Les ultrasons pour soigner les maladies mentales Les ultrasons pour soigner les maladies mentales ?

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Text of Les ultrasons pour soigner les maladies mentales Les ultrasons pour soigner les maladies mentales ?

  • Les ultrasons pour soigner les maladies mentales ?

    Thomas Deffieux, INSERM U979, Physique des Ondes Pour la Médecine

    Direction Mickael Tanter

    Thomas.deffieux@espci.fr

  • INTERDISCIPLINARITÉ

    Physique des Ondes Pour la Médecine INSERM U979, environ 40 personnes Direction Mickael Tanter

  • Équipe de physiciens !

    Application des ultrasons : - à l’imagerie

    - à la thérapie

    Disclaimer

  • I. Imagerie fonctionnelle ultrasonore

    II. Thérapies par ultrasons focalisés

  • La seule onde de la nature qui peut interagir sur quelques millimètres seulement à l’intérieur du corps humain

    ULTRASONS FOCALISÉS

  • 1980 1990 20111995

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • 7

    Σ

    1/ Emission d’ultrason focalisé en un point

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • 8

    Σ

    Conventional ultrasound imaging

    2/ Réception des échos de la zone

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • 9

    Σ

    3/ Reconstruction d’une ligne de l’image

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • 10

    Σ

    4/ A refaire pour chaque ligne de l’image

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • 11

    Σ

    Environ 50 images par seconde

    > 5000 images / seconde

    50 images /second

    > 5000 images / seconde

    IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

  • IMAGERIE : RESOLUTION & VITESSE

    1980 1990 20111995

  • ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE : TECHNOLOGIE EXPONENTIELLE

    1996 2003

    2007

    2009

    20 minutes 60 minutes

    6 secondes

    0,2 seconde

    Machines.png Machines.png Machines.png Machines.png Machines.png Machines.png

  • Σ

    1/ Emission d’une onde plane ultrasonore

    ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE

  • 2/ Réception de tous les échos de l’image

    ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE

  • Σ

    3/ Reconstruction complète de l’image

    ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE

  • Σ

    Plus de 5000 images par seconde !

    > 5000 images / seconde

    5000 images /second

     > 5000

    images / seconde

    ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE

  • IMAGERIE ULTRARAPIDE: VOIR L’INVISIBLE

    1000 à 20 000 IMAGES PAR SECONDE

  • ECHOGRAPHIE ULTRARAPIDE, NOUVEAUX CONCEPTS

  • DOPPLER ULTRASENSIBLE : Mesurer le flux sanguin très finement

  • 21

    Conventional ultrasound imaging

    DOPPLER

  • 22

    Conventional ultrasound imaging

    1

    -1

    15 points / pixel

    200 ms

    DOPPLER

  • 23

    Conventional ultrasound imaging

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points / pixel

    DOPPLER

  • 24

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points / pixel

    DOPPLER

  • 25

    Conventional ultrasound imaging

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points / pixel

    DOPPLER

  • 26

    Conventional ultrasound imaging

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 27

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 28

    Conventional ultrasound imaging

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 29

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 30

    Conventional ultrasound imaging

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 31

    Conventional ultrasound imaging

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    signal Doppler0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    15 points/ pixel

    DOPPLER

  • 32

    DOPPLER ULTRASENSIBLE

  • 33

    1

    -1 200 ms

    200 points/ pixel

    DOPPLER ULTRASENSIBLE

  • 34

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    Doppler signal0.1

    -0.1

    Filtrage sang

    200 points/ pixel

    DOPPLER ULTRASENSIBLE

  • 35

    dttsI D )( 2Power Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    1

    -1 200 ms

    200 ms

    Doppler signal0.1

    -0.1

    Filtrage Sang

    200 points/ pixel

    Boost de sensibilité x100

    DOPPLER ULTRASENSIBLE

  • 36

    Ultrafast Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    Conventional Doppler

    -30

    -20

    -10

    0

    dB

    Boost de sensibilité x100

    DOPPLER ULTRASENSIBLE

  • Voir l’activité du cerveau IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    Couplage neurovasculaire entre sang et activité cérébrale

  • Voir l’activité du cerveau IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    Resting quietly

    Room clock strikes 12 noon and bells of church are heard

    « What is 8 x 12 ? »

    Response

    A

    C

    A

    C

    A

    C Angelo Mosso

    1846-1910 First evidence in 1879

  • 39

    Conventional ultrasound imagingImagerie

    IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter Functional Ultrasonic Imaging of Brain Activity, Nature Methods, July 2011

  • 40

    Stimulus pattern ON (16 s)

    OFF (44 s)

    IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter Functional Ultrasonic Imaging of Brain Activity, Nature Methods, July 2011

  • 41

    Stimulus pattern ON (16 s)

    OFF (44 s)

    IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter Functional Ultrasonic Imaging of Brain Activity, Nature Methods, July 2011

  • 42

    IMAGERIE FONCTIONNELLE ULTRASONORE

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter Functional Ultrasonic Imaging of Brain Activity, Nature Methods, July 2011

  • IMAGERIE FONCTIONNELLE DES ODEURS

    B. Osmanski, H. Gurden, G.Montaldo, F. Pain, M. Fink, M. Tanter

  • EEG

    Injection

    2 hours

    fUS

    CRISE ÉPILEPTIFORME

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter Functional Ultrasonic Imaging of Brain Activity, Nature Methods, July 2011

  • -25

    0

    25

    50

    CBV changes

    (%)

    E. Macé, G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink, M. Tanter, Nature Methods, July 2011

    CRISE ÉPILEPTIFORME

  • E. Macé , G. Montaldo, I. Cohen, M. Baulac, M. Fink and M. Tanter. Nature Methods, 8, 662-664 (2011)

    Cortical “wave” speed 3.2 +- 0.3 mm/min

    EEG

    C B

    V c

    h an

    ge s

    (% )

    P ro

    p ag

    at io

    n t

    im e

    (s )

    Propagation time

    Time (s)

    C B

    V c

    h an

    ge s

    (% )

    C o

    rr el

    at io

    n

    fu n

    ct io

    n CRISE ÉPILEPTIFORME

  • CONNECTIVITÉ FONCTIONNELLE PAR ULTRASONS

  • M1+S1HL

    51B. Osmanski, S. Pezet, A. Ricobaraza, Z. Lenkei, M. Tanter, Nature Comm, Oct. 2014

    0 100 200 300 400 500 600 10

    0

    10

    Temps(s)

    %PD

    CONNECTIVITÉ FONCTIONNELLE PAR ULTRASONS

  • •Alzheimer's disease: decreased connectivity[1]

    •Autism: altered connectivity[2]

    •Depression: abnormal connectivity[3][4][5]

    •Schizophrenia: disrupted networks[6]

    •Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD): Altered "small networks" and Thalamus changes[7]

    •Aging brain