Endoscope

Un endoscope est un instrument d'inspection composé d'un capteur d'images, d'une lentille optique , d'une source lumineuse et d'un dispositif mécanique, qui est utilisé pour regarder en profondeur dans le corps par le biais d'ouvertures telles que la bouche ou l'anus. Un endoscope typique applique plusieurs technologies modernes, notamment l'optique , l'ergonomie , la mécanique de précision , l'électronique et l'ingénierie logicielle . Avec un endoscope, il est possible d'observer des lésions qui ne peuvent pas être détectées par rayons X , ce qui le rend utile dans le diagnostic médical . Un endoscope utilise des tubes de seulement quelques millimètres d'épaisseur pour transférer l'éclairage dans une direction et la vidéo haute résolution dans l'autre, permettant des chirurgies mini-invasives. Il est utilisé pour examiner les organes internes comme la gorge ou l'œsophage . Les instruments spécialisés sont nommés d'après leur organe cible. Les exemples incluent le cystoscope (vessie), le néphroscope (rein), le bronchoscope ( bronches ), l'arthroscope (articulations) et le coloscope (côlon) et le laparoscope ( abdomen ou bassin ). Ils peuvent être utilisés pour examiner visuellement et diagnostiquer, ou aider à une intervention chirurgicale telle qu'une arthroscopie .

« Endo- » est un préfixe scientifique latin dérivé du grec ancien ἐνδο- (endo-) qui signifie « à l'intérieur », et « -scope » vient du latin moderne « -scopium », du grec σκοπεῖν (skopein) qui signifie « regarder » ou « examiner ».

Le premier endoscope a été développé en 1806 par le médecin allemand Philipp Bozzini avec son introduction d'un « Lichtleiter » (conducteur de lumière) « pour l'examen des canaux et des cavités du corps humain ». Cependant, le Collège des médecins de Vienne désapprouvait une telle curiosité. Le premier endoscope à tube ouvert efficace a été développé par le médecin français Antonin Jean Desormeaux . Il a également été le premier à utiliser un endoscope lors d'une opération réussie.

Après l'invention de Thomas Edison , l'utilisation de la lumière électrique a été une étape majeure dans l'amélioration de l'endoscope. Les premières lampes de ce type étaient externes, mais suffisamment capables d'éclairer pour permettre la cystoscopie, l'hystéroscopie et la sigmoïdoscopie ainsi que l'examen des cavités nasales (et plus tard thoraciques) comme cela était pratiqué systématiquement sur des patients humains par Sir Francis Cruise (en utilisant son propre endoscope disponible dans le commerce) en 1865 à l' hôpital Mater Misericordiae de Dublin, en Irlande. Plus tard, des ampoules plus petites sont devenues disponibles, rendant possible l'éclairage interne, par exemple dans un hystéroscope de Charles David en 1908.

Hans Christian Jacobaeus a été crédité de la première grande série publiée d'explorations endoscopiques de l'abdomen et du thorax avec laparoscope (1912) et thoracoscope (1910) bien que le premier examen thoracoscopique rapporté chez un humain ait également été réalisé par Cruise.

La laparoscopie a été utilisée dans le diagnostic des maladies du foie et de la vésicule biliaire par Heinz Kalk dans les années 1930. Hope a rapporté en 1937 l'utilisation de la laparoscopie pour diagnostiquer une grossesse extra-utérine . En 1944, Raoul Palmer a placé ses patients en position de Trendelenburg après une distension gazeuse de l'abdomen et a ainsi pu effectuer de manière fiable une laparoscopie gynécologique .

Georg Wolf, un fabricant berlinois d'endoscopes rigides fondé en 1906, a produit le gastroscope flexible Sussmann en 1911. Karl Storz a commencé à produire des instruments pour les spécialistes ORL en 1945 par l'intermédiaire de sa société, Karl Storz GmbH .

Basil Hirschowitz , Larry Curtiss et Wilbur Peters ont inventé le premier endoscope à fibre optique en 1957. Plus tôt dans les années 1950, Harold Hopkins avait conçu un « fibroscope » constitué d'un faisceau de fibres de verre flexibles capables de transmettre une image de manière cohérente. Cela s'est avéré utile à la fois sur le plan médical et industriel, et les recherches ultérieures ont conduit à de nouvelles améliorations de la qualité de l'image.

Jusqu'à présent, la petite lampe à filament placée sur la pointe de l'endoscope laissait le choix entre observer dans une faible lumière rouge ou augmenter la puissance lumineuse, ce qui risquait de brûler l'intérieur du patient. Parallèlement aux progrès de l'optique, la capacité de « diriger » la pointe a été développée, ainsi que des innovations dans les instruments chirurgicaux télécommandés contenus dans le corps de l'endoscope lui-même. Ce fut le début de la « chirurgie par trou de serrure » telle que nous la connaissons aujourd'hui.

