La configuration d'une chambre de transducteur HIFU est conçue pour résoudre des défis acoustiques et thermiques spécifiques. Il est nécessaire de remplir la chambre d'eau désionisée pour créer un milieu pur et non conducteur qui correspond aux propriétés acoustiques des tissus humains tout en refroidissant simultanément l'électronique interne de l'appareil. Le film de polyéthylène (PE) est requis pour sceller cet environnement liquide car il est acoustiquement transparent, permettant aux ondes de haute intensité de passer au patient sans distorsion ni perte d'énergie.
Point essentiel à retenir Cette conception optimise le transfert d'énergie acoustique tout en protégeant à la fois l'équipement et le patient. L'eau désionisée agit comme un stabilisateur thermique et un adaptateur d'impédance, tandis que le film de PE sert de barrière invisible aux ultrasons, garantissant que le faisceau focalisé reste précis et efficace.
Le rôle essentiel de l'eau désionisée
Maximiser la transmission acoustique
L'objectif principal d'un appareil à ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) est de transférer l'énergie du transducteur dans le corps avec une perte minimale. L'eau désionisée est utilisée car son impédance acoustique correspond étroitement à celle des tissus humains.
Cette adaptation d'impédance est essentielle pour minimiser les pertes par réflexion à l'interface entre l'appareil et la peau. Si le milieu à l'intérieur du transducteur différait considérablement de la densité des tissus, une grande partie de l'énergie serait réfléchie au lieu de pénétrer dans la zone cible.
Assurer la sécurité électrique
Les transducteurs HIFU fonctionnent à l'aide de composants électroniques à haute tension, en particulier des éléments piézoélectriques (PZT). L'eau ordinaire contient des minéraux et des ions qui conduisent l'électricité, ce qui présente un risque grave de court-circuit de l'appareil.
L'eau désionisée est non conductrice. En éliminant les ions et les impuretés, l'eau crée un environnement diélectrique sûr qui empêche les arcs électriques, garantissant ainsi que l'appareil fonctionne en toute sécurité même lorsque les composants immergés sont actifs.
Régulation thermique et stabilité
La génération d'ondes acoustiques à haute fréquence produit une chaleur importante dans les éléments PZT. Sans refroidissement actif, ces éléments surchaufferaient, entraînant une dégradation des performances ou une défaillance.
L'eau désionisée en circulation agit comme un liquide de refroidissement très efficace. En dissipant cette chaleur, l'eau maintient la stabilité du faisceau acoustique, garantissant que la délivrance d'énergie reste uniforme et prévisible tout au long du traitement.
La fonction du film de polyéthylène (PE)
Transparence acoustique
Pour que l'énergie sorte de la chambre d'eau et pénètre dans le patient, le matériau d'étanchéité doit être effectivement invisible aux ondes sonores. Le film de polyéthylène (PE) est utilisé car il est acoustiquement transparent.
Cette propriété garantit que le film n'absorbe ni ne réfléchit les ondes ultrasonores. Il permet à l'énergie focalisée de se projeter vers la peau sans interférence, préservant ainsi la forme et l'intensité prévues du faisceau.
Confinement durable
La chambre nécessite un joint suffisamment robuste pour contenir l'eau mais suffisamment flexible pour s'adapter à la zone de traitement. Le film de PE offre une barrière durable et étanche.
Il maintient l'intégrité de la chambre d'eau, empêchant les bulles d'air d'y pénétrer. L'air est l'ennemi de la propagation des ultrasons ; même des bulles microscopiques peuvent disperser le faisceau et perturber le traitement.
Comprendre les compromis opérationnels
Le risque d'impuretés
Bien que l'eau désionisée soit le milieu idéal, sa pureté n'est pas permanente. Avec le temps, les matériaux à l'intérieur de la chambre peuvent libérer des ions dans l'eau, augmentant lentement sa conductivité.
Si la qualité de l'eau se dégrade, le risque de défauts électriques augmente. De plus, les impuretés peuvent créer une diffusion acoustique, réduisant la précision du point focal et potentiellement modifiant le profil de sécurité du traitement.
Dégradation des matériaux
Le film de PE est soumis à une contrainte constante due aux vibrations à haute fréquence et aux fluctuations thermiques. Bien que durable, il n'est pas indestructible.
Si le film se dégrade ou se froisse, il peut provoquer une accumulation d'énergie à la surface de la peau. Cela compromet la fonction « d'assistance à la sécurité » de la forme du faisceau, pouvant entraîner des brûlures épidermiques plutôt qu'un traitement des tissus profonds.
Garantir les performances et la sécurité
Pour maximiser l'efficacité et la durée de vie des équipements HIFU, les opérateurs doivent donner la priorité à l'intégrité de ces consommables.
- Si votre objectif principal est la sécurité de l'équipement : Vérifiez régulièrement la résistivité de l'eau de refroidissement pour vous assurer qu'elle reste non conductrice et protège les éléments PZT.
- Si votre objectif principal est le confort du patient : Inspectez la surface du film de PE avant chaque utilisation ; toute bulle ou ride peut déformer le faisceau et augmenter la sensation de chaleur en surface.
- Si votre objectif principal est l'efficacité du traitement : Assurez-vous que le système de circulation d'eau fonctionne correctement pour maintenir la stabilité thermique et l'uniformité du faisceau.
La synergie entre l'eau désionisée et le film de PE est le fondement d'une délivrance d'énergie HIFU sûre et cohérente.
Tableau récapitulatif :
| Composant | Fonction principale | Pourquoi c'est essentiel |
|---|---|---|
| Eau désionisée | Adaptation d'impédance | Correspond à la densité des tissus humains pour minimiser la réflexion de l'énergie. |
| Eau désionisée | Refroidissement thermique | Dissipe la chaleur des éléments PZT pour éviter la défaillance de l'appareil. |
| Eau désionisée | Isolation électrique | Les propriétés non conductrices empêchent les courts-circuits et les arcs électriques. |
| Film de PE | Transparence acoustique | Permet aux ondes ultrasonores de passer sans perte d'énergie. |
| Film de PE | Confinement du liquide | Scelle la chambre pour empêcher les bulles d'air qui dispersent le faisceau. |
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Références
- Jacek Calik, Natalia Sauer. Healing Process after High-Intensity Focused Ultrasound Treatment of Benign Skin Lesions: Dermoscopic Analysis and Treatment Guidelines. DOI: 10.3390/jcm13040931
Cet article est également basé sur des informations techniques de Belislaser Base de Connaissances .
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