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Introducción a los Potenciales Relacionados con Eventos, Características y Detección

de Idileisy Torres-Rodríguez (Autor) Marta Madyuri Pérez de Morales Artiles (Autor) Juan Carlos Oliva Pérez (Autor)

Trabajo de Investigación 2017 57 Páginas

Medicina - Ingeniería biomédica

Extracto

Índice

Introducción a los Potenciales Relacionados con Eventos

Potenciales Evocados y su clasificación
Según su modalidad sensorial
Según la relación con la frecuencia de estimulación (frecuencia de repetición del estímulo)
Tipos de estimulación para la obtención de PE
Estimulación para PE auditivos (PEA)
Estimulación para PE visuales
Estimulación para PE somatosensoriales
Requerimientos de instrumentación para el registro de PE

Preprocesamiento de datos

Características del ruido que afecta la detección de PE
Técnica de Reducción de Ruido

Detección automática de PE
Coeficiente de correlación (CCR)
Cociente de desviación estándar (SDR)
Fsp
Test de Friedman
Q de Cochran
q-sample uniform
Aplicaciones de los test estadísticos

Conclusiones

Bibliografía

Resumen

Los potenciales relacionados con eventos son señales biomédicas especiales que poseen cierto sincronismo con algún evento, como pudiera ser un estímulo externo en el caso de los potenciales evocados. Los potenciales evocados pueden ser auditivos, visuales o somatosensoriales, según la naturaleza del estímulo. La reducción de ruido es el primer paso en la mayoría de los sistemas de procesamiento de señales biomédicas. La calidad y exactitud del resto de las operaciones que se realicen sobre la señal dependen en gran medida de la calidad de los algoritmos de reducción de ruido que se hayan empleado en el preprocesamiento de la señal. El método usado comúnmente para realizar el realce de la señal de interés es el promediado coherente. Sin embargo, esta técnica presenta algunas limitaciones que justifican la búsqueda de alternativas para detectar o extraer las características de estas señales. El promediado pesado es una posible alternativa, sin embargo, este aun no es suficientemente apropiado cuando la señal no es estacionaria dentro de la época. Las técnicas de promediado recortado poseen una mejor solución cuando se está en presencia de ruido de tipo impulsivo, pero estos métodos aun no contemplan los desalineamientos que pueden estar presentes en la señal y que pueden traducirse en una reducción de la amplitud. Otra cuestión importante es la evaluación objetiva de las respuestas y la capacidad de determinar cuándo detener el proceso de promediado. Algunas de las técnicas usadas para la extracción de los potenciales evocados y su evaluación son descritas en este artículo.

Introducción a los Potenciales Relacionados con Eventos

Las respuestas eléctricas del sistema nervioso sincronizadas en tiempo con ciertos estímulos, excitaciones eléctrica, movimientos o cualquier otro evento identificable, son comúnmente referidas como Potenciales Relacionados con Eventos (PRE) [1]. Los PRE se distinguen por ser señales bioeléctricas especiales. Aparecen como fluctuaciones de voltaje repetidas asociadas en el tiempo con algún evento físico o mental [2]. Estos pueden ser extraídas del registro electroencefalográfico (EEG) usando promediado de señales [3]. El término Potencial Evocado (PE) es usado para referirse a un grupo de PRE especiales [1], estos son formas de ondas emitidas por el cerebro como respuesta a una estimulación sensorial [4][3]. Otras señales bioeléctricas como los Potenciales Tardíos Ventriculares, la Voz, o la señal Oscilométrica pueden ser vistos como PRE pero en un sentido más amplio [5]. Los potenciales evocados sensoriales pueden ser registrados en diferentes contentos clínicos. Estos pueden ser usados para evaluar la función sensorial periférica o para evaluar además la integración funcional entre la parte sensorial y el sistema nerviosos central o ambas [1]. Los potenciales se obtienen registrando las respuestas del cerebro con la ayuda de electrodos. Los electrodos se colocan sobre el cuero cabelludo utilizando la misma configuración que si se fuese a registrar la actividad electroencefalográfica. La posición de los electrodos responde a la norma internacional 10/20 [6]. Los potenciales se manifiestan como una respuesta transiente, donde su morfología depende del tipo y de la fuerza del estímulo aplicado, además del electrodo donde se adquiere la respuesta. También influyen en la forma de onda obtenida el estado mental del paciente, por ejemplo, si se encuentra despierto, prestando atención o a la expectativa de algún resultado [3].

