Revista CENIC Ciencias Biológicas, Vol . 31, No . 1, 2000 .

Sistema de "monitoreo" del electroencefalograma Lourdes Dñaz-Comas, Vladimir López, Calixto Machado,* Alejandro Riquenes,** Eduardo Aubert y José M. Antelo . Centro de Neurociencias de Cuba, Avenida, 25 y 158, Playa, Apartado Postal 6990, Cuidad de La Habana, Cuba . *Instituto de Neurologña y Neurocirugña . **Instituto de Cibernética, Matemítica y Fñsica, Universidad de la Habana .

Recibido : 25 de marzo de 1998 .

Aceptado: 20 de marzo de 1999.

Palabras clave : EEG, "monitoreo", banda ancha, cirugña, coma. Key words : EEG, monitoring, broad band, surgery, coma .

RESUMEN . El electroencefalograma (EEG) constituye un medio no invasivo de evaluar objetivamente la función cerebral . Los métodos tradicionales de registro y anílisis del EEG no son apropiados en salones de operaciones y unidades de cuidados intensivos donde se requiere una respuesta inmediata a situaciones crñticas o que ofrecen algán peligro de vida del paciente . El presente trabajo describe el sistema Brainside para el "monitoreo" del EEG . El sistema realiza el registro continuo y procesamiento en lñnea del EEG, presentando a través de mapas topogríficos las mediciones espectrales de Banda Ancha : Poder Absoluto y Poder Relativo . Los valores correspondientes pueden ser comparados con respecto a una autonorma calculada previamente o un grupo de sujetos normales entre 5 y 95 aúos de edad . El especialista puede seleccionar la forma de ver las medidas y en cualquier momento del registro, se puede observar la historia del estudio realizado . Tanto el registro del EEG como las medidas de Banda Ancha calculadas son almacenados en la computadora . Se ofrecen módulos fuera de lñnea que permiten realizar diferentes operaciones para el anílisis detallado de los resultados . Entre estas operaciones se encuentran : medición de la amplitud en un instante de tiempo o de las diferencias de amplitud, presentación de mapas de voltajes , observación de los valores crudos y normados de una medida para un mismo paciente, observación simultínea de las dos medidas y comparación de diferentes pacientes . También se oferta un módulo para la organización de los ficheros obtenidos para un paciente y otro para la impresión de los resultados . El sistema estí concebido para ser utilizado en la familia de equipos MEDICID . ABSTRACT . The electroencephalogram (EEG) is a well-known non-invasive tool for objective monitoring of the cerebral function . Traditional methods for EEG recording and analysis do not allow the physician to give instant responses as needed in operating rooms and intensive care units . In such cases, it is necessary to answer immediately to critical situations where the patient's life is in danger. This, has been for long the focus of attention on Intensive Medicine . A great development has been reached in monitoring the functions of Respiratory and Cardiac System . Brainside is a system for recording and online processing of EEG signals, showing automatically topographic maps for Broad Band Spectral Parameters (Absolute and Relative Power) . These measures can be compared to self normative data previously calculated on the patient's EEG or to a group of normative data with subjects between 5 and 95 years of age . A history with all the maps calculated during the recording can be displayed in every moment at user's request . The recorded EEG and Broad Band Spectral Parameters are stored also on disk allowing many further outline analysis . Other tools are offered for a more detailed off line analysis among them : amplitude measurements, voltage topographic brain mapping, raw and Z-transformed values display for the same patient, different ways of comparisons, etc . A module for handling the patient's files and another one for printing the results are also included . The system is designed to run over MEDICID equipment.

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INTRODUCCION El "monitoreo" estí descrito como un procedimiento para observar el estado fisiológico del paciente y asñ detectar lo mís temprano posible, cuíndo se aproxima a una situación crñtica o de peligro para la vida . A través de las técnicas de "monitoreo", el estado o condición del paciente puede ser seguido y las medidas terapéuticas que se tomen para contrarrestar cualquier complicación serín mís efectivas .' En particular, el "monitoreo" neurofisiológico a través del EEG es un método muy átil para detectar anormalidades en él, en el momento que ocurren e impedir daúos neurológicos irreversibles . En los áltimos aúos, se emplea con mucha frecuencia este procedimiento en salones de operaciones y unidades de cuidados intensivos (pacientes profundamente anestesiados o inconcientes), situaciones estas en las que no estín presentes ninguno de los signos usuales a través de los cuales se explora la función cerebral: la comunicación verbal, el movimiento y los estados emocionales . Este método constituye un instrumento de vigilancia y protección de incalculable valor para el manejo de pacientes en estado crñtico, en particular, para prevenir el daúo cerebral en los casos en que esto sea posible. De igual forma, puede reportar mejorñas o deterioros de la función del encéfalo, asñ como los estados estacionarios o cuadros de fluctuación rípida? Sus aplicaciones mís importantes se realizan : en la neurocirugña, en cirugña a corazón abierto y cirugña

