臨床藥代動力學(xué)試驗的常見設(shè)計類型與統(tǒng)計分析

1、發(fā)布日期欄目化藥藥物評價 臨床安全性和有效性評價標(biāo)題臨床藥代動力學(xué)試驗的常見設(shè)計類型與統(tǒng)計分析20140327作者張學(xué)輝，卓宏，王駿部門化藥臨床二部正文內(nèi)容一、臨床藥代動力學(xué)試驗的統(tǒng)計分析問題現(xiàn)狀臨床藥代動力學(xué)試驗在新藥上市注冊申請中占有重要地位。與大樣本量的 臨床試驗相比，這類試驗樣本數(shù)少、觀測指標(biāo)少，其統(tǒng)計分析問題要簡單很多， 未引起申請人或研究者的重視，一般較少邀請統(tǒng)計專業(yè)人員參與。甚至一些人 認為這類試驗是描述性試驗，不需要進行專業(yè)的統(tǒng)計分析。其實正是因為這類 試驗的樣本數(shù)少，才要更加重視其試驗設(shè)計和統(tǒng)計分析的規(guī)范性，才能得出相 對可靠的專業(yè)結(jié)論。從目前申報資料看，存在較多問題：1）研

2、究設(shè)計時未充 分考慮“三要素”（受試者、試驗因素、觀察指標(biāo)），無法滿足研究目標(biāo)的專業(yè) 需要；2）研究設(shè)計不符合“四原則”（隨機、對照、重復(fù)和均衡），不采用常見 的設(shè)計類型，設(shè)計出一些不同尋常的異型試驗；3）資料整理和統(tǒng)計分析方法 選用不當(dāng)，與研究設(shè)計類型不匹配，尤其是濫用t檢驗和單因素多水平設(shè)計資 料的方差分析方法。臨床藥代動力學(xué)試驗的一般要求參見技術(shù)指導(dǎo)原則1。本文擬介紹這類試 驗的常見研究設(shè)計類型與統(tǒng)計分析方法，供大家參考。二、創(chuàng)新藥物臨床藥代動力學(xué)試驗這里的創(chuàng)新藥物是指新化學(xué)實體。這類藥物通常在健康受試者中進行多項 的臨床藥代動力學(xué)試驗，包括單次給藥、多次給藥、食物影響、藥代動力學(xué)相 互

3、作用等藥代動力學(xué)試驗。后續(xù)還要進行目標(biāo)適應(yīng)癥患者和特殊人群的藥代動 力學(xué)試驗。2.1創(chuàng)新藥物單次給藥藥代動力學(xué)試驗創(chuàng)新藥物的健康受試者單次給藥藥代動力學(xué)試驗通常在I期耐受性試驗結(jié) 束后進行。受試者例數(shù)一般要求每個劑量組812例，男女各半。藥物劑量， 一般選用低、中、高三種劑量，有時會選用更多劑量。劑量的確定主要根據(jù)I 期臨床耐受性試驗的結(jié)果，并參考動物藥效學(xué)、藥代動力學(xué)及毒理學(xué)試驗的結(jié) 果，以及經(jīng)討論后確定的擬在II期臨床試驗時采用的治療劑量推算。高劑量組 劑量必須接近或等于人最大耐受的劑量。由于該類藥物初上人體試驗，出于安全性和倫理的考慮，每位受試者只給 藥一次，最常采用多劑量組平行設(shè)計。一

