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Dissertations / Theses on the topic 'HIFU'
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Rabkin, Brian Alan. "High-intensity focused ultrasound (HIFU) induced hyperechoic regions for the ultrasound guidance of HIFU therapy /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2004. http://hdl.handle.net/1773/8037.
Full text
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Ritchie, Robert Wilson. "Improving clinical outcomes in renal HIFU therapy." Thesis, University of Oxford, 2012. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.572839.
Full textAbstract:
The rising incidence of small, asymptomatic renal tumours discovered usmg abdominal imaging during the investigation of unrelated symptoms has fuelled the desire for new therapies which avoid surgical excision. Extracorporeal High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) was proposed as one of these modalities but so far clinical research has been ,~." inconclusive. The present work was designed to improve these clii teal outcomes through the conduct of further clinical trials, laboratory based research and the translation of new technology into existing HIFU devices. A Phase II clinical trial of patients (n=13) with newly diagnosed <4cm renal tumours (clinical stage T1a) was designed, peer reviewed and received ethical approval (Ox REC 09/H0606104). Ten of 13 patients underwent renal HIFU using a clinical HIFU device (Model JCIJC200, HAIFU, China). One patient could not be treated due to poor tumour visualisation after anaesthesia and two patients could not be treated as they became unwell before or during anaesthesia. Histological evidence of HIFU ablation in either tumour or normal renal parenchyma was seen in all ten patients. Evidence of sub-total tumour ablation was seen in 8/10 of patients. Grade 1 «50%), 2 (50-90%) & 3 (90-99%) ablation was achieved in 4/10, 3/1 0 & 3/1 0 patients respectively but complete (100%) tumour ablation was not possible. HIFU treatment caused minimal morbidity - no Grade III- V (Clavien-Dindo) complications related to HIFU treatment occurred. Grade I skin pain and induration was seen in 9/1 0 patients; Grade II skin pain occurred in a single patient. Patient demographics, imaging and tumour characteristics were used to design parameters to improve patient selection for renal HIFU. The tumour location, thickness of peri-nephric fat and renal nephrometry score were useful predictors of successful screening for treatment. Page /ii Dr R. W Ritchie Nutiield Department of Surgical Sciences - TT 2012 Abstract Diligent use of these factors could limit unnecessary treatments and Improve ablation outcomes. , It is well known that ultrasound imaging of small renal masses can be challenging. Ultrasound imaging often deteriorates further during HIFU as the abdominal wall and fat tissues swell and cause increased attenuation. This loss of imaging quality was clearly demonstrated in this clinical trial and resulted in the early termination of treatment, before ,#,J' ... ~ .•.. endpoints were reached, in a number of cases. The current clinical method for monitoring the success of HIFU ablation using hyperecho analysis of B-mode ultrasound images is also questionable. Laboratory based studies using ex-vivo bovine liver subjected to HIFU confirmed that hyperecho monitoring had low sensitivity, predictive values and overall accuracy. A novel method of HIFU monitoring - passive mapping of the emissions received from acoustic cavitation activity and other sources of non-linearity during HIFU treatment - is believed to represent a significant opportunity to improve feedback. This technique uses the passively received signature of cavity activity which, when time-reversed, gives high- resolution images of the precise location of the activity. Laboratory-based ex-vivo work, using a commercially available ultrasound system (z.one, Zonare, USA), demonstrates its superiority over hyperecho monitoring. Indeed, thresholds could be applied to successfully predict HIFU ablation with high sensitivity and specificity. This technique was successfully translated into the clinical setting through the design of a Passive Acoustic Mapping (P AM) device. Custom-built receiving elements were applied without limiting the function of the existing HIFU devices. Both pre-clinical and ethically- Page [iii Dr R. W Ritchie Nuffield Department of Surgical Sciences - TT 2012 Abstract approved clinical studies demonstrated its safe integration without significant impact on the device energy output or treatment accuracy. Using similar passive beamfonning algorithms, acoustic cavitation activity was successfully mapped and corresponded with the location of thermal ablation in both ex-vivo tissue phantoms and during clinical HIFU therapy. ,~-' It is believed that the development of new patient selection paral~~tel's will elimil?ate target those patients who are most suitable for renal HIFU - small tumours, minimal peri-nephric fat & low nephrometry score .. The use of P AM will lead to a significant improvement in the efficacy of treatment. It can be successfully applied to existing devices and predicts the location and extent ofHIFU ablation with greater accuracy that existing techniques.
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Greillier, Paul. "Évaluation d’une sonde HIFU transoesophagienne sur coeur battant." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1342/document.
Full textAbstract:
Une sonde HIFU transoesophagienne a été proposée comme une alternative aux traitements actuels de fibrillation auriculaire. Le présent travail décrit une étude de faisabilité de l'ablation thermique transoesophagienne sur des coeurs battant in vivo chez des primates non humains et ex vivo sur un cœur isoléTransesophageal HIFU was proposed as an alternative to the current atrial fibrillation treatments. The present work described a feasibility study of transesophageal thermal ablation in the heart on beating hearts in vivo non-human primates and ex vivo on isolated heart
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Greillier, Paul. "Évaluation d’une sonde HIFU transoesophagienne sur coeur battant." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1342.
Full textAbstract:
Une sonde HIFU transoesophagienne a été proposée comme une alternative aux traitements actuels de fibrillation auriculaire. Le présent travail décrit une étude de faisabilité de l'ablation thermique transoesophagienne sur des coeurs battant in vivo chez des primates non humains et ex vivo sur un cœur isoléTransesophageal HIFU was proposed as an alternative to the current atrial fibrillation treatments. The present work described a feasibility study of transesophageal thermal ablation in the heart on beating hearts in vivo non-human primates and ex vivo on isolated heart
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Souris, Line. "Suivi en imagerie par résonance magnétique de la température et des propriétés viscoélastiques des tissus cérébraux dans le cadre des thermothérapies." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00630658.
Full textAbstract:
Mon travail de thèse se place dans le cadre du projet ANR TUCCIRM de développement d'un système de thérapie par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) dédié au cerveau implantable dans un IRM clinique 1,5 T. Les développements IRM ont été l'objet de mon travail. Dans un premier temps, l'IRM a été utilisée pour suivre l'évolution en température des tissus en cours de traitement. Pour cela, nous avons tout d'abord réalisé une étude d'optimisation et de comparaison de séquences de thermométrie basées sur le principe du décalage chimique (PRFS). Puis, nous avons optimisé le rapport signal sur bruit pour améliorer la qualité des images ainsi que la précision en température. Ces développements ont été appliqués au cours de tests HIFU suivi par IRM de têtes de cadavres humains.Dans un deuxième temps, l'IRM a été utilisée pour caractériser la viscoélasticité des tissus cérébraux par la technique d'élastograhie par résonance magnétique. Ces propriétés changeant avec la température, cette méthode permettrait de suivre l'état des tissus pendant le traitement HIFU pour en déterminer l'effet thermique. Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau concept de générateur d'onde, testé ensuite sur six rats in vivo.
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Chauhan, Sunita. "The applications of HIFU and robotic technology in surgery." Thesis, Imperial College London, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.313994.
Full text
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Ye, Guoliang. "Model-based ultrasonic temperature estimation for monitoring HIFU therapy." Thesis, University of Oxford, 2008. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:6f4c4f84-3ca6-46f2-a895-ab0aa3d9af51.
