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Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une thérapie thermique non invasive à un stade précoce utilisée pour traiter une variété de conditions médicales, y compris les troubles neurologiques et certains cancers. Aujourd'hui, des chercheurs de la City University de Hong Kong ont développé un système HIFU basé sur un réseau qui intègre l'imagerie par ultrasons (US) et photoacoustique (PA) en temps réel pour améliorer l'administration du traitement. Le système fournit des informations sur la température et la structure avec lesquelles guider la thérapie, en surmontant les défis précédents de longues durées de traitement et de guidage d'image inexact ou coûteux.

HIFU offre les avantages d'une pénétration profonde, d'une taille de point d'ablation contrôlable et d'un faible coût matériel. Un inconvénient majeur, cependant, est les temps de traitement souvent longs, en raison de foyers plus petits que la dimension réelle de la région de traitement et de profondeurs de foyer fixes. Un balayage mécanique prolongé peut entraîner un désalignement entre le point de traitement désigné et le foyer HIFU réel. Pour minimiser les dommages aux tissus sains environnants, un contrôle précis et opportun de la dose est essentiel.

La combinaison de l'imagerie par ultrasons avec HIFU peut fournir une surveillance en temps réel à faible coût, mais a été inappropriée pour une utilisation clinique en raison d'une sensibilité insuffisante à la température pour guider avec précision le traitement HIFU. Le nouveau système, développé par Yachao Zhang et Lidai Wang et décrit dans Biomedical Optics Express, résout de nombreux problèmes en connectant le transducteur d'imagerie PA/US et le transducteur HIFU à un seul système d'acquisition de données et en programmant l'imagerie PA/US et la transmission HIFU de manière synchrone. .

Le transducteur HIFU basé sur un réseau a une large plage de direction dynamique dans les directions axiale (40 mm) et latérale (16 mm). Les points de traitement sont déplacés électroniquement en ajustant la carte de phase d'excitation, ce qui permet de traiter plusieurs points relativement rapidement, à 15 s/point. Zhang et Wang conseillent que parce que le transducteur HIFU multi-éléments peut également être utilisé pour acquérir des images ultrasonores et s'aligner avec le transducteur d'imagerie dans la direction axiale, le processus fastidieux d'étalonnage spatial entre les transducteurs thérapeutiques et diagnostiques peut être évité. L'applicateur HIFU sélectionne automatiquement la région d'ablation, sur la base des commentaires des images en mode double.

Le nouveau système HIFU/PA/US se compose de quatre composants principaux. Une sonde d'imagerie/HIFU intègre un transducteur HIFU à 128 canaux et un transducteur d'imagerie à réseau phasé linéaire. Le système d'acquisition de données dispose de 256 canaux, la moitié étant utilisée pour la thérapie HIFU et l'autre moitié pour l'imagerie PA/US. La configuration comprend également un système optique, comprenant un laser oscillateur paramétrique optique accordable et un laser Nd: YAG à commutation Q. Enfin, l'unité de contrôle comprend un contrôleur de mouvement pour traduire l'échantillon et un contrôleur de séquence pour synchroniser la transmission HIFU, l'imagerie PA et US et la surveillance de la température basée sur PA.

Pour démontrer l'ablation multipoint dynamique à l'aide du transducteur HIFU, les chercheurs ont conçu un modèle d'ablation circulaire avec neuf points cibles et l'ont utilisé pour ablater un fantôme en polydiméthylsiloxane (PDMS). En utilisant les informations de position, le système HIFU ablat automatiquement chaque spot pendant 15 s. Le modèle d'ablation sur l'échantillon PDMS correspondait bien à la conception prévue.

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Les chercheurs ont également testé le système en utilisant du tissu de poitrine de poulet frais. Ils ont utilisé la transmission HIFU séquentielle, l'imagerie PA, la thermométrie PA et l'imagerie US pour afficher des images bimodes et enregistrer les changements de température du point cible, vérifiant que le système peut surveiller les progrès de la thérapie HIFU en temps réel. Les expériences ont validé la capacité de direction précise et dynamique de l'ablation HIFU et ont démontré que les informations structurelles et fonctionnelles générées par les images doubles co-enregistrées peuvent positionner avec précision la thérapie HIFU et maintenir le contrôle de la dose.

"En raison des avantages de l'imagerie multimodale et de la thérapie non invasive, le système trimodal offre encore de grandes perspectives d'application clinique", concluent Zhang et Wang.