ENDOCOM

1
ENDOCOM

• ENDOprothèse COMmunicante
• dédiée au suivi post-opératoire des anévrismes de
  laorte abdominale

Journée GDR ONDES
David LAUTRU Olivier ROMAIN Laboratoire
des Instruments et Systèmes dIle-de-France
UPMC SYEL Système Electronique - UPMC
2
Anévrismes de lAorte Abdominal, AAA

• Dilatation de laorte (Athérome)
• Géométrie asymétrique
• 6 à 7 des patients de plus de 65 ans
• Diamètre gt 50 mm 10 rupture dans lannée
• Si rupture
• 50 décès pré-hospitaliers
• Mortalité opératoire 50-80
• Traiter avant la rupture

3
Chirurgies

• Conventionnelle
• Agressive
• Laparotomie, etc
• Lourd chez sujets à risque
• Long recul
• Faible mortalité
• Dysfonction génitale chez lhomme

• Endovasculaire
• Peu agressif
• Mini-invasive
• chez sujets à risque
• Recul faible
• Très faible mortalité
• Surveillance régulière
• Risque dendofuites

4
Limites Endofuite, Surveillance

• Surveillance par imagerie
• Seul moyen actuel
• 5 la première année
• Tous les 6 mois
• Dilatation possible même sans fuite visible

5
Problématique

• Génèse du projet
• en 2004, Pascal Leprince et Mourad Karouia
  Pitié-Salpêtrière
• Existe-t-il une alternative à la surveillance
  classique ?

6
ENDOCOM
Surveillance post-opératoire non-invasive de la
pression dans les anévrismes exclus
7
Enjeux

• Médicaux
• Permettre un surveillance moins invasive
• Pas de radiation, pas diode
• Au cabinet du médecin
• Connaître le retentissement dune fuite sur
  lendotension

• Scientifique
• Valider la mesure de pression comme moyen de
  surveillance
• Milieu hostile
• Communication à 8 cm dans un milieu hétérogène

8
Etats de lart

• CardioMEMS ? 2000
• Capteur de pression passif (circuit résonnant) à
  basses fréquences (AM).
• Largué dans la poche
• Remon Medical Technology ? 2002
• Capteur de pression positionné sur le Stent
• Communication par ondes acoustiques

9
Systèmes existants

• Bilan
• Peu de réalisations / problème des AAA
• Peu de publications de résultats
• Fuite de type I
• Endotension
• Verrou Champ de pression inhomogène
• Géométrie asymétrique de lanévrisme
• Pertinence dun seul capteur
• Présence du thrombus
• Détection de lendotension ???

10
Objectif du projet

• Concevoir une endoprothèse communicante munie
  dun réseaux de capteurs de pression sans-fils
• Brevet UPMC - APHP - CNRS 2006
• BQR Recherche UPMC en 2006
• 2ème Prix de linnovation thérapeutique de la
  SGAM en 2007
• Soutenu par le GDR2760 en 2007
• ANR Tecsan en 2007

11
Partenaires

• 6 laboratoires
• IJLRA
• UTC
• INRIA
• INRA
• IRPHE
• SYEL
• APHP
• Institut de Cardiologie

• 1 entreprise
• France Télécom

12
Work Flow
13
Quelques résultats préliminaires

• Capteur de pression comment mesurer la
  pression ?
• Télé-alimentation et radiocommunication
• Simulateur numérique où placer les capteurs
  sur le stent / géométrie anévrisme ?
• Banc dexpérimentation

14
Quest ce que la RFID ?

• Couple émetteur-récepteur radiofréquence

Lecteur
TAG

• 1 Circuit intégré
• 1 Antenne
• 1 Packaging

15
Caractéristiques du capteur

• Tag RFID
• Pression 3-300mmHg
• (l x L xP) 5 x 8 x 2 mm

• Utilisation Stent comme antenne
• Optimisation fréquence

16
Conclusion

• Capteur RFID de pression original
• Premier prototype prévu dans 15 mois

17
Quelques résultats préliminaires

• Capteur de pression comment mesurer la
  pression ?
• Télé-alimentation et radiocommunication
• Simulateur numérique où placer les capteurs
  sur le stent / géométrie anévrisme ?
• Banc dexpérimentation

18
Verrous

• Transfert dénergie pour lalimentation
• Communication
• Respecter les limites dexposition

19
Objectifs

• Définir le bilan de puissance
• Atténuation
• Bande de fréquence des antennes
• Puissance max (dosimétrie)
• Caractérisation des antennes
• Formes, dimensionnements
• Emplacements
• Matériaux biocompatibles
• Rendement du transducteur
• Conversion dénergie