Full textAbstract:
High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a new cancer thermal therapy method which has achieved encouraging results in clinics recently. However, the lack of a temperature monitoring makes it hard to apply widely, safely and efficiently. Conventional ultrasonic temperature estimation based on echo strain suffers from artifacts caused by signal distortion over time, leading to poor estimation and visualization of the 2D temperature map. This thesis presents a novel model-based stochastic framework for ultrasonic temperature estimation, which combines the temperature information from the ultrasound images and a theoretical model of the heat diffusion. Consequently the temperature estimation is more consistent over time and its visualisation is improved. There are 3 main contributions of this thesis related to: improving the conventional echo strain method to estimate temperature, developing and applying approximate heat models to model temperature, and finally combining the estimation and the models. First in the echo strain based temperature estimation, a robust displacement estimator is first introduced to remove displacement outliers caused by the signal distortion over time due to the thermo-acoustic lens effect. To transfer the echo strain to temperature more accurately, an experimental method is designed to model their relationship using polynomials. Experimental results on a gelatine phantom show that the accuracy of the temperature estimation is of the order of 0.1 ◦C. This is better than results reported previously of 0.5 ◦C in a rubber phantom. Second in the temperature modelling, heat models are derived approximately as Gaussian functions which are mathematically simple. Simulated results demonstrate that the approximate heat models are reasonable. The simulated temperature result is analytical and hence computed in much less than 1 second, while the conventional simulation of using finite element methods requires about 25 minutes under the same conditions. Finally, combining the estimation and the heat models is the main contribution of this thesis. A 2D spatial adaptive Kalman filter with the predictive step defined by the shape model from the heat models is applied to the temperature map estimated from ultrasound images. It is shown that use of the temperature shape model enables more reliable temperature estimation in the presence of distorted or blurred strain measurements which are typically found in practice. The experimental results on in-vitro bovine liver show that the visualisation on the temperature map over time is more consistent and the iso-temperature contours are clearly visualised.
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Peters, Kristina. "Experimentelle Untersuchungen zur nichtinvasiven Gewebeablation durch hochenergetischen fokussierten Ultraschall (HIFU)." Diss., lmu, 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-66433.
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Pather, Paramaselvan. "A robotic system for HIFU surgery applied to liver tumours." Thesis, Imperial College London, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.251651.
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Collin, James R. T. "Detection and interpretation of thermally relevant cavitation during HIFU exposure." Thesis, University of Oxford, 2009. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.526574.
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Anand, Ajay. "Noninvasive temperature estimation technique for HIFU therapy monitoring using backscattered ultrasound /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2005. http://hdl.handle.net/1773/5867.
Full text
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Robertson, Craig. "Hyperthermia with HIFU and multimodal examination of ex vivo poultry tissue." Thesis, University of Strathclyde, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.502338.
Full textAbstract:
High intensity focused ultrasound (HIFU) can be used to induce thermal ablation and cavitation for therapy. This paper considers thermal ablation. Despite intensive exploration of this topic, the relative contribution of HIFU's thermal effects for tumour destruction is not yet fully defined, because of a lack of standardised parameters. Additionally, observation of the extent of tissue damage on ex vivo specimens tends to be limited to histology. The present work began with the design and fabrication of a focused ultrasonic (925 kHz) transducer, and then sought to examine the feasibility of generating lesions in ex vivo poultry tissue, submerged in degassed water. Basic characterisation of the transducer and the 'ultrasonic field was carried out, with peak intensity determined to be approximately 300 W.cm⁻², followed by development of an appropriate experimental system to house both the transducer and the tissue.
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Hsieh, Chang-yu. "Identifying cavitation regions using spectral and itensity dta : application to HIFU." Thesis, University of Oxford, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.572517.
Full textAbstract:
The high power intensities in HIFU often result in bubble production, either through cavitation or boiling, which are believed to be a primary contributor to tissue necrosis. Bubbles are associated with the bright hyperechoic regions in ultrasound B-mode images. As the only changes observed on tissue are subtle during treatment, some HIFU therapy protocols rely on the observation of significant brightness changes as the indicator of tissue lesions. The occurrence of a distinct hyperechoic region around the focus is often associated with cavitation. In general, the hyperechoic regions show good correlation with ablated tissue (observed directly following subsequent removal of the tumour in an operation, or using MRI), but the sensitivity of this techniques is sub-optimal. Reliable detection of cavitation and a method to distinguish between different types of events is therefore, an important goal for better control of the treatment. This thesis presents a novel method to provide detection of cavitation activity as an aid to assisting treatment. The image intensity information is used to identify hyperechoic regions spatially and temporally. However, hyperechoic regions may appear for reasons other than cavitation - for example because of tissue interfaces. The spectral information is useful to distinguish from other events and thermal generation of bubbles. Thus the spectral estimation methods are becoming of increasing interest in early and robust detection of cavitation activity. There are three main contributions related to this thesis: identifying the boundaries and maintaining a history of cavitation events from their brightness and intensity statistics through using a probabilistic method, determining not just the presence of cavitation but also its local changes at a high spatial resolution through analysing spectrally the RF signals from the imaging transducer on a pixel by pixel basis, and finally combining the advantages of both methods to improve the overall reliability of automatic cavitation detection. In addition, the spectral information extracted here is capable potentially of distinguishing between cavitation and boiling. The method is assessed using a simulation of a synthesised cavitation, and the applied to detect cavitation following HIFU in ex-vivo calf liver.
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Gelat, P. N. "Focusing the field of a HIFU array transducer through human ribs." Thesis, University College London (University of London), 2014. http://discovery.ucl.ac.uk/1428445/.
Full textAbstract:
High intensity focused ultrasound (HIFU) enables highly localised, non-invasive tissue ablation, and its efficacy in the treatment of a range of cancers, including those of the kidney, prostate and breast has been demonstrated. HIFU offers the ability to treat deep-seated tumours locally, and potentially bears fewer side effects than more established treatment modalities such as resection, chemotherapy and ionising radiation. There remain, however, a number of significant challenges which currently hinder its widespread clinical application. One of these challenges is the need to transmit sufficient energy through the ribcage to ablate tissue at the required foci whilst minimising the formation of side lobes and sparing healthy tissue. Ribs both absorb and reflect ultrasound strongly. This sometimes results in overheating of bone and overlying tissue during treatment, leading to skin burns. Successful treatment of a patient with tumours in the upper abdomen therefore requires a thorough understanding of the way acoustic and thermal energy is deposited. In this thesis, an approach which predicts the acoustic field of a multi-element HIFU array scattered by human ribs, the topology of which was obtained from CT scan data, has been developed, implemented and validated. It is based on the boundary element method (BEM). Dissipative mechanisms were introduced into the propagating medium, along with a complex surface impedance condition at the surface of the ribs. A reformulation of the boundary element equations as a constrained optimisation problem was carried out to solve the inverse problem of determining the complex surface normal velocities of a multi-element HIFU array that best fitted a required acoustic pressure distribution in a least-squares sense. This was done whilst ensuring that an acoustic dose rate parameter at the surface of the ribs was kept below a specified threshold. The methodology was tested at an excitation frequency of 1 MHz on a spherical section multi-element array in the presence of human ribs. It was compared on six array-rib topologies against other methods of focusing through the ribs, including binarised apodisation based on geometric ray tracing, phase conjugation and the DORT method (décomposition de l’opérateur de retournement temporel). The constrained optimisation approach offers greater potential than the other focusing methods in terms of maximising the ratio of acoustic pressure magnitudes at the focus to those on the surface of the ribs whilst taking full advantage of the dynamic range of the phased array.
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Fosnight, Tyler R. "Echo Decorrelation Imaging of In Vivo HIFU and Bulk Ultrasound Ablation." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1447691239.
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Fox-Neff, Kristen. "Inverse Methods in Parameter Estimation for High Intensity Focused Ultrasound (HIFU)." University of Cincinnati / OhioLINK, 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1459155373.
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Hsien, Chang-yu. "Identifying cavitation regions using spectral and intensity data : application to HIFU." Thesis, University of Oxford, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.711630.
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Veljović, Slobodan. "Shape optimization and optimal boundary control for high intensity focused ultrasound (HIFU)." Aachen Shaker, 2010. http://d-nb.info/1002144639/04.
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Dasgupta, Subhashish. "Improved Characterization of the High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) induced Thermal Field." University of Cincinnati / OhioLINK, 2010. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1275936679.
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Petrusca, Lorena Mihaela. "Validation d’une nouvelle génération de sondes HIFU en utilisant la thermométrie IRM." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10345.