4、般設(shè)計為在健康受試者（男女各半） 中、隨機、開放、多劑量組平行、單次給藥的藥代動力學(xué)試驗。整理這類試驗 的藥代動力學(xué)參數(shù)時，可以歸類為兩因素（劑量、性別）析因設(shè)計。各劑量組 內(nèi)性別間差異無統(tǒng)計學(xué)意義或者不考慮性別因素時，可以將該試驗簡化為單因 素（劑量）的平行組設(shè)計。安全性好的藥物，在倫理允許情況下，也可采用多劑量組、多周期的交叉 設(shè)計。交叉設(shè)計的優(yōu)點是節(jié)省樣本量、自身對照、減少個體間變異，缺點是多 周期時間長、重復(fù)測量次數(shù)多、受試者依從性差易脫落、統(tǒng)計分析方法復(fù)雜。當(dāng)選用低、中、高三個劑量組時，通常采用隨機、開放、單次給藥、三劑量組 （A、B、C）、三周期、二重3x3拉丁方設(shè)計2（也稱為具有

5、3種治療的Williams 設(shè)計3），見表1。這種設(shè)計有6個給藥順序組，均衡性優(yōu)于普通的3x3單拉 丁方設(shè)計。選用4個劑量組時，通常采用隨機、開放、單次給藥、四劑量組（A、 B、C、D）、四周期、4x4 交叉 Williams 設(shè)計3，見表 2。4x4 交叉 Williams 設(shè)計間兼具平衡性和和治療順序少的優(yōu)點。交叉設(shè)計的三個因素（劑量、周期、 個體）在專業(yè)上認為無交互作用，統(tǒng)計分析時按照交叉設(shè)計定量資料的假設(shè)檢 驗方法4,5。表1.具有3種治療的Williams設(shè)計治療順序組周期1周期2周期31ABC2BCA3CAB4CBA5BCA6ACB表2.具有4種治療的Williams設(shè)計治療順序組

6、周期1周期2周期3周期1ADBC2BACD3CBDA4DCAB根據(jù)試驗中測得的各受試者的血藥濃度-時間數(shù)據(jù)繪制各受試者的藥-時曲線及平均藥-時曲線，進行藥代動力學(xué)參數(shù)的估算，求得藥物的主要藥代動力學(xué) 參數(shù)，以全面反映藥物在人體內(nèi)吸收、分布和消除的特點。主要藥代動力學(xué)參 數(shù)有:Tmax （實測值），Cmax （實測值），AU%，AUCg Vd，Kef，MRT、CL 或 CL/Fo對藥代動力學(xué)參數(shù)進行描述性總結(jié)和統(tǒng)計分析，為后續(xù)臨床試驗提出建 議。闡明以下內(nèi)容：各劑量組單次給藥藥代動力學(xué)的規(guī)律和特點，各劑量組藥 動學(xué)參數(shù)的性別間差異，各劑量組藥動學(xué)參數(shù)的個體間差異，以及在試驗劑量 區(qū)間內(nèi)的是否呈線

7、性藥代動力學(xué)特征。要注意的是，有時劑量-暴露量關(guān)系在一 定劑量區(qū)間內(nèi)呈線性，在另一劑量區(qū)間內(nèi)呈非線性。劑量-暴露量關(guān)系呈線性與 否的評價方法有以下幾種6： 1)PK = axDosep模型線性回歸分析法。2) Power 模型置信區(qū)間法。主要參數(shù)(AUC)的個體差異較大者(RSD50%)，提示必要時 需作劑量調(diào)整或進行血藥濃度監(jiān)測；AUC集中于高低兩極者提示可能有快代謝 型、慢代謝型的遺傳性代謝差異。2.2 口服制劑的食物影響藥代動力學(xué)試驗受試者例數(shù)一般要求每個劑量組812例。選用II期臨床試驗的擬訂給藥 劑量。比較研究空腹和進高脂高熱量餐后給藥的藥代動力學(xué)參數(shù)。常見的研究 設(shè)計為：1)隨機、

