Design and validation of a non-invasive method for the treatment of varicose veins using high-intensity focused ultrasound

Cette thèse avait pour objectif le développement d’une méthode d’ablation thermique non-invasive des veines par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU). Elle a pour but de démontrer la preuve de concepts et permettre à terme le traitement des varices des membres inférieurs avec le dispositif de Theraclion.La possibilité d’occlure des vaisseaux de petits calibres a tout d’abord été investiguée. Deux procédures de traitement candidates ont été évaluées par simulations numériques puis in vivo sur des veines de lapin. L’analyse histologique a démontré l’efficacité des traitements, en particulier lorsque les vaisseaux étaient comprimés lors des tirs.Une nouvelle procédure d’ablation thermique a ensuite été conçue pour coaguler des veines de plus gros calibres, de diamètre plus proche des varices humaines. Des mesures de températures in vivo sur des veines de brebis lors de tirs HIFU ont permis d’estimer le pas de tir permettant d’obtenir une coagulation continue le long de la veine. Des essais en aigu sur des veines saphènes de brebis ont permis de quantifier les dommages thermiques et de valider l’efficacité immédiate de notre méthode de traitement. Enfin, une étude avec suivis distants jusqu’à 90 jours a été conduite chez la brebis afin d’étudier l’efficacité et la sécurité à long terme de notre méthode de traitement. L’analyse histologique des dommages thermiques a validé sur la brebis la performance et la sécurité de notre méthode d’ablation thermique. D’un point de vue histopathologique, les dommages engendrés par nos traitements HIFU se sont également révélés similaires à ceux observés après traitement par radiofréquence, une technique endovasculaire d’ablation thermique des varices.L’ensemble de ces travaux a permis à Theraclion d’obtenir l’autorisation de conduire un essai clinique sur 50 patients. Les résultats très positifs de cette étude ont conduit à l’obtention du marquage CE du dispositif HIFU pour cette indication thérapeutique.A novel thermal approach to treat non-invasively incompetent veins with high-intensity focused ultrasound (HIFU) is presented in this thesis.The ability to occlude small veins was first investigated. Two different sonication procedures were evaluated by numerical simulations and tested in vivo on rabbit veins. The histologic examination of the treated veins demonstrated the efficacy of the treatments, especially when the vein was compressed during ultrasonic exposures.A new procedure was then designed in order to coagulate larger veins, closer to human vein diameters. Experimental temperature measurements at the vein wall during HIFU pulses were used as inputs to determine numerically the optimum spacing between the pulses in order to induce a continuous coagulation along the vein. Acute animal trials on sheep veins were conducted to quantify tissue damages following such treatments. Finally, chronic studies up to 90 days were conducted on sheep in order to evaluate the long-term safety and efficacy of our treatment procedure. The histological findings validated the performance and safety of our HIFU thermal method, in a sheep model. From a pathology standpoint, the HIFU lesions are similar to those observed after radiofrequency ablation (an endovenous thermal modality used for the treatment of varicose veins).The results presented in this thesis allowed Theraclion to get the authorization to conduct first-in-human clinical trials for varicose vein treatments. The results were very encouraging and led to the CE-marking of the HIFU system