【摘要】：在醫(yī)學(xué)科學(xué)快速發(fā)展的今天,麻醉技術(shù)也在不斷進(jìn)步,但傳統(tǒng)的麻醉給藥方式從臨床上來講,仍然缺乏統(tǒng)一的麻醉深度量化指標(biāo),極易使患者處于危險(xiǎn)的狀態(tài)。針對這一現(xiàn)狀,本文擬將自動(dòng)控制與臨床麻醉進(jìn)行結(jié)合,設(shè)計(jì)一個(gè)能夠精確自動(dòng)給藥的麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng)。考慮到小兒、成人、老人藥物代謝模型的差異性,應(yīng)分別針對不同年齡段的患者進(jìn)行麻醉閉環(huán)控制的設(shè)計(jì)。限于老年人身體個(gè)體性差異明顯及其易受其他基礎(chǔ)性疾病影響等問題,本文擬主要針對小兒和成年人進(jìn)行麻醉閉環(huán)控制的設(shè)計(jì),具體研究工作如下:首先,在進(jìn)行成人麻醉閉環(huán)控制設(shè)計(jì)之前,需找到一個(gè)能夠用來描述麻醉藥物在患者體內(nèi)代謝全過程的藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型。目前廣泛應(yīng)用的成人藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型以腦電雙頻指數(shù)為藥物效應(yīng)指標(biāo),但卻存在分段異常和輸出延遲的缺點(diǎn)。而已有的研究結(jié)果表明Tsallis排序熵、排序熵具有很好區(qū)分病人麻醉不同狀態(tài)的性能,所以考慮基于Tsallis排序熵、排序熵分別進(jìn)行成人藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型的建模。其次,本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、自適應(yīng)控制與滑�？刂七M(jìn)行結(jié)合,對建模得到的成人藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行控制,并探索了PID控制器在麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng)中的性能。由于傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)PID參數(shù)難以達(dá)到最優(yōu)的效果,本文采用蟻群優(yōu)化算法對PID參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu),并對建模得到的成人藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行控制仿真。最后對采用不同控制算法的麻醉閉環(huán)控制加入人工擾動(dòng)來測試系統(tǒng)的抗干擾性能,并對控制結(jié)果進(jìn)行對比與分析,從而找到最好的成人麻醉閉環(huán)控制策略。接下來,為了找到更好的小兒麻醉閉環(huán)控制狀態(tài)觀測指標(biāo),研究了同步快慢比、Tsallis排序熵、排序熵、功率快慢比、β比率、邊緣頻率與腦電雙頻指數(shù)在小兒麻醉鎮(zhèn)靜狀態(tài)監(jiān)測方面的性能。結(jié)果表明Tsallis排序熵監(jiān)測小兒麻醉狀態(tài)的性能更好。最后,在對小兒麻醉閉環(huán)控制設(shè)計(jì)之前,首先在成人藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上,基于腦電雙頻指數(shù)和Tsallis排序熵對小兒藥代藥效動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行建模,并采用蟻群優(yōu)化PID算法進(jìn)行控制,最后通過統(tǒng)計(jì)分析對控制結(jié)果進(jìn)行評估。
【圖文】：

圖 2-1 三房室框圖其中，PK 模型用來描述麻醉藥物注射速率和血漿藥物濃度之間的關(guān)系，可以通過一個(gè)三階微分方程組進(jìn)行描述：1 2310 12 13 1 21 2 31 31 1 12 112 1 21 223 113 1 31 33d ( ) 1( ) ( ) ( ) ( ) ( )dd ( )( ) ( )dd ( )( ) ( )dC t VVk k k C t k C t k C t u tt V V VC t Vk C t k C tt VC t Vk C t k C tt V (2-1)式中，1C 、2C 和3C 分別代表中央房室和周圍兩個(gè)房室的藥物濃度，u (t)/(mg/kg/h)為藥物輸注速率； k(i j)ij 為房室i與房室 j之間的藥物傳輸速率，ijk的大小取決于病人的年齡、體重、身高和性別等參數(shù)，其中ijk的計(jì)算公式如式(2-2)所示。1 2 3 2 310 12 13 21 311 1 1 2 3, , , ,l l l l lC C C C Ck k k k kV V V V V (2-2)式中， V( i 1,2,3)i為各個(gè)房室的體積；計(jì)算公式如式(2-3)所示。V 4.27, V 18.9 0.391 ( age 53), V 238

通過對腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到的TPE值
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R614;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2693455