62ª Reunião Anual da SBPC
B. Engenharias - 1. Engenharia - 2. Engenharia Biomédica
SISTEMA PARA DETECÇÃO OBJETIVA DA RESPOSTA EVOCADA SOMATO-SENSITIVA UTILIZANDO SOFTWARE MULTIPLATAFORMA
Dayana Sant Anna Lole 1
Danilo Barbosa Melges 2
Antonio Fernando Catelli Infantosi 3
1. Programa Engenharia Biomédica - COPPE/UFRJ
2. DSc/Orientador - Programa Engenharia Biomédica - COPPE/UFRJ
3. Prof. PhD/Orientador - Programa de Engenharia Biomédica - COPPE/UFRJ
INTRODUÇÃO:
O eletroencefalograma (EEG) durante estimulação elétrica (Potencial Evocado Somato-Sensitivo - PESS) tem sido usado tanto em diagnósticos clínicos de disfunções neurológicas como na monitorização cirúrgica. Sua análise é tradicionalmente baseada na inspeção visual, logo subjetiva, da forma de onda do sinal através de latências e amplitudes características do PESS. Para tornar essa análise objetiva, estudos têm investigado a aplicação de técnicas baseadas em critérios estatísticos para identificação da resposta à estimulação, denominadas técnicas de Detecção Objetiva de Resposta (ORD - Objective Response Detection). Dentre essas técnicas, destaca-se a Magnitude Quadrática da Coerência (MSC - Magnitude Squared Coherence), aplicada no domínio da freqüência, cujos resultados têm sido promissores. Nesse contexto, este trabalho visa desenvolver um sistema que propicia a realização da análise tradicional no domínio do tempo como também aquela realizada por meio da MSC, com exibição gráfica de seus resultados e dos sinais EEG. Além disso, o sistema desenvolvido deverá funcionar tanto no Windows como Linux.
METODOLOGIA:

A forma de onda do PESS foi obtida utilizando-se a técnica conhecida como Média Coerente, que consiste na média de M janelas de sinais EEG sincronizadas com o estímulo (trigger). Essa técnica se justifica por assumir-se que a resposta evocada é a mesma para os estímulos periodicamente aplicados, enquanto o EEG de fundo é modelado por um ruído branco gaussiano e de média nula.

A MSC é implementada com o auxílio da FFT (Fast Fourier Transform) aplicada às janelas de sinal EEG. A comparação da estimativa da MSC com um limiar, calculado a partir de um nível de significância α adotado (taxa máxima de falsos-positivos esperada na condição de não-estimulação), permite a identificação de resposta com base em critérios objetivos.

O sistema desenvolvido também incorpora técnicas de pré-processamento, tais como o janelamento Tukey e o algoritmo de rejeição semi-automática de artefatos. Por fim, a validação do sistema foi realizada com sinais simulados - senóides somadas a ruído branco gaussiano com diferentes razões sinal-ruído, e sinais EEG durante estimulação sensorial somática, coletados de voluntários adultos. As linguagens C/C++ foram utilizadas para a implementação das técnicas de processamento e a biblioteca gráfica WxWidgets, para a apresentação da interface e dos gráficos.

RESULTADOS:

O sistema desenvolvido permite a visualização gráfica de sinais EEG coletados, sendo possível selecionar entre derivações de regiões distintas do córtex a ser(em) exibida(s). Além disso, o sistema é também capaz de apresentar graficamente a estimativa do PESS e da MSC.

A aplicação das técnicas de janelamento Tukey e de rejeição semi-automática de artefatos contribuiu tanto para a melhoria da qualidade da forma de onda do PESS a ser exibida, quanto para a análise no domínio da freqüência (MSC e FFT do PESS). O janelamento Tukey, em particular, permitiu a redução dos efeitos dos artefatos de estímulo, cuja característica impulsiva mascara o resultado da detecção de resposta no domínio da freqüência.

O sistema apresentou funcionamento adequado quando validado com sinais EEG coletados durante estimulação a diferentes freqüências, bem como permitiu a identificação dos picos e vales característicos da forma de onda do PESS e a detecção de resposta à estimulação sensorial por meio da MSC.

Além disso, o sistema apresentou baixo custo de implementação e manutenção, por basear-se em ferramentas de desenvolvimento livres e gratuitas, o que é fundamental no âmbito científico.
CONCLUSÃO:

O software desenvolvido permite realizar a análise morfológica (tradicional) e espectral do PESS, bem como a detecção objetiva (MSC), podendo ser utilizado como ferramenta para investigação das atividades corticais em resposta à estimulação sensorial. A versatilidade do sistema torna-se evidente por sua capacidade de funcionar em diferentes sistemas operacionais (Windows e Linux), sendo essa sua principal vantagem em relação aos sistemas disponíveis na atualidade.

O fato de ser desenvolvido utilizando as linguagens C/C++, amplamente empregadas no meio acadêmico e comercial, possibilita tanto a troca de experiências com outros grupos de pesquisa, quanto sua expansão por meio da incorporação de novas técnicas de detecção objetiva. A utilização destas linguagens compiladas e de reconhecida eficiência computacional também é de extrema importância para versões futuras do sistema em que se pretende realizar o processamento on-line de sinais EEG.

Finalmente, embora tenha sido aplicado a sinais EEG durante estimulação somato-sensitiva, ressaltamos que o sistema apresenta aplicabilidade mais ampla, podendo ser também empregado na análise de potenciais evocados auditivos e visuais.
Instituição de Fomento: CNPq
Palavras-chave: Técnicas de Detecção Objetiva de Resposta (ORD), Eletroencefalograma (EEG), Potencial Evocado somato-sensitivo.