Procesado

Amplificación

Como se ha mencionado anteriormente, el problema de las señales de PEVmf es su baja amplitud comparada con el ruido. Por ello deben ser amplificadas y filtradas en el ancho de banda de interés. Se utiliza típicamente un amplificador diferencial que magnifica la diferencia

de potencial entre el electrodo activo y el electrodo de referencia, permitiendo eliminar la componente común de ambos. La componente común está asociado al ruido de línea y

fisiológico presente en la medida, y la capacidad de un amplificador de eliminar este ruido se mide mediante la relación de rechazo al modo común (Common Mode Rejection Ratio: CMRR). Para las capturas de PEV (y por extensión de PEVmf) son aceptables amplificadores con CMRR de 100.000:1 (100 dB), aunque se recomienda que este valor sea mayor que 120 dB, con

amplificación típica entre 20.000 y 50.000 (Odom et al., 2010). Además, deben presentar una

impedancia de entrada de al menos 100 MΩ, poseer un buen aislamiento eléctrico para el paciente y cumplir las normas de seguridad clínica del país donde se realice la captura (por ejemplo, IEC 601-1 type BF specification). Los amplificadores comerciales más utilizados son los

de la marca GRASS AMPLIFIER, especialmente los modelos P511J(Chen et al., 2003)(D. Hood,

Ohri, et al., 2004) y el F_E5GH (FORTUNE et al., 2009; Nakamura, Ishikawa, Nagai, & Negi, 2011; Sen, Jayaraman, Gandhi, & Ravi, 2014).

Filtrado y digitalización.

Para ajustar el ancho de banda del filtro, hay que tener en cuenta que para patrones de PEV la

energía está contenida mayormente en la franja de 3 Hz a 30 Hz (Odom et al., 2010)(Chen et al.,

2003; D. C. Hood et al., 2006), debiendo filtrarse las frecuencias fuera de la banda de interés. La mayoría de los trabajos utilizan un filtrado paso banda con una frecuencia de corte inferior de 1

Hz y una superior de 100 Hz(X Zhang, Hood, Chen, & Hong, 2002), aunque también los hay con

3-100 Hz (D. Hood et al., 2002)(Nakamura et al., 2011)y 1-20 Hz.

Tras el filtrado analógico se debe digitalizar la señal. Para PEV se recomienda emplear conversores analógicos a digital con una resolución de al menos 12 bits. Muchos de los sistemas electrofisiológicos modernos ajustan la sensibilidad (µV/bit) automáticamente. Las frecuencias de muestreo y el tiempo de duración de cada registro para cada sistema son:

 VERIS: 500 ms de duración de registro muestreados a 1200 Hz (600 muestras).

 TerraVision: 832 ms de duración de registro muestreados a 600 Hz (500 muestras).

 AccuMap: 268 ms de duración de registro muestrados a 450 Hz (120 muestras).

Posteriormente se suele utilizar un filtrado digital. Sin embargo, como se ha dicho anteriormente, los registros de PEVmf no están tan normalizados y ello lleva a que haya diversos experimentos con diferentes configuraciones en cuanto al filtrado analógico o digital.

Normalmente se utiliza la transformada rápida de Fourier (FFT): 1-30 Hz (Park, Park, Chang, &

Ohn, 2011), 3-30 Hz (Pieh, Hoffmann, & Bach, 2005), 3-35 Hz (D. C. Hood et al., 2006)e incluso, 1-20 Hz (A. I. Klistorner, Arvind, Garrick, Yiannikas, et al., 2010). Estudios como los de (D. Hood, 2003) indican que el filtro aplicado (35 Hz) no modifica la amplitud o latencia de las señales; sin embargo, en (A. I. Klistorner & Graham, 2001) los autores concluyen que un filtrado analógico

de 30 Hz puede incrementar la latencia de 2 a 3 ms. Sin embargo, en su trabajo (A. I. Klistorner

& Graham, 2005)utilizaron un filtrado entre 1 y 20 Hz sin realizar ningún comentario sobre el efecto del filtrado en las formas de onda.

