麦基尔大学（McGill University）使用NI LabVIEW软件为自动化麻醉系统开发闭环控制方法

发布日期：2023/7/27来源：网络

    医生在进行手术时通常会使用麻醉药物，以阻断病人的疼痛或忧虑等所有知觉。根据手术的种类而定，病人会接受局部、脊椎或全身性的麻醉。使用局部或脊椎麻醉时，只有手术部位会被麻醉，病人还是会保持部分的知觉，而全身麻醉则会让病人失去意识，在手术时进入瘫痪状态。
    全身麻醉的药物会产生 3 种反应：催眠状态，可以使病人无意识并沈睡；痛觉缺失，可以阻断疼痛的知觉；放松，以避免多余的肌肉运动。医生开始手术之前，麻醉医师会选择适当的药剂，以达到上述 3 种反应。在手术过程中，麻醉医师必须管理施打的药剂量，这会占据他们 20% 以上的时间。

McSleepy 带领 LabVIEW 进入手术室
    为了减少麻醉医师花在施打麻醉药剂上的时间，使其能有更多时间关注手术的其他层面，我们这个由 McGill 大学的麻醉医师与生物医疗工程师所组成的小组，发展了 1 套自动麻醉系统的原型。这套系统之所以叫做「McSleepy」是因为热门的电视影集《实习医生》中有 2 位医生名叫 McDreamy 及 McSteamy，本系统的目的是要协助麻醉医生，而非取代他们。此外，McSleepy不是设计来超越麻醉医师的能力，但是若需要的话是能做到的。
    McSleepy 是 1 套闭环控制系统，用来监控病人手术时的知觉深度、疼痛程度与肌肉运动，并根据已知的数据，透过静脉注射适当的药量。麻醉医师使用 McSleep 时要先打点滴，然后运用传感器量测病人的肌肉运动，之后输入病人的数据，包括年龄、身高、体重与性别；进行的手术种类；麻醉医师对病人的药量是否有任何特殊要求。
    系统开始施打药物之后，便会透过 1 种数学表达式，以每分钟为单位监控并控制药量，这种表达式是我们使用 LabVIEW 图形程序软件开发出来的。病人的数据会显示在 1 个图形使用接口上，这也是我们使用 LabVIEW 开发的，这样一来麻醉医师就可以看到病人对于 McSleepy 施打的麻醉剂有何反应。使用 LabVIEW 开发图形使用接口，我们整合了熟悉的图形元素，例如长得像里程计与温度计的调节器，以及透过毕斯脑波指数用色码来追踪病人的知觉程度。我们也使用自创的「痛觉缺失分数表」 (Analgoscore) 来追踪病人的疼痛程度。

设计 McSleepy 成为安全聪明的系统
    为了避免 McSleepy 故障时会给病人太多或太少的药物，我们在闭回路控制系统中建造了多重安全机制。首先，麻醉医师可以手动取消系统的任何运作。例如，如果有个传感器不再传输信号给计算机时，机器就会自动进入基本的手动模式。机器在手术期间每隔 15 分钟便会计算病人接收的平均药量。如果系统产生问题时，它可以施打平均药量，让病人保持沈睡无痛的状态，直到问题排除或是麻醉医师接手为止。
    此外，如果麻醉医师用半自动模式操作系统，以手动输入药量时，当输入发生问题时，譬如不小心把某种药量输入得太高。那么机器会发出警告说药量太高。
    McSleepy 的另 1 项特点是我们使用人工智能来设计程序。这台机器可以学习医生的偏好及各种手术的时间长度等事情。只要 1 位医生在同样的手术中使用 McSleepy 达 20 次，它就能认得模式。同时，每次手术结束后，McSleepy都会储存趋势数据。一般来说，因为这台机器是结合了人工智能与人力输入的闭回路控制系统，所以其实会比只有 1 位麻醉医师施打麻药还来得安全。

