PFI-RP: Smart Seizure Prediction System based on AI-enabled Implantable Sensor Networks

PFI-RP:基于人工智能的可植入传感器网络的智能癫痫预测系统

基本信息

  • 批准号:
    2214013
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-08-15 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Research Partnerships (PFI-RP) project is to provide a better quality life for patients affected by neurological disorders for whom antiepilepsy drugs are not effective. While the technology will focus on novel treatments for drug-resistant epilepsy, a number of additional medical applications, including the treatment of patients with cardiac pacemakers, Parkinson disease, or post-traumatic stress disorder (PTSD) could be possible. According to the Centers for Disease Control (CDC), 1.2% of the US population (about 3.4 million people) has active epilepsy with more than 65 million people affected globally. While epilepsy patients have benefited from Implantable Medical Devices (IMDs), none of the current Food and Drug Administration (FDA)-approved neurostimulators that are used to alleviate seizure intensity in patients with drug-resistant epilepsy offer preventive treatment or well-in-advance, accurate, predictive alerts. This project may enable medical professionals to accurately predict a seizure so that patients could take precautions and avoid adverse outcomes such as serious injuries or death.The proposed project will enable in-situ smart medical inference via embedded Artificial Intelligence (AI) algorithms for patients affected by neurological disorders not treatable with antiepilepsy madications. The treatment may eliminate the need for subcutaneous wiring and highspeed through-body wireless links, offering a safer and more energy efficient solution. Currently, commercial neurostimulator systems use wired leads from a subcutaneous generator to send electrical signals to the targeted stimulation site. This wiring is a major cause of post-operative complications. Additionally, most of these systems are open-loop and have limited edge-computing capabilities. They require significant manual clinician input to adjust their response parameters and some still use continuous stimulation since they cannot predict a seizure. This project may improve deep brain and other neurostimulation technologies by developing intelligent and wirelessly-powered implants with embedded, in-situ, AI processing. This development may remove the dependency of the prediction models on external cloud computing, which requires transmission of a steady stream of data from implantable sensors to external devices. Wireless connectivity, re-chargeability, and re-programmability will be added to the system through low-power ultrasonic waves. This innovation may eliminate the needs for subcutaneous wiring between electrodes and implants and for large, implanted batteries.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这种创新伙伴关系的更广泛的影响/商业潜力 - 研究合作伙伴关系(PFI -RP)项目是为受抗脑病药物无效的神经系统疾病影响的患者提供更好的质量生活。 虽然该技术将专注于耐药性癫痫的新型治疗方法,但许多其他医疗应用,包括对心脏起搏器,帕金森病或创伤后应激障碍(PTSD)的患者进行治疗。根据疾病控制中心(CDC)的数据,美国1.2%的人口(约340万人)活跃癫痫病,全球有超过6500万人受到影响。虽然癫痫患者从可植入的医疗器件(IMDS)中受益,但目前的食品药物管理局(FDA)批准的神经刺激剂都用于减轻耐药性癫痫患者的癫痫发作强度,可提供预防性治疗或良好的预感染或准确,准确的预测性警报。该项目可以使医疗专业人员能够准确预测癫痫发作,以便患者可以采取预防措施并避免诸如严重伤害或死亡等不良结果。拟议的项目将通过嵌入式人工智能(AI)静脉内静脉内静脉内的智能医学推理,对受神经疾病影响的患者的嵌入式人工智能(AI)算法,不可治疗患有反症的神经疾病。 该处理可能会消除对皮下接线和高速透过无线链路的需求,从而提供更安全,更有效的解决方案。当前,商业神经刺激器系统使用皮下发电机的有线导线将电信号发送到靶向刺激位点。 该布线是术后并发症的主要原因。此外,这些系统大多数都是开环,并且具有有限的边缘计算功能。他们需要大量的手动临床医生输入来调整其响应参数,有些仍使用连续刺激,因为他们无法预测癫痫发作。该项目可以通过开发具有嵌入式,原地AI处理的智能和无线植入物来改善大脑和其他神经刺激技术。这种开发可以消除预测模型对外部云计算的依赖性,这需要将稳定的数据流从植入传感器传输到外部设备。无线连接性,重新启示性和重新编程性将通过低功率超声波添加到系统中。这项创新可能会消除电极和植入物之间的皮下接线的需求以及对大型植入电池的需求。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子和更广泛影响的评估评估标准的评估值得支持的。

项目成果

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