Régulation temporelle de l'activité de cavitation ultrasonore : application à la thrombolyse ultrasonore extracorporelle

Abstract

Les ultrasons focalisés permettent d’effectuer des traitements thérapeutiques ciblés dans le corps humain. Dans le domaine des applications cardiovasculaires il a notamment été montré qu'ils pouvaient détruire des caillots sanguins susceptibles de se former dans le système vasculaire. Dans ce cas, les mécanismes de thrombolyse sont liés à la cavitation ultrasonore, dont le caractère fortement aléatoire pose des problèmes de maîtrise du traitement envisagé. Un meilleur contrôle de l’activité de cavitation ultrasonore constitue donc une voie incontournable pour envisager le développement d’un dispositif thérapeutique. Dans le cadre de cette étude, un système permettant le contrôle temporel de la cavitation ultrasonore en régime pulsé (période 250 ms, rapport-cyclique 0.1) a été développé. Ce système utilise d'une part un transducteur focalisé (550 kHz) pour générer le champ acoustique et d'autre part un hydrophone permettant l'écoute de la cavitation, avec une boucle de rétroaction réalisée à l'aide d'un circuit logique programmable (FPGA) qui permet d'atteindre des temps de bouclage de 0.3 ms. Le dispositif de régulation a été caractérisé dans une cuve d’eau dégazée, et permet d’atteindre un niveau de cavitation souhaité de manière reproductible et avec une bonne stabilité temporelle. L'application de ce dispositif à la thrombolyse ultrasonore a été testée in-vitro sur des caillots de sang humain. En comparaison des essais réalisés en boucle ouverte, les essais préliminaires en boucle fermée ont montré une excellente efficacité thrombolytique, et une très bonne reproductibilité lorsque l'activité de cavitation est suffisante pour obtenir une efficacité de 70 % ou plus. La distribution des tailles de fragments libérés a également été examinée afin d'identifier les paramètres permettant de limiter la libération de gros fragments susceptibles de provoquer un autre accident vasculaire en aval