專利名稱：用于控制注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥之裝置從而誘導(dǎo)麻醉或鎮(zhèn)靜的系統(tǒng)的制作方法
用于控制注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥之裝置從而誘導(dǎo)麻醉或鎮(zhèn)靜
的系統(tǒng) 本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其用于控制通過靜脈內(nèi)麻醉或鎮(zhèn)靜模式以目標(biāo)濃度或質(zhì)量流速向患者注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥的裝置，以期誘導(dǎo)所述麻醉或所述鎮(zhèn)靜。用于手術(shù)過程的全身麻醉可被定義為下述可逆狀況，即其中通過使用催眠藥使得所述患者必須失去知覺，通過使用嗎啡樣藥物來減輕疼痛，以及通過使用利于手術(shù)過程的箭毒使得患者的肌肉必須是松弛的。通過麻醉藥的氣體吸入或靜脈內(nèi)注射或其聯(lián)合而獲得所述全身麻醉。單獨(dú)使用靜脈內(nèi)麻醉藥是通常的做法。采用臨床的或仿臨床(paracliniques)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行麻醉深度的評(píng)價(jià)或麻醉藥的劑量調(diào)整。目前，根據(jù)手術(shù)所引起的或標(biāo)志著藥物劑量不足的身體改變(運(yùn)動(dòng))或自主神經(jīng)系統(tǒng)改變(心動(dòng)過速、高血壓、出汗、瞳孔大小)來進(jìn)行麻醉藥的劑量調(diào)整。然而，所述臨床癥狀并不總是特異性的或者可能不存在。當(dāng)使用箭毒時(shí)，運(yùn)動(dòng)不再是可靠的標(biāo)準(zhǔn)。心血管的改變對(duì)所用麻醉藥不是特異性的，可能與手術(shù)(出血、血管鉗夾…)或患者(高血壓、心血管病的治療…)有關(guān)。靶控靜脈內(nèi)麻醉也稱TCI (靶控輸注，target-controlled infusion)，是一種用于滴定所注射的催眠藥或嗎啡樣藥物的方法。該方法由以下組成使用所述藥物的藥代動(dòng)力學(xué)模型，所述模型計(jì)算血漿濃度和 /或“作用位點(diǎn)”濃度(即在腦區(qū)域中的濃度)，假定計(jì)算所得的濃度與藥物的作用相關(guān)。然而，所述模型計(jì)算得到的濃度與患者臨床狀況的相關(guān)性很差，與相同麻醉藥的標(biāo)準(zhǔn)用法(即劑量-體重輸注)相比，未見該方法的使用對(duì)手術(shù)患者的處理有任何改善。TCI工具的優(yōu)點(diǎn)是，與使用重量濃度所表示的變化相比，為醫(yī)生提供更快地對(duì)劑量進(jìn)行調(diào)節(jié)的可能性。因此，在麻醉的過程中，麻醉師在場(chǎng)仍是必要的。然而，在緊急情況、軍事沖突或患者無法被移動(dòng)時(shí)，并不是總有麻醉師。一種用于測(cè)量麻醉深度或麻醉藥作用的方法是測(cè)量患者的腦電活動(dòng) (1，activiteelectrocorticale)或腦電圖(EEG，electroencephalogram)。麻醉藥以每種藥物特異性的方式改變EEG信號(hào)的形態(tài)。然而，只有受過訓(xùn)練的腦電圖技術(shù)員能夠檢測(cè)到這些改變。特別地，在研究性方案中，EEG測(cè)量已用于對(duì)麻醉藥的效果進(jìn)行定量。已經(jīng)通過引入允許對(duì)該EEG信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析的監(jiān)測(cè)器有助于在手術(shù)室中對(duì)EEG 的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)解析。這些監(jiān)測(cè)器計(jì)算來自EEG譜分析的不同參數(shù)并將其組合，以提供麻醉深度的信號(hào)或指數(shù)。Aspect Medical System Inc.的BIS監(jiān)測(cè)器用于通過計(jì)算來自雙頻譜EEG分析的指數(shù)來測(cè)量麻醉深度。該指數(shù)從O至100變化，0代表等電或平坦的軌跡(tracing)，而100 代表清醒患者的軌跡。在麻醉的過程中，推薦將該數(shù)值保持在45至60的區(qū)間內(nèi)，以獲得進(jìn)行手術(shù)操作的滿意條件。使用所述監(jiān)測(cè)器有可能測(cè)量麻醉的深度和確定催眠藥的劑量。實(shí)際上已經(jīng)提出使用該BIS指數(shù)來進(jìn)行用于維持麻醉的靜脈催眠藥的閉環(huán)式施用(administrer en boucle ferm6e)(例如參見文獻(xiàn)US 7，220，240)，或者用在誘導(dǎo)和維持全身麻醉時(shí)。