Méthodes échographiques de correction et de suivi des traitements thérapeutiques par ultrasons focalisés de forte intensité

Fabrice Marquet

Résumé

Tout au long de cette thèse de nouvelles méthodes entièrement non-invasives ont été développées pour la thérapie par ultrasons focalisés. Ces derniers sont déjà couramment utilisés pour le traitement du cancer de la prostate, du cancer du sein et des bromes utérins. Il apparait à l'issue de cette thèse que d'autres organes, jusqu'à présent peu ou pas accessibles pourraient bénéficier du même traitement. Les travaux effectués durant cette thèse se sont articulés autour de deux principales thématiques commercialement inexplorées : la thérapie ultrasonore du cerveau et la thérapie ultrasonore des organes abdominaux. Dans la première partie de cette thèse, un nouveau protocole totalement non-invasif a été mis au point pour la thérapie ultrasonore du cerveau. Cette technique est basée sur la cartographie rayon X du crâne et une généralisation du retournement temporel. La focalisation adaptative par retournement temporel avait déjà été testée in-vitro et in-vivo mais présente le désavantage d'être intrusive (insertion d'une source acoustique au point cible). La modélisation des propriétés acoustiques ont permis de prédire les aberrations provoquées lors du passage de l'onde acoustique. Cette prédiction consiste à simuler la phase aller du retournement temporel à partir d'un point source virtuel. Le protocole complet a été validé in-vitro sur des crânes de primates (macaque et homme). Il a ainsi été montré que, par cette méthode totalement non-invasive, 80% de l'énergie acoustique au foyer pouvait être restauré en comparaison avec le retournement temporel classique. Cette étude a aussi prouvé que l'idée généralement admise par la communauté scientique (basses fréquences plus adaptées à cette application) était biaisée ; l'utilisation d'une fréquence plus haute nous permettant de limiter les risques d'hémorragies durant le traitement. Ce protocole a ensuite été validé lors d'une campagne in-vivo sur des macaques. Cette série d'expériences a été concluante : l'induction non-invasive d'une nécrose de coagulation par ultrasons au travers de la boîte crânienne d'un animal est une première mondiale. De plus les résultats des examens IRM et anatomopathologiques ont été concordants avec nos estimations. Dernièrement l'analyse neurologique post-opératoire des singes a montré que les effets secondaires ont été peu importants dans des conditions normales de traitement. Toutefois cette étude a mis en lumière la nécessité d'un contrôle IRM de température durant le traitement. Cet axe de recherche est actuellement à l'étude en collaboration avec Supersonic Imagine (Aix-en-Provence, France). Dans la seconde partie de cette thèse, trois différents modules pour la thérapie ultrasonore ont été développés. Le mode correction du mouvement mis au point par Mathieu Pernot [36, 128] lors de sa thèse a été étudié. Cette technique permettant d'estimer le mouvement en trois dimensions de l'organe ciblé, a été adaptée à la sonde portative 192 éléments puis testée in-vitro et in-vivo sur des porcs. De nouvelles méthodes de formation de voies basées sur le retournement temporel ou les capacités d'imagerie de notre sonde thérapeutique ont été explorées afin de pouvoir focaliser à-travers la cage thoracique tout en évitant le risque de brûlure. Dernièrement un mode permettant de traiter des zones d'intérêt plus larges, en optimisant le temps de traitement, a été validé. Un protocole complet utilisant ces trois modes de manière conjointe a finalement été mis au point puis testé in-vitro. Les résultats encourageants de ce travail ouvrent des perspectives intéressantes pour développer de nouveaux systèmes de thérapie par ultrasons des organes abdominaux, optimisant le temps de traitement, le temps de cycle et limitant le risque de brûlure durant le traitement.

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