Modulation de la rétrodiffusion de microbulles en imagerie ultrasonore : application à la planification de procédures de thérapie ultrasonore et à la microscopie de localisation ultrasonore

Les microbulles sont un élément essentiel dans deux domaines de pointe de la recherche en ultrasons médicaux : la thérapie de perméabilisation de la barrière hématoencéphalique par ultrasons focalisés (FUS-BBBO) et la microscopie de localisation ultrasonore (ULM). De récents travaux ont identifié une nouvelle façon, appelée la modulation radiale (RM), d’exploiter les caractéristiques acoustiques de microbulles. Ces méthodes utilisent une onde d’excitation pour faire osciller radialement les microbulles et ainsi moduler leurs caractéristiques de rétrodiffusion pour les isoler du signal tissulaire. La FUS-BBBO est une thérapie ultrasonore qui reçoit actuellement beaucoup d’attention en recherche préclinique et clinique. Elle perméabilise la barrière hématoencéphalique (BBB) de manière temporaire, ciblée, et non invasive pour permettre à des agents thérapeutiques normalement rejetés par la BBB de passer outre cette barrière ouvre la porte au traitement non invasif de nombreuses maladies neurologiques. Pour ce faire, la technique utilise l’action mécanique de microbulles qui oscillent sous un phénomène de cavitation non inertielle dans la zone focale d’un champ acoustique focalisé au travers du crâne. Or, les méthodes qui existent pour cartographier cette cavitation ne sont pas en mesure de résoudre l’anatomie vasculaire la contient. Dans ce projet, une méthode appelée la cartographie active de la cavitation à temps équivalent (ETACI) a été redéfinie à l’aide d’un cadre théorique basé sur l’échantillonnage bande passante (BP-ETACI). La BP-ETACI a été utilisée pour faire la cartographie de la cavitation en FUS-BBBO sur un modèle murin à une résolution suffisante pour visualiser l’anatomie vasculaire. Cette cartographie a été faite de manière transcrânienne à partir de doses de cavitation insuffisantes pour perméabiliser la BBB et a prédit la zone où un agent fluorescent normalement rejeté par la BBB a été observé après sa perméabilisation. La BP-ETACI permet donc d’améliorer le ciblage et peut minimiser les effets secondaires en FUS-BBBO. De plus, elle fournit un nouvel outil dans l’étude de l’interaction entre les microbulles qui cavitent et les vaisseaux sanguins FUS-BBBO. L’ULM est une modalité d’imagerie super-résolue émergente qui permet de cartographier l’arbre vasculaire jusqu’aux capillaires en profondeur dans les tissus.