現(xiàn)有技術(shù)中有其他的監(jiān)測(cè)器，例如Datex-Ohmeda Inc.的Entropy監(jiān)測(cè)器。該監(jiān)測(cè)器對(duì)所述EEG信號(hào)中的無序性(即熵)進(jìn)行定量，被麻醉患者的該信號(hào)具有以下特征大量、同步且有序的波，無序性很低，因而是低熵的。隨后，將該指數(shù)維持在40-60的范圍內(nèi)足以獲得進(jìn)行手術(shù)的滿意條件。該監(jiān)測(cè)器提供兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，第一個(gè)稱為“狀態(tài)熵(State Entropy，SE) ”，其測(cè)量催眠的深度，而第二個(gè)稱為“應(yīng)答熵(Response Entropy, RE) ”，其測(cè)量鎮(zhèn)痛的不足性。已提出將該監(jiān)測(cè)器用于催眠藥的自動(dòng)輸注(例如參見文獻(xiàn)US 6，631，291)。本發(fā)明的目的是優(yōu)化這些系統(tǒng)的使用。出于此目的，本發(fā)明的主題是一種控制系統(tǒng)，其用于控制通過靜脈內(nèi)麻醉或鎮(zhèn)靜模式以目標(biāo)濃度或質(zhì)量流速向患者注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥的裝置，以期誘導(dǎo)所述麻醉或所述鎮(zhèn)靜，所述系統(tǒng)的特征在于其包含-用于獲取代表患者腦電活動(dòng)之信號(hào)的裝置，-用于分析該信號(hào)以確定麻醉深度信號(hào)的裝置，-用于監(jiān)測(cè)該麻醉深度信號(hào)的值以及隨時(shí)間發(fā)展的裝置，其與用于計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置相連，以便自動(dòng)使得麻醉深度信號(hào)在至少一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處于預(yù)定值以下，其特征在于-所述用于注射麻醉藥的裝置包含用于注射催眠藥的第一裝置和用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置，其特征在于-所述用于計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置包含用于供操作者輸入麻醉誘導(dǎo)類型的裝置，所述麻醉誘導(dǎo)類型選自催眠藥初始濃度不同的一組誘導(dǎo)類型，其特征在于-所述用于輸入所述誘導(dǎo)類型的裝置包含用于確定催眠藥初始濃度的裝置，所述催眠藥初始濃度是與根據(jù)所選誘導(dǎo)類型預(yù)先確定的嗎啡樣藥物預(yù)定初始濃度相關(guān)聯(lián)的。根據(jù)另一些方面，本發(fā)明的系統(tǒng)包含如下特征中的一個(gè)或多個(gè)-所述計(jì)算裝置包含用于確定所述麻醉深度信號(hào)的中間目標(biāo)值的裝置，以定義誘導(dǎo)期中的階段(palier)，-所述確定裝置適于為麻醉之階段確定三個(gè)中間值，-所述用于注射催眠藥的第一裝置接收具有第一頻率的控制命令，所述用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置接收具有不同于所述第一頻率之第二頻率的控制命令，-所述第二頻率高于所述第一頻率，-其包含用于供操作者輸入麻醉深度信號(hào)之目標(biāo)值的裝置以及用于確定默認(rèn)目標(biāo)值的裝置，-所述計(jì)算裝置包含用于限制和/或抑制第一和第二注射裝置方向相反的控制命
5令的裝置，-所述計(jì)算裝置適于在對(duì)嗎啡樣藥物濃度進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的修改之后增加催眠藥的濃度，以使麻醉深度信號(hào)回到圍繞目標(biāo)值的預(yù)定范圍之內(nèi)，-所述修改的預(yù)定次數(shù)是3，-所述計(jì)算裝置適于計(jì)算麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值與目標(biāo)值之間的差異，并將該差異與預(yù)定閾值相比較，使得如果所述麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值高于所述目標(biāo)值，則·當(dāng)所述差異低于第一閾值時(shí)，優(yōu)先通過增加嗎啡樣藥物濃度來作用于其濃度，·當(dāng)所述差異高于第一閾值但低于第二閾值時(shí)，增加嗎啡樣藥物的濃度，且較小比例地增加催眠藥的濃度，和·當(dāng)所述差異高于第二閾值時(shí)，增加嗎啡樣藥物的濃度，且更大比例地增加催眠藥的濃度，以使所述麻醉深度信號(hào)的所述值回到預(yù)定范圍之內(nèi)，-所述計(jì)算裝置適于計(jì)算麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值和目