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Theses

Analogie macroscopique et acousto-mécanique d'une microbulle: : application aux agents de contraste ultrasonore

Résumé : Les agents de contraste ultrasonore (ACUs) utilisés en imagerie médicale, représentent l’une des innovations majeures dans le domaine de l’échographie. Ces ACUs, non toxiques pour l’organisme sont constitués de microbulles de gaz. Ces derniers sont couramment utilisés en clinique afin de rehausser l’écho en provenance de la circulation sanguine. Leur utilisation en imagerie ultrasonore a permis, grâce aux propriétés physiques des microbulles, de mettre en évidence la vascularisation de tissus parfois inaccessibles et par conséquent de préciser les diagnostics. Par ailleurs, la combinaison des microbulles avec des ultrasons, connue sous le terme de sonoporation permet la délivrance locorégionale des médicaments dans les tissus. En effet, en présence d’une excitation ultrasonore, les microbulles oscillent et génèrent ainsi des phénomènes acoustiques utilisés à la fois pour l’imagerie et la thérapie. Pour ces deux applications, une compréhension complète de la dynamique de la microbulle est indispensable afin d’optimiser les conditions d’excitation permettant d’augmenter la qualité des images dans un cas et de potentialiser l’effet thérapeutique des médicaments en réduisant leurs effets secondaires dans l’autre cas. Cependant, la complexité et la petitesse de la dynamique de la bulle et la difficulté à étudier une bulle unique posent certains problèmes. Nous proposons d’étudier le comportement oscillatoire d’une microbulle via un système acousto-mécanique de pendules couplés paramétriquement excités par une force verticale. En effet, lorsqu’elles sont soumises aux ultrasons, les microbulles (1-8 m) présentent une dynamique riche et complexe qui peut être décrite par un réseau d’oscillateurs couplés. Il s’agit de comprendre la dynamique d’une bulle unique pour l’étudier ensuite dans des conditions expérimentales et cliniques pour des applications en imagerie et en thérapie. L’objectif est de décrire l’évolution, l’apparition et les conditions expérimentales d’instabilité du mode radial faisant apparaître les modes de vibration décrits à partir des harmoniques sphériques. Dans un premier temps, un état de l’art comparant les différents modèles mathématiques des ACUs a motivé notre étude sur l’analogie entre une microbulle et une chaîne de pendules. Dans un second temps, nous avons montré que les deux systèmes sont décrits par une équation de Mathieu. D’un point de vue expérimental, nous avons développé la chaîne de pendules. Celle-ci consiste en un cercle d’aluminium sur lequel sont fixés des pendules à l’aide de fil de nylon. La chaîne de pendules repose sur le système d’excitation qui génère une excitation sinusoïdale variant de 1 Hz à 5 Hz. Les résultats obtenus ont été confirmés par une étude numérique et montrent un comportement similaire entre la chaîne de pendules et une microbulle. Nous avons noté l’apparition de modes de vibration dont certains oscillant à des fréquences sous-harmoniques. L’utilisation de ce système macroscopique a permis d’extraire des informations qui seront exploitées pour une utilisation optimale des agents de contraste en imagerie et thérapie.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01256967
Contributor : Jennifer Chaline <>
Submitted on : Friday, January 15, 2016 - 3:41:08 PM
Last modification on : Wednesday, March 21, 2018 - 10:54:02 AM
Document(s) archivé(s) le : Saturday, April 16, 2016 - 10:42:02 AM

Identifiers

  • HAL Id : tel-01256967, version 1

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Citation

Jennifer Chaline. Analogie macroscopique et acousto-mécanique d'une microbulle: : application aux agents de contraste ultrasonore. Acoustique [physics.class-ph]. Université François-Rabelais de Tours, 2015. Français. ⟨tel-01256967⟩

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