کنترل عمق بیهوشی با استفاده از روش MPC
اسلاید 1: 1کنترل عمق بيهوشي با استفاده از روش MPCبه نام خدا
اسلاید 2: 2فهرستمقدمهای بر بیهوشیروند انجام بيهوشيبررسی مشکلات موجودسیستم هوشمند عمق بیهوشی مروري بر روشهاي کنترلمروري بر روش MPCپروتکل انجام آزمايشاتنتايج شبيه سازينتيجه گيريپيشنهادات
اسلاید 3: 3مقدمهامروزه موفقيت عملهاي جراحي، مرهون عمليات بيهوشي است.اولين بيهوشي در سال 1842 توسط دکتر لانگ انجام شده است. بيهوشي : نبود پاسخ و يا عكس‌العمل به تحريكات عصبي عدم هشياري عدم احساس درد شل شدن عضلات
اسلاید 4: 4بررسي مسائل داروييمتخصصان از ترکيب سه دسته دارو استفاده ميکنند:هوشبرمخدرمسدود كننده عصبي-عضلانياستنشاقي وريدي سهولت اندازهگيري غلظت در خونعوارض جانبيالقاي سريع بيهوشيحذف دردبدون تأثیر در حذف درد و هوشیاریحذف درک و هوشیاری
اسلاید 5: 5روند انجام بيهوشيبررسي سلامت عمومي و مطالعه سوابق بيماري شخصاستفاده از يک داروي آرام بخش پيش از انتقال بيمار به اتاق عملنصب سيستمهاي پايش علائم حياتي بيمار بعد از انتقال به اتاق عمل و پيش از انجام بيهوشيتزريق ناگهاني هوشبر وريدي براي القاي سريع بيهوشيلولهگذاري در ناي شروع تزريق پيوسته در فاز نگهداري بيهوشيپايش علائم حياتي بيمار و در صورت لزوم تجويز داروهاي ديگري
اسلاید 6: 6خطرات و مشکلات موجودمرگ و مير ناشي از بيهوشي هوشياري حين عمل جراحيسيستم کنترل هوشمند عمق بيهوشی برای اجتناب از دوز نامناسب هنگام عمل جراحیتعيين عمق بيهوشیکنترل عمق بيهوشیمهمترین دلیلخطاهای انسانیناشی از دوز کم داروی هوشبر
اسلاید 7: 7تعيين عمق بيهوشیمتخصصان براي تعيين عمق بيهوشي بیمار از سه دسته پارامتر استفاده ميكنند:علائم كلينيكيپارامترهای قلبی-تنفسیسیگنال EEG
اسلاید 8: 8تعيين عمق بيهوشیتعیین عمق بيهوشیتعيين ميزان شل شدن عضلاتتعيين ميزان دردتعيين ميزاندرك و هوشياريتعاریف مختلفی از عمق بیهوشی وجود دارد استفاده از سیگنال EEG نرخ ضربان قلب استفاده از سیگنالEMG استفاده از سیگنالEEG روشهای مختلف پردازش سیگنال EEG جهت استخراج معیاری مناسب برای تعیین عمق بیهوشی وجود دارد: آنالیز طیف توان مدلسازي EEG آناليز ويولت
اسلاید 9: 9آناليز BIS شاخص بین 100 تا صفر مقیاس بندی شده است.با کاهش سطح هوشیاری این شاخص افت پیدا میکند.در بیهوشی عمومی مقدار مابین 60 تا 40 قابل قبول است.دستگاه BIS دارای تأييدیه FDA میباشد.