Revista CENIC Ciencias Biológicas, Vol . 31, No . 1, 2000 . vascular, durante la anestesia y la circulación extracorpórea, en la radiologña intervencionista (embolizaciones y cierre de aneurismas) y en los pacientes en coma o muerte encefílica . En general, un sistema de "monitoreo" es necesario en cualquier operación de larga duración que implique un riesgo al paciente y en las unidades de cuidados intensivos . , Un sistema de "monitoreo" de EEG debe cumplir los requerimientos siguientes :2,4 ¡ Mostrar los resultados en forma clara, sencilla, precisa y compacta . ¡ Ser relativamente barato de forma que su uso no se vea confinado a un námero reducido de centros . ¡ Proveer resultados confiables, por tanto, la exclusión automítica de artefactos e interferencias es en extremo necesaria, ya que pueden ser confundidos con patrones vistos durante el fallo temporal o permanente de la función encefílica . ¡ Cuantificar la seúal registrada y reflejar en forma dinímica y directa la función neuronal, sin retardos debido al procesamiento . Debe permitir realizar mediciones objetivas y comparables de manera instantínea . ¡ Mostrar la tendencia global de la evolución del paciente . ¡ Almacenar el registro para comparaciones ulteriores, para la investigación y para la documentación médico-legal . ¡ Ser no invasivo y no representar ningán riesgo para el paciente . Debe poderse aplicar en cualquier lugar en que aquel se encuentre (no requerir de un laboratorio especial) y no interferir con los demís procedimientos que sobre él se efectáen . No debe requerir una cooperación especial por parte del paciente y ser aplicable en los inconcientes . ¡ Ser simple su operación . El sistema debe operar automíticamente cuando asñ se predefina sin que exista la necesidad de una supervisión constante. Los métodos tradicionales de presentar e interpretar el EEG resultan inconvenientes para los estudios de "monitoreo" de larga duración en el salón de operaciones y unidades de cuidados intensivos debido a dos razones fundamentales : no se realiza un procesamiento en lñnea del registro y no es posible reconocer en el registro los cambios que se pro-

ducen lentamente en el transcurso del tiempo . 5 Este trabajo tuvo como objetivo presentar el sistema Brainside para el "monitoreo" del EEG, el cual realiza de forma sencilla y cómoda el procesamiento en lñnea del EEG, para ofrecer una respuesta rípida a situaciones crñticas (Salones de operaciones y unidades de cuidados intensivos) . Fue concebido para ser utilizado en los equipos de la familia MEDICID . Descripción del sistema El sistema Brainside estí integrado por los módulos siguientes: 6 EEG Monitoring. Realiza el registro y procesamiento en lñnea del EEG para un intervalo de tiempo definido por el especialista . EEG Editing, Display Results. Permite el anílisis fuera de lñnea del EEG y de las medidas neurométricas . File Management . Permite la manipulación de los ficheros del sistema . PrnMan . Configura la impresora y permite la impresión fuera de lñnea . En el módulo EEG monitoring cada vez que se cumple el tiempo de anílisis definido, se interrumpe el registro y se calculan las medidas neurométricas : Poder Absoluto (PA) y Poder Relativo (PR) .' A través de mapas, se presenta el comportamiento de una de estas medidas con respecto a una autonorma calculada previamente, que puede representar estados fisiológicos del enfermo en una determinada condición o momento evolutivo (Figuras 1 y 2) . También se pueden presentar los valores crudos o el comportamiento de las medidas con respecto a una norma calculada en un grupo de sujetos funcionalmente sanos entre los 5 y 95 aúos . 8,9 En dependencia de las necesidades especñficas de la aplicación clñnica, se selecciona la forma de visualizar las medidas . La interrupción que produce el procesamiento es mñnima y no interfiere con el seguimiento del fenómeno que se estudia, sino que lo complementa mostrando en forma casi instantínea las medidas neurométricas Para obtener la autonorma se recogen como míximo 24 segmentos . Los PA y PR se calculan para cada una de las bandas de frecuencias : Delta, Theta, Alpha, Beta y Zbtal .' Para el cílculo de estas medidas, el EEG registrado se divide en

