Control de presión arterial mediante nitroprusiato de sodio empleando lógica difusa

Posterior a una intervención quirúrgica de corazón abierto, el paciente es trasladado a una sala de cuidados intensivos para supervisar el comportamiento de sus variables fisiológicas. Algunos pacientes padecen presión arterial alta después de la cirugía. La hipertensión arterial debe ser tratada a tiempo a fin de evitar complicaciones severas. La infusión intravenosa de fármacos es un método muy utilizado para disminuir la presión arterial. Uno de estos fármacos comúnmente administrados es el nitroprusiato de sodio (SNP). El SNP es un potente vasodilatador de acción rápida, que relaja los músculos venosos permitiendo la reducción de la presión arterial media (MAP) en cuestión de minutos. Debido a que la acción del SNP es muy rápida y poderosa, la infusión es continuamente supervisada por médicos y enfermeras de la sala de cuidados intensivos y generalmente es controlada de forma manual. Cuando la supervisión y el control manual son inapropiados ocurren grandes fluctuaciones de la presión arterial media, poniendo en riesgo la vida del paciente. A mediados de los años setenta, fue desarrollado el primer sistema automático de infusión de SNP para el control de la presión arterial (MAP). El controlador presentaba una acción proporcional e integral, es decir, una estructura PI. Las ganancias de estos dos parámetros eran ajustadas mediante una tabla de decisión. Con el paso del tiempo se han desarrollado diversos controladores de infusión, entre otros, el control adaptable, control PID, control difuso y control basado en redes neuronales. Un número elevado de estos trabajos han sido comprobados mediante simulaciones computacionales, pruebas en animales y algunos menos en pacientes. La utilización de un sistema de control automático de infusión para disminuir la presión arterial puede presentar excelentes resultados clínicos. Aún y cuando un sistema automático debe ser supervisado regularmente para evitar inconvenientes, éste permite al personal medico y de enfermería disponer de mayor tiempo y facilidades para enfocarse en otros aspectos importantes de la salud del paciente. El presente trabajo de investigación propone una solución al problema del control de la hipertensión arterial mediante la infusión de nitroprusiato de sodio como agente vasodilatador. La presión arterial es una variable fisiológica compleja, multivariable y no lineal de los seres vivos. Los resultados de la lógica difusa en sistemas con estas características han sido satisfactorios. Es por ello que se propone la utilización de lógica difusa como estrategia principal en el diseño del controlador. Una de las grandes ventajas de los sistemas difusos es que permiten utilizar la experiencia del personal médico para calcular los parámetros óptimos del controlador, utilizando esta característica se diseñan cada uno de sus elementos resultando así un controlador difuso sencillo pero que agrupa todos los requisitos indispensables para la tarea de regulación de la infusión de nitroprusiato de sodio. El controlador difuso fue sometido a pruebas mediante simulación computacional y a un análisis comparativo con trabajos previos. Al estudiar los resultados obtenidos se observan mejoras en el desempeño de regulación de la presión arterial. El controlador logra estabilizar la presión arterial en el valor y tiempo deseado en alta y media sensibilidad al fármaco. En el extremo de alta sensibilidad se logra minimizar el sobreimpulso en un 10% aproximadamente con respecto algoritmos de control como PID, MRAC y control óptimo. La infusión presenta comportamientos pasmados en el extremo de baja sensibilidad, evitando la intoxicación por sobre-dosis, logrando disminuir la presión arterial dentro de los márgenes de seguridad establecidos. Comparando el controlador difuso con otros algoritmos de control reportados en la literatura, se observa que el error promedio puede ser reducido hasta un 15%, lo cual es un resultado muy alentador.