Traitement local du cancer et sciences de l ingénieur

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1 de posi4on d images Fluoroscopie, de contraste Sciences I Caractériser pour II Cibler et guider III Détruire plus Radiofréquences / μ- ondes V r et évaluer, IRM, 1

2 de contraste I - Caractériser pour Couplage détec4on / thérapie sur une V r même et évaluer par4cule Toxicologie, IRM, de posi4on d images Fluoroscopie, I - Caractériser pour Besoins cliniques : o Iden4fier les tumeurs à Sciences évolu4on lente et éviter ainsi certaines chirurgies et irradia4ons prophylac4ques o Caractériser la réponse au traitement sans ayendre son effet sur le volume tumoral Besoin d'une informa4on fonc4onnelle pour permeyre une évalua4on précoce de l'effet d'un traitement (par exemple sur la vascularisa4on d'une tumeur) o Disposi4fs de mesure in- vivo (en par4culier imagerie sous toutes ses formes) pour donner des informa4ons : Fonc4onnelles : apoptose, nécrose, Besoins vascularisa4on, Cliniques etc... Morphologiques : à l'échelle macroscopique et surtout cellulaire IV Restaurer des VI Op7miser o Pour les disposi4fs précédents basés sur l'imagerie moléculaire : Spécificité, biodisponibilité, vectorisa4on des marqueurs Modèles animaux, simula4on et évalua4on (couplage TEP/IRM par exemple) Rapidité des procédures o Fusion d'informa4on (notamment imagerie mul4modale) pour fiabiliser le diagnos4c et améliorer son poten4el prédic4f 2

3 de contraste Besoins cliniques :, IRM, de posi4on d images Fluoroscopie, o Cibler les zones à caractériser ou traiter (dis4nc4on 4ssu sain vs pathologique) pour : : Restreindre le nombre de Sciences biopsies Faciliter la résec4on, par4culièrement pour des 4ssus préalablement irradiés, situés en profondeur ou présentant de grandes superficies (péritoine) o Guider les disposi4fs de caractérisa4on, de prélèvement ou de traitement vers ces zones : Faciliter l'accès aux organes profonds (pancréas, prostate,...) afin de réaliser un prélèvement le moins invasif et le plus efficace possible Repérer les structures à préserver et éviter lors d'une interven4on (bandeleyes vasculo- nerveuses au cours d'une prostatectomie, I vaisseaux - Caractériser lors pour d'une hépatectomie, etc...) Limiter l'irradia4on lors des procédures sous imagerie interven4onnelle Prendre en compte le mouvement des organes pour améliorer la précision des 4rs en radiothérapie et HIFU o temps- réel de la posi4on des instruments et recalage dans l'imagerie préopératoire o Prise en compte de la déforma4on des aiguilles de ponc4on o Cartographie 3D temps- réel l usage des des prélèvements ou7ls o Système robo4que pour guider le geste de ponc4on o Suivi temps- réel robuste d'une cible anatomique en V imagerie r et per- opératoire évaluer (échographie, IRM, etc...) o Localisa4on temps- réel d'une sonde HIFU, en par4culier dans un environnement IRM, pour ajuster le traitement par rapport aux données d'imagerie per- opératoire o Explora4on op4que en profondeur de 4ssus grâce aux différentes techniques existantes (endomicroscopie confocale, imagerie de fluorescence en, imagerie photo- acous4que, etc...) o Assistance robo4que pour l'explora4on de zones étendues ou difficilement accessibles o Passage d'une localisa4on "passive" de la tumeur (repérée par imagerie) à une localisa4on ac4ve (la tumeur "signale" ses mouvements, par exemple grâce à des capteurs ayachés à l'organe). 3

