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Leaky-wave focused Ultrasound through Metamaterial ENgineering (LUMEN)

Description du projet

Changer le traitement du cerveau avec le son

La stimulation cérébrale non invasive pourrait révolutionner la manière dont nous traitons des affections telles que les tremblements de Parkinson, les tremblements essentiels, les douleurs neuropathiques et même les douleurs cancéreuses. Les ultrasons focalisés transcrâniens (tFUS) en sont un exemple, mais les méthodes actuelles utilisent des dispositifs coûteux et invasifs tels que l’IRM et les rayons X afin de corriger les distorsions des ondes, ce qui rend le processus coûteux et imprécis. Dans cette optique, le projet LUMEN, financé par le CER, propose une solution révolutionnaire: des métasurfaces acoustiques portables qui régulent les ondes ultrasonores à l’origine. Les tFUS en deviennent abordables, efficaces dans des conditions crâniennes variables et capables de cibler des zones du cerveau difficiles à atteindre. L’objectif global est de rendre le traitement plus sûr et plus inclusif.

Objectif

Transcranial focused ultrasound (tFUS) is a promising non-invasive technology capable of targeting specific brain regions to treat, among others, movement disorders such as essential tremor and Parkinson’s disease tremor. Yet, its effectiveness is currently limited by the excitation of leaky Lamb waves, which radiate energy at arbitrary angles in the brain, causing undesired aberrations. To mitigate these effects, the state-of-the-art technology for tFUS relies on patient-tailored aberration compensation strategies that take advantage of more invasive techniques, such as MRI guidance and X-Rays, making tFUS not accessible for all patients, expensive, and not readily available for small-scale laboratories.
LUMEN addresses these challenges by dressing the patient with acoustic metasurfaces, engineered structures designed to manipulate wave propagation. Instead of compensating for aberrations a posteriori, this project leverages acoustic metasurfaces to control the leaky-wave radiation mechanism at the source, creating functional devices able to focus ultrasound without the need for more invasive and complex correction strategies, thereby revolutionizing the focusing mechanism of tFUS. This approach not only aims to make tFUS more affordable, but also enhances the ability of tFUS to reach peripherical regions of the brain that are typically hard to access and provides a focusing mechanism effective across diverse skull geometries, making it suitable to treat different patients.
The outcomes of this research have the potential to transform the treatment landscape for millions suffering from tremor disorders, neuropathic pain, cancer-related pain, while also advancing the fields of wave physics, medical imaging, and therapeutic technology. Achieving these goals could lead to more inclusive, non-invasive therapeutic options, greatly improving patients' quality of life and reducing healthcare costs globally.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 967,00
Adresse
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italie
Région
Nord-Ovest Lombardia Milano
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 967,00

Bénéficiaires (1)