Full textAbstract:
L’objectif principal du projet concerne l’étude sous contrôle IRM de nouveaux transducteurs HIFU pour la thérapie. Le premier sous-projet vise la caractérisation d’une sonde HIFU pour le traitement des varices et l’optimisation des paramètres de tir en fonction de la profondeur de la veine dans le tissu. Des mesures acoustiques avec un hydrophone ont confirmé la création d’une ligne de focalisation. Une étude ex vivo utilisant des veines humaines excisées a été réalisée avec l’IRM de température haute résolution afin d’établir des paramètres d'efficacité et de sécurité. La deuxième partie est une étude de sonde sectorielle pour le traitement du cancer de la prostate. La méthode utilisée actuellement par Ablatherm a été comparée avec la méthode sectorielle, en alternant les deux secteurs de la sonde. Les résultats montrent que la forme et les dimensions de la lésion sont les mêmes, avec un gain de temps est de 20%. Troisièmement nous avons étudié une sonde à focalisation dynamique pour le traitement du cancer de la prostate. La validation in vitro et in vivo a été effectuée. Des points focaux distants de 32 à 69mm de la sonde ont été obtenus et des séquences décrivant des lignes, des tranches et des volumes ont été testées. Les cartes de température et de dose thermique montrent que la stratégie de sonication est adéquate pour induire une dose létale homogène de la forme désirée, ce qui permet un traitement mieux adapté en fonction l’anatomie de chaque patient. L’IRM nous a permis de mesurer de façon non-invasive et en temps réel la température au sein des tissus soumis au tir ultrasonore et de visualiser le volume détruit ainsi que les tissus adjacentsThe main objective of the project concerns the study of new HIFU transducers for therapy using MRI guidance. The first sub-project aims the characterization of a HIFU probe for the treatment of the varices and the optimization of the shooting parameters according to the vein depth in the tissue. Acoustic measurements with a hydrophone were carried out in order to confirm the creation of a focalization line. An ex-vivo study using human excised veins was realized using high resolution MRI temperature control in order measure efficiency and security parameters. The second part is a study of a sector switching probe for prostate cancer treatment. The method used by Ablatherm was compared with the sector switching method, by alternating the two sectors of the probe. Results show that the lesion shape and the dimensions are the same for the two methods, but the time saving is 20% for the sector switching probe. A dynamic focalization probe for the prostate cancer treatment was studied for the last experimental part. In vitro and in vivo validation was carried out. Focal points at several distances (between 32 mm and 69 mm with respect to the probe) were obtained and sequences describing lines, splits and volumes were tested. The temperature and thermal dose maps show that the sonication strategy is adequate for inducing a homogenous lethal dose of the desired form. A treatment better adapted to the anatomy of each patient can be performed with this technique. The MRI allowed us to measure in a non-invasive manner and in real time the temperature within tissues subject to ultrasonic shooting and to visualize both the ablated volume and the adjacent tissues
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Petrusca, Lorena Mihaela. "Validation d’une nouvelle génération de sondes HIFU en utilisant la thermométrie IRM." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10345.
Full textAbstract:
L’objectif principal du projet concerne l’étude sous contrôle IRM de nouveaux transducteurs HIFU pour la thérapie. Le premier sous-projet vise la caractérisation d’une sonde HIFU pour le traitement des varices et l’optimisation des paramètres de tir en fonction de la profondeur de la veine dans le tissu. Des mesures acoustiques avec un hydrophone ont confirmé la création d’une ligne de focalisation. Une étude ex vivo utilisant des veines humaines excisées a été réalisée avec l’IRM de température haute résolution afin d’établir des paramètres d'efficacité et de sécurité. La deuxième partie est une étude de sonde sectorielle pour le traitement du cancer de la prostate. La méthode utilisée actuellement par Ablatherm a été comparée avec la méthode sectorielle, en alternant les deux secteurs de la sonde. Les résultats montrent que la forme et les dimensions de la lésion sont les mêmes, avec un gain de temps est de 20%. Troisièmement nous avons étudié une sonde à focalisation dynamique pour le traitement du cancer de la prostate. La validation in vitro et in vivo a été effectuée. Des points focaux distants de 32 à 69mm de la sonde ont été obtenus et des séquences décrivant des lignes, des tranches et des volumes ont été testées. Les cartes de température et de dose thermique montrent que la stratégie de sonication est adéquate pour induire une dose létale homogène de la forme désirée, ce qui permet un traitement mieux adapté en fonction l’anatomie de chaque patient. L’IRM nous a permis de mesurer de façon non-invasive et en temps réel la température au sein des tissus soumis au tir ultrasonore et de visualiser le volume détruit ainsi que les tissus adjacentsThe main objective of the project concerns the study of new HIFU transducers for therapy using MRI guidance. The first sub-project aims the characterization of a HIFU probe for the treatment of the varices and the optimization of the shooting parameters according to the vein depth in the tissue. Acoustic measurements with a hydrophone were carried out in order to confirm the creation of a focalization line. An ex-vivo study using human excised veins was realized using high resolution MRI temperature control in order measure efficiency and security parameters. The second part is a study of a sector switching probe for prostate cancer treatment. The method used by Ablatherm was compared with the sector switching method, by alternating the two sectors of the probe. Results show that the lesion shape and the dimensions are the same for the two methods, but the time saving is 20% for the sector switching probe. A dynamic focalization probe for the prostate cancer treatment was studied for the last experimental part. In vitro and in vivo validation was carried out. Focal points at several distances (between 32 mm and 69 mm with respect to the probe) were obtained and sequences describing lines, splits and volumes were tested. The temperature and thermal dose maps show that the sonication strategy is adequate for inducing a homogenous lethal dose of the desired form. A treatment better adapted to the anatomy of each patient can be performed with this technique. The MRI allowed us to measure in a non-invasive manner and in real time the temperature within tissues subject to ultrasonic shooting and to visualize both the ablated volume and the adjacent tissues
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Lourenco, de Oliveira Philippe. "Conception de solutions technologiques et d’outils pour le traitement d’organes par ultrasons focalisés guidés par IRM." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13963/document.
Full textAbstract:
Le traitement par ultrasons focalisés (HIFU) associé au contrôle par l’Imagerie de Résonance Magnétique (IRM) est une méthode prometteuse pour les thermothérapies de type non invasive sur patient en respiration libre. Une solution technologique pour l’amélioration du transfert de puissance électrique vers le transducteur ultrason autour d’un système d’adaptation d’impédance ajustable a été réalisée. Un chapitre a été consacré à la caractérisation des transducteurs par la mesure et simulation du champ acoustique spatial. Les deux derniers chapitres, concernent le développement d’outils logiciels autour de l’IRM. Une méthode de caractérisation des paramètres thermiques des tissus chauffés, utile pour une qualité d’asservissement de température optimale, a été développée. Enfin, une étude de faisabilité a été menée sur le couplage des mesures de déplacements rapides par ultrasons avec les mesures robustes fournies par IRM, ceci pour un meilleur suivi du mouvement des organes mobilesTreatment with Focused Ultrasound (HIFU) combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI) control is a promising method for xxx thermotherapy on patient free breathing. A technological solution for improving the transfer of electrical power to the ultrasonic transducer around a adjustable impedance matching system has been achieved. A chapter was devoted to the characterization of transducers acoustic field by measure and simulation. The last two chapters concern the development of software tools around the MRI. A method to determinate the thermal parameters of tissues heated, useful to compute an optimal temperature control was developed. Finally, a feasibility study has been conducted on the combination of fast ultrasound motion estimation with robust MRI motion estimation, this to improve the quality of the motion tracking
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HARIHARAN, PRASANNA. "Free field characterization of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) transducers using acoustic streaming." University of Cincinnati / OhioLINK, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1204570105.
Full text
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Oehm, Lukas. "Fügen polymerer Packstoffe mit hochintensivem fokussierten Ultraschall." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-229247.
Full textAbstract:
Das Verschließen besitzt als finaler qualitätsbestimmender Prozess besondere Bedeutung in der Verpackungstechnik. Da nach wie vor Kunststoff der am häufigsten eingesetzte Packstoff in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie ist, sind insbesondere für das stoffschlüssige Fügen polymerer Packstoffe zahlreiche Verfahren etabliert. Alle bekannten Verfahren besitzen jedoch Einschränkungen bei deren Anwendung oder stellen spezifische Anforderungen an den Packstoff wie beispielsweise das Vorhandensein polarer oder elektrisch leitender Schichten im Verbundaufbau. Wissenschaftliche Untersuchungen haben das Ziel, die bestehenden Einschränkungen durch die Schaffung von Prozessverständnis und darauf aufbauender Optimierung der Verfahren und Prozesse zu verringern oder zu beseitigen. Alternativ dazu erscheint es sinnvoll, neue, bisher nicht in der Verarbeitungstechnik eingesetzte Verfahren auf deren Anwendbarkeit für verpackungstechnische Prozesse im Bereich des Fügens hin zu prüfen.
Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) ist ein solches interessantes Verfahren, welches bisher als nichtinvasive Methode zur Tumorbehandlung auf Basis von ultraschallinduzierter Gewebeerwärmung und -zerstörung im medizinisch-therapeutischen Bereich eingesetzt wird. Die prinzipielle Eignung des Verfahrens zur Erwärmung von Kunststoffen ist nur in wenigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen beschrieben. Als Fügeverfahren zum Bauteilschweißen von mehreren Millimetern dicken Kunststoffplatten wurde das Prinzip in den 1970er Jahren erprobt. Eine industrielle Nutzung ist jedoch nicht bekannt und der publizierte Stand der Technik ist weit von den Anforderungen des modernen Verarbeitungsmaschinenbaus entfernt.
Daraus ergibt sich die Motivation zur Schaffung einer Wissensbasis für dieses Fügeverfahren und die Abschätzung dessen Potential unter verarbeitungstechnischen Maßstäben. Dabei fließen physikalische Grundlagen zur Akustik und Erkenntnisse zu den Wirkzusammenhängen in der Medizin ebenso wie verpackungstechnische Grundlagen ein. Die Ergebnisse der Arbeit stellen die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zum stoffschlüssigen Fügen polymerer Packstoffe mittels hochintensivem fokussierten Ultraschall dar.
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Veljović, Slobodan [Verfasser]. "Shape Optimization and Optimal Boundary Control for High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) / Slobodan Veljovic." Aachen : Shaker, 2010. http://d-nb.info/1122545991/34.
Full text
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Huxold, Hannah Christine [Verfasser]. "Tumorreduktion und Symptomlinderung mittels HIFU bei Patienten mit inoperablem Pankreas-Karzinom / Hannah Christine Huxold." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2019. http://d-nb.info/1199005541/34.
Full text
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Devarakonda, Surendra B. "Enhanced Thermal Ablation of Biomaterials Using High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Energized Nano-particles." University of Cincinnati / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1544001995977567.
Full text
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Huxold, Hannah [Verfasser]. "Tumorreduktion und Symptomlinderung mittels HIFU bei Patienten mit inoperablem Pankreas-Karzinom / Hannah Christine Huxold." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2019. http://d-nb.info/1199005541/34.
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Cilleros, Celia. "Développement d’un traitement par ultrasons focalisés de haute intensité par voie peropératoire pour les tumeurs pancréatiques." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2021. http://www.theses.fr/2021LYSE1089.
Full textAbstract:
Actuellement, les options de prise en charge des tumeurs pancréatiques localement avancées sont extrêmement limitées. Une résection chirurgicale ne peut être envisagée en raison de l’atteinte vasculaire, non reconstructible, par la tumeur. Les traitements par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) ont démontré leur potentiel dans le traitement palliatif des cancers du pancréas. Le projet de thèse consiste, au moyen d’une sonde de thérapie peropératoire munie d’un transducteur torique et d’une sonde d’imagerie échographique intégrée, à définir des paramètres de traitement HIFU induisant une nécrose du parenchyme pancréatique ciblé tout en conservant la perméabilité vasculaire d’une artère incluse dans la zone détruite. Pour l’évaluation du flux artériel, un contrôle par imagerie Doppler en temps réel a été développé au cours de la procédure HIFU. Les paramètres de traitement étaient choisis pour permettre l’acquisition du signal Doppler entre les phases d’émissions HIFU avec un rapport cyclique de 40% de temps de thérapie et 60% de temps d’imagerie, pendant une durée totale de 900 secondes. Un modèle perfusé permettait d’évaluer l’impact des modifications des paramètres de traitement in vitro sur la lésion produite. Les lésions obtenues avec l’application du rapport cyclique était en moyenne 20% plus petites que sans application du rapport cyclique mais cette diminution jugée acceptable par rapport au bénéfice de sécurité du traitement avec l’imagerie Doppler. Une première étude préclinique a mis en évidence la survenue d’un spasme artériel temporaire et réversible suite à des traitements HIFU répétés au niveau de l’artère ciblée. Des ablations thermiques d’environ 20 mm de diamètre ont été générées autour de l’artère visée sans provoquer d’occlusion ou de thrombose vasculaire définitive à court et moyen terme. Néanmoins, dans l’optique d’utiliser ce traitement HIFU chez l’homme et donc dans un objectif de sécurisation du traitement, un outil prédictif du spasme artériel a été développé. De nouvelles études ont permis d’identifier les altérations du signal artériel au cours d’un traitement HIFU, traduites par l’apparition d’une composante tourbillonnaire en amont de la zone traitée avant la survenue du spasme artériel. Un outil basé sur la dissemblance des signaux a été développé et breveté sur la base de ces modifications du signal. L’accélération de ces modifications permettait de prévenir l’apparition du spasme artériel en temps réel et donc une rétroaction sur le traitement HIFU. Les études précliniques ont permis de définir un seuil sur cette accélération au-delà duquel l’apparition de la sténose semblait systématique si le traitement était mené à terme. En fonction des paramètres appliqués, des nécroses tissulaires de 17 mm de diamètre étaient induites dans les tissus pancréatiques et autour du vaisseau cible sans induction de spasme artériel et en conservant la perméabilité vasculaire. L’imagerie Doppler combinée à l’outil en temps réel ont confirmé le maintien de flux artériel au cours des traitements HIFU. Ces traitements précliniques sûrs et efficaces, permettent d’envisager la réalisation d’une étude clinique de Phase I-II évaluant la destruction par HIFU des tumeurs localement avancées de 10 à 15 mm de diamètre chez l’HommeCurrently, management options for locally advanced pancreatic tumors are extremely limited. Surgical resection cannot be considered due to the non-reconstructible vascular involvement of the tumor. High intensity focused ultrasound (HIFU) treatments have demonstrated their potential in the palliative treatment of pancreatic cancers. The thesis project focuses on the definition of HIFU treatment parameters that induce necrosis of the targeted pancreatic parenchyma while preserving the vascular permeability of an artery included in the destroyed area, using an intraoperative therapy probe with a toroidal transducer and an integrated ultrasound imaging probe. For the assessment of arterial flow, real-time Doppler imaging monitoring was developed during the HIFU procedure. Treatment parameters were chosen to allow acquisition of the Doppler signal between HIFU emission phases with a duty cycle of 40% therapy time and 60% imaging time, for a total duration of 900 seconds. A perfused model was used to evaluate the impact of in vitro treatment parameters on the lesion induced. The lesions obtained with the application of the duty cycle were on average 20% smaller than the lesions without duty cycle, but this reduction was considered acceptable regarding to the safety benefit of treatment with Doppler imaging. A first preclinical study demonstrated the occurrence of reversible arterial spasm following repeated HIFU treatments on the targeted artery. Thermal ablations of approximately 20 mm in diameter were generated around the targeted artery without causing definitive vascular occlusion or thrombosis in the short and medium term. Nevertheless, with a perspective of using this HIFU treatment in humans and thus with the objective of ensuring the safety of the treatment, a predictive tool for arterial spasm has been developed. New studies have identified alterations in the arterial signal during HIFU treatment, reflected by the appearance of a turbulent component upstream of the treated area before the arterial spasm occurs. A tool based on signal dissimilarity was developed and patented based on these signal changes. The acceleration of these modifications allowed to anticipate the arterial spasm in real time and thus a feedback on the HIFU treatment. Preclinical studies allowed to define a threshold on this acceleration beyond which the appearance of stenosis seemed systematic if the treatment was carried out. Depending on the parameters applied, tissue necrosis up to 17 mm in diameter was induced in the pancreatic tissue and around the target vessel without induction of arterial spasm and while maintaining vascular patency. Doppler imaging associated with the real-time tool confirmed the persistence of arterial flow during HIFU treatments. These safe and effective preclinical treatments allow us to consider a Phase I-II clinical trial evaluating HIFU destruction of locally advanced tumors of 10 to 15 mm in diameter in humans
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Camorani, Luisa. "Tecnologie innovative per la diagnosi e la terapia oncologica: Risonanza Magnetica ad alto campo e Ultrasuoni focalizzati ad alta intensità." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/13067/.