標(biāo)值之間的差異，以及如果所述信號(hào)低于所述目標(biāo)值，則將該差異與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，使得如果麻醉深度信號(hào)的所述當(dāng)前值低于所述目標(biāo)值，則·當(dāng)所述差異低于第三閾值時(shí)，優(yōu)先通過降低嗎啡樣藥物濃度來作用于其濃度，·當(dāng)所述差異低于第三閾值且高于第五閾值時(shí)，降低嗎啡樣藥物的濃度，且較小比例地降低催眠藥的濃度，和·當(dāng)所述差異低于第四閾值時(shí)，降低嗎啡樣藥物濃度，并更大比例地降低催眠藥的濃度，以使所述麻醉深度信號(hào)的所述值回到預(yù)定范圍之內(nèi)，-其包含用于確定催眠藥和嗎啡樣藥物濃度的上限和下限值的裝置，-其包含用于供操作者手動(dòng)輸入催眠藥和嗎啡樣藥物濃度上限和下限值的裝置，-其包含下述裝置，所述裝置用于使得用于計(jì)算所述注射裝置之控制命令的一個(gè)和/或另一個(gè)裝置無效，以允許操作者手動(dòng)接管對(duì)所述藥物注射裝置的控制，-其包含下述裝置，所述裝置用于將控制命令維持在腦電活動(dòng)信號(hào)喪失之前的最后值，-其包含聲音和/或視覺報(bào)警裝置，使得在發(fā)生腦電活動(dòng)信號(hào)喪失時(shí)警告操作者， 和-所述注射裝置包含與控制其功能的控制器相連的機(jī)動(dòng)裝置。通過閱讀僅以舉例方式給出的如下描述并參照附圖，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中-

圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的簡(jiǎn)要示意圖，和-圖2給出麻醉誘導(dǎo)步驟的表格。圖1實(shí)際上舉例說明了系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于控制通過靜脈內(nèi)麻醉或鎮(zhèn)靜模式以目標(biāo)濃度或質(zhì)量流速向患者注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥的裝置，以期誘導(dǎo)和維持所述麻醉或所述鎮(zhèn)靜。在該附圖中，用標(biāo)記1表示所述患者，所述系統(tǒng)包含用于獲取信號(hào)的裝置，所述信號(hào)代表患者的腦電活動(dòng)，這些裝置在該圖中以標(biāo)記2表示。
這些獲取裝置的輸出與分析相應(yīng)信號(hào)的裝置相連，以便由此確定麻醉深度信號(hào)， 這些分析裝置以標(biāo)記3表示。例如，如前所述，這些分析裝置可傳遞例如BIS指數(shù)或熵指數(shù)形式的信號(hào)。這些分析裝置的輸出與監(jiān)測(cè)麻醉深度信號(hào)的值及其隨時(shí)間發(fā)展的裝置相連，所述監(jiān)測(cè)裝置與計(jì)算所述注射裝置之控制命令的裝置相連，允許在圍繞目標(biāo)值的預(yù)定范圍內(nèi)自動(dòng)閉環(huán)式調(diào)節(jié)麻醉深度信號(hào)。這些裝置在該圖中以標(biāo)記4表示，并且，其例如包括任何合適的計(jì)算裝置5，其與標(biāo)記6表示的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相連。所述用于注射麻醉藥的裝置包含用于注射催眠藥的第一裝置和用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置，所述第一裝置接收具有第一頻率的控制命令，這些裝置在該圖中以標(biāo)記 7表示，所述第二裝置接收具有不同于所述第一頻率的第二頻率的控制命令，這些裝置在該圖中以標(biāo)記8表示。此外，用于注射催眠藥的第一裝置7和用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置 8分別反饋回有關(guān)催眠藥和嗎啡樣藥物施用量的信息，控制器定期核實(shí)所述命令的執(zhí)行。要注意的是，在舉例說明的實(shí)施方案中，所述第二頻率高于所述第一頻率。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)允許根據(jù)相同的BIS或熵指數(shù)信號(hào)受控地注射催眠藥和嗎啡樣藥物，以誘導(dǎo)和維持麻醉或鎮(zhèn)靜，同時(shí)維持穩(wěn)定水平的麻醉深度。這通過使用CLASS型控制器(閉環(huán)式麻醉安全系統(tǒng)，Closed-Loop Anesthesia Safety System)來實(shí)現(xiàn)，所述控制器以TCI模式使用來自監(jiān)測(cè)器的分析患者EEG活性后的數(shù)據(jù)來控制所述注射裝置。通過監(jiān)測(cè)器傳送的數(shù)據(jù)包括-信號(hào)質(zhì)量指數(shù)，-例如每五秒記錄一次的所述指數(shù)的絕對(duì)值，-EMG值(肌電圖)或RE值(應(yīng)答熵)，-BSR(突發(fā)抑制比，Burst suppression ratio)的存在與定量，-所述指數(shù)的變化斜率。