Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial, CoreSys Health, Weber Jensen, Erik, Vallverdú Ferrer, Montserrat, Millán I Ichon, Jaume, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial, CoreSys Health, Weber Jensen, Erik, Vallverdú Ferrer, Montserrat, and Millán I Ichon, Jaume
This project, promoted by Coresys Health, aims to enhance the capabilities of medical monitors to monitor the inflammatory response, through the analysis of heart rate variability (HRV) de- rived from the electrocardiogram (ECG) and electroencephalogram (EEG) signals. This would be a big step forward for patient care allowing to monitor the state of the patients through non- invasive methods and even allow for early detection of complications from surgery and sepsis. The objective of the project was to create a database and to identify by signal processing pa- rameters within the HRV and EEG signals that can effectively reflect the inflammatory reflex. A step within this objective included a study of the signal-filtering and spectral performance comparison between the Fast Fourier Transform (FFT) and the Lomb-Scargle periodogram of the HRV signal. The EEG and ECG signals from 28 adult patients undergoing surgery under general anesthesia for routine invasive procedures were used for this study. This database was created during this master’s thesis at "Clinica Interhospital" (Guayaquil, Ecuador). Linear and non-linear from both the time-domain frequency-domain analysis were applied to the EEG and HRV signals, in order to obtain parameters to differentiate between pre-surgical and post-surgical stimulus segments during the operation. Specifically, 5-minute segments were selected before and after any surgical stimuli (patients were under sedation). Linear time-domain and linear frequency- domain standard parameters were taken into account. Furthermore, non-linear time-domain and frequency-domain parameters were obtained through entropy-based algorithms. Statis- tical analyses included a pair-up Wilcoxon test, correlation analysis, linear logistic regression analysis, and linear and non-linear classification methods to evaluate the discriminatory capa- bilities of these parameters. For the single parameter analysis, the findings revealed significant differences (p-value, Aquest projecte, promogut per Coresys Health, té com a objectiu millorar les capacitats dels monitors mèdics per monitorar la resposta inflamatòria, mitjançant l’anàlisi de la variabili- tat de la freqüència cardíaca (HRV) derivada de l’electrocardiograma (ECG) i les senyals de l’electroencefalograma (EEG). Això suposaria un gran pas endavant per a la atenció als pacients, permetent monitorar l’estat dels pacients mitjançant mètodes no invasius i fins i tot permetent la detecció precoç de complicacions de cirurgies i sepsis. L’objectiu del projecte era crear una base de dades i identificar, mitjançant el processament de senyals, els paràmetres dins de les senyals de HRV i EEG que poden reflectir eficaçment el reflex inflamatori. Un pas dins d’aquest objectiu va incloure un estudi de la comparació del rendiment de filtratge de senyals entre la Transformada Ràpida de Fourier (FFT) i el periodograma de Lomb-Scargle de la senyal de HRV. Les senyals d’EEG i ECG de 28 pacients adults sotmesos a cirurgia sota anestèsia general per procediments invasius rutinaris es van utilitzar per a aquest estudi. Aquesta base de dades es va crear durant aquesta tesi de màster a la "Clinica Interhospital" (Guayaquil, Equador). Es van aplicar anàlisis tant lineals com no lineals tant en el domini temporal com en el domini de freqüència a les senyals d’EEG i HRV, per obtenir paràmetres per diferenciar entre segments de pre-estímul i post-estímul quirúrgic durant l’operació. Es van tenir en compte paràmetres estàndard tant en el domini temporal com en el domini de freqüència de HRV. A més, es van obtenir paràmetres no lineals en el domini temporal i de freqüència mitjançant algoritmes basats en entropia. Les anàlisis estadístiques van incloure una prova Wilcoxon de parells, anàlisi de correlació, anàlisi de regressió logística lineal i mètodes de classificació lineals i no lineals per avaluar les capacitats discriminatòries d’aquests paràmetres. Per a l’anàlisi de paràmetres individuals, el, Este proyecto, promovido por Coresys Health, tiene como objetivo mejorar las capacidades de los monitores médicos para seguir la respuesta inflamatoria, mediante el análisis de la variabil- idad de la frecuencia cardíaca (HRV) derivada del electrocardiograma (ECG) y las señales del electroencefalograma (EEG). Esto supondría un gran avance en la atención al paciente, permi- tiendo monitorear el estado de los pacientes a través de métodos no invasivos e incluso permitir la detección temprana de complicaciones quirúrgicas y sepsis. El objetivo del proyecto era crear una base de datos e identificar, mediante el procesamiento de señales, los parámetros dentro de las señales de HRV y EEG que pueden reflejar eficazmente el reflejo inflamatorio. Un paso dentro de este objetivo incluyó un estudio de la comparación del rendimiento de filtrado de señales entre la Transformada Rápida de Fourier (FFT) y el pe- riodograma de Lomb-Scargle de la señal de HRV. Se utilizaron las señales de EEG y ECG de 28 pacientes adultos sometidos a cirugía bajo aneste- sia general para procedimientos invasivos rutinarios en este estudio. Esta base de datos se creó durante esta tesis de máster en la "Clínica Interhospitalaria" (Guayaquil, Ecuador). Se aplicaron análisis tanto lineales como no lineales tanto en el dominio temporal como en el dominio de fre- cuencia a las señales de EEG y HRV, con el fin de obtener parámetros para diferenciar entre segmentos preestímulo y postestímulo quirúrgico durante la operación. Se tuvieron en cuenta parámetros estándar tanto en el dominio temporal como en el dominio de frecuencia de HRV. Además, se obtuvieron parámetros no lineales en el dominio temporal y de frecuencia a través de algoritmos basados en la entropía. Los análisis estadísticos incluyeron una prueba Wilcoxon emparejada, análisis de correlación, análisis de regresión logística lineal y métodos de clasifi- cación lineales y no lineales para evaluar las capacidades discriminatorias de estos parámetro