PlaqueCharm

  • Project title: Plaque Characterization Using Millimeter Waves on Catheters
  • Funding organisation: Federal Ministry of Education and Research (BMBF)
  • Funding period: 01.09.2012 until 30.08.2015
  • Localisation: Arteriosclerosis, Fat and Calcium Deposits, Catheter, Millimeter Waves
  • Partners:
    • IHP GmbH – Leibniz Institute for Innovative Microelectronics, Frankfurt/Oder
    • Prof. B. Schmidt, IMOS, FEIT
    • Primed Medizintechnik GmbH, Halberstadt
    • University Hospital Gießen/Marburg GmbH
    • Ruhr University Bochum
  • Contact person: Univ.-Prof. Dr. Georg Rose, Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Faculty of Electrical Engineering and Information Technology, Institute for Medical Engineering, Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, Tel.: +49 391 6718862, georg.rose(at)ovgu.de

 

The underlying arteriosclerotic disease is the cause of a multitude of ischemic damage patterns in the human organism. In this context, coronary heart disease is the most epidemiologically significant disease in industrialized countries. The aim of this project is to develop a new miniaturized radar sensor for the minimally invasive characterization of arterial vascular systems using millimeter waves. This sensor, integrated into the tip of a catheter, is intended to image the inner walls of blood vessels to enable the staging of arteriosclerosis.

Plaque on the inner walls of arteries consists of fat and calcium deposits. The electrical properties of these deposits in the THz range allow insights into the composition of the plaques. The electrical properties of tissue areas with low water content or high calcium content are markedly different from those of healthy tissue. The significant innovation of the project is the development of a silicon chip using IHP BiCMOS technology at frequencies in the range of 30 – 300 GHz. Due to the very high operating frequency, the length of the required antennas is reduced to a few millimeters. This sensor chip, due to its small size (1 - 2 mm²), can be integrated into the tip of a catheter.

This procedure has the potential to introduce a new quality in the clinical assessment of the risk of arteriosclerosis and thus the preventive therapy of heart attacks and strokes. The goal of the InES initiative (Intelligent Electronic Systems for Applications in Equipment and Plant Engineering and Medical Technology) is to promote research and development for electronic design, manufacturing, and testing of intelligent electronic systems with the aim of opening up innovative applications in medical technology. The goal of this project, to develop a miniaturized radar sensor for the minimally invasive characterization of arterial vascular systems using millimeter waves, makes a valuable contribution within the framework of the InES funding initiative.

This subproject has been funded under the direction of Prof. Dr. Georg Rose since 2012.

 

Further information about the project can be found here.

 

Die arteriosklerotische Grunderkrankung ist die Ursache für eine Vielzahl von ischämisch bedingten Schädigungsmustern des menschlichen Organismus. In diesem Zusammenhang ist die koronare Herzerkrankung die epidemiologisch bedeutsamste Erkrankung der Industriestaaten. Ziel dieses Vorhabens ist es, einen neuen miniaturisierten Radarsensor für die minimal-invasive Charakterisierung von arteriellen Gefäßsystemen mit Millimeterwellen zu entwickeln. Mittels dieses in der Kathederspitze integrierten Sensors sollen die Innenwände von Blutgefäßen abgebildet werden, um dadurch eine Stadieneinteilung der Arteriosklerose vornehmen zu können.

Der Plaque an Arterieninnenwänden besteht aus Fett- und Kalkablagerungen. Die elektrischen Eigenschaften im THz-Bereich dieser Ablagerungen erlauben es, einen Einblick in die Zusammensetzung der Plaques zu erhalten. Die elektrischen Eigenschaften von Gewebebereichen mit geringem Wassergehalt oder hohem Kalkanteil sind deutlich von gesundem Gewebe zu unterscheiden. Die bedeutende Innovation des Projekts ist die Entwicklung eines Siliziumchips unter Nutzung der IHP BiCMOS Technologie bei Frequenzen im Bereich von 30 – 300 GHz. Aufgrund der sehr hohen Arbeitsfrequenz reduziert sich die Länge der notwendigen Antennen auf wenige Millimeter. Dieser Sensor-Chip kann aufgrund seiner kleinen Dimension (1 - 2 mm2) in die Spitze eines Katheters integriert werden.

Dieses Verfahren hat das Potential, eine neue Qualität in die klinische Beurteilung des Risikos von Arteriosklerose und damit die präventive Therapie des Herzinfarkts sowie des Schlaganfalls einzuführen. Das Ziel der InES-Maßnahme (Intelligente Elektronik-Systeme für Anwendungen im Geräte- und Anlagenbau und in der Medizintechnik) ist die Förderung von Forschung und Entwicklung zum elektronischen Entwurf, zur Herstellung und zum Test intelligenter Elektroniksysteme mit dem Ziel, innovative Anwendungen in der Medizintechnik zu eröffnen. Das Ziel dieses Projekts, einen miniaturisierten Radarsensor für die minimal-invasive Charakterisierung von arteriellen Gefäßsystemen mit Millimeterwellen zu entwickeln, liefert einen wertvollen Beitrag im Rahmen der InES Fördermaßnahme.

Dieses Teilprojekt wird unter der Leitung von Prof. Dr. Georg Rose seit 2012 gefördert.

 

Weitere Informationen zum Projekt können hier erhalten werden.