治疗指数(therapeutic index,TI)为药物的安全性指标。通常将半数致死量(LD50)与半数有效量(ED50)的比值称为治疗指数。但治疗指数并不能完全反映药物的安全性。
一、定义
治疗指数系指半数致死量(LD50)与半数有效量(ED50)的比值。
二、计算公式
TI=LD50/ED50
三、测算方法
一般来说,通过测算半数致死量(LD50)和半数有效量(ED50),进而计算求得治疗指数。半数致死量(LD50)和半数有效量(ED50)的测算方法大体有如下几种:
1.寇氏法 寇氏法(Karber氏法)是在1931年由KARBER提出,由于它计算复杂,当时并没有得到广泛推广。1963年孙瑞元设计了合理的实验,改进并发展了寇氏法,使其计算简化,后称之为改良寇氏法。在简洁度上优于累计法、寇氏法等方法,在精确度上亦较寇氏法有所进步,计算结果与Bliss机率单位法很接近。1974年杨世洪将其运算过程进一步简化,缩减了计算量,推导出了新的公式。在实际运用中,由于寇氏法及其改良法都是根据结果直接按公式计算,不需要因为数据不精确而进行各种修改,省去了其他更复杂的统计计算。其计算结果精确,能求出标准误,只是应用时必须满足3个条件:①反应量大致呈正态分布;②剂量必须按等比级数分布;③各组动物数相等。虽然有条件限制,但还是有很多研究者为能运用该法计算而合理地设计实验。
2.累计法 累计法又称Reed-Muench法,是用呈等比级数排列的剂量进行实验,要求每组动物数相等。它是先将实验死亡动物数和存活动物数进行累计加和,再用加和的数据计算死亡率。累计法计算方便,更多地运用在微生物学中,尤其在稀释分析中;但此法最大的缺点是不考虑操作误差,有个“近似”,使得计算结果不够精确,只可以作为粗略的判断。
3.加权法 加权法又称Bliss法,是目前最为精确、可靠的测定方法。由于其在数理上严谨精密,甚至称其为机率单位正规法。在早期,因为其计算过程太烦琐,很难推广。随着计算机的普及,研究者更多运用基于Bliss法的计算程序进行计算。1988年我国学者应用Basic语言开始在Apple机上进行计算。
4.霍恩氏法 霍恩氏法又称目测图解法,与回归直线法的统计思想一样,各种能转换成在几何上呈规则图形的数据都能运用。霍恩氏法根据实验数据直接在坐标纸上描点画出直线。直线回归法较目测图解法精确,但相应的计算量较大。这2种方法的特点是简单易行,节省动物,不足的是所得数值的可信限范围较大,不够精确。但经多年来的实际应用与验证,同一受试物与寇氏法所得结果极为相近。因此对其测定的结果应认为是可信与有效的。目测法能够用概率单位-对数纸直接求出数值,不必查对数表和反应率-概率单位表,从而使计算更为简便。
5.序贯法 序贯法其名称源出于WALD在1948年发表的一本同名著作,它的研究对象是序贯抽样方案,以及如何用这种抽样方案得到的样本去作统计推断。其主要的计算原理是通过阴性、阳性反应的数目来估计数值。UDP由限度试验和主试验组成,要求先把剂量集中使用在50%反应率的上下,这样可以节约实验动物。方法是选择一系列按等比级数排列的剂量,将动物逐只序贯地进行实验,即先通过预实验得到一个近50%反应率的剂量,此时开始计算实验次数。当动物出现阴性反应的时候,就选用较高一级的剂量给予下一只动物;当动物出现阳性反应的时候,就选用较低一级的剂量给予下一只动物。实验所需的有效动物总数n,应在实验开始前决定。操作更为便利,节约动物,能够观察毒性表现,得到相应的置信区间,所需的受试物量少;但是实验的剂量要求成等比级数排列,而且不能求得误差,无法对2种不同处理所求得的结果进行显著性检验。
6.固定剂量法(FDP) 1984年英国毒理学会提出FDP。布鲁塞尔协议后,由欧洲委员会出资在世界33个实验室,对20个化合物急性毒性实验的新旧方法进行对比研究,结果其毒性分级一致率为87.2%。可为危险度评价提供较为足够的资料,包括中毒作用性质、中毒发生时间、持续时间和实验结果等。
四、治疗指数与药物安全性
治疗指数并不能完全反映药物的安全性。
半数有效量(50%effectivedose,ED50)在量反应中指能引起50%最大反应强度的药量,在质反应中指引起50%实验对象出现阳性反应时的药量。以此类推,如效应为惊厥或死亡,则称为半数惊厥量(50%convulsion)或半数致死量(50%lethaldose,LD50)。药物的ED50越小,LD50越大说明药物越安全,一般常以药物的LD50与ED50的比值称为治疗指数,用以表示药物的安全性。但如果某药的量效曲线与其剂量毒性曲线不平行,则TI值不能完全反映药物安全性,故有人用LD5与ED95值或LD1与ED99之间的距离来表示药物的安全性。故用治疗指数和安全范围表示药物的安全性更可靠。