Thermothérapies par ultrasons focalisés et radiofréquences guidées par imagerie de résonance magnétique

Magnetic Resonance Imaging guided focused ultrasound and radiofrequency ablations : Methodological developments for the treatment of liver cancer and cardiac arrythmias

• Auteur / Autrice : Delphine Elbes
• Direction : Bruno Quesson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, matière, nanosciences
• Date : Soutenance le 18/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde) - Centre de recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Audoin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Franconi, Roger Marthan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Aubry, Monique Bernard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies cardiovasculaires

Thermothérapie

Hépatite

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Imagerie par résonance magnétique

IRM

Ultrasons focalisés de haute intensité

HIFU

Foie

Cœur

Thermométrie

Imagerie de la force de radiation acoustique par IRM

MR-ARFI

Ablation thermique

Cathéter radiofréquence

Magnetic resonance imaging

MRI

High intensity focused ultrasound

HIFU

Liver

Heart

Thermometry

Magnetic resonance acoustic radiation force imaging,

MR-ARFI

Thermal ablation

Radiofrequency catheter

Résumé

La thèse s’articule autour du développement des thermothérapies hépatique et cardiaque guidées par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM). La première partie est axée sur le développement d’une méthode permettant d’augmenter la taille des lésions induites par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU). Le seuil de d’intensité acoustique fut déterminé par IRM de la force de radiation acoustique et l’effet caractérisé par IRM de température ex vivo et in vivo dans le foie de porc. La deuxième partie présente le développement d’une méthode permettant une focalisation HIFU hépatique intercostale avec utilisation de la déflection électronique du faisceau pour le suivi du mouvement respiratoire ou /et une ablation multipoint. La méthode proposée repose sur une mise à jour des éléments du transducteur HIFU à désactiver en fonction du point de focalisation sélectionné, à partir d’une projection géométrique de l’ombre des côtes sur la surface du transducteur, mesurée sur des images IRM anatomiques. Nous avons montré qu’il est possible de réduire significativement le chauffage des côtes tout en conservant une élévation de température dans le foie suffisante pour induire une lésion thermique. La troisième partie expose la mise en place de l’IRM de température pour le monitoring des ablations par radiofréquences (RF) dans le cœur. Plusieurs aspects sont abordés, notamment la précision de la thermométrie, la possibilité de réaliser des ablations thermiques par cathéter RF sous IRM de température in vivo dans le cœur de brebis, ainsi que l’utilisation du cathéter comme sonde d’imagerie dans l’objectif d’accroitre la précision de la thermométrie cardiaque.

My manuscript studies the development of mini and non invasive thermotherapies guided by magnetic resonance imaging (MRI) in the treatment of hepatic and cardiac diseases. The first part was the development of a method to increase the lesion size, induced by HIFU, and based on bubble enhanced heating (BEH). The acoustic power threshold of the BEH was determined by MR acoustic radiation force imaging (MR-ARFI) and the thermal effect was characterized by MR thermometry on ex vivo and in vivo in pig livers. The second part developed a strategy to perform HIFU through the rib cage using beam steering to track the respiratory movement or to performed multipoint ablation while avoiding heating of ribs. Transducer elements localized in the geometric projection of the shadow of ribs, relatively to the targeted focal point, were switched off.The third part was the development of the MR thermometry on the heart for the monitoring of radiofrequency ablation (RFA). Several aspects were investigated, in particular the thermometry precision, the feasibility to perform catheter radiofrequency ablation under MR thermometry in vivo in a sheep heart, the possibility to use the catheter as an MR antenna to increase spatial resolution of MR thermometry images.