اسلاید 10: 10خطرات و مشکلات موجودسيستم کنترل هوشمند عمق بيهوشی برای اجتناب از دوز نامناسب هنگام عمل جراحیتعيين عمق بيهوشیکنترل عمق بيهوشی
اسلاید 11: 11کنترل عمق بيهوشي حفظ بيمار در سطح مطلوبي از بيهوشي است، بدون آنکه بيمار هوشيار باشد و یا دردي را احساس کند.روشهاي مختلفي براي کنترل عمق بيهوشي وجود دارد که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است:PIDکنترل کننده هاي تطبیقیکنترل کننده هاي فازيکنترل کننده هاي پيش بين
اسلاید 12: 12مروری بر روشهای استفاده شدهPID : سال 2002 : ناپايداري در 1 مورد از 10 مورد، اثر : BISسال 2004 : استفاده از تخمين مرتبه 2، مشکل در مواجهه با تأخير، اثر : MAPتطبیقی :سال 2005 : در مدل ساده سازي هايي انجام شده است (بخش اثر در نظر گرفته نشده)، پارامترهاي فردي لحاظ نشده است. اثر : BISفازي :سال 1997 : استفاده از AER، اثر : SAP، AERسال 2004 : استفاده از AEP، استفاده از دو دارو، اثر : HR و SAP کنترل مقاوم :سال 2006: داروی رمی فنتانیل و پروپوفول، پارامترهای فردی لحاظ نمودند، اثر WAVCNS GPC : سال 1994 : داروي آتراکوريوم، پارامترهاي فردي لحاظ نشده، اثر MAP و paralysis سال 1998 : مدل PK-PD ولي پارامترهاي فردي را لحاظ نکرده اند، اثر : MAPسال 2003 : از مدل فيزيولوژيکي استفاده کردند، اثر : MAP
اسلاید 13: 13مشكلات موجود در سيستمهاي هوشمند لحاظ نکردن پارامترهاي فردي بيمار استفاده از مدل خطي لحاظ نکردن تأخير لحاظ نکردن محدوديت‌ها
اسلاید 14: 14اهداف پايان نامهاستفاده از مدل کاملتری از بیمار.لحاظ نمودن تأخیر.لحاظ نمودن محدودیتها در محاسبه سیگنال کنترل.كاهش مقدار داروي تزريقي به بيمار و در نتيجه كمك به ريكاوري سريعتر.افزايش سرعت پاسخ سيستم كنترل.افزايش ميزان مقاوم بودن سيستم كنترل نسبت به تغيير شرايط بيمار.
اسلاید 15: 15اهداف پايان نامهبخش مدلسازي: استفاده از اطلاعات فردي در مدلسازيلحاظ نمودن تأخیربخش کنترل کننده: لحاظ نمودن محدوديتهااستفاده از مدل غیرخطیاستفاده از مدلفارماکوکینتیک-فارماکودینامیکاستفاده از خانواده کنترل کنندههای MPC
اسلاید 16: 16مدل فارماکوکينتيک-فارماکوديناميکI(t)PD modelBISPK modelCe(t)
اسلاید 17: 17مدل فارماکوکينتيک روابطk12k21k31k13MusclesVisceraFatBonesBloodBrainLiverDrugICentral compartmentV1Peripheral compartmentV3C3C1C2Peripheral compartmentV2k10
اسلاید 18: 18مدل فارماکوکينتيک (فرم استاندارد) روابط براي مدل سه بخشي ارائه شده به صورت زير است:
اسلاید 19: 19در واقع فارماکوديناميک ارتباط غلظت-اثر دارو را بيان مي‌کندEffect sitePeripheral compartmentPeripheral compartmentk1eke0BISPharmacodynamicCentral compartmentمدل فارماکوديناميک
اسلاید 20: 20مدل فارماکوديناميک افزايش غلظت پلاسما بعد از تزريق مشاهده اثر با تأخير بخش اثر يک تأخير به صورت هم بايد در معادله بالا در نظر گرفته شود که مدت زمان آن است که دارو از محل تزريق وارد چرخه شود.
اسلاید 21: 21مدل فارماکوديناميکمعادله هیل برای توصیف مدل فارماکودینامیک استفاده میشود: در اینجا اثر مشاهده شده در بیمار BIS است:در صورت لزوم بايد از خطي سازي حول نقطه کار استفاده شود:غلظتی که در آن 50% اثر در بیمار مشاهده میشودضریب هموارسازیغلظت دارو در بخش اثربیشترین اثر مشاهده شده در بیماراثر مشاهده شده در بیمار
اسلاید 22: 22اهداف پايان نامهبخش مدلسازي: استفاده از اطلاعات فردي در مدلسازيلحاظ نمودن تأخیربخش کنترل کننده: لحاظ نمودن محدوديتهااستفاده از مدل غیرخطیاستفاده از مدلفارماکوکینتیک-فارماکودینامیکاستفاده از خانواده کنترل کنندههای MPC
اسلاید 23: 23کنترل پيش بين مبتنی بر مدل تعميم يافته (GPC)سه جزء اساسي این الگوريتم: مدل تابع هزينه سيگنال کنترل (در حالت بدون محدودیت)پاسخ آزاد سیستمماتریس پاسخ پله سیستم
اسلاید 24: 24محدوديت هاي موجود در کنترل عمق بيهوشيبيشترين اثر هر دارو مشخص استسيگنال کنترل (دوز داروي تزريقي) منفي نميتواند باشد.در حالت تزریق پیوستهدر حالت تزریق ناگهانیافزايش دوز نمي تواند عمق بيهوشي را افزايش دهد.اثردوز50% بیشترین اثر
اسلاید 25: 25الگوريتم Extended DMC براي سيستمهاي غير خطي مورد استفاده قرار ميگيرد.ترم جديدي که در بر دارنده ترم غير خطي است به خروجي پيش بيني افزوده میشود. در هر بازه نمونهبرداری پاسخ پله محاسبه ميشود: از مدل خطي استفاده مي کند و آن را در هر لحظه به هنگام مي‌کند تا تأثير غير خطي کاهش يابد.
