[发明专利]一种个人化麻醉闭环控制系统

权利要求书

1.一种个人化麻醉闭环控制系统，其特征在于：所述系统包括脑电数据采集装置、脑电信号预处理装置、脑电信号分析装置、闭环控制系统及注射装置；脑电数据采集装置的信号采集端获取脑电数据并传入脑电信号预处理装置，脑电信号预处理装置将采集到的脑电数据进行噪声与异常值的去除，之后传输至脑电信号分析装置，脑电信号分析装置与闭环控制系统相连并对预处理后的数据进行分析，得到期望的麻醉深度指标RPE(Renyipermutation entropy)值，并将RPE值传送到闭环控制系统中；闭环控制系统与注射装置相连并控制其工作，闭环控制系统计算出下一步麻醉剂输注速度，注射装置接收到信号后，注射装置完成麻醉剂输注速度的实时控制；

所述闭环控制系统由药代药效动力学PKPD(pharmaco kinetic—pharmaco dynamics)模型和蚁群PID控制器组成；PKPD模型用于计算出当前麻醉深度指标RPE值，其中的药效动力学(PD)模型以RPE作为麻醉深度指标，并用粒子群优化算法对PD模型进行辨识，得到模型参数经过优化后的个人化模型，描述效应室药物浓度和RPE之间的关系；蚁群PID控制器以当前的RPE值与期望的RPE值之间的误差作为输入，计算出下一步麻醉剂输注速度；

所述系统的药代药效动力学(PKPD)模型设定初始麻醉剂的输注速度为0mg/min，计算出当前的RPE值；其中，基于RPE指标的PD模型，用粒子群优化算法进行辨识，得到参数经过优化的个人化病人模型，PD模型通过将血药浓度和药物效应联系起来；

式中，k_e0是药物在中央室与效应室之间药物平衡快慢的参数，x_e(t)代表效应室药物浓度，k_1e为药物从中央室到效应室的传递速率，x₁(t)表示的是中央室的药物浓度；

效应室和RPE指标之间的关系通过如下进行描述：

式中，E_max和E_min分别是最大和最小的RPE值，EC₅₀为得到最大RPE值的50％时所对应的麻醉药物的浓度，γ是效应室浓度和RPE之间关系曲线的斜率，x_e(t)代表的是效应室浓度。

2.根据权利要求1所述的一种个人化麻醉闭环控制系统，其特征在于：脑电数据采集装置将采集到的脑电数据传送到预处理装置中，进行50Hz的工频噪声、基线漂移和头动噪声的去除，并除去幅值大于200μV异常值和在mean±2SD范围以外的数据点和肌电噪声。

3.根据权利要求1所述的一种个人化麻醉闭环控制系统，其特征在于：所述麻醉深度指标RPE定义如下：

式中，p_j为概率分布，a是概率选择系数，m为嵌入维数，m！表示排序模式共有m！种。