Métodos avanzados de procesado de la señal de presión intracraneal durante los estudios de infusión en pacientes con hidrocefalia

Introduccion: El analisis espectral y la dinamica no lineal han permitido mejorar la capacidad diagnostica de varias senales biomedicas. Durante los ultimos anos han surgido nuevas propuestas de analisis de la senal de presion intracraneal (PIC) basadas en la dinamica no lineal con unos resultados preliminares prometedores. Mas concretamente, la regularidad y la complejidad del trazado de esta senal fisiologica disminuyen durante los periodos de hipertension intracraneal en pacientes que han sufrido un traumatismo craneoencefalico (TCE) grave. El test de infusion es una prueba complementaria para el estudio de pacientes con hidrocefalia. Permite calcular la resistencia a la reabsorcion de liquido cefalorraquideo (ROUT), un parametro que aumenta en las formas arreabsortivas de hidrocefalia. Al margen de su utilidad clinica, los estudios de infusion ponen a prueba los mecanismos de compensacion del sistema craneoespinal infundiendo volumen. Este escenario permite investigar el comportamiento de la PIC en su transito desde un estado basal fisiologico hasta que se saturan los mecanismos de compensacion y aparece hipertension intracraneal. En esta memoria se pretende cuantificar y caracterizar el comportamiento de la senal PIC en el amplio rango de presiones que recorren los estudios de infusion, con metodos avanzados de procesado de senales derivados de la dinamica no lineal y el analisis espectral. Material y metodos: La poblacion estudiada esta constituida por pacientes adultos con sospecha clinica y radiologica de hidrocefalia normotensiva que han sido sometidos a un test de infusion durante el periodo 2006-2011. Todos los pacientes presentaban dos o mas sintomas de la triada de Hakim (inestabilidad para la marcha, deterioro cognitivo y disfuncion de esfinteres) y un aumento del tamano ventricular (indice de Evans > 0.30). Los metodos de analisis 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 parametrica de series unidimensionales de longitud finita. El analisis se aplica a una secuencia binaria generada a partir de la senal original usando un valor umbral. El algoritmo contabiliza el numero de patrones diferentes que aparecen en una secuencia de datos. CTM cuantifica la variabilidad de una senal a partir de diagramas de diferencias de segundo orden. Para el analisis espectral se obtuvo primero la densidad espectral de potencia (PSD), a partir de la cual se calculo 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 senal PIC con los parametros mencionados, se seleccionaron cuatro intervalos de tiempo en cada test de infusion. El primer tramo es la etapa basal, antes de comenzar la infusion. El segundo intervalo coincide con el inicio de la infusion. Esta etapa se caracteriza por un trazado ascendente con una pendiente variable. Refleja la transicion hacia la hipertension intracraneal. El tercer intervalo es una fase de meseta mas o menos estable, que se suele alcanzar conforme avanza la infusion. Este tramo suele transcurrir en rangos de hipertension intracraneal. La ultima etapa es la fase de recuperacion, cuando la presion recupera lentamente valores basales despues de haber interrumpido la infusion. En primer lugar, se represento la evolucion temporal de cada parametro durante el test de infusion. La estrategia seguida ha sido segmentar la serie temporal de datos en fragmentos de 5 segundos para obtener el valor de cada parametro 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 continuacion se promediaron los datos obteniendo asi un unico valor del parametro 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 transicion, meseta y recuperacion, respectivamente. Resultados: Los valores de complejidad LZ disminuyeron durante la infusion alcanzando valores minimos en la fase de meseta. Las diferencias entre etapas fueron significativas (p<0.01). El analisis mediante correlacion parcial sugiere que el descenso en la complejidad LZ de la senal PIC depende mas del aumento en la amplitud de la onda que del rango de presion. 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 reabsorcion de liquido cefalorraquideo (LCR), mayor es el cambio que experimenta la complejidad LZ de la senal durante el estudio de infusion. El analisis de variabilidad demostro que los valores de CTM son mayores en la etapa basal. Disminuyen durante la infusion alcanzando valores minimos en la fase de meseta y vuelven a aumentar en la ultima etapa, cuando ya se ha interrumpido la infusion. Las diferencias entre etapas fueron significativas (p<0.001). Al igual que ha ocurrido con el analisis de complejidad, los valores de CTM guardan una relacion mas estrecha con la amplitud de la onda que con el rango de presion. En referencia al analisis espectral, MF aumenta durante la infusion de suero al sistema craneoespinal. Los valores mas altos aparecen en la fase de meseta. El comportamiento de RP fue diferente en funcion de la banda de interes considerada. En el caso de RPB1, los valores mas elevados aparecen en la etapa basal, disminuyen durante la infusion y se alcanzan valores minimos durante la fase de meseta. El comportamiento de RPB2 fue a la inversa: los valores de RPB2 son mas bajos durante la etapa basal y aumentan durante la infusion de suero al sistema craneoespinal, alcanzando valores maximos 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 infusion cuando se analizo RPB3. Conclusiones: La complejidad, la variabilidad y los parametros espectrales investigados constituyen estrategias validas para extraer informacion a partir de la senal PIC. El componente pulsatil de esta senal se perfila como un elemento determinante de la complejidad, la variabilidad y las caracteristicas espectrales del trazado de la senal. Las diferencias detectadas durante las diferentes etapas por las que discurre un estudio de infusion permiten caracterizar la naturaleza pulsatil de la senal PIC. Es preciso continuar investigando la utilidad clinica de estas herramientas en el ambito de la hidrocefalia y del paciente neurocritico.