8、開放、單次給藥、自身對照、兩治療(A、B)、兩周期、2x2 交叉試驗設(shè)計(見表3)。受使者隨機分為兩組，一組在第一周期空腹給藥、 在第二周期餐后給藥，另一組接受治療的順序相反。這種設(shè)計優(yōu)點是可以考察 周期因素的影響。2)隨機、開放、單次給藥、自身對照、兩治療、兩周期、 配對試驗設(shè)計，這樣的設(shè)計是自身配對設(shè)計，可以與單次給藥試驗結(jié)合進行。 所有受使者在第一階段空腹給藥、在第二階段餐后給藥。表3.具有2種治療的2x2交叉設(shè)計治療順序組周期1周期21AB2| B | A這兩種設(shè)計，兩個周期間都要求有1個清洗期。第1）種設(shè)計，AUC（0-t）、 AUC（0-呵、Cmax經(jīng)過自然對數(shù)轉(zhuǎn)換后，對其三因素（

9、治療、周期、個體）的差 異性進行方差分析7,8。Tmax采用2x2交叉設(shè)計資料的非參數(shù)檢驗8。此分析檢 驗水準(zhǔn)為雙側(cè)0.05。第2）種設(shè)計9，兩組的AUC（0-t）、AUC（0”、Cmax經(jīng)過自 然對數(shù)轉(zhuǎn)換后，對其差異性進行配對t檢驗。Tmax采用配對比較的Wilcoxon符 號秩和檢驗（Wilcoxon signed rank test）比較兩組差別。此分析檢驗水準(zhǔn)為雙 側(cè)0.05，并假定此研究無延續(xù)效應(yīng)和周期效應(yīng)。2.3創(chuàng)新藥物多次給藥藥代動力學(xué)試驗多次給藥藥代動力學(xué)試驗，一般參照單次給藥試驗的結(jié)果和II期臨床試驗 擬采用劑量范圍，選擇一個或者多個劑量。根據(jù)單次給藥試驗的消除半衰期確 定給

10、藥間隔和給藥天數(shù)，估算藥物可能達到穩(wěn)態(tài)濃度的時間。應(yīng)連續(xù)測定3次 （一般連續(xù)3天）的谷濃度（給藥前）以確定已達到穩(wěn)態(tài)濃度。一些研究中， 一般選擇單次給藥試驗一個或幾個劑量組的受試者，在完成單次給藥試驗后進 入多次給藥試驗。這樣有利于比較每個受試者單次給藥藥動學(xué)參數(shù)和多次給藥 穩(wěn)態(tài)藥動學(xué)參數(shù)、計算蓄積因子。當(dāng)然也可以新入選受試者連續(xù)進行單次和多 次給藥試驗。常見的試驗設(shè)計為在健康受試者中、隨機、開放、單劑量組（或 多劑量組平行）、多次給藥的藥代動力學(xué)試驗。根據(jù)試驗中測定的三次谷濃度及穩(wěn)態(tài)血藥濃度-時間數(shù)據(jù)，繪制多次給藥后 藥-時曲線，求得相應(yīng)的藥代動力學(xué)參數(shù)，包括達峰時間（Tmax）、穩(wěn)態(tài)谷濃度

11、 （Cssmin）、穩(wěn)態(tài)峰濃度（Cssmax）、平均穩(wěn)態(tài)血藥濃度（Cssav）、消除半衰 期（t1/2）、清除率（CL或CL/F）、穩(wěn)態(tài)血藥濃度-時間曲線下面積（AUCss） 及波動系數(shù)（DF）等。對試驗結(jié)果進行分析，說明多次給藥時藥物在體內(nèi)的藥代動力學(xué)特征。按 配對設(shè)計定量資料，對多次給藥和單次給藥的相關(guān)藥代動力學(xué)的參數(shù)進行差異 性檢驗，特別在吸收和消除等方面有否顯著的改變。連續(xù)給藥試驗蓄積分析包 括計算末劑和首劑的Cmax、Cmin、AUC（0-t）比值的算數(shù)均值及標(biāo)準(zhǔn)差、幾何均 值及90%置信區(qū)間。有多個劑量組時，也要評價劑量-穩(wěn)態(tài)暴露量關(guān)系是否呈 線性。三、復(fù)方藥物與單藥的比較藥代動力

