L'impression 3D permet une innovation majeure sur des pièces minuscules pour une entreprise spécialisée en technologie médicale

Allison London Brown, PDG d'UVision360, Inc., considère que sa start-up spécialisée en dispositifs médicaux s'inscrit dans le cadre de l'émergence de nouvelles technologies de soins de santé et d'innovations médicales, permettant de transférer certaines interventions chirurgicales d'un environnement exclusivement hospitalier à une clinique ou un cabinet médical.

Mme London Brown indique que la mission de l'entreprise est de créer un meilleur cadre pour les femmes et leurs médecins lors du diagnostic et de la mise en œuvre de procédures thérapeutiques d'hystéroscopie et de cystoscopie avec le système d'hystéroscopie Luminelle. Cette démarche, nécessitant le prototypage rapide de pièces avec des géométries de taille microscopique, a conduit UVision360 à faire appel à Protolabs, dont la méthode de fabrication additive par stéréolithographie (SLA) et la matière MicroFine™ Green exclusive permettent d'obtenir des pièces imprimées en 3D avec des géométries extrêmement petites, jusqu'à 0,0635 mm.

L'hystéroscopie, utilisée pour identifier ou traiter des problèmes au niveau de l'utérus, consiste à insérer un hystéroscope dans l'utérus par le vagin. En utilisant d'autres instruments, l'hystéroscopie peut servir à réaliser des procédures telles que la recherche de causes d'un saignement utérin anormal, le retrait d'adhérences, la recherche de causes potentielles de fausses couches à répétition, la localisation et le retrait d'un dispositif intra-utérin et la stérilisation. LUMINELLE est également indiqué pour la cystoscopie diagnostique et opératoire (la cystoscopie, qui consiste à examiner la vessie et l'urètre, est utilisée pour des traitements tels que le Botox en cas de vessie hyperactive).

Les progrès de la technologie médicale au cours de la dernière décennie ont permis aux médecins d'effectuer davantage d'interventions dans leur cabinet. Alors que de nombreuses interventions diagnostiques/opératoires pour les femmes et les hommes ont été transférées en milieu clinique, l'hystéroscopie a été plus lente à opérer ce changement. Environ 70 % des interventions d'hystéroscopie sont toujours réalisées dans un hôpital ou un centre de chirurgie ambulatoire, selon les estimations et les enquêtes du National Ambulatory Medical Care Survey, dépendant des centres pour le contrôle et la prévention des maladies. Dans ces environnements, l'intervention implique généralement l'utilisation d'instruments endoscopiques standard qui nécessitent des adaptateurs pour l'hystéroscopie ainsi qu'une anesthésie pour gérer la douleur. L'ensemble du système peut coûter entre 45 000 USD et 75 000 USD. En raison de ce coût, des défis en matière d'ergonomie et d'espace dus à l'utilisation des instruments actuels dans un cabinet, ainsi que des éventuelles difficultés d'installation de ces systèmes plus volumineux, de nombreux gynécologues ne pratiquent pas l'hystéroscopie dans leur cabinet.

« Un grand nombre de ces interventions sont réalisées dans les hôpitaux avec une ancienne technologie volumineuse, encombrante et peu commode », indique Erich Dreyer, directeur de la technologie chez UVision360.

La solution d'UVision360 est le système d'hystéroscopie breveté LUMINELLE DTx. Le système comprend un hystéroscope flexible de 2;0 mm doté de la dernière micro-technologie CMOS (semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire), avec des capteurs d'image du même type que ceux qui permettent aux smartphones de capturer des images haute résolution. Ce dispositif réutilisable est associé à une large gamme d'accessoires (gaines rotatives à usage unique LUMINELLE DTx et Dx 360°) qui s'adaptent sur le dispositif, permettant aux médecins d'effectuer de nombreuses interventions et offrant une vue à 360 degrés sur l'espace anatomique. Le système LUMINELLE est proposé à moins de 10 000 USD. Il permet de réduire les dépenses directes et peut offrir un meilleur confort aux patientes en raison de sa petite taille et de la vue rotationnelle.