Full textAbstract:
La presente tesi ha lo scopo di illustrare un metodo innovativo per la diagnosi e la terapia in ambito oncologico in via di validazione nell' Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori (IRST). Il sistema in esame è composto da una Risonanza Magnetica a 3 Tesla e da un macchinario che si basa su HIFU (High Intensity Focused Ultrasound), entrambi prodotti dalla Philips. L'HIFU, in particolare, si presenta negli ultimi anni come la principale innovazione nella terapia oncologica, sfruttando l'ablazione termica dei tessuti malati sottoposti ad ultrasuoni focalizzati ad alta intensità. Nel corso dell'elaborato si affronteranno i principi fisici degli ultrasuoni e si forniranno alcuni esempi di applicazioni già consolidate nel panorama clinico, poi si continuerà illustrando i principi di funzionamento delle tecnologie basate su HIFU e delle interazioni dei tessuti biologici con gli ultrasuoni. Infine si concluderà la Tesi con un esempio applicativo in via di validazione all'IRST tramite i macchinari già citati per la terapia contenitiva e per la palliazione al dolore da metastasi ossee.
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Chen, Di. "Applications of Acoustic Techniques to Targeting Drug Delivery and Dust Removal Relevant to NASA Projects." ScholarWorks @ UVM, 2010. http://scholarworks.uvm.edu/graddis/44.
Full textAbstract:
Sonoporation, enhanced by ultrasound contrast agents has been explored as a promising non-viral technique to achieve gene transfection and targeting drug delivery in recent years. However, the short lifespan of traditional ultrasound contrast agents like Optison® microbubbles under moderate intensity ultrasound exposure limits their application. Liposomes, as drug carriers consisting of curved spherical closed phospholipid bilayer shells, have the following characteristics: 1) The ability to encapsulate and carry hydrophilic or hydrophobic molecules. 2) The biocompatibility with cell membranes. 3) The nanometer size and the relative ease of adding special ligands to their surface to target a specific disease site. 4) The stability in the blood stream. 5) Targeted ultrasound irradiation can induce rupture of liposomes letting the drug encapsulated in them leak out to achieve controlled release of the therapeutic agents at a certain concentration and a delivery rate. In this thesis, several liposome synthesis methods are presented. Liposomes synthesized in our laboratory were characterized acoustically and optically. Anti rabbit IgG conjugated with Alexafluor 647 was delivered into Jurkat cells in a suspension containing liposomes by 10 % duty cycle ultrasound tonebursts of 2.2 MHz (the in situ spatially averged and temporally averaged intensity, ISATA = 80W/cm2) with an efficiency of 13 %. It has been experimentally shown that liposomes may be an alternative stable agent to Optison® to cause sonoporation. Furthermore, a type of nanometer-sized liposome (<300nm) was synthesized to explore the feasibility of ultrasound-triggered release from drug encapsulated lipsomes. It has been demonstrated encapsulated fluorescence materials (FITC) can be released from liposomes with an average diameter of 210 nm when exposed to high intensity focused ultrasound (HIFU) at 1.142MHz (ISPTA= 900 W/cm2). Rupture of relatively large liposomes (>100nm) and porelike defects in the membrane of small liposomes due to the excitation of HIFU were the main causes of the content release. The great enhancement of HIFU-mediated release in the nanometer-sized liposomes may prove useful for clinical applications. The presence of fine particles in Martian and lunar soil poses a significant threat to NASA’s viable long-term exploration and habitation of either the moon or Mars. It has been experimentally shown that the acoustic levitating radiation force produced by a 13.8 kHz 128 dB sound-level standing wave between a 3 cm-aperture acoustic tweeter and a reflector separated by 9 cm is strong enough to overcome the van der Waals adhesive force between the dust-particles and the reflector-surface. The majority of fine particles (> 2μm diameter) on a reflector surface can be dislodged and removed by a technique combining acoustic levitation and airflow methods. This dust removal technique may be used in space-stations or other enclosures for habitation.
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Bing, Fabrice. "Traitement des lésions osseuses par Ultrasons Focalisés de Haute Intensité : de la simulation aux applications cliniques." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD045/document.
Full textAbstract:
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 liquideAfter 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
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Chanel, Laure-Anaïs. "Assistance à la thérapie par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) : compensation des mouvements physiologiques par asservissement sur images ultrasonores." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD003/document.
Full textAbstract:
La thérapie par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) est une méthode non invasive et non ionisante pour l’ablation des tumeurs solides. Cependant, le mouvement des organes intra-abdominaux, dû principalement à la respiration, empêche les ultrasons de cibler correctement la tumeur. Dans ce contexte, un système HIFU robotisé tout-en-un qui compense le mouvement en temps réel pendant le traitement par HIFU a été développé. À cet effet, un système d’asservissement ultrasonore fonctionnant à une fréquence de 20 Hz, basé sur une méthode rapide de suivi du speckle ultrasonore pour l’estimation du mouvement, a été conçu. Il utilise une séquence d’alternance imagerie/exposition HIFU, dont le rapport cyclique est de 80 %, afin d’éviter les interférences d’ondes. Le système HIFU robotisé a été testé sur un fantôme imitant les tissus soumis à des mouvements sinusoïdaux 1D et 2D. Il en résulte une réduction de mouvement de plus de 80 % en 1D pour une fréquence de 0,25 Hz et de 90 % en 2D pour une fréquence de 0,1 Hz. Toutefois, il n' a pas pu être observé un effet significatif de la compensation du mouvement sur les lésions induites par HIFUHigh Intensity Focused Ultrasound (HIFU) therapy is a non-invasive and non-ionizing method for ablation of solid tumors. However, intra-abdominal organ motion, mainly due to breathing, is a major hurdle for proper targeting of the tumor. In this context, an all-in-one HIFU robotized system with motion compensation in real-time during HIFU treatment was developed. To this aim, an ultrasound visual servoing working at a frequency of 20 Hz, relying on a fast ultrasonic speckle tracking method for motion estimation, was designed. It uses an interleaved imaging/HIFU sonication sequence, with duty cycle of 80 %, in order to avoid wave interferences. The robotized HIFU system was tested on a tissue mimicking phantom undergoing a 1D and a 2D sinusoidal motion. As a result, motion reduction of more than 80 % in 1D for a frequency of 0.25 Hz and more than 90 % in 2D for a frequency of 0.1 Hz was obtained. However, it couldn't be observed a significant effect of motion compensation on the lesions induced by HIFU
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Esnault, Olivier. "Thérapeutique par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) appliquée à la thyroïde : de l’expérimentation animale à l’essai humain." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10340.
Full textAbstract:
La grande fréquence des nodules thyroïdiens et la relative agressivité des traitements conventionnels ont motivé l'étude d'une méthode non invasive utilisant des Ultrasons Focalisés (HIFU). Matériel et méthodes : Les HIFU ont été testés initialement sur un modèle de brebis afin de réaliser une lésion thyroïdienne. Ces études animales ont été suivies de trois études cliniques sur des patients porteurs de nodules thyroïdiens. L'appareil utilisé associe un système d'imagerie échographique et un système de tir. Résultats : Le réglage des paramètres de tir et la mise au point de plusieurs prototypes chez l'animal a permis d'obtenir l'autorisation du comité d'éthique pour les expérimentations humaines. Ces essais ont démontré la capacité des HIFU à détruire des nodules thyroïdiens. Le dernier appareil mis au point a obtenu le marquage CE. Conclusion : Cette technique permet de réaliser une nécrose localisée dans un lobe thyroïdien et de détruire des nodules. Ces résultats doivent être confirmés par des études plus larges, mais ont été assez encourageants pour justifier la création d'une entreprise dédiée à la mise au point d'un appareil spécifique en collaboration avec l'INSERM-
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Barnat, Nesrine. "Conception et validation d'une méthode non-invasive de traitement des varices par ultrasons focalisés de haute intensité." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLET057.
