Ultrasons médicaux

Présentation du secteur d’activité

L’utilisation des ultrasons en médecine constitue un champ d’application majeur de l’acoustique, à l’interface entre la physique, la biologie et l’ingénierie. Dans le domaine de l’imagerie, les ultrasons permettent de visualiser en temps réel l’intérieur du corps humain sans recours aux rayonnements ionisants, via des dispositifs d’échographie. En thérapie, ils sont utilisés pour traiter de manière non invasive des tissus pathologiques, notamment avec les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU, >10 kW/cm²) ou les ondes de choc, capables de détruire par effet thermique ou mécanique. D’autres approches utilisent des ultrasons de faible intensité (<1 kW/cm²) pour régénérer des tissus abimés.  Ces technologies exploitent les propriétés de propagation, de diffraction, d’atténuation et de focalisation des ondes ultrasonores dans les milieux biologiques, ce qui implique une compréhension approfondie des phénomènes acoustiques en milieux complexes.

Les enjeux de la recherche

Dans le domaine médical, les ultrasons peuvent être utilisés à des fins diagnostiques ou thérapeutiques. La recherche actuelle vise à en étendre les possibilités et les performances dans ces deux domaines d’application, et repose sur une compréhension fine des interactions ondes-tissus.

• En imagerie diagnostique, les avancées portent sur le développement de techniques quantitatives : par exemple, l’élastographie ultrasonore permet d’évaluer les propriétés mécaniques des tissus, tandis que l’imagerie fonctionnelle à haute résolution explore l’activité physiologique en temps réel. L’utilisation d’agents de contraste ultrasonore ouvre la voie à une imagerie théranostique, couplant imagerie et thérapie pour contrôler la bonne délivrance des traitements. Par ailleurs, l’intégration croissante de l’intelligence artificielle dans l’imagerie quantitative permet d’améliorer la qualité des images, d’en automatiser l’interprétation et de faciliter le suivi personnalisé des patients.
• Sur les aspects thérapeutiques, la recherche explore des stratégies innovantes exploitant les effets mécaniques et thermiques des ultrasons. La délivrance ciblée de médicaments permet d’emmener au plus près de la zone à traiter des agents thérapeutiques grâce à l’utilisation de microbulles, tandis que l’hyperthermie induite par ultrasons de haute intensité permet de traiter des tumeurs de manière non invasive. Des travaux émergents se concentrent également sur la stimulation ou modulation neuronale par ultrasons, ouvrant de nouvelles perspectives en neurosciences.

Les métiers

Le domaine des ultrasons médicaux mobilise des techniciens et ingénieurs aux compétences variées (acoustique, traitement du signal, instrumentation biomédicale, électronique, modélisation numérique…) au sein d’entreprises développant des dispositifs d’imagerie ou de thérapie ultrasonore, notamment dans le secteur du dispositif médical, des start-ups en santé ou des grands groupes industriels.

La recherche scientifique en ultrasons biomédicaux couvre des champs allant de la physique des ondes à l’ingénierie des dispositifs, en passant par le traitement des données et l’intelligence artificielle. Elle se développe dans des structures diverses (CNRS, INSERM, universités, instituts hospitalo-universitaires – IHU, …).