Conception rapide et efficace avant le micro-moulage

Le système d'hystéroscopie LUMINELLE comprend des pièces MicroFine Green extrêmement petites, imprimées en 3D et fabriquées par Protolabs, comme le montre cet exemple de pièce d'adaptateur de collecteur sous deux angles. Cette pièce a des dimensions tout à fait minuscules de 0,30 po de hauteur de cylindre, 0,44 po de hauteur totale et 0,27 po de base.

Au début de la phase de conception du système LUMINELLE chez UVision360, en novembre 2016, le principal défi du développement consistait à valider rapidement la conception du système LUMINELLE sans réaliser de dépenses importantes, précise M. Dreyer. Cette tâche a été compliquée par l'échelle microscopique de certaines géométries des accessoires en plastique fonctionnant avec l'hystéroscope de 2 mm.

« En tant que start-up, nous devons prendre des décisions bien plus difficiles concernant nos dépenses car nous ne disposons pas de fonds illimités », souligne M. Dreyer. « Nous devons donc trouver des solutions économiques mais rapides qui n'affectent ni la qualité, ni les performances. »

Une approche traditionnelle aurait consisté à fabriquer des outils en acier inoxydable trempé pour le moulage par injection des pièces complexes du système LUMINELLE, ajoute M. Dreyer. Mais la fabrication d'un outil trempé peut prendre 8 à 12 semaines et l'apport de modifications peut nécessiter 2 à 8 semaines supplémentaires.

(MicroFine) Green, ou la matière facilitatrice

Dreyer, qui a fait appel à Protolabs pour de nombreux projets précédents, s'est tourné vers son processus d'impression 3D SLA à micro-résolution. Ce processus utilise la résine thermodurcissable MicroFine Green de Protolabs afin de fabriquer des pièces avec des couches de 0,0254 mm.

« Selon moi, pour fabriquer des dispositifs de faisabilité ou des prototypes et tester la conception de manière extrêmement économique et rapide, je n'ai pas d'autre solution que Protolabs et sa matière MicroFine Green », constate M. Dreyer. Il ajoute qu'il n'a pas d'autre choix que MicroFine pour obtenir les tolérances souhaitées. « Il s'agit d'une excellente application pour tester des conceptions qui seront ensuite micro-moulées. »

Dreyer a utilisé l'outil de devis automatisé de Protolabs pour modifier et confirmer rapidement sa commande de pièces, qu'il a reçues le lendemain.

« Protolabs et sa matière MicroFine m'ont permis de mener une phase de prototypage qui correspond avec certitude aux pièces de production réelles obtenues avec un outil trempé », souligne M. Dreyer. « Je ne voudrais pas avoir de mauvaise surprise en recevant mon outil à 50 000 EUR [d'un autre fournisseur] et en constatant qu'il ne fonctionne pas comme je le pensais. »

“[MicroFine] est une excellente application pour tester des conceptions qui seront ensuite micro-moulées.”

Plusieurs vues de la lunette de diagnostic hystéroscopique LUMINELLE complète de la startup médicale UVision360. Grâce à l'aide de Protolabs en matière de fabrication additive, UVision 360 a pu accélérer les multiples itérations de conception, lancer le système LUMINELLE sur le marché en moins de deux ans et réaliser des économies considérables.

En effet, reconnaît M. Dreyer, Protolabs nous a permis de faire des économies considérables. Les économies réalisées en finalisant les conceptions des 20 à 30 pièces avec Protolabs et sa matière MicroFine avant de commander l'outillage en acier trempé se sont élevées à environ 250 000 EUR de révisions et de modifications de l'outillage.

Commercialisation en 21 mois

Les premiers produits de la gamme LUMINELLE ont été lancés en août 2018, moins de deux ans après le début de la conception, confie M. Dreyer. Dans le cadre d'une stratégie commerciale formalisée en avril 2019, UVision360 a placé ses produits sur des marchés qui pratiquent l'hystéroscopie et la cystoscopie en cabinet. Tous les clients ont passé de nouvelles commandes et une campagne commerciale étendue a été menée en 2020. Au mois de juin de cette même année, UVision360 a annoncé le lancement d'une nouvelle gaine LUMINELLE DTx.

Le développement de produit est souvent synonyme de sacrifices en matière de coûts, de délais ou de performances, explique M. Dreyer. Mais dans ce cas, ajoute-t-il, « MicroFine m'a permis de concevoir librement sans ces trois contraintes. »