Anestesia: strumentazione e controllo a catena chiusa

La presente tesi si concentra sulle metodologie avanzate di controllo a catena chiusa dell’anestesia e, in particolare, descrive un sistema automatico per l’ottimizzazione delle quantità e delle modalità di infusione dei farmaci per garantire al paziente il miglior trattamento possibile. Nel primo capitolo viene brevemente presentata la strumentazione necessaria al monitoraggio dell’anestesia, suddividendola in strumentazione per il monitoraggio della profondità dell’anestesia, dell’emodinamica, della dinamica respiratoria e della temperatura. Il secondo capitolo descrive le caratteristiche di un simulatore di paziente, presentando i modelli compartimentali e le equazioni matematiche alla loro base. Si esaminano le variabili anestetiche, concentrandosi sulle interazioni tra due farmaci ampiamente utilizzati, Propofol e Remifentanil. Si osserva poi come questi influenzano le variabili emodinamiche, come pressione media arteriosa e gittata cardiaca. Il terzo e ultimo capitolo è dedicato ai controllori proporzionali-integrativi-derivativi (PID), di cui viene presentato il funzionamento ed il motivo per cui risultano idonei a questo problema di controllo. Viene trattato inoltre il tuning dei loro parametri mediante l’ottimizzazione di una funzione di costo, con particolare attenzione ai risultati ottenuti dalle simulazioni su MATLAB. Infine, viene affrontato anche il problema del rumore nella variabile di controllo, risolvibile mediante l’implementazione di un filtro passa basso sul controllore. Nonostante questo tipo di controllo dell’anestesia sia ancora distante dall’utilizzo effettivo nelle sale operatorie, questa tesi vuole contribuire alla comprensione del funzionamento e all’implementazione di un sistema che, se perfezionato, può migliorare significativamente l’efficacia e la sicurezza di questo processo cruciale in ambito medico.