Добірка наукової літератури з теми "Ondes électromagnétiques – Emploi en thérapeutique"

Ce travail a débuté par une étude bibliographique des systèmes de localisation utilisés dans le domaine médical. A l'issue de cette démarche, nous avons effectué une étude sur l'influence des ondes éléectromagnétiques sur des structures biologiques. A partir de l'analyse des différentes techniques de localisation utilisant les microondes, nous avons développé une nouvelle méthode de localisation, se basant sur la formation de faisceaux électroniques. Grâce aux simulations de deux système électroniques de commande de faisceaux, nous avons pu démontrer qu'il est possible de créer des circuits déphaseurs large bande, s'appuyant sur les techniques de modulation numériques en phase. Nous avons également montré une solution basée sur les synthétiseurs numériques de fréquence, permettant d'augmenter considérablement la précision du gradient de phase nécessaire à la commande du dépointage. Enfin, nous avons réalisé cette dernière solution à base de synthétiseurs numériques de fréquence
This work began with a literature review of tracking systems used in the medical field. At the end of this review, we made a study on the influence of electromagnetic waves on biological structures. With the analysis of different positioning techniques using the microwave, we developed a new method of locating, based on the phased array. With simulation results of two phased arrays, we were able to demonstrate that it's possible to create broadband phased circuits, based on the digital modulations phase. We also showed a solution based on the direct digital synthesis, making it possible to considerably increase the accuracy of phase gradient necessary for the command of phased array. Finally, we have made the latter solution based on direct digital synthesis

Ce travail doctoral a pour but d'évaluer la sensibilité des cellules CT-26 murines de cancer colorectal (CCR) à des impulsions de 10 nanosecondes, à haute fréquence et haute intensité (nsPEF). Après avoir développé un modèle de souris de métastases péritonéales coliques (MPc), nous avons étudié la réponse histologique in vivo selon une nouvelle classification (Peritoneal Regression Grading Score) spécifique des MPc. La fibrose a été analysée par microscopie multiphotonique, la prolifération (KI67, DAPI) et l'expression des facteurs immunologiques (CD3, CD4, CD8) par histologie classique. Nous avons démontré que les nsPEFs exercent un effet dose-réponse sur les cellules CT-26 et dans le modèle murin de MPc, en induisant la mort cellulaire et en modifiant la morphologie des mitochondries après perméabilisation de la membrane plasmique. De plus, une réponse immunitaire spécifique des lymphocytes T CD8 +, ainsi qu'une forte réponse histologique viennent renforcer l’effet anti-tumoral des nsPEFs. Ainsi, ces impulsions nanosecondes semblent être une alternative thérapeutique à confirmer dans des études expérimentales afin notamment d’en évaluer son innocuité sur le péritoine sain et d’améliorer l’ergonomie du système d’application
The aim of this study was to evaluate the sensitivity of murine colorectal cancer (CRC) CT-26 cells to 10 ns pulses, at high frequency and high intensity (nsPEF). We have developed a mouse model of colorectal peritoneal metastasis (PMc) and the histological response was then assessed according to a new classification (Peritoneal Regression Grading Score). Fibrosis was analyzed by multiphoton microscopy, proliferation (KI67, DAPI) and expression of immunological factors (CD3, CD4, CD8) by classical histology. We have demonstrated that nsPEFs display a dose-response effect on CT-26 cells by inducing cell death and plasma membrane permeabilization, as well as altering mitochondria morphology. In addition, a specific immune response (CD8+ T lymphocytes) and a major histological response have confirmed the potentiality of nsPEFs as an anti-tumor therapeutic alternative. We still need to evaluate the innocuity of nsPEFs on healthy peritoneum and the ergonomics of the application system are challenging to be improved

