12、生物医学工程中的鲁棒控制：催眠深度与乙肝治疗策略

生物医学工程中的鲁棒控制：催眠深度与乙肝治疗策略

催眠深度的鲁棒控制

在闭环麻醉中，鲁棒控制对于精确控制催眠深度至关重要。目前有多种方法和指标用于监测和控制这一过程。

首先，有两种基于脑电图（EEG）的测量指标被广泛研究，分别是双频谱指数（BIS）和基于小波分析的麻醉值（WAVCNS）。这两种指标各有优缺点，在闭环麻醉中发挥着不同的作用。

接着，研究了丙泊酚剂量与药理效应之间的关系。这一关系可以通过两个独立的模型来解释：
- 药代动力学（PK）模型 ：将药物血浆浓度与给药剂量联系起来。
- 药效动力学（PD）模型 ：将药物浓度与观察到的效应联系起来。

同时，也研究了PK和PD模型中可能存在的不确定性。

为了控制催眠深度，开发了两种非常有前景的鲁棒控制方案：鲁棒PID和H∞方案。对44名患者进行了模拟实验，这些患者的参数在实际临床研究中已被确定。研究了这些方案的有效性，并报告了它们在一些性能指标方面的优缺点。

鲁棒H∞控制方案表现出了良好的效果。根据获得的发散指数，该方案获得的催眠深度能很好地收敛到参考值。该方案可以分为两个部分：前馈组件和反馈组件。双自由度版本的鲁棒H∞控制方案可能会减少输液速率的抖动，实现更好的跟踪和干扰衰减。

以下是鲁棒H∞控制方案的相关数据：
| 分组 | 患者数量 | 用药过量患者数量 |
| — | — | — |
| 1 | 15 | 0 |
| 2 | 12 | 1 |
| 3 | 8 | 0 |
| 4 | 9 |