靶控吸入（tci） 麻醉课件

靶控吸入(TCI) 麻醉 山东大学齐鲁医院 (原山东医科大学附属医院) 类维富 开展吸入TCI麻醉的必要性 在众多麻醉药中只有吸入麻醉具有良好的镇静、 镇痛和一定的肌松作用。因此研究吸入麻醉药的合 理应用是非常有必要的。 传统吸入麻醉的缺点 1、由于每个病人所用氧流量不同，吸入麻醉药浓度很 难准确。 2、应用醚诱导，麻醉诱导时间长（需分钟）。 3、由于麻醉药浓度不易控制，麻醉深度易出现波动， 虽在大量设备监护下能控制，但对病人影响较大。 4、贵重的麻醉药利用率只有1/5-10。 5、一个挥发罐需要万元，一台麻醉机最少需要 个增加了大量医院设资成本。 设计基础 利用计算机技术，将吸入麻醉药经注射泵注入回路法进行 吸入麻醉的控制。首先根据手术的刺激强度，病人的潮气 量、体重、和能达到充分麻醉程度的值，设定自控 制法，并由计算机控制的微量泵注入到麻醉机的回路管道 中，（根据吸入浓度和呼出浓度差由计算软件计算出靶部 位的浓度、血压），并将值及靶部位浓度等信息反 馈到计算机，由计算机控制微量泵的注入吸入管路的速度 。 影响临床设计的因素 血压：血容量、影响循环动力学的药物、 基础血压、氯胺酮等 吸入浓度和呼气浓度差： 模拟运算欠准确、与肺泡面积、弥散度 吸入麻醉药模型 吸入麻醉药模型 控制算法 经典PID控制算法 比例控制：m(t) =Kpe(t) 积分控制：m(t) =1/Tit0e(t)dt 微分控制：m(t) =Tdde(t)dt PID控制算法： m(t)=Kpe(t)Td de(t)dt 闭环靶控麻醉的优点 闭环靶控麻醉为吸入麻醉方式的改进提供发展 的方向。这是因为麻醉医生在麻醉过程中发挥着 PID的作用，而闭环靶控麻醉有许多优点； 麻醉深度调节迅速，易于维持血液动力学稳定 ；用药量的个体化，根据刺激强度调节深度； 注射泵替代挥发罐，使用广泛，节约经费； 设计合理的模型成为麻醉医生的研究工具。 自适应控制 自适应控制的应用使吸入麻醉闭环控制系统能根据病人近 期BIS相对于目标值的变化趋势主动调节基准用药量。 自适应控制的算法是： y(t)=Ke(t) 其中y(t)表示基准用药量，e(t)表示偏差 实验材料控制算法示意图 自适应控制 y 基准用药量 -病人BIS目标BIS值 m PID控制 实验材料闭环控制系统的连接 安装有控制软件，BIS、BP、EKG监测程序的PC机 病 人 TCI注射泵 麻醉机呼吸环路吸气侧 麻醉气体监测仪 负责实测BIS与目标值的比较，确定TCI泵的注药速度 取样管与 “Y” 管连接 串口线 输注管 脑电连线 闭环控制系统连接 病人资料 选择28例ASA腹腔手术病人进入本次实验 ，其中男15例，女13例，年龄2965岁。 排除严重酗酒，心、肺、神经和肾脏病变患者， 服用影响BIS值药物，肥胖患者和妊娠病人。 病种包括：直肠癌、结肠癌、胃癌、胆囊炎、胆 管内结石、肝癌、胰腺及壶腹部肿瘤等。 病人随机进入实验组和对照组，其中实验组13例 ，对照组15例。 麻醉前准备 核对和记录病人资料； 监测设备的连接； TCI注射泵的调节； 控制软件的设置和调节； 麻醉机的检查与调节； 注射器的连接与安装。 方法与步骤麻醉实施与处理 自主呼吸低流量诱导8ml/Kg； 静脉注芬太尼和司考林，完成插管； 纯氧机械通气； 肌松维持； 血液动力学变化的处理； 麻醉停止； 数据存盘。 方法与步骤术后随访 随访四问题 1、入睡前记得的最后一件事情是什么？ 2、醒来后想起的第一件事情是什么？ 3、在术中做梦了吗？若回答 “是”，问是 什么？ 4、若再次手术你还愿意接受同样的麻醉吗 ？ 数据处理方法； 1).血液动力学指标； 2).系统性能指标： PE（执行误差）、 MDPE（执行误差中位数）、 MDAPE（执行误差绝对值中位数）、 摆动 度、 补偿、响应时间； 3).处理软件； 4).检验水准。 