Potenciales Evocados y su clasificación

Un estímulo produce un impulso eléctrico en las células nerviosas sensoriales el cual se propaga a través de las fibras nerviosas al cerebro. La suma de todos los impulsos resultantes, en combinación con la actividad eléctrica en curso del cerebro, constituye la respuesta al estímulo. El impulso producido inicialmente es un pico de muy corta duración [7], pero es prolongado por varios factores cuando es grabado por electrodos sobre la superficie del cuero cabelludo [8]. El cambio en la morfología de la onda es particularmente causado por la propagación del impulso en varias fibras nerviosas de forma paralela con velocidades de conducción ligeramente diferentes. Otro factor determinante es que la superficie del electrodo registra la actividad en una gran región y provoca que el potencial sea suavizado [3]. Los PE pueden clasificarse teniendo en cuenta diferentes criterios de clasificación: según su naturaleza, relación temporal con el estímulo, modalidad sensorial y relación con la frecuencia de estimulación

Según su modalidad sensorial

Potenciales Evocados Auditivos

La actividad neural específica que surge de la estimulación acústica como un patrón de fluctuaciones de voltaje que dura aproximadamente medio segundo es un potencial evocado auditivo [9]. Dependiendo del tipo y colocación de los electrodos, la amplificación de la señal, la selección de los filtros y el periodo post estimulo es posible detectar la actividad neuronal que surja desde diferentes estructuras que abarquen desde el nervio auditivo hasta la corteza cerebral [8][10]. La respuesta puede ser dividida en tres intervalos de acuerdo a la latencia, la respuesta de tallo cerebral o respuesta temprana (aproximadamente entre los 2 ms y 10 ms después del estímulo), respuesta de latencia media (entre los 10 ms y 80 ms) y respuestas tardías (entre 80 ms y 500 ms). Estas respuestas corresponden aproximadamente al lugar que las genera, la primera corresponde a la activación de la cóclea y los núcleos auditivos del tronco encefálico, la segunda está relacionada con la activación tanto del tálamo auditivo como de la corteza y los tardíos, representan la activación generalizada de la corteza frontal [9][11]. Los potenciales de corta latencia o de tallo cerebral han sido usados para la evaluación de diferentes tipos de pérdidas auditivas (audiometrías), el diagnóstico de ciertos desórdenes cerebrales y en el monitoreo intraoperatorio para prevenir el daño neurológico durante la cirugía. Las respuestas de media latencia son usadas para el monitoreo de la profundidad de la anestesia durante la cirugía, analizando la latencia la cual se ha corroborado mantiene una estrecha relación con el grado de profundidad anestésica[12][13][14]. Las respuestas tardías o de larga latencia se encuentran asociadas principalmente al procesamiento de eventos neurocognitivos. Son respuestas evocadas cuyos componentes generalmente son independientes de las propiedades físicas del estímulo y se modifican fundamentalmente según diferentes variables fisiológicas como el estado de conciencia, la atención, motivación, etc. [15]. En la literatura se describen diferentes tipos de componentes que permiten la caracterización de las respuestas en función de su latencia. Los primeros componentes (I-VI) caracterizan al potencial de corta latencia, los componentes (N0, P0, Na, Pa, Nb) a la latencia media y los componentes (P1, N1, P2, N2) a la larga latencia. Existen otros componentes descritos en la literatura que son clasificados como componentes de muy larga latencia (P3a, N3b, N4b, P5a), estos son componentes endógenos estrechamente relacionados a procesos cognitivos y requieren de la concentración del paciente para su obtención.

La Figura 1.1 muestra un ejemplo de un potencial auditivo obtenido usando un clic como estímulo, dividido en diferentes áreas según la latencia de cada una de ellas. En la figura no son mostrados los componentes de muy larga latencia, componentes P300 (P3) y N400 (N4) porque estos aparecen cuando se utiliza el sistema de estimulación oddball. En el epígrafe Tipos de estimulación para la obtención de PE se describe con mejor detalle este tipo de estimulación.

