Desenvolvimento de um sensor de electroencefalografia localizado

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para complementar os requerimentos para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Estado de Mal Epiléptico

O Estado de Mal Epiléptico é uma situação com expressão clínica variável, relacionando-se o seu prognóstico com a etiologia subjacente. O Estado de Mal Convulsivo constitui uma emergência médica associada com elevadas taxas de morbilidade e de mortalidade, sendo essencial uma intervenção terapêutica precoce e adequada. Os autores apresentam um esquema de protocolo terapêutico a utilizar neste quadro.

Conectividade efectiva em epilepsia

A epilepsia é uma das mais comuns patologias que afectam o cérebro humano e caracteriza-se por uma actividade cerebral oscilatória desordenada e excessiva que prejudica gravemente a qualidade de vida do doente. Com o objectivo de detectar o percurso da actividade cerebral anormal a ressonância magnética, em conjunto com a técnica de electroencefalografia (EEG) têm evoluído no sentido de tornar a identificação do foco epiléptico e respectivas vias de propagação mais clara e fácil para o neurocirurgião. Esta detecção pode recorrer ao efeito BOLD (do inglês “Blood Oxygenation Level Dependent”) para, de forma indirecta, obter um mapa de activação neuronal da zona em estudo contribuindo para uma possível intervenção cirúrgica à área epiléptica. No entanto, para chegar a uma conclusão definitiva sobre este mapa neuronal é necessário ter em conta que diferentes regiões podem apresentar HRFs (do inglês “Hemodynamic Response Functions”) diferentes, influenciando o resultado de qualquer análise se este facto não for tido em conta. Na presente dissertação foi aplicado um método de cálculo de influência causal entre regiões do cérebro humano a dados de epilepsia obtidos através da técnica EEG+fMRI. Foram utilizadas técnicas de conectividade efectiva (causalidade de Granger) usando um pacote de software (PyHRF) para estimar com precisão a HRF da região em estudo e permitir a desconvolução do sinal antes do cálculo de conectividade. Foi demonstrada a utilidade desta contribuição metodológica para a caracterização topográfica e dinâmica de uma crise epiléptica.

Biofeedback : retroalimentación electroencefalográfica : estudio de la efectividad de la adopción de patrones neuronales por entrenamiento para paliar el dolor

S’ha demostrat que la pràctica d'estats de relaxació profunda redueix el dolor i incrementa el benestar i la qualitat de vida. Els estats de relaxació profunda i meditació estan al seu torn associats a patrons electroencefalogràfics (EEG) característics. En el present projecte proposem un procediment pal·liatiu del dolor basat en l 'entrenament autodidàctic per aconseguir aquests estats de relaxació. Per a això es proposa retro-alimentar al subjecte un senyal auditiu reflex de la seva activitat EEG que l'ajudi a modificar voluntàriament la seva activitat cerebral, la qual cosa li permet aproximar-la progressivament al patró EEG corresponent al de relaxació profunda desitjat. S’ha dissenyat un protocol d'entrenament d'estats mentals de relaxació i meditació (entre altres) i implementat un programa que processa el senyal EEG i genera un senyal auditiu reflex de l'activitat cerebral de l'individu. També registra les lectures EEG del progrés de l'individu, genera les gràfiques corresponents i genera dades estadístiques per a futur anàlisi.

Eliminació d'artefactes en EGG mitjançant l'ús de la Multivariate Empirical Mode Decomposition

La tècnica de l’electroencefalograma (EEG) és una de les tècniques més utilitzades per estudiar el cervell. En aquesta tècnica s’enregistren els senyals elèctrics que es produeixen en el còrtex humà a través d’elèctrodes col•locats al cap. Aquesta tècnica, però, presenta algunes limitacions a l’hora de realitzar els enregistraments, la principal limitació es coneix com a artefactes, que són senyals indesitjats que es mesclen amb els senyals EEG. L’objectiu d’aquest treball de final de màster és presentar tres nous mètodes de neteja d’artefactes que poden ser aplicats en EEG. Aquests estan basats en l’aplicació de la Multivariate Empirical Mode Decomposition, que és una nova tècnica utilitzada per al processament de senyal. Els mètodes de neteja proposats s’apliquen a dades EEG simulades que contenen artefactes (pestanyeigs), i un cop s’han aplicat els procediments de neteja es comparen amb dades EEG que no tenen pestanyeigs, per comprovar quina millora presenten. Posteriorment, dos dels tres mètodes de neteja proposats s’apliquen sobre dades EEG reals. Les conclusions que s’han extret del treball són que dos dels nous procediments de neteja proposats es poden utilitzar per realitzar el preprocessament de dades reals per eliminar pestanyeigs.

