Introducción PEATC PEALM PEALL - Bioingeniería...

Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 1 / 56

Introducción PEATC PEALM PEALL

Potenciales evocadosPotenciales evocados

MSc. Bioing Rubén [email protected]

Señales y sistemas

30 de Octubre de 2013



Organización

1

2

Introducción

Potenciales evocados auditivos de tronco cerebral

3 Potenciales evocados auditivos de latencia media

4 Potenciales evocados auditivos de latencia larga

5 Aplicación



Electroencefalograma

(EEG)

EEG espontáneo Potenciales evocados

Auditivos Visuales Somatosensoriales

Introducción

EEG de superficieEEG de superficie



Sistema sensorial

(visión, audición, tacto)

Sistema sensorial

(visión, audición, tacto)Estímulo

Potenciales evocados auditivos

Potenciales evocados visuales

Potenciales evocados somatosensoriales

Sistemas sensorialesSistemas sensoriales

Introducción



Vías aferentes

Corteza sensorial

primaria

Corteza sensorial

de asociación

Vías aferentes

Corteza sensorial

primaria

Corteza sensorial

de asociación

EstímuloOrganizaciónOrganizaciónSistemas sensorialesSistemas sensoriales

Introducción



� Intervención de regiones del encéfalo que desempeñan distintas tareas.

� Conexión por vías identificables.

� Proyección de cada región del encéfalo en forma ordenada creando mapas topográficos.

� Control del lado contralateral del cuerpo.

Principios de organizaciónPrincipios de organizaciónSistemas sensorialesSistemas sensoriales

Introducción



Corte transversalCorte transversalEl oídoEl oído

Introducción



El oídoEl oído

Introducción



Mapeo de frecuenciasMapeo de frecuenciasEl oídoEl oído

Introducción



Transmisión del sonidoTransmisión del sonidoEl oídoEl oído

Introducción



Membrana basilarMembrana basilarEl oídoEl oído

Introducción



Corte de la cócleaCorte de la cócleaEl oídoEl oído

Introducción



Proceso de transducciónProceso de transducciónEl oídoEl oído

Introducción



Sintonía de células ciliadasSintonía de células ciliadasEl oídoEl oído

Introducción



Vías auditivas ascendentesVías auditivas ascendentes

Introducción



“Clicks” de

Estimulación

Amplificación + Filtrado

EEG

PEATC

Paciente

Equipo de registroEquipo de registro

Introducción



Equipo de registroEquipo de registro Tipos de estímulosTipos de estímulos

Introducción



Equipo de registroEquipo de registro Estímulos acústicos y eléctricosEstímulos acústicos y eléctricos

Introducción



Fisiológicas No fisiológicas

PEA Potenciales electromagnéticos

EEG Señales de radio

EMG Tensión de línea

ECG Artefacto de estímulo

EOG Ruido de instrumentación

Actividad eléctrica registradaActividad eléctrica registrada

Introducción



0 2 4 6 8 10-20

-10

0

10

20

30

[ms]

PEATC

0 1 2 3 4-600

-400

-200

0

200

400

[s]

EEG

0 0.2 0.4 0.6 0.8-2000

-1000

0

1000

2000

[s]

EMG

0 1 2 3 4-200

-100

0

100

200

[s]

ECG

Actividad eléctrica registradaActividad eléctrica registrada Componentes fisiológicasComponentes fisiológicas

Introducción



0 500 1000 1500

0.1

0.2

0.3

[Hz]

PEATC

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4x 10

4

[Hz]

EEG

0 200 400 600 8000

1000

2000

3000

4000

[Hz]

EMG

0 20 40 60 80

50

100

150

[Hz]

ECG

Actividad eléctrica registradaActividad eléctrica registrada Superposición de espectrosSuperposición de espectros

Introducción



0 5 10 0 5 10

[ms]

0 5 10

20 µV

0 5 10

0 5 10

1 µV

[ms]

PEATC

N épocas

Promediación coherentePromediación coherente

Introducción



1-0 con NnnL

nnnL

nL

n

L

i

i

L

i

i

L

i

i <<+=+== ∑∑∑===

)(1

)()()(1

)(1

)(111

εsεsxx

)()()( ii nnn εsx += con 0 ≤ n ≤ N-1 y 1 ≤ i ≤ L

xi(n): i-ésima señal registrada.

s(n): señal de ERP.

