Ultrasons focalisés de forte intensité pour la thérapie transcrânienne du cerveau

RésuméUn système de thérapie basé sur l’utilisation de faisceaux ultrasonores de forte intensité focalisés à travers la paroi crânienne a été développé pour le traitement extracorporel des lésions cérébrales. La compatibilité électromagnétique de ce système permet un monitoring en cours de traitement par imagerie de résonance magnétique (IRM). Ce système a été conçu et validé expérimentalement après implantation dans un système IRM clinique 1,5 T Philips Achieva. La correction des aberrations induites sur le faisceau par la propagation à travers l’os crânien est réalisée grâce à l’acquisition prétraitement d’un volume 3D scanner X de la structure osseuse du crâne servant de paramètre d’entrée à des simulations numériques 3D de la propagation d’ondes ultrasonores. Les distorsions de phase estimées par simulation sont utilisées pour corriger les aberrations induites par la boîte crânienne en utilisant le concept de retournement temporal des ondes. Des expériences in vitro sur des crânes humains montrent que le système est capable d’atteindre une qualité de focalisation millimétrique du faisceau au point cible désiré dans le cerveau. Le suivi de l’élévation de température par IRM pendant le traitement assure un contrôle et une fiabilité incontestable pour cette nouvelle technologie qui sera dans un avenir très proche validée cliniquement pour le traitement des tumeurs cérébrales et pathologies neurologiques.

A novel MR-guided brain therapy device operating at 1 MHz has been designed and constructed. The system has been installed and tested in a clinical 1.5 T Philips Achieva MRI. Skull bone distortions induced on the ultrasonic beam are corrected using the concept of time reversal focusing. Prior to the treatment, a 3D CT scan of the patient head is performed and used as entry parameters for three-dimensional finite differences simulations that compute the propagation of the wave field through the human skull. The simulated phase distortions are then used as inputs for transcranial corrections. Temperature elevations during the treatment are imaged using MRI thermometry thus ensuring the control and safety of this therapeutic approach. First experiments are performed on four human cadavers and the promising results allow us to envision a first clinical investigation of this therapeutic approach in a near future. First targeted applications correspond to the non-invasive treatment of brain metastases and neurologic disorders such as the essential tremor.