Electro en Cefalo Grama
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SEÑALES DE ELECTROENCEFALOGRAMA
Javier Luque JustoCUI 20021175
Ingeniería Biomédica 2006 – A
CAPITULO 5 (Parte 3 y 4)
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Electroencefalograma (EEG)• Es un aparato no invasivo con buena resolución
de tiempo que refleja el numero de nodos en una red larga de neuronas a través de electrodos colocados en la superficie externa del cerebro. Trabaja con voltajes pequeños.
• Aplicaciones y aparatos– El EEG se usa para diagnosis de enfermedades
cerebrales (epilepsia, Alzheimer, tumores, etc).– También para el estudio de los potenciales evocados.
• Respuesta del cerebro ante una determinada excitación.
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Electroencefalograma (EEG)• Capta la señal eléctrica en la superficie de
la cabeza debida a la actividad cerebral.• Se origina en el córtex debido al flujo de
corrientes sinápticas a través del espacio extracelular.
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Electroencefalograma (EEG)
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Electroencefalograma (EEG)
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Electroencefalograma (EEG)
Adquisición del EEG• Electrodos superficiales.• Amplificadores -- La señal está en el margen
10-100µV: se necesitan amplificadores diferenciales con alta impedancia de entrada.
• Filtros -- Para eliminar ruido, filtro paso alto, paso bajo y de banda eliminada.
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Electroencefalograma (EEG)• Los electrodos son adheridos mediante una crema
conductora, la colocación de los electrodos varía mucho según los laboratorios y se denominan montajes, pero la técnica más usada, es la recomendada por la Federación Internacional de Sociedades de Electroencefalografía y es, el Sistema Internacional 10-20
• Hay 4 zonas referenciales para la distribución de electrodos
• El esquema de conexión de los electrodos puede ser unipolar o bipolar.
• Unipolar: (como en la figura que sigue) potencial cerebral y una referencia neutra
• Bipolar: dos potenciales cerebrales cuya diferencia se amplifica en la siguiente etapa del EEG.
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Los electrodos, el Electrolito, la Preparación
• Baja impedancia.• De plata o cloruro de plata de preferencia• Electrolito: iónico y conductivo• Fijando:
– Los electrodos subcutáneos de aguja – Collodion (pasta adhesiva)– Pasta EC2 (pasta cimentadora de grass)– Electrocap (sistemas de casco y gel sistema
electrocap internacional)
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FUENTES DE POTENCIALES EN EL CUERO CABELLUDO
• NEURUOGLIA: Mínimo, algunos potenciales DC estáticos.
• NEURONAS: – Potenciales de Acción: NO, los finos tejidos
cerebrales tienen un fuerte efecto de capacitancia, actuando como filtros pasabajos.
– Potenciales Post Sinápticos: Tanto los inhibitorios y excitativos (unidades funcionales sinapticas) son los principales contribuyentes.
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Electroencefalograma (EEG)
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¡¡¿Y QUE SE SUPONE QUE ES LA NORMA 10 - 20?!!
• El sistema internacional 10-20, consiste en 10 electrodos para el lado derecho y 10 electrodos para el lado izquierdo, los electrodos del lado derecho son nominados con los números pares y los del lado izquierdo con los impares.
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Ritmos de EEG
Cognitive activitiesγ> 30 Hz
DrugsAwake, eyes open
REM sleepβ12-30 Hz
Awake, eyes closedα8-12 Hz
Light sleepθ4-8 Hz
Brain dysfunctionFocal or generalized
Deep sleepδ< 4 Hz
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Electroencefalograma (EEG)– Existen varios tipos de encefalógrafos:
• Muchos de ellos orientados a investigación y de fabricación propia. Los de diagnóstico suelen cumplir los estándares.