12、學(xué)試驗在臨床藥代動力學(xué)方面，復(fù)方藥物一般要求單藥成分間的藥動學(xué)特征基本 吻合、無藥動學(xué)相互作用。復(fù)方藥物在臨床藥代動力學(xué)試驗中，除了常規(guī)藥代 動力學(xué)研究外，還要進行復(fù)方藥物與單藥的比較藥代動力學(xué)試驗。若是兩種單藥成分組組成的復(fù)方，其比較藥代動力學(xué)研究，在試驗設(shè)計和 實施時推薦采用隨機、開放、單次給藥、自身對照、三治療（A復(fù)方、B單藥 1、C單藥2）、三周期、3x3交叉Williams設(shè)計，見表1。若是三種單藥成分 組成的復(fù)方，其比較藥代動力學(xué)研究，在試驗設(shè)計和實施時推薦采用隨機、開 放、單次給藥、自身對照、四治療A復(fù)方、B單藥1、C單藥2、D單藥3）、 四周期、4x4交叉Williams設(shè)計，

13、見表2。統(tǒng)計分析時，為分別對比較某種單藥（1或2或3）與復(fù)方中的相應(yīng)成分 的藥動學(xué)參數(shù)的差異性，可以將試驗數(shù)據(jù)抽提簡化為2x2交叉設(shè)計的資料進行 差異性檢驗。然后進行相應(yīng)的專業(yè)性描述：藥代動力學(xué)特征是否基本吻合，是 否有藥動學(xué)相互作用，組方的藥動學(xué)合理性評價及推薦劑量建議。本研究也可 以采用平行設(shè)計。此類研究有時需要進行多次給藥研究。四、改變給藥途徑藥物的藥代動力學(xué)試驗在臨床藥代動力學(xué)方面，改變給藥途徑藥物一般要求比較與原給藥途徑藥 物的全身或局部的藥代動力學(xué)特征，關(guān)注其藥動學(xué)參數(shù)的變異情況及其對安全 性和有效性的影響，為立題和推薦劑量提供藥動學(xué)的依據(jù)。改變給藥途徑藥物 在臨床藥代動力學(xué)試驗中

14、，除了常規(guī)藥代動力學(xué)研究外，還要進行改變給藥途 徑藥物與原給藥途徑藥物的比較藥代動力學(xué)試驗。推薦采用隨機、開放、單次 給藥、自身對照、兩治療、兩周期、2x2交叉試驗設(shè)計，并進行藥動學(xué)參數(shù)的 差異性檢驗。本研究也可以采用成組設(shè)計。五、驗證性臨床藥代動力學(xué)試驗驗證性臨床藥代動力學(xué)研究，一般要在本國人群中重復(fù)一些關(guān)鍵性藥代動 力學(xué)研究（和藥效動力學(xué)研究），考察藥物的種族差異性，進行橋接分析，為 借鑒原研產(chǎn)品說明書的用法用量提供藥動學(xué)依據(jù)。這類研究在設(shè)計時，要考慮 種族因素的敏感性和基因多態(tài)性。最常見的申報資料形式是健康受試者三個劑 量的單次給藥藥代動力學(xué)研究加上一個中劑量的多次給藥藥代動力學(xué)研究。若

15、 已有研究信息提示口服制劑的吸收受食物影響，也應(yīng)進行食物影響藥代動力學(xué) 研究。本研究的藥動學(xué)參數(shù)，除進行規(guī)范的統(tǒng)計分析外，還要與原研數(shù)據(jù)進行 比較和橋接分析。若能橋接，采用原研產(chǎn)品的用法用量進行隨機對照臨床試驗， 并推薦為本品種的用法用量。若不能橋接，分析原因：本研究的方法學(xué)問題、 本品種的制劑學(xué)問題、種族差異性問題，并對給藥劑量調(diào)整和隨機對照臨床試 驗設(shè)計提出意見。有時為排除本研究的方法學(xué)問題和本品種的制劑學(xué)問題，可 以進行本品種與原研產(chǎn)品的生物等效性研究。六、研究數(shù)據(jù)的整理方式與統(tǒng)計分析藥代動力學(xué)研究數(shù)據(jù)基本都是定量數(shù)據(jù)，其統(tǒng)計描述一般采用均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn) 差、中位數(shù)、最大最小值等統(tǒng)計量。研究數(shù)

