Systèmes Mixtes Imagerie&Thérapie Ultrasonores

Nous développons des systèmes de thérapie par ultrasons avec « monitoring » du traitement, plus particulièrement pour l’abdomen (foie et rein), dont la grande originalité consiste en une approche « tout ultrasons ». La sonde composée de centaines de transducteurs piezo-électriques est capable à la fois de nécroser à distance les tissus sur des tailles millimétriques, mais aussi d’imager au cours du traitement les changements d’élasticité et température , ou encore de corriger en temps réel les mouvements indésirables de l’organe.

Contrôle et correction 3D temps réel des mouvements pour la thérapie par ultrasons

Une des limites fondamentales de l’application des H.I.F.U. (High Intensity Focused Ultrasound) aux organes de l’abdomen (foie, rein, …) réside dans les mouvements du patient (principalement les mouvements respiratoires) au cours du traitement. Les systèmes actuels étant le plus souvent basés sur une technologie de coupelle sphérique mono-transducteur, le point de focalisation géométrique reste fixe au cours du traitement. Les mouvements respiratoires peuvent entraîner des déplacements de plus de 1cm autour de cette position fixe entraînant donc une diminution de l’efficacité du faisceau de thérapie. De plus, l’assurance que l’ensemble de la zone désirée ait été nécrosée n’est plus assurée dans le cas de tels mouvements. Nous sommes les seuls à ce jour à avoir proposé et validé une technique très innovante de correction en temps réel du faisceau de thérapie ultrasonore lors d’un mouvement de la zone ciblée [1].

Fig. 1 : Principe du système de correction de mouvements pour le faisceau de thérapie ultrasonore. Quatre sous-ouvertures du système de thérapie composé de 200 transducteurs élémentaires sont utilisées pour mesurer les déplacements entre deux chauffes selon quatre directions différentes.

Fig. 2 : Nécroses réalisées sur un échantillon de foie frais en mouvement par thérapie ultrasonore : (a,b) cas d’un mouvement de va-et-vient rectiligne de 10 mm, a) correspond à une nécrose sans correction temps réel du mouvement. b) correspond à la même expérience avec mesure et correction temps réel du mouvement.

Le principe de cette correction consiste à utiliser plusieurs sous-ensembles d’un réseau multi-élements de thérapie pour estimer en temps réel (environ tous les 20 ième de seconde) le mouvement d’une zone du patient proche de la cible désirée suivant différentes directions (Fig. 1). L’estimation du déplacement selon chaque direction est réalisée en émettant par chaque sous-ouverture des impulsions brèves et en enregistrant les échos successifs rétrodiffusés par le bruit de speckle des tissus. Par corrélation de deux échos consécutifs, il est possible d’estimer le déplacement local des tissus entre deux tirs et de remonter instantanément au mouvement en 3D de la zone et corriger en temps réel les retards de phase à appliquer à chaque élément du réseau pour déplacer le faisceau de chauffe sur la nouvelle position de la cible. Les périodes de chauffe ultrasonore et de mesure-correction du mouvement sont entrelacées dans le temps. La technique de suivi-correction du mouvement est très robuste et extrêmement rapide, puisqu’elle se fait en quelques millièmes de secondes. Ainsi, au cours d’un traitement, plus de 95 % du temps pourrait utilisé pour chauffer les tissus. Cette technique, qui représente une première mondiale, a été implémentée sur notre système multi-voies de thérapie et testée in vitro (Fig. 2) sur des échantillons de foie [1].

La suite de ce projet consistera à réaliser en 2005-2006 des expérimentations animales sur des porcs. Une collaboration est déjà prévue avec l’équipe du Centre d’Expérimentation et de Recherche Animales C.E.R.A. (Pr. Laborde et Behr, Institut Mutualiste Montsouris, Paris) dans le cadre d’un financement par la fondation de l’avenir. On cherchera en particulier à optimiser le balayage point par point du faisceau de thérapie lors du traitement de zone de taille centimètrique [2].


1 M. Pernot, M. Tanter, M. Fink “3D real-time motion correction in High Intensity Focused Ultrasound”, Ultrasound in Medicine and Biology, Vol. 30(9), pp. 1239-1249, 2004.

2 R. Salomir, J. Palussiere, F. C. Vimeux, J. A. de Zwart, B. Quesson, M. Gauchet, P. Lelong, J. Pergrale, N. Grenier, and C. T. W. Moonen. “Local hyperthermia with mr-guided focused ultrasound : Spiral trajectory of the focal point optimized for temperature uniformity in the target region.” Jmri-J Magn Reson Im, Vol. 12(4), pp. 571–583, 2000

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