Le film de polyéthylène basse densité (PEBD) est le matériau de choix pour les fenêtres de traitement HIFU car il concilie avec succès deux exigences techniques concurrentes : la perméabilité acoustique et la clarté optique. Plus précisément, il offre une transparence quasi parfaite pour les ondes ultrasonores à haute fréquence (20 MHz) tout en permettant simultanément le passage de la lumière visible pour les systèmes d'imagerie microscopique. Cela permet au film de sceller la chambre d'eau de l'appareil sans obstruer ni l'énergie thérapeutique, ni le retour visuel nécessaire à un fonctionnement sûr.
Le PEBD est sélectionné principalement pour sa double transparence : il permet aux ultrasons à haute fréquence de passer avec une atténuation négligeable tout en permettant une transmission optique claire pour la surveillance microscopique de la peau en temps réel.
La physique de l'interface
Transparence acoustique à haute fréquence
La fonction principale de la fenêtre est de faciliter le transfert d'énergie. Le PEBD présente une transparence acoustique exceptionnelle, en particulier dans la gamme de haute fréquence de 20 MHz utilisée par ces appareils.
De manière cruciale, le matériau présente une atténuation ultrasonore quasi nulle. Cela garantit que l'énergie ultrasonore focalisée est délivrée au tissu cible sans être absorbée ou dispersée par l'interface elle-même.
Permettre la surveillance visuelle
Au-delà de l'acoustique, la fenêtre de traitement doit servir de portail optique. Le PEBD offre une excellente transmission de la lumière visible.
Cette qualité optique est essentielle pour les systèmes d'imagerie microscopique intégrés. Elle permet à l'appareil de "voir" à travers le film, offrant une vue claire et dégagée de la surface de la peau pour assurer un placement et une surveillance précis.
Fonctionnalité structurelle
Bien que ses propriétés de transmission soient primordiales, le film PEBD joue également un rôle structurel vital. Il fonctionne comme un agent d'étanchéité pour la chambre d'eau à l'intérieur de la tête de traitement.
Il maintient l'intégrité du système de confinement du fluide de couplage. Pourtant, contrairement aux matériaux plus épais ou plus rigides, il le fait sans compromettre l'efficacité de la transmission de l'énergie acoustique.
Comprendre les contraintes matérielles
L'équilibre de l'atténuation
Dans les applications à ultrasons à haute fréquence, la sélection des matériaux est impitoyable. Tout matériau ayant une impédance acoustique plus élevée entraînerait une perte de signal ou une génération de chaleur à l'interface.
Le PEBD est sélectionné car il minimise ce risque. Il empêche le "filtrage" de l'énergie thérapeutique qui se produirait avec des polymères plus denses.
La nécessité d'un retour optique
De nombreux matériaux acoustiquement transparents sont opaques ou troubles. L'utilisation de tels matériaux rendrait le système d'imagerie microscopique intégré inutile.
Le PEBD évite le besoin de fenêtres acoustiques et optiques séparées. Il unifie ces fonctions en une seule interface, simplifiant la conception de l'appareil tout en maintenant les boucles de rétroaction.
Faire le bon choix pour votre objectif
Lors de l'évaluation des matériaux pour les interfaces de traitement acoustique, tenez compte de vos exigences spécifiques en matière de surveillance et de délivrance.
- Si votre objectif principal est l'efficacité énergétique : Comptez sur le PEBD pour sa capacité à transmettre des fréquences de 20 MHz avec une atténuation négligeable, assurant une puissance maximale délivrée au tissu.
- Si votre objectif principal est la précision opérationnelle : Tirez parti de la transmission élevée de la lumière visible du PEBD pour permettre une observation microscopique continue et à haute résolution de la zone de traitement.
En utilisant le PEBD, vous éliminez efficacement la barrière entre la source d'énergie, le système de surveillance et le patient.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Exigence de performance | Avantage du PEBD |
|---|---|---|
| Transparence acoustique | Transmission à haute fréquence (20 MHz) | Atténuation et perte d'énergie négligeables |
| Clarté optique | Surveillance microscopique en temps réel | Transmission élevée de la lumière visible |
| Intégrité structurelle | Confinement de la chambre d'eau | Agent d'étanchéité durable et flexible |
| Sécurité thermique | Génération de chaleur minimale à l'interface | Faible impédance empêchant l'absorption d'énergie |
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Références
- Tomasz Zawada, Torsten Bove. Strongly Focused HIFU Transducers With Simultaneous Optical Observation for Treatment of Skin at 20 MHz. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2022.03.002
Cet article est également basé sur des informations techniques de Belislaser Base de Connaissances .
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