Figura 1. 1. Representación esquemática de los componentes de un potencial evocado auditivo trazados en escalas logarítmicas [11].

La Tabla 1.1 resume los principales componentes de la respuesta auditiva y sus latencias aproximadas. Los valores corresponden al promedio de los resultados obtenidos con 20 sujetos supuestamente normo oyentes estimulados a una intensidad de 60 dB según se describe en [11].

Tabla 1. 1. Componentes de los potenciales evocados auditivos y sus latencias

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Potenciales Evocados Visuales

Los potenciales evocados visuales, de forma similar a los auditivos, constituyen respuestas a un estímulo, que en este caso puede estar basado en un patrón visual o no. La estimulación a una baja razón, aproximadamente a 4 estímulos por segundo, produce potenciales evocados visuales de tipo transiente. La estimulación a una alta razón (más de 10 estímulos por segundo) produce potenciales evocados visuales de estado estable [16]. La forma de onda típica de un potencial evocado visual es mostrada en la Figura 1. 2.

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Figura 1. 2. Morfología típica de un potencial evocado visual [3].

Un potencial evocado visual anormal puede presentar cambios en la latencia, la amplitud y la morfología de la onda. Una prolongación de la latencia de P100 es un indicador de anormalidad, la cual puede ocurrir debido a la no cooperación del paciente o a factores técnicos. Cuando la latencia excede 2,5 ó 3 desviaciones estándar de la media de una población normal utilizada como muestra de control, se puede decir que existen anormalidades en esta medida. Con respecto a la amplitud, la ausencia de respuesta grabada en múltiples posiciones de la línea media y la parte occipital lateral después de un prolongado tiempo de análisis de aproximadamente 500 ms puede ser una causa de anormalidad de la respuesta.

Aunque en la Figura 1.2 se muestran solo dos componentes que caracterizan esta respuesta, también existe el N145 que unido al N75 y al P100 puede ser encontrado en la línea media y área occipital lateral cuando el estímulo aplicado corresponde a la mitad del campo visual. Otros componentes como el P75, el N105 y el P135 pueden ser registrados en el área occipital lateral y temporal posterior en la mitad contraria a la mitad que es estimulada.

Los potenciales evocados visuales poseen una amplitud mucho mayor que los potenciales auditivos, en el rango de los 20 µV. Como consecuencia en muchas ocasiones un potencial evocado visual puede ser visto en el EEG en curso, no obstante, la reducción de ruido es realizada en las rutinas clínicas, para lo cual se promedian alrededor de 100 respuestas, 200 para asegurar la replicabilidad del potencial. Las componentes espectrales de estas señales se encuentran comprendidas en el rango de frecuencias entre 1-300 Hz.

Potenciales Evocados Somatosensoriales

Los potenciales evocados somatosensoriales son producidos por la estimulación eléctrica de un nervio periférico particular del cuerpo humano, usualmente un nervio ubicado en el brazo o en la pierna. Este tipo de estimulación permite adquirir información acerca de la funcionalidad de la conducción entre el punto de estimulación seleccionado a través de la columna vertebral a la corteza cerebral. Los potenciales evocados somatosensoriales pueden ser usados para identificar bloqueos en la conducción de los caminos sensoriales, producidos por ciertos desórdenes como puede ser la esclerosis múltiple. Otra aplicación de estas señales es el monitoreo intraoperatorio durante cirugías de la columna vertebral, un cambio en la morfología de la onda durante la cirugía puede alertar sobre un deterioro de la función neurológica en el lugar.

En las rutinas clínicas usualmente se utilizan los registros obtenidos estimulando tres diferentes nervios, el nervio medio en el brazo, el tibial y el peroneal en la pierna. La ventana de análisis debe ser apropiadamente seleccionada, para el nervio medio se sugiere usar ventanas de 40 ms y para el nervio tibial posterior de 60 ms, en ocasiones este tiempo es necesario extenderlo para poder analizar respuestas muy retardadas o determinar la ausencia de estas.

