STTR Phase I: Portable Ultra-Resolution EEG for Improved Diagnosis and Treatment of Brain Disorders: Instrumentation and Algorithms

STTR 第一阶段:用于改进脑部疾病诊断和治疗的便携式超分辨率脑电图:仪器和算法

基本信息

  • 批准号:
    1843859
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-15 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This SBIR Phase I project will advance novel techniques for developing high-resolution noninvasive brain imaging systems, capable of recording unprecedented spatiotemporal resolution inferences of the brain activity for a portable system. These systems leverage novel fundamental analysis and results, and experimental demonstrations, that show that spatial resolution of Electroencephalography (EEG) is not saturated at densities of a few hundred electrodes, unlike what has been widely believed in clinical and neuroscience community. They also build on recent work by the PIs that enables faster and reliable acquisition of EEG signals. The success of the proposed work will help diagnose worsening brain injuries before the injury occurs. Brain injuries affect 1.7 million Americans every year. Commercially, it will enable higher resolution brain-machine interfaces for applications such as virtual reality interfacing and neuroprostheses, generating novel avenues for jobs and revenue through creation of an entirely new industry. This transdisciplinary effort brings together neuroscientists and engineers and the concepts developed in this effort will inform material for basic neuroscience and neuroengineering courses. The team will continue to publish and publicize their work at clinical conferences. One of the core employees will be a minority female who has contributed to the research, guided several other minority (and non-minority) female students, and now wants to lead the development end of this project.This effort builds a systematic platform that challenges the widely held belief that increasing electrode-densities of EEG to beyond a few hundred electrodes does not improve spatial resolution. There are several problems with the traditional EEG that the platform overcomes: (i) typically only 9-32 electrodes are used for clinical diagnoses and these are fundamentally limited to only providing poor spatial resolution; (ii) because traditional EEGs have low resolution, surgical treatments often require invasive procedures. E.g., for diagnosing severity or worsening of Traumatic Brain Injuries (TBI) by measuring parameters of cortical spreading depolarizations (CSDs), which are mediators of worsening brain injuries; (iii) long-term EEG measurements are cumbersome, and high-density systems can take hours of manual labor to install. The PIs' preliminary work provides strong evidence supporting the claim that ultra-high-density EEG will provide the first non-invasive and portable modality for high spatial and temporal resolution brain imaging. Novel brain-imaging algorithms will be developed and benchmarked against existing techniques and assessed using novel fundamental limits. Novel techniques will be deployed in the design of conductive sponges and in lowering power, enabling the platform to be portable and usable over long term. These improvements will be rigorously tested through simulations, experiments, and real data analysis.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.
该SBIR第一阶段项目将推进开发高分辨率非侵入性脑成像系统的新技术,能够记录便携式系统的大脑活动的前所未有的时空分辨率推断。 这些系统利用新的基本分析和结果,以及实验演示,表明脑电图(EEG)的空间分辨率在几百个电极的密度下并不饱和,这与临床和神经科学界广泛认为的不同。 他们还建立在PI最近的工作基础上,可以更快,更可靠地采集EEG信号。这项工作的成功将有助于在受伤发生前诊断恶化的脑损伤。脑损伤每年影响170万美国人。在商业上,它将为虚拟现实接口和神经假体等应用提供更高分辨率的脑机接口,通过创造一个全新的行业来创造新的就业和收入途径。 这种跨学科的努力汇集了神经科学家和工程师,在这种努力中开发的概念将为基础神经科学和神经工程课程提供信息。 该团队将继续在临床会议上发表和宣传他们的工作。 其中一名核心员工将是一名少数民族女性,她为研究做出了贡献,指导了其他几名少数民族(和非少数民族)女学生,现在希望领导该项目的开发。这一努力建立了一个系统平台,挑战了广泛持有的信念,即将EEG的电极密度增加到超过几百个电极并不能提高空间分辨率。该平台克服了传统EEG的几个问题:(i)通常仅9-32个电极用于临床诊断,并且这些电极从根本上限于仅提供差的空间分辨率;(ii)由于传统EEG具有低分辨率,因此外科治疗通常需要侵入性程序。例如,在一个示例中,用于通过测量皮层扩散去极化(CSD)的参数来诊断创伤性脑损伤(TBI)的严重性或恶化,所述CSD是恶化的脑损伤的介质;(iii)长期EEG测量是麻烦的,并且高密度系统可能需要数小时的手工劳动来安装。PI的初步工作提供了强有力的证据,支持超高密度EEG将为高空间和时间分辨率脑成像提供第一个非侵入性和便携式模式的说法。 将开发新的脑成像算法,并与现有技术进行基准测试,并使用新的基本限制进行评估。 新技术将用于导电海绵的设计和降低功率,使平台能够长期便携和使用。 这些改进将通过模拟、实验和真实的数据分析进行严格的测试。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrophilic Conductive Sponge Sensors for Fast Setup, Low Impedance Bio-potential Measurements
用于快速设置、低阻抗生物电势测量的亲水性导电海绵传感器
Feedback-based Electrode Rehydration for High Quality, Long Term, Noninvasive Biopotential Measurements and Current Delivery
基于反馈的电极补液可实现高质量、长期、无创生物电势测量和电流传输
  • DOI:
    10.1109/biocas.2019.8919026
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Krishnan, Ashwati;Weigle, Harper;Kelly, Shawn K;Grover, Pulkit
  • 通讯作者:
    Grover, Pulkit
Neural silences can be localized rapidly using noninvasive scalp EEG.
  • DOI:
    10.1038/s42003-021-01768-0
  • 发表时间:
    2021-03-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Chamanzar A;Behrmann M;Grover P
  • 通讯作者:
    Grover P
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Shawn Kelly其他文献