• Etude CEM
• Agressions extérieures
• Effets mutuels

20
Pacemaker (65,536 kHz)

• Simulations EF 2D

• Réf. 1985, Mohammed, Batina, Gipson, University,
  Miami, Florida

21
Indentification Animale (134,2 kHz)

• Existence depuis plus de 20 ans
• 1996 Normalisation ISO 11784, 11785 et 14223

• Réf. 2003, Livre RFID Handbook Finkenzeller

22
RFID Bande de fréquence 1/2

• Applications 125kHz
• Système antidémarrage
• Identifiaction animale
• Suivis de bagages
• Applications 13,56MHz
• Carte à puce sans contact (Porte-monnaie,
  Billetterie transport)
• Suivi et traçabilité (antivol, caddie, flotte
  véhicule)
• Papiers officiels (enregistrement biométrique)

• Couplage inductif

23
RFID Bande de fréquence 2/2

• Applications 443, 886 et 9xxMHz
• Identification à grande distance
• Application 2,45GHz ou 5,8GHz
• Télépéage autoroutier

Lecteur
Tag

• Couplage électromagnétique

24
Tissus dispersifs (10MHz-6GHz)
25
Couplage inductif / EM

• Couplage électromagnétique

Air
Peau
P0
T2 x P0
T
d
R
R2 x P0

• Couplage inductif
• ne se propage pas, lénergie est emmagasiné, non
  pas rayonnée
• peut être considéré comme quasi-stationnaire
• est pratiquement découplé du champ électrique
• décroît avec le cube de la distance

26
Limite champ proche magnétique
Peau (?r 300) -gt 20 cm
27
Puissance max

• Dosimétrie
• A étudier
• Normes RFID
• 125 kHZ ISO 14223 et 18000-2 Portée 10cm
• 13,56MHz ISO 15693, 14443 et 18000-3 Portée 10cm
  à 1m
• 860-950 MHz ISP 18000-6 Porté 2m Europe et 5m USA
• 2,45GHz ISO 18000-4 Porté 1 à 10m

28
Simulations 1/2
coté 4 cm
I2
I1
coté 4 cm
er 132 s 0.66 S/m
29
Simulations 2/2
r2 1 cm
r1 10 cm
er 132 s 0.66 S/m
30
Expérimentations 1/2
P 10 dBm 10 mW
31
Expérimentations 2/2

• Achat dun kit RFID 13,56MHz (ISO 15693)
• Lecteur 29 x 32 cm et Carte 8,5 x 5,4 cm
• Lecture en espace libre 30 cm

? 20 cm
Carte
30 cm
14 cm
Lecteur
32
Quelques résultats préliminaires

• Capteur de pression comment mesurer la
  pression ?
• Télé-alimentation et radiocommunication
• Simulateur numérique où placer les capteurs
  sur le stent / géométrie anévrisme ?
• Banc dexpérimentation

33
Simulateur Numérique

• Problème complexe Interaction fluide / structure
  (IFS)
• Etude simplifiée résolue en deux temps
• 1. Anévrisme sans stent
• Modélisation écoulements élasticité

Écoulements
Modélisation Élasticité
Modélisation Inverse
Écoulement sous FreeMEM
Mesure de contrainte / déformation
Élasticité sous CASTEM
34
Simulateur Numérique

• 2. Anévrisme avec stent
• Modélisation inverse
• Trouver le jeu de paramètre optimal
• pour  coller  au mieux lexpérience et
• le modèle simplifié 1D
• Modélisation simplifiée 1D (circuits RLC!)
• couplée fluide/ paroi élastique/ caillot
• gt Equivalent électrique

Écoulements
Modélisation Élasticité
Modélisation Inverse
35
Quelques résultats préliminaires

• Capteur de pression comment mesurer la
  pression ?
• Télé-alimentation et radiocommunication
• Simulateur numérique où placer les capteurs
  sur le stent / géométrie anévrisme ?
• Banc dexpérimentation

36
Banc de mesures

• 2 bancs de mesures in vitro
• IRPHE PIV
• SYEL APHP
• 1 banc de mesures animales
• INRA (Jouy en Josas) IC-GHPS
• Modèles danévrismes

37
Banc in vitro (Paris)
Modèle Silicone Caoutchouc échelle 2
Pression constante
-
Valve
Cur Artificiel Thoratec
Carte
dinterface
Système de
gestion de la
Labview
pression pulsatile
Capteurs de pression différentiel, 0 à 300mmHg
Moniteur
38
Conclusion générale

• Projet ENDOCOM est un projet pluridisciplinaire
• Toutes les compétences sont réunies
• Plusieurs études sont en cours
• Capteurs
• Modélisations numériques
• Expérimentations in vitro et in vivo

39
Perspectives dENDOCOM

• La mesure de pression non-invasive, ouvre la voie
  à dautres applications médicales
• Resténoses
• Anévrismes cérébraux
• Glaucomes
• Autres

40
Contact

• Site du projet
• http//endocom.free.fr
• Responsable
• Olivier ROMAIN
• Maître de conférences à Paris 6
• Groupe SYEL
• Olivier.Romain_at_upmc.fr
• 0144 27 96 33