اسلاید 26: 26الگوريتم Extended DMC در الگوریتم DMC از تفاضل خروجی پروسه و مدل در محاسبه سیگنال کنترل استفاده میشود. در الگوریتم EDMC از تفاضل مدل خطی و غیر خطی نیز در محاسبه سیگنال کنترل استفاده میشود.
اسلاید 27: 27اصلاح روش GPCدر الگوریتم معمول GPC از مدل خطی استفاده میشود.جهت کاهش اثر خطی سازی:ضرایب ماتریس پاسخ پله از مدل خطی استخراج میشود. (مشابه با روش معمول)مدل و پروسه به صورت غیرخطی درنظر گرفته میشوند. خروجی لحظات گذشته تفاضل مدل و پروسهاثر غیر خطی
اسلاید 28: 28روش پيشنهادی کنترلبیماران از لحاظ سنی، به 4 گروه تقسیمبندی شدند. با اطلاعات میانگین هر گروه یک مدل نامی بدست میآمد.کنترل کننده برای مدل نامی طراحی میشود.اطلاعات فردی بیمار اطلاعات ثبت شده از بیمارانپارامترهای بخش فارماکوکینتیکپارامترهای فارماکودینامیک
اسلاید 29: 29نتايج شبيه سازي1234
اسلاید 30: 30نتايج شبيه سازينرخ داروی مصرفی فراجهش زمان نشست MDAPE
اسلاید 31: 31بررسی ميزان مقاوم بودنبرای بررسی میزان مقاوم بودن سه آزمایش انجام شده است: بررسی مقاوم بودن نسبت به خطای تخمین تأخیر بررسی میزان مقاوم بودن نسبت به خطای تخمین حساسیت بررسی میزان مقاوم بودن نسبت به اغتشاش
اسلاید 32: 32بررسی ميزان مقاوم بودن نسبت به خطای تخمين تأخيرخطای تخمين تأخیر (ثانیه)
اسلاید 33: 33ميزان مقاوم بودن کنترل کننده نسبت به تغيير حساسيت بيمارحد مجاز افزایش حساسيت (%)حد مجاز کاهش حساسیت (%)
اسلاید 34: 34نتايج ميزان مقاوم بودن کنترل کننده برای مجموعه دادههای مورد آزمايشکنترل کنندههای پیش بین عملکرد مناسبی در مواجهه با تغییر پارامترهای بیمار داشتهاند.درصد بیماران
اسلاید 35: 35بررسی مقاوم بودن کنترل کننده نسبت به اغتشاش تحریکات در طول عمل جراحی را میتوان با اغتشاش پلهای مدل نمود.فرض شده که اغتشاش غیر قابل پیشبینی باشد.افزایش دامنه اغتشاش وارده سبب میشود BIS از محدوده مجاز خارج شود.افزایش طول زمان تحریک سبب میشود، مدت زمان بیشتری طول بکشد تا BIS به محدوده مجاز خود باز گردد.
اسلاید 36: 36بررسی مقاوم بودن کنترل کننده نسبت به اغتشاشPIDGPCEDMC
اسلاید 37: 37بررسی مقاوم بودن کنترل کننده نسبت به اغتشاشPIDGPCEDMC
اسلاید 38: 38بررسي اثر تزريق ناگهاني در ابتداي فاز بيهوشي مدل بیمار در فاز القاء و نگهداری متفاوت است. محدودیتها در این دو فاز متفاوت هستند. برای لحاظ کردن فاز القاء میتوان به دو صورت عمل نمود:در فاز القاء با استفاده از تجربه فرد متخصص میزان دوز دارو و زمان آن تعیین شود.از ابتدای فاز القاء به صورت حلقه بسته عمل شود.
اسلاید 39: 39بررسي اثر تزريق ناگهاني در ابتداي فاز بيهوشينتایج برای بیمار نامی گروه 1 برای هر دو حالت ذکر شده نشان داده شده است.
اسلاید 40: 40روش GIPCاز حالتهای فعلی و گذشته استفاده میکندمعادلات فضای حالت را به صورت تفاضلی درآورده است.نسبت به روش GPC از میزان مقاوم بودن بالاتری برخوردار است.اطلاعات بيشتري در فيدبک سيستم حلقه بسته وارد مي‌کند در محاسبه سیگنال کنترل از اختلاف وزندار حالت ها استفاده میشود
اسلاید 41: 41روش GIPCنتایج در حالت نامی مشابه با کنترل کننده GPC بوده است.در بررسی میزان مقاوم بودن نسبت به تغییر حساسیت بیمار، مشاهده شد که عملکرد کنترل کننده GIPC نسبت به سایر کنترل کنندهها مناسبتر بوده است.
