专利名称：用于控制注射麻醉药或镇静药之装置的系统的制作方法
用于控制注射麻醉药或镇静药之装置的系统 本发明涉及一种系统，其用于控制通过静脉内麻醉或镇静模式以目标浓度或质量流速向患者注射麻醉药或镇静药的装置，以期诱导和维持所述麻醉或所述镇静。用于手术过程的全身麻醉可被定义为下述可逆状况，即其中通过使用催眠药使得所述患者必须失去知觉，通过使用吗啡样药物来减轻疼痛，以及通过使用利于手术过程的箭毒使得患者的肌肉必须是松弛的。通过麻醉药的气体吸入或静脉内注射或其联合而获得所述全身麻醉。单独使用静脉内麻醉药是通常的做法。采用临床的或仿临床(paracliniques)标准来进行麻醉深度的评价或麻醉药的剂量调整。目前，根据手术所引起的或标志着药物剂量不足的身体改变(运动)或自主神经系统改变(心动过速、高血压、出汗、瞳孔大小)来进行麻醉药的剂量调整。然而，所述临床症状并不总是特异性的或者可能不存在。当使用箭毒时，运动不再是可靠的标准。心血管的改变对所用麻醉药不是特异性的，可能与手术(出血、血管钳夹…)或患者(高血压、心血管病的治疗…)有关。靶控静脉内麻醉也称TCI (靶控输注，target-controlled infusion)，是一种用于滴定所注射的催眠药或吗啡样药物的方法。该方法由以下组成使用所述药物的药代动力学模型，所述模型计算血浆浓度和 /或“作用位点”浓度(即在脑区域中的浓度)，假定计算所得的浓度与药物的作用相关。然而，所述模型计算得到的浓度与患者临床状况的相关性很差，与相同麻醉药的标准用法(即剂量-体重输注)相比，未见该方法的使用对手术患者的处理有任何改善。TCI工具的优点是，与使用重量浓度所表示的变化相比，为医生提供更快地对剂量进行调节的可能性。因此，在麻醉的过程中，麻醉师在场仍是必要的。然而，在紧急情况、军事冲突或患者无法被移动时，并不是总有麻醉师。一种用于测量麻醉深度或麻醉药作用的方法是测量患者的脑电活动 (1，activiteelectrocorticale)或脑电图(EEG，electroencephalogram)。麻醉药以每种药物特异性的方式改变EEG信号的形态。然而，只有受过训练的脑电图技术员能够检测到这些改变。特别地，在研究性方案中，EEG测量已用于对麻醉药的效果进行定量。已经通过引入允许对该EEG信号进行实时分析的监测器有助于在手术室中对EEG 的变化进行实时解析。这些监测器计算来自EEG谱分析的不同参数并将其组合，以提供麻醉深度的信号或指数。Aspect Medical System Inc.的BIS监测器用于通过计算来自双频谱EEG分析的指数来测量麻醉深度。该指数从O至100变化，0代表等电或平坦的轨迹(tracing)，而100 代表清醒患者的轨迹。在麻醉的过程中，推荐将该数值保持在45至60的区间内，以获得进行手术操作的满意条件。使用所述监测器有可能测量麻醉的深度和确定催眠药的剂量。
实际上已经提出使用该BIS指数来进行用于维持麻醉的静脉催眠药的闭环式施用(administrer en boucle ferm6e)(例如参见文献US 7，220，240)，或者用在诱导和维持全身麻醉时。现有技术中有其他的监测器，例如Datex-Ohmeda Inc.的Entropy监测器。该监测器对所述EEG信号中的无序性(即熵)进行定量，被麻醉患者的该信号具有以下特征大量、同步且有序的波，无序性很低，因而是低熵的。随后，将该指数维持在40-60的范围内足以获得进行手术的满意条件。该监测器提供两个数据项，第一个称为“状态熵(State Entropy，SE) ”，其测量催眠的深度，而第二个称为“应答熵(Response Entropy, RE) ”，其测量镇痛的不足性。已提出将该监测器用于催眠药的自动输注(例如参见文献US 6，631，291)。本发明的目的是优化这些系统的使用。