BASES de la ELECTROMEDICINA Unidad 6. Otros potenciales bioeléctricos (2da parte)

Contenido y Objetivos Electroencefalografía (EEG). Potenciales evocados (PE). Electrocorticografía (ECG). Electromiografía (EMG). Electroneurografía (ENG). Electroretinografía (ERG). Electrooculografía (EOG). Electrogastrografía (EGG). Magnetocardiografía (MKG). Magnetoencefalografía (MEG). Objetivo: Describir los restantes potenciales bioeléctricos generados por el cuerpo humano.

Electrogénesis - + EEG wave activity Lines of current flow Apical dendritic tree Cell body (soma) + Basilar dendrites Axon

Sistema 10-20

Posicionamiento de electrodos Posiciones en el cuero cabelludo Detalle de la caja del equipo de EEG

Diagrama en bloque del EEG

Diagrama en bloques simplificado de un EEG de ocho canales

Equipo de EEG comercial Número Total de Canales: 32 EEG: 24 canales monopolares. · Conectores touch proof: Mediante panel tipo 10/20 o conector para Electrocap. · Referencias: REF, A1, A2, (A1+A2) / 2. · Ganancia: 1000, 2000, 10000, 20000, 100000, 200000. · Ancho de banda: 0.05 a 2,500 Hz . (en el software de aplicación existen filtros digitales que permiten escoger otras bandas de paso dentro de la especificada). · Impedancia de entrada: 10 MW . · Rechazo de modo común: >100 dB . · Ruido propio: 1mVpp (0.5-30 Hz). · Medición de impedancia: Automática con indicación simultánea de todos los electrodos en pantalla. · Filtro de interferencia de línea digital: 50-60 Hz seleccionable. POLIGRAFIA: 8 canales bipolares. (Posibilidad de conexión monopolar a la referencia común de los 24 canales monopolares para formar hasta 32 canales monopolares). · Conectores touch proof. · Ganancia: 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10000, 20000, 50000 · Ancho de banda: 0.5 a 2500 Hz . · Impedancia de entrada: 10 MW . · Rechazo de modo común: >100 dB . · Ruido propio: 1mVpp (0.5 - 30 Hz). · Medición de impedancia: Automática con indicación simultánea de todos los electrodos en pantalla. · Filtro de interferencia de línea: 50-60 Hz programable. · Dimensiones(ancho x profundidad x altura(cm)): 29 x 42 x 16. · Peso: 12 Kg . Sistema de conversión analógico/digital: · 12 bits de precisión. · Circuito de muestreo: Simultáneo en todos los canales. Seguridad eléctrica: · Aislamiento óptico digital Clase 1, tipo BF según el estándar IEC 601-1 (EN 60601-1). Comunicación equipo-ordenador: · Tipo: Serie, comunicación por línea diferencial. · Interfaz: Tarjeta ISA propia. · Distancia máxima: 5 m . Fuente de alimentación: • Dimensiones(ancho x profundidad x altura(cm)): 34 x 25 x 14. • Peso: 13 kg . • Seguridad eléctrica: Aislamiento galvánico por transformador. (Vrup = 4 kV). Pantalla de Visualización Medicid 4

Modo de Recolección Unipolar

Modo de Recolección Promediado

Modo de Recolección Bipolar

Desaparece cuando los ojos están abiertos. ONDAS DEL EEG Poseen amplitudes que van desde los 10 V en registros sobre el córtex, a 100  V en la superficie del cuero cabelludo. Sus frecuencias se mueven entre 0,5 y 100 Hz. Dependen del grado de actividad del córtex cerebral. La mayoría de las veces no poseen ninguna forma determinada. Onda alfa. Desaparece cuando los ojos están abiertos.

ONDAS DEL EEG Los ritmos normales suelen clasificarse como alfa, beta, theta y delta: Las ondas alfa () poseen frecuencias entre 8 y 13 Hz. Se registran en sujetos normales despiertos, sin ninguna actividad y con los ojos cerrados, localizándose sobre todo en la zona occipital; su amplitud está comprendida entre 20 y 200  V. Las ondas beta () poseen frecuencias entre 14 y 30 Hz, aunque pueden llegar hasta los 50 Hz; se registran fundamentalmente en las regiones parietal y frontal. Se dividen en dos tipos fundamentales, de comportamiento muy distinto, beta1 y beta2. Las ondas beta1, tienen una frecuencia doble a las ondas beta2 y se comportan de forma parecida a ellas. Las ondas beta2, aparecen cuando se activa intensamente el SNC o cuando el sujeto está bajo tensión. Las ondas theta () poseen frecuencias entre 4 y 7 Hz y se presentan en la infancia aunque también pueden presentarlas los adultos en períodos de stress emocional y frustración. Se localizan en las zonas parietal y temporal. Las ondas delta () poseen frecuencias inferiores a 3,5 Hz y se presentan durante el sueño profundo, en la infancia y en enfermedades orgánicas cerebrales graves. Recientemente se ha encontrado una quinta banda llamada gamma () entre los 22 y los 40 Hz, relacionada con el resultado de la atención ó estimulación sensorial; que tiene una muy baja amplitud de 2 V “peak to peak”

