腦電雙頻指數閉環麻醉劑輸送的制作方法

專利名稱：腦電雙頻指數閉環麻醉劑輸送的制作方法
技術領域：
本發明涉及鎮靜藥物輸送，并且更特別地涉及閉環的鎮靜藥物輸送。
技術背景
已經提出了多種多樣的自動輸送系統用來施用藥物，即諸如用于完成麻醉的麻醉劑、鎮靜劑和止痛劑之類的藥物。這些系統的范圍從依賴于麻醉藥物的藥物動力學模型來控制輸送的“開環”系統直至依賴于麻醉深度的測量來控制輸送的“閉環”系統。這里用到的術語“麻醉”，指的是通過鎮靜藥完成的安眠和無痛的連續統一體，并且范圍從無焦慮到一般的麻醉。這里用到的術語“鎮靜藥物”，指的是麻醉師在引入鎮靜或麻醉時使用的藥物的種類，包括安眠藥、止痛劑和類似的藥物。
在 Absalom A. > Sutcliffe N.禾口 Kenny G.的"Closed—loop control of anesthesia using Bi spectral index :performance assessment in patients undergoing major orthopedic surgery under combined general and regional anesthesiW使用腦電雙頻指數的閉環麻醉控制對在組合的全身和局部麻醉狀態下經歷大多數的整形外科手術的患者的表現評估)”(Anesthesiology，第96(1)期，第67-73頁， 2002年1月)中描述了一個“閉環”系統，該系統使用腦電雙頻指數(BIS)作為麻醉深度的測量值，BIS是一個經連續處理的EEG (腦電圖)參數，其在鎮靜藥物施用期間測量腦功能的狀態。BIS是量化的EEG分析技術，已經開發出來供麻醉期間使用。EEG的腦電雙頻分析測量EEG的各個頻率之間相位和功率關系的一致性。該指數由功率譜分析和時域分析得出。
盡管BIS提供了適當的群體鎮靜和麻醉值，可是患者與患者之間存在顯著差異。 BIS指數是0到100之間的一個數值，其與在鎮靜藥物施用期間的重要臨床結束點成比例相關。數值100代表一種清醒的臨床狀態，而數值0表示一種等電位的EEG。在BIS值為 60時，通常患者有意識的可能性很低。BIS值與患者血漿中的藥物濃度級別成反比，也就是 BIS值越低，患者體內的藥物濃度越高，而BIS值越高，患者體內的藥物濃度越低；但是，在患者與患者之間每個BIS譜有明顯的變化。作為結果，對個體的患者使用BIS譜模型來估計麻醉深度是不可靠的。因此，需要針對每個患者單獨地調整BIS，以使其與患者的麻醉深度相關并估計患者的麻醉深度，從而使輸送鎮靜藥物系統形成“閉環”。
所以，在3項獨立的研究中(參見Leslie K. ,Absalonm Α.和KennyG.的“Closed loop control of sedation for colonoscopy using Bispectral Index ( <吏用腦電雙步頁指數的結腸鏡檢查的鎮靜閉環控制)”，Anesthesia，第57 (7)期，第693-697頁，2002年 7 月；Absalom A. > Sutcliffe N.禾口 KennyG.的 “Closed-loop control of anesthesia using Bispectral Index !performance assessment in patients undergoing majororthopedic surgery under combined general and regional anesthesia (使用腦電雙頻指數的閉環麻醉控制對在組合的全身和局部麻醉狀態下經歷大多數的整形外科手術的患者的表現評估)”，Anesthesiology，第96(1)期第67-73頁，2002年1月；以及Absalom Α.