Il y avait des limites physiques à la qualité de l'image d'un fibroscope. Un faisceau de 50 000 fibres ne donnait qu'une image de 50 000 pixels, et la flexion continue due à l'utilisation casse les fibres et perd progressivement des pixels. Finalement, il en perd tellement que l'ensemble du faisceau doit être remplacé à un coût considérable. Harold Hopkins s'est rendu compte que toute amélioration optique supplémentaire nécessiterait une approche différente. Les endoscopes rigides précédents souffraient d'une faible transmission de la lumière et d'une mauvaise qualité d'image. La nécessité chirurgicale de passer des outils chirurgicaux ainsi que le système d'éclairage à l'intérieur du tube de l'endoscope, qui est lui-même limité en dimensions par le corps humain, laissaient très peu de place à l'optique d'imagerie. Les minuscules lentilles d'un système conventionnel nécessitaient des anneaux de support qui obscurcissaient la majeure partie de la zone de la lentille. Elles étaient également difficiles à fabriquer et à assembler et optiquement presque inutiles.

La solution élégante inventée par Hopkins consistait à remplir les espaces vides entre les « petites lentilles » avec des tiges de verre. Ces tiges s'adaptaient parfaitement au tube de l'endoscope, ce qui les rendait auto-alignables et ne nécessitait aucun autre support. Elles étaient beaucoup plus faciles à manipuler et utilisaient le diamètre maximal possible.

Grâce à la courbure et aux revêtements appropriés des extrémités des tiges et à un choix optimal de types de verre, tous calculés et spécifiés par Hopkins, la qualité de l'image a été transformée même avec des tubes de seulement 1 mm de diamètre. Avec un « télescope » de haute qualité d'un diamètre aussi petit, les outils et le système d'éclairage pouvaient être confortablement logés dans un tube extérieur. Une fois de plus, c'est Karl Storz qui a produit le premier de ces nouveaux endoscopes dans le cadre d'un partenariat long et productif entre les deux hommes.

Bien qu'il existe des régions du corps qui nécessiteront toujours des endoscopes flexibles (principalement le tube digestif), les endoscopes à lentilles rigides ont des performances si exceptionnelles qu'ils restent l'instrument préféré et ont permis la chirurgie par trou de serrure moderne. (Harold Hopkins a été reconnu et honoré pour son avancement dans l'optique médicale par la communauté médicale du monde entier. Cela a constitué une partie importante de la citation lorsqu'il a reçu la médaille Rumford de la Royal Society en 1984.)

Un endoscope typique est composé des parties suivantes :

• Un tube rigide ou flexible comme corps.
• Système de transmission de lumière qui éclaire l'objet à inspecter. La source lumineuse est généralement située à l'extérieur du corps de l'oscilloscope.
• Un système de lentilles qui transmet l'image de l' objectif à l'observateur, généralement un système de lentilles relais dans le cas d'un endoscope rigide ou un faisceau de fibres optiques dans le cas d'un endoscope à fibre optique .
• Oculaire qui transmet l'image à l'écran pour la capturer. Cependant, les vidéoscopes modernes ne nécessitent pas d' oculaire.
• Un canal supplémentaire pour les instruments médicaux ou les manipulateurs (uniquement pour un endoscope multifonction, voir ci-dessous dans « Classification »).

De plus, les patients subissant une endoscopie peuvent se voir proposer une sédation afin d'éviter tout inconfort.

Les endoscopes peuvent être utilisés pour étudier les symptômes du système digestif, notamment les nausées , les vomissements , les douleurs abdominales , les difficultés à avaler et les saignements gastro-intestinaux . Ils sont également utilisés dans le diagnostic, le plus souvent en effectuant une biopsie pour vérifier des affections telles que l'anémie , les saignements, l'inflammation et les cancers du système digestif . La procédure peut également être utilisée pour un traitement tel que la cautérisation d'un vaisseau sanguin qui saigne, l'élargissement d'un œsophage étroit, le sectionnement d'un polype ou le retrait d'un corps étranger.

