Project

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CMOS-based intelligent deep implants for continuous monitoring and treatment of heart failure patients

Applicant Mattavelli Marco
Number 180272
Funding scheme Sinergia
Research institution EPFL - STI - GR-SCI-STI - SCI-STI-CD
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Interdisciplinary
Start/End 01.10.2018 - 30.09.2022
Approved amount 1'457'584.00
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All Disciplines (3)

Discipline
Interdisciplinary
Electrical Engineering
Cardiovascular Research

Keywords (4)

Heart failure disease; CMOS; Continuous monitoring; Deep implant

Lay Summary (French)

Lead
L'insuffisance cardiaque est l'une des maladies cardiaques les plus graves. De ce fait, on peut s'attendre dans le futur à ce que l'accent soit davantage mis sur la détection précoce et un meilleur traitement de cette maladie.C'est la raison pour laquelle l'objectif principal de ce projet de recherche, d’une durée de trois ans, est la conception et le développement d'un implant innovant spécialement conçu pour la surveillance en continu (24 heures par jour/7 jours par semaine) des patients souffrant d'insuffisance cardiaque afin d’adapter leur traitement médical.
Lay summary

L'équipe de recherche de ce projet est composée de deux experts des sciences de l'ingénieur (Prof. Catherine Dehollain et MER Dr. Marco Mattavelli, tous deux de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne : EPFL) et d'un expert des sciences médicales (Prof. Maurice Beghetti des Hopitaux Universitaires de Genève : HUG). Cette équipe interdisciplinaire couvre tous les aspects scientifiques et technologiques nécessaires à la réalisation de ce projet.

L'évaluation régulière de l'hémodynamique du patient est cruciale afin de pouvoir suivre au mieux son état cardiaque. La connaissance au jour le jour de l’état cardiaque du patient permettra de personnaliser son traitement médical. C’est la raison pour laquelle différents paramètres cardiaques seront mesurés grâce à des capteurs implantés permettant de surveiller en continu chaque patient souffrant d'insuffisance cardiaque. L'information recueillie lors des activités quotidiennes du patient améliorera la détection précoce des changements hémodynamiques grâce à des données supplémentaires non disponibles aujourd'hui. Cela permettra d’adapter le traitement médical à chaque patient souffrant d’insuffisance cardiaque.

Cette surveillance en continue sera obtenue grâce à la conception d'un nœud de capteurs innovant, alimenté à distance, qui sera implanté profondément dans le corps. Les mesures obtenues par ce nœud de capteur seront compressées et digitalisées in situ, ce qui exigera la conception d'algorithmes de traitement du signal à très faible consommation. Ces mesures seront envoyées à une station de base externe.

Les blocs électroniques du nœud du capteur seront conçus en technologie CMOS. Les dimensions du nœud du capteur seront un facteur important pour permettre son implantation dans le corps.
Direct link to Lay Summary Last update: 13.08.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

Cardiac Heart Failure (CHF) disease is now one of the most important cardiac illnesses. It can be anticipated that in the future more emphasis will be placed on early detection and better treatment of this disease.That is the reason why the main objective of this three year interdisciplinary research project is the design and the development of an innovative deep implant specially tailored for the continuous monitoring (24 hours per day/7 days per week) and treatment of cardiac heart failure patients.The interdisciplinary research team is composed by two experts from the engineering sciences (Prof. Catherine Dehollain and MER Dr. Marco Mattavelli both from Ecole Polytechnique Federale de Lausanne: EPFL) and one expert from the medical sciences (Prof. Maurice Beghetti from Hopitaux Universitaires de Geneve: HUG). This team covers all the scientific and technological aspects for the necessary tasks to accomplish this research project.When discussing the effect of therapies and follow up of the cardiac heart failure patients, the regular assessment of hemodynamics is crucial. Therefore, different cardiac parameters will be measured thanks to implanted sensors to monitor continuously heart failure patients The continuous information collected during the patients’ daily activities will improve the early detection of hemodynamic changes by showing additional data unavailable today, and it will adapt their treatments by providing feedback on how the patients react to the prescribed drugs.This continuous monitoring will be obtained thanks to the design of an innovative remotely powered sensor node which will be deeply implanted in the body. The output measurements of the sensor node will be time-stamped, normalized and compressed in-situ thus demanding the design of ultra-low-power signal processing algorithms. These measurements will be transmitted wirelessly to an external base station.The electronic building blocks of the implanted sensor node will be designed in CMOS technology. The dimensions of the sensor node will be a key factor in enabling its implantation at a location deep inside the body.
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