– Gracias a este tipo de aparatos se han descubierto principalmente 4 tipos de ondas cerebrales relacionados con el estado de vigilia:
• Alfa: 8-13Hz
• Beta: 18-30Hz
• Theta: 4-7Hz
• Delta: <3,5Hz
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RITMOS DE REPOSO
• Ritmo Alfa: Es de 8-13 Hz. Es un ritmo regular, que se presenta en un paciente que se encuentra en estado de vigilia y con los ojoscerrados, este ritmo se localiza sobre las áreas parieto-occipitales. Corresponde al 80% del trazado normal y su voltaje es de 25-100 uV.
• Ritmo Beta: Es de 14-30 Hz. Es más irregular, se encuentra sobre las áreas frontales y temporales, haciéndose más manifiesto cuando se produce estímulos sensoriales, principalmente visuales, su voltaje es de 5-30 uV.
• Ritmo Theta: Es de 4-7 Hz. Se puede considerar normal si se localiza en las áreas temporales, se encuentra en un 5 al 10% de adultos normales, pero no debe existir en forma de descargas o brotes, su voltaje es de 20-40 uV. Es normal en niños menores de 8 años y en adultos mayores de 60 años.
• Ritmo Delta: Es de 0.5-3 Hz. Puede verse en algunas personas normales en forma excepcional en las regiones frontales, es de muy bajo voltaje y no debe encontrarse en forma de descargas. Se ve en el sueño muy profundo y enfermedades orgánicas.
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Electroencefalograma (EEG)
Trazados Anormales
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5 cm 1 cm 1mm
Anatomical resolution
ING. BIOMEDICA 2006 – A LUQUE – MACHACA – PARACIGUAÑA – PEREA
Tim
ere
solu
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1 m
in
1 s
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f MRI
PET
EEG
EPs
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Electroencefalograma (EEG)
Consideraciones para análisis del EEG• Análisis espectral:– Energía en las cuatro bandas tradicionales: δ, θ, α, β -
(medidas absolutas o relativas).– Frecuencias dominantes (picos espectrales).– Medidas de asimetría: hemisferio izquierdo/derecho,
región anterior/posterior.– Medidas de coherencia: actividad síncrona en
diferentes regiones.
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Electroencefalograma (EEG)ESTUDIOS DE DETECCION DE RITMOS ANORMALES
Durante el estudio de EEG, se trata de estimular a las células de la corteza cerebral para desencadenar ritmos anormales:
1. HIPERVENTILACION: Consiste en hacer respirar de manera más rápida y profunda al paciente, por un lapso de tres minutos consecutivos sin interrupción; con esto se busca causar una alcalosis, lo que determina una vasoconstricción cerebral.
2. FOTOESTIMULACION: Esto se practica por medio de un flash de luz, que produce destellos luminosos variables de 2 a 20 estímulos por segundo.
3. SUEÑO: Puede ser espontáneo o inducido por fármacos. • Con estos estímulos en una persona normal, no se
alteraría su trazado en el EEG
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Electroencefalograma (EEG)
POTENCIALES EVOCADOSActividad eléctrica cerebral en respuesta a estímulos sensoriales (visuales, auditivos, somatosensoriales): VEP, AEP, SEP.
Después de aplicar el estímulo, se analiza la actividad eléctrica durante aproximadamente un segundo.
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Electroencefalograma (EEG)
OBJETIVO DEL ESTUDIO DE POTENCIALES EVOCADOS
• Se utilizan para estudiar los procesos sensoriales y cognitivos.
• La información obtenida es similar a la MRI o PET, con mucha mejor resolucióntemporal y mucho peor resolución espacial.
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Electroencefalograma (EEG)
• Análisis de los Potenciales Evocados• Tradicionalmente:
Varias adquisiciones se promedian para reducir ruido (no correlacionado con la señal).
Se obtienen parámetros temporales: posición y amplitud de los picos de la señal.
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Electroencefalograma (EEG)Una buena aplicación de los potenciales evocados es el calculo de grado de anestesia para un paciente.
• Los potenciales evocados indican la habilidad del sistema nervioso central para responder a los estímulos.
