Treatment of esophageal tumors using high intensity intraluminal ultrasound: first clinical results

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Esophageal tumors generally bear a poor prognosis. Radical surgery is generally the only curative method available but is not feasible in the majority of patients; palliative therapy with stent placement is generally performed. It has been demonstrated that High Intensity Ultrasound can induce rapid, complete and well-defined coagulation necrosis. Thus, for the treatment of esophageal tumors, we have designed an ultrasound applicator that uses an intraluminal approach to fill up this therapeutic gap.</p> <p>Methods</p> <p>Thermal ablation is performed with water-cooled ultrasound transducers operating at a frequency of 10 MHz. Single lesions extend from the transducer surface up to 10 mm in depth when applying an intensity of 14 W/cm²for 10s. A lumen inside the therapy applicator provides path for an endoscopic ultrasound imaging probe operating at a frequency of 12 MHz. The mechanical rotation of the applicator around its axis enables treatment of sectorial or cylindrical volumes. This method is thus particularly suitable for esophageal tumors that may develop only on a portion of the esophageal circumference. Previous experiments were conducted from bench to <it>in vivo </it>studies on pig esophagi.</p> <p>Results</p> <p>Here we report clinical results obtained on four patients included in a pilot study. The treatment of esophageal tumors was performed under fluoroscopic guidance and ultrasound imaging. Objective tumor response was obtained in all cases and a complete necrosis of a tumor was obtained in one case. All patients recovered uneventfully and dysphagia improved significantly within 15 days, allowing for resuming a solid diet in three cases.</p> <p>Conclusion</p> <p>This clinical work demonstrated the efficacy of intraluminal high intensity ultrasound therapy for local tumor destruction in the esophagus.</p

CAPTEURS DE PRESSION POUR LE CONTRÔLE DE GÉNÉRATEURS D'ONDES DE CHOC ÉLECTROHYDRAULIQUE

La mesure de l'onde de pression acoustique et la détermination du diagramme de rayonnement sont deux éléments essentiels à la caractérisation des générateurs électrohydrauliques employés en lithotritie extracorporelle. Ces types de générateurs délivrent des pressions brèves à valeurs maximales élevées ( 20 à 100 MPa) dont les écarts types sont voisins de 33 %. Les capteurs existants sont peu résistants à l'application d'un grand nombre de choc. Nous proposons un capteur, construit autour d'un film piézo-électrique de type PVDF de 25 µm d'épaisseur protégé par son inclusion dans une résine époxyde d'impédance acoustique voisine. Les essais en durée de vie montrent une tenue à plus de 20.000 chocs sans détérioration macroscopique ni perte de sensibilité du capteur.The shock wave measurement and the determination of the focal beam areas are the two most significant points which characterize electrohydraulic generator in extracorporeal lithotripsy. These generators give acoustic impulse pressure with maximum pic values of 20 to 100 MPa (the standart deviation is 33 %). The existing probes are easily damaged with shock wave applications. We propose a new piezo-electric probe built with a 25 µm PVDF film embodided in an epoxy resin with the same impedance. No sensibility change and no macroscopic damage occured after 20.000 shocks

Imagerie Doppler temps réel

Les méthodes permettant d'évaluer l'importance d'une sténose sont essentiellement l'échographie bidimensionnelle et la vélocimètrie Doppler. L'analyse du signal Doppler peut se faire soit à partir d'un vélocimètre à émission continue qui permet une mesure globale des vitesses rencontrées dans le champ ultra-sonore, soit à partir d'un vélocimètre à émission codée qui permet de sélectionner le volume de mesure et par voie de conséquence de tracer des profils de vitesse. Aucun ne permet de visualiser un segment de vaisseau. Les limitations de ces deux méthodes sont en partie éliminées par l'emploi simultané d'un imageur et par l'analyse spectrale du signal Doppler. L'imagerie bidimensionnelle donne essentiellement la géométrie des parois artérielles et l'aspect obtenu est souvent le même que l'artère soit vide d'écho ou obstruée par un caillot frais. Pour s'affranchir de ce problème deux voies sont proposées : soit associer un échographe bidimensionnel avec un vélocimètre Doppler, ce sont les systèmes duplex, soit développer des imageurs Doppler temps réel permettant de faire une image d'un segment de vaisseau. Déjà plusieurs propositions et réalisations ont été faites. Les images n'étant pas obtenues en temps réel, ces propositions ont eu un succès modeste. Il faut environ 20 à 60 minutes pour l'exploration bilatérale des carotides. Nous proposons un système à barrette composé de n couples de transducteurs émetteurs et récepteurs. Chaque couple est connecté à un vélocimètre à émission continue dont la fréquence d'émission diffère pour chaque voie. Cette possibilité permet d'émettre simultanément dans n directions et par là-même de recueillir simultanément autant d'information de vitesses qu'il y a de voies. L'interaction parasite entre les différentes voies a été éliminée par un filtre passe-haut du Sème ordre. Nous montrons les résultats obtenus sur un prototype à trois voies d'abord sur un fil défilant puis sur un tuyau où une sténose est simulée. Enfin un résultat in vivo laisse à penser que cette solution est prometteuse