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Système de vision
Considérée comme un gadget en 1984, la caméra est devenue un véritable outil chirurgical. Du choix de la caméra et de la source lumineuse et de la connaissance des principes de base de la vision électronique va dépendre la qualité de la vue chirurgicale, et donc de l'acte chirurgical. L'un des avantages de l'approche endoscopique est l'obtention d'une vue meilleure - quasi microchirurgicale - que celle que nous avions par la laparotomie. Or actuellement, cette vue est devenue optoélectronique.
Dans cet ensemble, la qualité de l'image obtenue ne dépend finalement que de la quantité de lumière disponible à chaque étape de la chaîne optique et électronique. Cette chaîne peut être artificiellement divisée en trois grands secteurs (Fig. 7) :
- la production de la lumière: la source lumineuse;
- l'acquisition de l'image: la caméra;
- la transmission de la lumière: l'endoscope et le câble.
Il est clair que la qualité finale est celle du plus mauvais des éléments de la chaîne. Aussi, dans le choix de la source lumineuse et de la caméra, faut-il tenir compte de l'ensemble des autres éléments de la chaîne. La source de lumière froide comporte une production de lumière blanche naturelle à partir de xénon et un ventilateur intégré qui absorbe une grande partie de la chaleur émise. La caméra transforme l'énergie lumineuse en signal électrique qui est ensuite décodé dans les trois couleurs primitives (rouge, vert, bleu) pour donner l'image en couleur sur l'écran du moniteur.
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Source lumineuse
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Type de source lumineuse
Les deux principaux types sont les halogènes et les xénons.
Ils se distinguent par la température des couleurs, différence qui se traduit dans le rendu des couleurs qui tirent légèrement sur le bleu pour le xénon. Cependant, la plupart des caméras actuelles analysent et compensent ces variations grâce à une balance automatique des blancs. Toutefois, la qualité d'image obtenue avec le xénon reste supérieure.
Certaines sources lumineuses utilisant des longueurs d'onde adaptées permettent d'améliorer la vision laparoscopique de certains changements tissulaires (bénins ou malins) en détectant la fluorescence des tissus soumis à une excitation lumineuse [
(17) Malik E, Berg C, Meyhöfer-Malik A, Buchweitz O, Moubayed P, Diedrich K., Fluorescence diagnosis of endometriosis using 5-aminolevulinic acid. Surg Endosc 2000;14:452-5.17, (18) Löning M, Diddens H, Küpker W, Diedrich K, Hüttmann G., Laparoscopic fluorescence detection of ovarian carcinoma metastases using 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX. Cancer 2004; 100:1650-6.18]. Il peut s'agir soit d'une fluorescence spontanée par détection des fluorophores endogènes - on parle alors d'autofluorescence - soit d'une fluorescence induite par l'administration systémique de photosensibilisateurs exogènes comme l'acide 5-aminolevulinique (5-ALA). Par exemple, cette approche permet un meilleur diagnostic des lésions d'endométriose non
pigmentées [ (19) Buchweitz O, Staebler A, Tio J, Kiesel L., Detection of peritoneal endometriotic lesions by autofluorescence laparoscopy. Am J Obstet Gynecol 2006;195:949-54.19].
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Puissance
Le facteur déterminant pour une bonne vision laparoscopique est représenté par la quantité de lumière disponible à chaque endroit de la chaîne. La puissance de la source est donc le premier élément à considérer. Cependant, l'augmentation de la puissance pose un réel problème quant à la chaleur dégagée. En effet, cette lumière est définie comme une lumière froide. Or, il ne faut pas se méprendre sur cette définition. Une lumière habituelle (ampoule électrique) produit pour 100 % d'énergie utilisée environ 2 % de lumière et 98 % de chaleur. Une lumière dite froide abaisse ce rapport en produisant plus de lumière, mais sans réduire la production de chaleur à zéro. Ce fait implique un dégagement de chaleur important, d'autant plus fort que la source est puissante. Actuellement, les sources sont protégées contre la transmission d'une chaleur trop forte. La dispersion de la chaleur se fait essentiellement au cours du transport, le long du câble, lors de la connexion avec l'endoscope et le long de l'endoscope. Toutefois, certains accidents ont été rapportés par des brûlures dues à la chaleur de l'oeil de l'optique.
