Herramienta para el procesamiento en tiempo real de señales electroencefalográficas en cirugías con anestesia general

Abstract

RESUMEN: Las herramientas que permitan diferenciar el estado de consciencia de un paciente bajo los efectos de anestesia son de gran ayuda en el ámbito clínico, pues los anestesiólogos durante cirugía deben encargarse de suministrar dosis prudentes de fármaco según los requerimientos del paciente. por lo que contar con indicios del estado de consciencia del mismo resulta ser un apoyo importante para supervisar que los efectos de la anestesia deseados se mantengan durante todo el procedimiento. En este estudio se desarrolló una plataforma para el procesamiento en tiempo real y almacenamiento de registros EEG de pacientes sometidos a anestesia general, que sirva como base para el desarrollo posterior de una herramienta de apoyo para diferenciar la profundidad anestésica de un paciente. Por tal motivo, se generó una base de datos con registros EEG de 11 pacientes adultos-jóvenes de sexo femenino que fueron sometidos a anestesia general con fármaco propofol. Sobre dicha base de datos, se realizó un análisis espectral que permitió diferenciar el reposo ojos cerrados consciente del estado de anestesia según la actividad eléctrica cerebral respecto al aporte de las bandas de frecuencias: alfa, beta, theta, delta y gamma, con enfoque en un arreglo de electrodos ubicados en la zona frontal. Además, se evaluaron técnicas de paralelismo con el fin de lograr un mayor acercamiento al procesamiento en tiempo real de la información. Con los resultados de la evaluación fue relevante que la cantidad de datos a procesar fuera tal que se logre justificar la implementación de dichas técnicas para una mejora notable en la velocidad de procesamiento, y que para este estudio por cuestiones de diseño para la cantidad de datos fijados en la ventana de muestreo final, el uso de la paralelización de procesos no representa una ventaja en comparación a la ejecución en serie del algoritmo diseñado.

ABSTRACT: Medical device that allow to differentiate the state of consciousness of a patient under the effects of anesthesia are of great help in the clinical setting, since anesthesiologists must be in charge of providing a prudent dose of drug according to the patient's requirements, so count on indications of the state of consciousness of the same turns out to be an important support to monitor that the effects of anesthesia desired are maintained throughout the procedure. In this study, a platform was developed for real-time processing and storage of EEG records of patients undergoing general anesthesia, which serves as the basis for the subsequent development of a support tool to differentiate the anesthetic depth of a patient. For this reason, a database with EEG records of 11 adult-young female patients who underwent general anesthesia with propofol drug was generated. On this database, a spectral analysis was carried out that allowed us to differentiate the closed eyes rest conscious of the state of anesthesia according to the cerebral electrical activity with respect to the contribution of the frequency bands: alpha, beta, theta, delta and gamma, with a focus on an array of electrodes located in the frontal zone. In addition, parallelism techniques were evaluated in order to achieve a closer approach to real-time information processing. With the results of the evaluation it was relevant that the amount of data to be processed was such that it was possible to justify the implementation of these techniques for a notable improvement in the processing speed, and that for this study due to design issues for the amount of data fixed in the final sampling window, the use of process parallelization does not represent an advantage compared to the serial execution of the designed algorithm.