CN104307069B - 采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置 - Google Patents

采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法，包括：接收丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值设定舒芬太尼的初始效应室浓度；分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续；获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新。本方法可根据输注过程中患者的脑电波信号进行输注控制，避免了人为操作带来的失误，精确度高且安全性高，可广泛应用于麻醉靶控输注领域中。

Description

采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置
技术领域
本发明涉及麻醉剂的输注控制领域，特别是涉及一种采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法。
背景技术
麻醉剂在医疗行业被广泛应用，用于缓解患者在手术等治疗过程中的痛感，方便手术等治疗过程的顺利进行。麻醉剂的输注情况决定了患者的麻痹程度，麻痹程度不够或过度都会对患者造成严重影响。传统的麻醉剂用药操作是凭各个医生的临床知识和经验，受医生的主观性因素的影响，用药准确度低。随着技术的发展，出现了一种可以自动控制输注速度的输注装置，例如中国专利申请号为CN200910215189.5，申请人为施介一，发明名称为电子输注泵及其控制方法的发明专利，采用类似这样的装置来实现麻醉剂的输注，虽然可以控制麻醉剂的输注速度，较为准确地控制麻醉剂的用药量，但是这种装置也只是根据经验值来控制麻醉剂的输注情况，无法根据输注过程中患者的实际情况来精确地控制麻醉剂的输注速度或输注量等。而随着计算机技术的发展，提出了以药代动力学为基础的靶控输注(Target Controlled Infusion，简称TCI)概念，TCI是把以往研究测定的某种药物药代动力学参数编程输入计算机，计算机按程序控制输注泵的输注速率，包括自动泵注负荷剂量和维持剂量，维持和调控所要达到的血浆或效应室药物浓度，实现控制血药或效应室浓度的目的。这种输注方法与普通静脉给药的人为调控输注速率的方式不同，是以血浆或效应室的药物浓度为调控目标的，但是这种方法也是基于经验值来设定输注参数的，同样无法根据输注过程中患者的实际情况来精确地控制麻醉剂的输注速度或输注量等。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法，包括：
S1、接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值设定舒芬太尼 的初始效应室浓度；
S2、分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；
S3、根据第一预设时间阈值，实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；
S4、到达第二预设时间阈值后，计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续执行步骤S5；
S5、获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，然后根据下式计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新并返回步骤S3：
其中，Ceprop(m)表示丙泊酚的目标效应室靶浓度，Cesu(m)表示舒芬太尼的目标效应室靶浓度，Ceprop(m-1)表示当前时刻的丙泊酚的效应室靶浓度，Cesu(m-1)当前时刻的舒芬太尼的效应室靶浓度，NI误表示脑电波信号的误差值，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数。
进一步，所述步骤S1，其具体为：
接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值采用下式设定舒芬太尼的初始效应室浓度：
其中，Ceprop(I)表示丙泊酚的初始效应室浓度，Cesu(I)表示舒芬太尼的初始效应室浓度。
进一步，所述步骤S4中，所述脑电波信号的误差值为：
NI误＝NI-36
其中，NI误表示脑电波信号的误差值，NI表示当前时刻的脑电波信号值。
进一步，所述步骤S5中，丙泊酚增益常数是根据下式获得的：
上式中，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，当NI误＝-3，-2，-1,0,1,2,3时，Kprop＝NULL表示这些值不存在对应的丙泊酚增益常数。
进一步，所述步骤S5中，舒芬太尼增益常数是根据下式获得的：
上式中，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数，当NI误＝-1,0,1时，Ksu＝NULL表示这些值不存在对应的舒芬太尼增益常数。
进一步，所述静脉输注泵采用TIAC-I型静脉靶控输注仪。
进一步，所述步骤S3中所述第一预设时间间隔为5秒。
进一步，所述步骤S4中所述第二预设时间间隔为6.5分钟。
本发明的有益效果是：本发明的一种采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法，包括：接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值设定舒芬太尼的初始效应室浓度；分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；根据第一预设时间阈值，实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；到达第二预设时间阈值后，计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续执行；获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，然后计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新。本方法可以根据输注过程中患者的脑电波信号进行输注控制，避免了人为操作带来的失误，精确度高且安全性高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法中的脑电波的误差值与增益常数的比例增益列表示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法，包括：