Full textAbstract:
Cette thèse avait pour objectif le développement d’une méthode d’ablation thermique non-invasive des veines par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU). Elle a pour but de démontrer la preuve de concepts et permettre à terme le traitement des varices des membres inférieurs avec le dispositif de Theraclion.La possibilité d’occlure des vaisseaux de petits calibres a tout d’abord été investiguée. Deux procédures de traitement candidates ont été évaluées par simulations numériques puis in vivo sur des veines de lapin. L’analyse histologique a démontré l’efficacité des traitements, en particulier lorsque les vaisseaux étaient comprimés lors des tirs.Une nouvelle procédure d’ablation thermique a ensuite été conçue pour coaguler des veines de plus gros calibres, de diamètre plus proche des varices humaines. Des mesures de températures in vivo sur des veines de brebis lors de tirs HIFU ont permis d’estimer le pas de tir permettant d’obtenir une coagulation continue le long de la veine. Des essais en aigu sur des veines saphènes de brebis ont permis de quantifier les dommages thermiques et de valider l’efficacité immédiate de notre méthode de traitement. Enfin, une étude avec suivis distants jusqu’à 90 jours a été conduite chez la brebis afin d’étudier l’efficacité et la sécurité à long terme de notre méthode de traitement. L’analyse histologique des dommages thermiques a validé sur la brebis la performance et la sécurité de notre méthode d’ablation thermique. D’un point de vue histopathologique, les dommages engendrés par nos traitements HIFU se sont également révélés similaires à ceux observés après traitement par radiofréquence, une technique endovasculaire d’ablation thermique des varices.L’ensemble de ces travaux a permis à Theraclion d’obtenir l’autorisation de conduire un essai clinique sur 50 patients. Les résultats très positifs de cette étude ont conduit à l’obtention du marquage CE du dispositif HIFU pour cette indication thérapeutiqueA novel thermal approach to treat non-invasively incompetent veins with high-intensity focused ultrasound (HIFU) is presented in this thesis.The ability to occlude small veins was first investigated. Two different sonication procedures were evaluated by numerical simulations and tested in vivo on rabbit veins. The histologic examination of the treated veins demonstrated the efficacy of the treatments, especially when the vein was compressed during ultrasonic exposures.A new procedure was then designed in order to coagulate larger veins, closer to human vein diameters. Experimental temperature measurements at the vein wall during HIFU pulses were used as inputs to determine numerically the optimum spacing between the pulses in order to induce a continuous coagulation along the vein. Acute animal trials on sheep veins were conducted to quantify tissue damages following such treatments. Finally, chronic studies up to 90 days were conducted on sheep in order to evaluate the long-term safety and efficacy of our treatment procedure. The histological findings validated the performance and safety of our HIFU thermal method, in a sheep model. From a pathology standpoint, the HIFU lesions are similar to those observed after radiofrequency ablation (an endovenous thermal modality used for the treatment of varicose veins).The results presented in this thesis allowed Theraclion to get the authorization to conduct first-in-human clinical trials for varicose vein treatments. The results were very encouraging and led to the CE-marking of the HIFU system
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Hadjisavvas, Venediktos. "Treatment of brain cancer and ischaemic stroke utilising High Intensity Focus Ultrasound (HIFU) guide with MRI." Thesis, City University London, 2012. http://openaccess.city.ac.uk/1399/.
Full textAbstract:
In this thesis high intensity focused ultrasound (HIFU) is utilized for cancer treatment (thermal mode) and treatment of ischaemic stroke (mechanical mode). These two applications were investigated in vitro and in vivo models. MRI was utilized to monitor the lesions created by HIFU either in thermal or cavitation mode in freshly excised lamb brain tissue in vitro, and in rabbit brain in vivo. Additionally, MRI was used to monitor lesions deep in tissue for both in vitro and in vivo exposures. All three MRI sequences used (T1-W FSE, T2-W FSE and FLAIR) were able to detect lesions. Both thermal and bubbly lesions were best monitored using T1-W FSE with excellent contrast, proving the potential of HIFU to treat reliably tumours in the brain. A HIFU system was also used to assist thrombolysis in cooperation with a thrombolytic drug such as recombinant tissue plasminogen activator (rt-PA) in vitro and in vivo. It was shown that higher intensity results to higher volume of dissolved clot, but there is a limit of the intensity to be used in order to avoid heating of the clot and the surrounding tissue. The goal in this study was to achieve temperature elevation not exceeding 1ºC (called safe temperature). It was found that the larger the beam area the larger the dissolved clot volume. Also, the lower the frequency, the larger the volume of the dissolved clot. The results reported herein point to the use of frequency around 0.5 MHz and pulsing to optimize thrombolysis and skull penetration and at the same time avoiding unwanted heating. Finally, an Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) phantom skull model was developed in order to evaluate the propagation of ultrasound using a single element transducer. The skull model was appropriately designed so that it has the same attenuation as a human skull. It was demonstrated that using a frequency of 0.5 MHz versus 1 MHz, ultrasound propagation through the phantom skull was higher. Therefore, higher frequency has poor skull penetration and a small beam size at the focus, while low frequencies have better skull penetration but with the risk of reaching the unpredictable effect of cavitation. The developed system has proven to successfully create large lesions in the brain and at the same time, these lesions are successfully monitored with excellent contrast using MRI (T1-W FSE) enabling the accurate determination of the margins of these lesions. The results reported in this study point to the use of frequency around 0.5 MHz and pulsing to optimize thrombolysis and skull penetration and at the same time avoiding unwanted heating. For treating tumours located deep in the brain and for dissolving thrombus causing an acute ischaemic stroke, further extensive clinical studies will be needed before this technology is applied to humans.
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Tafelmeier, Julia [Verfasser], Michael [Akademischer Betreuer] Hilker, and Christian [Akademischer Betreuer] Hengstenberg. "Epikardiale Ablation von Vorhofflimmern mit dem Epicor System (HIFU) / Julia Tafelmeier. Betreuer: Michael Hilker ; Christian Hengstenberg." Regensburg : Universitätsbibliothek Regensburg, 2012. http://d-nb.info/1025002350/34.
Full text
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McLaughlan, James Ross. "An investigation into the use of cavitation for the optimisation of high intensity focused ultrasound (HIFU) treatments." Thesis, Institute of Cancer Research (University Of London), 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.502462.
Full text
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Brüx, Lea [Verfasser]. "Einfluss der hoch-intensiven fokussierten Ultraschall (HIFU)-Therapie auf die Lebensqualität von Patienten mit Pankreaskarzinom / Lea Brüx." Bonn : Universitäts- und Landesbibliothek Bonn, 2017. http://d-nb.info/1149824093/34.
Full text
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Grisey, Anthony. "Modélisation et optimisation de la déposition de chaleur pour les ablations thermiques par ultrasons focalisés." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC008.
Full textAbstract:
L'objectif de ce manuscrit est de présenter mes travaux concernant la modélisation des ablations thermiques par ultrasons focalisés. La méthode de simulation du faisceau acoustique, fondée sur l'utilisation de la bibliothèque k-Wave, est appliquée à un cas concret de propagation des ultrasons à travers une couche de tissu superficiel. Des mesures à l'hydrophone réalisées dans différentes configurations sur des échantillons biologiques fournissent une validation en régime linéaire. A partir de ces résultats, l'influence des tissus superficiels sur la focalisation est évaluée en fonction de la géométrie du problème grâce à des simulations non linéaires.La modélisation thermique des traitements est ensuite discutée avec la volonté de réaliser des simulations thermiques réellement quantitatives. En particulier, un modèle équivalent de la déposition de chaleur en présence d'ébullition est proposé et validé grâce à l'utilisation de données expérimentales originales, diversifiées et peu coûteuses à acquérir.Finalement, un algorithme d'optimisation fondé sur le principe du maximum de Pontryagin est proposé afin d'optimiser la durée des traitements. L'approche étudiée consiste à optimiser la trajectoire du point focal pour maximiser l'efficacité de la déposition de chaleur. A travers une série d'exemples, les avantages et les limites de l'algorithme proposé sont discutésThis manuscript aims at discussing the complex issue of modeling high-intensity focused ultrasound thermal ablations. An acoustical simulation method, based on the use of the k-Wave library, is described and applied to the description of the interaction between the acoustic beam and the superficial tissue layers. It is validated in the linear domain based on hydrophone measurements realized in different configurations with biological samples. Nonlinear simulations are subsequently used to evaluate the influence of the tissue geometry on the beam focusing.The thermal modeling of the treatment is then discussed with intent to design a truly quantitative model. An equivalent model of the modified heat deposition pattern in presence of boiling is presented and validated based on the use of original, diverse and unexpensive data.Finally, an algorithm is proposed to optimize the focal spot trajectory in order to maximize the heat deposition efficiency, thus reducing treatment time. The advantages and the limits of the approach are discussed based on different examples
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Cambronero, Sophie. "Développement d’un traitement non invasif des tumeurs hépatiques par ultrasons focalisés." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2022. http://www.theses.fr/2022LYO10234.
