Identificación robusta de la onda lenta gástrica en registros multicanal no invasivos del electrogastrograma: estudio comparativo en estado de ayunas y postprandial

Abstract

[ES] Los trastornos gástricos funcionales se caracterizan por síntomas crónicos o recurrentes. Estas patologías, que tienen una prevalencia elevada, repercuten negativamente en la calidad de vida de los pacientes y suponen una carga económica importante. En muchas ocasiones, estos trastornos no logran ser diagnosticados con pruebas rutinarias porque no conllevan anomalías estructurales. Así, la electrogastrografía (EGG) surgió como una técnica alternativa para el diagnóstico. Sin embargo, no se ha producido su transferencia al uso clínico por controversias sobre su validez y aplicabilidad. Esto se debe a que se trata de una señal de baja amplitud y frecuencia, estando embebido su registro con ruidos e interferencias. La aplicación de técnicas tradicionales de procesado de señal no ha conseguido obtener una herramienta para la identificación robusta de las componentes gástricas. Con este objetivo se propone la puesta a punto de un sistema de adquisición para generar una base de datos de registros de 25 canales de EGG en sujetos sanos, en estado de ayunas y postingesta. Para cada registro se ha aplicado la técnica Multivariate Variational Mode Decomposition (MVMD) para lograr la identificación de la onda lenta gástrica. Una vez identificada esta componente, se han obtenido parámetros característicos de la misma, para ayunas y postprandial, como la frecuencia dominante o el porcentaje de detectabilidad, entre otros, y se han comparado con los obtenidos al procesar las señales con técnicas convencionales. Además, se ha realizado un estudio preliminar de acoplamiento, computando los parámetros ICOH (Imaginary part of the Coherence) y PLI (Phase Lag Index ). Finalmente, se ha obtenido la velocidad de propagación de la onda lenta. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación la técnica MVMD mejora notablemente la identificación de la onda lenta gástrica. Por otro lado, se ha demostrado que, tanto la frecuencia fundamental como la amplitud de la onda lenta, así como la sincronización entre canales, aumentan significativamente tras ingerir alimentos. Sin embargo, no se han detectado diferencias en la velocidad de propagación entre ambos estados.

[CAT] Els trastorns gàstrics funcionals es caracteritzen per símptomes crònics o recurrents. Aquestes patologies, que tenen una prevalença elevada, repercuteixen negativament en la qualitat de vida dels pacients i suposen una càrrega econòmica important. En moltes ocasions, aquests trastorns no aconsegueixen ser diagnosticats amb proves rutinàries perquè no comporten anomalies estructurals. Així, la electrogastrografia (EGG) va sorgir com una tècnica alternativa per al diagnòstic. No obstant això, no s’ha produït la seua transferència a l’ús clínic per controvèrsies sobre la seua validesa i aplicabilitat. Això es deu al fet que es tracta d’un senyal de baixa amplitud i freqüència, estant embegut el seu registre amb sorolls i interferències. L’aplicació de tècniques tradicionals de processament de senyal no ha aconseguit obtindre una eina per a la identificació robusta de les components gàstriques. Amb aquest objectiu es proposa la posada a punt d’un sistema d’adquisició per a generar una base de dades de registres de 25 canals de EGG en subjectes sans, en estat de dejunes i postingesta. Per a cada registre s’ha aplicat la tècnica Multivariate Variational Mode Decomposition (MVMD) per a aconseguir la identificació de l’ona lenta gàstrica. Una vegada identificada aquesta component, s’han obtingut paràmetres característics d’aquesta, per a dejunes i postprandial, com la freqüència dominant o el percentatge de detectabilitat, entre altres, i s’han comparat amb els obtinguts en processar els senyals amb tècniques convencionals. A més, s’ha realitzat un estudi preliminar d’acoblament, computant els paràmetres ICOH (Imaginary part of the Coherence) i PLI (Phase Lag Index ). Finalment, s’ha obtingut la velocitat de propagació de l’ona lenta. Els resultats obtinguts mostren que l’aplicació la tècnica MVMD millora notablement la identificació de l’ona lenta gàstrica. D’altra banda, s’ha obtingut que, tant la freqüència fonamental com l’amplitud de l’ona lenta, així com la sincronització entre canals, augmenten significativament després d’ingerir aliments. No obstant això, no s’han detectat diferències en la velocitat de propagació entre tots dos estats.

[EN] Functional gastric disorders are characterised by chronic or recurrent symptoms. These pathologies, which are highly prevalent, have a negative impact on patients¿ quality of life and represent a significant economic burden. In many cases, these disorders cannot be diagnosed with routine tests because they do not involve structural abnormalities. Thus, electrogastrography (EGG) emerged as an alternative diagnostic technique. However, its transfer to clinical use has not taken place due to controversies about its validity and applicability. This is because it is a low-amplitude and low-frequency signal, and its recording is embedded with noise and interference. The application of traditional signal processing techniques has not been able to obtain a tool for the robust identification of gastric components. With this objective in mind, we propose the development of an acquisition system to generate a database of 25-channel EGG recordings in healthy subjects, fasting and postprandial state. For each recording, the Multivariate Variational Mode Decomposition (MVMD) technique has been applied to identify the gastric slow wave. Once this component has been identified, characteristic parameters have been obtained for fasting and postprandial, such as the dominant frequency or the percentage of detectability, among others, and these have been compared with those obtained when processing the signals with conventional techniques. In addition, a preliminary coupling study has been carried out, computing the ICOH (Imaginary part of the Coherence) and PLI (Phase Lag Index) parameters. Finally, the propagation velocity of the slow wave has been obtained. The results obtained show that the application of the MVMD technique significantly improves the identification of the gastric slow wave. On the other hand, both the fundamental frequency and the amplitude of the slow wave, as well as the synchronisation between channels, increase significantly after ingesting food. However, no differences in propagation velocity were detected between the two states.