结 果 一般资料 242 233BWI(kg/m2) 1635 1656 身 高 (cm) 6310 639 体 重 ( kg) 5210 5013 年 龄 ( y) 8/8 7/5 性别比 (m/w) 15 13 例 数 ( 人 ) 对 照 组 实 验 组 表1 两组病人基本情况比较表( ) 应用BIS控制的BIS变量 手控BIS变量 对照组第11例病人BIS全程趋势图 结果BIS控制指标 表 2 BIS控制性能指标 *P=0.01 MDPE 2.01 4.16 (1090)% -6.6610.28 -7.4017.79 MDAPE 5.48 8.62 (1090)% 0.8914.06 1.5220.88 摆动度 4.26* 10.00* 补偿值 4.52 2.26 项目 实验组 对照组 结果血液动力学 上图为实验组，下图为对照组 结果血液动力学 反馈控制组第12例病人部分血液动力学实时记录图。HR曲线 的几个 峰值为电刀干扰信号。14：15完成插管，15：00手术 开始，血压较切皮前明 显升高，随后基础维持正常水平。 结果诱导苏醒期情况 表3 诱导苏醒期情况 实验组 对照组 安氟醚平均用量 143 112 诱导期躁动发生率 25% 17% P0.05 结果安氟醚浓度 上图为实验组，下图为对照组 讨 论 吸入麻醉闭环靶控麻醉系统的设计； 系统性能评价； 血液动力学稳定性； 诱导苏醒期情况与麻醉气体浓度的变 化； 系统稳定性及抗干扰能力； 目标BIS数值的选择； 进一步研究重点解决的问题。 模型的选择Lerou模型。 1).生理学模型； 2).能满足循环紧闭式麻醉的诱导和 维持的需要； 3).液态麻醉药环路注入法验证表明 系统性能良好。 闭环靶控吸入麻醉系统的设计 控制算法 1). 经典PID控制：简单易行；但不能真正适应变化迅 速的生物学系统的需要。 2).自适应控制：人体生理复杂性和个体差异存在的 要求；随着麻醉进行，模型变得越来越接近实； 结合PID控制，不断修正Kp、Ki、Kd 等有关 参数，调整输入与输出间的关系。 3). 复合控制：PID控制负责实测BIS值与目标值的 比 较，以差值进行反馈控制，在基准用药量基础上 调整系统输出量；自适应控制负责调节系统基准用 药量，使PID控制的输出信号达到最优。 闭环靶控吸入麻醉系统的设计 液态安氟醚环路注入 1).液态安氟醚环路吸气侧注入能够保证环路内 麻醉 气体浓度的稳定； 2).微量注射泵替代挥发罐具有下列优点：能 更准确和更精密地控制新鲜气流中麻醉药浓度 ；便于记录麻醉药用量和连接计算机； 适 用范围广。一个微量泵能配合多种麻醉机，完 成多种麻醉药物的定量注射；校正方便。 3).需防止安氟液直接进入呼吸道：麻醉过程 中始终保持吸入侧螺纹管中段低于病人头部， 将一次性细菌过滤器连接在气管导管与“Y”之 间 闭环靶控吸入麻醉系统的设计 1、MDPE、MDAPE、摆动度和补偿值可以做为评价 闭环控制麻醉系统性能的指标。 2、Lerou等认为群体偏性不应大于10%，因为偏性在 10%之内麻醉可安全使用。其次，模型实施误差源于 人群生物学的差异和麻醉性能、吸入麻醉的摄取变异 范围在(1030)%，故系统性能误差应当小于30%的麻 醉系统对于绝大多数试对象是可以接受。 3、本研究所有控制性能指标均满足Lerou的要求，表 明该系统能够将BIS值维持在目标BIS值。摆动度小于 对照组，表明闭环靶控系统控制性能优于手动控制 。 系统性能评价 血液动力学影响 实验组血液动力学稳定，各时间点SBP、 DBP 和HR与术前基础值比较差异无显著性 。切皮引起血压、心率明显升高 诱导苏醒期情况与麻醉气体浓度变化 一般认为，闭环靶控麻醉能够加速麻醉诱导、减 少麻醉药用量。 但本研究并未表明出上述优点。 原因可能与液态安氟醚不能迅速、完全蒸发有关 。诱导期注药速度快，约为18ml/h; 每克安氟醚在25环境下完全气化需要62千卡 的热量；聚氯乙烯材料的螺纹管导热性差，无 法在短时间提供安氟醚蒸发所需的全部热量。 目标BIS数值的选择 大量文献报道能使病人无术中知晓的BIS为50； 对于某一病人来说意识消失的BIS值可能高于70，而对另 一患者来说，可能需要保持BIS值 45才能保证无术中知 晓发生。 因此，目标BIS的设定应该做到个体化。 进一步研究需要解决的问题 首先解决液态麻醉药蒸发问题，保 证其迅速、完全地气化，缩短诱导时 间，减少麻醉