• Recientemente, algunos grupos han estudiado la relación entre el grado de anestesia y los potenciales evocados auditivos.
• Hay tres respuestas a los estímulos auditivos (clicks o tonos):– en los primeros 8 ms: se transfiere lainformación del nervio acústico al cortex.– 10 - 60 ms: cortex primario auditivo– después (hasta 1 s): atención consciente.
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Electroencefalograma (EEG)• POTENCIAL EVOCADO Y SU ESPECTRO PARA TRES NIVELES DE ANESTESIA
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Electroencefalograma (EEG)• Control de anestesia mediante sensor de
potenciales evocados DTWT DAUB 20
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Electroencefalograma (EEG)Que se detecta con un EEG
• Malformación arteriovenosa cerebral • Vértigo posicional benigno • Aneurisma cerebral • Abstinencia alcohólica complicada (delirium tremens) • Enfermedad de Creutzfeldt-Jacob • Delirio • Demencia • Demencia debido a causas metabólicas • Convulsión febril infantil • Convulsión tónico-clónica generalizada • Encefalopatía hepática • EPILEPSIA • Síndrome hepatorrenal• Insomnio • Laberintitis• Enfermedad de Ménière• MUERTE CEREBRAL• Tumor cerebral metastásico• Esclerosis múltiple • Glioma óptico • Convulsión parcial focal • Convulsión parcial compleja • Crisis de pequeño mal • Enfermedad de Pick • DEMENCIA SENIL (TIPO ALZHEIMER)• Síndrome de Shy-Drager• Meningitis aséptica sifilítica • Convulsión del lóbulo temporal
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ESTUDIOS COMPLEMENTOS AL EEGCon el software Scan 4.0 de NeuroScan Labs (USA) (Software propietario el cual no se pudo conseguir en azureus, emule, etc :p) se puede lograr:
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ESTUDIOS COMPLEMENTOS AL EEG
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Electroencefalograma (EEG)
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SISTEMAS COMPLEMENTARIOS ALTERNOS
TAMBIEN SE USAN EN EL ANALISIS DE PROBLEMAS NEUROLÓGICOS
• MAGNETO ENCEFALOGRAFIA • IMÁGENES DE RESONANCIA
MAGNETICA• IMAGENES DE TOMOGRAFIA
COMPUTARIZADA
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APLICACIÓN CONJUNTA DE METODOS
• Ejemplo: localización de focos epilépticos• En pacientes epilépticos resistentes al
tratamiento, la localización del foco es importante para decidir si cirugía es apropiada.
• La actividad epiléptica se diagnostica con:– Localización foco EEG– Lesiones cerebrales observadas en MRI– Hipometabolismo visualizado con PET
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Electroencefalograma (EEG)EPILEPSIA
Epilepsia es el desorden neurológico más frecuente (4-5% de la población)
Un ataque epiléptico es una descarga eléctrica de células cerebrales sincronizada y repetitiva.
Sus consecuencias dependen de su localización en el cerebro y del número de neuronas afectadas.
OBJETIVO
Combinar información de EEG, MRI y PET) para el diagnóstico y localización del foco epiléptico.
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Etapas para el ejemplo
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• Solución del Problema inverso• Cálculo de las fuentes que explican los campos
detectados en la superficie de la cabeza.• La cabeza se modela con cuatro esferas de diferente
conductividad y espesor: Cuero cabelludo, cráneo, líquido cefaloraquídeo y tejido cerebral.
• Resuelto con programa comercial:– Brain Electric Source Analysis (BESA v. 2.2)– Minimiza el error residual• Resultados: uno o varios dipolos
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Electroencefalograma (EEG)LAS FIGURAS SIGUIENTES NOS INDICAN:
• Los bloques para el planteamiento de problema inverso.• Proyección sobre MRI
Basada en marcadores– en las posiciones de los electrodos– en las posiciones anatómicas que definen el sistema 10-20• Inconvenientes– Adquisición de MRI específica– Los marcadores no siempre están disponibles.
