使用LabVIEW軟件為自動化麻醉系統(tǒng)開發(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程自動化，并在手術中監(jiān)控病人，讓麻醉醫(yī)師可以在手術時照顧多位病人。

The Solution:
使用 NI LabVIEW 圖形化程序軟件開發(fā)閉環(huán)控制系統(tǒng)，以自動監(jiān)控病人的知覺深度、疼痛程度還有肌肉松弛度，以計算并施打適當?shù)穆樽硭巹┝俊?

醫(yī)生在進行手術時通常會使用麻醉藥物，以阻斷病人的疼痛或憂慮等所有知覺。根據(jù)手術的種類而定，病人會接受局部、脊椎或全身性的麻醉。使用局部或脊椎麻醉時，只有手術部位會被麻醉，病人還是會保持部分的知覺，而全身麻醉則會讓病人失去意識，在手術時進入癱瘓狀態(tài)。

全身麻醉的藥物會產(chǎn)生 3 種反應：催眠狀態(tài)，可以使病人無意識并沈睡；痛覺缺失，可以阻斷疼痛的知覺；放松，以避免多余的肌肉運動。醫(yī)生開始手術之前，麻醉醫(yī)師會選擇適當?shù)乃巹?，以達到上述 3 種反應。在手術過程中，麻醉醫(yī)師必須管理施打的藥劑量，這會占據(jù)他們 20% 以上的時間。

McSleepy 帶領 LabVIEW 進入手術室

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

McSleepy 是 1 套閉環(huán)控制系統(tǒng)，用來監(jiān)控病人手術時的知覺深度、疼痛程度與肌肉運動，并根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，透過靜脈注射適當?shù)乃幜俊Ｂ樽磲t(yī)師使用 McSleep 時要先打點滴，然后運用傳感器量測病人的肌肉運動，之后輸入病人的數(shù)據(jù)，包括年齡、身高、體重與性別；進行的手術種類；麻醉醫(yī)師對病人的藥量是否有任何特殊要求。

系統(tǒng)開始施打藥物之后，便會透過 1 種數(shù)學表達式，以每分鐘為單位監(jiān)控并控制藥量，這種表達式是我們使用 LabVIEW 圖形程序軟件開發(fā)出來的。病人的數(shù)據(jù)會顯示在 1 個圖形使用接口上，這也是我們使用 LabVIEW 開發(fā)的，這樣一來麻醉醫(yī)師就可以看到病人對于 McSleepy 施打的麻醉劑有何反應。使用 LabVIEW 開發(fā)圖形使用接口，我們整合了熟悉的圖形元素，例如長得像里程計與溫度計的調(diào)節(jié)器，以及透過畢斯腦波指數(shù)用色碼來追蹤病人的知覺程度。我們也使用自創(chuàng)的「痛覺缺失分數(shù)表」 (Analgoscore) 來追蹤病人的疼痛程度。