Εφαρμογή προβλεπτικού ελέγχου σε γενική αναισθησία ασθενούς
Loading...
Date
Authors
Φίλιπ, Κωνσταντίνος Ειρηναίος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Κύριος στόχος της γενικής αναισθησίας ενός ασθενούς που υποβάλλεται σε χειρουργική επέμβαση είναι η επίτευξη ενός επαρκούς επιπέδου αναισθησίας και η συντήρηση της τριάδας της Ύπνωσης, της Αναλγησίας και του Νευρομυϊκού Αποκλεισμού, χορηγώντας διάφορα φάρμακα για κάθε περίπτωση. Η επίδραση των αναισθητικών φαρμάκων στο ανθρώπινο σώμα περιγράφεται από τα μη γραμμικά Φαρμακοκινητικά και Φαρμακοδυναμικά μοντέλα (PK/PD) του Βάθους Αναισθησίας (DoA). Ωστόσο ο μεγάλος αριθμός παραμέτρων που περιγράφουν την διεργασία είναι επί το πλείστον άγνωστος και διαφορετικός για κάθε ασθενή και για κάθε αναισθητικό φάρμακο ξεχωριστά, καθιστώντας την εφαρμογή αυτόματου συστήματος ελέγχου αρκετά δύσκολη.
Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια μελέτη προσομοίωσης της χρήσης του Προβλεπτικού Ελέγχου (Model-based Predictive Control-MPC) για την ρύθμιση του Βάθους Αναισθησίας όταν μετριέται από τον Διφασματικό Δείκτη (BIS), επικεντρώνοντας στη ρύθμιση της δοσολογίας της Προποφόλης που χρησιμοποιείται ως υπνωτικό, ενώ η Ρεμιφεντανίλη για την αναλγησία εφαρμόζεται ως μετρούμενη διαταραχή στο μη γραμμικό σύστημα.
Η βασική ιδέα πίσω από τις διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου που αναπτύχθηκαν, είναι η προσαρμογή των δεδομένων που χρησιμοποιούνται από τον MPC για την βέλτιστη επίδοση του αυτόματου συστήματος ελέγχου κλειστού βρόχου σε κάθε εξατομικευμένη περίπτωση. Σε πρώτη φάση εφαρμόζεται απευθείας ο έλεγχος στο μη γραμμικό σύστημα χρησιμοποιώντας ως μοντέλο πρόβλεψης τη γραμμική προσέγγιση των PK/PD μοντέλων που προκύπτουν από το γνωστό γραμμικό τμήμα τους και από μια γενικευμένη μη γραμμική συνάρτηση που περιγράφει την σχέση της συγκέντρωσης των αναισθητικών φαρμάκων με την τιμή του δείκτη επιπέδου αναισθησίας. Στην συνέχεια, εφαρμόζεται μια μέθοδος ελέγχου που αποφεύγει τη χρήση του θορυβώδους σήματος BIS ως σήμα ανατροφοδότησης, εφαρμόζοντας τον έλεγχο ουσιαστικά στο γραμμικό τμήμα της διεργασίας, ενώ γίνεται η εκτίμηση της συγκέντρωσης της προποφόλης στην κατάσταση ισορροπίας που λειτουργεί ως σήμα αναφοράς στην είσοδο του συστήματος κλειστού βρόχου. Τέλος, θεωρώντας μια πιο απλοποιημένη περίπτωση, γίνεται προσπάθεια για την εφαρμογή ελέγχου απευθείας στο μη γραμμικό σύστημα εκτιμώντας τις άγνωστες παραμέτρους της διεργασίας, προσαρμόζοντας έτσι τα δεδομένα που εισάγονται στον ελεγκτή για σθεναρότερη επίδοση του συστήματος ελέγχου.
Για την παρουσίαση των προτεινόμενων στρατηγικών ελέγχου, χρησιμοποιήθηκε μια βάση δεδομένων με παραμέτρους εικονικών ασθενών για την προσομοίωση της εφαρμογής των μεθόδων ελέγχου σε πρακτικές εφαρμογές, εξετάζοντας τη συμπεριφορά τους ακόμα και σε ακραίες περιπτώσεις. Τα αποτελέσματα των πειραματικών προσομοιώσεων σε συνδυασμό με θεωρητικές ιδέες υποδεικνύουν ότι οι τεχνικές ελέγχου που αναπτύχθηκαν δίνουν περαιτέρω προοπτική στην μελλοντική έρευνα και κλινικές πρακτικές.
Description
Keywords
Προβλεπτικός έλεγχος, Γενική αναισθησία