• Representación de los dipolos: Se presentan en proyecciones de la cabeza esférica ideal• Problemas
No proporciona información anatómica precisa.No permite visualización 3D
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Electroencefalograma (EEG)
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Electroencefalograma (EEG)Procedimiento sin requerir marcadores• Selección manual de las referencias del sistema
10-20:– vistas triplanares 3D– Surface rendering
• Cálculo del centro de las esferas y los vectores unitarios (ejes)
• Ajuste de las esferas a elipsoides• Conversión de coordenadas.
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Electroencefalograma (EEG)
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Electroencefalograma (EEG)
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Electroencefalograma (EEG)
![Page 43: Electro en Cefalo Grama](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042616/55cf944f550346f57ba12306/html5/thumbnails/43.jpg)
Electroencefalograma (EEG)CONCLUSIONES
• Cabe aclarar, que el EEG es un estudio complementario de diagnóstico que tiene que estar sustentado en un buen análisis clínico, es decir, es una herramienta de ayuda para el diagnóstico de una entidad. Es tanto así, que hay niños con retraso mental que tienen un EEG normal o pacientes con una Tomografía axial computarizada (TAC) anormal y un EEG normal y viceversa.
• Un EEG tiene buena resolución temporal y mala resolución espacial.
• El EEG es un mal estudio para evaluar el desarrollo del encéfalo, pero es un buen parámetro. Lo que nos informa el EEG es si la actividad eléctrica cerebral está aumentada o disminuida y nos ayuda a localizar una lesión.
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5 cm 1 cm 1mm
Anatomical resolution
PET Y MRI IMPLICAN MAYOR COSTO
Tim
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f MRI
PET
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Estimación de parámetros en tiempo real
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Sistema de Tiempo Real
• En base a la idea de Procesamiento Digital de Señales, un sistema de tiempo real es aquel capaz de procesar una muestra de señal antes de que ingrese al sistema la siguiente muestra.
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Tiempo Real en biomedicinaElementos de un sistema en tiempo real
Ing. Biomédica 2006 – A UNSALuque – Machaca – Parisuaña - Perea
tareatareatarea
S.OP
Comunicaciones
Software de Tiempo-Real
MedioAmbiente
E/SDigital
E/SAnalógico
Otras E/S
Reloj
Otras Computadoras
Computadora
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Tiempo Real en biomedicina• Se puede adecuar el termino de tiempo real a todas las
aplicaciones de TELEMEDICINA• Los siguientes equipos pueden considerarse de tiempo
real por su funcionamiento:– Ecógrafo– Oxímetro– Espirometro– Electrocardiógrafo portátil– Electroencefalógrafo– Tomógrafo axial computarizado (post proceso y diagnostico con
software por ejemplo CardIQ™ Xpress )– Equipos de Resonancia magnética Nuclear– Holter portátil – Entre otros, en los cuales los resultados se evalúan al mismo
tiempo en el que se toman.
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CardIQ™ Xpress
Equipo de resonancia magnética nuclear
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Tiempo Real en biomedicina
• Todos los sistemas que posean una interfaz de salida con información visible (que no necesita otro proceso para el conocimiento), realizan estimación de parámetros en tiempo real.
• Estos se basan en algoritmos matemáticos para la elaboración de filtros y también en bases de datos que interactúan con los que entran y envían una señal al interfaz externo.
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Tiempo Real en biomedicina• EJEMPLO DE MODELO DE CONTROL CON ESTIMADOR
DE TIEMPO REAL (FILTRO DIGITAL)
Las variables son los tiempos de ejecución de los algoritmos y acondicionamientos
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Imágenes biomédicas en tiempo real con procedimientos optoacústicos
![Page 53: Electro en Cefalo Grama](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042616/55cf944f550346f57ba12306/html5/thumbnails/53.jpg)
Transductor de Schlieren
Lentes laser
Onda nerviosa
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Sistema de lentes acústicos
![Page 55: Electro en Cefalo Grama](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042616/55cf944f550346f57ba12306/html5/thumbnails/55.jpg)
Sistema de lentes acústicos (2)
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Complementación del sistema de ultrasonido tradicional con un sistema óptico
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Electrocardiograma en tiempo real
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Tiempo Real en biomedicina• ¿Qué es la telemedicina?