Full textAbstract:
Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une modalité de traitement non invasive des tumeurs solides qui permet une destruction tissulaire localisée et en profondeur des tissus. Les travaux de ce manuscrit décrivent le développement de stratégies de traitement et la conception d’un transducteur de géométrie torique dédié au traitement non invasif des tumeurs hépatiques. Dans un premier temps, un dispositif HIFU torique existant et conçu pour le traitement peropératoire des tumeurs hépatiques a été utilisé afin d’élargir les perspectives de traitement peropératoire pour les tumeurs localisées au confluent cavo-sus-hépatique. Cette approche de traitement a été évaluée sur une étude préclinique et a montré la faisabilité de la procédure et la tolérance à moyen du traitement. Ce même dispositif a ensuite été utilisé pour déterminer la faisabilité d’un traitement HIFU complètement non invasif avec un transducteur de géométrie torique. La faisabilité et l’innocuité de ce traitement non invasif a été démontré sur une étude préclinique chez le modèle porcin. Ces travaux ont mis en lumière la nécessité d’une personnalisation des traitements HIFU non invasif afin d’épargner les tissus intermédiaires sains. Sur la base de ces expériences, un nouveau système de ciblage a été développer afin d’assurer un ciblage précis des traitements HIFU non invasifs réalisés proches de structures à risques. Les performances de nouveau système ont été démontré sur deux protocoles in vivo pour le traitement du STT (Syndrome Transfuseur Transfusé) et des tumeurs du trigone vésical. Un nouveau dispositif de traitement HIFU a ensuite été conçu et développé pour le traitement non invasif des tumeurs hépatiques. La découpe spécifique de ce transducteur torique tronqué permet un élargissement du volume traité sans déplacement mécanique du transducteur. Les performances thérapeutiques de ce dispositif ont été évaluées sur des essais in vitro et in vivo chez le modèle porcin. Ces travaux représentent la première brique d’un traitement non invasif des tumeurs hépatiques avec un transducteur HIFU toriqueHigh-intensity focused ultrasound (HIFU) is a non-invasive treatment modality for solid tumors that provides a localized destruction of deep tissues. The work in this manuscript describes the development of treatment strategies and the design of a toroidal HIFU transducer dedicated to the non-invasive treatment of liver tumors. First, an existing toroidal HIFU device designed for an intraoperative treatment of liver tumors was used to expand the prospects for intraoperative treatment of tumors localized at the hepato-caval confluence. This treatment approach was evaluated in a preclinical study and showed the feasibility of the procedure and the tolerance of the treatment. This same device was then used to evaluate the feasibility of a completely non-invasive HIFU treatment with a toroidal transducer. The feasibility and safety of this non-invasive treatment was demonstrated in a preclinical study in the porcine model. This work highlighted the need for personalized non-invasive HIFU treatments to spare healthy intermediate tissues. Based on these experiences, a new targeting system was developed to ensure an accurate targeting of non-invasive HIFU treatments performed near risky structures. The performance of the new system has been demonstrated on two in vivo protocols for the treatment of the TTTS (Twin to Twin Transfusion Syndrome) and bladder trigone tumors. A new HIFU treatment device was then designed and developed for the non-invasive treatment of liver tumors. The specific cut of this truncated toroidal transducer allows an enlargement of the treated volume without mechanical displacement of the transducer. The therapeutic performance of this device has been evaluated on in vitro and in vivo experiments in the porcine model. This work represents the first step of a non-invasive treatment of hepatic tumors with a toroidal HIFU transducer
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Naldi, Eleonora. "Nuove tecnologie per la diagnosi e la terapia oncologica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/16551/.
Full textAbstract:
Questa tesi fornisce un background storico e applicativo riguardo nuove tecnologie in ambito oncologico, sia per la diagnosi che per la terapia del tumore , con un focus sulla Risonanza magnetica ad alto campo e la tecnica HIFU(High Intensity Focused Ultrasound). Nell'elaborato si approfondisce inoltre lo sviluppo di una tecnica mini invasiva di ablazione tramite HIFU come terapia di trattamento di carcinoma prostatico per via transrettale.
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Mylonas, Nicos. "Development of positioning devices for MRI-guided high intensity focused ultrasound (HIFU) for abdominal, thyroid and brain, tumours." Thesis, City University London, 2012. http://openaccess.city.ac.uk/2417/.
Full textAbstract:
High intensity focused ultrasound (HIFU) is a promising technology for a variety of therapeutic applications. This concept initiated in 1942 by Lynn Zwemer [1]. HIFU has long been known as a minimal invasive or non-invasive procedure that destroys tissue through ablation. However, it is only in recent years that clinical applications are becoming feasible, with the development of high power ultrasound transducers compatible with the MRI scanner which is used to monitor these non-invasive HIFU applications. New technologies, combined with more sophisticated treatment methods and monitoring methods allow non-invasive procedures in many areas such as the brain, eye, breast, kidney, liver, pancreas, thyroid, uterine fibroids and pancreas. Meanwhile, new investigations are underway for treading cardiac arithmia, strokes, palliative pain treatment of bone metastases and brain disorders such as Parkinson’s disease, essential tremor, and neuropathic pain. These optimistic investigations have encouraged physicians and provided them new valuable tools for medical research.
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Ferstl, Florian. "Salvage-Strahlentherapie nach der Behandlung mit hoch intensivem fokussiertem Ultraschall (HIFU) beim lokal begrenzten Prostatakarzinom : erste klinische Resultate." kostenfrei, 2008. http://www.opus-bayern.de/uni-regensburg/volltexte/2008/1093/.
Full text
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Esnault, Olivier. "Thérapeutique par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) appliquée à la thyroïde : de l’expérimentation animale à l’essai humain." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10340.
Full textAbstract:
La grande fréquence des nodules thyroïdiens et la relative agressivité des traitements conventionnels ont motivé l'étude d'une méthode non invasive utilisant des Ultrasons Focalisés (HIFU). Matériel et méthodes : Les HIFU ont été testés initialement sur un modèle de brebis afin de réaliser une lésion thyroïdienne. Ces études animales ont été suivies de trois études cliniques sur des patients porteurs de nodules thyroïdiens. L'appareil utilisé associe un système d'imagerie échographique et un système de tir. Résultats : Le réglage des paramètres de tir et la mise au point de plusieurs prototypes chez l'animal a permis d'obtenir l'autorisation du comité d'éthique pour les expérimentations humaines. Ces essais ont démontré la capacité des HIFU à détruire des nodules thyroïdiens. Le dernier appareil mis au point a obtenu le marquage CE. Conclusion : Cette technique permet de réaliser une nécrose localisée dans un lobe thyroïdien et de détruire des nodules. Ces résultats doivent être confirmés par des études plus larges, mais ont été assez encourageants pour justifier la création d'une entreprise dédiée à la mise au point d'un appareil spécifique en collaboration avec l'INSERM-
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Andersen, Christian Verfasser], and Frank [Akademischer Betreuer] [Reiher. "Einflüsse von Hochintensivem fokussierten Ultraschall (HIFU) beim Niedrig-Risiko-Prostatakarzinom : Lebensqualität und onkotherapeutisches Ergebnis / Christian Andersen. Betreuer: Frank Reiher." Magdeburg : Universitätsbibliothek, 2014. http://d-nb.info/1060786435/34.
Full text
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Retat, Lise. "Characterisation of the acoustic, thermal and histological properties of tissue required for high intensity focused ultrasound (HIFU) treatment planning." Thesis, Institute of Cancer Research (University Of London), 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.544149.
