Augmentation du volume traité par ultrasons focalisés de haute intensité pour le traitement des métastases hépatiques

RésuméLes transducteurs ultrasonores conventionnellement utilisés à des fins thérapeutiques sont de forme hémisphérique et produisent des lésions élémentaires de forme elliptique. Ces lésions sont juxtaposées afin de traiter l’intégralité des volumes tumoraux avec des marges de sécurité. Récemment, une sonde HIFU composée de 256 transducteurs répartis sur une géométrie torique croisée a été développée et permet une augmentation significativement du volume traité (14,1 mm de diamètre et 28,5 mm de profondeur en 40 secondes). Malgré cette augmentation, il reste nécessaire de juxtaposer plusieurs lésions élémentaires lors d’un traitement de métastases de 2 cm de diamètre. Le but de ce projet est d’utiliser la focalisation électronique (déplacement électronique de la zone focale par activation déphasée des 256 transducteurs) afin d’augmenter le volume nécrosé et ainsi éviter le recours aux juxtapositions successives. Un logiciel de simulation numérique modélisant les effets biologiques des HIFU a été utilisé pour estimer les effets induits en fonction des nouvelles séquences de traitement. Des tests in vitro ont ensuite été réalisés pour valider ces nouveaux protocoles. Les résultats montrent que la focalisation électronique permet une réduction du temps de traitement et une augmentation du volume détruit. Une séquence particulière de 130 secondes permet la réalisation d’une lésion unique de 40,0 mm de diamètre et 54,4 mm de long. En conclusion, ce nouveau protocole présente l’intérêt d’envisager une réduction d’un facteur 2 des temps de traitement ainsi qu’une meilleure précision en évitant la nécessité de juxtaposer les lésions élémentaires pour traiter des tumeurs de moins de 2 cm de diamètre.

Spherical transducers used for High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) therapy produce small single lesions that are ellipsoidal in shape. The placement of these lesions side by side requires precision if an entire tumor is to be ablated reliably. It has been shown that a toroidal transducer makes it possible to significantly increase the focal zone. A HIFU device has been developed using this principle to treat liver metastases during an open procedure. The toroidal transducer is composed of 256 elements. Liver metastases suitable for such a therapy are typically 2 cm in diameter. A typical ablation produced in vitro using this transducer in 40 seconds has an average diameter of 14.1 mm and an average depth of 28.5 mm. Despite this progress, it remains necessary to juxtapose these single lesions to treat tumors with safety margins. The aim of this project is to use electronic beam steering in order to avoid the need to juxtapose single ablations. In vitro tests were conducted to validate new treatment parameters determined using software developed in the laboratory. It was shown that electronic focusing could reduce treatment time and enlarge the treated volume. An ablation with an average diameter and length of 40.0 mm and 54.4 mm respectively has been obtained in 130 seconds. In conclusion, these results allow a halving of the processing time and indicate that the treatment of a metastasis of 2 cm in diameter with safety margins is conceivable using a single exposure with no need to juxtapose single lesions.