Análisis de la Dinámica no Lineal y Cambios de Complejidad en

Presentación del tema: "Análisis de la Dinámica no Lineal y Cambios de Complejidad en"— Transcripción de la presentación:

1 Análisis de la Dinámica no Lineal y Cambios de Complejidad en
RECONOCIMIENTO DE PATRONES BIOMEDICOS Análisis de la Dinámica no Lineal y Cambios de Complejidad en Señales Electroencefalográficas Pablo Guillén Rondón Doctorado: Ingeniería Biomédica

2 - Anestesia obstétrica 0.4 % - Anestesia cardíaca 1-23 %
INTRODUCCION Dependiendo del tipo de fármacos utilizados durante la anestesia, los pacientes pueden experimentar una pérdida incompleta del conocimiento: - Anestesia general 0.2 % - Anestesia obstétrica 0.4 % - Anestesia cardíaca 1-23 % Búsqueda de un método que pueda servir para detectar fiablemente si el paciente tiene consciencia o no La actividad cerebral, a través del estudio del electroencefalograma (EEG), presenta un comportamiento no lineal Los métodos de la teoría de la dinámica no lineal aplicados a las señales EEG pueden ofrecer nuevos índices para la detección de la profundidad anestésica

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4 OBJETIVOS (I) Analizar los cambios de complejidad en: Actividad cerebral en señales EEG Diseñar un conjunto de metodologías basadas en el análisis no lineal para caracterizar el comportamiento dinámico: Dinámica Simbólica Entropía Aproximada

5 Identificar los índices más adecuados y estimar los parámetros que los caracterizan
Realizar un análisis estadístico de los diferentes índices obtenidos para discriminar los cambios de complejidad Buscar un método que sirva para monitorizar la actividad cerebral, lo que permitirá detectar el nivel de profundidad anestésica OBJETIVOS (II)

6 Frecuencia de muestreo 880 Hz
BASE DE DATOS Se han analizado electroencefalogramas de 22 pacientes sometidos a cirugía cardíaca bajo anestesia general: Frecuencia de muestreo 880 Hz Tiempo de registro 12 minutos, aproximadamente Técnicas anestésicas: Propofol (9 pacientes) Sevoflurano (13 pacientes) Servicio de Anestesiología del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, Barcelona

7 EQUIPO A-line EEG/AEP monitor Electrodos & cable El monitor A-line EEG/AEP ® (Danmeter, Denmark) fue usado en este estudio.

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9 METODOLOGIA (I): Espacio de estados
Representación del EEG en el espacio de estados

10 METODOLOGIA (II): Dinámica Simbólica
N longitud de la serie temporal x(i), i = 1, ..., N M longitud de la ventana (muestras) sd desviación estándar de las muestras en la ventana M a filtro de sd

11 METODOLOGIA (III): Dinámica Simbólica
Ejemplo: (N = 10, M = 5)

12 Evolución de los símbolos Sj*
METODOLOGIA (IV): Dinámica Simbólica S i m b o l s despierto anestesiado Paciente (Propofol) Evolución de los símbolos Sj* Ventana M=200 muestras

13 METODOLOGIA (V): Entropía Aproximada (ApEn)
M longitud de la ventana (muestras) (M>10 m) m número de muestras previas usadas para la predicción de la muestra siguiente r = a*sd parte de la desviación estándar (sd) de las muestras que constituyen la ventana a filtro de sd

14 Media y desviación estándar de los símbolos
RESULTADOS (I): Dinámica Simbólica Valores promedios de los estados despierto y anestesiado considerando diferentes longitudes M de la ventana y el parámetro a = 0.1 Fármaco anéstesico Propofol (9 pacientes) M Despierto Anestesiado Valor p       Media y desviación estándar de los símbolos Nivel de significación estadística mediante la prueba U de Mann-Whitney

15 Media y desviación estándar de la entropía aproximada
RESULTADOS (II): Entropía Aproximada Para la estimación de la Entropía Aproximada: M = 1000 muestras, m = 2 muestras y a = 0.2 Estado ApEn Despierto  0.22 Anestesiado  0.19 Valor p Valores promedios de los estados despierto y anestesiado con el método de la entropía aproximada ApEn (fármaco anéstesico Propofol, 9 pacientes) Media y desviación estándar de la entropía aproximada Nivel de significación estadística mediante la prueba U de Mann-Whitney

16 RESULTADOS (III): Curvas de evolución
despierto anestesiado Entropía Aproximada Dinámica Simbólica

17 RESULTADOS (IV): Efectividad de los métodos
Histograma de la efectividad de los métodos DS y ApEn para los pacientes con fármaco anéstesico Propofol

18 RESULTADOS (V): Efectividad de los métodos
Histograma de la efectividad de los métodos DS y ApEn para los pacientes con fármaco anéstesico Propofol -4.37   n.s. Valores promedios de la efectividad del método de la entropía aproximada y dinámica simbólica Media y desviación estándar (n.s. = no significativo)

19 Media y desviación estándar de los símbolos
RESULTADOS (VI): Fármaco anestésico Sevoflurano Valores promedios de los estados despierto y anestesiado con el método de dinámica símbolica: parámetro a = 0.1 M Despierto Anestesiado Valor p   (13 pacientes ) Media y desviación estándar de los símbolos Nivel de significación estadística mediante la prueba U de Mann-Whitney

20 CONCLUSIONES El método de dinámica simbólica desarrollado en este estudio, permite determinar unos índices que cuantifican la actividad cerebral cuando el paciente está despierto y anestesiado El método de la entropía aproximada cuantifica una regularidad del EEG en los pacientes cuando están anestesiados El análisis de la dinámica no lineal del EEG permite definir índices que pueden monitorizar la profundidad anestésica