S1、接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值设定舒芬太尼的初始效应室浓度；
S2、分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；
S3、根据第一预设时间阈值，实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；
S4、到达第二预设时间阈值后，计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续执行步骤S5；
S5、获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，然后根据下式计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新并返回步骤S3：
其中，Ceprop(m)表示丙泊酚的目标效应室靶浓度，Cesu(m)表示舒芬太尼的目标效应室靶浓度，Ceprop(m-1)表示当前时刻的丙泊酚的效应室靶浓度，Cesu(m-1)当前时刻的舒芬太尼的效应室靶浓度，NI误表示脑电波信号的误差值，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1，其具体为：
接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值采用下式设定舒芬太尼的初始效应室浓度：
其中，Ceprop(I)表示丙泊酚的初始效应室浓度，Cesu(I)表示舒芬太尼的初始效应室浓度。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4中，所述脑电波信号的误差值为：
NI误＝NI-36
其中，NI误表示脑电波信号的误差值，NI表示当前时刻的脑电波信号值。
进一步，所述步骤S5中，丙泊酚增益常数是根据下式获得的：
上式中，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，当NI误＝-3，-2，-1,0,1,2,3时，Kprop＝NULL表示这些值不存在对应的丙泊酚增益常数。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5中，舒芬太尼增益常数是根据下式获得的：
上式中，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数，当NI误＝-1,0,1时，Ksu＝NULL表示这些值不存在对应的舒芬太尼增益常数。
进一步作为优选的实施方式，所述静脉输注泵采用TIAC-I型静脉靶控输注仪。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3中所述第一预设时间间隔为5秒。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4中所述第二预设时间间隔为6.5 分钟。
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明：
对患者进行麻醉时，首先将患者连接Narcotrend脑电意识监测系统，通过一根RS232数据线连接Narcotrend脑电意识监测系统和计算机，从而可以实时地将Narcotrend脑电意识监测系统采集的脑电信号发送给计算机并保存；将用于输注丙泊酚和舒芬太尼的两个静脉输注泵通过RS232接口连接到计算机，因此，两个静脉输注泵也可以实现与计算机的通信，同时分别给两个静脉输注泵装好麻醉剂(分别为丙泊酚和舒芬太尼)后，计算机执行以下方法进行靶控输注控制：
一种采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制方法，包括：
S1、接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值采用下式设定舒芬太尼的初始效应室浓度：
其中，Ceprop(I)表示丙泊酚的初始效应室浓度，Cesu(I)表示舒芬太尼的初始效应室浓度。
S2、分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；这里，计算机分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的两个静脉输注泵后，静脉输注泵根据接收的初始化效应室浓度进行初始化设置，并进行初次给药输注，因为同时采用了两种麻醉剂两个静脉输注泵进行靶控输注，所以称双通道麻醉靶控输注控制。本实施例中，静脉输注泵采用TIAC-I型静脉靶控输注仪，医疗器械产品注册号：粤食药监械(准)字2010第2540219号，生产许可证号：20051082，本款静脉靶控输注仪可以根据计算机所设定的浓度值进行靶控输注。
S3、根据第一预设时间阈值，实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；这里，第一预设时间间隔一般设为5秒。
S4、到达第二预设时间阈值后，计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续执行步骤S5。结合以下步骤的描述可知，第二预设时间间隔是用于调节丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度的，这个间隔是由之 前的效应室靶浓度达到稳态所需要的时间决定的，该时间由药代动力学模型可以计算得出，一般来说，丙泊酚的效应室靶浓度达到稳态所需要时间间隔为96秒～120秒，而舒芬太尼需要的时间间隔为5.6分钟，结合两种药物的峰效应时间，本发明将第二预设时间间隔设为6.5分钟。