禾口 Kenny G.的“Closed-loop control ofpropofol anesthesia using Bispectral index !performance assessment in patients receiving computer-control propofol and manually controlled remifentanil infusion for minor surgery(使用腦電雙步頁指數的閉環異丙酚麻醉控制對接受適于小型外科手術的計算機控制的異丙酚和手動控制的瑞芬太尼的注輸的患者的表現評估)”，Br. J. Anaesthesia，第90(6)期，第734-741頁， 2003年6月)，使用手動滴定鎮靜而首先使患者的個體BIS值與個體的鎮靜級別相關。然后，基于手動獲得的BIS值，確定一個設定點BIS值，并開始閉環控制。這一過程僅在研究環境中是可行的，但在臨床環境下不能被接受，因為個體的BIS值與個體的麻醉級別的相關是耗費時間的。因此，理想的是提供一種在工作環境中有效地針對個體患者調整BIS值的方法。S. D Kelly的監控在麻醉和鎮靜期間的意識級別，提供了對BIS和BIS如何工作的詳細的說明，可在http://www. aspectmedical. com在線獲得。發明內容
本發明的第一個實施例提供了一種用于輸送鎮靜藥物的方法，包括步驟施用患者鎮靜藥物，同時請求患者對指示作出響應；監控患者的BIS值；使患者達到該患者對請求不能響應或響應遲緩的麻醉級別；確定與患者對請求不能響應或響應遲緩的麻醉級別相符的BIS值；以及建立一個BIS設定點。開始閉環鎮靜藥物輸送以將患者的BIS值保持在設點—t ο
本發明的第二個實施例提供了一種藥物輸送設備，其具有自動響應監視系統 (ARM)；腦電雙頻參數(BIS)監控設備，用于在輸送鎮靜藥物期間監控患者的BIS值；和鎮靜藥物注輸裝置。
本發明其它實施例、目的、特點和優勢，在閱讀具體實施方式
、附圖和附加的權利要求后對于本領域普通技術人員來說將變得很明顯。


圖1是示出根據本發明的一個實施例的鎮靜藥物輸送系統的框圖2是示出根據本發明的一種方法的流程圖；以及
圖3是自動響應監控系統的示圖。
具體實施方式
本發明的一個實施例提供了一種閉環鎮靜藥物輸送系統，其中通過將BIS特點和自動響應監控系統(ARM)的患者特定特點結合起來校準設定點，從而在鎮靜藥物輸送時形成“閉環”。作為選擇，可以用其他用于指示麻醉深度的系統替換根據本發明的BIS，例如， 麻醉深度監測儀和各種聽覺誘發電位(AEP)裝置。
ARM本身是對響應度(也就是患者響應或者不響應)的二元測量。ARM通過識別由中度麻醉到深度麻醉的轉變，而能夠在一個鎮靜藥物輸送系統中扮演一個完整的角色。但是，因為它是一個二元測量，所以不能提供關于患者在失去響應之后的麻醉深度的足夠信息。因為患者失去了響應度，所以單獨的ARM不能被用來提供一個閉環的鎮靜藥物輸送系統。然而，ARM可以和BIS (或其它麻醉深度指數)結合使用來有效的確定患者的麻醉級別并在鎮靜上形成“閉環”。
BIS已被用來測量鎮靜藥物(例如麻醉劑等)在腦部效果的改變，并且更特別地被用來測量患者的催眠狀態。BIS監控器可從地址為141Needham Street, Newton, MA 02464 的Aspect Medical System公司購買。當一個患者服用越多的鎮靜劑時，BIS值越低，而當一個患者服用越少鎮靜劑時，BIS值越高。患者的BIS值反映了患者對藥物的反應。在施用同樣劑量的藥物時，較敏感的患者相對于較不敏感的患者在BIS值上將表現出更大的減少量。這樣，BIS可以測量患者的相對鎮靜級別；但是，患者對藥物的敏感性的較大可變性使得不能單獨使用BIS來確定患者的麻醉級別(甚至在具有相似體質的患者中也是如此)。 這樣，一般地，提出一個使BIS范圍與個體的麻醉級別相關的大眾人群的BIS模型是不可行的。BIS應當與個體患者相關以確定患者的麻醉級別。這通過使患者對ARM的響應與患者個體的BIS值相關而完成，以便更準確地確定患者的麻醉級別，并更進一步的幫助建立針對患者的設定點或目標麻醉級別。
