Thesis by PICHARDO Samuel
Interaction of high intensity ultrasound with biological tissues in the presence of bubbles: Application to the treatment of the superficial venous insufficiency.
Defended on 7 october 2005
The theme of this dissertation concerns the domain of biological effects of high intensity ultrasound (HIFU). A new theory for the prediction of effects of HIFU in biological tissues is developed, as well as a new therapeutic application which aims the treatment of the superficial venous insufficiency (SVI). The nonlinear acoustic theory is used as the basis to describe the effects of HIFU on tissues. A special attention is given to the effects dues to the presence of cavitation bubbles. A method to calculate the pressure field produced by HIFU sources is developed. A model to predict the lesion formation due to a HIFU field is presented where the contribution of bubbles is considered. The results of this model are compared to experimental results found in literature. A study is carried out on the use of thermal effects of HIFU for the treatment of the SVI. In most of cases, the main cause of the SVI is the dysfunction of valves in the great saphenous vein. The valves are supposed to stop blood reflux towards the superficial venous system. Two variants of the treatment of the SVI with HIFU were developed: the total occlusion of the vein and the correction of the dysfunctional valves. In vitro experiments for each of the two variants were carried out and are discussed.
Interaction d’une onde ultrasonore de haute intensité dans les tissus biologiques en présence de bulles : application au traitement de l’insuffisance veineuse superficielle.
Soutenue le 7 October 2005
Le sujet de cette thèse s’inscrit dans le domaine des effets biologiques des ultrasons de haute intensité (HIFU). Une nouvelle théorie pour prédire les effets des HIFU dans les tissus est développée ainsi qu’une nouvelle application thérapeutique visant le traitement de l’insuffisance veineuse superficielle (IVS). La théorie de l’acoustique non linéaire est utilisée comme base pour décrire les effets des HIFU dans les tissus, en particulier les effets dus à la présence des bulles de cavitation. Une méthode de calcul du champ acoustique adaptée pour les sources HIFU est développée. Un modèle de prédiction de la formation de lésions biologiques par un champ HIFU est présenté où le rôle des bulles dans la formation de cette lésion est considéré. Les résultats de ce modèle sont confrontés à des résultats expérimentaux rassemblés dans la littérature. Une étude est menée sur l’utilisation des effets thermiques induits par des HIFU dans le traitement de l’IVS. Dans la plupart des cas, l’IVS a pour origine un dysfonctionnement des valvules de la veine saphène externe qui sont censées empêcher le reflux sanguin vers le système veineux superficiel. Deux approches de traitement de l’IVS avec les HIFU ont été développées : l’occlusion définitive de la veine et la correction du dysfonctionnement valvulaire. Des expériences in vitro pour chacune des deux approches sont présentées et discutées.
Defended on 7 october 2005
The theme of this dissertation concerns the domain of biological effects of high intensity ultrasound (HIFU). A new theory for the prediction of effects of HIFU in biological tissues is developed, as well as a new therapeutic application which aims the treatment of the superficial venous insufficiency (SVI). The nonlinear acoustic theory is used as the basis to describe the effects of HIFU on tissues. A special attention is given to the effects dues to the presence of cavitation bubbles. A method to calculate the pressure field produced by HIFU sources is developed. A model to predict the lesion formation due to a HIFU field is presented where the contribution of bubbles is considered. The results of this model are compared to experimental results found in literature. A study is carried out on the use of thermal effects of HIFU for the treatment of the SVI. In most of cases, the main cause of the SVI is the dysfunction of valves in the great saphenous vein. The valves are supposed to stop blood reflux towards the superficial venous system. Two variants of the treatment of the SVI with HIFU were developed: the total occlusion of the vein and the correction of the dysfunctional valves. In vitro experiments for each of the two variants were carried out and are discussed.
Interaction d’une onde ultrasonore de haute intensité dans les tissus biologiques en présence de bulles : application au traitement de l’insuffisance veineuse superficielle.
Soutenue le 7 October 2005
Le sujet de cette thèse s’inscrit dans le domaine des effets biologiques des ultrasons de haute intensité (HIFU). Une nouvelle théorie pour prédire les effets des HIFU dans les tissus est développée ainsi qu’une nouvelle application thérapeutique visant le traitement de l’insuffisance veineuse superficielle (IVS). La théorie de l’acoustique non linéaire est utilisée comme base pour décrire les effets des HIFU dans les tissus, en particulier les effets dus à la présence des bulles de cavitation. Une méthode de calcul du champ acoustique adaptée pour les sources HIFU est développée. Un modèle de prédiction de la formation de lésions biologiques par un champ HIFU est présenté où le rôle des bulles dans la formation de cette lésion est considéré. Les résultats de ce modèle sont confrontés à des résultats expérimentaux rassemblés dans la littérature. Une étude est menée sur l’utilisation des effets thermiques induits par des HIFU dans le traitement de l’IVS. Dans la plupart des cas, l’IVS a pour origine un dysfonctionnement des valvules de la veine saphène externe qui sont censées empêcher le reflux sanguin vers le système veineux superficiel. Deux approches de traitement de l’IVS avec les HIFU ont été développées : l’occlusion définitive de la veine et la correction du dysfonctionnement valvulaire. Des expériences in vitro pour chacune des deux approches sont présentées et discutées.
