تئوفیلین و کافئین داروهایی هستند که تنفس را تسهیل و تحریک می‌کنند (از گروه داروئی متیل گزانتین‌ها، داروهای گشاد کننده‌ی برونش هستند). این آزمایشات میزان تئوفیلین یا کافئین را در خون اندازه‌گیری می‌کنند تا به ایجاد دوز مناسب، حفظ سطح درمانی و ارزیابی غلظت سمی کمک کنند.

تئوفیلین یکی از چندین دارویی است که ممکن است توسط کودکان و بزرگسالان مبتلا به آسم و بزرگسالانی که به بیماری انسداد ریوی مزمن (COPD) مبتلا هستند، استفاده شود. این ماده یک گشاد کننده برونش است و عملکرد آن برای شل کردن عضلات در ریه‌ها است. تئوفیلین در یک پنجره درمانی باریک عمل می‌کند که در آن غلظت بسیار کم، بی‌اثر است و مقادیر زیادی از آن می‌تواند باعث مسمومیت شود. فرمولاسیون‌های کوتاه اثر و طولانی اثر آن برای درمان آسم در دسترس هستند.

سمیت حاد تئوفیلین با ضربان قلب سریع و حالت تهوع ظاهر می‌شود. سمیت مزمن تئوفیلین با افزایش خطر تشنج و ریتم‌های غیر طبیعی در قلب (دیس ریتمی‌های قلبی) همراه است. مسمومیت حاد و مزمن می‌تواند تهدید کننده زندگی باشد.

کافئین غالباً برای بزرگسالان به عنوان تسکین دهنده درد (ضد درد)، داروهای میگرن و برای هوشیاری و یا بیداری استفاده می‌شود. این دارو همچنین داروی ترجیحی برای درمان آپنه در نوزادان نارس است که دچار توقف در تنفس شده‌اند. آپنه میزان اکسیژن موجود در بدن را به خطر می‌اندازد. این یک بیماری شایع و جدی در نوزادان نارس است که باید سریعا تحت درمان و نظارت دقیق قرار گیرد. در حالی که هر دو دارو می‌توانند رخدادهای آپنه را کاهش دهند، کافئین عوارض جانبی کم‌تری نسبت به تئوفیلین دارد و بنابراین خطر سمیت کمتری دارد و در دوزهای بسیار بالا علائمی شبیه به علائم سمیت تئوفیلین مشاهده می‌شود.

ایجاد و حفظ دوزهای درمانی می‌تواند یک چالش باشد و ممکن است نیاز به کنترل سطح تئوفیلین و کافئین باشد زیرا دامنه غلظت‌هایی که داروها موثر هستند اما سمی نیستند، بسیار کم است و در بعضی موارد دوز داده شده همیشه با غلظت‌های آن در خون، ارتباط ندارد.

سرعت فرآوری داروها توسط بدن (متابولیزه شدن) در افراد مختلف متفاوت است. متابولیسم در افراد بسیار جوان و افراد سالخورده کاهش یافته و در افراد سیگاری افزایش می‌یابد. سطح دارو ممکن است تحت تأثیر شرایط زمینه‌ای مانند ذات الریه، بیماری کبد، کم کاری تیروئید و عفونت یا بیماری حاد باشد. بسیاری از داروها با متابولیسم تئوفیلین و کافئین وارد واکنش می‌شوند و تداخل می‌کنند و ممکن است میزان متابولیسم آن را کم یا زیاد کنند.