使用ARM來估計患者的麻醉級別的方法在2003年9月四日提交的序列號為 No. 10/674，160的美國專利申請中有所記述，在此通過參考包含其內容。如在該申請中所描述，數種方法和設備可以用于使用ARM來監控患者的麻醉級別。簡言之，ARM是一種患者響應系統，該響應系統為了接收患者響應而向患者發送各種請求，然后分析患者對請求的響應。通過分析患者的響應，可以確定患者的麻醉級別。患者也可能達到不再對ARM作出響應的麻醉級別，或達到患者不能在預定的時間段內響應的麻醉級別。幾種不同的標準被用于確定患者被認為對ARM失去響應時的結束點。例如，如在上述的申請中討論的，在患者不能在請求發送到患者之后的一段確定的時間段內作出響應的時候，可能發生失去ARM響應的情況。在患者的響應沒有達到最小門限響應級別時，可能發生失去ARM響應的情況。這樣，臨床醫生可以確定患者在哪個點失去對ARM的響應。盡管確定何為失去ARM響應的標準是由臨床醫生選擇的，但患者被判斷對ARM失去響應的點總是與需要該特定點的患者的 BIS值相關的。通過這樣做，使BIS與個體患者相關。
圖1是一組根據本發明的一個實施例的鎮靜藥物輸送系統10的框圖。系統10包括BIS監控器12、控制器14、ARM系統16和注輸裝置18。注輸裝置18是一個經由控制器 14控制的自動注輸泵。在這里用到的術語“控制器”，既包括執行所公開功能的單一邏輯裝置又包括執行所公開功能的邏輯裝置的任意組合。根據本發明的一個實施例，控制器14評價BIS監控器的輸出，并指示注輸裝置18基于BIS監控器12的輸出及其與由ARM系統16 建立的BIS設定點的關系而繼續輸送鎮靜藥物。
一種根據本發明的一個實施例的方法用圖表示為圖2中的流程圖。為開始鎮靜， 在步驟20中臨床醫生通過用患者相關信息(例如名字、年齡和體重等等)對控制器14進行編程來初始化系統。基于該輸入，控制器14將選擇或計算針對患者的一種注輸形式或速率，或臨床醫生設定藥物注輸速率。一種其中控制器14基于負荷劑量建立注輸速率的方法的實例被記述在以題目“Dosage Control For Drug Delivery System(用于藥物輸送系統的劑量控制)”(律師存檔號451231-00049)提交的共同轉讓的美國專利申請中。
在如步驟20所示由臨床醫生對系統進行初始化后，注輸裝置18以恒等注輸速率開始輸送，并且控制器14發信號給BIS監控器12，以便在步驟M中開始監控患者的BIS指數，同樣發信號給ARM系統16，以便在步驟22中開始請求來自患者的響應。在步驟沈中， ARM系統監控患者對其請求的響應。這個裝置保持“開環”，以所選擇的恒等注輸速率輸送并監控BIS和ARM，直到患者不能響應預定數目的請求(例如，1到3次)或不能在一個預定響應時間(例如，預定的幾秒)內響應而失去ARM響應。隨后ARM系統發信號給控制器 14以通知已經失去對ARM的響應，并且裝置轉換為“閉環”模式，調節注輸速率，嘗試最小化誤差(即，設定點和測量的BIS值之間的差)。當裝置處于閉環模式時，可以使用各種已知的閉環算法。