En (Macfarlane, 2008) se puede encontrar un estudio exhaustivo del efecto de filtrar en las capturas de PEVmf. En este trabajo se demuestra que el filtrado tras la adquisición mejora la

calidad de la señal, obteniéndose la mayor ganancia cuando se aplica un filtrado de 3 - 20 Hz (tras correlación cruzada) a las secuencias de PEVmf. Aunque de todos los posibles filtros la autora elige solo dos tipos de filtros para realizar el estudio: filtros Kaiser, por tener una respuesta de fase que minimiza la distorsión de la forma de onda, y filtros Bessel de primer orden, por la mínima distorsión que producen.

Medida de calidad de la respuesta mediante ventanas temporales

Un método ampliamente utilizado para abordar el estudio de las señales de PEVmf es definir una ventana de señal (SW, signal window) y una ventana de ruido (NW, del inglés noise

window). La ventana de señal se define como el intervalo de tiempo en el que se presenta la

respuesta evocada (mezclada con ruido), mientras que en la ventana de ruido se considera que no existe respuesta fisiológica al estímulo visual y sólo se registra ruido (X Zhang et al., 2002). No existe un consenso a la hora de definir los límites de ambas ventanas. En este apartado se explicará el método más ampliamente utilizado en el registro VERIS (500 ms de duración de

registro), con valores de SW=45-150 ms, NW= 325-430 ms. (Figura 21).

Figura 21 Ventana de señal y ventana de ruido.

Para cuantificar la calidad de los registros, se utiliza la relación Señal a Ruido (SNR). Para un canal determinado se define como la división del valor de RMS medido en la ventana de señal y el valor medio de RMS en todos los canales medido en la ventana de ruido.

La fórmula para calcular el valor de RMS en la ventana de señal para un ojo y sector determinado se realiza mediante la Ecuación 1. N45-150 ms indica el número de muestras de la señal en el

intervalo 45 - 150 ms: 𝑆_𝑅𝑀𝑆(𝑋(𝑘)) = √∑ (𝑋(𝑘) − 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎(𝑋(𝑘)45−150𝑚𝑠)) 𝑘=150 𝑚𝑠 𝑘=45 𝑚𝑠 2 𝑁_{45−150 𝑚𝑠} Ecuación 1

El valor RMS en la ventana de ruido (RMSN) se obtiene con una expresión similar (Ecuación 2),

pero se utiliza el valor obtenido de promediar los sesenta sectores de un mismo canal y considerando las muestras de la ventana de ruido en el intervalo de 325-430 ms. La fórmula final de cálculo de la relación señal-ruido del registro X(k) se define por la Ecuación 3:

𝑁𝑅𝑀𝑆 ̅̅̅̅̅̅̅ = 1 60 ∑ √∑𝑘=430 𝑚𝑠𝑘=325 𝑚𝑠(𝑋(𝑘) − 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎(𝑋(𝑘)325−430𝑚𝑠)) 2 𝑁325−430 𝑚𝑠 𝑗=60 𝑗=1 Ecuación 2 𝑆𝑁𝑅 =𝑆𝑅𝑀𝑆(𝑋(𝑘)) 𝑁_𝑅𝑀𝑆 ̅̅̅̅̅̅̅ Ecuación 3

En el trabajo de (Fortune, Zhang, Hood, Demirel, & Johnson, 2004) concluyeron que registros

cuyo valor de SNR fuese superior a 1.7 (0.23 en escala logarítmica) presentaban suficiente nivel de señal respecto al ruido para poder ser usados.

Mejor canal

El cálculo de SNR está íntimamente relacionado con los métodos de registro de varios canales. Se ha comprobado que se obtienen mejores resultados en la interpretación de las señales de PEVmf si por cada uno de los sectores se procesa el mejor canal: el que tiene una SNR mayor

comprobado que el 79% de los sectores en sujetos sanos presentan una calidad de señal aceptable, pero si se selecciona el mejor canal, este porcentaje sube hasta el 93%. A nivel clínico, el criterio del mejor canal se puede considerar como un método estándar.

Figura 22 Selección del mejor canal en función del valor de SNR

De manera esquemática, los pasos a realizar se muestran en la Figura 22. Para cada canal, se

calcula la SNR. Después, dentro de cada sector, se elige el canal con mayor SNR, y se comprueba si la SNR de este canal está por encima del valor de SNR umbral. Si está por encima, se utiliza para los cálculos de amplitud y de latencia, y si está por debajo, el sector se descarta.