcg/kg

Tài liệu tham khảo