El número de respuestas a ser promediadas depende del ruido presente y del voltaje de la señal registrada, típicamente se requieren de varios cientos de respuestas a varios miles. La replicabilidad de la respuesta es utilizada para garantizar la existencia de respuesta, en presencia de bajos niveles de ruido, dos replicas son suficientes, a niveles mayores se deben obtener más. La fuente de ruido que ofrece mayores problemas es la actividad muscular y los movimientos del paciente. Por esta razón, usualmente los pacientes son sedados, sin sedación no se ha sido posible obtener resultados satisfactorios. En [17] se definen algunos componentes esenciales dependiendo del nervio que sea estimulado. En la Figura 1.3 se muestran algunas componentes esenciales luego de la estimulación de una extremidad inferior.

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Figura 1.3. Potencial evocado somatosensorial típico registrado cuando el nervio peroneal es estimulado [3].

Según la relación con la frecuencia de estimulación (frecuencia de repetición del estímulo)

PE transiente

Son aquellas respuestas evocadas que se obtienen cuando ocurre un cambio o modificación en el estímulo.

PE sostenidos

Son aquellas respuestas evocadas que se obtienen sólo cuando se mantiene la continuidad del estímulo.

Los Potenciales transientes como los sostenidos se obtienen con frecuencias de estimulación suficientemente lentas como para permitir el registro de una respuesta evocada completa antes de que se presente el siguiente estímulo.

PE de estado estable

Son aquellas respuestas evocadas que se obtienen sólo con frecuencias de estimulación tan rápidas que la respuesta transiente a un estímulo se superpone con la respuesta transiente que genera el siguiente estímulo. Esto origina un tipo de respuesta evocada periódica (casi sinusoidal) cuyos nuevos componentes electrofisiológicos (amplitud y fase) están relacionados armónicamente con la frecuencia de repetición del estímulo.

Tipos de estimulación para la obtención de PE

Los potenciales evocados varían en cada una de las modalidades sensoriales, dependiendo del tipo de estímulo y de los métodos usados para la generación de estos. La forma de onda de la respuesta depende de la intensidad del estímulo. Cuando la intensidad del estímulo es baja se necesita un número mayor de respuesta a promediar con el objetivo de aumentar la amplitud de la forma de onda. Pero es importante tener cuidado, pues un aumento desmedido de la intensidad del estímulo provocaría también un aumento desmedido de la respuesta y un decrecimiento de la latencia, transformándose por completo la forma de onda de la señal y aumentando incluso el número de picos que la conforma. Otro parámetro importante es la frecuencia de estimulación, la frecuencia de estimulación depende en gran medida de la modalidad sensorial que se explore, dado que la respuesta del sistema nervioso varía según esta; por ejemplo, a una frecuencia mayor de estimulación puede producirse una disminución de la amplitud del potencial evocado.

Estimulación para PE auditivos(PEA)

La selección del tipo de estímulo a utilizar es una de las cuestiones más complejas de todo el proceso de medición del potencial evocado auditivo. El estímulo ideal debería permitir, entre otras cosas, determinar objetivamente el umbral de audición a las diversas frecuencias de la audiometría subjetiva tradicional. Esto es muy difícil de lograr en la práctica ya que los estímulos para PE deben satisfacer dos requisitos que en la práctica se contraponen. En primer lugar, deben ser de muy corta duración, ya que, debido entre otras cosas al potencial microfónico coclear, la presencia del estímulo ocasiona un artefacto que interfiere con el potencial a investigar. Además, un estímulo prolongado tiende a producir un fenómeno de adaptación, que altera considerablemente el perfil del potencial evocado. En segundo lugar, estos estímulos deberían poseer una gran especificidad tonal, lo cual desde el punto de vista espectral implica que la energía debería estar concentrada en una región muy angosta del espectro [18]. Estos requisitos se contraponen, ya que las señales de muy corta duración tienden a tener un espectro muy extendido, y las de espectro angosto requieren una duración considerable. A lo anterior se agrega el hecho de que por más que se dispusiera de un estímulo muy corto y de gran especificidad tonal, la cóclea reacciona tonotópicamente sólo en régimen permanente o estacionario. El régimen que imponen los estímulos muy cortos es necesariamente transitorio, siendo difícil establecer una correlación directa entre el PE y el umbral de audición para una frecuencia determinada. Esto es válido muy especialmente para las bajas frecuencias. Para los estudios de PE se utilizan diferentes tipos de estímulos, entre ellos: el clic, los tonos breves, los tonos continuos modulados y más reciente el chirp.