Theta EEG oscillatory activity and auditory change detection

The mismatch negativity is an electrophysiological marker of auditory change detection in the event-related brain potential and has been proposed to reflect an automatic comparison process between an incoming stimulus and the representation of prior items in a sequence. There is evidence for two main functional subcomponents comprising the MMN, generated by temporal and frontal brain areas, respectively. Using data obtained in an MMN paradigm, we performed time-frequency analysis to reveal the changes in oscillatory neural activity in the theta band. The results suggest that the frontal component of the MMN is brought about by an increase in theta power for the deviant trials and, possibly, by an additional contribution of theta phase alignment. By contrast, the temporal component of the MMN, best seen in recordings from mastoid electrodes, is generated by phase resetting of theta rhythm with no concomitant power modulation. Thus, frontal and temporal MMN components do not only differ with regard to their functional significance but also appear to be generated by distinct neurophysiological mechanisms.

Diferencias en la dimensionalidad electroencefalograma entre vigilia y sueño profundo

Differences in dimensionality of electroencephalogram during awake and deeper sleep stages. The nonlinear dynamical systems theory provides some tools for the analysis of electroencephalogram (EEG) at different sleep stages. Its use could allow the automatic monitoring of the states of the sleep and it would also contribute an explanatory level of the differences between stages. The goal of the present paper is to address this type of analysis, focusing on the most different stages. Estimations of dimensionality were compared when six subjects were awake and in a deep sleep stage. Greater dimensionality involves more complexity because the system receives more external influences. If this dimensionality is maximum, we can consider that the time series is a noisy one. A smaller dimensionality involves lower complexity because the system receives fewer inputs. We hypothesized that we would find greater dimensionality when subjects were awake than in a deep sleep stage. Results show a noisy time series during the awake stage, whereas in the sleep stage, dimensionality is smaller, confirming our hypothesis. This result is similar to the findings reached previously by other authors.

Eliminació d'artefactes en EGG mitjançant l'ús de la Multivariate Empirical Mode Decomposition

La tècnica de l’electroencefalograma (EEG) és una de les tècniques més utilitzades per estudiar el cervell. En aquesta tècnica s’enregistren els senyals elèctrics que es produeixen en el còrtex humà a través d’elèctrodes col•locats al cap. Aquesta tècnica, però, presenta algunes limitacions a l’hora de realitzar els enregistraments, la principal limitació es coneix com a artefactes, que són senyals indesitjats que es mesclen amb els senyals EEG. L’objectiu d’aquest treball de final de màster és presentar tres nous mètodes de neteja d’artefactes que poden ser aplicats en EEG. Aquests estan basats en l’aplicació de la Multivariate Empirical Mode Decomposition, que és una nova tècnica utilitzada per al processament de senyal. Els mètodes de neteja proposats s’apliquen a dades EEG simulades que contenen artefactes (pestanyeigs), i un cop s’han aplicat els procediments de neteja es comparen amb dades EEG que no tenen pestanyeigs, per comprovar quina millora presenten. Posteriorment, dos dels tres mètodes de neteja proposats s’apliquen sobre dades EEG reals. Les conclusions que s’han extret del treball són que dos dels nous procediments de neteja proposats es poden utilitzar per realitzar el preprocessament de dades reals per eliminar pestanyeigs.

Evaluación de la conectividad cerebral bajo fármacos mediante análisis no lineal del EEG

Màster Oficial en Enginyeria Biomèdica

Evaluación de la pertinencia en la solicitud del electroencefalograma en la Fundación Cardio Infantil IC

Introducción: En este estudio se realiza un análisis sobre la pertinencia en la solicitud del electroencefalograma (EEG), por parte de las diferentes especialidades médicas en la Fundación Cardio-Infantil-IC. Objetivos: Determinar la pertinencia de la solicitud de electroencefalogramas en la Fundación Cardio-Infantil IC, en el período de tiempo comprendido entre enero de 2008 a septiembre de 2008. Cuantificar que cantidad de médicos se adhiere a las guías basadas en la evidencia para la solicitud del electroencefalograma Metodología: Estudio retrospectivo, descriptivo de corte transversal, toma como muestra los electroencefalogramas realizados en el período comprendido entre enero de 2008 a septiembre de 2008, en la Fundación Cardio Infantil- IC. Se analizaron 1211 electroencefalogramas. Resultados: Se encontró que la pertinencia en la solicitud de electroencefalogramas es mayor en el servicio de neurología, con un 95.2%, seguido de las especialidades médicas con una pertinencia del 90.5%, neuropediatría 90.2%, especialidades quirúrgicas 77.2% y medicina general con un 55.4% de solicitudes pertinentes. Discusión: El uso racional de las pruebas diagnósticas es un tema bien documentado en la literatura, con este estudio se observó que la solicitud de EEG en la institución tiene un sustento apropiado, siguiendo las indicaciones de las guías médicas basadas en la evidencia; Sin embargo, es necesario continuar con la realización de estudios y estrategias que garanticen una formación continúa de los diferentes profesionales, para mejorar la adherencia a las recomendaciones de la literatura no sólo para la solicitud de electroencefalogramas, sino también de otras pruebas diagnósticas, garantizando una atención más segura, pertinente y costo efectiva.