完全静脈麻酔制御システムの開発

完整静脉麻醉控制系统的开发

基本信息

批准号：
14750368
负责人：
古谷栄光
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

全身麻酔は意識消失,鎮痛,無動化の3要素からなる.最近,意識消失に関して,代謝速度が速く,患者が麻酔から早く醒め,副作用が少ない静脈麻酔薬が使用されるようになってきている.この利点を十分に活かすためには,静脈麻酔薬の注入量を意識消失の効果が得られる最小限に抑えることが望ましいので,より正確な制御が行えるむだ時間制御法を用いた静脈麻酔制御システムを開発してきた.本研究では,鎮静に加えて無動化(筋弛緩)も自動制御することを目的として,(a)鎮静薬と筋弛緩薬の相互作用の検討,(b)鎮静薬と筋弛緩薬に対する鎮静度と筋弛緩度変化のモデル化,(c)鎮静度と筋弛緩度の同時制御のための制御法の検討を行った.具体的には,(a),(b)については,実際の手術中の鎮静薬と筋弛緩薬の投与速度および鎮静度指標BISと筋弛緩度指標twitchを測定し,2入力2出力システムとして同定を行い,各入力に対する各出力の影響を検討するとともにモデル化を行った.また,(c)については,作成したモデルに対して状態予測制御法を用いたシステムを構成し,シミュレーションによって,速応性やロバスト性について検討した.その結果、以下のことがわかった.・筋弛緩薬vecuroniumの鎮静度に対する影響は小さく,考慮に入れる必要はない.一方,鎮静薬propofolの筋弛緩度に対する影響は大きく,適切な制御を行うためには考慮に入れる必要がある.・鎮静薬・筋弛緩薬に対する鎮静度・筋弛緩度変化のモデルは,むだ時間を含む6次の線形状態方程式で表せる.・同定した2入力2出力システムに対して状態予測制御法を適用した鎮静度と筋弛緩度の同時制御システムは,速応性,ロバスト性ともに十分な性能をもつ.

全身麻醉由三个要素组成：意识丧失、镇痛和制动。最近，静脉麻醉药已被用于治疗意识丧失，因为它们的代谢速度较快，可以使患者更快地从麻醉中苏醒，并且可以减少意识丧失。为了充分利用这一优势，最好将静脉麻醉药的注射量保持在产生意识不清效果的最小量，因此静脉麻醉采用死区时间控制方法，这样可以更精确。控制，建议我们开发一个控制系统。在这项研究中，我们的目的是除了对肌肉松弛和肌肉松弛的变化进行建模之外，还自动控制固定（肌肉松弛）。我们研究了同时控制镇静和肌肉松弛程度的控制方法。具体地，关于(a)和(b)，我们研究了实际手术中镇静剂和肌肉松弛剂的施用率和镇静度指数BIS的施用率。和肌肉松弛度指数抽搐被测量并识别为一个双输入、双输出系统，并且研究了每个输出对每个输入的影响并对其进行建模。对于（c），我们将状态预测控制方法应用于所创建的模型。使用并通过模拟检查其快速反应和稳健性，结果我们发现： - 肌肉松弛剂维库溴铵对镇静程度的影响很小，应予以考虑。另一方面，镇静剂异丙酚对肌肉松弛程度的影响较大，必须加以考虑并进行适当控制。・可以建立镇静剂和肌肉松弛剂对镇静和肌肉松弛程度变化的模型表示为包含死区时间的六阶线性状态方程。・通过将状态预测控制方法应用于识别的两输入和两输出系统，镇静和肌肉松弛程度的同时控制系统具有快速响应和鲁棒性。两者都有足够的性能。