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La demande de règlement d'ultrason d'expositions d'étude peut détruire des cellules cancéreuses sans chirurgie

L'énergie s'orientante d'ultrason sur un site d'objectif dans le fuselage pour produire de la chaleur peut brûler et détruire le tissu dans le site sans opération. Cette méthode est cliniquement appliquée aux fibromes utérins de festin, à l'hyperplasie prostatique, au cancer de la prostate, à la tumeur osseuse métastatique et à d'autres types de tumeur pour détruire des cellules tumorales utilisant la chaleur. Cependant, il y a un problème potentiel que le tissu environnant peut être brûlé dans le procédé dû à la diffusion de la chaleur.

En 2019, à l'institut de la Corée du centre de la science et technologie (KIST) pour des bioniques, l'équipe de recherche de M. Ki Joo Pahk's a confirmé la possibilité de fractionner avec précision des cellules tumorales d'objectif, comme s'elle est coupée utilisant un couteau, sans entraîner le dommage par la chaleur à n'importe quelle autre partie du fuselage à l'aide de l'ultrason orienté à haute intensité (HIFU), un ultrason avec de la pression acoustique dans les megapascals (avion de patrouille maritime) qui est beaucoup plus puissante que l'ultrason existant, et a indiqué le mécanisme derrière la procédure. (? Ultrasons Sonochemistry. 2019, 53, 164-177)

En cours de détruire matériel le tissu sans utilisation de la chaleur, une bulle bouillante de vapeur est produite au site d'objectif du HIFU, et elle est par l'énergie cinétique de cette bulle primaire de vapeur que le tissu tumoral d'objectif obtient détruit.

Cependant, pendant le procédé, des nuages de bulle de cavitation peuvent être par la suite produits entre la bulle bouillante et le transducteur de HIFU, menant à la destruction non désirée de cellules. Ceci a imposé la nécessité pour recenser la cause de leur formation et pour prévoir exactement l'emplacement de leur cas.

Afin d'indiquer le mécanisme de la formation de nuages de bulle de cavitation se produisant quand le tissu tumoral est retiré par HIFU, l'équipe de recherche à KIST a développé un modèle mathématique en tant qu'élément de leur étude complémentaire complémentaire et a examiné le choc de la bulle bouillante primaire de vapeur sur la propagation des ondes non linéaire.

Les résultats ont prouvé que le rétablissement secondaire des bulles a été provoqué par une interférence constructive de l'onde de choc rétrodiffusée par la bulle bouillante avec les ondes de choc entrantes d'incident et elle est dans la marge de cette interférence que les bulles secondaires ont formée.

Basé sur les images obtenues utilisant une caméra à grande vitesse, on l'a constaté que l'endroit où l'interférence s'est produite et l'endroit où les bulles secondaires ont été produites ont été attentivement appariés.

Ces découvertes expliquent non seulement le mécanisme derrière la formation secondaire de bulles mais aident également à prévoir où elles se produiront, présentant de ce fait la possibilité de détruire le tissu cible avec une sécurité et une précision plus grandes.

Cette étude a prouvé que des nuages de bulle de cavitation peuvent être par la suite produits en raison d'un choc dispersant l'effet après qu'une bulle bouillante de vapeur forme où l'ultrason est orienté. Utilisant le mathématique développé dans cette étude, il sera possible de prévoir l'emplacement de la formation de bulle et du site potentiel qui obtient détruit.

J'espère que la technologie d'ultrason en cours de développement sera développée en technologie d'ultrason orientée parprécision activant la destruction matérielle du tissu tumoral seulement, sans besoin de chirurgie, de sorte qu'elle puisse être appliquée cliniquement à l'avenir. »

M. Ki Joo Pahk, Corée Institue de la science et technologie

Source:
Journal reference:

Pahk, K. J., et al. (2020) The interaction of shockwaves with a vapour bubble in boiling histotripsy: The shock scattering effect. Ultrasonics Sonochemistry. doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105312.