Traitement des lésions osseuses par Ultrasons Focalisés de Haute Intensité : de la simulation aux applications cliniques

MR-guided high intensity focused ultrasound (MRgHIFU) ablation of bone lesions : from simulation to clinical application

• Auteur / Autrice : Fabrice Bing
• Direction : Michel de Mathelin, Afshin Gangi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, automatique et robotique (SIAR). Génie biomédical
• Date : Soutenance le 22/11/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : René Anxionnat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Palussière, Jonathan Vappou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry De Baère, Jean-Yves Chapelon

Mots clés

Mots clés contrôlés

thérapie

Tumeurs osseuses

Ciments osseux

Ablation par ultrasons focalisés de haute intensité

Tumorectomie

Ostéome ostéoïde

Ultrasonothérapie

Imagerie ultrasonore

Mots clés libres

HIFU

Tumeur osseuse

Ablation thermique

Simulation

HIFU

Bone lesion

Thermic ablation

Simulation

Résumé

Après un état de l’art sur l’ablation des lésions osseuses, les expérimentations HIFU sur l’os présentées ont montré un échauffement périosté plus étendu avec un tir profond. Les tirs sur le ciment, dont le coefficient α a été mesuré, reproduisent les mêmes courbes thermiques. Une simulation a été réalisée avec 2 valeurs de α (4.7 et 9.9 dB/cm) : l’échauffement est moins important avec α=4.7. La simulation confirme certains résultats de la thermo-IRM : une élévation thermique maximale au niveau du périoste (zone focale) avec le tir superficiel, un échauffement latéral plus marqué avec le tir profond et une tendance à l’inertie thermique. A partir d’une analyse rétrospective des cas traités par imagerie mini-invasive, l’ablation HIFU semble possible pour 50% des ostéomes ostéoïdes et 35.7% des métastases. 35.9% de cas supplémentaires auraient pu être traités par HIFU si une protection des structures sensibles ou une consolidation étaient réalisées. A 1 MHz, l’interférence des aiguilles avec les US n’était visible qu’avec les aiguilles 13G. Si les aiguilles 18 à 22G interfèrent peu avec les US, un écran acoustique pourrait se former à la suite d’injection de liquide.

After a “state of art” on bone lesions ablation techniques, bone experimentations presented showed that deep focalisation allows the best lateral periosteal heating. On cement, from which the coefficient α was measured, the same thermic curves were observed. A simulation was done with two values of α (4.7 et 9.9 dB/cm). A higher heating at the periosteal focal point with superficial focalisation and a higher periosteal lateral heating with deep focalisation with a thermic inertia, were confirmed with simulation. Heating was higher with the high α value. A retrospective analysis of the bone lesions treated with minimally invasive treatment showed that 50% of osteoid osteomas and 35.7% of metastases were classified as suitable with MRgHIFU alone. 35.9% additional cases may have been treated with dissection or consolidation. At 1 MHz, US distortion due to the presence of needles in the US cone was observed only with the 13-gauge needle. However, if 18 to 22G needles may induce few distortion, an acoustic barrier may appear if the liquid injected flows in front of the US.