L’endoscopie est devenue un outil précieux dans l’arsenal diagnostique des médecins, leur permettant de détecter des maladies telles que le cancer à un stade précoce. Les avancées technologiques ont conduit à la miniaturisation des endoscopes, donnant naissance au domaine de la microendoscopie.
Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Arizona a récemment étudié si les systèmes optiques imprimés en 3D pourraient rivaliser avec les lentilles GRIN conventionnelles dans la microendoscopie submillimétrique.
La microendoscopie et les lentilles GRIN
Les microendoscopes sont conçus pour être utilisés dans des structures corporelles présentant des ouvertures extrêmement petites et des espaces confinés, étendant ainsi la portée de l’imagerie médicale à des emplacements auparavant inaccessibles.
Les lentilles optiques d’un microendoscope doivent respecter strictement diverses spécifications de conception pour fournir des images nettes et claires. Les lentilles à gradient d’indice de réfraction (GRIN) sont couramment utilisées, car elles offrent de bonnes performances à un coût relativement inférieur. Ces lentilles cylindriques ont toutefois très peu de paramètres optiques ajustables, ce qui limite considérablement l’espace de conception.
L’étude sur les systèmes optiques imprimés en 3D
L’objectif de l’étude était de concevoir, mettre en œuvre et tester trois systèmes optiques différents pour un microendoscope d’un diamètre de 0,5 mm. Les chercheurs ont soigneusement optimisé les trois conceptions à l’aide de logiciels de modélisation. Ils les ont testées en capturant et en analysant des images d’une cible de test avec des couleurs et des marquages standardisés, ainsi que des images d’une section de tissu provenant d’une trompe de Fallope.
Les expériences ont révélé que tous les systèmes dépassaient les attentes en termes de champ de vision angulaire et de distance de travail. Cependant, aucun d’entre eux n’a pu atteindre une profondeur de champ (DOF) supérieure à 1 mm. La performance DOF du doublet imprimé en 3D était presque identique à celle du singulet GRIN, avec une valeur de 0,7 mm. En revanche, le triplet imprimé en 3D présentait la DOF la plus limitée, à 0,55 mm.
Le potentiel de l’impression 3D pour la microendoscopie
Les résultats de cette étude sont prometteurs et mettent en évidence le potentiel de la technologie d’impression 3D pour la fabrication de systèmes optiques complexes pour la microendoscopie.
Les systèmes optiques imprimés en 3D offrent un degré de polyvalence et de facilité d’assemblage sans précédent à faible coût. De plus, l’impression 3D pourrait simplifier la mise en œuvre de systèmes d’imagerie multimodale et permettre l’intégration d’autres fonctionnalités dans la pointe du microendoscope, telles que l’administration de médicaments et le prélèvement de biopsies.
En synthèse
La microendoscopie reste l’une des techniques les plus pratiques et les moins invasives pour diagnostiquer de nombreuses maladies. Les efforts déployés pour développer des systèmes optiques imprimés en 3D pourraient contribuer à rendre cette technologie plus largement disponible, améliorant ainsi les capacités diagnostiques et le traitement des patients.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que la microendoscopie ?
La microendoscopie est une technique d’imagerie médicale qui utilise des endoscopes miniaturisés pour explorer des structures corporelles présentant des ouvertures extrêmement petites et des espaces confinés, étendant ainsi la portée de l’imagerie médicale à des emplacements auparavant inaccessibles.
2. Quels sont les avantages des lentilles GRIN ?
Les lentilles à gradient d’indice de réfraction (GRIN) sont couramment utilisées dans la microendoscopie, car elles offrent de bonnes performances à un coût relativement inférieur. Cependant, elles ont très peu de paramètres optiques ajustables, ce qui limite l’espace de conception.
3. Comment l’impression 3D peut-elle améliorer la microendoscopie ?
L’impression 3D permet de fabriquer des systèmes optiques complexes pour la microendoscopie avec une polyvalence et une facilité d’assemblage sans précédent à faible coût. Elle pourrait également simplifier la mise en œuvre de systèmes d’imagerie multimodale et permettre l’intégration d’autres fonctionnalités dans la pointe du microendoscope, telles que l’administration de médicaments et le prélèvement de biopsies.
4. Quels étaient les objectifs de l’étude de l’Université de l’Arizona ?
L’étude visait à concevoir, mettre en œuvre et tester trois systèmes optiques différents pour un microendoscope d’un diamètre de 0,5 mm, afin de déterminer si les systèmes optiques imprimés en 3D pourraient rivaliser avec les lentilles GRIN conventionnelles dans la microendoscopie submillimétrique.
5. Quels ont été les résultats de l’étude ?
Les résultats ont montré que tous les systèmes testés dépassaient les attentes en termes de champ de vision angulaire et de distance de travail. Cependant, aucun d’entre eux n’a pu atteindre une profondeur de champ supérieure à 1 mm. Les performances des systèmes optiques imprimés en 3D étaient prometteuses, soulignant le potentiel de cette technologie pour la fabrication de systèmes optiques complexes pour la microendoscopie.
Légende illustration principale : Photographies et micrographies électroniques de systèmes optiques monolithiques doublet (à gauche) et triplet (à droite) imprimés en 3D pour la microendoscopie. La barre d’échelle est de 200 µm. Crédit : auteurs de l’étude.
Article en libre accès / Galvez et al, « Characterizing close-focus lenses for microendoscopy, » J. Opt. Microsystems, 3(1) 011003 (2023) doi 10.1117/1.JOM.3.1.011003.
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