4 de contraste Besoins cliniques, IRM, de posi4on d images Sciences III - Détruire plus Fluoroscopie, o PermeYre le traitement HIFU par voie extracorporelle pour limiter l'invasivité de l'interven4on o Assister l'acte chirurgical pour rendre les gestes plus faciles, plus rapides, plus sûrs : Ou4ls d'abla4on in- situ (HIFU, laser, etc ) Augmenta4on de la dextérité du chirurgien dans des configura4ons d'accès difficiles (endoscopie diges4ve, laparoscopie classique les ou interven7ons single port voire NOTES) Automa4sa4on de certains I - Caractériser gestes pour complexes et longs (anastomose III Détruire par exemple) plus Limiter les risques de prédire certaines ou évaluer interven4ons (par exemple perfora4on lors d'une dissec4on sous- muqueuse endoscopique) Faciliter l'hémostase (planifiée ou réalisée en urgence, possiblement en condi4on endoscopique) Prévenir les adhérences o Maitrise des agents physiques (HIFU, rayonnement, laser, cryothérapie, jet haute pression,...) et de V r et évaluer leurs interac4ons avec les 4ssus cibles ou milieux traversés (cas de l'air par exemple en thérapie HIFU sur poumon) o Performance mécanique et miniaturisa4on des systèmes chirurgicaux robo4sés et de l'instrumenta4on chirugicale en générale o Colles chirurgicales sous différentes formes (liquide/gel, patch, etc...) 4

5 de contraste, IRM, de posi4on d images Fluoroscopie, Besoins cliniques : Sciences o Pouvoir proposer au pa4ent une prise en charge des conséquences de la maladie ou de son traitement telles que : Incon4nence d'effort suite à une prostatectomie grâce à la pose d'une sphincter urinaire ar4ficiel I - Caractériser pour Troubles de la déglu44on et de la phona4on suite à une laryngectomie : solu4on d'un larynx ar4ficiel assurant les fonc4ons minimales et pouvant être implanté sur un site irradié et déjà opéré. Déforma4ons morphologiques dues à des défects osseux à combler IV - Restaurer des o capables de reproduire les propriétés mécaniques des 4ssus d'origine (par exemple rigidité / souplesse des parois du larynx) V r et évaluer o Intelligence embarquée (capteurs et traitement) pour donner aux prothèses une réac4vité (par exemple ac4onnement d'une valve dans un larynx ar4ficiel pour éviter les fausses routes lors de l'arrivée d'aliments) o Créa4on de modèles géométriques personnalisés de prothèses / implants 5

6 de posi4on d images Fluoroscopie, V - r et évaluer de contraste, IRM, Besoins cliniques : Sciences o r en temps- réel un traitement par agent physique : Radiothérapie : mesure sur le pa4ent de la dose d''irradia4on pour prévenir les risques liés à une erreur dans la prépara4on et la mise en oeuvre des séances de radiothérapie II - Cibler et guider HIFU : vérifica4on per- opératoire des les zones interven7ons de focalisa4on pour valider le bon déroulement du traitement I - Caractériser pour sans ayendre l'installa4on de la nécrose III Détruire plus o Suivre un pa4ent sur le long terme pour évaluer les effets d'un nouveau schéma thérapeu4que, en par4culier pour les pa4ents n'étant pas inclus dans un protocole d'évalua4on clinique o Disposi4fs de dosimétrie capables de mesurer in- situ l'exposi4on aux rayons o Observa4on temps- réel des effets physiques des HIFU dans des 4ssus où l'échographie ne le permet pas V r et évaluer o Système d'informa4on et interface- u4lisateur facilitant la collecte de données médicales, notamment en déchargeant le personnel soignant de ceye tâche (implica4on du pa4ent pour faire remonter les données) 6

7 de posi4on d images Fluoroscopie, VI - Op7miser l'usage des ou7ls de contraste, IRM, Enjeux cliniques : Sciences o Améliorer l'ergonomie et la compa4bilité des ou4ls (notamment les logiciels u4lisés en radiothérapie et l'instrumenta4on au bloc opératoire) o Réduire le temps de prépara4on des séances de radiothérapies (contourage manuel) o Accéder facilement aux informa4ons per4nentes pour la pra4que clinique : au sein d'une équipe I - Caractériser entre les pour différents intervenants au sein d'une communauté de cliniciens pour la diffusion et le respect des bonnes pra4ques o Disposer de moyens adaptés pour former le personnel aux nouveaux ou4ls (robots chirurgicaux, radiothérapie) o Ergonomie des Interface Homme- Machine tant logicielle que physique permeyant au clinicien une concentra4on maximale sur V la r tâche et à évaluer réaliser o Segmenta4on semi- automa4que (supervisée par opérateur) des tumeurs en radiothérapie o Systèmes d'informa4on proposant une structura4on avancée des données, un partage op4mal de celles- ci et une assistance à leur exploita4on o Simulateurs pour la radiothérapie, l'imagerie interven4onnelle, la chirurgie,... 7

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