Clic

Se recomienda que en aplicaciones de obtención de potenciales evocados auditivos se usen clics de banda ancha como estimulador para la obtención de estas bioseñales [18]. La razón principal es que la energía acústica de estos se propagada sobre un amplio rango de audio frecuencias[18][19]. Los clics deben ser generados utilizando un pulso rectangular de 100 µs. En situaciones semejantes a monitoreo intraoperatorio, los clics son aplicados insertando el estimulador en el oído [20].

Tonos Breves

Los Tonos Breves han sido también empleados en la obtención de respuestas transientes [21]. Estos, a diferencia del estímulo clic, se obtienen a partir de sinusoides puras moduladas por pulsos de voltaje con determinada envolvente (exponencial o trapezoidal); y representan un compromiso entre el clic y los estímulos tonales de larga duración utilizados en la audiometría convencional [22]. El espectro del tono breve tiene una banda central de mayor energía correspondiente a su frecuencia nominal, y bandas laterales hacia frecuencias mayores y menores. La periodicidad de las bandas laterales está determinada por la duración del estímulo tonal, y la energía relativa contenida en cada una de las bandas laterales es mayor mientras más breve sea el tiempo de ascenso y caída del tono breve. La selección de los parámetros de duración del tono breve está determinada en cierta medida por el tipo de PEA que se quiere registrar. Mientras menor sea la latencia de los componentes del PEA, más breves han de ser los estímulos que lo provoquen. Por tanto, el problema de la dispersión de frecuencia del estímulo es más grave cuando se registran PEA de corta latencia. La forma más utilizada para intentar solucionar el problema de la dispersión de energía acústica del estímulo en los PEA transientes ha sido empleando técnicas de enmascaramiento [23]. Estas técnicas, a pesar de lograr respuestas más específicas en frecuencia que las provocadas por el estímulo clic o el tono breve, son costosas en tiempo, complejas desde el punto de vista técnico y requieren de una alta experticia para la interpretación y análisis de los resultados. Por otra parte no se conoce adecuadamente el posible efecto del estímulo (ruido) enmascarante sobre oídos con daño coclear.

Tonos Continuos Modulados

Se conoce que un tono continuo modulado en amplitud (tono AM) tiene un componente espectral a nivel de la frecuencia portadora, y otros dos componentes de menor energía a la frecuencia portadora más / menos la frecuencia moduladora [24]. Basado entonces en las propiedades de rectificación del oído interno, la respuesta a este tipo de estímulo, una vez transformada al dominio de la frecuencia, quedaría representada como un componente espectral a la frecuencia con la que se moduló dicho tono portador. Esta característica de los tonos modulados los convierten en estímulos más específicos en frecuencia que los chasquidos y los estímulos tonales breves comúnmente usados para obtener los PEAT [25][26].

Chirp

Un reciente avance en el registro de Potenciales Evocados auditivos transientes o de tallo cerebral, es el uso del estímulo chirp. El estímulo chirp ha sido propuesto en la literatura con el objetivo de compensar los retardos de frecuencia de la membrana basilar, en la cóclea. Mientras que usando un clic se estimulan las regiones cocleares de baja frecuencia después de las regiones de alta frecuencia, el chirp fue diseñado para producir un máximo desplazamiento simultáneo cancelando las diferencias de tiempo a lo largo de las diferentes particiones de la cóclea. La parte de baja frecuencia de la cóclea es estimulada a la misma vez que la parte de las altas frecuencias, así como todas las partes de la membrana basilar alcanzan la máxima despolarización, produciendo una respuesta neuronal de forma simultánea. El componente V del potencial transiente de corta latencia obtenido usando como estímulo una señal chirp posee mayor amplitud que el obtenido usando el clic [27]. Diferentes tipos de chirps han sido diseñado basados en modelos diferentes del retardo del viaje de la onda por la cóclea[20][28].

Estimulación para PE visuales

Como se ha dicho anteriormente los potenciales evocados visuales (PEV), constituyen respuestas evocadas registradas luego de la estimulación sensorial visual. Existen dos formas básicas de estimulación usadas para obtener esta señal, la estimulación basada en un modelo de tablero de ajedrez reverso y la estimulación basada en un destello luminoso o flash.