MECHANICAL AORTIC VALVE THROMBOSIS ON RIVAROXABAN
  • DOI:
    10.1016/s0735-1097(16)31115-9
  • 发表时间:
    2016-04-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Vishesh Kumar;Shawn Kelly;Jimmy Yee;Amol Raizada;Adam Stys;Maria Stys
  • 通讯作者:
    Maria Stys

Shawn Kelly的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Shawn Kelly', 18)}}的其他基金

STTR Phase II: High-quality, Quick-apply Electroencephalography (EEG) for Improved Diagnosis of Brain Disorders
STTR 第二阶段:高质量、快速应用的脑电图 (EEG),以改进脑部疾病的诊断
  • 批准号:
    2111735
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement

相似国自然基金

Baryogenesis, Dark Matter and Nanohertz Gravitational Waves from a Dark Supercooled Phase Transition
  • 批准号:
    24ZR1429700
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
ATLAS实验探测器Phase 2升级
  • 批准号:
    11961141014
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    3350 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
地幔含水相Phase E的温度压力稳定区域与晶体结构研究
  • 批准号:
    41802035
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    12.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于数字增强干涉的Phase-OTDR高灵敏度定量测量技术研究
  • 批准号:
    61675216
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Phase-type分布的多状态系统可靠性模型研究
  • 批准号:
    71501183
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    17.4 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
纳米(I-Phase+α-Mg)准共晶的临界半固态形成条件及生长机制
  • 批准号:
    51201142
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
连续Phase-Type分布数据拟合方法及其应用研究
  • 批准号:
    11101428
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
D-Phase准晶体的电子行为各向异性的研究
  • 批准号:
    19374069
  • 批准年份:
    1993
  • 资助金额:
    6.4 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

STTR Phase I: Portable single cell cytology and predictive analysis platform for the early detection of epithelial cancers
STTR 第一期:用于上皮癌早期检测的便携式单细胞细胞学和预测分析平台
  • 批准号:
    2233372
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Development and Validation of a Speech-Based Portable Concussion Screening Tool
STTR 第一阶段:基于语音的便携式脑震荡筛查工具的开发和验证
  • 批准号:
    1448930
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Robust, portable holographic imaging for label-free analysis of blood samples in the field
STTR 第一阶段:强大的便携式全息成像,用于现场血液样本的无标记分析
  • 批准号:
    1346349
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Rapid Blood Typing with a Portable Medical Device
STTR 第一阶段:使用便携式医疗设备进行快速血型分析
  • 批准号:
    1417187
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: MEMS Reconfigurable Antenna for Portable Wireless Devices
STTR 第一阶段:用于便携式无线设备的 MEMS 可重构天线
  • 批准号:
    1417284
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Phase II STTR: Portable Device for Telecare Monitoring of Elderly People
第二阶段 STTR:用于老年人远程护理监控的便携式设备
  • 批准号:
    8523717
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
Phase II STTR: Portable Device for Telecare Monitoring of Elderly People
第二阶段 STTR:用于老年人远程护理监控的便携式设备
  • 批准号:
    8310899
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
STTR Phase II: Low-Cost Portable Telerehabilitation System for Intelligent Stretching and Remote Assessment of Hypertonic Arm Joints
STTR第二期:用于高张力手臂关节智能拉伸和远程评估的低成本便携式远程康复系统
  • 批准号:
    0750515
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Portable Ultrasound Devices for Noninvasively Monitoring Intracranial Pressure
STTR 第一阶段:用于无创监测颅内压的便携式超声设备
  • 批准号:
    0810614
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Low-Cost Portable Telerehabilitation System for Intelligent Stretching and Remote Assessment of Hypertonic Elbow Joint
STTR第一期:低成本便携式远程康复系统,用于高张力肘关节的智能拉伸和远程评估
  • 批准号:
    0539841
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了