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Modélisation dispositif médical HIFU

Santé

Le secteur de la santé a un intérêt croissant pour la modélisation, que cela soit un dispositif médical HIFU ou un implant plus classique. C’est avec des outils et expertises en simulation acoustique et thermique que l’on étudie ces dispositifs et que l’on analyse les configurations qui donneront le meilleur traitement.

Objectifs de la modélisation de dispositif médical HIFU

Les dispositifs médicaux bénéficient des possibilités de la simulation. On peut les optimiser pendant leur conception, en amont de leur mise sur le marché.

La technologie des ultrasons focalisés (HIFU en anglais pour High Intensity Focused Ultrasound) fait intervenir la simulation piézoélectrique avec la simulation acoustique et thermique dans un environnement difficile à appréhender, les tissus biologiques du corps humain.
Ces simulations permettent de présélectionner les meilleurs concepts de design et choix de matériau. Mais aussi d’adapter les variables de fonctionnement avant de les valider par l’intermédiaire de tests in-vivo requis par la réglementation.

Modéliser le dispositif médical HIFU aide donc à réduire le nombre de ces tests in-vivo et les effets secondaires qu’ils peuvent engendrer.

Résultat de la modélisation HIFU et informations obtenues

Dans cet exemple une sonde constituée de plusieurs blocs de matériau piézoélectrique positionnés en ligne, envoie des ultrasons avec un décalage temporel. Cela permet de concentrer l’énergie de ces ultrasons sur la zone à traiter.

Il est possible de comparer les effets de ce décalage temporel en fonction de divers paramètres. Par exemple en fonction des dimensions de cette sonde. On arrive donc, par la simulation, à sélectionner la meilleure configuration possible pour obtenir l’échauffement nécessaire au traitement sur une certaine durée.

Focalisation de l'onde acoustique du dispositif médical HIFU

Vue de dessus de la sonde contenant les blocs de céramiques piézoélectriques en ligne (couleur noire).

Les céramiques émettent des vibrations et donc une onde à travers les tissus : c’est la propagation des ultrasons qui est visualisée en bleu et rouge.

Echauffement par technologie HIFU et ablation localisée

Visualisation de l’énergie fournie dans la zone focalisée, en jaune la température est la plus élevée.

Vous pouvez consulter gratuitement un article inspiré de ce projet sur le site de COMSOL® (en anglais), pour en savoir plus sur la simulation de technologie HIFU.

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