使用連續(xù)時(shí)間窗口，所述計(jì)算機(jī)隨后根據(jù)該指數(shù)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算-振蕩的頻率和振幅的發(fā)展，-在40-60范圍內(nèi)的時(shí)間百分比，-低于45的值的時(shí)間百分比，-高于55的值的時(shí)間百分比。CLASS 控制器是比例積分微分(PID，Proportional Integral Derivative)型控制器/調(diào)節(jié)器，即允許閉環(huán)式調(diào)節(jié)工業(yè)系統(tǒng)的控制元件。PID調(diào)節(jié)器是伺服控制系統(tǒng)中最常用的。PID允許對(duì)目標(biāo)值(或設(shè)定點(diǎn))與測(cè)量值之間的誤差同時(shí)采取三個(gè)動(dòng)作(action)-比例動(dòng)作誤差乘以增益K。(控制器增益)，-積分動(dòng)作對(duì)時(shí)間間隔Ti(稱為積分時(shí)間)內(nèi)的誤差積分，-微分動(dòng)作對(duì)時(shí)間Td(稱為微分時(shí)間)的誤差求微分。如果時(shí)間是連續(xù)變量，則用下述等式(1)描述所述PID控制器
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，其用于控制通過靜脈內(nèi)麻醉或鎮(zhèn)靜模式以目標(biāo)濃度或質(zhì)量流速向患者(1)注射麻醉藥或鎮(zhèn)靜藥的裝置，所述系統(tǒng)用于誘導(dǎo)所述麻醉或所述鎮(zhèn)靜，所述系統(tǒng)的特征在于其包含-用于獲取代表患者腦電活動(dòng)之信號(hào)的裝置0)，-用于分析該信號(hào)以確定麻醉深度信號(hào)的裝置(3)，-用于監(jiān)測(cè)該麻醉深度信號(hào)的值以及隨時(shí)間發(fā)展的裝置0、5、6)，其與用于計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置(4、5、6)相連，以便自動(dòng)使得麻醉深度信號(hào)在至少一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處于預(yù)定值以下，其特征在于-所述用于注射麻醉藥的裝置包含用于注射催眠藥的第一裝置(7)和用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置(8)，其特征在于-所述用于計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置包含用于供操作者輸入麻醉誘導(dǎo)類型的裝置，所述麻醉誘導(dǎo)類型選自催眠藥初始濃度不同的一組誘導(dǎo)類型，以及其特征在于-所述用于輸入所述誘導(dǎo)類型的裝置包含用于確定催眠藥初始濃度的裝置，所述催眠藥初始濃度是與根據(jù)所選誘導(dǎo)類型預(yù)先確定的嗎啡樣藥物預(yù)定初始濃度相關(guān)聯(lián)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算裝置包含用于確定麻醉深度信號(hào)的中間目標(biāo)值的裝置，以定義誘導(dǎo)期中的階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的控制系統(tǒng)，其特征在于所述確定裝置適于為麻醉之階段確定三個(gè)中間值。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述用于注射催眠藥的第一裝置(7)接收具有第一頻率的控制命令，所述用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置(8)接收具有不同于所述第一頻率之第二頻率的控制命令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二頻率高于所述第一頻率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含用于供操作者輸入麻醉深度信號(hào)之目標(biāo)值的裝置以及用于確定默認(rèn)目標(biāo)值的裝置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算裝置包含用于限制和 /或抑制第一和第二注射裝置方向相反的控制命令的裝置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于，在對(duì)嗎啡樣藥物濃度進(jìn)行確定次數(shù)的修改之后，所述計(jì)算裝置適于增加催眠藥的濃度，以使麻醉深度信號(hào)回到圍繞所述目標(biāo)值的預(yù)定范圍之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制系統(tǒng)，其特征在于預(yù)定的修改次數(shù)等于3。