Thesis by APTEL Florent
High intensity focused ultrasound for the treatment of glaucoma
Defended on 8 december 2011
Glaucoma is a common disease mainly due to an increase of the pressure inside the eye. Intraocular pressure is the result of a balance between the production of liquid that fills the anterior part of eye - aqueous humor - and its elimination. All treatments for glaucoma aim to reduce the intraocular pressure and can therefore have two mechanisms of action: reducing aqueous humor production by the partial destruction or medical inhibition of the ciliary body - anatomical structure responsible for the production of aqueous humor - or facilitating the evacuation of aqueous humor out of the eye. Several physical methods can be used to destroy the ciliary body: laser, cryotherapy, microwave, etc. However, all these methods have two major drawbacks limiting their use: they are non-selective of the organ to be treated, often resulting in damage to the adjacent structures, and they have an unpredictable dose-effect relationship, preventing to accurately predict the treatment effect. The objective of this thesis is the development of a circular ultrasonic device incorporating six transducers producing high-intensity focused ultrasound for a selective coagulation of the ciliary body. A circular device with 6 piezoelectric transducers having a geometry of a segment of a cylinder was used to generate six segmental lesions entering in a ring of diameter similar to that formed by the ciliary body. Animal experiments have shown a selective coagulation necrosis of the treated ciliary body. The first clinical trial in humans showed that this method was well tolerated and allowed a significant, predictable and sustained reduction of the intraocular pressure.
Applications des ultrasons focalisés de haute intensité au traitement du glaucome
Soutenue le 8 December 2011
Le glaucome est une pathologie fréquente principalement due à une élévation de la pression intraoculaire. La pression intraoculaire est le fruit d’un équilibre entre la production du liquide qui remplit la portion antérieure de l’œil - l’humeur aqueuse - et son élimination. Les traitements du glaucome peuvent donc agir selon deux mécanismes : la réduction de la production d’humeur aqueuse par la destruction partielle ou l’inhibition pharmacologique du corps ciliaire, structure responsable de la production de l’humeur aqueuse, ou la facilitation de l’évacuation de l’humeur aqueuse en dehors de l’œil. De nombreuses méthodes physiques peuvent être utilisées pour détruire le corps ciliaire : lasers, cryothérapie, micro-ondes, etc. Néanmoins, toutes ces méthodes ont deux inconvénients majeurs qui limitent leur utilisation : elles sont peu sélectives de l’organe à traiter, entraînant souvent des dommages des structures adjacentes, et elles présentent une relation effet-dose très inconstante, empêchant de prévoir avec précision l’effet du traitement. L’objectif de ce travail de thèse est le développement d’un dispositif ultrasonore de coagulation du corps ciliaire circulaire, comprenant 6 transducteurs piézoélectriques en forme de segments de cylindre, et générant 6 lésions segmentaires s’inscrivant dans un anneau de diamètre similaire à celui formé par le corps ciliaire. Les expérimentations animales ont montré une nécrose de coagulation sélective des zones du corps ciliaire traitées par le dispositif. Le premier essai clinique a montré que cette méthode était bien tolérée et permettait une réduction importante, prédictible et maintenue dans le temps de la pression intraoculaire.
Defended on 8 december 2011
Glaucoma is a common disease mainly due to an increase of the pressure inside the eye. Intraocular pressure is the result of a balance between the production of liquid that fills the anterior part of eye - aqueous humor - and its elimination. All treatments for glaucoma aim to reduce the intraocular pressure and can therefore have two mechanisms of action: reducing aqueous humor production by the partial destruction or medical inhibition of the ciliary body - anatomical structure responsible for the production of aqueous humor - or facilitating the evacuation of aqueous humor out of the eye. Several physical methods can be used to destroy the ciliary body: laser, cryotherapy, microwave, etc. However, all these methods have two major drawbacks limiting their use: they are non-selective of the organ to be treated, often resulting in damage to the adjacent structures, and they have an unpredictable dose-effect relationship, preventing to accurately predict the treatment effect. The objective of this thesis is the development of a circular ultrasonic device incorporating six transducers producing high-intensity focused ultrasound for a selective coagulation of the ciliary body. A circular device with 6 piezoelectric transducers having a geometry of a segment of a cylinder was used to generate six segmental lesions entering in a ring of diameter similar to that formed by the ciliary body. Animal experiments have shown a selective coagulation necrosis of the treated ciliary body. The first clinical trial in humans showed that this method was well tolerated and allowed a significant, predictable and sustained reduction of the intraocular pressure.
Applications des ultrasons focalisés de haute intensité au traitement du glaucome
Soutenue le 8 December 2011
Le glaucome est une pathologie fréquente principalement due à une élévation de la pression intraoculaire. La pression intraoculaire est le fruit d’un équilibre entre la production du liquide qui remplit la portion antérieure de l’œil - l’humeur aqueuse - et son élimination. Les traitements du glaucome peuvent donc agir selon deux mécanismes : la réduction de la production d’humeur aqueuse par la destruction partielle ou l’inhibition pharmacologique du corps ciliaire, structure responsable de la production de l’humeur aqueuse, ou la facilitation de l’évacuation de l’humeur aqueuse en dehors de l’œil. De nombreuses méthodes physiques peuvent être utilisées pour détruire le corps ciliaire : lasers, cryothérapie, micro-ondes, etc. Néanmoins, toutes ces méthodes ont deux inconvénients majeurs qui limitent leur utilisation : elles sont peu sélectives de l’organe à traiter, entraînant souvent des dommages des structures adjacentes, et elles présentent une relation effet-dose très inconstante, empêchant de prévoir avec précision l’effet du traitement. L’objectif de ce travail de thèse est le développement d’un dispositif ultrasonore de coagulation du corps ciliaire circulaire, comprenant 6 transducteurs piézoélectriques en forme de segments de cylindre, et générant 6 lésions segmentaires s’inscrivant dans un anneau de diamètre similaire à celui formé par le corps ciliaire. Les expérimentations animales ont montré une nécrose de coagulation sélective des zones du corps ciliaire traitées par le dispositif. Le premier essai clinique a montré que cette méthode était bien tolérée et permettait une réduction importante, prédictible et maintenue dans le temps de la pression intraoculaire.
