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Todo el mundo, a lo largo de su vida, será o ha sido sometido a algún tipo de cirugía que requiera anestesia general intravenosa, para lo cual se pondrá en manos durante todo el proceso de un profesional médico (anestesiólogo). Durante las últimas décadas, la evolución de las intervenciones quirúrgicas, y por tanto del proceso anestésico, ha ido de la mano de la evolución y avances en tecnología siendo cada vez mayor la tendencia a automatizar ciertos procesos tradicionalmente llevados a cabo de forma manual. Hoy en día, la tendencia observada en el campo de la anestesia se orienta hacia el desarrollo y utilización de sistemas de control automáticos que permitan, para cada distinto paciente, la administración más eficiente y óptima de fármacos, así como ayudar al médico anestesiólogo liberándolo de carga de trabajo y minimizando la subjetividad y los errores humanos. Este trabajo propone la implementación de un método de sintonía, mediante optimización de un sistema de control en lazo cerrado basado en PID en el ámbito de la anestesia que sustituya al método tradicional de administrar fármacos de forma manual y bajo el criterio del anestesiólogo, así como otros métodos automáticos que por su carácter empírico sólo pueden ser utilizados dentro del marco virtual. Para ello se han diseñado diversos experimentos que permiten, inicialmente, definir qué criterio de optimización se va a utilizar y, posteriormente, verificar que dicho criterio se comporta de la forma deseada. Derivado de los resultados se elige el ITAE como criterio de sintonía puesto que con él se obtienen mejoras tan sustanciales como reducciones de hasta un 9% en la administración total de fármacos, de hasta un 25% en la concentración máxima de fármacos en sangre y de entre un 8% y un 20% de reducción del índice de evaluación general del protocolo o Global Score. Además, se consigue que las bombas de perfusión de medicamento trabajen de forma constante durante todo el proceso anestésico, es decir, sin suspensión y que la corrección de fármacos se reduzca hasta en un 80%. Una vez obtenidos los resultados a los experimentos propuestos, queda demostrado que el método de sintonía mediante optimización es notablemente más eficiente y válido que los modelos empíricos, y que este tiene además la ventaja de poder ser utilizado en un futuro en pacientes en la vida real. ABSTRACT: Most people, throughout their lives, will be or have been undergone surgery that requires intravenous general anaesthesia, for which they will have to place themselves in the hands of a medical professional (anaesthesiologist). During the last decades, the evolution of surgical interventions, and therefore of the anesthetic process, has gone hand in hand with the evolution and advances in technology, with an increasing trend to automate certain processes traditionally carried out manually. Nowadays, the trend observed in the field of anesthesia is oriented towards the development and use of automatic control systems that allow, for each different patient, the most efficient and optimal administration of drugs, as well as helping the anesthesiologist by freeing him from workload while minimizing subjectivity and human errors. This final degree project proposes the implementation of a tuning method, by optimizing a PID-based closed-loop control system in the field of anesthesia that replaces the traditional method of administering drugs manually and under the anesthesiologist's discretion, as well as other automatic methods that, due to their empirical character, can only be used within a virtual framework. To this end, several experiments have been designed that allow, initially, to define which optimization criterion is going to be used and, later, to verify that said criterion behaves in the desired way. Derived from the results, the ITAE is chosen as the tuning criterion since with it, improvements as substantial as reductions of up to 9% in the total administration of drugs, of up to 25% in the maximum concentration of drugs in blood and of between 8% and 20% reduction in global score. In addition, the drug perfusion pumps work constantly throughout the anesthetic process, that is, without suspension, and drug correction is reduced by up to 80%. Once the results of the proposed experiments have been obtained, it is demonstrated that the optimization tuning method is notably more efficient and useful than the empirical models, and that it also has the advantage of being able to be used in the future in real-life patients. |