使用 LabVIEW 开发闭回路控制系统的好处
    当工程师与科学家希望以最快的速度将新创意运用于临床试验上，他们需要使用便利的程序语言，用最少的时间获得最大的功效，而 LabVIEW 是最能满足这项目的的工具，因为用这种图形化的环境进行程序设计，会比使用其他困难的语言 (C+ 或 Java) 来得容易。
    再者，使用LabVIEW 开发图形使用接口还能解决大多数闭回路控制系统的共通问题，那就是缺乏用户接口，用户无法看到现况的进展。McSleepy不是神秘的黑盒子，其与人的互动性对于麻醉医师来说很重要，这也是为何他们喜欢这套系统的缘故。医师可以轻松监控药量，需要时可随时改变。事实上，在 2009 年 1 月召开的麻醉技术协会 (Society for Technology in Anesthesia) 年度会议中，麻醉医师会员颁发了技术创新卓越奖 (Excellence in Technology Innovation Award) 给 McSleepy 的设计团队。
    我们一开始就使用 LabVIEW 的原因是希望创造出美观又好用的画面。其用户接口是如此的单纯，所以手术室里的麻醉医师与外科医师都能看懂 McSleepy 上的数据。整体而言，LabVIEW 的好处就是使用便利，而且能创造绝佳的图形化接口。

McSleepy 的未来发展
    我们受到 2009 年 NI 「医疗仪器机械赞助计划」 (Medical Device Grant Program) 的赞助，升级到 LabVIEW 8.6 平台，让我们能将 McSleepy 的接口放到 PDA 上。如此一来，麻醉医师便能以远距方式控制、监控并记录病人的情况。这是很重要的一点，因为许多国家缺乏麻醉医师这样的专科医生，而且未来麻醉医师可能会需要同时照顾好几位病人。
    我们目前拥有功能齐全的 McSleepy 原型，这是由现成的硬件与利用 LabVIEW 开发的专利表达式组合而成。我们打算使用现有的原型，找出适当的方法在 5 年内上市。本计划包含获取资金以进行更多研究，以改良并商业化这套系统，并寻求加拿大卫生部与美国食品药物管理局的审核。

西格玛泰克-通过一根线完成自动化控制当涉及到较大的机器和系统时，工业PC几乎无限可扩展的计算能力，鼓励中央控制概念的倡导者遵循这个原则：“回到控制柜”。然而，人机界面的表现必定不能承受。日益复杂和不断增长的功能范围给人机界面带来了
上海交通大学医学院附属瑞金医院肿瘤（质子）中心项目电力监控系统的设计与应用概述上海交通大学医学院附属瑞金医院肿瘤（质子）中心项目，新建集门诊、质子治疗与科研、检查等功能于一体的新楼（1#肿瘤（质子）中心）及附属用房（2#能源中心及3#门卫、4#门卫），1#肿瘤（质子）中心主
最小批量大小为 1 的自动化精细加工很多金属加工车间仍然还是人工锻造不锈钢件、普通钢件和铝件。由 Peitzmeier 提供的全自动机床，如模块化精加工龙门架，在减轻工人劳动负荷的同时，显著提高质量和更高效的产品加工流程。然而，若要
台达自动化产品在木线条砂光机上的应用基本介绍：近年来随着我国经济的快速发展和房地产业的崛起，人们对于家具的要求也越来越高，这就刺激了木工行业的快速发展，其中砂光机是一种用于木料板材抛光的木工设备，根据设备的工位可分有八道工序，即：粗
车载自动测试议车载终端是自动路测分析系统的业务测试和数据采集部分。在测试时，通过软件控制中心远程控制车载测试终端有计划的进行采集、测试、分析并实时与基站通过无线网络通信传输控制指令。方案特性
ORing在加气混凝土自动控制系统中的应用项目描述为落实节能减排方针，保护耕地，逐步淘汰粘土实心砖。根据国家墙改政策，研制开发粘土实心砖的替代产品，采用新型建筑材料作为墙体，已成为形式发展的必然。加气混凝土砌块作为一种新型建筑材料，已在我国
水雨情自动监测系统水雨情自动监测系统适用于水利部门远程监测水位、降雨量等实时数据。同时支持远程图像监控，为防汛指挥调度提供了准确、及时的现场信息。从而使可能受灾区域能够及时采取措施、减少人员和财产损失。系统由平台管
经验分享：使用GPRS至RS485协议转换器，实现MQTT至MODBUS转换 使用GPRS至RS485协议转换器实现MQTT至MODBUS转换来源：华启智能基于GPRS至RS485协议转换器MQTT至MODBUS转换.实现MODBUS-RTU协议的温湿度变送器接入网络平台。