εi(n): i-ésima componente de ruido.

x(n): ERP estimado mediante promediación coherente de L épocas.

s(n)

εi(n)


Introducción



∑∑==

+==

N

1k

k

N

1k

k)n(r

N

1s)n(x

N

1)n(y

N é

pocas

No se puede mostrar la imagen en este momento.No se puede mostrar la imagen en este momento.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

radianes

N=5N=15N=30


tk

Introducción



50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

N=1

Señal

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

N=20

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

N=100

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

Ruido

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

Señal + Ruido

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4

50 100 150 200 250 300-4

-2

0

2

4


Introducción



Exógenos

Endógenos

PEATC

Clasificación de PEAClasificación de PEA

Latencia corta (PEATC)Latencia corta (PEATC)

Latencia media (PEALM)Latencia media (PEALM)

Latencia larga (PEALL)Latencia larga (PEALL)

PEA transitoriosPEA transitorios

PEA estado estacionarioPEA estado estacionario



PEATC

Clasificación de PEAClasificación de PEA

CorticalesCorticales

Latencia mediaLatencia media Latencia largaLatencia largaTronco cerebralTronco cerebral



PEATC

DescripciónDescripción Parámetros de análisisParámetros de análisis



PEATC

DescripciónDescripción Correlación anatómicaCorrelación anatómica



Pico Latencia ms]

I 1.6 ± 0.2

II 2.8 ± 0.2

III 3.7 ± 0.2

IV 4.9 ± 0.2

V 5.8 ± 0.2

PEATC

DescripciónDescripción Morfología y parámetros normalesMorfología y parámetros normales



PEATC

DescripciónDescripción Parámetros de registrosParámetros de registros

Ventana de análisis: 0 a 10 ms

Espectro de frecuencias: 5 a 1500 Hz

Montaje de electrodos: Cz (+), A1(-), Fpz(G)

Ondas: I, II, III, IV, V, VI, VII

Promediaciones: 1000-1500 aprox.

Estímulo: click



Montaje de electrodos: Cz (+), A1(-), Fpz(G)

Ondas: I, II, III, IV, V, VI, VII

Promediaciones: 1000-1500 aprox.

Estímulo: click



PEATC

DescripciónDescripción PropiedadesPropiedades

� Latencia de ondas estables

� Insensibilidad a los cambios de atención

� Posibilidad de registro bajo sueño

� No son afectados por medicamentos

� Origen neurógeno de todos sus componentes

� Latencia de ondas estables

� Insensibilidad a los cambios de atención

� Posibilidad de registro bajo sueño

� No son afectados por medicamentos

� Origen neurógeno de todos sus componentes



PEATC

DescripciónDescripción Criterios de normalidadCriterios de normalidad

� Presencia de respuesta.

� Variabilidad de la latencia de los picos.

� Amplitud y morfología de la onda.

� Reproducibilidad de la respuesta

� Presencia de respuesta.

� Variabilidad de la latencia de los picos.

� Amplitud y morfología de la onda.

� Reproducibilidad de la respuesta



PEATC

DescripciónDescripción Factores tecnológicosFactores tecnológicos

Banda de paso del filtro.

Número de promediaciones

Polaridad del estímulo.

Frecuencia de presentación de estímulo.

Intensidad del estímulo.

Enmascaramiento del oído no estimulado.

Transductor (auricular).

Ubicación de los electrodos.

Banda de paso del filtro.

Número de promediaciones

Polaridad del estímulo.

Frecuencia de presentación de estímulo.

Intensidad del estímulo.

Enmascaramiento del oído no estimulado.

Transductor (auricular).

Ubicación de los electrodos.



PEATC

DescripciónDescripción Aplicaciones clínicasAplicaciones clínicas

� Estudio de la agudeza auditiva.

� Hipoacusias de transmisión y de percepción.

� Enfermedades desmielinizantes.

� Tumores.

� Maduración del sistema nervioso central

� Estudio de la agudeza auditiva.

