Study of variation of cerebral frequency and relationship between slow and quick rhythms in coma EEG and normal EEG records

The use of electroencephalography to aid in the diagnosis of unconsciousness in Intensive Care Units (ICU) environments is significantly used because it is a simple examination and low operational and monetary cost. From this, the analysis of this sign with the aim of associating possible coma etiologies with some of the patient's outcomes (living or dying) is essential and complex since there is little literature focused on this issue. Because it is a non-stationary signal, tools that use only the Fourier transform may not be applicable. Therefore, in this work an EEG processing technique that analyzes time and frequency, denominated Brain Frequency Variation (BFV) was applied in two databases of distinct EEG records: Coma (individuals hospitalized in the ICU) and Control (healthy people without neurological problems). For the Coma Group, 128 records were used and for the Control 100 records. It was noted that as the main result in the BFV analyzes that the variation of the Alpha rhythm (operating in a frequency range between 7.5 and 12.5 Hz) is higher in normal individuals, whereas that variation for the Delta rhythm (in the between 1 and 3.5 Hz) is higher in comatose patients. We also analyzed the quantification of BFV in the coma database, grouping and comparing different coma etiologies, and the main finding was that etiologies such as stroke and cranioencephalic trauma had different BFV patterns, indicating that the EEG tracing for each is different. A second quantifier was the relationship between slow (Delta and Theta) and fast (Alpha and Beta) rhythms, taking into account the power spectral density of the signal evaluated. It was noted that, as the main finding, the EEG records of comatose patients presented high rates of slow rhythms compared to the control group. Therefore, from the results obtained by the processing using these two tools, the comatose EEG signal can be evaluated with the intention of assisting in the prognosis of patients in ICU so that problems such as the diagnosis of death within this environment can be mitigated.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)A utilização da Eletroencefalografia no auxílio ao diagnóstico da falta de consciência em ambientes de Unidades de Terapia Intensiva (UTI) é significativamente utilizado por esse se tratar de um exame simples e baixo custo operacional e monetário. A partir disso, a análise desse sinal com o objetivo de associar possíveis etiologias do coma com alguns desfechos verificados no paciente (viver ou morrer) é essencial e complexo visto que há pouca literatura direcionada a essa questão. Por se tratar de um sinal não estacionário ferramentas que utilizam apenas a Transformada de Fourier não podem ser aplicáveis. Portanto, nesse trabalho uma técnica de processamento de EEG que analisa tempo e frequência, denominada Variação da Frequência Cerebral (VFC) foi aplicada em duas bases de dados de registros de EEG distintas: Coma (indivíduos internados na UTI) e Controle (pessoas saudáveis sem problemas neurológicos), sendo que para o Grupo Coma foram utilizados 128 registros e para o Controle 100 registros. Notou-se que como principal resultado nas análises de VFC que a variação do ritmo Alfa (que atua numa faixa de frequência entre 7,5 e 12,5 Hz) é maior em indivíduos normais, enquanto que essa variação para o ritmo Delta (na faixa entre 1 e 3,5 Hz) é maior em pacientes comatosos. Analisou-se ainda o quantificador VFC na base de dados coma, agrupando e comparando diferentes etiologias do coma e o principal achado foi que etiologias como Acidente Vascular Encefálico (AVE) e Traumatismo Crânio-encefálico (TCE) apresentaram padrões de VFC distintos, indicando que o traçado EEG para cada qual é diferente. Um segundo quantificador utilizado foi a relação entre ritmos lentos (Delta e Teta) e ritmos rápidos (Alfa e Beta), levando em consideração a densidade espectral de potência do sinal avaliado. Notou-se que, como principal achado, os registros de EEG de pacientes comatosos apresentaram índices elevados de ritmos lentos comparados ao grupo controle. Portanto, a partir dos resultados obtidos pelo processamento utilizando essas duas ferramentas, o sinal EEG comatoso pode ser avaliado com o intuito de auxiliar no prognóstico de pacientes em UTI para que problemas como o diagnóstico de morte dentro desse ambiente possa ser amenizado