靶控吸入TCI全身麻醉課件

1、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1、由于每個病人所用氧流量不同，吸入麻醉藥濃度很難準(zhǔn)確。2、應(yīng)用醚誘導(dǎo)，麻醉誘導(dǎo)時間長（需分鐘）。3、由于麻醉藥濃度不易控制，麻醉深度易出現(xiàn)波動，雖在大量設(shè)備監(jiān)護下能控制，但對病人影響較大。4、貴重的麻醉藥利用率只有1/5-10。5、一個揮發(fā)罐需要萬元，一臺麻醉機最少需要個增加了大量醫(yī)院設(shè)資成本。設(shè)計基礎(chǔ)利用計算機技術(shù)，將吸入麻醉藥經(jīng)注射泵注入回路法進行吸入麻醉的控制。首

2、先根據(jù)手術(shù)的刺激強度，病人的潮氣量、體重、和能達到充分麻醉程度的值，設(shè)定自控制法，并由計算機控制的微量泵注入到麻醉機的回路管道中，（根據(jù)吸入濃度和呼出濃度差由計算軟件計算出靶部位的濃度、血壓），并將值及靶部位濃度等信息反饋到計算機，由計算機控制微量泵的注入吸入管路的速度。影響臨床設(shè)計的因素血壓：血容量、影響循環(huán)動力學(xué)的藥物、基礎(chǔ)血壓、氯胺酮等吸入濃度和呼氣濃度差：模擬運算欠準(zhǔn)確、與肺泡面積、彌散度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) =Kpe(t) 積分控制：m(t) =1/Tit0e(t)dt 微分控制：m(t) =Tdde(t)dtPID控制算法： m(

3、t)=Kpe(t)Td de(t)dt閉環(huán)靶控麻醉的優(yōu)點 閉環(huán)靶控麻醉為吸入麻醉方式的改進提供發(fā)展的方向。這是因為麻醉醫(yī)生在麻醉過程中發(fā)揮著PID的作用，而閉環(huán)靶控麻醉有許多優(yōu)點；麻醉深度調(diào)節(jié)迅速，易于維持血液動力學(xué)穩(wěn)定；用藥量的個體化，根據(jù)刺激強度調(diào)節(jié)深度；注射泵替代揮發(fā)罐，使用廣泛，節(jié)約經(jīng)費；設(shè)計合理的模型成為麻醉醫(yī)生的研究工具。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相對于目標(biāo)值的變化趨勢主動調(diào)節(jié)基準(zhǔn)用藥量。自適應(yīng)控制的算法是： y(t)=Ke(t) 其中y(t)表示基準(zhǔn)用藥量，e(t)表示偏差實驗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

4、標(biāo)BIS值 m PID控制實驗材料閉環(huán)控制系統(tǒng)的連接安裝有控制軟件，BIS、BP、EKG監(jiān)測程序的PC機病 人 TCI注射泵麻醉機呼吸環(huán)路吸氣側(cè)麻醉氣體監(jiān)測儀負責(zé)實測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)連接病人資料選擇28例ASA腹腔手術(shù)病人進入本次實驗，其中男15例，女13例，年齡2965歲。排除嚴(yán)重酗酒，心、肺、神經(jīng)和腎臟病變患者，服用影響B(tài)IS值藥物，肥胖患者和妊娠病人。病種包括：直腸癌、結(jié)腸癌、胃癌、膽囊炎、膽管內(nèi)結(jié)石、肝癌、胰腺及壺腹部腫瘤等。病人隨機進入實驗組和對照組，其中實驗組13例，對照組15例。麻醉前準(zhǔn)備核對和記

5、錄病人資料；監(jiān)測設(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；純氧機械通氣；肌松維持；血液動力學(xué)變化的處理；麻醉停止；數(shù)據(jù)存盤。方法與步驟術(shù)后隨訪隨訪四問題1、入睡前記得的最后一件事情是什么？2、醒來后想起的第一件事情是什么？3、在術(shù)中做夢了嗎？若回答 “是”，問是什么？4、若再次手術(shù)你還愿意接受同樣的麻醉嗎？數(shù)據(jù)處理方法；1).血液動力學(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)行誤差絕對值中位數(shù)）、擺動 度、

6、 補償、響應(yīng)時間； 3).處理軟件； 4).檢驗水準(zhǔn)。 結(jié) 果一般資料242 233BWI(kg/m2) 1635 1656身 高(cm) 6310 639體 重(kg) 5210 5013年 齡(y) 8/8 7/5性別比(m/w)15 13例 數(shù) (人)對照組 實驗組 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 對照組第11例病人BIS全程趨勢圖 結(jié)果BIS控制指標(biāo) 表 2 BIS控制性能指標(biāo) *P=0.01 MDPE 2.01 4.16 (1090)% -6.6610.28 -7.4017.79 MDAPE 5.48 8.62 (1090)% 0.891

