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Les agents de contraste ultrasoniques: de la thérapie à la microfluidique

Benjamin Dollet — GMCM (Rennes)

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Les agents de contraste ultrasoniques sont des bulles des gaz de taille micrométrique,
encapsulées par une monocouche de phospholipides. En médecine, une fois injectés dans
le sang, ils constituent des réflecteurs très efficaces d’ultrasons, ce qui permet d’imager
l’irrigation sanguine et notamment de détecter d’éventuelles tumeurs cancéreuses.

Dans ce contexte, nous cherchons à caractériser précisément la réponse de ces
microbulles à un forçage acoustique, en imageant directement leurs oscillations grâce à
une caméra ultra-rapide (15 millions d’images par seconde). En variant la fréquence pour
reconstituer une courbe de résonance, nous quantifions précisément la réponse
viscoélastique de la monocouche pour une fréquence de l’ordre du MHz. Par ailleurs, en
augmentant l’amplitude acoustique, on observe une transition entre des oscillations
purement radiales et des mouvements non-sphériques, les modes de surfaces (voir figure).
Nous montrons que cette transition correspond au déclenchement d’une instabilité
paramétrique, et que la monocouche joue un rôle essentiel dans ce phénomène.

En couplant ce dispositif à des pinces optiques spécialement conçues pour la
micromanipulation des bulles, nous quantifions l’influence d’un mur sur le comportement
des agents de contraste, et nous mesurons les forces acoustiques entre bulles voisines
(forces de Bjerknes).

Enfin, pour produire nos propres bulles avec une taille bien contrôlée, nous utilisons la
technique microfluidique du «flow-focusing» (écoulement simultané d’un gaz et d’un
liquide dans un orifice étroit). L’étude expérimentale et théorique détaillée de la
formation des bulles par cette technique nous permet de quantifier l’influence
fondamentale de la géométrie de l’orifice.

- UNIVERSITE RENNES 1, UMR6626 Groupe matière condensée et matériaux (GMCM) http://www.gmcm.univ-rennes1.fr/