Monitoring depth of anesthesia through measurement of phase coupling among spontaneous EEG rhythms

Abstract

Süregiden EEG Salınımları Arasındaki Faz Bağlanım Ölçümleriyle Anestezi Derinliğinin İzlenmesiSon yıllarda, genel anestezi sırasında (farkındalık) uyanık olma hali hastalarda ciddi psikolojik etkilere ve anestezi uzmanları ile hukuki sorunlara neden olmaktadır. Anestezi derinliğni izlemek bu sorunun temel çözümüdür. Anestezinin başlaması ile EEG'nin frekansı, ortalama genliği ve faz bağlanımı değişir. Vücuda verilen anestezik maddenin dozunun artırılması ile beraber sinyalin ortalama frekansı azalır, genliği artar, delta ve teta dalgaları görülür. Bu araştırmada, EEG değişimlerini, delta ve alfa alt bant dalgalarının faz bağlanımlarını damardan uygulanan Propofol ile genel anestezi altındaki hastalarda araştırarak, anestezi derinliğiyle ilişkisini, karışık dalgacık dönüşüm sinyal analiz yöntemi ile inceledik. BIS indisini referans alarak module sinyallerin sıklık dağılımını ve dağısını hesapladık. Mann-Whitney U istatistiksel analiz yöntem ile çeşitli BIS indis aralıklarına uygun dağı değerleri analiz edildiğinde, bu verilerin farklı kesintisiz dağılımlar gösterdiğini gözlemledik. Sonuçlar, delta (3-4 Hz) ve alfa (8-9 Hz) aralıklarında faz bağlanımı olduğunu göstermektedir. Bu EEG değişimleri en iyi kanal T7 gözlemlenmektedir. Morlet karışık dalgacık dönüşümü, delta ve alfa alt bantlarının faz bağlanımını ölçerek hastada anestezi derinliğini belirlememize imkan sağlamaktadır. Bu yöntem genel anestezi derinliğini ölçmede kullanılarak , hastaların anestezi halinde uyanıklığı önlenebilir.

Monitoring Depth of Anesthesia through Measurement of Phase Coupling Among Spontaneous EEG Rhythms Awareness during general anesthesia for its serious psychological effects on patients and some juristically problems for anesthetists has been an important challenge during past decades. Monitoring depth of anesthesia is a fundamental solution to this problem. Induction of anesthesia alter frequency and mean of amplitudes of the electroencephalogram (EEG), and its phase couplings. By increasing the anesthetic drug dose, the mean frequency of the signal decreases and its amplitude increases and theta or delta waves appear. In this study, we analyze EEG changes for phase coupling between delta and alpha sub-bands using a new algorithm for depth of general anesthesia (DOA) measurement based on complex wavelet transform in patients anesthetized through total intravenous anesthesia (TIVA) by Propofol. By taking bispectral index (BIS) values as reference we calculate entropy and histogram of modulated signals. Entropies correspond to different BIS intervals using Mann-Whitney U test show that they have different continuous distributions. The results demonstrate that there is a phase coupling between 3-4 Hz in delta and 8-9 Hz in alpha sub-bands and these changes are shown better at the channel 8 (T7) of EEG. Moreover, when BIS values increase, the entropy value of modulated signal also increases and vice versa. In addition, measuring phase coupling between delta and alpha sub-bands of EEG signals through Morlet continuous complex wavelet transform analysis reveals the depth of anesthesia level. Therefore, it can be used to measure depth of general anesthesia to prevent awareness during anesthesia.