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저자정보
Patel Bhavina (Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology) Patel Hirenkumar (Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology) Shah Divyang (Surat Municipal Institute of Medical Education and Research (SMIMER)) Sarvaia Alpesh (U. N. Mehta Institute of Cardiology and Research)
저널정보
대한의용생체공학회 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.10 No.4
발행연도
2020.1
수록면
555 - 578 (24page)

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In the anesthesia automation, an automatic propofol infusion system uses Bi-spectral Index Signal (BIS) as a primary feedback signal to manipulate propofol dose. However, the BIS signal may be suspended for some time due to poor EEG signal quality, noise, and many other factors. Therefore, BIS signal failure may be the main cause of inadequate propofol infusion. This fact motivates the need for integration of multivariable fault tolerance module (MFTM) and fractional-order Smith predictor controller to avoid adverse reactions of inadequate propofol dosing during BIS failure. Smith Predictor control strategy is sufficiently robust to predict feedback BIS during BIS failure via patient pharmacological modeled BIS. However, modeled BIS may not provide a guarantee of adequate propofol infusion during BIS failure and especially in the presence of hypotension and hypertension. Thus, the proposed control strategy is designed with MFTM to detect BIS sensor fault and to estimate feedback BIS during BIS failure. Further, the proposed control strategy is designed with a multivariable pharmacological patient model to analyze the cross effect of propofol infusion on BIS and hemodynamic variables. The robustness of the proposed control strategy is tested in the presence of noxious surgical stimulation, BIS sensor fault and heavy hemodynamic disturbance. The pharmacological parameters and recorded signals of 30 patients during various surgeries have been used to validate simulated results. The performance of the proposed control strategy assures optimization and smooth propofol infusion during BIS failure. The proposed system provides stability for a wide range of physiological parameters range. The proposed scheme maintains smooth BIS and MAP signal despite the delay, BIS sensor fault, and surgical disturbances.
#Multivariable fault tolerance module (MFTM) Propofol Bi-spectral Index Signal (BIS) Mean arterial pressure (MAP) Depth of anesthesia (DOA)

목차

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참고문헌 (51)

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Struys MM / 2001 / Comparison of closed-loop controlled administration of propofol using bispectral Index as the controlled variable versus standard practice controlled administration / Anesthesiology 95(1):6~17 google schola Ilyas M / 2017 / A review of modern control strategies for clinical evaluation of propofol anesthesia administration employing hypnosis level regulation / Hindawi BioMed Research International 2017:1~12 google schola Neckebroek M / 2013 / Automated drug delivery in anesthesia / Curr Anesthesiol Rep 3:18~26 google schola Absalom A / 2002 / Closed-loop control of anesthesia using Bi spectral index : performance assessment in patients undergoing major orthopedic surgery under combined general and regional anesthesia / Anesthesiology 96:67~73 google schola Reboso JA / 2012 / Design and implementation of a closed-loop control system for infusion of propofol guided by bispectral index(BIS) / Acta Anaesthesiol Scand 56(8):1032~1041 google schola

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