segmentos y se toma como resolución espectral 0,39 Hz . El EEG es proyectado en la parte superior de la pantalla de la computadora con desplazamiento de derecha a izquierda y en la parte inferior de la pantalla se presentan los mapas normados (con respecto a la autonorma o al grupo de sujetos normales) o crudos de la medida que el especialista seleccionó para ser visualizada . El sistema realiza opcionalmente el rechazo automítico de artefactos por umbral . Si estí activo, los segmentos que se toman para el cílculo de las medidas neurométricas PA y PR son los que cumplen con el umbral establecido . Otra caracterñstica importante del sistema es que durante cualquier momento del registro, el especialista puede observar la historia del estudio a través de los mapas obtenidos (Fig . 3) . El EEG registrado y los valores crudos y normados de las medidas en cada instante de tiempo son almacenados en la computadora para su posterior anílisis . Los módulos EEG Editing y Display Results permiten realizar un anílisis mís detallado de los resultados . El módulo EEG Editing permite al especialista hacer la revisión del trazado en forma sincrónica con la visualización de los mapas de la medida seleccionada . Al igual que durante el registro, se pueden observar los mapas crudos o normados con respecto a la autonorma, si esta fue calculada previamente, o al grupo de sujetos normales . Durante la edición del registro, también se pueden realizar diferentes maniobras de gran utilidad en la príctica clñnica : medir la amplitud de los canales en un instante de tiempo, medir diferencias de amplitud, presentación del mapa de voltaje correspondiente a un instante de tiempo marcado por el cursor y ajuste de dipolos en el dominio del tiempo . Ademís, con el módulo Display Results se pueden observar los valores crudos y normados de los PA y PR para todos los instantes de tiempo, en cada una de las bandas de frecuencias . El módulo permite observar las dos medidas en todas las bandas u observar los valores crudos y normados de una misma medida para un instante de tiempo o para todos los instantes . El módulo File Management permite la organización de los ficheros correspondientes a un paciente . Dentro de él se pueden hacer operacio-

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Protocol

Montage 1

Help protocol .

NEURONIC

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Fig . 1 . Junto al EEG que se estí registrando se muestra el comportamiento del Poder Relativo con respecto a la autonorrna .

State 00 :00 ' :40

Total 00 :00 :48

Z AP-Beta

Gapacst9 ReJ' Level 01 :42 :17 200 .0 PV 9,0C 3,32 2 .7 2 .15 1,59 0,02 0 .31

4 .00 3,3P 2,7 2,1E 1, 59 0,02 0,31

-0, 92 1,54 -2 .15 -9, 00

-0 .02 -1 .59 -210 -q .00

Z AP-Total

Fig. 2. Junto al EEG que se estí registrando se muestra el comportamiento del Poder Absoluto con respecto a la autonorma .

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Revista CENIC Ciencias Biológicas, Vol . 31, No . 1, 2000 . Z AP-Delta

Z AP-Theta

Z AP-Alpha

Z AP-Beta

Z AP-Total 1,00 4 .00 3. 38 3, 3E, 2,77 2,77 2 . 15 ,! 2 .15 1, 51 1, 51 0,52 0,32 0 .31 0 .31 -0,32 -0,32 -1,54 -1 .54 -2,15 -2 .15 -4 .00 00 :00 :05 -4 .Oo

4 .00 3 .38 2 .77 2 .15 1 .54 0,80 0,31 -0,32 -1 .54 -2 .15 -9 . 00

00 :00 :20

4,00 3, 30 2,77 2 .15 1 .51 0 .82 0 .31 -0,32 -1,54 -2 .15 -1 .00

4 .00 3 .30 2 .77 2 .15 1 .54 0,82 0,31 -0,32 -1 .54 -2 .15 -9, 00

4 .00 3 .38 2 .77 2 .15 1 .54 0,82 0 .31

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00 :00 :20

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Fig. 3 . Se observa los mapas de la medida Poder Absoluto para todos los instantes de tiempo registrados.

nes de edición (borrar, renombrar archivos) y compactar el EEG . El módulo PrnMan permite definir la impresora que serí utilizada para imprimir los resultados y por otra parte, es el encargado de la impresión fuera de lñnea, o sea cuando en alguno de los otros módulos se ejecuta una impresión diferida, posteriomente debe realizarse la impresión desde este módulo .

