Project

In den letzten Jahren haben wir weiche Implantate entwickelt, die sich der komplexen Oberfläche des Gehirns anpassen können. Die mechanischen Eigenschaften dieser Geräte kommen denen innerer Organe sehr viel näher als die herkömmlicher starrer klinischer Geräte. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die nahtlose Integration in den Körper, die durch die Anpassungsfähigkeit des Geräts ermöglicht wird, zu einer selektiveren Kommunikation zwischen dem Gewebe und dem Implantat führt. In diesem BRIDGE PoC-Projekt haben wir diese soft Implantate im Zusammenhang mit traumatischen Hirnverletzungen eingesetzt, wobei wir diese Hirn-Tsunamis in einem Tiermodell mit Schlaganfall über Tage hinweg aufzeichnen konnten. Dies wird als Nächstes bei Menschen eingesetzt werden, die nach einem Schädel-Hirn-Trauma oder einem Schlaganfall auf die Intensivstation kommen, um ihre Behandlung zu steuern. Parallel dazu haben wir ein soft, robotergestütztes Implantationssystem entwickelt, dass ein sehr großes Elektrodengitter (mit einem Durchmesser von mehr als 6 cm) anbringen kann, aber nur ein 2 cm großes Loch im Schädel benötigt, was die Infektionsrate und das Risiko für den Patienten verringert. Dieses System wurde unter Verwendung eines integrierten Sensors entwickelt, der dem Chirurgen beim Einsetzen des Implantats in das Gehirn ein Feedback gibt. Das Konzept wurde an einem großen Tiermodell im Operationssaal validiert, wo die Elektrode ohne Schädigung des Gehirns eingeführt werden konnte und die Aufzeichnung der evozierten Gehirnaktivität ermöglichte. Dieses neu entwickelte weiche Robotersystem mit integrierter Hirnelektrode wird einen breiteren Einsatz solcher Implantate an der Oberfläche des Gehirns auf einer großen Fläche ermöglichen, ohne dass große Gehirnoperationen erforderlich sind.

In the past years, we have developed soft implants that can conform to the complex surface of the brain. The mechanical properties of these devices are much closer to these of internal organs, compared to conventional rigid clinical devices. Our results show that the seamless integration in the body enabled by the device’s conformability leads to more selective communication between the tissue and the implant. In this BRIDGE PoC project, we have used these soft devices in the context of traumatic brain injury where we could record the brain tsunamis in an animal model of stroke over days. This will be used next in humans coming in the intensive care unit after a TBI or stroke to guide their treatment. In parallel, we have come up with a soft robotic deployment system that can interface a very large electrode grid (>6 cm in diameter) but only requiring a 2 cm hole in the skull, that will reduce infection rate and risk to the patient. This system was developed using an integrated sensor to enable feedback for the surgeon while inserting the implant on the brain. The concept was validated in a large animal model in the surgery room where the electrode could be inserted without damaging the brain and enabled recording of evoked brain activity. This newly developed soft robotic system integrating the neural interface will enable more widespread use of such implants at the surface of the brain over a large surface without needing massive brain surgeries.