Determinação automática de critério de parada para testes repetitivos usando a Medida de Sincronismo de Componente Múltipla
Abstract Detection of Auditory Steady-State Responses has been used in the estimation of comprehensive physiological audometric profiles, benefiting patients with cognitive problems. In clinical tests, where the minimum test time is required, objective response detection can be applied while the signal acquisition is performed. However, the repetitive use of the detection technique can lead to an increase in the false positive rates. An alternative approach to solve this problem is to define the presence of responses, when it detects response, without a break, for a number of consecutive tests. The objective of this study was to determine the number of consecutive tests, with a significance level of 5%, as function of the maximum number of objective response tests. The chosen detection technique was the so-called Multiple Component Synchrony Measure. To estimate such a number the Monte Carlo Method (10,000 interactions) was used. The results showed that number of consecutive tests can be estimated by a linear equation with adjusted coefficient of determination of 0.9961.
Keywords : EEG, ASSR, MSC, Detection, Stopping criterea
Resumo A detecção das Respostas Auditivas em Regime Permanente tem sido utilizada na estimação de um perfil audiométrico fisiológico abrangente, beneficiando pacientes com problemas cognitivos. Em exames clínicos, deseja-se um tempo mínimo de exame e, para isso pode-se utilizar as técnica de detecção objetivas enquanto a coleta de sinais é realizada. No entanto a utilização repetitiva das técnicas de detecção durante o exame pode levar ao aumento da taxa de falsos positivos em relação à aplicação de uma única vez da técnica. Uma alternativa para contornar esse problema, é definir a presença de resposta, quando a técnica de detecção inferir a presença de resposta num quantidade fixa de consecutivos testes. Assim, o objetivo desse trabalho foi determinar o valor de testes seguidos que assegure um nível de significância igual 5%, em função do número máximo de vezes que se aplicará a técnica de detecção. A técnica de detecção utilizada foi a Medida de Sincronismo de Componentes Múltipla e para estimar tal número utilizou-se o método de Monte Carlo (10.000 interações). Os resultados obtidos mostraram que o número de testes seguidos pode ser determinado por meio de uma equação linear, com coeficiente de determinação ajustado de 0,9961.
Palavras-chave EEG, ASSR, MCSM, Detecção, Protocolo de parada
1 Introdução
A Resposta Auditiva em Regime Permanente (Auditory Steady-State Response– ASSR) é um tipo de potencial evocado auditivo, no qual os estímulos sonoros são apresentados com uma taxa de repetição suficientemente alta, i.e. forma que as resposta dos estímulos se sobrepõem, e as componentes espectrais discretas da respostas apresentam amplitude e fase constantes (Picton et al., 2003; Venema, 2004; Chiappa, 2006; Felix, 2006).
Em aplicações clínicas as ASSRs, podem ser coletadas por meio de eletrodos posicionados no escalpo (sinais de eletroencefalograma – EEG) (Lins, 2002), sendo utilizadas para estimação do limiar auditivo fisiológico, beneficiando pacientes com problemas cognitivos, ou que não querem responder, ou que não podem responder (e.g. neonatos) (Korczak et al., 2012; Resende et al., 2015). Assim as ASSRs podem ser incluídas em programas de triagem de perda auditiva (Stapells, 2011; Resende et al., 2015) como uma técnica suplementar ao Potencial Evocado de Tronco Encefálico (Brainstem Evoked Response Audiometry - BERA).
Os registros das ASSRs estimuladas por um tom modulado em amplitude, apresentam uma energia no bins da frequência da moduladora e seus harmônicos. Assim, as ASSRs podem ser inferidas usando as Técnicas de Detecção Objetivas de Respostas (Felix, 2006; Korczak et al., 2012), e os resultados interpretados de maneira automático para cada frequência e sem interferências subjetivas dos pacientes e dos avaliadores (Miranda de Sá e Felix, 2002; Lin et al., 2009; Korczak et al., 2012).
As técnicas de detecção objetivas são métodos estatísticos, que se baseiam na rejeição da Hipótese Nula (\(H_{0}\)) para inferir a presença ou não de resposta (Picciotti et al., 2012). Considera-se a resposta presente quando os valores da estimativa a partir das técnicas de detecção excedem o valor crítico obtido da distribuição de probabilidades para \(H_{0}\) e α nível de significância.
Na maioria dos equipamentos comerciais utilizados para estimação do limiar auditivo fisiológico, as técnicas de detecção são aplicadas, apenas no final da coleta dos sinais (D’haenens et al., 2010). Porém, pode ser que seja possível inferir a presença de resposta durante a coleta dos sinais, reduzindo o tempo de exame. Para isso, é necessário aplicar as técnicas de detecção objetivas na medida em que se coletam os sinais do paciente. No entanto, a realização repetitiva das técnicas de detecção, aumenta a taxa de falsos positivos em relação à aplicação de uma única vez do teste (Luts et. al., 2008; D’haenens et al., 2010; Wilding et al., 2012;). Uma forma de contornar esse problema é adotar o critério de parada, o qual a resposta é definida como presente, quando NT consecutivos teste de hipótese rejeitam \(H_{0}\) (D’haenens et al., 2010; Wilding et al., 2012; Luts et. al., 2008).
O presente estudo investiga o valor de NT que assegure um nível de falsos positivos igual a 5%, para um exame que realizará uma quantidade máxima de testes estatísticos iguais a \(NT_{\text{MAX}}\). Como técnica de detecção foi utilizada a Medida de Sincronismo de Componentes Múltipla (MCSM), a qual utiliza a informação de N derivações. Com isso, pode-se utilizar o valor de NT no critério de parada de exame, em dispositivos que utilizam a MCSM de maneira online.
2 Materiais e métodos
2.1 Medida de Sincronismo de Componentes Múltipla (MCSM)
A Medida de Sincronismo de Componentes Múltipla (MCSM), proposta por Miranda De Sá e Felix (2003), mede o sincronismo devido a uma estimulação rítmica somente considerando os ângulos de fase médio, janela da Transformada de Fourier de N derivações EEG (Felix et al., 2007). Para a obtenção da fase média da \(i\)-ésima janela, utiliza-se os resultados de Mardia e Jupp (2002):