Ritmos normales

EEG para el diagnóstico Los estados patológicos comúnmente diagnosticados con la ayuda del EEG son: Muerte cerebral Tumores cerebrales Epilepsia Esclerosis múltiple Trastornos del sueño

Otro ejemplo de ondas normales del EEG

Foco con lesión en la zona parietal Se observa una onda en punta en los registros 2-3 y 3-4, desfasadas 180° (reversión de fase), lo que indica que el foco de la lesión subyace bajo el electrodo 3.

Espectro de frecuencias del EEG de un adulto normal

Patrones del EEG Muestran cambios dramáticos durante las cinco fases del sueño: adormecimiento, sueño ligero, sueño moderadamente profundo, sueño profundo y movimiento ocular rápido (REM) que sigue al sueño profundo usualmente. Estos patrones cambian con desordenes del sueño tales como: el insomnio (falta de sueño adecuado), la narcolepsia (episodios incontrolables y recurrentes de sueño), la hipersomnia crónica (excesivo sueño o dormidera), la parálisis del sueño (caracterizada por la falta de habilidad para moverse durante una aparente conciencia total) y las pesadillas (terror nocturno revelado por temores súbitos) Los patrones del EEG cambian también con la conducta: depresiones y “peaks” relativos en los alcohólicos, aceleraciones esporádicas seguidas por ondas lentas en los drogadictos, y anormalidades profundas del sueño en personas con rasgos de violencia y agresividad

Patrones del EEG Estado de Alerta Adormecido

Ondas Theta y Beta Theta Beta

Moderadamente dormido

Profundamente dormido

EEG durante distintas fases del sueño alerta o excitación, relajación somnolencia sueño sueño profundo

EEG en pacientes con Epilepsia

Problemas en la toma del EEG Las anormalidades en las formas de onda del EEG pueden deberse a artefactos de tres categorías: Problemas en los electrodos: Posicionamiento inapropiado Contacto pobre Gel electrolítico seco Oxidación del fluido tisular en electrodos de aguja Conexiones desgastadas Sudoración del paciente Interferencia fisiológica: Electrocardiograma Movimiento de la lengua y músculos faciales, de los ojos, de los músculos esqueléticos Respiración Alta impedancia del cuero cabelludo Interferencia electromagnética: Interferencia típica a 50 – 60 Hz de la red de alimentación Interferencia por radio frecuencia debida al uso de unidades quirúrgicas eléctricas: electrobisturíes Desfibrilación Presencia de Marcapasos y estimuladores neuronales

Ejemplos de Artefactos Artefactos del ECG Actividad muscular recogida en cuero cabelludo Efecto de la atenuación de alta frecuencia Efectos de la respiración Artefactos del pulso

Potenciales Evocados Son las señales de respuesta eléctrica del cerebro a un estímulo específico. Esta respuesta es usualmente de baja amplitud, (<5 V), especialmente con respecto a la señal del EEG de fondo, (50 to 100 V), de manera que no pueden identificarse en la toma típica del EEG. La técnica comúnmente empleada es promediar cientos de respuestas a estímulos con vistas a minimizar los artefactos del EEG. Esto se logra debido a que los potenciales ruidosos del EEG son aleatorios y con amplitudes similares, mientras que las respuestas de los potenciales evocados están sincronizadas con estímulos. La señal que se grafica es el promedio de cientos de respuestas. Estos estudios son útiles para evaluar la integridad funcional de las vías sensoras. Permiten detectar y localizar lesiones en las vías de transmisión sensitiva que no presentan sintomatología visible. Pueden ayudar a establecer diagnósticos neurológicos y a determinar función sensorial visual y auditiva cuando no es posible realizar pruebas subjetivas. Los potenciales eléctricos asociados con los procesos cognitivos pueden ayudar en el diagnóstico de problemas en el aprendizaje y de la demencia, en particular con la Esquizofrenia y con el Mal de Alzheimer. Los potenciales evocados brindan objetividad, debido a que no es necesaria la colaboración del paciente. Las anormalidades clínicas pueden detectarse como un incremento en la latencia: demora entre el estímulo y la onda de respuesta.