Full textAbstract:
This thesis addresses the challenges of measuring the acoustic (sound speed, attenuation, absorption and nonlinearity coefficients), thermal (thermal conductivity) and histological properties of soft tissues that lie within the HIFU beam during treatment. Differences in these tissue properties may affect the delivery of thermal therapies, but may also provide a basis for their monitoring with ultrasound. Novel measurement techniques have been developed and validated for each parameter. Measurements have been made in rat, bovine and human tissues. The finite amplitude insertion substitution (FAIS) method was used to obtain the attenuation coefficient and speed of sound. The absorption coefficients were determined using a thermometric method involving a Fabry-Perot fibre optic sensor. Nonlinearity coefficients were measured using the FAIS method with a large area hydrophone detector. Using these methodologies, a system that allows the measurement of all these parameters in the same region of a sample has been designed and built. Tissue thermal conductivity was determined using two methods: the first used a system designed to provide unidirectional heat flow between a source and heat sink. 35 MHz ultrasound (US) images were used to determine the volume of air trapped in the tissue sample, thus allowing corrections to the thermal conductivity to be made using the standard bio-heat equation model. The second method was a non-invasive method in which HIFU heating was combined with ultrasound thermometry. Finally, a Matlab code which allows quantification of important aspects of Haematoxylin and Eosin (H&E) stained histological images has been developed. This has been used to correlate the histological appearance of samples with their thermal and acoustic properties.
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Laurent, Christophe. "Développement des traitements HIFU guidés par IRM de température en temps réel : étude sur le foie et le rein." Bordeaux 2, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR21583.
Full textAbstract:
Le but de ce travail était de proposer une amélioration de l'efficacité et de la sécurité des HIFU sur des organes hypervascularisés et mobiles, en utilisant un monitorage de la température par IRM rapide et volumique. Une première étude a proposé une méthode quantitative pour estimer les coefficients thermiques sur rein de porc ex vivo traité par HIFU, avec modulation du débit artériel. L'excellente correspondance entre les résultats de la thermo-IRM rapide et le modèle de transfert de chaleur suggère que ce modèle est applicable pour décrire l'évolution spatio-temporelle de la température au sein d'organe hypervascularisé. Secondairement, un monitoring temps réel par thermo-IRM de la température au cours de chauffage HIFU sur des reins et des foies de porcs in vivo a été testé. Ce monitoring était réalisable avec une excellente résolution spatio-temporelle et le calcul des doses thermiques a confirmé que la dose létale pouvait être atteinte dans un organe hypervascularisé et mobile. Par ailleurs, il a été possible d'induire des lésions de nécrose dans le rein et le foie sans aucune brûlure cutanée. Enfin, une sonication volumétrique continue, utilisant la diffusion thermique tissulaire, a permis d'augmenter le volume de destruction tissulaire tout en diminuant la durée du traitement. Les développements en imagerie rapide et l'optimisation de la correction des mouvements devraient permettre d'améliorer les performances des ablathermies par HIFU et autoriser prochainement son utilisation en pratique cliniqueThe aim of this work was to propose an improvement of HIFU efficacy and safety in highly perfused and mobile organs, using rapid and volumetric MRI thermometry. A first study proposed a quantitative estimation of thermal parameters in pig kidney ex vivo, treated by HIFU, under different arterial flow condition. The excellent correspondence between rapid thermo-MRI and the BHT showed that this model is applicable for describing the spatio-temporal evolution of temperature in highly perfused organ. Secondarily, the possibility to perform rapid and volumetric temperature monitoring, in real time, of HIFU ablations in the kidney and liver was tested. This monitoring was feasible with an excellent spatio-temporal resolution and calculation of thermal dose confirmed that the letal value could be reached in highly perfused and mobile organs. Moreover, it was possible to create necrotic area in kidney and liver without skin bun. Finally, continue volumetric sonication, using thermal diffusivity, allowed an increasing of ablated tissue volume in a limited time. Recent improvements in rapid imaging techniques and optimization of the motion correction might significantly improve the performances of HIFU ablation and allow its use soon in clinical practice
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Crouzet, Sébastien. "Nouvelles modalités de diagnostic et de traitement du cancer de prostate : place des ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU)." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10014.
Full textAbstract:
Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) représentent une modalité de traitement du cancer de la prostate dont la place est en évolution. La première partie de ce travail a porté sur l'étude des résultats cliniques obtenus d'une part en traitement de première intention, d'autre part en situation de rattrapage et enfin en situation clinique complexe. Ces résultats ont également été évalués en fonction des différentes évolutions techniques des appareils. Les données obtenues ont permis de préciser les résultats oncologiques et fonctionnels et de définir les points faibles des traitements par HIFU. La seconde partie de ce travail a porté sur le développement préclinique et clinique d'une nouvelle sonde de traitement à focalisation dynamique. Pour cela, un modèle animal a été mis au point afin de tester la capacité du système à préserver la paroi rectale tout en permettant de réaliser des traitements profonds et/ou de grand volume. Il s'agissait d'un modèle porcin avec utilisation du caecum détubulisé et fixé sur le foie. Les traitements par HIFU étaient appliqués au foie à travers le caecum vascularisé. Ces essais ont permis de définir les paramètres de traitement global de la glande et les paramètres de traitement focal avec tirs suspendus. Grâce à ces résultats, des études cliniques ont débuté d'abord avec un prototype puis avec la dernière version d'appareil de traitement par HIFU : le Focal OneHigh Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a therapeutic option for localized prostate cancer with an evolving place. The first part of this work include the clinical results of HIFU for prostate cancer as the first line treatment, salvage treatment, and in challenging clinical cases. Those results were also evaluated according to the technical evolution of the devices. Oncological, functional outcomes as well as weak point of HIFU have been drawn with the obtained data. The second part of this work was the preclinical and clinical development of the new dynamic focusing probe. For this, an animal model has been developed in order to evaluate the capacity of the probe to spear the rectal wall while treating large and deep lesion. It was a porcine model with a part of the caecum fixed onto the liver. HIFU treatments were applied on the liver through the vascularized colon. Treatment parameters for whole gland ablation as well as focal treatment were developed based on the pathology report. Clinical trial have been started based on those treatment parameters, first with the prototype and then with the Focal One®
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Crouzet, Sébastien. "Nouvelles modalités de diagnostic et de traitement du cancer de prostate : place des ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU)." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10014.
Full textAbstract:
Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) représentent une modalité de traitement du cancer de la prostate dont la place est en évolution. La première partie de ce travail a porté sur l'étude des résultats cliniques obtenus d'une part en traitement de première intention, d'autre part en situation de rattrapage et enfin en situation clinique complexe. Ces résultats ont également été évalués en fonction des différentes évolutions techniques des appareils. Les données obtenues ont permis de préciser les résultats oncologiques et fonctionnels et de définir les points faibles des traitements par HIFU. La seconde partie de ce travail a porté sur le développement préclinique et clinique d'une nouvelle sonde de traitement à focalisation dynamique. Pour cela, un modèle animal a été mis au point afin de tester la capacité du système à préserver la paroi rectale tout en permettant de réaliser des traitements profonds et/ou de grand volume. Il s'agissait d'un modèle porcin avec utilisation du caecum détubulisé et fixé sur le foie. Les traitements par HIFU étaient appliqués au foie à travers le caecum vascularisé. Ces essais ont permis de définir les paramètres de traitement global de la glande et les paramètres de traitement focal avec tirs suspendus. Grâce à ces résultats, des études cliniques ont débuté d'abord avec un prototype puis avec la dernière version d'appareil de traitement par HIFU : le Focal OneHigh Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a therapeutic option for localized prostate cancer with an evolving place. The first part of this work include the clinical results of HIFU for prostate cancer as the first line treatment, salvage treatment, and in challenging clinical cases. Those results were also evaluated according to the technical evolution of the devices. Oncological, functional outcomes as well as weak point of HIFU have been drawn with the obtained data. The second part of this work was the preclinical and clinical development of the new dynamic focusing probe. For this, an animal model has been developed in order to evaluate the capacity of the probe to spear the rectal wall while treating large and deep lesion. It was a porcine model with a part of the caecum fixed onto the liver. HIFU treatments were applied on the liver through the vascularized colon. Treatment parameters for whole gland ablation as well as focal treatment were developed based on the pathology report. Clinical trial have been started based on those treatment parameters, first with the prototype and then with the Focal One®