Métodos avanzados de procesado de la señal de presión intracraneal durante los estudios de infusión en pacientes con hidrocefalia
- Autores: David Santamarta Gómez
- Directores de la Tesis: Roberto Hornero Sánchez (dir. tes.), Félix del Campo Matías (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Valladolid ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis Pérez Castrillón (presid.), María García Gadañón (secret.), Francisco García Río (voc.), José Antonio Blázquez González (voc.), José Mª de Campos Gutiérrez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: UVADOC
- Resumen
Introducción: El análisis espectral y la dinámica no lineal han permitido mejorar la capacidad diagnóstica de varias señales biomédicas. Durante los últimos años han surgido nuevas propuestas de análisis de la señal de presión intracraneal (PIC) basadas en la dinámica no lineal con unos resultados preliminares prometedores. Más concretamente, la regularidad y la complejidad del trazado de esta señal fisiológica disminuyen durante los periodos de hipertensión intracraneal en pacientes que han sufrido un traumatismo craneoencefálico (TCE) grave. El test de infusión es una prueba complementaria para el estudio de pacientes con hidrocefalia. Permite calcular la resistencia a la reabsorción de líquido cefalorraquídeo (ROUT), un parámetro que aumenta en las formas arreabsortivas de hidrocefalia. Al margen de su utilidad clínica, los estudios de infusión ponen a prueba los mecanismos de compensación del sistema craneoespinal infundiendo volumen. Este escenario permite investigar el comportamiento de la PIC en su tránsito desde un estado basal fisiológico hasta que se saturan los mecanismos de compensación y aparece hipertensión intracraneal. En esta memoria se pretende cuantificar y caracterizar el comportamiento de la señal PIC en el amplio rango de presiones que recorren los estudios de infusión, con métodos avanzados de procesado de señales derivados de la dinámica no lineal y el análisis espectral.
Material y métodos: La población estudiada está constituida por pacientes adultos con sospecha clínica y radiológica de hidrocefalia normotensiva que han sido sometidos a un test de infusión durante el periodo 2006-2011. Todos los pacientes presentaban dos o más síntomas de la triada de Hakim (inestabilidad para la marcha, deterioro cognitivo y disfunción de esfínteres) y un aumento del tamaño ventricular (índice de Evans > 0.30). Los métodos de análisis no lineal utilizados han sido la complejidad de Lempel Ziv (LZ) y la medida de la tendencia central (CTM). La complejidad LZ es una medida de complejidad no paramétrica de series unidimensionales de longitud finita. El análisis se aplica a una secuencia binaria generada a partir de la señal original usando un valor umbral. El algoritmo contabiliza el número de patrones diferentes que aparecen en una secuencia de datos. CTM cuantifica la variabilidad de una señal a partir de diagramas de diferencias de segundo orden. Para el análisis espectral se obtuvo primero la densidad espectral de potencia (PSD), a partir de la cual se calculó la frecuencia mediana (MF) y la potencia relativa (RP) en tres bandas de frecuencia: "banda 1", entre 0.1 y 1 Hz (RPB1); "banda 2" entre 1 y 2 Hz (RPB2); y, "banda 3" entre 2 y 3 Hz (RPB3).
Para caracterizar el comportamiento de la señal PIC con los parámetros mencionados, se seleccionaron cuatro intervalos de tiempo en cada test de infusión. El primer tramo es la etapa basal, antes de comenzar la infusión. El segundo intervalo coincide con el inicio de la infusión. Esta etapa se caracteriza por un trazado ascendente con una pendiente variable. Refleja la transición hacia la hipertensión intracraneal. El tercer intervalo es una fase de meseta más o menos estable, que se suele alcanzar conforme avanza la infusión. Este tramo suele transcurrir en rangos de hipertensión intracraneal. La última etapa es la fase de recuperación, cuando la presión recupera lentamente valores basales después de haber interrumpido la infusión.
En primer lugar, se representó la evolución temporal de cada parámetro durante el test de infusión. La estrategia seguida ha sido segmentar la serie temporal de datos en fragmentos de 5 segundos para obtener el valor de cada parámetro en este fragmento. Avanzando segundo a segundo, se obtuvo un valor en cada segundo a partir del quinto, con un solapamiento de 4 segundos entre fragmentos consecutivos. A continuación se promediaron los datos obteniendo así un único valor del parámetro en cada etapa y en cada sujeto. Los sufijos 0, 1, 2 y 3 hacen referencia a los valores obtenidos en la etapa basal, de transición, meseta y recuperación, respectivamente.
Resultados: Los valores de complejidad LZ disminuyeron durante la infusión alcanzando valores mínimos en la fase de meseta. Las diferencias entre etapas fueron significativas (p<0.01). El análisis mediante correlación parcial sugiere que el descenso en la complejidad LZ de la señal PIC depende más del aumento en la amplitud de la onda que del rango de presión. El valor normalizado de la complejidad LZ en la meseta con respecto a la etapa basal se relaciona con ROUT: cuanto mayor es la resistencia a la reabsorción de líquido cefalorraquídeo (LCR), mayor es el cambio que experimenta la complejidad LZ de la señal durante el estudio de infusión.
El análisis de variabilidad demostró que los valores de CTM son mayores en la etapa basal. Disminuyen durante la infusión alcanzando valores mínimos en la fase de meseta y vuelven a aumentar en la última etapa, cuando ya se ha interrumpido la infusión. Las diferencias entre etapas fueron significativas (p<0.001). Al igual que ha ocurrido con el análisis de complejidad, los valores de CTM guardan una relación más estrecha con la amplitud de la onda que con el rango de presión.
En referencia al análisis espectral, MF aumenta durante la infusión de suero al sistema craneoespinal. Los valores más altos aparecen en la fase de meseta. El comportamiento de RP fue diferente en función de la banda de interés considerada. En el caso de RPB1, los valores más elevados aparecen en la etapa basal, disminuyen durante la infusión y se alcanzan valores mínimos durante la fase de meseta. El comportamiento de RPB2 fue a la inversa: los valores de RPB2 son más bajos durante la etapa basal y aumentan durante la infusión de suero al sistema craneoespinal, alcanzando valores máximos en la fase de meseta. Las diferencias de los valores de MF, RPB1 y RPB2 entre etapas fueron significativas (p<0.01). No hubo diferencias entre etapas del test de infusión cuando se analizó RPB3.
Conclusiones: La complejidad, la variabilidad y los parámetros espectrales investigados constituyen estrategias válidas para extraer información a partir de la señal PIC. El componente pulsátil de esta señal se perfila como un elemento determinante de la complejidad, la variabilidad y las características espectrales del trazado de la señal. Las diferencias detectadas durante las diferentes etapas por las que discurre un estudio de infusión permiten caracterizar la naturaleza pulsátil de la señal PIC. Es preciso continuar investigando la utilidad clínica de estas herramientas en el ámbito de la hidrocefalia y del paciente neurocrítico.
