醫(yī)生在進行手術(shù)時通常會使用麻醉藥物,，以阻斷病人的疼痛或憂慮等所有知覺,。根據(jù)手術(shù)的種類而定，病人會接受局部,、脊椎或全身性的麻醉,。使用局部或脊椎麻醉時，只有手術(shù)部位會被麻醉,，病人還是會保持部分的知覺,，而全身麻醉則會讓病人失去意識，在手術(shù)時進入癱瘓狀態(tài),。

全身麻醉的藥物會產(chǎn)生 3 種反應(yīng)：催眠狀態(tài),，可以使病人無意識并沈睡；痛覺缺失,，可以阻斷疼痛的知覺,；放松，以避免多余的肌肉運動,。醫(yī)生開始手術(shù)之前,，麻醉醫(yī)師會選擇適當?shù)乃巹赃_到上述 3 種反應(yīng),。在手術(shù)過程中,，麻醉醫(yī)師必須管理施打的藥劑量，這會占據(jù)他們 20% 以上的時間,。

McSleepy 帶領(lǐng) LabVIEW 進入手術(shù)室

為了減少麻醉醫(yī)師花在施打麻醉藥劑上的時間,，使其能有更多時間關(guān)注手術(shù)的其他層面，我們這個由 McGill 大學的麻醉醫(yī)師與生物醫(yī)療工程師所組成的小組,，發(fā)展了 1 套自動麻醉系統(tǒng)的原型,。這套系統(tǒng)之所以叫做「McSleepy」是因為熱門的電視影集《實習醫(yī)生》中有 2 位醫(yī)生名叫 McDreamy 及 McSteamy，本系統(tǒng)的目的是要協(xié)助麻醉醫(yī)生,，而非取代他們,。此外，McSleepy不是設(shè)計來超越麻醉醫(yī)師的能力,，但是若需要的話是能做到的,。

McSleepy 是 1 套閉環(huán)控制系統(tǒng)，用來監(jiān)控病人手術(shù)時的知覺深度,、疼痛程度與肌肉運動,，并根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，透過靜脈注射適當?shù)乃幜?。麻醉醫(yī)師使用 McSleep 時要先打點滴，然后運用傳感器量測病人的肌肉運動，之后輸入病人的數(shù)據(jù),，包括年齡,、身高、體重與性別,；進行的手術(shù)種類,；麻醉醫(yī)師對病人的藥量是否有任何特殊要求。

系統(tǒng)開始施打藥物之后,，便會透過 1 種數(shù)學表達式,，以每分鐘為單位監(jiān)控并控制藥量，這種表達式是我們使用 LabVIEW 圖形程序軟件開發(fā)出來的,。病人的數(shù)據(jù)會顯示在 1 個圖形使用接口上,，這也是我們使用 LabVIEW 開發(fā)的，這樣一來麻醉醫(yī)師就可以看到病人對于 McSleepy 施打的麻醉劑有何反應(yīng),。使用 LabVIEW 開發(fā)圖形使用接口,，我們整合了熟悉的圖形元素，例如長得像里程計與溫度計的調(diào)節(jié)器,，以及透過畢斯腦波指數(shù)用色碼來追蹤病人的知覺程度,。我們也使用自創(chuàng)的「痛覺缺失分數(shù)表」 (Analgoscore) 來追蹤病人的疼痛程度。

設(shè)計 McSleepy 成為安全聰明的系統(tǒng)

為了避免 McSleepy 故障時會給病人太多或太少的藥物,，我們在閉回路控制系統(tǒng)中建造了多重安全機制,。首先，麻醉醫(yī)師可以手動取消系統(tǒng)的任何運作,。例如,，如果有個傳感器不再傳輸信號給計算機時，機器就會自動進入基本的手動模式,。機器在手術(shù)期間每隔 15 分鐘便會計算病人接收的平均藥量,。如果系統(tǒng)產(chǎn)生問題時，它可以施打平均藥量,，讓病人保持沈睡無痛的狀態(tài),，直到問題排除或是麻醉醫(yī)師接手為止。

此外,，如果麻醉醫(yī)師用半自動模式操作系統(tǒng),，以手動輸入藥量時，當輸入發(fā)生問題時,，譬如不小心把某種藥量輸入得太高,。那么機器會發(fā)出警告說藥量太高。

McSleepy 的另 1 項特點是我們使用人工智能來設(shè)計程序,。這臺機器可以學習醫(yī)生的偏好及各種手術(shù)的時間長度等事情,。只要 1 位醫(yī)生在同樣的手術(shù)中使用 McSleepy 達 20 次,，它就能認得模式。同時,，每次手術(shù)結(jié)束后,，McSleepy都會儲存趨勢數(shù)據(jù)。一般來說,，因為這臺機器是結(jié)合了人工智能與人力輸入的閉回路控制系統(tǒng),，所以其實會比只有 1 位麻醉醫(yī)師施打麻藥還來得安全。

使用 LabVIEW 開發(fā)閉回路控制系統(tǒng)的好處

當工程師與科學家希望以最快的速度將新創(chuàng)意運用于臨床試驗上,，他們需要使用便利的程序語言,，用最少的時間獲得最大的功效，而 LabVIEW 是最能滿足這項目的的工具,，因為用這種圖形化的環(huán)境進行程序設(shè)計,，會比使用其他困難的語言 (C+ 或 Java) 來得容易。

再者,，使用LabVIEW 開發(fā)圖形使用接口還能解決大多數(shù)閉回路控制系統(tǒng)的共通問題,，那就是缺乏用戶接口，用戶無法看到現(xiàn)況的進展,。McSleepy不是神秘的黑盒子,，其與人的互動性對于麻醉醫(yī)師來說很重要，這也是為何他們喜歡這套系統(tǒng)的緣故,。醫(yī)師可以輕松監(jiān)控藥量,，需要時可隨時改變。事實上,，在 2009 年 1 月召開的麻醉技術(shù)協(xié)會 (Society for Technology in Anesthesia) 年度會議中,，麻醉醫(yī)師會員頒發(fā)了技術(shù)創(chuàng)新卓越獎 (Excellence in Technology Innovation Award) 給 McSleepy 的設(shè)計團隊。

我們一開始就使用 LabVIEW 的原因是希望創(chuàng)造出美觀又好用的畫面,。其用戶接口是如此的單純,，所以手術(shù)室里的麻醉醫(yī)師與外科醫(yī)師都能看懂 McSleepy 上的數(shù)據(jù)。整體而言,，LabVIEW 的好處就是使用便利,，而且能創(chuàng)造絕佳的圖形化接口。

McSleepy 的未來發(fā)展

我們受到 2009 年 NI 「醫(yī)療儀器機械贊助計劃」 (Medical Device Grant Program) 的贊助,，升級到 LabVIEW 8.6 平臺,，讓我們能將 McSleepy 的接口放到 PDA 上。如此一來,，麻醉醫(yī)師便能以遠距方式控制,、監(jiān)控并記錄病人的情況。這是很重要的一點,，因為許多國家缺乏麻醉醫(yī)師這樣的?？漆t(yī)生,，而且未來麻醉醫(yī)師可能會需要同時照顧好幾位病人。

我們目前擁有功能齊全的 McSleepy 原型,，這是由現(xiàn)成的硬件與利用 LabVIEW 開發(fā)的專利表達式組合而成,。我們打算使用現(xiàn)有的原型，找出適當?shù)姆椒ㄔ?5 年內(nèi)上市,。本計劃包含獲取資金以進行更多研究，以改良并商業(yè)化這套系統(tǒng),，并尋求加拿大衛(wèi)生部與美國食品藥物管理局的審核,。