Les arythmies cardiaques sont, aujourd’hui encore, un enjeu de santé publique majeur. Certains types d’arythmies affectent plusieurs dizaines de millions de personnes dans le monde, tandis que d’autres sont la cause principale de mort subite cardiaque. Dans les cas les plus sévères, il est impératif de recourir à un traitement, afin de préserver l’intégrité du patient. Or, les méthodes interventionnelles, de guidage et de suivi de ce traitement, sont limitées, menant ainsi à un taux de récurrence parfois élevé, en fonction du type d’arythmie. Cette thèse s’intéresse alors au développement de modalités d’imagerie ultrarapide ultrasonore, pouvant pallier ces limitations. Ces modalités sont l’imagerie de l’onde électromécanique et l’élastographie passive, et pourraient offrir des informations pertinentes, jusqu’alors indisponible en clinique. Dans un premier temps, des études ex-vivo, sur cœurs isolés travaillants, ont été conduites afin d’évaluer le potentiel de l’imagerie de l’onde électromécanique. Une étude en aveugle a permis de démontrer qu’il était possible de détecter avec précision le type de stimulation et la source de contraction dans 79% des cas. Puis, deux études in-vivo, sur modèle porcin ont permis d’étudier la faisabilité de l’imagerie de l’onde électromécanique sur deux types de sondes, plus adaptées à un contexte interventionnel. Des ondes pouvant être associées à la contraction cardiaque ont été visualisées dans les deux études. Néanmoins, la visualisation dynamique de l’onde de contraction a été plus complexe dans un contexte in-vivo, puisqu’elle nécessite une interprétation, nécessairement subjective, d’un lecteur expérimenté. Pour répondre à cette limitation, une nouvelle méthode d’analyse temps-fréquence des données ultrasonores a été mise en place afin d’aboutir à une représentation plus objective de la contraction cardiaque, et ne nécessitant pas d’utilisateur expérimenté. La méthode a été validée, qualitativement et quantitativement, sur données ex-vivo, vis-à-vis de la méthode de référence utilisée en imagerie de l’onde électromécanique dans la littérature. En appliquant la méthode aux données des études in-vivo, il a pu être démontré que les schémas de contraction décrits sont similaires entre deux stimulations consécutives, et que la source de contraction est correctement positionnée lorsque la sonde de stimulation est située dans le plan. Notamment, la zone de contraction observée était cohérente avec la zone de stimulation dans le plan d’imagerie dans 81% des cas, lors des acquisitions réalisées à l’aide d’une sonde intracardiaque. Des études ex-vivo, sur échantillons cardiaques, ont été mises en place afin d’évaluer la faisabilité de détection des lésions simples et des schémas de lésions thermiques par élastographie passive. Il a été démontré sur un grand nombre d’échantillons (41 sur n = 51, 80% sur deux études) qu’une augmentation locale de la rigidité (d’un facteur 1.6 à 2.5 en moyenne), des zones lésées, était visible par élastographie. Les répartitions des lésions détectés sont cohérentes et les dimensions correctement estimées (manuellement, 1.1 à 2.8 mm d’erreur absolue, en moyenne), bien que les surfaces de lésions obtenues par élastographie passive soient encore approximatives. Finalement, une étude in-vivo sur modèle porcin a permis de démontrer la faisabilité de détecter des lésions thermiques individuelles ou en ligne par élastographie passive
Cardiac arrhythmias remain a major public health issue today. Some types of arrhythmias affect tens of millions of people worldwide, while others are the main cause of sudden cardiac death. In the most severe cases, it is imperative perform a treatment in order to preserve the integrity of the patient. However, interventional methods for guiding and monitoring this treatment are limited, sometimes leading to high recurrence rates, depending on the type of arrhythmia. This thesis focuses on the development of ultrafast ultrasound imaging modalities that can overcome these limitations. These modalities are Electromechanical Wave Imaging and Passive Elastography, and could provide relevant information, until now unavailable in clinic. First, ex-vivo studies on isolated working hearts were conducted to evaluate the potential of Electromechanical Wave Imaging. A blind study demonstrated that it was possible to accurately detect the type of stimulation and the source of contraction in 79% of cases. Then, two in-vivo studies, conducted on porcine model, allowed to study the feasibility of the electromechanical wave imaging on two types of probes, more adapted to an interventional context. Waves that could be associated with cardiac contraction were visualized in both studies. Nevertheless, dynamic visualization of the contraction wave was more complex in an in-vivo context, as it requires subjective interpretation of a trained reader. To address this limitation, a novel method based on time-frequency analysis of ultrasound data was developed to provide a more objective representation of the cardiac contraction, without the need of a trained reader. The method was validated, qualitatively and quantitatively, on ex-vivo data, against the reference method used for Electromechanical Wave Imaging in the literature. By applying the method to the data from the in-vivo studies, it could be demonstrated that the described contraction patterns are similar between two consecutive stimulations with same conditions, and that the contraction source is correctly positioned when the stimulation probe is located in the plane. Notably, the observed contraction area was consistent with the pacing area, when located in the imaging plane, in 81% of the cases, during the study performed with an intracardiac probe. Ex-vivo studies on cardiac samples were performed to evaluate the feasibility of detecting single lesions and thermal injury patterns by Passive Elastography. It was demonstrated on a large number of samples (41 out of n = 51, 80% on two studies) that a local stiffness increase (by a factor of 1.6 to 2.5 on average), of the injured areas, was visible by elastography. The distributions of the detected lesions were consistent, and the dimensions correctly estimated (manually, 1.1 to 2.8 mm error on average), although the lesion areas detected by passive elastography were still approximate. Finally, an in-vivo study on a porcine model demonstrated the feasibility of detecting individual or in-line thermal lesions with this method

