JP2006502481A - 鎮静・鎮痛システムにおけるニューラルネットワーク - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、包括的には、ニューラルネットワークに関し、特に、鎮静・鎮痛システムに組み込まれたニューラルネットワークに関する。
この出願は、米国特許法第119(e)条に基づき、本明細書に援用される2002年10月3日に出願された「Neural Networks in Sedation and Analgesia Systems」と題する米国仮特許出願第60/415,525号に対する優先権を主張する。
適用なし
適用なし
苦痛、不快、もしくは恐ろしい(不安を駆り立てる)医療または外科的処置を受けている患者に対し、鎮静剤、鎮痛剤及び/または記憶消失剤を、資格を有する麻酔担当者がいてもいなくても過剰投薬の危険性を低減する方法で安全に受容する手段を提供する、鎮静・鎮痛システムが開発されてきた。技術の著しい進歩により、鎮静・鎮痛システムを、病院及び外来環境で使用するためにより安全なものとすることができ、たとえば、C.R.N.A.訓練を受けた医師または他の訓練を受けた技師等の訓練を受けた麻酔医以外の人が操作することができる。鎮静・鎮痛システムは、安全かつ効果的な鎮静及び鎮痛が、恐怖及び苦痛の影響を実質的に軽減することができるすべての処置に対し、麻酔担当者を手配することができない、開業医のニーズを満たすために役立ってきた。これらの目的に向けられた鎮静・鎮痛システムの出現により、これらの人々に対し、麻酔器の操作に必要な認識的かつ手作業による作業負荷を低減する患者モニタリングシステムに統合された薬剤送達システムが提供されるが、それでも臨床医は依然として患者の管理の中心に居続ける。「臨床医が一番知っている」という原理に従って、臨床医には、最終的な判断を行う責任が依然として与えられている。この高度な技術により、鎮静・鎮痛システムを、患者に対し鎮静、記憶消失及び/または鎮痛の費用効率がよく容易に利用可能な手段を提供して、麻酔担当者がいなくても全身麻酔より低い薬物濃度効果で操作することができる。
本発明は、鎮静・鎮痛システムに関連する処置を行う間に患者の安全を確実にするために、曖昧さ及びアーティファクトがもたらされ易い大量のデータをリアルタイムで処理するシステム及び方法を含む。本発明は、ニューラルネットワークを利用して、鎮静・鎮痛システムのコントローラ及びユーザに報告された患者状態の精度が向上し、かつ誤検出(false positive)警報の発生が低減するように、より正確であるかまたは真の患者状態をより示す可能性のあるデータに重み付けする。かかるシステムを、システムが正常な患者状態とよくない(adverse)患者状態とを正確に検出して識別することができるまで、先の医療処置から報告されたデータを使用してトレーニングしてもよい。
図1は、ユーザインタフェース12、ソフトウェア制御コントローラ14、周辺機器15、電源16、外部通信10、圧力送出部11、患者インタフェース17及び薬剤送達部19を有する本発明による鎮静・鎮痛システム22の一実施形態を示すブロック図を示し、ここでは、鎮静・鎮痛システム22は、患者18に鎮静及び/または鎮痛を与えるために、ユーザ13によって操作される。鎮静・鎮痛システム22の例は、1999年6月3日に出願され参照として本明細書に援用される米国特許出願第09/324,759号により開示され使用可能にされている。ユーザインタフェース12の実施形態は、2002年11月1日に出願され参照として本明細書に援用される米国特許出願第10/285,689号によって開示され使用可能にされている。
Claims (13)
- 患者に結合され且つ該患者の生理学的状態のパラメータを反映する別々の入力信号を各々生成する2つ以上の患者健康状態モニタ装置と、
ユーザインタフェースと、
前記患者に対し1つまたは複数の薬剤を供給する薬剤送達コントローラと、
前記患者健康状態モニタ、前記ユーザインタフェース及び前記薬剤送達コントローラに相互接続される電子コントローラと
を備え、前記電子コントローラは、前記入力信号を受け取り、前記入力信号の各々を前記パラメータの各々に対応する所定の重みで乗算することにより各対応する入力信号に対する重み付き入力信号を形成し、これらの重み付き入力信号を結合し、該重み付き入力信号を所定の閾値と比較することにより前記電子コントローラの動作を確定する閾値論理ユニットを有することを特徴とする鎮静・鎮痛システム。 - 前記入力信号は2進値である、請求項1に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記所定の重みの各々は、対応する入力からもたらされる各信号の重要度を表す値に設定されるようにトレーニングされ、該トレーニングは、少なくとも1つの患者状態を示す一連の入力を前記閾値論理ユニットに提供することを含み、前記所定の重みは、よくない患者状態が正確に検出されて、危篤ではない状況である間に通常の機能を保持するまで調整される、請求項1に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記電子コントローラの前記動作は、薬剤レベルを低下させること、酸素送出を増加させること、薬理学的拮抗薬を送達すること、臨床医に警報を与えること、患者モニタからの追加の患者情報を要求すること、患者応答性を試験すること、及び気道陽圧を送出することのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記患者モニタリング装置は、鼻気道圧をモニタするセンサと、口気道圧をモニタするセンサと、鼻カプノメトリをモニタするセンサと、口カプノメトリをモニタするセンサと、のうちの少なくとも2つを含む、請求項1に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 患者に結合され且つ該患者の生理学的状態のパラメータを反映する別々の入力信号を各々生成する2つ以上の患者健康状態モニタ装置と、
ユーザインタフェースと、
前記患者に対し1つまたは複数の薬剤を供給する薬剤送達コントローラと、
前記患者健康状態モニタ、前記ユーザインタフェース及び前記薬剤送達コントローラに相互接続される電子コントローラと
を備え、前記電子コントローラは、入力信号を評価して前記電子コントローラの動作を確定するニューラルネットワークを有することを特徴とする鎮静・鎮痛システム。 - 前記ニューラルネットワークは、ノードの第1の層を構成する入力のセットと、隠れノードのセットと、出力ノードのセットとを含み、前記入力は、前記患者健康状態モニタの任意の適当な機能に関連する、請求項6に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記入力信号の各々は、正常な患者の状態とよくない患者の状態とを正確に識別するためにニューラルネットワークの並列性を使用するように各ノードにおいて異なるように重み付けされる、請求項7に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記隠れノードに伝播される各入力信号は、該入力信号に対する前記それぞれのパラメータの重要度を示す数値係数によって重み付けされる、請求項8に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記ニューラルネットワークは、その出力誤差を所定の許容可能な範囲に低減させるまでその数値係数を複数回の反復を通して調整する、請求項9に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記入力は、センサフュージョンから導出されるデータと、直交性のある冗長モニタリングから導出されるデータと、データの傾向と、心拍数と、血圧と、他のニューラルネットワークからのデータと、パルスオキシメトリと、カプノメトリと、聴覚モニタリングと、呼吸数と、所定時間にわたる患者パラメータからの二乗和と、のうちの少なくとも1つを含む、請求項7に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 前記電子コントローラの前記動作は、薬剤レベルを低下させること、酸素送出を増加させること、薬理学的拮抗薬を送達すること、臨床医に警報を与えること、患者モニタからの追加の患者情報を要求すること、患者応答性を試験すること、及び気道陽圧を送出することのうちの少なくとも1つを含む、請求項6に記載の鎮静・鎮痛システム。
- 知覚、逆伝播及び動径基底関数ネットワークのうちの少なくとも1つを組み込むことをさらに含み、該少なくとも1つのネットワークは、鎮静・鎮痛システムの精度を向上させる、請求項7に記載の鎮静・鎮痛システム。
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