کنترل عمق بیهوشی با استفاده از روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل

فرآیند بیهوشی به عنوان یکی از ارکان اساسی در انجام عمل جراحی محسوب می گردد. این فرآیند را می توان به صورت نبود پاسخ و یا عکس العمل به تحریکات ناخوشایند تعریف نمود که شامل سه رکن اساسی عدم هوشیاری (عمق بیهوشی)، عدم احساس درد و شل شدن عضلات می باشد. با وجود پیشرفت های همه جانبه علوم و فنون پزشکی، هنوز یکی از عمده ترین مشکلات متخصصان بیهوشی، اطمینان نداشتن از انجام صحیح این فرآیند است. از این رو متخصصان هم چنان به دنبال راه حلی برای اطمینان از انجام صحیح بیهوشی هستند. استفاده از روش های کنترل خودکار برای این منظور مناسب می باشد. در واقع هدف سیستم کنترل خودکار بیهوشی، تعیین نرخ داروی تزریقی به بیمار، به منظور دستیابی به عمق مناسبی از بیهوشی است. لذا در چنین سیستمی نیاز به معیاری جهت تعیین عمق بیهوشی می باشد. معیارهای مختلفی به این منظور ارایه شده اند که یکی از مناسب ترین آن ها، آنالیز bis است که در این پایان نامه نیز به عنوان شاخص تعیین عمق بیهوشی مورد استفاده قرار گرفته است. بیهوشی فرآیندی غیرخطی به همراه تأخیر است، یک سری محدودیت ها در روند بیهوشی وجود دارند که در تعیین نرخ داروی تزریقی - سیگنال کنترلی- باید مورد توجه قرار گیرند. به علاوه کنترل کننده مورد استفاده باید از مقاومت کافی برخوردار باشد تا در مقابل تغییر شرایط بیمار در حین عمل جراحی و یا خطای تخمین پارامترهای مدل، دچار نقص در عملکرد نشود. کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل (mpc ) گزینه ای مناسب برای کنترل این فرآیند است. در کارهای انجام شده تا کنون از مدل جامعی که مشتمل بر محدودیت ها تزریق و تفاوت های فردی بیمار باشد استفاده نگردیده است. در ضمن عموماً از فاز القای بیهوشی صرف نظر شده و صرفاً فاز نگهداری در نظر گرفته شده است. با توجه به این نکات، هدف این پایان نامه آن است که با طراحی کنترل کننده ای پیش بین و استفاده از یک مدل فارماکوکینتیک-فارماکودینامیک که پارامترهای فردی بیمار نیز تا حد امکان در آن لحاظ شده است، بیمار در سطح مطلوب بیهوشی قرار گیرد. در این تحقیق، کنترل کننده هایی با استفاده از روش های مختلف mpc مانند: gpc ، edmc و gipc طراحی گردیده و نتایج آن ها با یکدیگر و نیز با کنترل کننده pid مقایسه شده است. با توجه به تفاوت های موجود میان بیماران و همچنین وجود تأخیر، کنترل کننده pid، عملکرد مناسبی نداشته است. اما با استفاده از روش های کنترل پیش بین مبتنی بر مدل علاوه بر آنکه بهبود مناسبی در میزان مقاوم بودن سیستم کنترل نسبت به تغییرات پارامترهای بیمار مشاهده گردید، میزان داروی مصرفی و مدت زمان لازم برای بیهوش شدن بیمار نیز بهبود یافت. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد که کنترل کنندهgpc ، در فاز القای بیهوشی عملکردی مشابه با روشهای رایج که توسط فرد متخصص انجام می گردد، دارد.