اسلاید 42: 42مقايسه با نتايج کلينيکی اخیراً در سال 2008، تیمی تحقیقاتی در ژاپن (ساواگوچی و همکارانش) به صورت مستقل و به موازات این پایان نامه، از کنترل کننده MPC جهت کنترل عمق بیهوشی استفاده نمودند، که در مجله مهندسی پزشکی IEEE به چاپ رسیده است.از BIS به عنوان شاخصی برای سنجش عمق استفاده نمودند.تأخیر دستگاه BIS را در نیز نظر گرفتند.کنترل کننده طراحی شده را به صورت کلینیکی مورد استفاده قرار دادند.زمان نشستزمان نشستمقایسه نتایج حاصل از این تحقیق و نتایج بدست آمده توسط ساواگوچی و همکارانش در فاز نگهداری بیهوشی.
اسلاید 43: 43مقايسه با نتايج کلينيکی مقایسه نتایج حاصل از این تحقیق و نتایج بدست آمده توسط ساواگوچی و همکارانش در فاز القای بیهوشی.زمان نشستزمان نشست
اسلاید 44: 44نتيجه‌گيري محدودیتهای موجود بر نرخ تزریق دارو در محاسبه سیگنال کنترل باید لحاظ شوند. کنترل کنندههای پیش بین نسبت به PID مقاومتر بودند. کنترل کننده GPC و EDMC نتایج مشابهی داشتند. کنترل کننده GPC طراحی شده قادر به عملکرد مناسب از ابتدای فاز بیهوشی بوده است. در مقایسه با کار گروه ژاپنی، میتوان انتظار داشت در استفاده کلینیکی کنترل کننده طراحی شده به خوبی عمل نماید.
اسلاید 45: 45پيشنهاداتتکميل مدل و جامعه آماري بيمارانتخمين برخط پارامترهاي مدل بهبود الگوريتم غيرخطي کنترل پيش بينتخمين جامعتر عمق بيهوشي به کارگيري الگوريتم پيشنهادي در صورت استفاده از ترکيب داروهاتخمين حالتها در شرايط کلينيکي
اسلاید 46: 46با تشکر از توجه شما
اسلاید 47: 47
اسلاید 48: 48بررسی اعتبار مدل
اسلاید 49: 49دادههاي مورد نياز براي مدل فارماکوکينتيک آقاي Schüttler در مقالهاي در سال 2000 نحوه بدست آوردن ضرايب مدل فارماکوکينتيک سه بخشي را با در نظر گرفتن برخي پارامترهاي فردي بيان نمود. که اين پارامترها عبارتند از:سنوزننوع تزريق (bolus يا infusion)محل نمونه برداري (سرخرگ يا سياهرگ)
اسلاید 50: 50بدست آوردن پارامترهاي مدل فارماکوکينتيکBW وزن بدن بيمارage سن بيمارbol نوع تزريق (bolus [bol=1]، infusion [bol=0]) ven محل نمونه برداري (سرخرگ [ven=0]، سياهرگ [ven=1])
اسلاید 51: 51بدست آوردن پارامترهاي مدل فارماکوکينتيک
اسلاید 52: 52مدل فارماکوکينتيک (بر اساس پارامترهاي حجم و پاکسازي)پاکسازي کلي دارو از بدن Cl1 :پاکسازي ميان بخش ها : توانايي هر بخش براي تبادل دارو با بخش ديگر
اسلاید 53: 53غلظتی که در آن 50% اثر در بیمار مشاهده میشودضریب هموارسازیغلظت دارو در بخش اثربیشترین اثر مشاهده شده در بیماراثر مشاهده شده در بیمار
اسلاید 54: 54کنترل پيش بين مبتنی بر مدل تعميم يافته (GPC)سه جزء اساسي این الگوريتم: مدل تابع هزينه سيگنال کنترلي (در حالت بدون محدودیت)تخمین خروجیمسیر مرجعسیگنال کنترلضرایب وزنیافق کنترلحد پايينافق پیش بینحد بالایافق پیش بینپاسخ آزاد سیستمماتریس پاسخ پله سیستم
اسلاید 55: 55نتايج شبيه سازيمتوسط داروی مصرفی ( )فراجهشMDAPEزمان نشست (دقیقه)بررسی تأثیر بیشتر بودن حساسیت بیمار نسبت به مقدار نامی : (بیمار نامی گروه 1)
اسلاید 56: 56نتايج شبيه سازيبررسی تأثیر بیشتر بودن حساسیت بیمار نسبت به مقدار نامی
اسلاید 57: 57نتايج شبيه سازيمتوسط داروی مصرفی ( )فراجهشMDAPEزمان نشست (دقیقه)بررسی تأثیر کمتر بودن حساسیت بیمار نسبت به مقدار نامی :
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.