¡ Definir los datos clñnicos del pa¡

¡

¡ Otras funciones del sistema Brainside:

¡ Almacenar información sobre fe-

¡

¡ ¡ ¡ ¡

nómenos ocurridos durante el registro que influyen sobre el EEG a través de comentarios y marcas . Configurar diferentes montajes : bipolar, referencia promedio, un subconjunto del montaje de registro y observar el registro tanto en lñnea como fuera de lñnea con uno de estos montajes . Cambiar la velocidad de registro . Calibrar el sistema de amplificadores . Modificar la sensibilidad de los canales . Medir la impedancia de contacto de los electrodos .

¡ ¡

ciente . Definir diferentes protocolos de registro (montaje de registro, ganancia y cortes de los amplificadores, frecuencia de muestreo, tiempo de anílisis) . Seleccionar ventanas significativas o ventanas para construir secuencias de mapas de amplitud . Permitir fuera de lñnea diferentes operaciones sobre los medidas calculadas que facilitan la interpretación, entre las que se encuentran la modificacion de escalas y paletas, cílculo de diferencias entre mapas, cambios de tamaúo y de las vistas en que se pueden visualizar éstos . Cílcular el "Monitor" analizador de la función cerebral . 2 Poseer un sistema de ayuda que pueda ser invocado en cualquier momento para buscar información aclaratoria sobre las diferentes opciones .

Requerimientos del sistema El sistema fue desarrollado para su utilización en los equipos de la fa-

milia MEDICID, ampliamente distribuidos en la red nacional de hospitales . La computadora debe ser una PC compatible con un procesador Intel 486 o superior con 8 Mb de memoria RAM como mñnimo, tarjeta grífica SuperVGA, un disco duro de 420 Mb con el sistema operativo MSDOS y una impresora . CONCLUSIONES El sistema Brainside, cumple con los requisitos que debe tener un sistema para el "monitoreo" del EEG . Realiza de forma cómoda y sencilla el registro y procesamiento en lñnea del EEG permitiendo evaluar continuamente la función cerebral, por lo que es átil para detectar precozmente complicaciones que permitan aplicar el tratamiento adecuado y prevenir lesiones mís severas en el sistema nervioso . Su uso no es exclusivo del "monitoreo" de las patologñas neurológicas, sino que puede ser aplicado en un conjunto de otras situaciones clñnicas en que existe riesgo para el sistema nervioso como es el caso de la cirugña cardiovascular con circulación extracorpórea .

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BIBLIOGRAFIA 1 . Prior P The rationale and utility of neurophysiological investigations in clinical monitoring for brain and spinal cord ischaemia during surgery and intensive care . Computer Methods and Programs in Biomedicine, 51, 13, 1996 . 2 . Prior PF Monitoring Cerebral Function, 3-141, Elsevier, Amsterdam, 1986 . 3 . Guerit J .M . Neuromonitoring in the operating room : why, when, and how to monitor? Electroencephalography

and Clinical Neurophysiology, 106, 1, 1998 . 4 . Barlow J .S . Dubinsky J . Some computer approaches to continuous automatic clinical EEG monitoring . Quantitative Analytic Studies in Epilepsy, 309-327, 1976 . 5 . Swartz B .E . The advantages of digital over analog recording techniques . Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 106, 113, 1998 . 6 . Dñaz-Comas L ., López V Brainside, Manual del Usuario . Neuronic S .A., Cuidad de La Habana, 1995 .

7 . John E.R ., Karmel B .Z ., Corning WC ., Easton P, Brown D,Ahn H ., John M ., Harmony T., Prichep L ., Toro A ., Gerson I ., Bartlett E, Thatcher R .R .W, Kaye H., Valdés P and Schwartz E . Neurometrics Science, 196,1393,1977 . 8 . Valdés P, Biscay R ., Galín L ., Bosch J ., Szava S ., Virués T. High Resolution Spectral EEG Norm for topography . Brain Topography, 3, 281, 1990 . 9 . Szava S ., Valdés P, Biscay R ., Galín L ., Bosch J ., Clark I ., Jimenez J .C . High Resolution Quantitative EEG Analysis . Brain Topography, 6, 3,1994 .