Tablero de ajedrez

El modelo de tablero de ajedrez reverso es el estímulo más utilizado, es un modelo simple y fiable. Presenta una estructura con bordes bien definidos como puede ser un damero. El damero invierte las celdas claras y oscuras provocando una respuesta visual al mismo tiempo que mantiene la luminosidad promedio invariante en el tiempo.

Las respuestas producidas por este tipo de estímulo presentan menor variabilidad intra e inter individuos que la repuesta obtenidas usando un flash como estímulo. En este tipo de estímulo el tamaño de los cuadros, la posición y el tamaño del campo, los colores de los cuadros y la razón de estimulación constituyen diferentes parámetros que permiten chequear selectivos y específicos segmentos del camino visual. Cada una de estas especificaciones debe ser descrita cuidadosamente en el protocolo que se siga para obtener las respuestas. La presentación del patrón se realiza alternando los cuadros blancos y negros en cada estimulación. La razón de la estimulación es diseñada generalmente de dos formas, teniendo en cuenta las inversiones por segundo, la cual es las veces que el patrón cambia por ciclo o teniendo en cuenta los ciclos por segundo, en este caso son los ciclos de negro-blanco-negro que se suceden en un segundo, de esta forma un ciclo es igual a dos inversiones. Otro aspecto que es necesario especificar es cuando la estimulación se realiza de forma monocular o binocular, o cuando se estimula el campo visual completo o solo la mitad del campo. El estímulo empleado debe ser apropiado a las condiciones clínicas individuales del paciente. En algunas ocasiones el uso de más de un estímulo en el estudio puede proporcionar ventajas en la evaluación.

Flash

La estimulación tipo flash presenta grandes varianzas en las componentes de la respuesta, amplitudes y latencias, no solamente para diversos individuos, sino incluso para un mismo individuo. Esto provoca un esparcimiento espectral de la respuesta, concentrando la energía en un entorno no deseado de la frecuencia de presentación del estímulo y deteriorando la SNR. Por otro lado, la respuesta ante estímulos tipo flash es independiente de la voluntad de cooperación del individuo. Estos potenciales se producen incluso en estados de inconsciencia y puede utilizarse para descubrir daños en el sistema visual humano en pacientes en estado comatoso [29].

La generación del estímulo puede ser hecha usando una lámpara fotoestimuladora, una matriz de diodos (LED) emisores de luz o un estimulador Ganzfeld. La lámpara fotoestimuladora es habitualmente la más disponible para esto fines. Esta lámpara produce breve flashes por descargas de luz xenón en el tubo tal cual un estroboscopio. Si el estroboscopio produce descargas audibles, semejantes a clic o ruido, un enmascaramiento de ruido blanco debe ser usado para evitar la ocurrencia de un potencial evocado auditivo. Usualmente es usada una razón del estímulo de uno por segundo, no obstante, en infantes se usan razones menores.

Estimulación para PE somatosensoriales

En el caso de los PE somatosensoriales, diferentes nervios periféricos son estimulados usualmente usando electrodos transcutáneos puestos sobre la piel en el nervio seleccionado. Para minimizar las molestias, la impedancia de los contactos debe ser de 5 kΩ o menor. Un electrodo a tierra es puesto en el miembro estimulado para reducir los artefactos. Pulsos rectangulares monofásicos son liberados usando cualquier estimulador de voltaje o corriente constante. Los parámetros del pulso incluyen, un ancho del pulso entre 100 – 300 µs y una razón de estimulación entre 3- 5 Hz. La intensidad del estímulo debe ser adecuada a los niveles de tolerancia de los nervios de los músculos. No obstante, en algunas pruebas clínicas se requieren especificaciones más precisas sobre la intensidad de la estimulación, relativas a los umbrales motores y sensoriales [30].

