Quelque 80, 000 Américains recevront un diagnostic de tumeur au cerveau cette année selon l'American Brain Tumor Association. Beaucoup d'entre eux auront besoin d'une chirurgie majeure et d'une chimiothérapie. Seize mille d'entre eux perdront la bataille. Mais une équipe de chercheurs de l'USC Viterbi School of Engineering facilite désormais les choses, plus rapide et plus sûre pour les médecins d'utiliser une procédure émergente - une procédure qui consiste à brûler les tumeurs chez plus de patients, y compris ceux atteints de tumeurs cérébrales.

Ablation par radiofréquence, ou RFA, est une procédure minimalement invasive qui utilise l'énergie électrique pour détruire les cellules cancéreuses par la chaleur. Une sonde fine en aiguille délivre des ondes radiofréquence directement à la tumeur, cuire le tissu jusqu'à 140 degrés Fahrenheit, (60 degrés Celsius), jusqu'à ce qu'il soit détruit.

Pas de suivi en temps réel

« Bien que l'ablation soit de plus en plus populaire, il n'y a toujours pas de technologie d'imagerie thermique en usage clinique régulier pour surveiller ces procédures en temps réel et s'assurer que la bonne dose thermique est délivrée la première fois, " a déclaré le professeur adjoint de recherche John Stang du département de génie électrique Ming Hsieh, co-auteur de l'étude publiée dans Transactions IEEE sur le génie biomédical .

Avec Mahta Moghaddam, directeur des systèmes micro-ondes, Capteurs, et laboratoire d'imagerie, ou MiXIL, et titulaire de la chaire William M. Hogue en génie électrique à l'USC, Stang a développé une méthode et un appareil d'imagerie thermique en temps réel qui aideront les médecins à délivrer rapidement, traitements d'ablation thermique sûrs et précis pour une variété de maladies allant des tumeurs à l'épilepsie.

Chirurgiens et radiologues interventionnels s'appuient sur le guidage échographique, CT, ou IRM pour effectuer ces opérations de sauvetage. Mais comme il n'y a pas de surveillance en temps réel, une étude d'imagerie de suivi est nécessaire pour confirmer un traitement approprié. Cela prolonge le temps dans la salle d'opération, augmente les risques et les coûts, Moghaddam a expliqué.

"Sans surveillance en temps réel, il existe un risque de sous-traitement et de sur-traitement, " dit-elle. " S'il y a un sous-traitement, les médecins doivent effectuer des cycles supplémentaires d'ablation thermique jusqu'à ce que toute la tumeur soit détruite. Chaque ablation répétée comporte un risque accru d'infection ou d'autres complications et prend plus de temps dans la salle d'opération."

En cas de sur-traitement, il existe un risque de dommages collatéraux aux tissus sains environnants. Cela peut être particulièrement dangereux lorsque la tumeur est située à proximité de structures sensibles, près d'un vaisseau sanguin ou profondément dans le crâne.

"Avec notre technologie, cependant, nous pouvons guider le traitement et nous concentrer sur une zone bien précise, " a déclaré Stang. " Un réseau d'antennes micro-ondes est placé autour de la région à traiter, avec de la place laissée ouverte pour que le chirurgien insère une sonde d'ablation."

Donner aux médecins une carte de température en direct

Au cours de la procédure, des signaux micro-ondes sont transmis et reçus en continu dans la zone de traitement. A partir de ces signaux et des informations d'une étude d'imagerie préalable, comme une IRM, Moghaddam et Stang produisent une image thermique 3D de la région en temps réel, donnant aux médecins une carte quantitative de la température de la région sur laquelle ils opèrent.

"Dans les études de validation expérimentale in vitro, notre système a pu atteindre une précision d'un degré Celsius à un taux de rafraîchissement d'une image par seconde, " dit Stang.

L'un des problèmes auxquels ils doivent faire face est que la résolution de leur image thermique n'est pas aussi élevée que celle de l'IRM. Mais Stang voit un monde dans lequel ce flux d'images thermiques en temps réel peut être superposé à une IRM haute résolution permettant aux médecins de délivrer avec précision la bonne dose au bon endroit, sans avoir besoin d'études d'imagerie de suivi.

Pour la phase suivante, leur procédure sera testée sur les animaux plus tard cette année, examinant spécifiquement le cancer du foie avec le soutien de l'USC Alfred E. Mann Institute for Biomedical Engineering et en collaboration avec l'USC Keck School of Medicine.

"En supposant que nous obtenions de bons résultats, nous sommes peut-être à trois à cinq ans des essais cliniques, " a déclaré Moghaddam qui l'année dernière survolait l'Alaska en prenant des mesures radar pour cartographier le changement climatique dans l'Arctique à partir de 40, 000 pieds dans les airs.

"Cette fois, notre environnement est le corps humain et nous faisons des cartes plus petites. C'est un microcosme de l'image terrestre plus large."