Vous concevez un système expérimental ou un prototype de thermoablation par ultrasons ?
Cette page présente les principes, les défis techniques et nos solutions d’amplificateurs multi-voies pour la thermoablation par ultrasons, pour la recherche et le développement.
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Qu’est-ce que la thermoablation par ultrasons ?
La thermoablation par ultrasons est une méthode non invasive reposée sur l’utilisation d’ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) pour détruire des tissus biologiques par élévation contrôlée de la température.
Les ultrasons traversent les tissus et peuvent être focalisés avec précision. L’énergie est générée à l’extérieur du corps, puis concentrée dans une zone ciblée à l’intérieur des tissus.
Au point focal, cette énergie se transforme principalement en chaleur. La température locale augmente et peut provoquer des modifications irréversibles du tissu ciblé. Les zones situées en dehors du foyer restent peu affectées.
Cette approche est étudiée pour plusieurs applications de recherche, notamment :
🔹L’ablation locale de tumeurs solides,
🔹Le traitement ciblé de certaines lésions bénignes,
Cette technologie a un objectif: déposer une énergie ultrasonore localisée, contrôlée et reproductible dans les tissus. D’un point de vue technique, la thermoablation par ultrasons relève autant de l’ingénierie des systèmes que de la recherche médicale. Elle repose sur un contrôle précis de l’énergie ultrasonore, dans l’espace et dans le temps.
Bases physiques de la thermoablation par ultrasons
Les ultrasons sont des ondes mécaniques qui se propagent dans les milieux liquides et solides. Leur comportement dépend des propriétés acoustiques du milieu traversé.
Dans le cadre de la thermoablation, l’élévation de température dépend principalement de deux éléments :
🔹La capacité à concentrer une forte densité d’énergie dans la zone ciblée,
🔹La maîtrise précise et reproductible de la position du foyer.
Au point focal, une partie de l’énergie acoustique est absorbée par le milieu et convertie en chaleur. Lorsque cette énergie est suffisamment importante, la température locale augmente et pour obtenir la destruction des cellules visées.
Seul un amplificateur multivoie associé à une sonde piézoélectrique permet de créer la focalisation et la puissance nécessaire à la thermoablation.
Le rôle du HIFU dans les systèmes de thermoablation par ultrasons
La thermoablation par ultrasons repose sur la technologie HIFU et le contrôle précis de l’énergie ultrasonore focalisée, permettant de détruire sélectivement les tissus ciblés.
Dans une plateforme de recherche, le HIFU concentre l’énergie acoustique en un foyer localisé. Ce processus de focalisation est assuré par le réglage des paramètres ultrasonores au niveau de l’amplificateur et de l’électronique de contrôle.
Les lésions ciblées présentent un volume tridimensionnel non régulier, plutôt qu’un point unique. Pour répondre à cette réalité clinique, le principe consiste à combiner des focalisations ponctuelles successives afin de former des lésions linéaires, surfaciques puis volumétriques, permettant un traitement adapté à la forme des tumeurs. En pratique clinique, les lésions étendues ou multiples peuvent nécessiter un traitement fractionné.
La technologie HIFU repose ainsi sur l’ajustement de paramètres tels que la puissance, la fréquence, la phase, la temporisation et les modes d’émission, associés à des architectures multi-voies, afin de mettre en œuvre différentes stratégies de distribution énergétique.
Ces capacités permettent d’adapter finement la distribution spatiale de l’énergie ultrasonore aux besoins des travaux de recherche et de développement.
Défis clés des équipements de thermoablation par ultrasons
La thermoablation par ultrasons ne consiste pas simplement à augmenter la puissance ultrasonore. Elle pose plusieurs défis d’ingénierie à l’échelle du système.
🔹Le foyer HIFU correspond à un point, tandis que les lésions ciblées sont des volumes tridimensionnels, souvent non réguliers. Le système doit donc maintenir une forte densité d’énergie tout en assurant une distribution spatiale contrôlée et reproductible.
🔹Les systèmes HIFU multi-voies imposent des exigences élevées en matière de contrôle de phase, de synchronisation temporelle et de stabilité globale. De faibles écarts de phase, des défauts de synchronisation ou des dérives thermiques peuvent entraîner un déplacement du foyer.
🔹Par ailleurs, les différents modes d’émission (continu, pulsé ou en séquence) soumettent l’électronique de génération et d’amplification à des contraintes distinctes. Le comportement du système doit rester cohérent dans l’ensemble de ces modes de fonctionnement.
🔹Enfin, les équipements de thermoablation HIFU sont conçus pour fonctionner sur des durées prolongées.
Ils doivent garantir une sortie stable, ainsi qu’une mesure fiable et traçable de l’énergie délivrée, afin de permettre la comparaison des essais et l’analyse des résultats.
Produit | Amplificateurs multi-voies pour la recherche en thermoablation par ultrasons
Dans ce contexte de recherche, un système de thermoablation doit être contrôlable, reproductible et évolutif. En réponse à ces contraintes d’ingénierie, SinapTec conçoit le système de génération ultrasonore à haute intensité, amplificateur de puissance multi-voies, adaptés au développement de dispositifs HIFU et de prototypes de thermoablation.
Ces solutions reposent sur une génération stable d’ultrasons de forte intensité, un réglage précis des paramètres et une mesure fiable de l’énergie délivrée. Elles permettent d’ajuster l’intensité, la fréquence et la focalisation en fonction des objectifs expérimentaux, tout en restant compatibles avec différents transducteurs et environnements de test.
Selon les projets, elles peuvent intégrer les fonctionnalités suivantes :
🔹Pilotage multi-voies
Réglage précis de l’intensité, de la fréquence et des paramètres de focalisation, incluant les stratégies de phase et de temporisation, afin de garantir la stabilité du foyer dans des configurations multi-canaux.
🔹Contrôle et supervision en temps réel
Suivi et ajustement des paramètres ultrasonores pendant les essais, afin de faciliter la répétabilité des expériences et la comparaison des résultats.
🔹Mesure et traçabilité de la puissance
Mesure précise de la puissance électrique transmise au transducteur, permettant de relier les paramètres définis à l’énergie effectivement délivrée.
🔹Architecture configurable et évolutive
Adaptation du système à différents transducteurs, charges ultrasonores et configurations expérimentales, au fil de l’avancement des travaux de recherche.
🔹Environnement NexTgen®
Configuration, supervision et enregistrement des paramètres ultrasonores, facilitant la reproductibilité et l’évolution des systèmes HIFU en recherche.
🔹Compatibilité avec Matlab
Le générateur peut être piloté directement depuis le logiciel MATLAB afin d’être intégré à votre code et à vos protocoles expérimentaux.
🔹Proposition sur mesure
Par ailleurs, des solutions sur mesure peuvent être développées afin de répondre à des besoins spécifiques en recherche ou à des contraintes particulières liées aux dispositifs étudiés.
Expert to Expert : une approche de co-ingénierie
SinapTec travaille en approche « expert to expert » avec des équipes médicales et scientifiques. Elle apporte son expertise en génération, amplification et pilotage des ultrasons, tandis que les équipes partenaires apportent leurs connaissances médicales et de recherche.
Si vous développez ou faites évoluer un système de recherche HIFU ou de thermoablation, contactez SinapTec pour échanger sur l’architecture du système et les paramètres ultrasonores.