La bléomycine (BLM) est une drogue utilisée en chimiothérapie, caractérisée par une faible incorporation cellulaire et un très fort pouvoir cytotoxique une fois qu'elle a atteint le cytosol d'où elle peut interagir avec sa cible (l'ADN). Nous avons montré sur différentes lignées cellulaires en culture que la cytotoxicité de la BLM nécessite sa liaison sur une protéine membranaire spécifique (récepteur), et qu'elle est corrélée à la vitesse d'endocytose. Cette cytotoxicité dépend de la surface de membrane incorporée mais pas du volume contenu dans les vésicules d'endocytose. Ces résultats permettent de conclure que les molécules de BLM exercent leur toxicité grâce à leur internalisation suivant un mécanisme de type endocytose médiée par récepteur. Nous avons aussi montré que l'endocytose en phase fluide, que est un processus cellulaire fondamental, est stimulée aussi bien par l'application des champs électromagnétiques de type GSM que par les champs électriques pulsés de basse fréquence qui leur correspndent. . .

La capacité de pénétration des ondes électromagnétiques (OEM), généralement non destructive, dans les matériaux ou tissus permet de sonder les milieux étudiés. En termes de santé publique, améliorer la qualité de vie est devenu un objectif majeur de la société actuelle. Des applications de sondage par OEM de divers milieux ou tissus dans le domaine biologique présentent un intérêt majeur dans les opérations de diagnostic et dans les opérations thérapeutiques. Les travaux de cette thèse abordent le vaste domaine des applications biomédicales, des interactions micro-ondes/radiofréquences et de la matière. Ces travaux de thèse se focalisent sur l’univers émergeant de l’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM) à Ultra-Haut Champ. Le premier objectif est de développer un fantôme anthropomorphique de tête humaine ou il faut prendre en compte les propriétés électromagnétiques et les temps de relaxation caractéristiques de chaque tissu. Cela permet d’obtenir une estimation précise des niveaux de DAS pour l’être humain et une notion des formations de hotspots lors d’un examen IRM haut-champ.Le deuxième objectif dans le domaine des IRM à très haut champ est l’étude et la fabrication des dispositifs d’homogénéisation de champ permettant ainsi d’éclaircir les zones d’ombres. Ce processus, dénommé Dielectric Shimming, est basé entre autre sur l’utilisation d’éléments discrets à hautes permittivités appelés pads. Ces pads sont composés de matériaux diélectriques à fortes permittivités, comme des solutions aqueuses de Titanate de Baryum, afin de focaliser le champ dans les zones initialement sombres de l’image de l’IRM (dans cas du cerveau : le cervelet et les lobes temporaux)
The penetration capacity of the electromagnetic (EM) waves in matter or biological tissues allows exploring media non-destructively. Concerning the public health sector, improving the quality of life has become one of the greatest concerns of nowadays society. EM wave research on different media and biological tissues shows a great potential for diagnostic applications and eventually for therapeutically applications. In this doctoral thesis, we focus on the vast domain of the biomedical applications of wave-matter interactions, based on the knowledge of the electromagnetic properties of matter, the complex permittivity and the conductivity. On a first instance, we address the emerging domain of ultra-high field MRI (Magnetic Resonance Imaging), which nowadays puts effort into the clinical implementation of 7T devices. Firstly our purpose is to produce an anthropomorphic head model, composed of the brain’s different layers, and taking into account the electromagnetic properties and the proton relaxation times inherent to each tissue. These realistic head models allow to evaluate the newly developed protocols for these ultra-high field devices. Secondly, we have studied and developed field homogenization devices, which allow brightening the shadow areas displayed in some MRI images, such as the cerebellum and the temporal lobes in brain imaging at 7T. This procedure, named Passive Shimming, is based on the use of high permittivity dielectric pads composed of Barium Titanate, which focalize the field to the areas where normally the wavelength in insufficient to generate a homogeneous signal distribution