Closed-loop control of anesthesia using two-degrees-of-freedom control with a target-controlled infusion algorithm

Vegelj, Aleksander (avtor), Škrjanc, Igor (avtor), Karer, Gorazd (avtor)

This article proposes a new closed-loop control method to induce and maintain a desired depth of hypnosis during total intravenous anesthesia. The method utilizes two-degreesof-freedom control, with propofol infusion rate as the input and bispectral index (BIS) as the output. A target-controlled infusion (TCI) algorithm called STANPUMP is used as the feedforward action to achieve the desired BIS response, and a feedback controller based on a Kalman filter deals with model uncertainties. Adding a TCI algorithm as the feedforward action improves the time-to-target and enhances patient safety. This is because it allows for a seamless transition to open-loop control if needed.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: closed-loop control, anesthesia, bispectral index (BIS), target-controlled infusion (TCI), two-degrees-of-freedom control (2 DoF), model predictive control (MPC), STANPUMP
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.08 - Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2025
• Št. strani: Str. 367-372
• PID: 20.500.12556/RUL-169048
• UDK: 681.5
• ISSN pri članku: 2405-8963
• DOI: 10.1016/j.ifacol.2025.03.063
• COBISS.SI-ID: 234806787
• Datum objave v RUL: 08.05.2025

Gradivo je del zbornika

• Naslov: 11th Vienna International Conference on Mathematical Modelling MATHMOD 2025
• COBISS.SI-ID: 234805251

Gradivo je del revije

• Naslov: IFAC papersOnline
• Založnik: International Federation of Automatic Control
• ISSN: 2405-8963
• COBISS.SI-ID: 18995734

Licence

• Licenca: CC BY-NC-ND 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.sl
• Opis: Najbolj omejujoča licenca Creative Commons. Uporabniki lahko prenesejo in delijo delo v nekomercialne namene in ga ne smejo uporabiti za nobene druge namene.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: zaprtozančno vodenje, anestezija, bispektralni indeks, ciljno krmiljena infuzija, regulacija s krmilnim delom, prediktivno vodenje, STANPUMP

Projekti

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0219
• Naslov: Modeliranje, simulacija in vodenje procesov