� Hipoacusias de transmisión y de percepción.

� Enfermedades desmielinizantes.

� Tumores.

� Maduración del sistema nervioso central



PEATC

InvestigaciónInvestigación Detección de hipoacusiasDetección de hipoacusias

Emisiones otoacústicasEmisiones otoacústicas

PEATCPEATC

PEATC automáticosPEATC automáticos



PEATC




PEATC


−

−

−

==

∑

∑

=

=

N

k

)k(

b

ai

prom)i(prom

p

prom

N

)ss(.

N

ab

)ss(

N/)svar(

)svar(Fsp

1

2

2

1

Sprom : promedio de N épocas.

a, b : indican el inicio y final de la ventana de la señal promediada.

sp : vector de N muestras formado por muestras tomadas en un instante de tiempo fijo

de cada época.

, Fsp: Fisher Single Point



PEATC




No: 8 mseg. aprox. Na: 18 mseg. aprox.

Po: 12 mseg. aprox. Pa: 30 mseg. aprox.

PEALM




PEALM

DescripciónDescripción Parámetros de registroParámetros de registro



Montaje de electrodos: similar PEATC

Ondas: No, Po, Na, Pa

Promediaciones: 500 aprox.

Estímulo: click, tone burst




Ondas: No, Po, Na, Pa





PEALM

DescripciónDescripción Análisis tiempo frecuenciaAnálisis tiempo frecuencia



Información

audiométrica

Audífono

Variación de los

parámetros

Análisis de la

información

Paciente

PEALM

InvestigaciónInvestigación Estimación de audiometríasEstimación de audiometrías



PEALM


¿Cómo obtener información audiométrica en forma

independiente de la percepción del paciente?

¿Cómo obtener información audiométrica en forma

independiente de la percepción del paciente?

¿Cómo obtener información sobre la representación

tonotópica de la corteza auditiva?

¿Cómo obtener información sobre la representación

tonotópica de la corteza auditiva?

¿Qué analizar en los registros de potenciales evocados

auditivos de latencia media?

¿Qué analizar en los registros de potenciales evocados

auditivos de latencia media?



-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

500 Hz 1000 Hz 4000 Hz

Frecuencia [Hz]

Am

plitu

d P

a [

µV

]

F3

T3

T5

M1

O1

F3

T3

T5

M1

O1

PEALM




N1: 100 ms N2: 200 ms

P2: 200 ms P3: 300 ms

PEALL




PEALL

DescripciónDescripción Parámetros de registroParámetros de registro




Ondas: N1, N2, P2, P3






Ondas: N1, N2, P2, P3





Adaptado de “Non-invasive brain machine interation”, Millán et al, International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence,

vol. 20, No. 10 (2007) 1–13.

DefiniciónDefinición

Interfaz cerebro computadora

Es un sistema de comunicación que NO depende de las salidas normales

del cerebro, tales como vías nerviosas periféricas y músculos.



A B C D E F

G H I J K L

M N O P Q R

S T U V W X

Y Z 1 2 3 4

5 6 7 8 9 SPACE

Deletreador de DonchinDeletreador de Donchin




0 200 400 600 800 1000 1200-100

0

100

[ms]

Con P300

Sin P300

0 200 400 600 800 1000 1200-200

0

200

[ms]

Con P300

Sin P300

0 200 400 600 800 1000 1200-200

0

200

[ms]

Con P300

Sin P300

0 200 400 600 800 1000 1200-500

0

500

[ms]

Con P300

Sin P300

Relación señal a ruidoRelación señal a ruido


Promedios de 50 épocas






Bibliografía



Fin de la claseFin de la clase



PEATC

DescripciónDescripción

VolverBanda de paso del filtroBanda de paso del filtro

Factores tecnológicosFactores tecnológicos



PEATC


VolverTipo de clickTipo de click




PEATC


VolverFrecuencia de estimulación Frecuencia de estimulación




PEATC


VolverIntensidad del estímuloIntensidad del estímulo




PEATC


VolverTipo de transductorTipo de transductor


Introducción PEATC PEALM PEALL - Bioingeniería...

Documents

Transcript of Introducción PEATC PEALM PEALL - Bioingeniería...