16、據(jù)的整理方式和統(tǒng)計分析方法要和 研究目的和研究設(shè)計類型相一致。臨床藥代動力學(xué)試驗中，兩組或多組間的藥 動學(xué)參數(shù)進行比較時，由于每組的樣本量少(812例)，通常進行差異性檢驗， 不采用等效性檢驗(一般每組需要1824例)。定量資料滿足正態(tài)分布和總體 方差齊性時，采用參數(shù)檢驗如：t檢驗、方差分析等。AUC(0-t)、AUC(0_8)、Cmax 一般經(jīng)過自然對數(shù)轉(zhuǎn)換后，可滿足正態(tài)分布和總體方差齊性。Tmax等參數(shù)一般 采用非參數(shù)檢驗如：成組資料的Wilcoxon(Mann-Whitney)檢驗、配對資料 的Wilcoxon符號秩和檢驗、單因素多水平Kruskal?Wallis秩和檢驗、配伍組 設(shè)計的

17、Friedman秩和檢驗、兩因素非參數(shù)方差分析10, 11等。申報資料中常見的錯誤是，在研究設(shè)計時為節(jié)省樣本量采用交叉設(shè)計，在 數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析時為省事誤用平行設(shè)計資料的統(tǒng)計分析方法。交叉設(shè)計資 料的統(tǒng)計分析比較復(fù)雜。2x2交叉設(shè)計7, 8、具有3種治療的Williams設(shè)計4、 具有4種治療的Williams設(shè)計5的參數(shù)檢驗方法(方差分析)分別見相應(yīng)的文 獻。但是交叉設(shè)計資料的非參數(shù)檢驗較難實現(xiàn)，有待統(tǒng)計學(xué)家進一步開發(fā)。國 內(nèi)文獻12,13中2x2交叉設(shè)計資料的非參數(shù)檢驗方法是受到質(zhì)疑的14，可以采用 國外文獻8的方法。有的申報資料采用了一些簡化的辦法，如將2x2交叉設(shè)計 資料簡化為配對設(shè)

18、計資料采用Wilcoxon符號秩和檢驗，將多交叉設(shè)計資料簡 化為配伍組設(shè)計資料采用Friedman秩和檢驗。以上與大家分享與交流的僅為個人觀點，不足之處請批評指正。參考文獻藥品審評中心.化學(xué)藥物臨床藥代動力學(xué)研究技術(shù)指導(dǎo)原則S.2005.鄧偉，賀佳.臨床試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2012:178-179.周賢中，劉仁沛.臨床試驗的設(shè)計與分析-概念與方法學(xué)M.北京:北京大學(xué)醫(yī) 學(xué)出版社,2010:149-150.劉玉秀，姚晨，陳峰，陳啟光，蘇炳華,孫瑞元.多交叉設(shè)計生物利用度試驗的等效性分析J.中國臨床藥理學(xué)雜志,2002,18(3):219-223.姚晨，陳峰，張高魁,劉玉秀，陳啟光,蘇炳華.交叉試驗設(shè)計資料的等效性檢驗J.中國臨床藥理學(xué)雜志,2001,17(4):294-297.鄧偉，賀佳.臨床試驗設(shè)計與統(tǒng)計分析M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2012:181.梁文權(quán).生物藥劑學(xué)與藥代動力學(xué)M.第2版.北京:人民衛(wèi)生出版 社,2000:337-343.Byron Jones,Michael G.Kenward.Design and Analysis of Cross-OverTrials M.Second Edition. Boca Raton:Chapman &