出于此目的，本发明的主题是一种控制系统，其用于控制通过静脉内麻醉或镇静模式以目标浓度或质量流速向患者注射麻醉药或镇静药的装置，以期诱导和维持所述麻醉或所述镇静，所述系统的特征在于其包含-用于获取代表患者脑电活动之信号的装置，-用于分析该信号以确定麻醉深度信号的装置，-用于监测该麻醉深度信号的值以及随时间发展的装置，其与用于计算注射装置之控制命令的计算装置相连，以便在围绕目标值的预定范围内自动闭环式(en boucle fermee)调节麻醉深度信号，以及其特征在于-所述用于注射麻醉药的装置包含用于注射催眠药的第一装置和用于注射吗啡样药物的第二装置，所述第一装置接收具有第一频率的控制命令，所述第二装置接收具有高于所述第一频率之第二频率的控制命令。根据本发明的另一些方面，所述控制系统包含如下特征中的一个或多个-其包含用于供操作者输入麻醉深度信号的目标值的装置，以及用于确定默认目标值的装置，-其包含用于供操作者输入麻醉诱导类型的装置，所述类型选自催眠药初始浓度不同的一组诱导类型，-所述用于输入所述诱导类型的装置包含用于确定催眠药初始浓度的装置，所述催眠药初始浓度是与根据所选诱导类型预先确定的吗啡样药物预定初始浓度相关联的，-所述计算装置包含用于确定所述麻醉深度信号的中间目标值的装置，以定义诱导期中的阶段(palier)，-所述确定装置适于为麻醉之阶段确定三个中间值，-所述计算装置包含用于限制和/或抑制第一和第二注射装置方向相反的控制命令的装置，-所述计算装置适于在对吗啡样药物浓度进行预定次数的修改之后增加催眠药的浓度，以使麻醉深度信号回到围绕目标值的预定范围之内，-所述修改的预定次数是3，-所述计算装置适于计算麻醉深度信号的当前值与目标值之间的差异，并将该差异与预定阈值相比较，使得如果所述麻醉深度信号的当前值高于所述目标值，则·当所述差异低于第一阈值时，优先通过增加吗啡样药物浓度来作用于其浓度，·当所述差异高于第一阈值但低于第二阈值时，增加吗啡样药物的浓度，且较小比例地增加催眠药的浓度，和·当所述差异高于第二阈值时，增加吗啡样药物的浓度，且更大比例地增加催眠药的浓度，以使所述麻醉深度信号的所述值回到预定范围之内，-所述计算装置适于计算麻醉深度信号的当前值和目标值之间的差异，以及如果所述信号低于所述目标值，则将该差异与预定阈值进行比较，使得如果麻醉深度信号的所述当前值低于所述目标值，则·当所述差异低于第三阈值时，优先通过降低吗啡样药物浓度来作用于其浓度，·当所述差异低于第三阈值且高于第五阈值时，降低吗啡样药物的浓度，且较小比例地降低催眠药的浓度，和·当所述差异低于第四阈值时，降低吗啡样药物浓度，并更大比例地降低催眠药的浓度，以使所述麻醉深度信号的所述值回到预定范围之内，-其包含用于确定催眠药和吗啡样药物浓度的上限和下限值的装置，-其包含用于供操作者手动输入催眠药和吗啡样药物浓度上限和下限值的装置，-其包含下述装置，所述装置用于使得用于计算所述注射装置之控制命令的一个和/或另一个装置无效，以允许操作者手动接管对所述药物注射装置的控制，-其包含下述装置，所述装置用于将控制命令维持在脑电活动信号丧失之前的最后值，-其包含声音和/或视觉报警装置，使得在发生脑电活动信号丧失时警告操作者， 和-所述注射装置包含与控制其功能的控制器相连的机动装置。通过阅读仅以举例方式给出的如下描述并参照附图，将更好地理解本发明，在附图中-
图1是本发明控制系统的结构和功能的简要示意图，和-图2给出麻醉诱导步骤的表格。图1实际上举例说明了系统，所述系统用于控制通过静脉内麻醉或镇静模式以目标浓度或质量流速向患者注射麻醉药或镇静药的装置，以期诱导和维持所述麻醉或所述镇静。在该附图中，用标记1表示所述患者，所述系统包含用于获取信号的装置，所述信号代表患者的脑电活动，这些装置在该图中以标记2表示。这些获取装置的输出与分析相应信号的装置相连，以便由此确定麻醉深度信号， 这些分析装置以标记3表示。例如，如前所述，这些分析装置可传递例如BIS指数或熵指数形式的信号。