Analyse rapide des endoscopes médicaux et de leur marché

Les endoscopes flexibles sont des dispositifs médicaux de précision intégrant des technologies optiques, mécaniques et électroniques. Ils sont largement utilisés pour l'examen et le traitement des cavités naturelles du corps, telles que le tube digestif et les voies respiratoires. Ce qui suit présente une analyse approfondie des composants structurels internes et de leurs fonctions, notamment : le tube d'insertion, l'extrémité distale, la section de courbure, la section de commande externe, la section de commande interne (avant), la section de commande interne (arrière), le guide de lumière, la tête du guide de lumière, les fonctions auxiliaires et la comparaison entre endoscopes optiques et électroniques, soit un total de dix sections.

1. Tube d'insertion

Le tube d'insertion contient quatre fils d'acier répartis dans quatre directions, chacun protégé par un tube spiralé. À l'intérieur se trouvent également des lignes CCD, des tubes d'eau et d'air, des tubes de pinces et un faisceau lumineux.

Structure du tube d'insertion : Composé d'un composite multicouche, de l'extérieur vers l'intérieur, il comprend :
Couche externe : Matériau en polyuréthane (PU) ou silicone de qualité médicale, à la surface lisse et résistante à la corrosion, qui réduit les frottements lors de l'insertion et empêche la pénétration des fluides corporels. Tresse : Tissé avec des fils métalliques (tels que l'acier inoxydable), il offre une résistance radiale et une résistance à la torsion, permettant au site d'insertion de se plier avec souplesse sans s'affaisser.
Doublure interne : Fabriqué en polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou en polyéthylène (PE), il forme un canal lisse pour protéger les fibres optiques internes, les fils-guides et les canaux des instruments.
Fonction du tube d'insertion : Sert de « canal » principal de l'endoscope, acheminant l'extrémité distale pour la pénétration dans le corps humain. Sa flexibilité et son diamètre (par exemple, environ 9 à 13 mm pour un gastroscope et 11 à 13 mm pour un coloscope) déterminent le confort et l'accessibilité de l'examen.

II. Extrémité distale

Extrémité avant visible : L’œil optique, le capteur CCD, la buse et l’ouverture de la pince.
Système d’imagerie : Les endoscopes optiques traditionnels transmettent la lumière via des fibres optiques, transmettant une image de la zone observée à l’œil humain ou à un appareil d’imagerie.
Les endoscopes électroniques utilisent un capteur d’image CCD ou CMOS polyvalent. La lentille située à l’avant de l’extrémité projette une image de l’objet sur le capteur, qui convertit le signal optique en signal électrique ou numérique. Ce signal est ensuite traité par un processeur d’images et transmis à un moniteur. Guide de lumière : Le guide de lumière transmet la lumière d’une source de lumière froide au segment de ligne pour l’éclairage. Certains modèles haut de gamme intègrent une LED à leur extrémité pour réduire la perte de fibres.
Buse : L’ouverture de la buse fait face au capteur CCD, et l’autre extrémité est connectée à une source externe d’eau et d’air pour l’alimentation en eau et en air. Contrôlée par des boutons sur le panneau de commande, cette fonction peut être utilisée pour rincer le champ de vision (pour éliminer le mucus ou le sang) ou pour gonfler et dilater les cavités (par exemple lors d’examens gastro-intestinaux). Il peut également être utilisé pour éliminer le liquide de la surface du CCD qui obscurcit le champ de vision. Tube de pince : Le canal opérateur est utilisé pour insérer des instruments tels que des pinces à biopsie, des anses et des fibres laser pour le prélèvement ou le traitement des tissus.
Orifice d'aspiration : Certains endoscopes flexibles sont dotés d'un orifice d'aspiration à leur extrémité, relié à une pompe d'aspiration, pour éliminer les sécrétions, le sang ou le liquide résiduel, préservant ainsi un champ de vision dégagé.

III. Section courbe

La section courbe est composée d'un serpent, d'un treillis métallique, de caoutchouc et de fil d'acier.
Structure : La couche interne, appelée « serpent » dans l'industrie, est composée de plusieurs articulations métalliques articulées. La couche externe est en treillis métallique, et la couche externe, en caoutchouc élastique visible, assure étanchéité et flexibilité. À l'intérieur, les boutons de commande de l'unité de commande sont reliés par des fils de traction (généralement 2 à 4).
Fonction : Le passage des fils à travers les boutons de commande permet une courbure active de la section de courbure (par exemple, courbure verticale de 180° à 210°, courbure horizontale de 100° à 160°), s’adaptant ainsi à la courbure physiologique de la cavité humaine (par exemple, péristaltisme œsophagien et replis intestinaux). Cela permet un contrôle précis de l’orientation de la pointe, évitant les angles morts et améliorant l’efficacité de l’examen.

IV. Extérieur de l’unité de commande
Les parties visibles de l’unité de commande comprennent le bouton, le réceptacle à boutons, le port d’accès à l’instrument et les boutons. Les accessoires incluent un bouton de vapeur d’eau et un bouton d’aspiration.
Bouton de contrôle d’angle : Le grand bouton contrôle la courbure verticale, tandis que le petit bouton contrôle la courbure horizontale. Ces boutons contrôlent la courbure des fils via un système d’entraînement par engrenage ou par câble.
Bouton eau/air : Le blocage du bouton sans l’appuyer permet l’alimentation en air ; une pression continue permet l’alimentation en eau. Bouton d’aspiration : Se connecte à la valve d’aspiration. Une pression sur ce bouton ouvre le canal d’aspiration pour éliminer les fluides ou les débris tissulaires de la cavité. Port d'accès aux instruments : Interface étanche amovible permettant l'insertion d'instruments tels que des pinces à biopsie. Elle est dotée d'un joint en caoutchouc intégré pour éviter les fuites d'air et de liquide.
Boutons : Ces boutons permettent d'activer des fonctions telles que la balance des blancs, le gel des blancs et l'enregistrement photo et vidéo.