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Régulation lumineuse
Un réglage manuel par l'opérateur permet de définir de manière fixe la puissance de la source lumineuse. Cependant, lors de l'utilisation des caméras vidéo, la vision de près est gênée par une lumière trop importante, alors que pour la vision de loin, les images peuvent être sombres. Pour pallier ce problème, la plupart des sources actuelles possèdent une régulation lumineuse.
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Caméra vidéo
Les premières caméras coelioscopiques ont réellement fait leur apparition entre 1984 et 1986. Elles étaient alors d'une sensibilité faible, de l'ordre de 20 lux et d'une définition modeste, de l'ordre de 150000 pixels. Depuis lors, elles ont subi de nombreuses évolutions. En simplifiant, une caméra est définie par les données suivantes.
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La nature du capteur : toutes les caméras actuelles sont équipées de capteurs charge couple device (CCD). Ce sont des systèmes électroniques qui transforment l'image réelle (photons) en image électronique interprétable sur un écran.
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La sensibilité qui est traduite en lux : le nombre de lux est inversement proportionnel à la sensibilité de la caméra. Ainsi, une caméra de 10 lux possède une sensibilité meilleure qu'une caméra de 15 lux. Autrement dit, moins une caméra possède de lux, moins elle nécessite de lumière pour l'obtention d'une image correcte.
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La définition d'une caméra : elle s'exprime en nombre de pixels, ce qui donne la définition du capteur et qui se traduit par le nombre de points constituant l'image. Plus le capteur possède de pixels, plus la définition de l'image est grande. On peut également exprimer la définition des caméras en nombre de lignes horizontales sur l'écran. Une caméra mono CCD de qualité doit avoir une résolution supérieure à 300 lignes,. un tri CCD peut avoir une résolution supérieure à 600 lignes.
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Le rapport signal/bruit : le signal vidéo produit par la caméra peut présenter un « bruit », qui se présente comme du grain sur l'image. Il est plus important dans les régions sombres ou rouges, ce qui est malheureusement souvent le cas en laparoscopie. Le rapport signal/bruit (S/N ratio), exprimé en décibels, mesure la quantité de bruit. Plus ce rapport est élevé, plus le bruit est faible.
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La régulation : certaines caméras sont équipées d'un système permettant la vision en faible lumière. Ces systèmes fonctionnent par l'augmentation automatique du gain de la caméra, ce qui est au prix de la détérioration de la qualité de l'image. Il est préférable d'avoir une source de lumière puissante plutôt qu'une caméra à gain automatique. Enfin, les nouvelles caméras sont équipées d'un shutter automatique. Elles sont ainsi capables de réguler leur vitesse d'obturation en fonction de la lumière. Ces shutters sont habituellement réglables de 1/30 à plus de 1/10 000 par seconde. Cette caractéristique permet à la caméra d'évoluer dans toutes les conditions de lumière. Lorsqu'on possède une telle caméra, il n'est pas nécessaire de posséder la régulation lumineuse sur la source.
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L'objectif : la plupart des caméras sont livrées avec des objectifs de 20 à 40 mm de longueur focale. Habituellement, avec une optique de 110°, un objectif de 3S mm permet d'obtenir une image plein écran. Certaines caméras possèdent un zoom. Si le zoom n'est pas indispensable, il offre néanmoins certains avantages comme un grossissement plus important de l'image et l'obtention du plein écran même lors de l'utilisation d'optiques de faible diamètre ou d'angle étroit. Si habituellement un objectif de 3S mm suffit à obtenir le plein écran, certains endoscopes maintiennent un rond noir sur le contour de l'écran. C'est dans ces conditions que le zoom peut s'avérer utile pour rétablir l'image totale. Bien sûr, l'utilisation d'un zoom demande plus de lumière. Si l'on possède ce type de caméra, il faut donc une source de lumière plus puissante.
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.jpg "Figure 7 : Système de vision endoscopique")
