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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 2 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 3 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Electroencefalograma
(EEG)
EEG espontáneo Potenciales evocados
Auditivos Visuales Somatosensoriales
Introducción
EEG de superficieEEG de superficie
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 4 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Sistema sensorial
(visión, audición, tacto)
Sistema sensorial
(visión, audición, tacto)Estímulo
Potenciales evocados auditivos
Potenciales evocados visuales
Potenciales evocados somatosensoriales
Sistemas sensorialesSistemas sensoriales
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 5 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Vías aferentes
Corteza sensorial
primaria
Corteza sensorial
de asociación
Vías aferentes
Corteza sensorial
primaria
Corteza sensorial
de asociación
EstímuloOrganizaciónOrganizaciónSistemas sensorialesSistemas sensoriales
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 6 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
� 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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 7 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Corte transversalCorte transversalEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 8 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
El oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 9 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Mapeo de frecuenciasMapeo de frecuenciasEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 10 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Transmisión del sonidoTransmisión del sonidoEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 11 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Membrana basilarMembrana basilarEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 12 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Corte de la cócleaCorte de la cócleaEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 13 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Proceso de transducciónProceso de transducciónEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 14 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Sintonía de células ciliadasSintonía de células ciliadasEl oídoEl oído
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 15 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Vías auditivas ascendentesVías auditivas ascendentes
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 16 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
“Clicks” de
Estimulación
Amplificación + Filtrado
EEG
PEATC
Paciente
Equipo de registroEquipo de registro
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 17 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Equipo de registroEquipo de registro Tipos de estímulosTipos de estímulos
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 18 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Equipo de registroEquipo de registro Estímulos acústicos y eléctricosEstímulos acústicos y eléctricos
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 19 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 20 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 21 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 22 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 23 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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)
Promediación coherentePromediación coherente
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 24 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
∑∑==
+==
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
Promediación coherentePromediación coherente
tk
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 25 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Promediación coherentePromediación coherente
Introducción
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 26 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 27 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
Clasificación de PEAClasificación de PEA
CorticalesCorticales
Latencia mediaLatencia media Latencia largaLatencia largaTronco cerebralTronco cerebral
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 28 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción Parámetros de análisisParámetros de análisis
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 29 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción Correlación anatómicaCorrelación anatómica
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 30 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 31 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 32 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 33 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 34 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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.
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 35 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 36 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
InvestigaciónInvestigación Detección de hipoacusiasDetección de hipoacusias
Emisiones otoacústicasEmisiones otoacústicas
PEATCPEATC
PEATC automáticosPEATC automáticos
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 37 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
InvestigaciónInvestigación Detección de hipoacusiasDetección de hipoacusias
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 38 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
InvestigaciónInvestigación Detección de hipoacusiasDetección de hipoacusias
−
−
−
==
∑
∑
=
=
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
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 39 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
InvestigaciónInvestigación Detección de hipoacusiasDetección de hipoacusias
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 40 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
No: 8 mseg. aprox. Na: 18 mseg. aprox.
Po: 12 mseg. aprox. Pa: 30 mseg. aprox.
PEALM
DescripciónDescripción Morfología y parámetros normalesMorfología y parámetros normales
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 41 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEALM
DescripciónDescripción Parámetros de registroParámetros de registro
Ventana de análisis: 10 a 60 ms
Espectro de frecuencias: 3 a 300 Hz
Montaje de electrodos: similar PEATC
Ondas: No, Po, Na, Pa
Promediaciones: 500 aprox.
Estímulo: click, tone burst
Ventana de análisis: 10 a 60 ms
Espectro de frecuencias: 3 a 300 Hz
Montaje de electrodos: similar PEATC
Ondas: No, Po, Na, Pa
Promediaciones: 500 aprox.
Estímulo: click, tone burst
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 42 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEALM
DescripciónDescripción Análisis tiempo frecuenciaAnálisis tiempo frecuencia
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 43 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Información
audiométrica
Audífono
Variación de los
parámetros
Análisis de la
información
Paciente
PEALM
InvestigaciónInvestigación Estimación de audiometríasEstimación de audiometrías
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 44 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEALM
InvestigaciónInvestigación Estimación de audiometríasEstimación de audiometrías
¿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?
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 45 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
-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
InvestigaciónInvestigación Estimación de audiometríasEstimación de audiometrías
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 46 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
N1: 100 ms N2: 200 ms
P2: 200 ms P3: 300 ms
PEALL
DescripciónDescripción Morfología y parámetros normalesMorfología y parámetros normales
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 47 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEALL
DescripciónDescripción Parámetros de registroParámetros de registro
Ventana de análisis: 50 a 500 ms
Espectro de frecuencias: 1 a 70 Hz
Montaje de electrodos: similar PEATC
Ondas: N1, N2, P2, P3
Promediaciones: 50 aprox.
Estímulo: click, tone burst
Ventana de análisis: 50 a 500 ms
Espectro de frecuencias: 1 a 70 Hz
Montaje de electrodos: similar PEATC
Ondas: N1, N2, P2, P3
Promediaciones: 50 aprox.
Estímulo: click, tone burst
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 48 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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.
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 49 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Interfaz cerebro computadora
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 50 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
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
Interfaz cerebro computadora
Promedios de 50 épocas
Promedios de 20 épocas
Promedios de 10 épocas
Promedios de 5 épocas
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 51 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Bibliografía
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 52 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
Fin de la claseFin de la clase
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 53 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción
VolverBanda de paso del filtroBanda de paso del filtro
Factores tecnológicosFactores tecnológicos
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 54 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción
VolverTipo de clickTipo de click
Factores tecnológicosFactores tecnológicos
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 55 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción
VolverFrecuencia de estimulación Frecuencia de estimulación
Factores tecnológicosFactores tecnológicos
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 56 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción
VolverIntensidad del estímuloIntensidad del estímulo
Factores tecnológicosFactores tecnológicos
Instrumentación… Potenciales evocados 30 de Octubre 57 / 56
Introducción PEATC PEALM PEALL
PEATC
DescripciónDescripción
VolverTipo de transductorTipo de transductor
Factores tecnológicosFactores tecnológicos
Top Related