使用LabVIEW軟件為自動(dòng)化麻醉系統開(kāi)發(fā)閉環(huán)控制方法

Author(s):
Dr. Thomas M.. Hemmerling - Department of Anesthesiology, McGill University

Industry:
Biotechnology, Research, Medical, Education

Products:
LabVIEW

The Challenge:
將全身麻醉的控制過(guò)程自動(dòng)化，并在手術(shù)中監控病人，讓麻醉醫師可以在手術(shù)時(shí)照顧多位病人。

The Solution:
使用 NI LabVIEW 圖形化程序軟件開(kāi)發(fā)閉環(huán)控制系統，以自動(dòng)監控病人的知覺(jué)深度、疼痛程度還有肌肉松弛度，以計算并施打適當的麻醉藥劑量。

醫生在進(jìn)行手術(shù)時(shí)通常會(huì )使用麻醉藥物，以阻斷病人的疼痛或憂(yōu)慮等所有知覺(jué)。根據手術(shù)的種類(lèi)而定，病人會(huì )接受局部、脊椎或全身性的麻醉。使用局部或脊椎麻醉時(shí)，只有手術(shù)部位會(huì )被麻醉，病人還是會(huì )保持部分的知覺(jué)，而全身麻醉則會(huì )讓病人失去意識，在手術(shù)時(shí)進(jìn)入癱瘓狀態(tài)。

全身麻醉的藥物會(huì )產(chǎn)生 3 種反應：催眠狀態(tài)，可以使病人無(wú)意識并沈睡；痛覺(jué)缺失，可以阻斷疼痛的知覺(jué)；放松，以避免多余的肌肉運動(dòng)。醫生開(kāi)始手術(shù)之前，麻醉醫師會(huì )選擇適當的藥劑，以達到上述 3 種反應。在手術(shù)過(guò)程中，麻醉醫師必須管理施打的藥劑量，這會(huì )占據他們 20% 以上的時(shí)間。

McSleepy 帶領(lǐng) LabVIEW 進(jìn)入手術(shù)室

為了減少麻醉醫師花在施打麻醉藥劑上的時(shí)間，使其能有更多時(shí)間關(guān)注手術(shù)的其他層面，我們這個(gè)由 McGill 大學(xué)的麻醉醫師與生物醫療工程師所組成的小組，發(fā)展了 1 套自動(dòng)麻醉系統的原型。這套系統之所以叫做「McSleepy」是因為熱門(mén)的電視影集《實(shí)習醫生》中有 2 位醫生名叫 McDreamy 及 McSteamy，本系統的目的是要協(xié)助麻醉醫生，而非取代他們。此外，McSleepy不是設計來(lái)超越麻醉醫師的能力，但是若需要的話(huà)是能做到的。

McSleepy 是 1 套閉環(huán)控制系統，用來(lái)監控病人手術(shù)時(shí)的知覺(jué)深度、疼痛程度與肌肉運動(dòng)，并根據已知的數據，透過(guò)靜脈注射適當的藥量。麻醉醫師使用 McSleep 時(shí)要先打點(diǎn)滴，然后運用傳感器量測病人的肌肉運動(dòng)，之后輸入病人的數據，包括年齡、身高、體重與性別；進(jìn)行的手術(shù)種類(lèi)；麻醉醫師對病人的藥量是否有任何特殊要求。

系統開(kāi)始施打藥物之后，便會(huì )透過(guò) 1 種數學(xué)表達式，以每分鐘為單位監控并控制藥量，這種表達式是我們使用 LabVIEW 圖形程序軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)的。病人的數據會(huì )顯示在 1 個(gè)圖形使用接口上，這也是我們使用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)的，這樣一來(lái)麻醉醫師就可以看到病人對于 McSleepy 施打的麻醉劑有何反應。使用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)圖形使用接口，我們整合了熟悉的圖形元素，例如長(cháng)得像里程計與溫度計的調節器，以及透過(guò)畢斯腦波指數用色碼來(lái)追蹤病人的知覺(jué)程度。我們也使用自創(chuàng )的「痛覺(jué)缺失分數表」 (Analgoscore) 來(lái)追蹤病人的疼痛程度。