Requerimientos de instrumentación para el registro de PE

La adquisición de los potenciales evocados requiere de varios elementos básicos para llevar acabo su registro. El primero de estos elementos es el paciente. Los electrodos no solo registran los potenciales y la señal EEG generados a nivel cerebral, también registran las señales electromiográficas de la musculatura subyacente a la posición del electrodo. Debido a estas razones es necesario que el paciente se encuentre en reposo, relajado, con el objetivo de reducir la actividad eléctrica de fondo, la cual deberá ser reducida con la ayuda de filtros y las diferentes técnicas de promediación. Otro elemento es la amplificación, la cual es necesaria para aumentar la amplitud de la señal eléctrica adquirida, la cual está en el orden de los microvoltios. Los amplificadores usados son del tipo diferencial, el cual amplifica la diferencia de voltaje entre dos de las tres entradas y cancela los componentes en común adquiridos por los tres electrodos. Otra etapa del acondicionamiento de la señal es el filtrado analógico de las respuestas, el cual tiene como objetivo esencial disminuir en lo posible el ruido de fondo de la señal adquirida, sin que la amplitud y la morfología de la onda sufran modificaciones significativas. Para este propósito se disponen de filtros pasa bandas en diferentes configuraciones según el tipo de potencial que se desea registrar. En las secciones siguientes se describen mejor estas especificaciones de diseño de acuerdo a cada tipo de potencial. La selección de filtros adecuados es igualmente determinante en la morfología de la onda, dado que la incorrecta determinación de las frecuencias de corte, pueden generar efectos significativos sobre las latencias de los picos.

Registro de PEA

Para el registro de PEs, se requiere de una etapa de amplificación diferencial, donde señales del orden de 5-50 µV sean amplificadas cubriendo completamente el rango dinámico del convertido A/D. La impedancia de entrada del amplificador no debe ser menor de 100 MΩ. El rechazo al modo común (CMRR) debe de ser de al menos 80 dB. El nivel de ruido del amplificador no debe exceder los 2 µVrms [31]. La resolución horizontal (tiempo) debe de ser de 20 µs/muestra o menor. Es necesario analizar el valor mínimo de la frecuencia de muestreo (fs) que se puede usar y que evite el aliasing o solapamiento espectral. Según el teorema de Nyquist -Shannon la frecuencia mínima de muestreo debe ser al menos el doble de la máxima componente de frecuencia de la señal que se desea muestrear [31–33]. En este caso, las componentes espectrales de los PEA se encuentran aproximadamente en el rango comprendido entre 30 y 3 000 Hz [31][1], por lo que se requiere de una fs mínima de 6 kHz. Para una resolución horizontal de 20 µs/muestra se requiere de una fs igual 50 kHz. En cuanto a la resolución en amplitud, para varias aplicaciones un convertidor de 8 bits es adecuado, no obstante se recomienda el uso de convertidores A/D de 12 o más bits de resolución, que permiten la explotación de un rango dinámico mayor. Se necesitan de al menos dos canales para realizar el registro de los PEs de tallo cerebral[31]. Los estándares para el registro de PEA propuestos por la Sociedad Clínica Americana de Neurofisiología [31] sugieren el uso de filtros pasa banda, con frecuencias de corte comprendidas entre 10 y 30 Hz en las bajas frecuencias y 2,5 - 3,0 kHz en las altas a -3 dB, con cambio de pendiente de -12 dB/octava en la banda de las bajas frecuencias y de -24 dB/octava en la banda de las altas frecuencias. No recomiendan el uso de filtros notch [1], dado que estos pueden resonar al ser activados por un súbito transiente semejante a un estímulo auditivo o somatosensorial. Como resultado, un burst de 60 Hz de amplitud decreciente (intervalo inter picos de 16,66 ms) puede contaminar la respuesta. Para la obtención de los PEA se recomienda promediar entre 1 000 y 4 000 respuestas individuales con el fin de obtener una forma de onda con buena resolución. Se sugiere además realizar la obtención de una o dos respuestas más y superponerlas entre sí para garantizar la replicabilidad del PE obtenido [31].

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Detalles

Páginas
57
Año
2017
ISBN (Ebook)
9783668555235
ISBN (Libro)
9783668555242
Tamaño de fichero
1.7 MB
Idioma
Español
No. de catálogo
v377393
Instituto / Universidad
Central University "Marta Abreu" de Las Villas
Calificación
Etiqueta
introducción potenciales relacionados eventos características detección

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Título: Introducción a los Potenciales Relacionados con Eventos, Características y Detección