基于模型的闭环MCPS设计与仿真

来源：电子测量技术杂志2022年第13期北京时间：

作者：刘达阳，张立臣

单位：广东工业大学 计算机学院，广东省 广州市城市 510006

摘要：针对患者间的差异导致医疗闭环控制系统具有不确定性的问题，基于MCPS的概念提出一种基于模型的闭环自适应控制体系架构，以BIS信号为控制变量来控制麻醉中的催眠深度。控制方案使用患者的药代动力学/药效学模型，将计算结果作为标准PID控制器的反馈信号来修正模型的不确定性。模型中，参数的调整使用遗传算法离线执行，以此最优化患者数据集的性能指标。提出的方法可以自动调节麻醉药物的输注速率，使麻醉深度保持在一个稳定的目标值。对该方法进行了仿真模拟，加入了噪声块进行了鲁棒性测试，采用蒙特卡洛方法验证了该方法在广泛人群上的有效性。仿真结果表明，该方法能够在规定时间内稳定地达到目标值，且具有良好的干扰排斥反应。

关键词：医疗信息物理系统;闭环系统;麻醉;仿真;自适应控制

基金资助：国家自然科学基金（61873068）