7、4.06 1.5220.88 擺動度 4.26* 10.00* 補償值 4.52 2.26 項目 實驗組 對照組結(jié)果血液動力學(xué) 上圖為實驗組，下圖為對照組結(jié)果血液動力學(xué) 反饋控制組第12例病人部分血液動力學(xué)實時記錄圖。HR曲線的幾個 峰值為電刀干擾信號。14：15完成插管，15：00手術(shù)開始，血壓較切皮前明 顯升高，隨后基礎(chǔ)維持正常水平。結(jié)果誘導(dǎo)蘇醒期情況 表3 誘導(dǎo)蘇醒期情況 實驗組 對照組 安氟醚平均用量 143 112 誘導(dǎo)期躁動發(fā)生率 25% 17% P0.05結(jié)果安氟醚濃度 上圖為實驗組，下圖為對照組討 論吸入麻醉閉環(huán)靶控麻醉系統(tǒng)的設(shè)計；系統(tǒng)性能評價；血液動力學(xué)穩(wěn)定性；誘導(dǎo)蘇醒期情況

8、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；進一步研究重點解決的問題。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)計控制算法 1). 經(jīng)典PID控制：簡單易行；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：人體生理復(fù)雜性和個體差異存在的 要求；隨著麻醉進行，模型變得越來越接近實； 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：PID控制負責(zé)實測BIS值與目標(biāo)值的 比 較，以差值

9、進行反饋控制，在基準(zhǔn)用藥量基礎(chǔ)上 調(diào)整系統(tǒng)輸出量；自適應(yīng)控制負責(zé)調(diào)節(jié)系統(tǒng)基準(zhǔn)用 藥量，使PID控制的輸出信號達到最優(yōu)。 閉環(huán)靶控吸入麻醉系統(tǒng)的設(shè)計液態(tài)安氟醚環(huán)路注入 1).液態(tài)安氟醚環(huán)路吸氣側(cè)注入能夠保證環(huán)路內(nèi)麻醉 氣體濃度的穩(wěn)定； 2).微量注射泵替代揮發(fā)罐具有下列優(yōu)點：能更準(zhǔn)確和更精密地控制新鮮氣流中麻醉藥濃度；便于記錄麻醉藥用量和連接計算機； 適用范圍廣。一個微量泵能配合多種麻醉機，完成多種麻醉藥物的定量注射；校正方便。 3).需防止安氟液直接進入呼吸道：麻醉過程中始終保持吸入側(cè)螺紋管中段低于病人頭部，將一次性細菌過濾器連接在氣管導(dǎo)管與“Y”之間 閉環(huán)靶控吸入麻醉系統(tǒng)的設(shè)計1、MDPE、

10、MDAPE、擺動度和補償值可以做為評價閉環(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%，因為偏性在10%之內(nèi)麻醉可安全使用。其次，模型實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(1030)%，故系統(tǒng)性能誤差應(yīng)當(dāng)小于30%的麻醉系統(tǒng)對于絕大多數(shù)試對象是可以接受。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。擺動度小于對照組，表明閉環(huán)靶控系統(tǒng)控制性能優(yōu)于手動控制 。系統(tǒng)性能評價血液動力學(xué)影響實驗組血液動力學(xué)穩(wěn)定，各時間點SBP、DBP 和HR與術(shù)前基礎(chǔ)值比較差異無顯著性。切皮引起血壓、心率明顯升高誘導(dǎo)蘇醒期

11、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。原因可能與液態(tài)安氟醚不能迅速、完全蒸發(fā)有關(guān)。誘導(dǎo)期注藥速度快，約為18ml/h; 每克安氟醚在25環(huán)境下完全氣化需要62千卡的熱量；聚氯乙烯材料的螺紋管導(dǎo)熱性差，無法在短時間提供安氟醚蒸發(fā)所需的全部熱量。目標(biāo)BIS數(shù)值的選擇大量文獻報道能使病人無術(shù)中知曉的BIS為50；對于某一病人來說意識消失的BIS值可能高于70，而對另一患者來說，可能需要保持BIS值 45才能保證無術(shù)中知曉發(fā)生。因此，目標(biāo)BIS的設(shè)定應(yīng)該做到個體化。進一步研究需要解決的問題首先解決液態(tài)麻醉藥蒸發(fā)問題，保證其迅速、完全地氣化，縮短誘導(dǎo)時間，減少麻醉