Titulo Estágio
ToPAn: Identificação topográfica de padrões cerebrais do EEG durante a anestesia
Área Tecnológica
Reconhecimento de Padrões
Local do Estágio
Laboratório de Computação Adaptativa do CISUC
Enquadramento
Os monitores de profundidade anestésica são baseados essencialmente em características extraídas do electroencefalograma (EEG). A evidência clínica e a bibliografia na área mostram que os algoritmos existentes não garantem a ausência de erros significativos. Uma das razões para o insucesso pode ser explicado pelo facto da actividade cerebral durante a cirurgia ser apenas monitorizada em zonas de fácil fixação dos eléctrodos, nomeadamente na zona frontal do scalp (testa). Este sistema de posicionamento é usado pelo sistema BIS, que é o sistema mais usado a nível global. O sistema BIS estima um parâmetro que varia entre 0 e 100, onde 100 indica que o paciente está perfeitamente desperto e 0 que o paciente está em anestesia severa. É indicado que para um estado correcto de anestesia o índice BIS deve indicar um valor entre 40 e 60.
Objetivo
Esta proposta de mestrado visa a obtenção de uma perspectiva global da actividade cerebral de todo o scalp (couro cabeludo) e a consequente identificação de padrões espaciais que sejam coerentes com o estado anestésico do paciente. Um dos objectivos passa pela análise destes padrões e determinação das zonas cerebrais mais relevantes para a monitorização cerebral durante a anestesia. Os padrões espaciais serão extraídos de mapas topográficos com base no EEG, que são representações espaciais da actividade eléctrica cerebral obtidos através do cálculo de uma determinada característica do EEG e a consequente representação de acordo com a posição dos eléctrodos. Uma das grandes vantagens é a visualização da actividade em todo o scalp, sendo possível identificar de forma fácil, através de técnicas de processamento de imagem, regiões activas e relações (causalidades) entre regiões. Nesta tese devem ser originados mapas baseados em diversas características e identificadas aquelas que geram padrões espaciais coerentes com o estado anestésico. Numa fase final as características mais coerentes devem ser combinadas de forma a originar uma medida descritiva do estado do paciente. Prevê-se a combinação das diversas características através do uso de sistemas neuro-difusos, visto que este tipo de modelos possui a propriedade de ser facilmente interpretável, levando a uma fácil extracção da relação entre as diversas características e o estado do paciente.
Esta tese será baseada numa base de dados de 10 pacientes recolhidos durante 2010 no bloco operatório dos Hospitais da Universidade de Coimbra. Onde para cada paciente foi recolhido o EEG em todo o scalp usando o sistema de posicionamento 10-20.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1. Revisão do estado-da-arte
• Objetivo: As metodologias actuais para cálculo do nível de consciência cerebral baseadas em EEG devem ser compreendidas, especialmente as relacionadas com o sistema BIS (Bispectral Index), visto ser o monitor mais usado a nível mundial e também usado no bloco operatório dos HUC.
• Início : Setembro de 2013
• Fim: Outubro 2013
• Resultados esperados: Um relatório sobre o estado-da-arte
2. Extracção de características, desenvolvimento de mapas topográficos e desenvolvimento de software
• Objetivo: Características do EEG devem ser extraídas e analisadas. Com base nas características devem ser desenvolvidos mapas topográficos. Esta fase do trabalho termina com o desenvolvimento de uma toolbox em Matlab que agilize o processo de geração dos mapas e identificação de padrões.
• Início: Outubro 2013
• Fim: Janeiro 2014
Plano de Trabalhos - Semestre 2
3. Selecção das características e teste das mesmas para monitorização cerebral intra-operatória
• Objetivo: Nesta fase devem ser seleccionadas as características que geram os padrões cerebrais mais coerentes de acordo com as diferentes fases da anestesia. A potencialidade dessas características para monitorização cerebral deve ser testada através de um algoritmo que as permita combinar de forma a originar um valor indicativo do estado anestésico, tal como o calculado pelo sistema BIS. Nesta fase prevê-se a aplicação sistemas neuro-difusos.
• Início: Dezembro 2013
• Fim: Maio 2014
4. Escrita da tese e de eventuais artigos em Conferências e Revistas
• Início: Maio 2014
• Fim: Julho 2014
Condições
Os trabalhos irão decorrer nos laboratórios do Grupo de Computação Adaptativa.
Observações
Espera-se a obtenção de resultados que levem à sua publicação em conferencias internacionais.
Orientador
César Teixeira, Bernardete Ribeiro, António Dourado
cteixei@dei.uc.pt 📩