Les professionnels de la santé peuvent utiliser des endoscopes pour examiner les parties du corps suivantes :

• Le tube digestif :
  • Œsophage : œsophagite chronique , varices œsophagiennes , hernie hiatale œsophagienne , léiomyome œsophagien , cancer de l'œsophage , cancer cardiaque, etc.
  • Estomac et duodénum : gastrite chronique , ulcère gastrique , tumeur gastrique bénigne , cancer gastrique , ulcère duodénal , tumeur duodénale .
  • Intestin grêle : néoplasies de l'intestin grêle , tumeurs des muscles lisses , sarcomes , polypes , lymphomes , inflammation , etc.
  • Gros intestin : rectocolite hémorragique non spécifique , maladie de Crohn , colite chronique , polypes coliques , cancer colorectal , etc.
• Le pancréas et les voies biliaires :
  • cancer du pancréas , cholangite , cholangiocarcinome , etc.
• La laparoscopie :
  • maladie du foie , maladie biliaire , etc.
• Les voies respiratoires :
  • cancer du poumon , biopsie pulmonaire par transbronchoscopie , bronchographie sélective , etc.
• Les voies urinaires :
  • cystite , conjugaison de la vessie , tumeur de la vessie , tuberculose rénale , calculs rénaux , tumeurs rénales , malformations congénitales de l'uretère , calculs urétéraux , tumeurs urétérales, etc.
• L' oreille , le nez et la gorge :
  • Oreille : tympanite , déformation de l’oreille interne, etc.
  • Nez : rhinite , polype nasal , etc.
  • Gorge : abcès rétropharyngé , infection spécifique, etc.

Il existe de nombreux types d'endoscopes différents pour les examens médicaux, ainsi que leurs méthodes de classification. En général, les trois classifications suivantes sont les plus courantes :

• Selon les fonctions de l'endoscope :
  • endoscope monofonction : Un endoscope monofonction fait référence à un miroir d'observation qui ne possède qu'un système optique.
  • Endoscope multifonction : Pour un endoscope multifonctionnel, en plus de la fonction d'observation, il possède également au moins un canal de travail comme l'éclairage, la chirurgie, le rinçage et d'autres fonctions.
• Selon les zones de détection atteintes par l'endoscope :
  • entéroscope
  • otoscope
  • coloscope
  • rhinoscope
  • arthroscope
  • laparoscope
  • etc.
• Selon la rigidité de l'endoscope :
  • endoscope rigide : Un endoscope rigide est un système optique prismatique présentant les avantages d'une imagerie claire, de multiples canaux de travail et de multiples points de vue.
  • Endoscope flexible : un endoscope flexible est un système à base de fibre optique . Les caractéristiques notables d'un endoscope flexible incluent la possibilité pour l'opérateur de manipuler la lentille pour changer de direction, mais la qualité d'image n'est pas aussi bonne que celle d'un endoscope rigide.

Chirurgie assistée par robot

Avec le développement et l'application de systèmes robotisés, en particulier la robotique chirurgicale , la chirurgie à distance a été introduite, dans laquelle le chirurgien pouvait se trouver sur un site éloigné du patient. La première chirurgie à distance s'appelait l' opération Lindbergh . Et des dispositifs de mesure du pH œsophagien sans fil peuvent désormais être placés par voie endoscopique, pour enregistrer les tendances du pH dans une zone à distance.

Simulateurs d'endoscopie en réalité virtuelle

Des simulateurs de réalité virtuelle sont en cours de développement pour former les médecins à diverses compétences en endoscopie.

Endoscopie jetable

L'endoscopie jetable est une nouvelle catégorie d'instruments endoscopiques. Des développements récents ont permis la fabrication d'endoscopes suffisamment bon marché pour être utilisés sur un seul patient. Elle répond à une demande croissante pour réduire le risque de contamination croisée et de maladies nosocomiales. Un consortium européen de PME travaille sur le projet DUET (disposable use of endoscopy tool) pour construire un endoscope jetable.

Endoscopie par capsule Les endoscopes par capsule sont des dispositifs d'imagerie de la taille d'une pilule qui sont avalés par un patient et qui enregistrent ensuite des images du tractus gastro-intestinal au fur et à mesure de leur passage naturel. Les images sont généralement récupérées via un transfert de données sans fil vers un récepteur externe.

Réalité augmentée

Les images endoscopiques peuvent être combinées avec d'autres sources d'images pour fournir au chirurgien des informations supplémentaires. Par exemple, la position d'une structure anatomique ou d'une tumeur peut être montrée dans la vidéo endoscopique.

Amélioration de l'image

Les technologies d’endoscope émergentes mesurent des propriétés supplémentaires de la lumière telles que la polarisation optique, la phase optique, et des longueurs d’onde supplémentaires de la lumière pour améliorer le contraste.

Technologie de contrôle endoscopique non destructif industriel

Ce qui précède concerne principalement l'application des endoscopes à l'inspection médicale. En fait, les endoscopes sont également largement utilisés dans le domaine industriel, en particulier dans les tests non destructifs et l'exploration de trous. Si l'inspection visuelle interne des tuyaux, chaudières, cylindres, moteurs, réacteurs, échangeurs de chaleur, turbines et autres produits présentant des cavités et/ou des canaux étroits et inaccessibles doit être effectuée, l'endoscope est un instrument important, voire indispensable. Dans de telles applications, ils sont communément appelés endoscopes .