这些分析装置的输出与监测麻醉深度信号的值及其随时间发展的装置相连，所述监测装置与计算所述注射装置之控制命令的装置相连，允许在围绕目标值的预定范围内自动闭环式调节麻醉深度信号。这些装置在该图中以标记4表示，并且，其例如包括任何合适的计算装置5，其与标记6表示的数据存储装置相连。所述用于注射麻醉药的装置包含用于注射催眠药的第一装置和用于注射吗啡样药物的第二装置，所述第一装置接收具有第一频率的控制命令，这些装置在该图中以标记 7表示，所述第二装置接收具有不同于所述第一频率的第二频率的控制命令，这些装置在该图中以标记8表示。此外，用于注射催眠药的第一装置7和用于注射吗啡样药物的第二装置 8分别反馈回有关催眠药和吗啡样药物施用量的信息，控制器定期核实所述命令的执行。要注意的是，在举例说明的实施方案中，所述第二频率高于所述第一频率。因此，根据本发明的控制系统允许根据相同的BIS或熵指数信号受控地注射催眠药和吗啡样药物，以诱导和维持麻醉或镇静，同时维持稳定水平的麻醉深度。这通过使用CLASS型控制器(闭环式麻醉安全系统，Closed-Loop Anesthesia Safety System)来实现，所述控制器以TCI模式使用来自监测器的分析患者EEG活性后的数据来控制所述注射装置。通过监测器传送的数据包括-信号质量指数，-例如每五秒记录一次的所述指数的绝对值，-EMG值(肌电图)或RE值(应答熵)，-BSR(突发抑制比，Burst suppression ratio)的存在与定量，-所述指数的变化斜率。使用连续时间窗口，所述计算机随后根据该指数进行测量和计算-振荡的频率和振幅的发展，-在40-60范围内的时间百分比，-低于45的值的时间百分比，-高于55的值的时间百分比。CLASS 控制器是比例积分微分(PID，Proportional Integral Derivative)型控制器/调节器，即允许闭环式调节工业系统的控制元件。PID调节器是伺服控制系统中最常用的。PID允许对目标值(或设定点)与测量值之间的误差同时采取三个动作(action)-比例动作误差乘以增益K。(控制器增益)，-积分动作对时间间隔Ti(称为积分时间)内的误差积分，-微分动作对时间Td(称为微分时间)的误差求微分。如果时间是连续变量，则用下述等式(1)描述所述PID控制器
权利要求
1.一种控制系统，其用于控制通过静脉内麻醉或镇静模式以目标浓度或质量流速向患者(1)注射麻醉药或镇静药的装置，所述系统用于诱导和维持所述麻醉或所述镇静，所述系统的特征在于其包含-用于获取代表所述患者(1)的脑电活动之信号的装置0)，-用于分析该信号以从中确定麻醉深度信号的装置(3)，-用于监测所述麻醉深度信号的值以及随时间发展的装置0、5、6)，其与用于计算注射装置之控制命令的装置(4、5、6)相连，以便在围绕目标值的预定范围内自动闭环式调节麻醉深度信号，以及其特征在于-所述用于注射麻醉药的装置包含用于注射催眠药的第一装置(7)和用于注射吗啡样药物的第二装置(8)，所述第一装置接收具有第一频率的控制命令，所述第二装置接收具有高于所述第一频率之第二频率的控制命令。
2.根据权利要求1的控制系统，其特征在于其包含用于供操作者输入麻醉深度信号之目标值的装置，以及用于确定默认目标值的装置。
3.根据权利要求1或2的控制系统，其特征在于其包含用于供操作者输入麻醉诱导类型的装置，所述类型选自催眠药初始浓度不同的一组诱导类型。
4.根据权利要求3的控制系统，其特征在于所述用于输入所述诱导类型的装置包含用于确定催眠药初始浓度的装置，所述催眠药初始浓度是与根据所选诱导类型预先确定的吗啡样药物预定初始浓度相关联的。
5.根据前述任一项权利要求的控制系统，其特征在于所述计算装置包含用于确定麻醉深度信号之中间目标值的装置，以定义诱导期中的阶段。
6.根据权利要求5的控制系统，所述系统控制用于以静脉内麻醉模式注射麻醉药的装置，其特征在于所述确定装置适于为麻醉之阶段确定三个中间值。