5. Unité de commande interne (avant)
L'avant de la poignée de commande abrite principalement les composants de contrôle d'angle. Il s'agit du pignon, de la chaîne, du limiteur d'angle, du connecteur chaîne-fil, du fil et du tube spiralé. L'engrenage se connecte au bouton externe. La rotation du bouton actionne l'engrenage interne, qui à son tour entraîne la chaîne. L'extrémité de la chaîne se connecte au fil, tirant celui-ci et pliant son extrémité. Le limiteur d'angle empêche les angles excessifs d'endommager les autres composants.

6. Unité de commande interne (arrière)
L'arrière de la poignée de commande abrite de nombreux systèmes de tuyauterie. Les composants clés comprennent la prise du bouton d'eau et de gaz, le connecteur des tuyaux d'eau et de gaz et le tube d'aspiration. Cette zone abrite également certains câbles des boutons, offrant ainsi l'accès principal pour les réparations des boutons.

7. Guide de lumière
De même, l'intérieur du guide de lumière est relativement simple comparé au tube d'insertion et ne sera pas détaillé. Une coupe transversale du guide de lumière révèle le tube d'aspiration, le câble CCD, le câble de la clé, les tubes d'eau et d'air, ainsi que le faisceau lumineux.

8. Tête du guide de lumière
Puce mémoire : Utilisée pour stocker les informations de base de l'endoscope, telles que l'heure.
Port pour bouteille d'eau : Se connecte à une bouteille d'eau.
Port d'aspiration : Se connecte à une source de pression négative externe.
Port du tube d'aspiration et port des tubes d'eau et d'air : Les canaux de vapeur d'eau, servant de connexions internes au guide de lumière, sont invisibles à l'œil nu.
Support CCD : Se connecte à l'alimentation électrique.
Entrée de lumière et entrée d'air : Se connectent au port de la source de lumière froide dans le même sens.

9. Fonctions auxiliaires
Structure du canal de l'instrument : Un canal creux traverse la section d'insertion, avec un intérieur lisse pour réduire les frottements. Fonction :
Diagnostic : Insertion d’une pince à biopsie (environ 1 à 2 mm de diamètre) pour prélever des tissus ou d’une brosse cytologique pour recueillir les cellules exfoliées. Traitement : Insertion de clips hémostatiques, d’anses électriques, de pousse-stents, etc. pour réaliser une hémostase, une polypectomie et une dilatation de sténose.

Plus le diamètre est important (par exemple, les endoscopes thérapeutiques peuvent atteindre 4,2 mm), plus les instruments utilisés sont complexes.

Système d’alimentation en air/eau

Source d’air et d’eau : Bouteilles externes d’air comprimé médical ou de dioxyde de carbone (pour réduire la distension et l’inconfort abdominaux) ; l’eau est stérile. Le débit d’air/eau est commuté par un bouton sur le panneau de commande et libéré par la buse à l’extrémité distale. La pression est réglable par l’unité principale.

Système d’aspiration : Source de dépression : Une pompe d’aspiration électrique ou un système de vide centralisé, généralement avec une dépression de -200 à -400 mmHg. Utilisé pour éliminer les saignements, le mucus, les corps étrangers ou pour aspirer les tissus pendant le traitement.

10. Endoscope optique vs. Endoscope électronique

Endoscope optique (traditionnel)

Faisceau de fibres de guidage d'image : Composé de dizaines de milliers de fibres optiques de la taille d'un micron (verre de quartz ou plastique), chaque fibre étant alignée à ses extrémités opposées, il transmet les images par réflexion interne totale. Inconvénients : La rupture des fibres peut facilement produire des « points noirs » et la résolution est limitée (environ 3 000 à 5 000 pixels). Une source lumineuse distincte, indépendante du faisceau de fibres de guidage d'image, transmet la lumière et empêche le transfert de chaleur vers l'extrémité (technologie de source de lumière froide).

Centralisé à l'extrémité d'un endoscope électronique moderne, le capteur d'image (CCD/CMOS) peut atteindre des millions de pixels (par exemple, 1 920 × 1 080 pixels pour les endoscopes haute définition), offrant une résolution bien supérieure à celle des fibres optiques. Il convertit directement les signaux optiques en signaux électriques, qui sont ensuite transmis par câble à un ordinateur hôte pour traitement numérique. Il prend en charge l'amélioration de l'image (comme l'imagerie à bande étroite NBI) et le grossissement électronique.

Comme le montre l'analyse ci-dessus, chaque composant d'un endoscope flexible est conçu selon les principes d'« imagerie précise, de contrôle flexible et de fonctionnalité intégrée ». Sa complexité et sa précision déterminent directement l'efficacité du diagnostic clinique et du traitement. En pratique, les médecins doivent maîtriser le fonctionnement de chaque composant, en tenant compte de l'anatomie du patient et des caractéristiques de la lésion, pour obtenir des résultats d'examen optimaux.