Chapitre 2
La capsule endoscopique
2.1. Introduction
Les maladies gastro-intestinales (GI), telles que les cancers de l’estomac et du côlon, constituent maintenant les grandes menaces pour la santé humaine. Par exemple, selon les statistiques de 2002 [61], le nombre de cas de cancer de l’estomac pour les femmes en Algérie est classé le deuxième parmi tous les cas de cancer. Les différentes maladies dans le tractus gastro-intestinal peuvent être évitées et guéries en cas de découverte précoce de la maladie. Les méthodes de détection traditionnelles, telles que l’endoscopie, l’échographie et la tomo-densitométrie, permettent de déterminer les diagnostics des maladies du tractus digestif, mais elles peuvent avoir certains inconvénients tels que la douleur et l’incertitude.
Dans ce chapitre, on se propose de présenter ce qu’est une capsule endoscopique et d’en faire une description générale : leur composition, leur performance et aussi leurs limites, ainsi que les perspectives dans ce domaine.
2.2. Histoire de la capsule endoscopique
Il y a plus de 50 ans que la visualisation directe dans le système gastro-intestinal (GI) a été développée en utilisant l’endoscopie traditionnelle pour le diagnostic des gastro-entérologies. Ce système permet d'utiliser des écrans vidéo à haute définition qui sont utilisés quotidiennement
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pour diagnostiquer le système gastro-intestinal supérieur et inférieur ainsi que pour les voies biliaires. Cependant, l’intestin grêle pose un problème réel pour les médecins, parce qu’ils ne peuvent pas le visualiser directement par l’endoscopie traditionnelle. Une entéroscopie poussée permet une visualisation d’environ 50 % de la longueur de l’intestin grêle.
En 1980, un ingénieur en électro optique, Gavriel Iddan et un gastro-entérologue, Eitan Scapa se sont rencontrées pour discuter de leurs champs de travail, pour essayer de trouver une nouvelle solution technologique qui permette de visualiser la totalité de l’intestin grêle. Après 10 ans, Iddan a utilisé la technologie CCD dans les capteurs d’images remplaçant ainsi la fibre optique. Cette technologie CCD permet à Iddan d'utiliser seulement une caméra en la laissant se mouvoir, naturellement, dans le tractus gastro-intestinal. La deuxième étape consistait à remplacer le câble par un transmetteur. L’idée d’équiper la caméra par un transmetteur a été rapidement développée. Ensuite, une question importante relative au temps nécessaire à la caméra pour traverser le petit intestin s’est posée ? La batterie miniature qui existait alors ne permettait que de 10 à 15 minutes de travail, sans tenir compte de l’énergie nécessaire à la transmission et à l’éclairage.
Ces défis énormes ont presque empêché Iddan de continuer le projet, et il a décidé de s’attaquer à ces obstacles un par un. Il a commencé par fabriquer son premier prototype en utilisant une fenêtre optique "axicon", en supposant que cette forme sera continuellement nettoyée pendant le déplacement. Il a ajouté une caméra miniature CCD et une source lumineuse qui a montré expérimentalement que cela produisait des images raisonnables. Certains de ces premiers modèles sont présentés à la figure 2.1.
En 1993, avec le développement de nouveaux capteurs CCD, qui consomment moins d’énergie, une nouvelle conception est proposée qui divise l’appareil en 3 parties : un capteur CCD, un transmetteur-enregistreur et un poste de travail. Cette conception permet d’analyser les images hors ligne et non en temps réel. Un réseau de capteurs est ajouté à la conception pour la localisation de l’appareil. En 1997, Idana change le capteur d’image CCD par un capteur CMOS qui consomme moins d’énergie et augmente le temps de vie de la capsule.
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La même année, Idan et Scapa ont travaillé avec un autre groupe de Paul Swain, et ses collègues. Le groupe de Paul Swain a travaillé sur la transmission sans fil et sur la capsule pH. En 1994, Paul Swain a soulevé la possibilité d’un endoscope sans fil dans une conférence donnée lors du congrès mondial de gastro-entérologie. Plus tard, en 1996, le groupe Swain a commencé à tester la transmission d’images vidéo à travers le corps humain.
En 1999, les deux groupes ont procédé aux tests expérimentaux dans la clinique de Scapa avec une capsule de taille 33 x11 mm. Les résultats obtenus ont montré que le temps de vie ne dépasse pas les 2 h. Plus tard, et avec un très bon transmetteur la capsule a transmis des images de bonne qualité avec un temps de vie allant jusqu’à 6 h et en plus elle a atteint le cæcum. En mai 2000, un petit document dans le journal Nature [62] a introduit une nouvelle forme d’endoscopie, appelée la capsule endoscopique sans fil. Cette nouvelle invention, développée par la société Given Imaging, a révolutionné presque la méthode du diagnostic dans le tube digestif, car ce petit appareil peut visualiser directement tout l’intestin grêle sans douleur ou sédation. La capsule est présentée pour la première fois au Congrès de la Société américaine de gastro-entérologie tenu en mai 2000. La première capsule est un cylindre de 11 mm de diamètre sur 26 mm de long, d’un
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poids de 3,451 ± 0,35 gramme. Ensuite, Given Imaging a proposé des prototypes d’une deuxième et troisième génération pour les capsules du petit intestin (PillCam SB2, PillCam SB3), dans lesquelles la source de lumière, le temps de vie de batterie, l’angle de vue et la fréquence des images (image par seconde) ont été améliorés. La société a proposé aussi deux générations d’une capsule œsophagienne à deux faces (PillCam Eso2), deux générations de la capsule colique (PillCam Colón 2) avec une fréquence d’image adaptée et une très large gamme de vue. Ensuite, le progrès technique a conduit à l’introduction de certaines versions (2ème et 3ème génération) de CE pour l’intestin grêle, l’œsophage et le côlon. En plus, plusieurs autres prototypes ont été fabriqués par des sociétés japonaises, chinoises, coréennes et américaines.