本步骤中，脑电波信号的误差值为：NI误＝NI-36，其中，NI误表示脑电波信号的误差值，NI表示当前时刻的脑电波信号值。通过判断脑电波信号的误差值是否为0，决定是否要执行步骤S5调节丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，这里，脑电波信号的误差值为0不局限于NI误＝0，实际上，NI误＝-1,1-2,2等接近于0的值都是可以的。36是目前公认的一个稳定值，一般认为脑电波信号值为36时，患者处于镇静、稳定状态。
S5、获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，然后根据下式计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新并返回步骤S3：
其中，Ceprop(m)表示丙泊酚的目标效应室靶浓度，Cesu(m)表示舒芬太尼的目标效应室靶浓度，Ceprop(m-1)表示当前时刻的丙泊酚的效应室靶浓度，Cesu(m-1)当前时刻的舒芬太尼的效应室靶浓度，NI误表示脑电波信号的误差值，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数；静脉输注泵根据计算机发送的丙泊酚和或舒芬太尼的目标效应室靶浓度更新参数，从而自动地调节输注速度或输注量以达到最新的目标效应室靶浓度，由此可知，本靶控输注控制方法可以根据输注过程中患者的脑电波信号进行输注控制，精确度高且安全性高。
其中，丙泊酚增益常数是根据下式获得的：
上式中，当NI误＝-3，-2，-1,0,1,2,3时，Kprop＝NULL表示这些值不存在对应 的丙泊酚增益常数；
舒芬太尼增益常数是根据下式获得的：
上式中，当NI误＝-1,0,1时，Ksu＝NULL表示这些值不存在对应的舒芬太尼增益常数。
将NI误与丙泊酚增益常数及舒芬太尼增益常数之间的比例增益列表，如图1所示，图1中“—”表示由于NI误小，对应的丙泊酚增益常数或舒芬太尼增益常数不存在，若计算得出脑电波信号的误差值NI误为某个值时，不存在对应的丙泊酚增益常数或舒芬太尼增益常数，则表示该误差值的情况下，无需计算及调整丙泊酚或舒芬太尼的靶浓度，直接执行下一步骤即可。
图1中，只列出了NI误为-10～10所对应的丙泊酚增益常数或舒芬太尼增益常数，实际上，NI误可能会在-10～10的范围外，不过目前麻醉技术中，医生可以很简单地、无风险地手动调节麻醉输注情况，使得NI误落在-10～10的范围内，因此，本发明只考虑NI误的取值范围为-10～10的情况。
本靶控输注控制方法的应用基础是：在患者没有受到伤害性刺激的情况下，丙泊酚的靶控输注可以使患者镇静，脑电波信号维持一个持续稳定的水平(NI在26～46)，而手术中的疼痛刺激可以激发皮层脑电活动并因此使NI升高。本方法通过在丙泊酚和舒芬太尼双通道麻醉靶控输注过程中，测量患者的脑电波信号并计算误差值(NI误)，若NI误不为0，则通过计算确定一个新的丙泊酚和/或舒芬太尼浓度，即本方法中提到的丙泊酚和/或舒芬太尼的目标效应室靶浓度。本方法在靶控输注控制过程中，不断计算并调节新的丙泊酚和/或舒芬太尼浓度，最终使得NI误变小甚至为0。
另外，为了用药安全，本靶控输注控制方法可以设定，在计算机发生故障或接收不到脑电波信号或者接收的信号质量指数较低时，自动地维持计算出的药物浓度，或者，这些情况下，可以将丙泊酚和舒芬太尼的浓度分别设置为1～5μ g/ml以及0.25～1.2ng/ml范围中的任意浓度值。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置，其特征在于，包括计算机、脑电意识监测系统、用于输注丙泊酚的第一静脉输注泵以及用于输注舒芬太尼的第二静脉输注泵，所述脑电意识监测系统、第一静脉输注泵和第二静脉输注泵均与计算机连接，所述计算机用于执行以下步骤进行靶控输注控制：
S1、接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值设定舒芬太尼的初始效应室浓度；
S2、分别将丙泊酚和舒芬太尼的初始效应室浓度发送到对应的静脉输注泵后对患者进行给药输注；
S3、根据第一预设时间阈值，实时地采用脑电意识监测系统采集患者的脑电波信号；
S4、到达第二预设时间阈值后，计算脑电波信号的误差值并判断该误差值是否为0，若是，则结束，反之继续执行步骤S5；
S5、获取当前时刻的丙泊酚和舒芬太尼的效应室靶浓度，然后根据下式计算丙泊酚和舒芬太尼的目标效应室靶浓度后分别将其发送到对应的静脉输注泵进行参数更新并返回步骤S3：
其中，Ceprop(m)表示丙泊酚的目标效应室靶浓度，Cesu(m)表示舒芬太尼的目标效应室靶浓度，Ceprop(m-1)表示当前时刻的丙泊酚的效应室靶浓度，Cesu(m-1)当前时刻的舒芬太尼的效应室靶浓度，NI误表示脑电波信号的误差值，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数；
所述步骤S4中，所述脑电波信号的误差值为：
NI误＝NI-36
其中，NI误表示脑电波信号的误差值，NI表示当前时刻的脑电波信号值；
所述步骤S5中，丙泊酚增益常数是根据下式获得的：
上式中，Kprop表示NI误对应的丙泊酚增益常数，当NI误＝-3，-2，-1,0,1,2,3时，Kprop＝NULL表示这些值不存在对应的丙泊酚增益常数；
舒芬太尼增益常数是根据下式获得的：
上式中，Ksu表示NI误对应的舒芬太尼增益常数，当NI误＝-1,0,1时，Ksu＝NULL表示这些值不存在对应的舒芬太尼增益常数。
2.根据权利要求1所述的采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置，其特征在于，所述步骤S1，其具体为：
接收用户输入的丙泊酚的初始效应室浓度并根据其浓度值采用下式设定舒芬太尼的初始效应室浓度：
其中，Ceprop(I)表示丙泊酚的初始效应室浓度，Cesu(I)表示舒芬太尼的初始效应室浓度。
3.根据权利要求1所述的采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置，其特征在于，所述静脉输注泵采用TIAC-I型静脉靶控输注仪。
4.根据权利要求1所述的采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置，其特征在于，所述步骤S3中所述第一预设时间间隔为5秒。
5.根据权利要求1所述的采用丙泊酚和舒芬太尼的双通道麻醉靶控输注控制装置，其特征在于，所述步骤S4中所述第二预设时间间隔为6.5分钟。
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