Principales pruebas de Potenciales Evocados Potenciales Evocados Visuales (Visual Evoked Potentials -VEP): El paciente es colocado frente a una pantalla en la cual se muestra un patrón en forma de tablero de damas alternadamente. Potenciales Evocados Auditivos (Brainstem Auditory Evoked Potentials -BAEP): El paciente escucha una serie de “clicks” en cada oído. Potenciales Evocados Somato sensoriales (Sensory Evoked Potentials -SEP): Impulsos eléctricos cortos administrados en un brazo ó en una pierna. Usualmente toma cerca de dos horas registrar los tres tipos principales de potenciales evocados. Los resultados se interpretan por un neurólogo ó neurofisiólogo con entrenamiento especializado en estas pruebas.  Un cuarto tipo de examen: Potenciales Evocados Motores (motor evoked potentials) pueden detectar lesiones a lo largo de las vías motoras – producción de movimiento- del Sistema Nervioso Central.

Sistema para Potenciales Evocados Visuales y Auditivos Sistema para Potenciales Evocados Visuales y Auditivos. Diagrama en bloques

Equipo comercial Neurónica

Potencial Evocado Auditivo

AUDIX para potenciales auditivos

PEs por Telemedicina

Potenciales Evocados Auditivos Su estudio evalúa las vías nerviosas de comunicación desde los oídos hacia el cerebro. Durante esta prueba, se estimula cada uno de los oídos por separado con pulsos de frecuencias cercanas a los 10 Hz, mientras que simultáneamente se aplica ruido blanco al otro oído. La intensidad del pulso es usualmente entre 60 a 70 dB por encima del umbral auditivo del paciente. Los potenciales evocados son menores que 1 V medidos desde el vértice con referencia en el lóbulo del oído estimulado. Los potenciales entre los 10 ms del estímulo son filtrados, amplificados y promediados para su grabación satisfactoria. Para asegurar la reproducibilidad se graban al menos dos resultados separados por cada oído. Este examen puede ayudar a detectar la causa de problemas auditivos y en el equilibrio corporal, así como otros desórdenes del sistema nervioso (Gevins and Aminoff, 1988) (WFUBMC, 2000).

Potenciales Evocados Visuales Evalúan el sistema nervioso desde el ojo hasta el cerebro. Se sitúan tres ó mas electrodos en el cuero cabelludo del paciente. Se le indica al paciente que observe el patrón de vídeo que aparece en la pantalla. Cada ojo se examina independientemente. Se coloca un parche que cubre el ojo que no se está examinando.

¿Por qué se realiza? Preparación del Paciente Para evaluar neuritis óptica, tumores ópticos, desordenes en la retina y enfermedades por desmielinización tales como la esclerosis múltiple. Preparación del Paciente El paciente debe estar alerta y bien descansado. El paciente necesitará ocupar sus lentes. El paciente tomará sus medicamentos regulares. Tiempo de examen: 30 minutos

Potenciales Evocados Visuales Durante la prueba, el paciente mira fijamente desde un metro de distancia a una zona central dentro de un patrón con forma de tablero de ajedrez que se invierte. El patrón está formado por cuadrados blancos y negros colocados en contra fase que se alternan, sin cambios internos en su luminancia. La tasa de inversión es aproximadamente dos veces por segundo. El potencial evocado que se genera en la región occipital de la corteza es detectado por un electrodo colocado en el cuero cabelludo en la posición media de la región occipital, utilizando como referencia otro electrodo ubicado ó en la posición media frontal ó en el mastoides. El registro y grabación del VEP se obtiene amplificando, sincronizando y promediando las respuestas a 100 inversiones. Este proceso se realiza dos veces para asegurar su reproducibilidad. Cada ojo es examinado por separado. Puede contribuir al diagnóstico de desordenes visuales ó cerebrales (Gevins and Aminoff, 1988) (WFUBMC, 2000).                                

Potenciales evocados somatosensoriales En esta prueba se estimulan los nervios periféricos con pequeñas corrientes mediante electrodos bipolares sobre la piel de los brazos ó piernas del paciente. Mediante electrodos colocados en el cuero cabelludo del paciente y a lo largo de su columna vertebral pueden detectarse secuencias de potenciales positivos y negativos que siguen a la estimulación periférica. La intensidad de los estímulos es muy pequeña generalmente. Se promedian cerca de 1000 respuestas para reducir la interferencia provocada por el corazón, actividad motora, actividad electroencefalográfica espontánea y ruido electrico externo. La prueba se repite al menos una vez para asegurar la reproducibilidad de sus resultados. Se obtiene una valoración de las vías neurológicas desde los nervios en brazos y piernas hacia el cerebro a través de la columna vertebral. También puede emplearse para monitorear pacientes en coma ó durante una intervención quirúrgica, y para probar audición en infantes y otros cuya audición no puede evaluarse mediante los procedimientos típicos (Gevins and Aminoff, 1988) (WFUBMC, 2000).

Imágenes encefálicas Existen diversas modalidades en Imagenología: Rayos X Tomografía computada (CT) por rayos X (TAC) Imagen por Resonancia Magnética (MRI) Imagen Nuclear Cámara Gamma Tomografía por Emisión de Fotón Simple: Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) Tomografía por Emisión de Positrones: Positron Emission Tomography (PET) Biomagnetismo