Control de presión arterial mediante nitroprusiato de sodio empleando control robusto adaptable con modelo de referencia

Abstract

Cuando un paciente se encuentra en cuidados pre o postoperatorios, es de vital importancia mantener estables una gran cantidad de variables fisiológicas, lo cual se logra mediante el monitoreo e infusión de diversos fármacos. Esta tarea es realizada por personal médico especializado. Por otro lado, con la evolución de la teoría de control y el rápido avance de la tecnología computacional, la ingeniería biomédica ha sido capaz de diseñar controladores automáticos que juegan un importante rol en la medicina moderna. Cuando los controladores se diseñan y emplean de manera correcta, éstos son capaces de mejorar la calidad de vida del paciente y reducen la variabilidad en la toma de decisiones del personal médico. Es por ello que en esta tesis se desarrolla una estrategia de control que determina la infusión de nitroprusiato de sodio (SNP), que es un potente agente vasodilatador, para disminuir la presión arterial a valores aceptables (100 mmHg), considerando que la dosis no debe exceder los 10 ^g por kg de peso del paciente por minuto (cota a respetar), pues el grupo ciano presente en el SNP es metabolizado en cianuro por el organismo. La sensibilidad al SNP de un paciente a otro e incluso en un mismo paciente, es sumamente variable, lo que conlleva a que el modelado del sistema sea no lineal o lineal variante en el tiempo. De esta manera, la estrategia de control debe ser no convencional. De hecho, al revisar diferentes estrategias de control reportadas en la literatura científica, que abarcan desde control PID hasta redes neuronales, las más adecuadas para el manejo de este tipo de sistemas son las adaptables, como lo demuestran los experimentos realizados en perros. En esta tesis se utiliza el control adaptable con modelo de referencia para determinar la infusión de SNP y garantizar que el sistema tenga un buen desempeño a pesar de que la respuesta del paciente varíe en sensibilidad, tiempo de establecimiento y retraso en la respuesta. El sistema se analiza desde la perspectiva de control adaptable y control robusto (H°°), por lo que la estrategia de control es Control Robusto Adaptable con Modelo de Referencia. Dado que el principal problema del control adaptable es la determinación de la estabilidad del sistema en lazo cerrado, en la tesis se desarrollan los fundamentos y teoremas que garantizan que el sistema en lazo cerrado presente estabilidad robusta. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran, mediante simulación, que el sistema en lazo cerrado presenta un buen desempeño y es robusto ante la variación de los parámetros, respetando la dosis máxima de infusión. Es importante agregar también que esta tesis puede servir como guía para la implementación de control robusto adaptable con modelo de referencia para procesos que puedan ser simulados como procesos lineales, con parámetros variables pero acotados.