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算裝置適于計(jì)算麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值與目標(biāo)值之間的差異，并將該差異與預(yù)定閾值相比較，使得如果所述麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值高于所述目標(biāo)值，則 當(dāng)所述差異低于第一閾值時(shí)，優(yōu)先通過增加嗎啡樣藥物濃度來作用于其濃度， 當(dāng)所述差異高于第一閾值但低于第二閾值時(shí)，增加嗎啡樣藥物的濃度，且較小比例地增加催眠藥的濃度，和 當(dāng)所述差異高于第二閾值時(shí)，增加嗎啡樣藥物的濃度，且更大比例地增加催眠藥的濃度，以使所述麻醉深度信號(hào)的值回到預(yù)定范圍之內(nèi)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算裝置適于計(jì)算麻醉深度信號(hào)的當(dāng)前值和目標(biāo)值之間的差異，以及如果所述信號(hào)低于所述目標(biāo)值，則將該差異與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，使得如果麻醉深度信號(hào)的所述當(dāng)前值低于所述目標(biāo)值，則 當(dāng)所述差異低于第三閾值時(shí)，優(yōu)先通過降低嗎啡樣藥物濃度來作用于其濃度， 當(dāng)所述差異低于第三閾值且高于第五閾值時(shí)，降低嗎啡樣藥物的濃度，且較小比例地降低催眠藥的濃度，和 當(dāng)所述差異低于第四閾值時(shí)，降低嗎啡樣藥物濃度，且更大比例地降低催眠藥的濃度，以使所述麻醉深度信號(hào)的所述值回到預(yù)定范圍之內(nèi)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含用于確定催眠藥和嗎啡樣藥物濃度的上限和下限值的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含用于供操作者手動(dòng)輸入催眠藥和嗎啡樣藥物濃度上限和下限值的裝置。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含下述裝置，所述裝置用于使得用于計(jì)算所述注射裝置之控制命令的一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)裝置無效，以使得操作者能夠手動(dòng)接管對(duì)所述藥物注射裝置的控制。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含下述裝置，所述裝置用于將控制命令維持在腦電活動(dòng)信號(hào)喪失之前的最后值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的控制系統(tǒng)，其特征在于其包含聲音和/或視覺報(bào)警裝置，使得在發(fā)生腦電活動(dòng)信號(hào)喪失時(shí)警告操作者。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述注射裝置包含與控制其功能的控制器相連的機(jī)動(dòng)裝置。
全文摘要
本系統(tǒng)的特征在于包含用于獲取代表患者(1)腦電活動(dòng)之信號(hào)的裝置(2)，用于分析該信號(hào)以從中得到麻醉深度信號(hào)的裝置(3)，用于監(jiān)測(cè)此麻醉深度信號(hào)的值以及隨時(shí)間發(fā)展的裝置(4、5、6)，這些裝置與計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置(4、5、6)相連，以便自動(dòng)使得麻醉深度信號(hào)在至少一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)處于預(yù)定值之下，其特征在于用于注射麻醉藥的裝置包含用于注射催眠藥的第一裝置(7)和用于注射嗎啡樣藥物的第二裝置(8)，其特征在于所述用于計(jì)算注射裝置之控制命令的裝置包含允許操作者輸入麻醉誘導(dǎo)類型的裝置，所述類型選自催眠藥初始濃度不同的誘導(dǎo)類型組，以及其特征在于所述用于輸入誘導(dǎo)類型的裝置包含用于根據(jù)所選誘導(dǎo)類型確定與嗎啡樣藥物預(yù)定初始濃度相關(guān)聯(lián)的催眠藥初始濃度的裝置。
文檔編號(hào)B65D85/24GK102355913SQ200980156897
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者伯納德·特里亞, 恩蓋·利烏, 蒂埃里·沙佐 申請(qǐng)人:福煦醫(yī)院