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Mechanics-augmented brain surgery

Descrizione del progetto

Chirurgia potenziata dalla meccanica per il trattamento dei disturbi cerebrali

Il tessuto cerebrale è estremamente morbido e perciò gli standard delle procedure di chirurgia mininvasiva devono essere elevati. Gli esiti possono migliorare grazie all’integrazione di informazioni virtuali attraverso la realtà virtuale immersiva (VR), per la formazione e la pianificazione, o attraverso la realtà aumentata (AR). Tuttavia, le soluzioni attuali spesso trascurano le complesse proprietà meccaniche del tessuto e le disfunzioni cellulari correlate. Il progetto MAGERY, finanziato dal CER, si propone di rivoluzionare il trattamento dei disturbi cerebrali attraverso la chirurgia potenziata dalla meccanica. L’integrazione delle simulazioni di meccanica del continuo con VR e AR, ridurrà al minimo i danni al tessuto cerebrale. Il progetto si avvarrà di immagini avanzate e misurazioni meccaniche per prevedere la deformazione dei tessuti e il rischio di danni in tempo reale, trasformando potenzialmente le pratiche chirurgiche e migliorando la nostra comprensione delle risposte cellulari alle sollecitazioni meccaniche.

Obiettivo

This project aims at revolutionising the treatment of brain disorders through mechanics-augmented brain surgery (MAGERY). Due to the ultrasoft nature of brain tissue, surgical procedures have exceptionally high requirements for minimal invasiveness and maximal safety. During the procedure, brain tissue largely deforms and is easily loaded beyond its functional tolerance. A promising technology to improve surgical outcomes is to integrate virtual information either through immersed virtual reality (VR) in training and planning or through augmented reality (AR) overlaying virtual information with the surgeons real view. Despite rapid advances, to date, most VR/AR solutions have disregarded the complex region-dependent mechanical properties of brain tissue and mechanics-induced cell dysfunction or death.

The MAGERY project will follow a new paradigm by focusing on brain mechanics. We imply that we can minimise unnecessary brain tissue damage by integrating continuum mechanics-based simulations into VR/AR solutions. Realising this objective will require to combine state-of-the-art approaches in live cell imaging, nonlinear continuum mechanics, and computational engineering. The applicant and the MAGERY team will for the first time perform simultaneous large-strain mechanical measurements and multiphoton microscopy, and, through modelling and simulations, identify thresholds for tissue and cell damage under complex three-dimensional loadings. By merging simulation results and VR/AR techniques, this project strives towards real-time predictions of brain tissue deformation and corresponding damage. With her pioneering role in testing and modelling the complex behaviour of human brain tissue, the applicant has excellent prerequisites to tackle these challenges.

If successful, this project can not only revolutionise VR/AR for brain surgery, but also leverage our understanding of the cellular response to three-dimensional mechanical loading across length and time scales.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
Contributo netto dell'UE
€ 2 229 523,00
Indirizzo
FREYESLEBENSTRAßE 1
91058 Erlangen
Germania
Regione
Bayern Mittelfranken Erlangen, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 229 523,00

Beneficiari (1)