ETUDE EXPERIMENTALE DE SYSTEMES D’HYPERTHERMIE ELECTROMAGNETIQUE A VISEE THERAPEUTIQUE

Hussein A. El-AKOUM

         La thermothérapie, communément appelée hyperthermie, utilise la chaleur comme agent thérapeutique. En cancérologie, son action létale directe sur les cellules cancéreuses, autant que ses effets potentialisateurs de l’action des radiations ionisantes (radiothérapie) et des substances cytotoxiques (chimiothérapie), sont exploités.

            Parmi toutes les méthodes de chauffage tumoral envisagées jusqu’ici, ce sont principalement les méthodes électromagnétiques qui ces dernières années ont fait I’objet du plus grand nombre de recherches et développements technologiques et d’essais cliniques, ceux-ci étant en général pratiqués en association avec la radiothérapie.

        La thèse a eu pour objet la mise au point de méthodes originales d’expérimentation et d’évaluation physique de systèmes d’hyperthermie électromagnétique, et leur application a      l‘étude de dispositifs de chauffage radiatif et capacitif.

            Les systèmes d’hyperthermie électromagnétique étudiés se répartissent en deux catégories selon le mode physique de chauffage tumoral: a) systèmes d’hyperthermie radiative utilisant des applicateurs externes placés au contact de la peau et opérant, soit aux fréquences          micro-­ondes (2450 MHz, 915 MHz), soit aux radiofréquences (27MHz) ; b) systèmes d’hyperthermie par effet capacitif, utilisant deux ou trois électrodes externes et operant aux fréquences de 13 ou 27 MHz. Ces systèmes de chauffage tumoral par voie externe sont actuellement de loin les plus utilisés.

            Les trois premiers chapitres sont consacrés a des rappels concernant successivement les bases biologiques et méthodologiques de l’hyperthermie et les techniques d’hyperthermie électromagnétique (chapitre I), la théorie et les technologies du chauffage hyperthermique radiatif (chapitre II) et capacitif (chapitre III).

            Le quatrième chapitre est consacré à l’exposé approfondi de la méthodologie originale mise au point pour l’expérimentation et l’évaluation physique de systèmes d’hyperthermie. Cette méthodologie est basée sur l’utilisation de fantômes constitués essentiellement d’un gel transparent simulant les tissus (principalement le tissu musculaire), tant du point de vue des propriétés électromagnétiques aux fréquences opératoires que des propriétés thermiques. Ces fantômes ont été conçus de façon a permettre, d’une part l’observation en temps réel des champs de température au cours du chauffage hyperthermique (au moyen de feuilles de cristaux liquides cholestériques thermosensibles incluses dans le gel) et d’autre part des relevés tridimensionnels précis des températures (au moyen de sondes thermométriques a fibres optiques, non-interférentes avec les rayonnements électromagnétiques). Ces relevés de températures sont effectués principalement, d’abord dans la phase initiaLe du chauffage pour en déduire la distribution des puissances électromagnétiques dissipées (caractéristique essentielle de tout système d’hyperthermie électromagnétique), puis à l’état d’hyperthermie stationnaire pour en déduire les champs d’isothermes dont dépendra  l’efficacité de la thermothérapie.

            Cette méthode d’expérimentation a été ensuite appliquée a I’étude de différents systèmes d’hyperthermie radiatifs et capacitifs, afin de déterminer les courbes de température dans différentes conditions de chauffage hyperthermique et en déduire les distributions spatiales de puissances électromagnétiques dissipées et de températures.

            Le chapitre V concerne l’étude expérimentale d’un système combiné d’hyperthermie et radiométrie micro-onde constitué essentiellement d’applicateurs type antennes a structure plaquée ; (système HYLCAR II).

            Les chapitres VI et VII concernent les études expérimentales de systèmes d’hyperthermie capacitive, respectivement à deux électrodes (système HLI 1000) et à trois électrodes (système

JASMIN 3 x 1000).

            Les travaux originaux effectués dans le cadre de cette thèse ont fait I’objet de plusieurs communications et publications (cf. bibliographie), et également de rapports pour ceux des appareillages d’hyperthermie qui ont fait l’objet d’études au Laboratoire dans le cadre de la Procédure TEP (systèmes HYLCAR II et JASMIN 3 x 1000).

            Les retombées pratiques de ce travail sont importantes. L’expérimentation approfondie des prototypes d^’appareillages a en effet permis leur mise au point puis la réalisation d’essais cliniques de faisabilité dans des conditions satisfaisantes de maîtrise des paramètres du chauffage tumoral. Les constructeurs, en particulier la Société ODAM, se sont largement appuyés sur les résultats de cette évaluation physique pour Ia réalisation de Ia nouvelle génération d’appareillages d’hyperthermie.