控制器14從BIS監控器12接收BIS值，并將患者在失去對ARM的響應的那個點的BIS指數用做設定點(參看步驟27)，基于該設定點，在步驟觀中控制器14監控進一步的藥物注輸。根據外科手術過程的性質，設定點可能不是基于該點本身的BIS指數，而可能基于一個偏離它的BIS值。例如，如果過程不需要深度麻醉，那么設定點可以是高于患者對 ARM失去響應的點的幾個點。同樣地，如果過程需要更深度的麻醉(舉例來說，全身麻醉)， 那么設定點可以是低于患者對ARM失去響應的點的幾個點。
在BIS設定點建立之后，控制器14在BIS監控器12的輸出和BIS設定點(參看步驟28)之間產生了一個誤差。然后在步驟30中使用閉環算法將誤差最小化。閉環算法的作用可能依賴于鎮靜藥物、過程的性質和患者的特征。例如，如果患者的BIS指數遠大于設定點，那么控制器會增大注輸速率。另一方面，如果患者的BIS遠小于設定點，那么控制器會停止(或減慢)藥物注輸。本發明也不限于只單獨基于BIS監控的注輸速率控制，而是可以使用其中使用BIS指數比較或使用對ARM的響應或者兩者都用的系統。
圖中示出了 ARM如何工作的實例。圖3說明了一個知覺鎮靜系統100，包括控制器102和響應測試設備104。控制器102產生一個需要來自患者106的預定響應的請求， 并分析患者106產生的對請求的至少一個響應，來確定患者106的鎮靜級別。響應測試設備104包括請求組件108和響應組件110。請求組件108將由控制器102產生的請求傳送給患者106。患者106使用響應組件110產生響應并將該響應傳送給控制器102。在這里特別有用的響應組件的例子，是如2003年9月四日提交的題目為“Response Testing for Conscious Sedation Involving Hand Grip Dynamics (包含手握動力學的知覺鎮靜響應測試)”、序列號為No. 10/674，160的共同所有美國專利申請中詳細描述的一種手握組件。響應組件包括一個感應患者對請求作出的手握響應的動態變量的手具，并將該動態變量傳送給控制器，該控制器至少分析該動態變量以確定患者的麻醉級別。
使用ARM的方法包括對患者應用針對預定響應的激勵或請求；指示患者對激勵進行響應；監控患者對激勵的響應；并且重復這些步驟直到患者對ARM失去響應。同時，與患者的麻醉級別相關聯的患者的個體BIS值也被監控。患者對ARM失去響應時的BIS值被記錄并用于校準個體患者的BIS值。在優選的實施例中，患者對ARM失去響應的BIS值被用做維持患者麻醉級別的BIS設定點。然而，根據醫師的判斷，患者的BIS設定點可以增大或減小。在患者身上完成或維持一個期望的效果常常是一個藥劑輸送系統的目的。這種期望的效果或效果的級別被稱作設定點。優選地，在維持麻醉期間盡可能接近地靠近和維持由麻醉醫師或其他健康護理專業人員指定的設定值。
通過整合上述ARM系統和與BIS相關聯的特點，BIS可以調整到個體患者，并且能夠建立設定值，從而在鎮靜藥物輸送系統上形成閉環。
在本發明的一個實施例中，施用患者藥物直到失去ARM響應。這可以通過逐漸增大注輸速率實現。例如，系統逐漸增大藥物注輸速率，以50 μ g/kg/min開始，并每60秒使速率提高25 μ g/kg/min，直到患者對ARM失去響應超過三次連續抽樣(也就是，患者對三次連續ARM請求失去響應)。在這一點，三次連續抽樣的平均BIS值被用做閉環控制器的設定點。該BIS值(即BIS設定點)對應于在過程中患者應該被維持在的目標麻醉級別。
