完全静脈麻酔制御システムの開発

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全身麻酔は意識消失,鎮痛,無動化の3要素からなる.最近,意識消失に関して,代謝速度が速く,患者が麻酔から早く醒め,副作用が少ない静脈麻酔薬が使用されるようになってきている.この利点を十分に活かすためには,静脈麻酔薬の注入量を意識消失の効果が得られる最小限に抑えることが望ましいので,より正確な制御が行えるむだ時間制御法を用いた静脈麻酔制御システムを開発してきた.本研究では,鎮静に加えて無動化(筋弛緩)も自動制御することを目的として,(a)鎮静薬と筋弛緩薬の相互作用の検討,(b)鎮静薬と筋弛緩薬に対する鎮静度と筋弛緩度変化のモデル化,(c)鎮静度と筋弛緩度の同時制御のための制御法の検討を行った.具体的には,(a),(b)については,実際の手術中の鎮静薬と筋弛緩薬の投与速度および鎮静度指標BISと筋弛緩度指標twitchを測定し,2入力2出力システムとして同定を行い,各入力に対する各出力の影響を検討するとともにモデル化を行った.また,(c)については,作成したモデルに対して状態予測制御法を用いたシステムを構成し,シミュレーションによって,速応性やロバスト性について検討した.その結果、以下のことがわかった.・筋弛緩薬vecuroniumの鎮静度に対する影響は小さく,考慮に入れる必要はない.一方,鎮静薬propofolの筋弛緩度に対する影響は大きく,適切な制御を行うためには考慮に入れる必要がある.・鎮静薬・筋弛緩薬に対する鎮静度・筋弛緩度変化のモデルは,むだ時間を含む6次の線形状態方程式で表せる.・同定した2入力2出力システムに対して状態予測制御法を適用した鎮静度と筋弛緩度の同時制御システムは,速応性,ロバスト性ともに十分な性能をもつ.