Des scientifiques de l'École supérieure d'ingénierie des systèmes et de l'information de l'Université de Tsukuba ont créé un modèle théorique pour décrire le mouvement des ondes ultrasonores en présence de plusieurs bulles. Ces travaux pourraient aider les médecins à concevoir de nouvelles applications diagnostiques et thérapeutiques de la technologie des ultrasons.

Les traitements médicaux par ultrasons focalisés pour l'ablation des tumeurs ou la rupture des calculs rénaux avec la lithotripsie par ondes de choc peuvent offrir la possibilité d'améliorer les résultats des patients sans exposition aux rayonnements électromagnétiques ou aux particules. Cependant, ces méthodes reposent sur une compréhension de la façon dont les ondes ultrasonores se déplacent dans des environnements complexes, tels que les tissus vivants. Cela est particulièrement vrai pour la thérapie d'ablation des tumeurs, qui fonctionne en dirigeant la chaleur créée par les ultrasons pour détruire les cellules malades. Des équations de propagation d'ondes plus complètes sont nécessaires pour garantir que ces modalités sont correctement mises en œuvre.

Maintenant, des scientifiques de l'Université de Tsukuba ont étendu le modèle conventionnel de propagation des ondes sonores pour inclure plusieurs bulles. L'équation de Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov (KZK) a déjà été utilisée comme modèle simplifié pour la propagation non linéaire des ultrasons focalisés dans un liquide pur. Être capable d'écrire une seule équation pour modéliser les ultrasons non linéaires, les oscillations des bulles et les fluctuations de température de manière cohérente ouvre la voie à des applications médicales améliorées par les microbulles.

"Un modèle mathématique pour les applications médicales utilisant des bulles devrait décrire la non-linéarité de la propagation des ultrasons et de l'oscillation des bulles", déclare l'auteur, le professeur Tetsuya Kanagawa. Les scientifiques ont utilisé une méthode consistant à combiner plusieurs échelles de tailles en calculant les équations de base moyennées volumétriques pour les liquides pétillants. Les équations résultantes avaient des termes pour les effets non linéaires, la dissipation du son, la dispersion et la mise au point. En particulier, le terme de dissipation lui-même dépendait de trois facteurs :la viscosité interfaciale du liquide, la compressibilité du liquide et la conductivité thermique du gaz à l'intérieur des bulles.

"Dans les futurs raffinements, nous pouvons ajouter des extensions théoriques de l'équation KZK qui intègrent les effets visqueux du liquide en vrac, l'élasticité des tissus corporels et le transfert de chaleur", explique le professeur Kanagawa. Une des premières applications est l'utilisation de microbulles comme agents de contraste pour améliorer la résolution des images ultrasonores. Cependant, ils peuvent également être étendus aux interventions qui accomplissent l'ablation ciblée des tissus. + Explorer plus loin

Selon les chercheurs, l'impression sonore directe pourrait changer la donne dans l'impression 3D