Estimado Editor : . Asamblea General delICLAS (Consejo Internacional Elpasado mes de mayo participamos en Palma de Mallorca, Espaúa, en la 12 25 de ese mes, organización internacional en la que Cuba es para la Ciencia de los Animales de Laboratorio) realizada los dñas 24 y Simposium de FEGASa (Tederación Europea para la miembro pleno desde 1988. En e112. Congreso InternacionaldelICLAS y en el 7. cientñficos que fueron discutidos ante mís de 600 delegados Ciencia de los animales de Laboratorio), nuestro pañs presentó siete trabajos representantes de los 50 pañses participantes . Durante los dos dñas de sesiones, la asamblea General discutió una amplia agenda de trabajo (21 puntos), cuyos tópicos fundamenasñ como los reportes de cada uno de los representantes de tales fueron el informe General de su Secretario General, Dr. Steven P. Palles, los Comités Regionales representantes de Europa, Africa, Asia y América . La Asamblea General, a propuesta de su Secretario General, que "elICLAS trabaje en el progreso de la aprobó la estrategia de trabajo para los próximos aúos, definiendo como su principal misión Investigación en todo el Mundo' . la Salud Humana y Animal y en la Etica en el Cuidado y Uso de los Animales en fundamentalmente a los pañses en desarrollo, soportes de información, cursos y seminarios de Para cumplir este objetivo, se propone aportar, ta Asamblea eligió como nuevo . Concluido el proceso eleccionario, los mís recientes avances en la Ciencia de los Animales de Laboratorio General al DYVM, MSc . Gdles Demers de Canadí . presidente delICLASpara (os próxinws cuatro aúos, alDr . Pakesy como nuevo Secretario elevado nivel cientñfico y su organización, presentínde mayo, se caracterizó por su Elprograma cientñfico desarrollada íe126 añ28 realizó una amplia exposición y carteles. Unido a esto, se forma de conferencias, simposium, mesas redondas dose mís de 400 trabajos en comercial, con los áltimos adelantos sobre métodos de diagnóstico y monitoreo de biomodelos libres de gérmenes patógenos especñficos, ormulación y elaboración de nuevas dietas, materiales de encamado, asñ como una acopla muestra de nuevas tendencias en el uso de f avanzadas tecnologñas de contención e identificación para el mantenimiento de animales en la experimentación . la calufadgenética en la definición del concepto Otro aspecto de interés y de amplia discusión fue la importancia que va adquiriendo contención que permiten preservar por largos perñodos Calidad de los Animales de Laboratorio . Eldesarrollo acelerado de tecnologñas de la certificación genética correspondiente . de tiempo la calidad microbiológica del biomodelo, acentáa la importancia de de animales transgénicos e isogénicos, con el objetivo de En el campo experimenta, se evidenció una creciente tendencia al empleo armonización en las guñas de trabajo disminuirla variabilidad individual reportada en recientes estudios multicentros . Se propone una realización de los estudios de seguridad (farmacológicos y toxicológicos) de los nuevos productos farmacéuticos a ser utilizados por para la se tendrí una reducción del50 % . De lograrse (os objetivos planteados, la Unión Europea, 7apón y los Estados Unidos de Norte América . de los animales de laboratorio a utilizar en los próximos aúos Durante las sesiones de este evento quedó evidenciado que fas denominadas "tres R" propuestas por Russelly Burck para Reducir, no sólo para la comunidad cientñfica InterReemplazar y Refinar los experimentos con animales de laboratorio, es de míxima prioridad, nacional, incluidas las instituciones académicas, sirio para las principales transnacionales que cubren prícticamente todo este estratégico enfrentar y vencer este nuevo reto de lag(obalzación mercado . Cuba dispone de condiciones ánicas dentro de los pañses en desarrollo para aplicada a la Ciencia de los Animales de Laboratorio .

Lic.7ulro César Garcña Rodrñuez Investigador auxiliar . CETEX, CENPALAB, Bejucal, La Habana, Cuba . Email:¡ [email protected] cu Ing.7osé Arronte Arce Subdirector, CENPALAB, Bejucal, La Habana, Cuba . Email.¡ comercial@cenpalab .inf cu

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