Linkedin Labtau 

News

Last updated 10 December 2019

Friday 20 December 2019

Author: Nicolas Asquier
Time: 10:00
Place: Rockefeller Theses Room

Summary

The blood-brain barrier (BBB) is a natural protection of the central nervous system. However, it limits the delivery of many drugs to the brain tissues. It can be temporarily disrupted by ultrasound exposure combined with intravenous injection of microbubbles. In this manuscript, BBB disruption with an implantable unfocused ultrasound device is studied.
An automatic method for quantifying the volume of BBB disruption using MR images from a phase 1/2a clinical study in patients with reccurent glioblastoma was assessed and validated. A correlation between the probability of disruption and the local acoustic pressure was found.
Microbubbles cavitation activity was studied in vitro to better understand its effect on BBB disruption. The uncertainty on the amplitudes of cavitation signals recorded with a passive single-element detector (PCD) through the skull was quantified. A position-based correction of the PCD signal was assessed and validated.
The effect of the volume of a cavitation cloud in the unfocused ultrasound field on the signal amplitude recorded by the PCD during the clinical treatment was discussed. Two methods for localizing and discriminating cavitation sources in a transcranial context were evaluated by simulations and in vitro.

Thursday 19 December 2019

Author: Victor Barrère
Time: 13:30
Place: Salle des thèses de Rockefeller

Summary

Les Ultrasons Focalisés de Haute Intensité (HIFU) sont une technique de traitement non invasive par effet thermique largement utilisée en clinique. Les interventions peuvent être monitorées par Imagerie par résonnance Magnétique (IRM) ou par échographie. L’IRM permet la réalisation d’excellentes images anatomiques ainsi qu’une visualisation fiable des nécroses et une mesure de l’augmentation de température générée lors des interventions. Elle présente cependant des problématiques de coût, de disponibilité et de compatibilité avec les patients et les dispositifs. L’échographie est beaucoup plus accessible et moins onéreuse, avec des images de haute résolution spatiale et temporelle, mais ne permet pas le suivi de la température. L’objectif de ce travail est d’évaluer si les informations contenues dans le signal rétrodiffusé par les tissus au cours d’un traitement peuvent être utilisées pour réaliser un monitoring de la création des lésions HIFU.

Les expériences menées ont permis d’investiguer la possibilité de réaliser un monitoring ultrasonore de la température pendant les interventions. En particulier, l’énergie du signal rétrodiffusé a pu être évaluée. L’augmentation linéaire de ce paramètre avec la température au cours du chauffage ont permis la réalisation de cartes de température en 2D pendant l’intervention.

La plupart des paramètres acoustiques connaissent une évolution non linéaire en fonction de la température, notamment au-delà de 50°C, température à partir de laquelle apparaissent des phénomènes de coagulation et de restructuration cellulaire. Des analyses par ultrasons quantitatifs (QUS) couplées à une analyse histologique ont permis d’étudier la transformation de la microstructure du tissu dans des tissus exposés à des températures allant de 37°C à 80°C, en vue d’expliquer les changements de valeur des paramètres ultrasonores au cours du traitement. La taille moyenne des diffuseurs et leur concentration acoustique moyenne ont pu être évaluées, ainsi que la taille moyenne des cellules et l’espace intercellulaire.

Le monitoring des interventions a pu également être investigué par élastographie passive. La vitesse de cisaillement moyenne a été évaluée au cours d’un chauffage ultrasonore dans la région de la lésion, et des cartes d’élasticités ont été calculées pendant le chauffage pour réaliser des films de la croissance des zones traitées.

Enfin les techniques de caractérisations développées au laboratoire ont pu être exportées au bloc chirurgical pour la caractérisation ultrasonore de pièces d’hépatectomie ex vivo contenant des tumeurs primaires et secondaires.