El ultrasonido, sonido con frecuencias más altas que las audibles para los humanos, se usa comúnmente en imágenes de diagnóstico de los tejidos blandos del cuerpo. incluyendo músculos, articulaciones tendones y órganos internos. También se está explorando una tecnología llamada ultrasonido focalizado de alta intensidad (HIFU) para usos terapéuticos, incluida la extirpación de fibromas uterinos y la destrucción de tumores.

El método tiene limitaciones, sin embargo, en gran parte porque los huesos del cuerpo rechazan, refractar, distorsionar y absorber las olas. Aunque la mayoría de las aplicaciones médicas de la ecografía pueden trabajar alrededor de las estructuras óseas, dos partes del cuerpo son particularmente desafiantes:el hígado (porque en su mayoría está confinado dentro de la caja torácica) y el cerebro (alojado dentro del cráneo).

Un conjunto de no invasivos, Las técnicas de enfoque adaptativo, que permiten que los rayos ultrasónicos se enfoquen a través de la caja torácica y el cráneo, se describirán durante Acoustics '17 Boston, la tercera reunión conjunta de la Acoustical Society of America y la European Acoustics Association que se celebrará del 25 al 29 de junio, en Boston, Massachusetts.

Jean-François Aubry, El director de investigación del CNRS (el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia) y un profesor asociado invitado de la Universidad de Virginia explicarán cómo la tecnología detrás de HIFU es similar a cómo una lente óptica (como una lupa) enfoca la luz. Aquí, sin embargo, Se utiliza una lente acústica para enfocar múltiples haces de ondas de ultrasonido en el área de interés, por ejemplo, un tumor de hígado. Los haces son generados por transductores piezoeléctricos, o "elementos":dispositivos que convierten una corriente eléctrica en tensión mecánica.

"La ablación [destrucción] del tumor se puede lograr aumentando la temperatura del tejido en regiones específicas, hasta que se obtenga la necrosis térmica, generalmente calentando los tejidos hasta 60 grados Celsius durante un período de 10 segundos, "Aubry dijo. Un hueso, sin embargo, tiene un coeficiente de absorción que es 10 veces mayor que el de los tejidos blandos, es decir, el hueso absorbe las ondas sonoras 10 veces más eficazmente que los tejidos blandos, y esto podría provocar un sobrecalentamiento de las costillas e incluso quemaduras graves en la piel que las recubre.

Para prevenir esto, Aubry y sus colegas han desarrollado una técnica no invasiva de "inversión del tiempo", llamado el método DORT, que enfoca las ondas de ultrasonido a través de las costillas aprovechando las capacidades de imagen de una matriz de elementos múltiples.

Primero, se emite un impulso de sonido desde cada elemento de la matriz, y se registran los correspondientes ecos retrodispersados ​​de las nervaduras. Al analizar la retrodispersión de varios elementos, es posible calcular la forma de un haz de ultrasonido que sonará entre las costillas, evitando completamente el hueso.

La ecografía en el cerebro es complicada porque el hueso del cráneo, además de calentarse cuando se aplica un haz de ultrasonidos, distorsiona ese rayo, impidiendo que se enfoque correctamente en el tejido objetivo. Una solución es el uso de matrices de elementos múltiples junto con la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM). Las simulaciones basadas en TC permiten estimar los cambios de fase inducidos por el cráneo y las matrices generan haces que corrigen esas aberraciones. La RM se utiliza para guiar y controlar el tratamiento. Como describirá Aubry en su charla, Las matrices con 1024 elementos ahora se utilizan para el tratamiento del temblor esencial, Temblores parkinsonianos y tumores cerebrales.

Aunque agregar más y más elementos a estas sondas puede mejorar el enfoque de la señal, un mayor número de elementos también significa un mayor costo. Para evitar esto Aubry y sus colegas han desarrollado y patentado un dispositivo de enfoque transcraneal basado en lentes que usa solo un elemento transductor piezoeléctrico, cubierto con una lente acústica de silicona 3-D de espesor variable. Este elemento basado en lentes, él dijo, es equivalente a un 11, Transductor de 000 elementos en términos de sus capacidades de configuración de fase. Aunque todavía no está en uso clínico, el sistema de un solo elemento podría usarse para aplicaciones de baja intensidad como la neuromodulación (la modulación de la actividad neuronal) y para perforar aberturas localizadas y reversibles en la barrera hematoencefálica; con futuras modificaciones, Aubry dijo:el sistema podría usarse para inducir necrosis tumoral.