1.一種個(gè)人化麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)包括腦電數(shù)據(jù)采集裝置、腦電信號預(yù)處理裝置、腦電信號分析裝置、閉環(huán)控制系統(tǒng)及注射裝置;腦電數(shù)據(jù)采集裝置的信號采集端獲取腦電數(shù)據(jù)并傳入腦電信號預(yù)處理裝置,腦電信號預(yù)處理裝置將采集到的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲與異常值的去除,之后傳輸至腦電信號分析裝置,腦電信號分析裝置與閉環(huán)控制系統(tǒng)相連并對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到期望的麻醉深度指標(biāo)RPE(Renyi permutation entropy)值,并將RPE值傳送到閉環(huán)控制系統(tǒng)中;閉環(huán)控制系統(tǒng)與注射裝置相連并控制其工作,閉環(huán)控制系統(tǒng)計(jì)算出下一步麻醉劑輸注速度,注射裝置接收到信號后,注射裝置完成麻醉劑輸注速度的實(shí)時(shí)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種個(gè)人化麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng),其特征在于:腦電數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的腦電數(shù)據(jù)傳送到預(yù)處理裝置中,進(jìn)行50HZ的工頻噪聲、基線漂移和頭動噪聲的去除,并除去幅值大于200uV異常值和在mean±2SD范圍以外的數(shù)據(jù)點(diǎn)和肌電噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種個(gè)人化麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng),其特征在于:所述閉環(huán)控制系統(tǒng)由藥代藥效動力學(xué)PKPD(pharmacokinetic—pharmacodynamics)模型和蟻群PID控制器組成;PKPD模型用于計(jì)算出當(dāng)前麻醉深度指標(biāo)RPE值,其中的藥效動力學(xué)(PD)模型以RPE作為麻醉深度指標(biāo),并用粒子群優(yōu)化算法對PD模型進(jìn)行辨識,得到模型參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后的個(gè)人化模型,描述效應(yīng)室藥物濃度和RPE之間的關(guān)系;蟻群PID控制器以當(dāng)前的RPE值與期望的RPE值之間的誤差作為輸入,計(jì)算出下一步麻醉劑輸注速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種個(gè)人化麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng),其特征在于:所述麻醉深度指標(biāo)RPE定義如下:
式中,pj為概率分布,a是概率選擇系數(shù),m為嵌入維數(shù),m!表示排序模式共有m!種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種個(gè)人化麻醉閉環(huán)控制系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)的藥代藥效動力學(xué)(PKPD)模型設(shè)定初始麻醉劑的輸注速度為0mg/min,計(jì)算出當(dāng)前的RPE值;其中,基于RPE指標(biāo)的PD模型,用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行辨識,得到參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化的個(gè)人化病人模型,PD模型通過將血藥濃度和藥物效應(yīng)聯(lián)系起來,
式中,ke0是藥物在中央室與效應(yīng)室之間藥物平衡快慢的參數(shù),xe(t)代表效應(yīng)室藥物濃度,k1e為藥物從中央室到效應(yīng)室的傳遞速率,x1(t)表示的是中央室的藥物濃度;
效應(yīng)室和RPE指標(biāo)之間的關(guān)系通過如下進(jìn)行描述:
式中,Emax和Emin分別是最大和最小的RPE值,EC50為得到最大RPE值的50%時(shí)所對應(yīng)的麻醉藥物的濃度,γ是效應(yīng)室濃度和RPE之間關(guān)系曲線的斜率,xe(t)代表的是效應(yīng)室濃度。