La telemedicina consiste en utilizar las TIC (tecnologías de la información y de la comunicación) para llevar asistencia sanitaria a escenarios aislados, prestando servicios tales como:
– LA TELECONSULTA:consultas a distancia entre el paciente y el médico especialista (transmisión en tiempo real de voz, datos, e imágenes), en casos en los que el paciente se encuentra muy alejado de cualquier recurso médico (navíos en alta mar, refugios de montaña, zonas desérticas, etc.).
– EL TELEDIAGNÓSTICO:interpretación remota por parte de un experto de la totalidad o parte del expediente médico de un paciente (el médico transmite a un especialista los datos médicos de un paciente para un diagnóstico complementario).
– LA TELEMONITORIZACIÓN: Supervisión a domicilio de pacientes (seguimiento postoperatorio de un paciente cardíaco, por ejemplo).
– LA TELEINTERVENCIÓN:Permite practicar actos médicos o quirúrgicos a distancia (tele-ecografía, telecirugía, etc.).
– LA TELEREUNIÓN:Permite a varios médicos discutir un caso concreto de forma remota, utilizando medios como la videoconferencia.
– LA TELEFORMACIÓN:Ofrece formación continua a profesionales de la medicina en ubicaciones remotas.
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Proyectos de Investigación• Desarrollo de una Plataforma Multimedia ASP para
la Provisión de Servicios de Telemedicina Genéricos
– Piloto de teleasistencia:• Transmisión de imágenes eficiente con compresión
progresiva.• Gestión del flujo de los datos
radiológicos.• Permite proveer del informe
radiológico sin la presencia física del radiólogo.
• Ofrece servicios de almacenamiento y herramientas de proceso.
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Tiempo Real en biomedicina• DISMEDI: Diagnóstico por Imagen
Avanzado– DISMEDI es un Sistema Multiusuario, Distribuido y de
Altas Prestaciones para el Diagnóstico por Imagen.– Permite disponer de herramientas de proceso de
imágenes médicas 3D desde cualquier computador conectado a una intranet hospitalaria.
– Los recursos se encuentran disponibles de manera centralizada mejorando su uso.
Parallel System
PACS
Client
Client
Client
Intranet
ServerDICOM
Gateway
Parallel Sys.Manager
Client ManagerParallel System
PACS
Client
Client
Client
Intranet
ServerDICOM
Gateway
Parallel Sys.Manager
Client ManagerClient Manager
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Tiempo Real en biomedicina• Dsp Real Time Holter Monitor
![Page 63: Electro en Cefalo Grama](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042616/55cf944f550346f57ba12306/html5/thumbnails/63.jpg)
Tiempo Real en biomedicinaEspirometro – ECG inalámbrico - Oxímetro
![Page 64: Electro en Cefalo Grama](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022042616/55cf944f550346f57ba12306/html5/thumbnails/64.jpg)
BIBLIOGRAFIA (20%)• En www.yahoo.es• http://orbita.starmedia.com/~jsalamea/l/Pra14.htm• http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/
003931.htm• En www.google.com• Imágenes y señales biomédicas (.ppt)• Grupo de Redes y
Computación de Altas Prestacioneshttp://www.grycap.upv.es (.ppt)
• Resumen de tesis Doctoral: Filtrado Digital de señalesen Tiempo Real mediante analisis computacional (.pdf)
• Por supuesto que hay mas fuentes la cuales se hallaran en el informe en CD para la evaluación y publicación en la pagina del curso de Ing. Biomédica 2006 - A
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