在使患者對ARM失去響應時注輸速率可以基于各種注輸速率曲線操作。類似地， 根據年齡、健康狀態和患者的其他特點，不同的結束點可以被用于定義失去ARM響應。例如，注輸泵可以以固定速率或固定斜率增加注輸速率。其也可以是一個變化的斜率，或者開始很高并且具有一個負的斜率，只要患者能安全且快速地(優選地，在5分鐘之內)達到失去ARM響應的狀態。一旦BIS值被確定達到患者對ARM失去響應度的范圍，就建立一個BIS 設定點，同時鎮靜藥物輸送系統在過程的剩余部分將期望的麻醉級別維持在這個BIS設定點上。如果臨床醫生在稍后的過程中想要一個不同的麻醉級別，那么他可以通過改變BIS 設定點來實現。例如，如果臨床醫生為了過程的一個更敏感的方面而想要一個更深的麻醉級別，臨床醫生可以降低BIS設定點。但是，用戶將可以調整已經由ARM調整到特定患者的 BIS值，而不是盲目地將一個群體BIS值設定為設定點。從而，臨床醫生能通過患者對ARM 的響應與患者的BIS值的整合，在鎮靜藥物輸送系統上形成閉環。反之，以前，只使用單獨的ARM系統，不可能確定患者的麻醉深度，不過，通過將患者的麻醉級別保持在或靠近患者對ARM失去響應時的BIS值，可以避免過度鎮靜。
本發明的第二個實施例提供了一種藥物輸送設備，其具有自動響應監視系統 (ARM)；腦電雙頻指數(BK)監控設備，其在鎮靜藥物輸送期間監控患者的BIS值；和鎮靜藥物注輸裝置。
盡管針對特定的實施例(特別是使用BIS作為麻醉深度指數的實施例)示出和描述了本發明，但是，在閱讀和理解說明書和附加的權利要求之后，等效和修改對本領域普通技術人員來說是很明顯的。本發明包括所有這樣的等效和修改，并且本發明僅被權利要求的范圍限制。例如，可以用任何能夠提供麻醉指數的裝置來代替BIS，包括但不限于， Narcotrend(麻醉深度監測儀)和各種AEP (聽覺誘發電位監測儀)裝置。
在相關部分中所引用的所有文獻在此通過參考的方式包括在內。對任何文件的引用不應被理解為承認這些文件是關于本發明的現有技術。
權利要求
1.一種藥物輸送設備，包括 鎮靜藥物注輸裝置；麻醉深度指數監控設備，用于在輸送鎮靜藥物期間監控患者的麻醉深度指數值；以及自動響應監控系統ARM，包括控制器，其產生需要所述患者作出預定響應的請求，并且分析所述患者針對所述需要預定響應的請求而產生的響應；和響應測試設備，包括請求組件，其將所述控制器產生的請求傳送給所述患者；以及響應組件，其由所述患者使用以產生所述響應并將所述響應傳送給所述控制器， 其中所述設備被設置成通過以下動作來確定麻醉深度指數值的設定值 控制所述鎮靜藥物注輸裝置，以便以開環模式來初始管理患者的鎮靜藥物，同時生成所述請求，并將所述請求傳送給所述患者； 監控所述患者的麻醉深度指數值；使所述患者達到所述患者不能對所述請求作出響應的麻醉級別； 確定與所述患者不能作出響應的麻醉級別相符的麻醉深度指數值； 其中所述設備還被設置成控制所述注輸裝置，以便以閉環方式來管理患者的鎮靜藥物，同時監控所述患者相對于所述設定點的麻醉深度指數值。
2.根據權利要求1所述的設備，其中通過改變相對于與所述患者不能對自動響應監控系統作出響應的麻醉級別相符的麻醉深度指數值的設定點，調節所述注輸裝置以改變所述患者的麻醉級別。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述麻醉深度指數監控設備是腦電雙頻指數監控直ο
4.根據權利要求1所述的設備，其中所述麻醉深度指數監控設備是聽覺誘發電位裝置。
全文摘要
本發明的實施方式涉及腦電雙頻指數閉環麻醉劑輸送。一種用于輸送鎮靜藥物的方法，包括施用患者藥物，同時請求患者對指示作出響應；監控患者的BIS值；使患者達到不能在預定響應時間內對請求作出響應的麻醉級別；并確定與對應于失去響應的麻醉級別相符的BIS值。
文檔編號A61B5/00GK102488940SQ20111027725
公開日2012年6月13日 申請日期2005年6月9日 優先權日2004年7月7日
發明者詹姆斯·F·馬丁 申請人:伊西康內外科公司