Mieux contrôler l'ablation thermique d'une tumeur

L'ablation thermique, ou thermoablation, est un procédé de traitement des tumeurs qui consiste à déposer localement de l’énergie pour induire une nécrose thermique des cellules ciblées et détruire la tumeur. Dans ce type de processus, il est primordial de maîtriser l'évolution des températures dans les tissus biologiques, afin d'assurer un traitement efficace tout en préservant les cellules saines.

Cette procédure réalisée sous IRM, offre deux avantages majeurs : d’une part l’IRM aide le praticien à bien placer l’aiguille au centre de la tumeur mais surtout l’IRM possède une technique unique nommée thermométrie IRM, qui permet de cartographier en 3D l’évolution de la température au sein des tissus. Cette fonctionnalité permet au praticien de suivre le bon déroulement de la procédure et d’analyser l’énergie déposée en temps-réel. Mais le signal IRM étant sensible aux perturbations électromagnétiques du dispositif médical, l’interprétation des images au cours de la procédure peut parfois être difficile, rendant alors la mesure obsolète pour le praticien avec de nouveau un risque de chauffage excessif, ou au contraire d'une température trop faible pour détruire la tumeur. Une autre solution repose sur des modèles de simulation du transfert thermique dans les tissus, afin de reconstruire le champ des températures dans les zones où elles ne sont pas mesurées. Mais là-encore, leur utilisation pratique reste limitée, car ils ne sont pas adaptés à un fonctionnement en temps réel durant une opération. 

Dans le cadre du projet ANR-DFG SMART-HEAT, de nouveaux modèles de prédiction des températures ont été mis au point pour fournir des résultats rapides tout en conservant une précision compatible avec les exigences cliniques. Une collaboration a ainsi été mise en place entre l'Institut de mécanique et d'ingénierie (I2M, Arts et Métiers/Bordeaux INP/CNRS/Université de Bordeaux), le Centre de résonance magnétique des systèmes biologiques (CRMSB, CNRS/Université de Bordeaux) et la clinique universitaire du LMU de Munich. Ces modèles sont calibrés par comparaison avec des mesures de thermométrie IRM. Les calculs sont réalisés sur des unités centrales parallélisées, mais sans recourir à une architecture de calcul dédiée (pas de processeurs spécialisés de type GPU). 

Sur la base de ces résultats satisfaisants, de nouvelles améliorations sont en cours de développement dans le cadre du projet ANR, notamment avec un modèle utilisant l'intelligence artificielle, basée sur un réseau de neurones informé par la physique, qui permet de mieux prendre en compte la complexité du milieu biologique tout en garantissant la rapidité des calculs. Par ailleurs, avec l'objectif à terme d'utiliser ces modèles pour contrôler directement le dispositif d'ablation thermique, un nouveau projet est à l'étude, qui sera cette fois mené en collaboration avec des chercheurs en automatique et des industriels fabricants les outils de thermoablation. L’ensemble de ces travaux contribuera au développement de méthodes de thermoablation plus sûres, mieux contrôlées et plus personnalisées pour le traitement mini-invasif des tumeurs.

Références
New analytical and hybrid heat transfer models for thermal ablation procedures validated by MRI thermometry.
Mariana De Melo Antunes, Ida Burgers, Valéry Ozenne, Luigi Nardone, Max Seidensticker, Olaf Dietrich, Manon Desclides, Bruno Quesson, Andrzej Kusiak, Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva, Jean-Luc Battaglia.
International Journal of Hyperthermia, le 09/12/2025.
https://doi.org/10.1080/02656736.2025.2594943