L'échographie - un son avec des fréquences plus élevées que celles audibles par les humains - est couramment utilisée dans l'imagerie diagnostique des tissus mous du corps, y compris les muscles, les articulations, tendons et organes internes. Une technologie appelée ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) est également à l'étude pour des utilisations thérapeutiques, notamment l'élimination des fibromes utérins et la destruction des tumeurs.
La méthode a des limites, cependant, en grande partie parce que les os du corps rejettent, réfracter, déformer et absorber les ondes. Bien que la plupart des applications médicales des ultrasons soient capables de contourner les structures osseuses, deux parties du corps sont particulièrement difficiles :le foie (car il est principalement confiné dans la cage thoracique) et le cerveau (logé dans le crâne).
Une suite de non invasifs, Les techniques de focalisation adaptative, qui permettent de focaliser les faisceaux ultrasonores à travers la cage thoracique et le crâne, seront décrites pendant Acoustics '17 Boston, la troisième réunion conjointe de l'Acoustical Society of America et de l'Association européenne d'acoustique qui se tiendra du 25 au 29 juin, En Boston, Massachusetts.
Jean-François Aubry, directeur de recherche au CNRS (Centre national de la recherche scientifique en France) et professeur agrégé invité à l'Université de Virginie expliquera comment la technologie derrière HIFU est similaire à la façon dont une lentille optique (comme une loupe) focalise la lumière. Ici, cependant, une lentille acoustique est utilisée pour focaliser plusieurs faisceaux d'ondes ultrasonores sur la zone d'intérêt, par exemple, une tumeur du foie. Les faisceaux sont générés par des transducteurs piézoélectriques, ou « éléments » - dispositifs qui convertissent un courant électrique en une contrainte mécanique.
« L'ablation [destruction] des tumeurs peut être obtenue en augmentant la température des tissus dans les régions ciblées, jusqu'à ce que la nécrose thermique soit obtenue, généralement en réchauffant les tissus jusqu'à 60 degrés Celsius sur une période de 10 secondes, " dit Aubry. Un os, cependant, a un coefficient d'absorption 10 fois supérieur à celui des tissus mous, c'est-à-dire l'os absorbe les ondes sonores 10 fois plus efficacement que les tissus mous, ce qui pourrait entraîner une surchauffe des côtes et même de graves brûlures sur la peau sus-jacente.
Pour éviter cela, Aubry et ses collègues ont mis au point une technique non invasive de « retournement temporel », appelée la méthode DORT, qui focalise les ondes ultrasonores à travers les côtes en tirant parti des capacités d'imagerie d'un réseau multi-éléments.
D'abord, une impulsion sonore est émise à partir de chaque élément du réseau, et les échos rétrodiffusés correspondants des côtes sont enregistrés. En analysant la rétrodiffusion de plusieurs éléments, il est possible de calculer la forme d'un faisceau d'ultrasons qui soniquera entre les côtes, évitant complètement l'os.
L'échographie dans le cerveau est compliquée parce que l'os du crâne, en plus de chauffer lorsqu'un faisceau d'ultrasons est appliqué, déforme ce faisceau, l'empêchant d'être correctement focalisé sur le tissu ciblé. Une solution est l'utilisation de réseaux multi-éléments en conjonction avec la tomodensitométrie (CT) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Les simulations basées sur CT permettent une estimation des déphasages induits par le crâne et les réseaux génèrent des faisceaux qui corrigent ces aberrations. L'IRM est utilisée pour guider et surveiller le traitement. Comme Aubry le décrira dans son exposé, des matrices de 1024 éléments sont désormais utilisées pour le traitement du tremblement essentiel, Tremblements parkinsoniens et tumeurs cérébrales.
Bien que l'ajout de plus en plus d'éléments à ces sondes puisse améliorer la focalisation du signal, un plus grand nombre d'éléments signifie également un coût plus élevé. Pour contourner cela, Aubry et ses collègues ont développé et breveté un dispositif de focalisation transcrânienne à lentille qui utilise un seul élément transducteur piézoélectrique, recouvert d'une lentille acoustique en silicone 3D d'épaisseur variable. Cet élément à lentille, il a dit, équivaut à un 11, transducteur à 000 éléments en termes de capacités de mise en forme de phase. Bien qu'il ne soit pas encore utilisé en clinique, le système à élément unique pourrait être utilisé pour des applications de faible intensité telles que la neuromodulation (la modulation de l'activité neuronale) et pour percer des ouvertures localisées et réversibles dans la barrière hémato-encéphalique; avec de futures modifications, Aubry a dit, le système pourrait être utilisé pour induire une nécrose tumorale.
