Diseño, integración y validación de un sistema de registro simultáneo de EEG y sEMG deglutorio

Abstract

[ES] La disfagia es un problema que afecta a 1 de cada 17 personas en el mundo. Esta patología puede presentarse de numerosas formas y puede tener origen tanto debido a un mal funcionamiento de los músculos deglutorios como a un mal funcionamiento del sistema nervioso, por lo que el análisis de señales de electroencefalograma (EEG) y electromiograma en superficie (sEMG) nos puede proporcionar información sobre la presencia de esta patología o riesgo de padecerla en un futuro a partir de ciertos parámetros, así como la posibilidad de diseñar futuros tratamientos y valorar sus efectos. Existen bastantes estudios de señales de sEMG deglutorio, muy pocos de EEG en deglución, y en nuestro conocimiento ninguno que haya valorado las señales conjuntamente. El objetivo principal de este TFG es diseñar un sistema de registro simultáneo de señales de EEG y sEMG de músculos deglutorios, así como verificar su correcto funcionamiento. Esto es necesario para lograr los objetivos de un proyecto más a largo plazo en el que se pretende caracterizar estas señales y sus posibles relaciones tanto en sujetos sanos como patológicos, establecer rangos y patrones de normalidad y posibles alteraciones por distintas patologías, efectos de posibles tratamientos, etc. Mediante el sistema a desarrollar se deben registrar las señales de EEG y sEMG asociadas a la actividad deglutoria de distintos tipos de bolos (saliva, agua, yogurt) con `marcas¿ de sincronismo ante distintos eventos como la preparación de la deglución y el inicio de los procesos mentales y musculares que la desencadenan.

Para el diseño e integración del sistema de registro se deberán plantear abordar, de acuerdo a las especificaciones/requerimientos de esta aplicación específica: la selección de número, tipo y localización de electrodos; selección, conexión y configuración del hardware de acondicionamiento y adquisición de señal; selección, configuración y programación parcial del software de adquisición de señal con marcadores de eventos; etc¿ Para la validación del sistema desarrollado se definirá un protocolo detallado de registro que se realizará sobre 20-25 voluntarios sanos, y se realizará una visualización y análisis preliminar de las señales tanto de EEG como de sEMG verificando si su morfología y características básicas relativas a amplitud, contenido espectral¿ son acordes a la literatura.

[EN] Dysphagia is the inability of people to swallow properly. It affects 1 in 17 people and greatly shortens the life expectancy of those who suffer from it, as well as greatly increasing morbidity. It mainly affects the older population and those who have had a neurological problem such as a stroke. It is a very complex disease that can have many different origins: neurological, muscular, immunological, congenital… The 2 main causes of dysphagia are of neurological and muscular origin. This is the reason why it is necessary to develop a system for simultaneous recording of an EEG signal and swallowing sEMG. In this work we will develop not only the complete system but also the protocol to carry out the signal recording. On the design side, all the necessary points will be covered. Explaining from the amplifier used and its performance, through the different types of electrodes used, to the explanation of the signal acquisition and analysis software. Likewise, a protocol has been developped when carrying out the recording, in which there are 2 different types of recordings: a recording when the patient is relaxed and the base line is recorded, and 20 recordings of 3 different types of boluses (60 trials in total) to analyse the reaction to foods with different types of textures. Finally, the signals obtained using EEGLab will be analysed to check that both the system designed and the protocol are correct and detect both EEG and sEMG signals in an adequate way by means of several analyses carried out on each type of signal.