Técnicas de Modelado y Control Automático Formato de Publicación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Anestesia en Quirófano

Abstract

Este trabajo aborda la gestión de la anestesia general mediante técnicas de control automático, con el propósito de optimizar la administración de anestésicos y garantizar la seguridad del paciente durante intervenciones quirúrgicas. El análisis se ha centrado en el Propofol, un agente hipnótico intravenoso ampliamente empleado debido a su rápida acción y favorable perfil farmacocinético. El comportamiento del organismo frente a este fármaco se ha modelado mediante dos aproximaciones fundamentales: el modelo farmacocinético, que describe la distribución y eliminación del Propofol en los distintos compartimentos corporales, y el modelo farmacodinámico, que establece la relación entre la concentración del fármaco en el lugar de efecto y la profundidad anestésica, medida a través del Índice Bispectral (BIS) y modelada mediante la función de Hill. Respecto al control automático, se han implementado y comparado tres estructuras diferentes: un controlador Proporcional-Integral (PI), reconocido por su simplicidad y robustez, un Regulador Lineal Cuadrático (LQR) orientado a mejorar la robustez y los resultados, y un Control Predictivo Basado en Modelo (MPC), que facilita la anticipación de la respuesta del sistema y la incorporación de restricciones clínicas de seguridad. La evaluación de estos controladores se realizó mediante simulaciones en MATLAB, integrando un filtro de Kalman para la estimación de estados y considerando perturbaciones y ruido de medición para simular un entorno clínico realista. Los hallazgos obtenidos evidencian que el MPC ofrece un mayor nivel de precisión, adaptabilidad y cumplimiento de restricciones en comparación con el PI, posicionándose como una alternativa prometedora para la gestión automática y personalizada de la anestesia. Como perspectivas futuras, se propone la integración de múltiples fármacos y técnicas avanzadas de estimación, subrayando la aplicabilidad de la ingeniería de control en la mejora de la seguridad y eficacia en el ámbito médico.