Numerical study of liver tumor ablation by electroporation

L'électroporation irréversible (IRE) est une technique d’ablation non thermique actuellement utilisée comme option curative de “dernier recours” pour des cancers profonds, non résécables chirurgicalement et contre-indiquées à une ablation thermique en raison de leur proximité avec des structures anatomiques vitales. Le principe de l’IRE consiste à délivrer de multiples impulsions électriques de haute tension et de très courte durée à l’aide de plusieurs électrodes (au moins trois, mais souvent quatre à six) insérées autour de la tumeur sous guidage radiologique. La répétition de ces impulsions induit une perméabilisation irréversible des membranes des cellules, conduisant à leur apoptose, sans endommager la matrice extracellulaire. Malgré ce mécanisme spécifique, l’efficacité clinique de l’IRE reste inférieure à celle d’autres options thérapeutiques, et plusieurs défis doivent être relevés pour améliorer les résultats cliniques. Premièrement, l’IRE nécessite un positionnement très précis de plusieurs électrodes autour de la tumeur cible, souvent difficile à atteindre par voie percutanée en raison de sa localisation profonde dans le foie. Le schéma d’implantation des électrodes doit être optimisé afin de garantir une couverture adéquate de la tumeur par le champ électrique. Toutefois, l’efficacité du traitement n’est actuellement évaluée qu’a posteriori, et aucun critère d’évaluation peropératoire n’est disponible pour assister les radiologues interventionnels durant la procédure. Deuxièmement, Les tissus traités sont par définition un milieu conducteur hétérogène au minimum du fait de la présence d’une tumeur, mais aussi par la composition de l’organe sous-jacent, ainsi que la présence d’éventuelles structures adjacentes. Cette hétérogénéité influence la distribution et l’intensité du champ électrique et doit probablement être intégrée dans les modèles numérique. Enfin, la récidive tumorale restant fréquente après IRE, le suivi post-opératoire, reposant principalement sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM), doit être mieux compris et corrélé aux données peropératoires. L’objectif de cette thèse était d’adapter et d’affiner la modélisation numérique de l’IRE pour une évaluation peri-opératoire du traitement des tumeurs hépatiques. À travers quatre études complémentaires, nous proposons des méthodes numériques basées sur des stratégies avancées de recalage d’images, de modélisation mathématique et des simulations informées par les résultats cliniques, afin de progresser vers une évaluation numérique en temps réel de l’efficacité de l’IRE.