7.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于所述计算装置包含用于限制和 /或抑制第一和第二注射装置方向相反的控制命令的装置。
8.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于，在对吗啡样药物浓度进行确定次数的修改之后，所述计算装置适于增加催眠药的浓度，以使麻醉深度信号回到围绕所述目标值的预定范围之内。
9.根据权利要求8的控制系统，其特征在于预定的修改次数等于3。
10.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于所述计算装置适于计算麻醉深度信号的当前值与目标值之间的差异，并将该差异与预定阈值相比较，使得如果所述麻醉深度信号的当前值高于所述目标值，则 当所述差异低于第一阈值时，优先通过增加吗啡样药物浓度来作用于其浓度， 当所述差异高于第一阈值但低于第二阈值时，增加吗啡样药物的浓度，且较小比例地增加催眠药的浓度，和 当所述差异高于第二阈值时，增加吗啡样药物的浓度，且更大比例地增加催眠药的浓度，以使所述麻醉深度信号的值回到所述预定范围之内。
11.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于所述计算装置适于计算麻醉深度信号的当前值和目标值之间的差异，以及如果所述信号低于所述目标值，则将该差异与预定阈值进行比较，使得如果麻醉深度信号的所述当前值低于所述目标值，则 当所述差异低于第三阈值时，优先通过降低吗啡样药物浓度来作用于其浓度， 当所述差异低于第三阈值且高于第五阈值时，降低吗啡样药物的浓度，且较小比例地降低催眠药的浓度，和 当所述差异低于第四阈值时，降低吗啡样药物浓度，且更大比例地降低催眠药的浓度，以使所述麻醉深度信号的所述值回到所述预定范围之内。
12.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于其包含用于确定催眠药和吗啡样药物浓度的上限和下限值的装置。
13.根据权利要求12的控制系统，其特征在于其包含用于供操作者手动输入催眠药和吗啡样药物浓度上限和下限值的装置。
14.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于其包含下述装置，所述装置用于使得用于计算所述注射装置之控制命令的一个和/或另一个装置无效，以使得操作者能够手动接管对所述药物注射装置的控制。
15.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于其包含下述装置，所述装置用于将控制命令维持在脑电活动信号丧失之前的最后值。
16.根据权利要求15的控制系统，其特征在于其包含声音和/或视觉报警装置，使得在发生脑电活动信号丧失时警告操作者。
17.根据前述权利要求中任一项的控制系统，其特征在于所述注射装置包含与控制其功能的控制器相连的机动装置。
全文摘要
本系统的特征在于包含用于获取代表患者(1)脑电活动之信号的装置(2)，用于分析该信号以从中得到麻醉深度信号的装置(3)，用于监测此麻醉深度信号的值以及随时间发展的装置(4、5、6)，这些装置与计算注射装置之控制命令的装置相连，以便以闭环形式在预先确定的围绕目标值的范围内自动调节所述麻醉深度信号，以及其特征在于用于注射麻醉药的装置(7)包含用于注射催眠药的第一装置和用于注射吗啡样药物的第二装置(8)，所述第一装置接收具有第一频率的控制命令，所述第二装置接收具有高于所述第一频率之第二频率的控制命令。
文档编号B65D85/24GK102316916SQ200980156909
公开日2012年1月11日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年1月15日
发明者伯纳德·特里亚, 恩盖·利乌, 蒂埃里·沙佐 申请人:福煦医院