丙泊酚麻醉闭环控制的仿真研究

发布时间：2023-04-01 00:59

　　麻醉给药是否安全是临床手术能否顺利进行的一个必要条件。随着医学水平的逐步提升,人们对麻醉控制问题越来越重视,怎样实现精确的麻醉给药成为越来越多学者关注的热点。但是,在当前的实际手术中,麻醉给药仍主要通过麻醉医生来控制,而在麻醉观测指标和麻醉给药的控制之间缺少必要的联系。所以,如何将麻醉给药实现精确控制已成为急需解决的重要问题。本研究从被控对象模型、状态观测指标和控制算法等角度对丙泊酚麻醉的闭环控制进行了仿真研究。首先,针对状态观测指标,研究了以脑电为输出的观测指标的性能。分别对近似熵、样本熵、同步快慢比等指标与已经用于闭环控制的双频指数指标进行了曲线趋势对比和相关性分析。结果表明,在所有的指标中,近似熵、β比率、香农排序熵、样本熵以及Renyi排序熵均表现出与双频指数指标相似的变化趋势。在相关性的分析中,Renyi排序熵与双频指数指标之间的相关程度最高(相关系数:0.72±0.14)。其次,通过两种手段建立被控对象模型。一方面,选取经典的药代药效动力学模型作为被控对象。由于药效动力学模型存在参数未知的现象,采用粒子群算法进行了模型的参数辨识。另一方面,通过深度学习方法构建药物代谢模型,...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 静脉麻醉闭环控制的研究现状
        1.2.1 被控对象模型的国内外研究现状
        1.2.2 麻醉状态观测指标的国内外研究现状
        1.2.3 麻醉闭环控制算法的国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 麻醉状态观测指标
    2.1 引言
    2.2 状态观测算法
        2.2.1 排序熵
        2.2.2 近似熵
        2.2.3 样本熵
        2.2.4 谱熵
        2.2.5 同步快慢比和β比率
        2.2.6 边缘频率和中值频率
    2.3 麻醉观测算法的参数选取
        2.3.1 脑电信号的采集
        2.3.2 脑电信号的预处理
        2.3.3 参数选取
    2.4 不同的麻醉状态观测指标的比较
        2.4.1 评价指标
        2.4.2 对比结果
    2.5 本章小结
第3章 丙泊酚麻醉的人体代谢模型
    3.1 引言
    3.2 PKPD模型
    3.3 粒子群算法的基本流程
    3.4 基于RPE、SPE的药效学模型辨识
        3.4.1 评价指标
        3.4.2 辨识结果
    3.5 基于深度学习的代谢模型研究
        3.5.1 模型构建思路
        3.5.2 CNN算法介绍
        3.5.3 CNN各层参数设置
        3.5.4 评估指标
        3.5.5 实验结果
    3.6 本章小结
第4章 麻醉闭环控制的仿真研究
    4.1 引言
    4.2 蚁群PID控制算法
    4.3 模型预测控制
    4.4 评价指标
    4.5 基于PKPD的麻醉闭环控制的仿真
        4.5.1 闭环控制框图
        4.5.2 闭环控制的仿真结果及分析
    4.6 基于CNN训练模型的麻醉闭环控制的仿真
        4.6.1 闭环控制框图
        4.6.2 闭环控制仿真结果及分析
        4.6.3 对比分析
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3776138