靶控吸入(TCI) 麻醉

靶控吸入(TCI)麻醉山東大學(xué)齊魯醫(yī)院(原山東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院)類維富開展吸入TCI麻醉的必要性在眾多麻醉藥中只有吸入麻醉具有良好的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和一定的肌松作用。因此研究吸入麻醉藥的合理應(yīng)用是非常有必要的。傳統(tǒng)吸入麻醉的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)影響臨床設(shè)計(jì)的因素吸入麻醉藥模型吸入麻醉藥模型控制算法經(jīng)典PID控制算法比例控制：m(t)=Kp·e(t)積分控制：m(t)=1/Ti∫t0·e(t)·dt微分控制：m(t)=Td·de(t)／dtPID控制算法：

m(t)=Kp［e(t)＋Tdde(t)／dt］閉環(huán)靶控麻醉的優(yōu)點(diǎn)自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制的應(yīng)用使吸入麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng)能根據(jù)病人近期BIS相對(duì)于目標(biāo)值的變化趨勢(shì)主動(dòng)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)用藥量。自適應(yīng)控制的算法是：

y(t)=K·e(t)

其中y(t)表示基準(zhǔn)用藥量，e(t)表示偏差實(shí)驗(yàn)材料——控制算法示意圖自適應(yīng)控制

y

基準(zhǔn)用藥量-------病人BIS——目標(biāo)BIS值

m

PID控制實(shí)驗(yàn)材料——閉環(huán)控制系統(tǒng)的連接安裝有控制軟件，BIS、BP、EKG監(jiān)測(cè)程序的PC機(jī)病人

TCI注射泵麻醉機(jī)呼吸環(huán)路吸氣側(cè)麻醉氣體監(jiān)測(cè)儀負(fù)責(zé)實(shí)測(cè)BIS與目標(biāo)值的比較，確定TCI泵的注藥速度取樣管與“Y”管連接串口線輸注管腦電連線閉環(huán)控制系統(tǒng)連接病人資料麻醉前準(zhǔn)備核對(duì)和記錄病人資料；監(jiān)測(cè)設(shè)備的連接；TCI注射泵的調(diào)節(jié)；控制軟件的設(shè)置和調(diào)節(jié)；麻醉機(jī)的檢查與調(diào)節(jié)；注射器的連接與安裝。方法與步驟——麻醉實(shí)施與處理自主呼吸低流量誘導(dǎo)8ml/Kg；靜脈注芬太尼和司考林，完成插管；純氧機(jī)械通氣；肌松維持；血液動(dòng)力學(xué)變化的處理；麻醉停止；數(shù)據(jù)存盤。數(shù)據(jù)處理方法；1).血液動(dòng)力學(xué)指標(biāo)；2).系統(tǒng)性能指標(biāo)：PE（執(zhí)行誤差）、MDPE（執(zhí)行誤差中位數(shù)）、

MDAPE（執(zhí)行誤差絕對(duì)值中位數(shù)）、擺動(dòng)度、補(bǔ)償、響應(yīng)時(shí)間；3).處理軟件；4).檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

結(jié)果一般資料24±223±3BWI(kg/m2)163±5165±6身高(cm)63±1063±9體重(kg)52±1050±13年齡(y)8/87/5性別比(m/w)1513例數(shù)(人)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組表1兩組病人基本情況比較表()應(yīng)用BIS控制的BIS變量手控BIS變量對(duì)照組第11例病人BIS全程趨勢(shì)圖結(jié)果——BIS控制指標(biāo)表2BIS控制性能指標(biāo)*P=0.01

MDPE2.014.16(10～90)%-6.66～10.28-7.40～17.79MDAPE5.488.62(10～90)%0.89～14.061.52～20.88

擺動(dòng)度4.26*10.00*補(bǔ)償值4.522.26項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組結(jié)果——血液動(dòng)力學(xué)

上圖為實(shí)驗(yàn)組，下圖為對(duì)照組結(jié)果——血液動(dòng)力學(xué)結(jié)果——誘導(dǎo)蘇醒期情況

表3誘導(dǎo)蘇醒期情況

實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組安氟醚平均用量14±311±2誘導(dǎo)期躁動(dòng)發(fā)生率25%17%

P<0.05結(jié)果——安氟醚濃度

上圖為實(shí)驗(yàn)組，下圖為對(duì)照組討論吸入麻醉閉環(huán)靶控麻醉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)；血液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性；誘導(dǎo)蘇醒期情況與麻醉氣體濃度的變化；系統(tǒng)穩(wěn)定性及抗干擾能力；目標(biāo)BIS數(shù)值的選擇；進(jìn)一步研究重點(diǎn)解決的問(wèn)題。模型的選擇——Lerou模型。1).生理學(xué)模型；2).能滿足循環(huán)緊閉式麻醉的誘導(dǎo)和維持的需要；3).液態(tài)麻醉藥環(huán)路注入法驗(yàn)證表明系統(tǒng)性能良好。閉環(huán)靶控吸入麻醉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制算法

1).經(jīng)典PID控制：簡(jiǎn)單易行；但不能真正適應(yīng)變化迅速的生物學(xué)系統(tǒng)的需要。2).自適應(yīng)控制：①人體生理復(fù)雜性和個(gè)體差異存在的要求；②隨著麻醉進(jìn)行，模型變得越來(lái)越接近實(shí)；③結(jié)合PID控制，不斷修正Kp、Ki、Kd等有關(guān)參數(shù)，調(diào)整輸入與輸出間的關(guān)系。3).復(fù)合控制：①PID控制負(fù)責(zé)實(shí)測(cè)BIS值與目標(biāo)值的比較，以差值進(jìn)行反饋控制，在基準(zhǔn)用藥量基礎(chǔ)上調(diào)整系統(tǒng)輸出量；②自適應(yīng)控制負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基準(zhǔn)用藥量，使PID控制的輸出信號(hào)達(dá)到最優(yōu)。閉環(huán)靶控吸入麻醉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)閉環(huán)靶控吸入麻醉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、MDPE、MDAPE、擺動(dòng)度和補(bǔ)償值可以做為評(píng)價(jià)閉環(huán)控制麻醉系統(tǒng)性能的指標(biāo)。2、Lerou等認(rèn)為群體偏性不應(yīng)大于10%，因?yàn)槠栽?0%之內(nèi)麻醉可安全使用。其次，模型實(shí)施誤差源于人群生物學(xué)的差異和麻醉性能、吸入麻醉的攝取變異范圍在(10～30)%，故系統(tǒng)性能誤差應(yīng)當(dāng)小于30%的麻醉系統(tǒng)對(duì)于絕大多數(shù)試對(duì)象是可以接受。3、本研究所有控制性能指標(biāo)均滿足Lerou的要求，表明該系統(tǒng)能夠?qū)IS值維持在目標(biāo)BIS值。擺動(dòng)度小于對(duì)照組，表明閉環(huán)靶控系統(tǒng)控制性能優(yōu)于手動(dòng)控制。系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)誘導(dǎo)蘇醒期情況與麻醉氣體濃度變化一般認(rèn)為，閉環(huán)靶控麻醉能夠加速麻醉誘導(dǎo)、減少麻醉藥用量。但本研究并未表明出上述優(yōu)點(diǎn)。原因可能與液態(tài)安氟醚不能迅速、完全蒸發(fā)有關(guān)。①誘導(dǎo)期注藥速度快，約為18ml/h;②每克安氟醚在25℃環(huán)境下完全氣化需要62千卡的